WO2015018648A1

WO2015018648A1 - Schrägscheibenmaschine

Info

Publication number: WO2015018648A1
Application number: PCT/EP2014/065891
Authority: WO
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2015-02-12
Also published as: DE102013215634A1

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) in Richtung einer Längsachse der 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) mit einer Auflagefläche (18) zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), wobei die Kolben (7) je eine Einsteckbohrung (82) aufweisen und innerhalb der Einsteckbohrung (82) je ein Kolbeneinsteckteil (23) angeordnet ist, so dass eine Bewegung der Kolben (7) in den Kolbenbohrungen (6) eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse der Kolbenbohrungen (6) zwischen den Kolben (7) und den Kolbeneinsteckteilen (23) bedingt.

Description

Beschreibung Titel

Schrägscheibenmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9.

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 drehfest 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° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Die Gleitschuhe sind mit einer Gleitlagerung, welche im Allgemeinen hydrostatisch entlastet ist, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert und die Gleitschuhe sind mit der Rückhaltescheibe verbunden. Die Kolben sind als Hohl- oder Vollkolben ausgebildet. Hohlkolben sind in der Herstellung teuer und bedingen ein großes Totvolumen an Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenbohrungen und Vollkolben weisen eine große Masse auf, so dass die Vollkolben, da diese eine Bewegung in den Kolbenbohrungen ausführen, zu einer großen ungleichen Masseverteilung in der Zylindertrommel führen. Aufgrund der Zentripetalbeschleunigung wegen der Rotationsbewegung der Zylindertrommel verursacht die ungleiche

Masseverteilung ein Verkippen der Zylindertrommel.

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 in Richtung einer Längsachse der 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 mit einer Auflagefläche zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, wobei die Kolben je eine Einsteckbohrung aufweisen und innerhalb der Einsteckbohrung je ein Kolbeneinsteckteil angeordnet ist, so dass eine Bewegung der Kolben in den Kolbenbohrungen eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse der Kolbenbohrungen zwischen den Kolben und den Kolbeneinsteckteilen bedingt. Die Kolben weisen aufgrund der

Einsteckbohrungen eine geringe Masse auf, so dass dadurch die auf die Kolben wirkenden Zentripedalkräfte aufgrund der Rotationsbewegung der

Zylindertrommel bei einer ungleichen Masseverteilung aufgrund der Bewegung der Kolben in den Kolbenbohrungen gering ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Zentralfeder kleiner ausgelegt werden mit einer geringeren Druckkraft oder die Schrägscheibenmaschine kann mit einer höheren Drehzahl betrieben werden, da die Zylindertrommel erst bei einer größeren Drehzahl zum Kippen neigt. Die Zentralfeder behindert oder verhindert, insbesondere bei der

Inbetriebnahme der Schrägscheibenmaschine, das Kippen der Zylindertrommel, da die Zylindertrommel auf ein Axiallagerbauteil, insbesondere eine

Ventilscheiben, in axialer Richtung von der Zentralfeder gedrückt und dadurch entsprechend gelagert ist. Aufgrund der geringen Masse der Kolben sinken auch die Reibkräfte zwischen den Kolben und der Kolbenbohrung, da aufgrund der geringeren Masse der Kolben auf diese geringere Zentripetalkräfte wirken.

Insbesondere sind die Kolbeneinsteckteile fest mit der rotierenden gelagerten Zylindertrommel verbunden, so dass zwischen den Kolbeneinsteckteilen und der Zylindertrommel keine Relativbewegung, insbesondere keine Relativbewegung in Richtung der Längsachse der Kolbenbohrungen, ausführbar ist. Die

Kolbeneinsteckteile können besonders einfach fest an der Zylindertrommel befestigt werden, so dass dadurch die Schrägscheibenmaschine in der

Herstellung preiswert ist.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kolbeneinsteckteile dahingehend mit der rotierend gelagerten Zylindertrommel verbunden und/oder die Geometrie der Kolbeneinsteckteile und/oder die Geometrie der Einsteckbohrungen ist dahingehend ausgebildet, so dass zwischen den Kolben an den Einsteckbohrungen und einer radialen Außenseite der Kolbeneinsteckteile ein Zwischenraum, insbesondere ein Ringraum, vorhanden ist. Der Zwischenraum ist erforderlich, damit ein Strömungsraum vorhanden ist für die Strömung der Hydraulikflüssigkeit, welche zwischen den Kolbeneinsteckteilen, welche in axialer Richtung feststehend sind, und den in axialer Richtung beweglichen Kolben vorhanden ist.

In einer ergänzenden Ausführungsform sind die Kolbeneinsteckteile dahingehend mit der rotierend gelagerten Zylindertrommel verbunden und/oder die Geometrie der Kolbeneinsteckteile und/oder die Geometrie der Einsteckbohrungen ist dahingehend ausgebildet, dass zwischen den Kolbeneinsteckteilen und den Kolben kein Kontakt besteht und/oder zwischen sämtlichen Oberflächen der Kolbeneinsteckteilen und sämtlichen Oberflächen der Kolben ein Abstand besteht. Da kein Kontakt zwischen den Kolben und den Kolbeneinsteckteilen vorhanden ist, treten in vorteilhafter Weise auch keine Reibungskräfte zwischen den Kolben und den Kolbeneinsteckteilen auf, die eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse der Kolbenbohrungen zueinander ausführen.

Vorzugsweise münden die Kolbenbohrungen der Zylindertrommel in Ein- und Auslassöffnungen zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Kolbenbohrungen und an den Kolbeneinsteckteilen ist ein

Befestigungsbolzen ausgebildet, welcher an einer Begrenzungsseite der

Zylindertrommel für die Ein- und Auslassöffnungen befestigt ist.

In einer Variante sind die Befestigungsbolzen mit einer Schraub- oder

Pressverbindung an der Begrenzungsseite der Zylindertrommel für die Ein- und Auslassöffnungen befestigt und/oder die Ein- und Auslassöffnungen sind nierenformig ausgebildet. Die Befestigungsbolzen können mit der Schraub- oder Pressverbindung besonders einfach, preiswert und zuverlässig an der

Begrenzungsseite der Zylindertrommel für die Ein- und Auslassöffnungen befestigt werden. Dadurch ist die Schrägscheibenmaschine in der Herstellung besonders einfach und preiswert. Zweckmäßig ist mit den Kolben an je einer Kolbenverbindungsstelle je ein

Gleitschuh verbunden und die Gleitschuhe und die Kolben sowie vorzugsweise die Kolbeneinsteckteile weisen jeweils einen Entlastungskanal auf zur Leitung von Hydraulikflüssigkeit zu einer Gleitlagerung zwischen den Gleitschuhen und der Auflagefläche der Schwenkwiege, um die Gleitlagerung zwischen den Gleitschuhen und der Auflagefläche der Schwenkwiege hydrostatisch zu entlasten. Die hydrostatische Entlastung der Gleitlagerung zwischen den

Gleitschuhen und der Auflagefläche der Schwenkwiege reduziert die

Reibungskräfte zwischen der Auflagefläche der Schwenkwiege und den

Gleitschuhen.

In einer weiteren Ausführungsform ist an den Kolbeneinsteckteilen, vorzugsweise radial ausgerichtet, wenigstens ein Strömungskanal ausgebildet und der wenigstens eine Strömungskanal mündet in die Ein- und Auslassöffnungen zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit durch den wenigstens einen Strömungskanal und durch die Ein- und Auslassöffnung und/oder die Kolbeneinsteckteile sind aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet und/oder die Zylindertrommel ist axial beweglich an einer Antriebswelle gelagert und die Zylindertrommel ist mit einer Zentralfeder auf ein Axiallagerbauteil, insbesondere eine Ventilscheibe, mit einer Hochdrucköffnung und einer

Niederdrucköffnung gedrückt. Die Befestigungsbolzen verschließen die Ein- und Auslassöffnungen nur teilweise, so dass außerhalb der Befestigungsbolzen die Hydraulikflüssigkeit durch die Ein- und Auslassöffnungen in die Kolbenbohrungen ein- und ausströmen kann. Die Strömungskanäle sind erforderlich, damit die Hydraulikflüssigkeit nach dem Ein- oder Ausleiten durch die Ein- und

Auslassöffnungen anschließend in die Kolbenbohrungen ein- und ausströmen kann.

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 als

Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.

Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine

Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.

In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine

Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.

In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.

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,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt der Schrägscheibenmaschine gemäß Fig. 1 an einer Zylindertrommel,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Kolbeneinsteckteils,

Fig. 5 eine Ansicht einer Zylindertrommel der Schrägscheibenmaschine gemäß Fig. 1 in Richtung einer Rotationsachse der Zylindertrommel und

Fig. 6 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 und mit einer weiteren Lagerung

10 an dem Gehäuse 4 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert (Fig. 1 ). Mit der Antriebswelle 9 ist eine

Zylindertrommel 5 drehfest verbunden, da zwischen der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 eine drehfeste Verbindung 43 vorhanden ist, wobei die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 zweiteilig ausgebildet sind. Die

Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung 43. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 mit einem beliebigen Querschnitt, zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, eingearbeitet. Die Längsachsen 33 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. Das Gehäuse 4 begrenzt flüssigkeitsdicht einen Innenraum 44, der mit

Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.

Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 und zur unmittelbaren Auflage von Gleitschuhen 39 auf. Die Rückhaltescheibe 37 ist mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 verbunden und jeder Gleitschuh 39 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist der Gleitschuh 39 eine Lagerkugel 40 (Fig. 1 und 3) auf, welcher in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, sodass eine Kolbenverbindungsstelle 22 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. 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 an der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die

Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Gleitschuhe 39 in ständigem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 stehen, wird die Rückhaltescheibe 37 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 ausgebildet. Die beiden Lagerabschnitte 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 zwei Schwenkgrenzwinkel 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 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 welcher 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 mit einer Hydraulikflüssigkeit unter Druck in dem Verstellzylinder 30 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 Zylindertrommel 5 ist axial beweglich bezüglich der Antriebswelle 9 und mit einer Zentralfeder 76 wird die Zylindertrommel 5 in axialer Richtung auf die Ventilscheibe 1 1 als Axiallagerbauteil 79 gedrückt.

Hierzu liegt die Zentralfeder 76 auf einem Auflagering 77 auf, welcher an der Zylindertrommel 5 befestigt ist und auf einem weiteren Auflagering 78 auf, welcher an der Antriebswelle 9 befestigt ist. 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, weil die Kolbenbohrungen 6 im Endbereich in

nierenförmige Ein- und Auslassöffnungen 68 münden und die Ein- und

Auslassöffnungen 68 in fluidleitender Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 oder der Niederdrucköffnung 13 stehen. 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. Ein axiales Ende 66 der der Zylindertrommel 5 liegt auf der Ventilscheibe 1 1 auf. An einer ersten Seite 64 des Gehäuses 4 bzw. dem Flansch 21 des Gehäuses 4 ist eine Öffnung 63 mit der Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit einer weiteren Lagerung 10 auf.

Die Rückhaltescheibe 37 ist ringförmig als ebene Scheibe ausgebildet und weist somit eine Öffnung 38 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Die

Rückhaltescheibe 37 weist acht Bohrungen 36 auf innerhalb deren die

Gleitschuhe 39 angeordnet sind, so dass die Gleitschuhe 39 in radialer Richtung, d. h. senkrecht zu einer Längsachse der Bohrungen 36, bezüglich der

Rückhaltscheibe 37 beweglich sind. Die Rückhaltescheibe 37 und die

Gleitschuhe 39 sind mehrteilig ausgebildet. Die Anzahl der Bohrungen 36 entspricht der Anzahl der Gleitschuhe 39 und Kolben 7 und in jeder Bohrung 36 ist jeweils ein Gleitschuh 39 befestigt. Die Rückhaltescheibe 37 liegt nicht unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf. Die Gleitschuhe 39 bilden an einer

Seite, welcher der Schwenkwiege 14 zugewandt ist, eine Lagerfläche 34. An den Lagerflächen 34 der Gleitschuhe 39 liegen diese auf der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 auf, so dass eine Gleitlagerung 74 zwischen der

Schwenkwiege 14 und den Gleitschuhen 39 vorhanden ist.

In die Kolben 7 ist in Richtung der Längsachse 33 der Kolbenbohrungen 6 bzw. der Kolben 7 eine Einsteckbohrung 82 mit einem beliebigen Querschnitt, insbesondere kreisförmig oder quadratisch, eingearbeitet. Die

Einsteckbohrungen 82 sind dabei an den in Richtung von Fig. 3 rechten Ende offen ausgebildet, so dass die Hydraulikflüssigkeit innerhalb der

Kolbenbohrungen 6 in die Einsteckbohrungen 82 der Kolben 7 ein- und ausströmen kann und damit die Einsteckbohrungen 82 mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Die Kolben 7 liegen außenseitig auf den

Kolbenbohrungen 6 der Zylindertrommel 5 auf, so dass dadurch von den Kolben 7 die Kolbenbohrungen 6 in Richtung von Fig. 1 und 3 nach links fluiddicht abgedichtet sind. Konzentrisch bzw. koaxial zu dem Kolbeneinsteckteil 23 ist an dem in Fig. 1 , 3 und 4 rechten Endbereich der Kolbeneinsteckteile 23 ein Befestigungsbolzen 69 vorhanden. Die Kolbenbohrungen 6 münden in ihrem Endbereich in Ein- und Auslassöffnungen 68. Dabei weisen die nierenförmigen Ein- und Auslassöffnungen 68 eine kleinere Strömungsquerschnittsfläche auf als die Kolbenbohrungen 6. Die Ein- und Auslassöffnungen 68 sind dabei von einer

Begrenzungsseite 70 von der Zylindertrommel 5 begrenzt. Die

Befestigungsbolzen 69 der Kolbeneinsteckteile 23 sind mit einer

Schraubverbindung 71 oder einer Pressverbindung 72 an der Begrenzungsseite 70 der Zylindertrommel 5 befestigt. Dadurch sind die Kolbeneinsteckteile 23 fest mit der rotierenden Zylindertrommel 5 verbunden, so dass die

Kolbeneinsteckteile 23 keine Bewegung in Richtung der Längsachse 33 der Kolbenbohrungen 6 ausführen. Aufgrund der Bewegung der Kolben 7 innerhalb der Kolbenbohrungen 6 in Richtung der Längsachse 33 der Kolbenbohrungen 6 tritt somit an der Schrägscheibenmaschine 1 eine Relativbewegung zwischen den Kolben 7 und den Kolbeneinsteckteilen 23 auf, sofern der Schwenkwinkel α ungleich 0° ist.

Die Ein- und Auslassöffnungen 68 sind von den Befestigungsbolzen 69 nur teilweise verschlossen, so dass außerhalb der Befestigungsbolzen 69 die Hydraulikflüssigkeit durch die Ein- und Auslassöffnungen 68 in die

Kolbenbohrungen 6 ein- und ausströmen kann. Damit die Hydraulikflüssigkeit nach dem Durchströmen der Ein- und Auslassöffnungen 68 auch in die

Kolbenbohrungen 6 ein- und ausströmen kann, weisen die Kolbeneinsteckteile 23 mehrere im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 33 bzw. radial ausgerichtete Strömungskanäle 75 auf. Der Durchmesser der zylinderförmigen

Kolbeneinsteckteile 23 ist kleiner als der Durchmesser der Einsteckbohrungen 82 an den Kolben 7, so dass ein als Ringraum 81 ausgebildeter Zwischenraum 80 zwischen den Kolbeneinsteckteilen 23 und den Kolben 7 vorhanden ist. Die Kolbeneinsteckteile 23 und eine Außenseite 61 der Kolbeneinsteckteile 23 ist koaxial zu der Längsachse 33 ausgerichtet und auch die Einsteckbohrung 82 ist koaxial zu der Längsachse 33 ausgebildet. Dadurch besteht zwischen der Außenseite 61 der Kolbeneinsteckteile 23 und dem Kolben 7 an den

Einsteckbohrungen 82 ein konstanter radialer Abstand, welcher dem

Ringraum 81 entspricht. Damit besteht zwischen einer Oberfläche 62 der Kolbeneinsteckteile 23 und einer Oberfläche 67 der Kolben 7 kein Kontakt. Der Ringraum 81 ist erforderlich, da aufgrund der Relativbewegung zwischen dem

Kolben 7 und den Kolbeneinsteckteilen 23 die Hydraulikflüssigkeit durch den Ringraum 81 in die Einsteckbohrungen 82 ein- und ausströmen muss. Ein Entlastungskanal 73 an dem Gleitschuh 39 sowie an den Kolben 7 dient dazu, Hydraulikflüssigkeit zu der Gleitlagerung 74 zwischen der Lagerfläche 34 der Gleitschuhe 39 und der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 zu leiten. Durch diese hydrostatische Entlastung treten an der Gleitlagerung 74 weniger

Reibungskräfte auf.

In Fig. 6 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. Bei der Herstellung der Kolben 7 ist kein Schweißvorgang wie aus dem Stand der Technik bekannten Hohlkolben erforderlich, so dass dadurch die Herstellung der Kolben 7 wesentlich preiswerter ist. Die Kolbeneinsteckteile 23 sind identisch ausgebildet und weisen eine gleichmäßige Masseverteilung auf, so dass dadurch die Kolbeneinsteckteile 23 keine Kippbewegung der Zylindertrommel 5 verursachen wie die Kolben 7 bei einem Schwenkwinkel der Schwenkwiege 14 ungleich 0°. Dadurch kann entweder die Zentralfeder 71 kleiner ausgelegt werden, so dass dadurch geringere Reibungskräfte zwischen der Zylindertrommel 5 und der Ventilscheibe 1 1 auftreten oder die Schrägscheibenmaschine 1 kann mit einer größeren Drehzahl betrieben werden bis ein Kippen der Zylindertrommel 5 auftritt.

Aufgrund der geringen Masse der Kolben 7, der diese die Einsteckbohrungen 82 aufweisen, treten geringe Reibungskräfte zwischen dem Kolben 7 und der Zylindertrommel 5 an den Kolbenbohrungen 6 auf. Die Hydraulikflüssigkeit ist in einem geringen Umfang kompressibel, so dass auch bei einem Schwenkwinkel α der Schwenkwiege 14 von 0° in einem geringen Umfang Hydraulikflüssigkeit gefördert wird und dadurch Verlust in hydraulischer Form an der

Schrägscheibenmaschine 1 auftreten. Aufgrund des geringen Totvolumens an Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenbohrungen 6 bei dem Schwenkwinkel der Schwenkwiege 14 von 0°, weist damit die Schrägscheibenmaschine 1 in diesem Betriebszustand nur sehr geringe hydraulische Verlust auf.

Claims

Ansprüche

1 . 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) in Richtung einer Längsachse (33) der 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) mit einer Auflagefläche (18) zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (7) je eine Einsteckbohrung (82) aufweisen und innerhalb der Einsteckbohrung (82) je ein Kolbeneinsteckteil (23) angeordnet ist, so dass eine Bewegung der Kolben (7) in den Kolbenbohrungen (6) eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse (33) der Kolbenbohrungen

(6) zwischen den Kolben (7) und den Kolbeneinsteckteilen (23) bedingt.

2. Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinsteckteile (23) fest mit der rotierenden gelagerten

Zylindertrommel (5) verbunden sind, so dass zwischen den

Kolbeneinsteckteilen (23) und der Zylindertrommel (5) keine

Relativbewegung, insbesondere keine Relativbewegung in Richtung der Längsachse (33) der Kolbenbohrungen (6), ausführbar ist. Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinsteckteile (23) dahingehend mit der rotierend gelagerten Zylindertrommel (5) verbunden sind und/oder die Geometrie der

Kolbeneinsteckteile (23) und/oder die Geometrie der Einsteckbohrungen (82) dahingehend ausgebildet ist, so dass zwischen den Kolben (7) an den Einsteckbohrungen (82) und einer radialen Außenseite (61 ) der Kolbeneinsteckteile (23) ein Zwischenraum (80), insbesondere ein Ringraum (81 ), vorhanden ist.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinsteckteile (23) dahingehend mit der rotierend gelagerten Zylindertrommel (5) verbunden sind und/oder die Geometrie der

Kolbeneinsteckteile (23) und/oder die Geometrie der Einsteckbohrungen (82) dahingehend ausgebildet ist, dass zwischen den

Kolbeneinsteckteilen (23) und den Kolben (7) kein Kontakt besteht und/oder zwischen sämtlichen Oberflächen (62) der Kolbeneinsteckteile (23) und sämtlichen Oberflächen (67) der Kolben (7) ein Abstand besteht.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbohrungen (6) der Zylindertrommel (5) in Ein- und

Auslassöffnungen (68) zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Kolbenbohrungen (6) münden und an den

Kolbeneinsteckteilen (23) ein Befestigungsbolzen (69) ausgebildet ist, welcher an einer Begrenzungsseite (70) der Zylindertrommel (5) für die Ein- und Auslassöffnungen (68) befestigt ist.

Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsbolzen (69) mit einer Schraub- oder Pressverbindung (71 , 72) an der Begrenzungsseite (70) der Zylindertrommel (5) für die Ein- und Auslassöffnungen (68) befestigt sind

und/oder

die Ein- und Auslassöffnungen (68) nierenförmig ausgebildet sind.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Kolben (7) an je einer Kolbenverbindungsstelle (22) je ein Gleitschuh (39) verbunden ist und die Gleitschuhe (39) und die Kolben (7) sowie vorzugsweise die Kolbeneinsteckteile (23) jeweils einen

Entlastungskanal (73) aufweisen zur Leitung von Hydraulikflüssigkeit zu einer Gleitlagerung (74) zwischen den Gleitschuhen (39) und der

Auflagefläche (18) der Schwenkwiege (14), um die Gleitlagerung (74) zwischen den Gleitschuhen (39) und der Auflagefläche (18) der

Schwenkwiege (14) hydrostatisch zu entlasten.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kolbeneinsteckteilen (23), vorzugsweise radial ausgerichtet, wenigstens ein Strömungskanal (75) ausgebildet ist und der wenigstens eine Strömungskanal (75) in die Ein- und Auslassöffnungen (68) mündet zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit durch den wenigstens einen Strömungskanal (75) und durch die Ein- und Auslassöffnung (68) und/oder

die Kolbeneinsteckteile (23) aus Metall, insbesondere Stahl oder

Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet sind

und/oder

die Zylindertrommel (5) axial beweglich an einer Antriebswelle (9) gelagert ist und die Zylindertrommel (5) mit einer Zentralfeder (76) auf ein Axiallagerbauteil (79), insbesondere eine Ventilscheibe (1 1 ), mit einer Hochdrucköffnung (12) und einer Niederdrucköffnung (13) gedrückt ist.

9. 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.

10. Antriebsstrang nach Anspruch 9, 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.