WO2014032848A1 - Schrägscheibenmaschine - Google Patents

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WO2014032848A1
WO2014032848A1 PCT/EP2013/065083 EP2013065083W WO2014032848A1 WO 2014032848 A1 WO2014032848 A1 WO 2014032848A1 EP 2013065083 W EP2013065083 W EP 2013065083W WO 2014032848 A1 WO2014032848 A1 WO 2014032848A1
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WO
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bearing
drive shaft
cylinder drum
swash plate
drum
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/065083
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Bauckhage
Matthias Greiner
Alfons Schoetz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
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    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
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    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • F04B1/2028—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2035—Cylinder barrels

Definitions

  • the present invention relates to a swash plate machine according to the
  • Swash plate machines serve as axial piston pumps for converting mechanical energy into hydraulic energy and as axial piston motor for converting hydraulic energy into mechanical energy.
  • Cylinder drum with piston bores is rotatably or rotatably mounted and pistons are arranged in the piston bores.
  • the cylinder drum is fixedly connected to a drive shaft and to a first part of the rotating
  • Piston bores temporarily acts a hydraulic fluid under high pressure and on a second part of the rotating piston bores acts temporarily a hydraulic fluid under low pressure.
  • a pivoting cradle is around one
  • Swivel axis mounted pivotably and on the pivoting cradle is on a retaining disc with sliding shoes.
  • the pistons are attached to the sliding shoes.
  • the retaining disc with the sliding shoes performs together with the cylinder drum a rotational movement about an axis of rotation and a flat bearing surface of the pivoting cradle is at an acute angle to
  • d. H. with a swivel angle of 0 ° can be from the swash plate machine no mechanical in
  • Pivoting means, the pivot angle of the support surface relative to the Rotation axis, for example, between -20 ° and + 20 ° to be changed and the pivoting bring it a compressive force on the pivoting cradle.
  • the pivoting cradle is on two bearing shells of a housing
  • the housing has on a first side an opening for the passage of the housing and at this opening a first bearing is formed as a rolling bearing for supporting the drive shaft.
  • a valve disc has an opening for the passage of the drive shaft and in the region of an axial end of the drive shaft within the housing, the drive shaft is mounted with a second bearing as a rolling bearing.
  • the second bearing for supporting the drive shaft is generally formed on a second side of the housing, which is opposite to the first side, and preferably arranged in a recess on the second side of the housing. Sliding shoes and the cylinder drum impose lateral forces on the drive shaft as engine forces.
  • the two bearings disadvantageously have a large axial distance to these transverse forces acting on the drive shaft, thereby acting on the drive shaft a large bending moment.
  • the drive shaft is mounted on the second side of the housing, so that this page can be used only partially for hydraulic connections and hydraulic devices.
  • EP 1 013 928 A2 shows an axial piston pump in a swashplate design with a driven circumferential and a plurality of piston bores having cylinder bores, wherein in each separated by webs piston bores are arranged linearly between a bottom dead center and a top dead center pistons and a low pressure connection kidney and a Hochdruckin kidney having control disk is provided.
  • the CH 405 934 shows a Schrägusionnaxialkolbenpumpe whose non-rotating cylinder block for varying the flow rate in dependence on the delivery pressure is longitudinally displaceable, wherein at the pressed by a spring in the direction of increasing the delivery cylinder block a
  • Control slide unit is attached with a spool.
  • DE 27 33 870 C2 shows a control device for a
  • Swing wing acts on the engine, both motors are controllable by means of a pivotable about the pivot axis of the cradle arranged plate-shaped control valve spool and serve to adjust the flow rate of the pump.
  • Swash plate machine as axial piston pump and / or axial piston motor, comprising one rotatable about an axis of rotation or
  • Piston bores movably mounted pistons movably mounted pistons, a drive shaft at least rotatably connected to the cylinder drum, which is rotatably mounted about the rotation axis, a swivel cradle mounted pivotably about a pivot axis, a weighing storage for the pivoting cradle, a low-pressure opening for introducing and / or discharging hydraulic fluid into and / or out of the rotating piston bores, a high-pressure opening for discharging and / or introducing hydraulic fluid out of and / or into the rotating piston bores, wherein the swashplate machine engages
  • Cylindrical drum bearing has for storage of the cylinder drum.
  • Cylindrical drum bearings used to support the cylinder drum, so that thereby the cylinder drum bearings in the axial alignment closer to the in the
  • Drive shaft can be formed by the engine introduced transverse forces, so that of the drive shaft thereby less bending moments
  • the drive shaft can thus be sized smaller, so that costs and space can be saved.
  • the cylinder drum bearing has no direct contact with the drive shaft and / or the
  • Cylindrical drum bearings are used directly only for the storage of the cylinder drum and preferably indirectly for the storage of the drive shaft. In a further variant, the distance between the cylinder drum bearing to the
  • Swashplate machine includes a housing.
  • the cylindrical drum bearing is thus formed at a radial distance from the drive shaft and serves to support the cylinder drum.
  • the minimum radial distance of the cylindrical drum bearing to the axis of rotation of the drive shaft and the cylinder barrel substantially corresponds to the, preferably maximum, radial distance of an outer radial end of the cylinder barrel to the
  • Cylindrical drum bearings are in direct contact with the cylinder drum and / or the cylinder drum bearings used for direct storage of the cylinder drum and for indirect storage of the drive shaft.
  • the cylinder drum bearing is a radial bearing and preferably a thrust bearing and / or the cylinder drum bearing is a rolling bearing, in particular a needle bearing.
  • the cylinder drum is fixedly connected in the axial direction with the drive shaft and / or the cylinder drum and the drive shaft are integrally formed or the cylinder drum and the drive shaft are formed as separate components. In a separate training of
  • Cylinder drum and the drive shaft are rotationally fixed with connecting means and firmly connected in the axial direction, z. B. with a press fit or connecting pin.
  • cylindrical drum bearing is tangentially completely circumferentially at the outer or inner radial end of the
  • Cylinder drum arranged or the cylinder drum bearing is arranged only at least three tangential portions of the outer or inner radial end of the cylinder drum. In a tangentially completely circumferential design of the cylinder drum bearing this is formed as a completely circumferential bearing ring on the cylinder drum. With only three tangential
  • Sections of the cylinder barrel bearing form these a radial
  • Three-point bearing for the cylinder drum Suitably, the cylinder drum bearing with the housing, in particular by means of a press fit, connected for attachment of the cylinder drum bearing.
  • the cylinder drum bearing rests on the cylindrical drum at the outer or inner radial end of the cylinder drum.
  • the outer or inner end of the cylinder drum for supporting the
  • Cylindrical drum bearing is formed parallel to the axis of rotation of the cylinder drum and the drive shaft.
  • the cylinder drum on a Kragring and the Kragring is cut from a fictitious first sectional plane and / or the
  • Cylindrical drum bearing is cut from the fictitious first cutting plane and the notional first cutting plane is oriented such that the notional first cutting plane is perpendicular to the axis of rotation of the cylinder barrel and the drive shaft and a piston joint between a shoe and the piston is cut from the notional first cutting plane and / or the cylinder drum has a Kragring and the Kragring is cut by a fictitious second cutting plane and / or the cylinder drum bearing is cut from the fictitious second cutting plane and the fictitious second cutting plane is aligned to the effect that the fictitious second cutting plane perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft and the cylindrical drum is aligned and the fictitious second cutting plane is aligned at a distance of less than 3 cm, 2 cm or 1 cm to a pivot axis of the pivoting cradle, in particular the pivot axis in the fictional two th
  • Cutting plane is located. Due to the Kragrings or support ring on the
  • Cylinder drum which is formed integrally with the cylinder drum or as a separate component to the rest of the cylindrical drum, the radial takes place
  • the cylindrical drum bearing is located on the collar ring, in particular on an outer or inner radial end of the collar ring, indirectly or directly.
  • the swash plate machine comprises a bearing, in particular only a bearing, for the radial mounting of the
  • Drive shaft and preferably the bearing is in direct contact with the drive shaft and preferably the bearing has no direct contact with the cylinder barrel and preferably the bearing is outside the first and / or second fictitious cutting plane and preferably the bearing is a thrust bearing.
  • the storage is used in particular for
  • the housing or a flange of the housing has on a first side an opening for the passage of the drive shaft and the housing on a second side opposite the opening no opening or recess for the implementation or storage of
  • Assembling the drive shaft arranged and / or the swash plate machine has a valve disc with the high pressure port and the low pressure port and an axial end of the drive shaft terminates at the valve disc and / or in the range, for. B. at a distance of less than 2, 1 or 0.5 times the diameter of the drive shaft, an axial end of the drive shaft lying within the housing, no bearing for the drive shaft is formed and / or the swash plate machine comprises at least one pivoting device for pivoting the pivoting cradle. On the second side of the housing or a wall of the housing on the second side thus no means for supporting the drive shaft are present, so that these
  • the swashplate machine comprises a valve disk with the high-pressure opening and the low-pressure opening, and the valve disk rests on the cylinder drum, and preferably
  • High-pressure opening and low-pressure opening kidney-shaped The Valve disc is fixed and performs no rotational movement and rests on the rotating cylinder drum directly or indirectly. As a result, the piston bores formed in the cylinder drum can alternately be subjected temporarily to the hydraulic fluid under high pressure or low pressure.
  • the swashplate machine on a retaining disc and on the retaining disc sliding shoes are fixed on soft each piston is attached, so that the retaining disc together with the shoes the rotational movement of the cylinder drum with the piston performs and the retaining disc on the pivoting cradle indirectly or immediately. Furthermore, the rotating retaining disc rests on the drive shaft and transverse forces are transmitted to the drive shaft by the retaining disc.
  • the pivot axis of the pivoting cradle is aligned perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft and the cylinder drum.
  • the minimum diameter of the cylinder drum is greater than the maximum diameter of the drive shaft.
  • bearing and the cylindrical drum bearings are separate devices and / or components, which are formed at a distance from one another.
  • the swash plate machine only has a bearing.
  • Inventive drive train for a motor vehicle comprising at least one swash plate machine for converting mechanical energy into hydraulic energy and vice versa, at least one pressure accumulator, wherein the swash plate machine as one in this patent application
  • the drive train comprises two swash plate machines, which are hydraulically connected to each other and as a hydraulic transmission act and / or the drive train comprises two pressure accumulator ais
  • 1 is a longitudinal section of a swash plate machine
  • Fig. 2 shows a cross section A-A of FIG. 1 a valve disc of
  • Fig. 3 shows a drive train for a motor vehicle.
  • a swashplate machine 1 shown in a longitudinal section in FIG. 1 serves as axial piston pump 2 for conversion or conversion of mechanical energy (torque, speed) into hydraulic energy (volume flow, pressure) or as axial piston motor 3 for conversion or conversion of hydraulic energy (volume flow, pressure ) into mechanical energy (torque,
  • a drive shaft 9 is by means of a bearing 10 at a
  • Cylinder drum 5 is shown by dashed lines in Fig. 1, so thereby the
  • Cylinder drum 5 the rotational movement of the drive shaft 9 carries out with.
  • a plurality of piston bores 6 with an arbitrary cross section, for example square or circular, incorporated.
  • the longitudinal axes of the piston bores 6 are substantially parallel to the axis of rotation 8 of the drive shaft 9 or the cylinder drum 5
  • a piston 7 is movable in each case stored.
  • a pivoting cradle 14 is mounted pivotably about a pivot axis 15 on the housing 4.
  • the pivot axis 15 is aligned perpendicular to the plane of Fig. 1 and parallel to the plane of Fig. 2.
  • the axis of rotation 8 of the cylinder drum 5 is arranged parallel to and in the plane of the drawing of FIG. 1 and perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 2.
  • the pivoting cradle 14 has a planar or planned support surface 18 for the indirect support of a retaining disk 37, since between the
  • Washer 38 is arranged.
  • the retaining disc 37 is provided with a plurality of sliding shoes 39 and each sliding block 39 is connected to a respective piston 7.
  • Bearing ball 40 (Fig. 1) which is fixed in a bearing cup 59 on the piston 7, so that a piston joint 22 as a middle
  • Bearing ball 40 and the bearing cup 59 is formed on the piston 7.
  • the partially spherical bearing ball 40 and bearing cup 59 are both complementary or spherical, so thereby in a
  • the intermediate disk 38 serves to reduce frictional forces between the rotating retaining disk 37 and the pivoting cradle 14 mounted in a rotationally fixed and non-rotating manner about the axis of rotation 8. Due to the connection of the piston 7 with the rotating cylinder drum 5 and the connection of the bearing cups 59 with the sliding blocks 39, the sliding blocks 39 perform a rotational movement about the axis of rotation 8 and due to the fixed connection or arrangement of the shoes 39 on the retaining disc 37 also leads the retaining disc 37 a rotational movement about the axis of rotation 8 with. So that
  • Restraining disc 37 is in constant indirect contact with the support surface 18 of the pivoting cradle 14, this is pressed by a compression spring 41 under a compressive force on the support surface 18.
  • the pivoting cradle 14 is - as already mentioned - pivotally mounted about the pivot axis 15 and further comprises an opening 42 (Fig. 1) for Carrying out the drive shaft 9.
  • a weighing storage 20 is formed on the housing 4.
  • two bearing sections 17 are formed on the pivoting cradle 14.
  • the two bearing portions 17 of the pivoting cradle 14 rest on the weighing support 20.
  • the pivoting cradle 14 is thus by means of a
  • Swivel axis 15 pivotally mounted.
  • the support surface 18 according to the sectional formation in Fig. 1 has a pivot angle ⁇ of approximately + 20 °.
  • the pivot angle ⁇ is present between a fictitious plane perpendicular to the axis of rotation 8 and a plane spanned by the flat bearing surface 18 of the pivoting cradle 14 according to the
  • the pivoting cradle 14 can be pivoted between a pivoting angle ⁇ between + 20 ° and -20 ° by means of two pivoting devices 24.
  • the first and second pivoting means 25, 26 as pivoting means 24 has a connection point 32 as the middle connection point 32 between the pivoting device 24 and the pivoting cradle 14.
  • Pivoting means 24 each have an adjusting piston 29, which is movably mounted in an adjusting cylinder 30.
  • the adjusting piston 29 or an axis of the adjusting cylinder 30 is substantially parallel to the
  • this has a bearing cup 31 in which a bearing ball 19 is mounted.
  • the bearing ball 19 on a pivot arm 16 (Fig. 1 to 2) of the pivoting cradle 14 is present.
  • the first and second pivoting means 25, 26 is thus connected to a respective pivot ball 19 on a respective pivot arm 16 with the pivoting cradle 14.
  • Pivoting cradle 14 are pivoted about the pivot axis 15, since a force is applied to the adjusting piston 29 at the open valve 27, 28. It leads not only the pivoting cradle 14, but also the
  • a valve disk 1 1 is located on the end of the cylinder drum 5 shown on the right in FIG. 1, with a kidney-shaped high-pressure opening 12 and a kidney-shaped
  • the piston bores 6 of the rotating cylinder drum 5 are thus fluidly connected in an arrangement on the high-pressure opening 12 with the high-pressure opening 12 and in an arrangement on the
  • Low-pressure port 13 fluidly connected to the low pressure port 13. At a swivel angle ⁇ of 0 ° and during operation of the
  • Axial piston motor 3 have the piston bores 6, which are temporarily in fluid-conducting connection with the high-pressure opening 12, have a greater pressure on hydraulic fluid than the piston bores 6, which are temporarily in fluid-conducting connection with the low-pressure opening 13.
  • Support ring 23 is formed and the Kragring 23 has an outer radial end 33 and inner radial end 34.
  • the outer radial end 33 of the Kragringes 23 also represents an outer radial end 67 of the cylinder barrel 5.
  • Housing 4 are adjacent to the two pivoting devices 24, three needle bearings 36, d. H. Roller bearing 44, arranged as a cylindrical drum bearing 35 tangentially distributed evenly, so that the three needle bearings 36 as a radial bearing radial
  • the three needle bearings 36 thus store directly the rotating cylinder drum 5 and indirectly the rotating one
  • the bearing 10 on the flange 21 of the housing 4 or at an opening 63 of the housing 4 for carrying out the drive shaft 9 is as a roller bearing 43, d. H. a ball bearing, designed for axial and radial support of the drive shaft 9.
  • a first notional sectional plane 61 is aligned perpendicular to the axis of rotation 8 and intersects both the piston joint 22 and the Kragring 23 and the
  • Cylindrical drum bearings 35 A second fictitious sectional plane 62 is oriented perpendicular to the axis of rotation 8 and lies in the pivot axis 15 and intersects the Kragring 23 and the cylinder drum bearing 35.
  • the applied by the engine to the drive shaft 9 and the cylinder drum 5 transverse forces are thus in the axial Extension of the drive shaft 9 is received at substantially the same axial range of the cylinder drum 5, thereby advantageously only very small of the drive shaft 9
  • the drive shaft 9 can thus be dimensioned smaller, so that costs and space can be saved.
  • Dier bearing 10 as a shaft bearing 10 also serves to accommodate the engine from the drive shaft 9 and the
  • Cylinder drum 5 applied forces, but mainly to absorb forces, which from outside the housing 4 on the drive shaft 9, z. As a gear can be applied.
  • Opening 63 formed with the bearing 10 and a second side 65 has no recess or means for supporting the drive shaft 9.
  • the second side 65 or at least one wall of the housing 4 on the second side 65 can thus substantially completely for hydraulic connections, for. B. plug or screw, and hydraulic devices, eg. As valves, pressure sensors or flow sensors, (not shown) can be used.
  • the swash plate machine 1 on the second side 65 can be easily equipped with various hydraulic connections and facilities, so that in an otherwise identical structure in this regard, a large variance can be carried out inexpensively.
  • an inventive drive train 45 is shown. Of the
  • Drive train 45 has an internal combustion engine 46, which drives a planetary gear 48 by means of a shaft 47.
  • Planetary gear 48 two shafts 47 are driven, wherein a first shaft 47 is connected to a clutch 49 with a differential gear 56.
  • a second or other shaft, which is driven by the planetary gear 48 drives a first swash plate machine 50 through a clutch 49 and the first swash plate machine 50 is hydraulically connected by means of two hydraulic lines 52 with a second swash plate machine 51.
  • the first and second swash plate machines 50, 51 thereby form a hydraulic
  • Transmission 60 and of the second swash plate machine 51 can be driven by means of a shaft 47 and the differential gear 56.
  • Differential gear 56 drives the wheels 57 with the wheel shafts 58.
  • the drive train 45 has two pressure accumulators 53 as a high-pressure accumulator 54 and as a low-pressure accumulator 55.
  • the two accumulators 53 are hydraulically connected by means not shown hydraulic lines with the two swash plate machines 50, 51, so that mechanical energy of the engine 46 in the high-pressure accumulator 54 can be hydraulically stored and also in a recuperation of a motor vehicle with the drive train 45 also kinetic energy of the motor vehicle in the
  • High-pressure accumulator 54 can be stored hydraulically. By means of the hydraulic energy stored in the high-pressure accumulator 54, the differential gear 56 can additionally be driven with a swash plate machine 50, 51.
  • Cylindrical drum bearing 35 is received substantially in the axial direction at the same area where the transverse forces are applied. As a result, small bending moments occur on the drive shaft 9.
  • the axial end 66 of the drive shaft 9 ends already at the valve disc 1 1 and has in the region of the axial end 66 and no bearing 10, so that the second 65 of the housing 4 substantially completely for hydraulic connections and facilities is available for a high Variance of

Abstract

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14), eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (14), eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen (6), eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen (6), wobei die Schrägscheibenmaschine (1) ein Zylindertrommellager (35) aufweist zur Lagerung der Zylindertrommel (5).

Description

Beschreibung
Titel
Schrägscheibenmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Stand der Technik
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine
Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden
Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine
Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegt eine Rückhaltescheibe mit Gleitschuhen auf. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum
Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und -20°, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Bei einer Ausrichtung der Auflagefläche der Schwenkwiege senkrecht zu der Rotationsachse, d. h. mit einem Schwenkwinkel von 0°, kann von der Schrägscheibenmaschine keine mechanische in
hydraulische Energie umgewandelt werden und umgekehrt. Mit zwei
Schwenkeinrichtungen kann der Schwenkwinkel der Auflagefläche bezüglich der Rotationsachse beispielsweise zwischen -20° und +20° verändert werden und die Schwenkeinrichtungen bringen dabei eine Druckkraft auf die Schwenkwiege auf. Die Schwenkwiege ist an zwei Lagerschalen eines Gehäuses der
Schrägscheibenmaschine gelagert. Das Gehäuse weist an einer ersten Seite eine Öffnung zur Durchführung des Gehäuses auf und an dieser Öffnung ist ein erstes Lager ais Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle ausgebildet. Eine Ventilscheibe weist eine Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle auf und im Bereich eines axialen Endes der Antriebswelle innerhalb des Gehäuses ist die Antriebswelle mit einem zweiten Lager als Wälzlager gelagert. Das zweite Lager zur Lagerung der Antriebswelle ist im Allgemeinen an einer zweite Seite des Gehäuses, welches der ersten Seite gegenüber liegt, ausgebildet und vorzugsweise in einer Aussparung an der zweiten Seite des Gehäuses angeordnet. Gleitschuhe und die Zylindertrommel bringen auf die Antriebswelle Querkräfte als Triebwerkskräfte auf. Die beiden Lager weisen in nachteiliger Weise einen großen axialen Abstand zu diesen auf die Antriebswelle wirkenden Querkräfte auf, so dass dadurch auf die Antriebswelle ein großes Biegemoment einwirkt. Ferner ist an der zweiten Seite des Gehäuses die Antriebswelle gelagert, so dass diese Seite nur teilweise für hydraulische Verbindungen und hydraulische Einrichtungen genutzt werden kann.
Die EP 1 013 928 A2 zeigt eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetriebenen umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine Niederdruckanschlussniere und eine Hochdruckanschlussniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist.
Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine
Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist. Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine
Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter
Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar bzw.
rotierend gelagerte Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, in den
Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege, eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege, eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen, eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen, wobei die Schrägscheibenmaschine ein
Zylindertrommellager aufweist zur Lagerung der Zylindertrommel. Das
Zylindertrommellager dient zur Lagerung der Zylindertrommel, so dass dadurch das Zylindertrommellager in der axialen Ausrichtung näher an den in die
Antriebswelle von dem Triebwerk eingeleiteten Querkräften ausgebildet werden kann, so dass von der Antriebswelle dadurch weniger Biegemomente
aufgenommen werden müssen. Die Antriebswelle kann damit kleiner bemessen werden, so dass Kosten und Bauraum eingespart werden kann. In einer weiteren Ausführungsform weist das Zylindertrommellager keinen unmittelbaren Kontakt zu der Antriebswelle auf und/oder das
Zylindertrommellager dient unmittelbar nur zur Lagerung der Zylindertrommel und vorzugsweise mittelbar zur Lagerung der Antriebswelle. In einer weiteren Variante ist der Abstand des Zylindertrommellagers zu der
Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel größer als der Radius der Antriebswelle, insbesondere ist der Abstand um wenigstens 0,5 cm, 1 cm, 3 cm oder 5 cm größer als der Radius der Antriebswelle und/oder die
Schrägscheibenmaschine umfasst ein Gehäuse. Das Zylindertrommellager ist somit in einem radialen Abstand zu der Antriebswelle ausgebildet und dient zur Lagerung der Zylindertrommel.
In einer zusätzlichen Ausführungsform entspricht der minimale radiale Abstand des Zylindertrommellagers zu der Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel im Wesentlichen dem, vorzugsweise maximalen, radialen Abstand eines äußeren radialen Endes der Zylindertrommel zu der
Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel und/oder das
Zylindertrommellager steht in unmittelbarem Kontakt mit der Zylindertrommel und/oder das Zylindertrommellager dient zur unmittelbaren Lagerung der Zylindertrommel und zur mittelbaren Lagerung der Antriebswelle.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Zylindertrommellager ein Radiallager und vorzugsweise ein Axiallager und/oder das Zylindertrommellager ist ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager. In einer ergänzenden Variante ist die Zylindertrommel in axialer Richtung fest mit der Antriebswelle verbunden und/oder die Zylindertrommel und die Antriebswelle sind einteilig ausgebildet oder die Zylindertrommel und die Antriebswelle sind als getrennte Bauteile ausgebildet. Bei einer getrennten Ausbildung der
Zylindertrommel und der Antriebswelle sind dies mit Verbindungsmitteln drehfest und in axialer Richtung fest miteinander verbunden, z. B. mit einem Presssitz oder Verbindungsbolzen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Zylindertrommellager tangential vollständig umlaufend an dem äußeren oder inneren radialen Ende der
Zylindertrommel angeordnet oder das Zylindertrommellager ist nur an wenigstens drei tangentialen Abschnitten des äußeren oder inneren radialen Endes der Zylindertrommel angeordnet. Bei einer tangential vollständig umlaufenden Ausbildung des Zylindertrommellagers ist dieses als ein vollständig umlaufender Lagerring an der Zylindertrommel ausgebildet. Bei nur drei tangentialen
Abschnitten des Zylindertrommellagers bilden diese eine radiale
Dreipunktlagerung für die Zylindertrommel. Zweckmäßig ist das Zylindertrommellager mit dem Gehäuse, insbesondere mittels eines Presssitzes, verbunden zur Befestigung des Zylindertrommellagers.
In einer weiteren Ausgestaltung liegt das Zylindertrommellager an dem äußeren oder inneren radiale Ende der Zylindertrommel auf der Zylindertrommel auf. Das äußere oder innere Ende der Zylindertrommel zur Auflage des
Zylindertrommellagers ist parallel zu der Rotationsachse der Zylindertrommel und der Antriebswelle ausgebildet.
Zweckmäßig weist die Zylindertrommel einen Kragring auf und der Kragring ist von einer fiktiven ersten Schnittebene geschnitten und/oder das
Zylindertrommellager ist von der fiktiven ersten Schnittebene geschnitten und die fiktive erste Schnittebene ist dahingehend ausgerichtet, dass die fiktive ersten Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse der Zylindertrommel und der Antriebswelle ausgerichtet ist und eine Kolbenverbindungsstelle zwischen einem Gleitschuh und dem Kolben von der fiktiven ersten Schnittebene geschnitten ist und/oder die Zylindertrommel einen Kragring aufweist und der Kragring von einer fiktiven zweiten Schnittebene geschnitten ist und/oder das Zylindertrommellager von der fiktiven zweiten Schnittebene geschnitten ist und die fiktive zweite Schnittebene dahingehend ausgerichtet ist, dass die fiktive zweite Schnittebene senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel ausgerichtet ist und die fiktive zweiten Schnittebene mit einem Abstand von weniger als 3 cm, 2 cm oder 1 cm zu einer Schwenkachse der Schwenkwiege ausgerichtet ist, insbesondere die Schwenkachse in der fiktiven zweiten
Schnittebene liegt. Aufgrund des Kragrings bzw. Stützringes an der
Zylindertrommel, welcher einteilig mit der Zylindertrommel oder als gesondertes Bauteil zu der übrigen Zylindertrommel ausgebildet ist, erfolgt die radiale
Lagerung der Zylindertrommel mit dem Zylindertrommellager in der axialen Ausrichtung an der Einleitung der Querkräfte aufgrund des Triebwerkes in die Antriebswelle und die Zylindertrommel.
In einer weiteren Ausführungsform liegt das Zylindertrommellager auf dem Kragring, insbesondere an einem äußeren oder inneren radialen Ende des Kragringes, mittelbar oder unmittelbar auf. In einer ergänzenden Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Lagerung, insbesondere nur eine Lagerung, zur radialen Lagerung der
Antriebswelle und vorzugsweise steht die Lagerung in unmittelbarem Kontakt zu der Antriebswelle und vorzugsweise weist die Lagerung keinen unmittelbarem Kontakt zu der Zylindertrommel auf und vorzugsweise liegt die Lagerung außerhalb der ersten und/oder zweiten fiktiven Schnittebene und vorzugsweise ist die Lagerung ein Axiallager. Die Lagerung dient insbesondere zur
zusätzlichen Aufnahme von außerhalb des Gehäuses auf die Antriebswelle wirkenden Kräfte, insbesondere Querkräften.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist das Gehäuse oder ein Flansch des Gehäuses an einer ersten Seite eine Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle auf und das Gehäuse an einer der Öffnung gegenüberliegenden zweiten Seite keine Öffnung oder Aussparung zur Durchführung oder Lagerung der
Antriebswelle auf und vorzugsweise ist an der Öffnung die Lagerung zur radialen
Lagerung der Antriebswelle angeordnet und/oder die Schrägscheibenmaschine weist eine Ventilscheibe mit der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung auf und ein axiales Ende der Antriebswelle endet an der Ventilscheibe und/oder im Bereich, z. B. in einem Abstand von weniger als dem 2-, 1 - oder 0,5-Fachen des Durchmessers der Antriebswelle, eines innerhalb des Gehäuses liegendes axiales Endes der Antriebswelle ist keine Lagerung für die Antriebswelle ausgebildet und/oder die Schrägscheibenmaschine umfasst wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege. An der zweiten Seite des Gehäuses oder einer Wandung des Gehäuses an der zweiten Seite sind somit keine Mittel zur Lagerung der Antriebswelle vorhanden, so dass diese
Seite des Gehäuses im Wesentlichen vollständig für hydraulische Verbindungen, z. B. Steck- oder Schraubverbindungen, und hydraulische Einrichtungen, z. B. Ventile, Drucksensoren oder Volumenstromsensoren, genutzt werden kann. Damit kann die Schrägscheibenmaschine in besonders einfacher Weise mit unterschiedlichen hydraulischen Verbindungen und Einrichtungen an der zweiten
Seite ausgestattet werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Ventilscheibe mit der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung und die Ventilscheibe liegt auf der Zylindertrommel auf und vorzugsweise sind die
Hochdrucköffnung und Niederdrucköffnung nierenförmig ausgebildet. Die Ventilscheibe ist feststehend und führt keine Rotationsbewegung aus und liegt auf der rotierenden Zylindertrommel mittelbar oder unmittelbar auf. Dadurch können die in der Zylindertrommel ausgebildeten Kolbenbohrungen abwechselnd temporär mit der Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck oder Niederdruck beaufschlagt werden.
In einer ergänzenden Ausgestaltung weist die Schrägscheibenmaschine eine Rückhaltescheibe auf und an der Rückhaltescheibe sind Gleitschuhe befestigt, auf weichen jeweils ein Kolben befestigt ist, so dass die Rückhaltescheibe zusammen mit den Gleitschuhen die Rotationsbewegung der Zylindertrommel mit den Kolben mit ausführt und die Rückhaltescheibe auf der Schwenkwiege mittelbar oder unmittelbar aufliegt. Ferner liegt die rotierende Rückhaltescheibe auf der Antriebswelle auf und von der Rückhaltescheibe werden Querkräfte auf die Antriebswelle übertragen.
In einer Variante ist die Schwenkachse der Schwenkwiege senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel ausgerichtet.
Zweckmäßig ist der minimale Durchmesser der Zylindertrommel größer als der maximale Durchmesser der Antriebswelle.
In einer weiteren Variante sind die Lagerung und das Zylindertrommellager getrennte Einrichtungen und/oder Bauteil, welche in einem Abstand zueinander ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Schrägscheibenmaschine nur eine Lagerung auf.
Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung
beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher ais
Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine,
Fig. 2 einen Querschnitt A-A gemäß Fig. 1 einer Ventilscheibe der
Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege und
Fig. 3 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine in Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 dient als Axialkolbenpumpe 2 zur Umsetzung bzw. Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Axialkolbenmotor 3 zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment,
Drehzahl). Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 an einem
Flansch 21 eines- oder mehrteiligen Gehäuse 4 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert (Fig. 1 ). Mit der Antriebswelle 9 ist eine Zylindertrommel 5 drehfest und in axialer Richtung verbunden, wobei die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 einteilig ausgebildet sind und die Grenze zwischen der Antriebswelle 9 und der
Zylindertrommel 5 in Fig. 1 strichliert dargestellt ist, sodass dadurch die
Zylindertrommel 5 die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit ausführt. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 mit einem beliebigen Querschnitt, zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, eingearbeitet. Die Längsachsen der Kolbenbohrungen 6 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5
ausgerichtet. In den Kolbenbohrungen 6 ist jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert. Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar an dem Gehäuse 4 gelagert. Die Schwenkachse 15 ist senkrecht zu der Zeichenebene von Fig. 1 und parallel zu der Zeichenebene von Fig. 2 ausgerichtet. Die Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ist parallel zur und in der Zeichenebene von Fig. 1 angeordnet und senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 2.
Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plante Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 auf, da zwischen der
Rückhaltescheibe 37 und der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 eine
Zwischenscheibe 38 angeordnet ist. Die Rückhaltescheibe 37 ist mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 versehen und jeder Gleitschuh 39 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist der Gleitschuh 39 eine
Lagerkugel 40 (Fig. 1 ) auf, welcher in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, sodass eine Kolbenverbindungsstelle 22 als mittlere
Kolbenverbindungsstelle bzw. Kolbenverbindungspunkt zwischen der
Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 ausgebildet ist. Die teilweise sphärisch ausgebildete Lagerkugel 40 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär bzw. sphärisch ausgebildet, sodass dadurch bei einer
entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an den Kolben 7 eine ständige Verbindung zwischen dem Kolben 7 und dem Gleitschuh 39 vorhanden ist. Die Zwischenscheibe 38 dient dazu, um Reibungskräfte zwischen der rotierenden Rückhaltescheibe 37 und der drehfest und nicht rotierend um die Rotationsachse 8 gelagerten Schwenkwiege 14 zu reduzieren. Aufgrund der Verbindung der Kolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 39 führen die Gleitschuhe 39 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus und aufgrund der festen Verbindung bzw. Anordnung der Gleitschuhe 39 auf der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die
Rückhaltescheibe 37 in ständigem mittelbarem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 steht, wird diese von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft auf die Auflagefläche 18 gedrückt.
Die Schwenkwiege 14 ist - wie bereits erwähnt - um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert und weist ferner eine Öffnung 42 (Fig. 1 ) zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Am Gehäuse 4 ist eine Wiegenlagerung 20 ausgebildet. Dabei sind an der Schwenkwiege 14 zwei Lagerabschnitte 17 ausgebildet. Die beiden Lagerabschnitte 17 der Schwenkwiege 14 liegen auf der Wiegenlagerung 20 auf. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer
Gleitlagerung an der Wiegenlagerung 20 bzw. dem Gehäuse 4 um die
Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert. In der Darstellung in Fig. 1 weist die Auflagefläche 18 gemäß der Schnittbildung in Fig. 1 einen Schwenkwinkel α von ungefähr +20° auf. Der Schwenkwinkel α ist zwischen einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 und einer von der ebenen Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 aufgespannten Ebene vorhanden gemäß der
Schnittbildung in Fig. 1. Die Schwenkwiege 14 kann dabei zwischen einem Schwenkwinkel α zwischen +20° und -20° mittels zweier Schwenkeinrichtungen 24 verschwenkt werden.
Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 als Schwenkeinrichtungen 24 weist eine Verbindungsstelle 32 als mittlere Verbindungsstelle 32 zwischen der Schwenkeinrichtung 24 und der Schwenkwiege 14 auf. Die beiden
Schwenkeinrichtungen 24 weisen jeweils einen Verstellkolben 29 auf, welcher in einem Verstellzylinder 30 beweglich gelagert ist. Der Verstellkolben 29 bzw. eine Achse des Verstellzylinders 30 ist dabei im Wesentlichen parallel zu der
Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. An einem in Fig. 1 links dargestellten Endbereich des Verstellkolbens 29 weist dieser eine Lagerpfanne 31 auf, in welche eine Lagerkugel 19 gelagert ist. Dabei ist die Lagerkugel 19 an einem Schwenkarm 16 (Fig. 1 bis 2) der Schwenkwiege 14 vorhanden. Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 ist somit mit jeweils einer Lagerkugel 19 an jeweils einem Schwenkarm 16 mit der Schwenkwiege 14 verbunden. Durch Öffnen eines der beiden Ventile 27, 28 als erstes Ventil 27 an der ersten
Schwenkeinrichtung 25 und dem zweiten Ventil 28 an der zweiten
Schenkeinrichtung 26 gemäß der Darstellung in Fig. 1 kann die
Schwenkwiege 14 um die Schwenkachse 15 verschwenkt werden, da dadurch auf den Verstellkolben 29 an dem geöffneten Ventil 27, 28 eine Kraft aufgebracht wird. Dabei führt nicht nur die Schwenkwiege 14, sondern auch die
Rückhaltescheibe 37 aufgrund der Druckbeaufschlagung mit der Druckfeder 41 diese Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 mit aus. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 ist bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle 9 der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom umso größer, je größer der Betrag des
Schwenkwinkels α ist und umgekehrt. Hierzu liegt an dem in Fig. 1 rechts dargestellten Ende der Zylindertrommel 5 eine Ventilscheibe 1 1 auf, mit einer nierenförmigen Hochdrucköffnung 12 und einer nierenförmigen
Niederdrucköffnung 13. Die Kolbenbohrungen 6 der rotierenden Zylindertrommel 5 werden somit fluidleitend bei einer Anordnung an der Hochdrucköffnung 12 mit der Hochdrucköffnung 12 verbunden und bei einer Anordnung an der
Niederdrucköffnung 13 mit der Niederdrucköffnung 13 fluidleitend verbunden. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° und bei einem Betrieb der
Schrägscheibenmaschine beispielsweise als Axialkolbenpumpe 2, wird trotz einer Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 keine Hydraulikflüssigkeit von der Axialkolbenpumpe 2 gefördert, da die Kolben 7 keine Hubbewegungen in den Kolbenbohrungen 6 ausführen. Bei einem Betrieb der
Schrägscheibenmaschine 1 sowohl als Axialkolbenpumpe 2 als auch als
Axialkolbenmotor 3 weisen die temporär in fluidleitender Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 stehenden Kolbenbohrungen 6 einen größeren Druck an Hydraulikflüssigkeit auf als die Kolbenbohrungen 6, welche temporär in fluidleitender Verbindung mit der Niederdrucköffnung 13 stehen.
An der Zylindertrommel 5 ist ein vollständig umlaufender Kragring 23 als
Stützring 23 ausgebildet und der Kragring 23 weist ein äußeres radiales Ende 33 und inneres radiales Ende 34 auf. Das äußere radiale Ende 33 des Kragringes 23 stellt auch ein äußeres radiales Ende 67 der Zylindertrommel 5 dar. An dem
Gehäuse 4 sind neben den beiden Schwenkeinrichtungen 24 drei Nadellager 36, d. h. Wälzlager 44, als Zylindertrommellager 35 tangential gleichmäßig verteilt angeordnet, so dass die drei Nadellager 36 als Radiallager eine radiale
Dreipunktlagerung für die Zylindertrommel 5 bilden. Die drei Nadellager 36 lagern damit unmittelbar die rotierende Zylindertrommel 5 und mittelbar die rotierende
Antriebswelle 9. Die Lagerung 10 an dem Flansch 21 des Gehäuses 4 bzw. an einer Öffnung 63 des Gehäuses 4 zur Durchführung der Antriebswelle 9 ist als eine Wälzlagerung 43, d. h. eine Kugellagerung, ausgebildet zur axialen und radialen Lagerung der Antriebswelle 9. Der resultierende Kraftangriffspunkt der von dem Triebwerk, d. h. der Zylindertrommel 5, den Kolben 5, den
Gleitschuhen 39 und der Rückhaltescheibe 37, auf die Antriebswelle 9 aufgebrachten Kräfte, insbesondere Querkräfte, entspricht in der axialen
Ausdehnung der Antriebswelle 9 im Wesentlichen der axialen Position der Schwenkachse 15 der Schwenkwiege 14. Eine erste fiktive Schnittebene 61 ist senkrecht zu der Rotationsachse 8 ausgerichtet und schneidet sowohl die Kolbenverbindungsstelle 22 als auch den Kragring 23 und das
Zylindertrommellager 35. Eine zweite fiktive Schnittebene 62 ist senkrecht zu der Rotationsachse 8 ausgerichtet und liegt in der Schwenkachse 15 und schneidet den Kragring 23 und das Zylindertrommellager 35. Die von dem Triebwerk auf die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 aufgebrachten Querkräfte werden damit in der axialen Ausdehnung der Antriebswelle 9 im Wesentlichen am gleichen axialen Bereich von der Zylindertrommel 5 aufgenommen, so dass dadurch in vorteilhafter Weise von der Antriebswelle 9 nur sehr geringe
Biegemomente aufgrund von Querkräften aufzunehmen sind. Die Antriebswelle 9 kann damit kleiner dimensioniert werden, sodass Kosten und Bauraum eingespart werden kann. Dier Lagerung 10 als Wellenlagerung 10 dient auch zur Aufnahme der von dem Triebwerk auf die Antriebswelle 9 bzw. die
Zylindertrommel 5 aufgebrachten Kräfte, jedoch überwiegend zur Aufnahme von Kräften, welche von außerhalb des Gehäuses 4 auf die Antriebswelle 9, z. B. ein Zahnrad, aufgebracht werden.
Ein axiales Ende 66 der Antriebswelle 9 liegt auf der Ventilscheibe 9 auf, d. h. die Antriebswelle 9 endet bereits an der Ventilscheibe 1 1 und ist nicht durch eine Öffnung an der Ventilscheibe 1 1 zu dem Gehäuse 4 geführt. An einer ersten Seite 64 des Gehäuses 4 bzw. dem Flansch 21 des Gehäuses 4 ist die
Öffnung 63 mit der Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist keine Aussparung oder ein Mittel zur Lagerung der Antriebswelle 9 auf. Die zweite Seite 65 oder wenigstens eine Wandung des Gehäuses 4 an der zweiten Seite 65 kann damit im Wesentlichen vollständig für hydraulische Verbindungen, z. B. Steck- oder Schraubverbindungen, und hydraulische Einrichtungen, z. B. Ventile, Drucksensoren oder Volumenstromsensoren, (nicht dargestellt) genutzt werden. Damit kann die Schrägscheibenmaschine 1 an der zweiten Seite 65 in einfacher Weise mit verschiedenen hydraulischen Verbindungen und Einrichtungen ausgestattet werden, sodass bei einem ansonsten identischen Aufbau diesbezüglich eine große Varianz kostengünstig ausgeführt werden kann. In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 45 dargestellt. Der
erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 weist einen Verbrennungsmotor 46 auf, welcher mittels einer Welle 47 ein Planetengetriebe 48 antreibt. Mit dem
Planetengetriebe 48 werden zwei Wellen 47 angetrieben, wobei eine erste Welle 47 mit einer Kupplung 49 mit einem Differentialgetriebe 56 verbunden ist. Eine zweite bzw. andere Welle, welche von dem Planetengetriebe 48 angetrieben ist, treibt durch eine Kupplung 49 eine erste Schrägscheibenmaschine 50 an und die erste Schrägscheibenmaschine 50 ist mittels zweier Hydraulikleitungen 52 mit einer zweiten Schrägscheibenmaschine 51 hydraulisch verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 bilden dadurch ein hydraulisches
Getriebe 60 und von der zweiten Schrägscheibenmaschine 51 kann mittels einer Welle 47 auch das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden. Das
Differentialgetriebe 56 treibt mit den Radwellen 58 die Räder 57 an. Ferner weist der Antriebsstrang 45 zwei Druckspeicher 53 als Hochdruckspeicher 54 und als Niederdruckspeicher 55 auf. Die beiden Druckspeicher 53 sind dabei mittels nicht dargestellter Hydraulikleitungen auch mit den beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 hydraulisch verbunden, sodass dadurch mechanische Energie des Verbrennungsmotors 46 in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann und ferner in einem Rekuperationsbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 45 ebenfalls kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in dem
Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann. Mittels der in dem Hochdruckspeicher 54 gespeicherten hydraulischen Energie kann mit einer Schrägscheibenmaschine 50, 51 zusätzlich das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die von dem Triebwerk auf die Antriebswelle 9 bzw. die Zylindertrommel 5 aufgebrachten Querkräfte werden von dem
Zylindertrommellager 35 im Wesentlichen in axialer Richtung am gleichen Bereich aufgenommen, an welchem die Querkräfte aufgebracht werden. Dadurch treten an der Antriebswelle 9 geringe Biegemomente auf. Das axiale Ende 66 der Antriebswelle 9 endet bereits an der Ventilscheibe 1 1 und weist im Bereich des axialen Endes 66 auch keine Lagerung 10 auf, so dass die zweite 65 des Gehäuses 4 im Wesentlichen vollständig für hydraulische Verbindungen und Einrichtungen zur Verfügung steht für eine hohe Varianz der
Schrägscheibenmaschine 1 .

Claims

Ansprüche
Schrägscheibenmaschine (1 ) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend
- eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6),
- in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7),
- eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist,
- eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte
Schwenkwiege (14),
- eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (14),
- eine Niederdrucköffnung (13) zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen (6),
- eine Hochdrucköffnung (12) zum Aus- und/oder Einleiten von
Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1 ) ein Zylindertrommellager (35) aufweist zur Lagerung der Zylindertrommel (5).
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) keinen unmittelbaren Kontakt zu der
Antriebswelle (9) aufweist
und/oder das Zylindertrommellager (35) unmittelbar nur zur Lagerung der Zylindertrommel (5) dient und vorzugsweise mittelbar zur Lagerung der Antriebswelle (9).
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Zylindertrommellagers (35) zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) und der Zylindertrommel (5) größer ist als der Radius der Antriebswelle (9), insbesondere der Abstand um wenigstens 0,5 cm, 1 cm, 3 cm oder 5 cm größer ist als der Radius der Antriebswelle (9)
und/oder
die Schrägscheibenmaschine (1 ) ein Gehäuse (4) umfasst.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale radiale Abstand des Zylindertrommellagers (35) zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) und der Zylindertrommel (5) im Wesentlichen dem, vorzugsweise maximalen, radialen Abstand eines äußeren radialen Endes (33, 67) der Zylindertrommel (5) zu der
Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) und der Zylindertrommel (5) entspricht
und/oder
das Zylindertrommellager (35) in unmittelbarem Kontakt mit der
Zylindertrommel (5) steht
und/oder
das Zylindertrommellager (35) zur unmittelbaren Lagerung der
Zylindertrommel (5) und zur mittelbaren Lagerung der Antriebswelle (9) dient. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) ein Radiallager und vorzugsweise ein
Axiallager ist
und/oder
das Zylindertrommellager (35) ein Wälzlager (44), insbesondere ein Nadellager (36), ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (5) in axialer Richtung fest mit der Antriebswelle (9) verbunden ist
und/oder
die Zylindertrommel (5) und die Antriebswelle (9) einteilig ausgebildet sind oder die Zylindertrommel (5) und die Antriebswelle (9) als getrennte Bauteile (5, 9) ausgebildet sind.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) tangential vollständig umlaufend an dem äußeren oder inneres radialen Ende (33, 34, 67) der Zylindertrommel (5) angeordnet ist oder das Zylindertrommellager (35) nur an wenigstens drei tangentialen Abschnitten des äußeren oder radialen Endes (33, 34, 67) der Zylindertrommel (5) angeordnet ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) mit dem Gehäuse (4), insbesondere mittels eines Presssitzes, verbunden ist zur Befestigung des
Zylindertrommellagers (35).
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) an dem äußeren oder inneren radialen Ende (33, 34, 67) der Zylindertrommel (5) auf der Zylindertrommel (5) aufliegt.
0. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (5) einen Kragring (23) aufweist und der Kragring (23) von einer fiktiven ersten Schnittebene (61 ) geschnitten ist und/oder das Zylindertrommellager (35) von der fiktiven ersten Schnittebene (61 ) geschnitten ist und die fiktive erste Schnittebene (61 ) dahingehend ausgerichtet ist, dass die fiktive ersten Schnittebene (61 ) senkrecht zu der Rotationsachse (8) der Zylindertrommel (5) und der Antriebswelle (9) ausgerichtet ist und eine Kolbenverbindungsstelle (22) zwischen einem Gleitschuh (39) und dem Kolben (7) von der fiktiven ersten Schnittebene (61 ) geschnitten ist
und/oder
die Zylindertrommel (5) einen Kragring (23) aufweist und der Kragring (23) von einer fiktiven zweiten Schnittebene (62) geschnitten ist und/oder das Zylindertrommellager (35) von der fiktiven zweiten Schnittebene (62) geschnitten ist und die fiktive zweite Schnittebene (62) dahingehend ausgerichtet ist, dass die fiktive zweite Schnittebene (62) senkrecht zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) und der Zylindertrommel (5) ausgerichtet ist und die fiktive zweiten Schnittebene (62) mit einem Abstand von weniger als 3 cm, 2 cm oder 1 cm zu einer Schwenkachse (15) der Schwenkwiege (14) ausgerichtet ist, insbesondere die
Schwenkachse (15) in der fiktiven zweiten Schnittebene (62) liegt.
1 1 . Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindertrommellager (35) auf dem Kragring (23), insbesondere an einem äußeren oder inneren radialen Ende (33, 34) des Kragringes (23), mittelbar oder unmittelbar aufliegt.
12. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1 ) eine Lagerung (10), insbesondere nur eine Lagerung (10), zur radialen Lagerung der Antriebswelle (9) umfasst und vorzugsweise die Lagerung (10) in unmittelbarem Kontakt zu der Antriebswelle (9) steht und vorzugsweise die Lagerung (10) keinen unmittelbarem Kontakt zu der Zylindertrommel (5) aufweist und vorzugsweise die Lagerung (10) außerhalb der ersten und/oder zweiten fiktiven Schnittebene (61 , 62) liegt und vorzugsweise die Lagerung (10) ein Axiallager.
13. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) oder ein Flansch (21 ) des Gehäuses (4) an einer ersten Seite (64) eine Öffnung (63) zur Durchführung der Antriebswelle (9) aufweist und das Gehäuse (4) an einer der Öffnung (63) gegenüberliegenden zweiten Seite (65) keine Öffnung oder Aussparung zur Durchführung oder Lagerung der Antriebswelle (9) aufweist und vorzugsweise an der Öffnung (63) die Lagerung (10) zur radialen Lagerung der Antriebswelle (9) angeordnet ist
und/oder
die Schrägscheibenmaschine (1 ) eine Ventilscheibe (1 1 ) mit der Hochdrucköffnung (12) und der Niederdrucköffnung (13) aufweist und ein axiales Ende (66) der Antriebswelle (9) an der Ventilscheibe (1 1 ) endet und/oder
im Bereich, z. B. in einem Abstand von weniger als dem 2-, 1 - oder 0,5-
Fachen des Durchmessers der Antriebswelle (9), eines innerhalb des Gehäuses (4) liegendes axiales Endes (66) der Antriebswelle (9) keine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9) ausgebildet ist
und/oder
die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung (24) zum Verschwenken der Schwenkwiege (14) umfasst.
14. Antriebsstrang (45) für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- wenigstens eine Schrägscheibenmaschine (1 ) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt,
- wenigstens einen Druckspeicher (53), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1 ) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
15. Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (45) zwei Schrägscheibenmaschinen (1 ) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (60) fungieren
und/oder der Antriebsstrang (45) zwei Druckspeicher (53) als Hochdruckspeicher (54) und Niederdruckspeicher (55) umfasst.
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