WO2015197401A1

WO2015197401A1 - Schrägscheibenmaschine

Info

Publication number: WO2015197401A1
Application number: PCT/EP2015/063310
Authority: WO
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-12-30
Also published as: DE102014212208A1

Abstract

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassendeine 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,ein Gehäuse (4),eine erste und zweite Lagerung (10, 17) für die Antriebswelle (9) und die erste und zweite Lagerung (10, 17) an dem Gehäuse (4) befestigt sind, eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), wobei an einer Lagerung (10, 17) als Temperaturausgleichslagerung (23) für die Antriebswelle (9) eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse (4) und der Antriebwelle (9) ausführbar ist zum Ausgleich unterschiedlicher temperaturbedingter axialer Längenänderungen des Gehäuses (4) und der Antriebswelle (9).

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 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° 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 Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem

Verstellzylinder gebildet sind, um eine Schwenkachse verschwenkt.

Ein Gehäuse der Schrägscheibenmaschine begrenzt einen mit der

Hydraulikflüssigkeit befüllten Innenraum der Schrägscheibenmaschine. Die Antriebswelle ist aus mechanischen Gründen aufgrund der großen auf die Antriebswelle wirkenden Kräfte aus Stahl ausgebildet. Zur Gewichtseinsparung ist eine Ausbildung des Gehäuses aus Aluminium sinnvoll. Aluminium weist jedoch einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten auf, so dass bei Temperaturänderungen zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle unterschiedliche axiale temperaturbedingte Längenänderungen auftreten. Die Antriebswelle ist mit zwei in einem axialen Abstand zueinander angeordneten Lagerungen gelagert und die Lagerungen sind an dem Gehäuse befestigt.

Unterschiedliche temperaturbedingte Längenänderungen zwischen dem

Gehäuse und der Antriebswelle verursachen große Kräfte an den Lagerungen, falls die beiden Lagerungen mit dem Gehäuse und mit der Antriebswelle in axialer Richtung fest verbunden sind. Derartige große Kräfte können Schäden an den Lagerungen verursachen.

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, ein Gehäuse, eine erste und zweite Lagerung für die Antriebswelle und die erste und zweite Lagerung an dem Gehäuse befestigt sind, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte

Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, wobei an einer Lagerung als Temperaturausgleichslagerung für die Antriebswelle eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Antriebwelle ausführbar ist zum Ausgleich unterschiedlicher temperaturbedingter axialer Längenänderungen des Gehäuses und der Antriebswelle. Das Gehäuse und die Antriebswelle können somit bei der Ausbildung aus einem Werkstoff mit einem unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten problemlos miteinander zu der Schrägscheibenmaschine montiert werden. Trotz der unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und der Antriebswelle bei unterschiedlichen Temperaturen, das heißt bei

Temperaturschwankungen, treten an der Lagerung keiner hieraus resultierenden Kräfte auf, da eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle ausführbar ist. Ein Betrieb der Schrägscheibenmaschine mit einem Gehäuse aus Aluminium und einer Antriebswelle aus Stahl ist damit auch bei großen Temperaturunterschieden von beispielsweise 50 K bis 100 K problemlos möglich, da an der Lagerung für die Antriebswelle keine hieraus resultierenden großen Kräfte auftreten. In einer zusätzlichen Ausführungsform ist eine Lagerung für die Antriebswelle als Fixierungslagerung in axialer Richtung, vorzugsweise in beiden axialen

Richtungen, fest, insbesondere formschlüssig, mit der Antriebwelle und dem Gehäuse verbunden und/oder das Gehäuse besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Aluminium, und/oder

Kunststoff und/oder die Antriebswelle besteht wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Stahl. Die Fixierungslagerung ist erforderlich, damit die

Antriebswelle in beiden axialen Richtungen bezüglich des Gehäuses fixiert ist, da an der Temperaturausgleichslagerung in axialer Richtung keine Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse besteht.

In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und zweite Lagerung als eine Wälzlagerung, insbesondere eine Kegelrollenlagerung, ausgebildet und/oder die axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Antriebwelle an der Temperaturausgleichslagerung in beiden axialen Richtungen ausführbar ist. Bei einer Lagerung der Antriebswelle mit zwei Kegelrollenlagerungen ist eine axiale Vorspannung der beiden Kegelrollenlagerungen erforderlich.

In einer ergänzenden Ausführungsform sind die erste und zweite Lagerung in einem axialen Abstand zueinander ausgebildet, insbesondere ist der axiale Abstand zwischen der ersten und zweiten Lagerung größer als die axiale Gesamtausdehnung der Zylindertrommel.

Zweckmäßig sind die erste und zweite Lagerung mit einem elastischen Element, insbesondere einer Feder, in axialer Richtung vorgespannt. Bei der Ausbildung der beiden Lagerungen als Kegelrollenlagerungen ist eine axiale Vorspannung der beiden Kegelrollenlagerungen erforderlich. Mittels des elastischen Elements ist auch bei unterschiedlichen aufgrund von Temperaturschwankungen bedingter axialer Längenänderungen zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle die erste und zweite Lagerung als Kegelrollenlagerung ständig mit einer im

Wesentlichen konstanten Vorspannkraft vorgespannt. Dadurch kann auch bei starken Temperaturunterschieden an der Schrägscheibenmaschine und einem Gehäuse aus Aluminium und einer Antriebswelle aus Stahl eine ständige ausweichende axiale Vorspannung der beiden Kegelrollenlagerungen

gewährleistet sein, sodass dadurch ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Schrägscheibenmaschine gewährleistet ist. In einer ergänzenden Variante ist das elastische Element als eine Tellerfeder ausgebildet.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist mittels eines Stellorganes, insbesondere einer Einstellscheibe, die von dem elastischen Element auf die Lagerung für die Antriebswelle aufgebrachte axiale Vorspannkraft veränderbar.

In einer weiteren Variante ist mittels des Stellorganes die axiale Ausdehnung des elastischen Elementes veränderbar zur Veränderung der von dem elastischen Element auf die Lagerung für die Antriebswelle aufgebrachten axialen

Vorspannkraft. Mittels des Stellorgans kann die auf die beiden Lagerungen aufgebrachte axiale Vorspannkraft an unterschiedliche konstruktive

Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise können

Fertigungsungenauigkeiten hierdurch ausgeglichen werden, sodass dadurch auf die beiden Lagerungen als Kegelrollenlagerungen die erforderliche axiale Vorspannkraft aufgebracht ist.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das elastische Element in axialer Richtung zwischen einer Lagerung, insbesondere Fixierungslagerung, für die Antriebswelle und dem Gehäuse angeordnet oder das elastische Element ist in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Lagerung angeordnet.

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.

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 werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter

Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine in einem ersten

Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 einen Querschnitt A-A gemäß Fig. 1 oder 2 einer Ventilscheibe der

Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege und

Fig. 4 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.

Ausführungsformen der Erfindung

Eine in Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 als erstes Ausführungsbeispiel 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 ersten Lagerung 10 an einem Flansch 21 eines- oder mehrteiligen Gehäuse 4 und mit einer weiteren zweiten Lagerung 17 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 und nicht in axialer Richtung verbunden, wobei die Antriebswelle 9 und die

Zylindertrommel 5 zweiteilig ausgebildet sind. In axialer Richtung, d. h. in Richtung der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5, ist die Zylindertrommel 5 zu der Antriebswelle 9 beweglich. Die Zylindertrommel 5 führt die

Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung. 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. 3 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. 3. 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 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 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 3) 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 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 1 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 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 ersten Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit der zweiten

Lagerung 17 auf. Die Zylindertrommel 5 ist mit einer drehfesten Verbindung 71 drehfest mit der Antriebswelle 9 verbunden und dabei ist die Zylindertrommel 5 in axialer Richtung zu der Antriebswelle 9 beweglich. Die drehfeste Verbindung 71 ist beispielsweise von axialen Nuten außenseitig der Antriebswelle 9 gebildet in welche Zähne an der Zylindertrommel 5 eingreifen. Ein Trommelring 69 ist fest mit der Zylindertrommel 5 verbunden und ein Wellenring 70 ist fest mit der

Antriebswelle 9 verbunden. Zwischen dem Wellenring 70 und dem Trommelring 69 ist eine Trommelfeder 68 eingespannt, so dass die Zylindertrommel 5 an dem axialen Ende 66 auf die Ventilscheibe 1 1 von der Trommelfeder 68 gedrückt ist. 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 auf innerhalb deren die Gleitschuhe 39 angeordnet sind, so dass die Gleitschuhe 39 in radialer Richtung, d. h.

senkrecht zu einer Längsachse der Bohrungen, bezüglich der Rückhaltscheibe 37 beweglich sind. Die Rückhaltescheibe 37 und die Gleitschuhe 39 sind mehrteilig ausgebildet. Die Anzahl der Bohrungen entspricht der Anzahl der Gleitschuhe 39 und Kolben 7 und in jeder Bohrung ist jeweils ein Gleitschuh 39 befestigt. Die Rückhaltescheibe 37 liegt nicht unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf.

Das Gehäuse 4 besteht vollständig aus Aluminium und die Antriebswelle 9 besteht vollständig aus Stahl. Abweichend hiervon kann das Gehäuse 4 auch aus Aluminium und aus Stahl ausgebildet sein. Beispielsweise ist hierzu ein Abschnitt des Gehäuses 4 im Bereich der Ventilscheibe 1 1 aus Stahl ausgebildet und der übrige Teil des Gehäuses 4 aus Aluminium (nicht dargestellt). In dem in

Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine 1 ist die erste Lagerung 10 für die Antriebswelle 9 als eine Fixierungslagerung 33 und als eine Kegelrollenlagerung 34 ausgebildet. Die Fixierungslagerung 33 ist in einer axialen Richtung, das heißt in einer Richtung parallel zu der

Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5, formschlüssig fest mit der Antriebswelle 9 verbunden und ferner ist die Fixierungslagerung 33 in einer axialen Richtung fest, das heißt formschlüssig, mit dem Gehäuse 4, das heißt dem Flansch 21 des Gehäuses 4, der Schrägscheibenmaschine 1 fest verbunden. Die zweite Lagerung 17 ist als eine Temperaturausgleichslagerung 23 und als eine Kegelrollenlagerung 34 ausgebildet. Die

Temperaturausgleichslagerung 23 ist in einer axialen Richtung formschlüssig fest mit der Antriebswelle 9 verbunden und die Temperaturausgleichslagerung 23 ist relativ beweglich zu dem Gehäuse 4 in axialer Richtung gelagert bzw. befestigt, sodass eine axiale Relativbewegung zwischen der

Temperaturausgleichslagerung 23 an der radialen Außenseite der

Temperaturausgleichslagerung 23 und dem Gehäuse 4 der

Schrägscheibenmaschine 1 ausführbar ist. Zwischen der zweiten Seite 65 des Gehäuses 4 und der radialen Außenseite der Temperaturausgleichslagerung 23 ist somit eine axiale Relativbewegung ausführbar, da hier keine diesbezügliche formschlüssige Verbindung besteht. Hierzu ist die Temperaturausgleichslagerung 23 an der radialen Außenseite als ein Zylinder ausgebildet und die Bohrung an der zweiten Seite 65 des Gehäuses 4 ebenfalls als ein entsprechend

komplementär ausgebildeter Zylinder und die radiale Außenseite der

Temperaturausgleichslagerung 23 und der Bohrung an der zweiten Seite 65 des Gehäuses 4 sind dabei beide parallel zu der Rotationsachse 8 der

Zylindertrommel 5 und der Antriebswelle 9 ausgerichtet.

An dem der Schwenkwiege 14 abgewandten axialen Ende der

Temperaturausgleichslagerung 23 liegt ein Stellorgan 62 als eine Einstellscheibe 67 auf und auf der Einstellscheibe 67 liegt eine ringförmig ausgebildete

Tellerfeder 61 als Feder 43 auf, sodass die Tellerfeder 61 ein elastisches

Element 35 bildet. Das der Schwenkwiege 14 abgewandte axiale Ende der Tellerfeder 61 liegt auf der zweiten Seite 65 des Gehäuses 4 der

Schrägscheibenmaschine 1 auf. Die Tellerfeder 61 bringt auf die

Kegelrollenlagerung 34 als der zweiten Lagerung 17 eine axiale Kraft in Richtung zu der Schwenkwiege 14 auf. Aufgrund der axialen formschlüssigen Verbindung zwischen der Temperaturausgleichslagerung 23 und der Antriebswelle 9 wird diese von der Tellerfeder 61 auf die Temperaturausgleichslagerung 23 aufgebrachte axiale Vorspannkraft von der Antriebswelle 9 auf die erste

Lagerung 10 als der Fixierungslagerung 33 aufgebracht. Damit sind die beiden Lagerungen 10, 17 als Kegelrollenlagerungen 34 mittels der Tellerfeder 61 mit der axialen Vorspannkraft axial vorgespannt. Temperaturbedingte axiale

Differenzen der Längenänderungen zwischen dem Gehäuse 4 und der

Antriebswelle 9 an den beiden Lagerungen 10, 17 führen nur zu

vernachlässigbaren Änderungen der axialen Vorspannkraft an den beiden Kegelrollenlagerungen 34. Beispielsweise treten temperaturbedingte axiale

Längenänderungen zwischen dem Gehäuse 4 und der Antriebswelle 9 zwischen den beiden Lagerungen 10 von maximal 0,25 mm auf. Das Gehäuse 4 aus Aluminium weist dabei einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten auf als die Antriebswelle 9 aus Stahl. Damit kann auch bei großen

Temperaturunterschieden im Bereich von 50 K bis 100 K die

Schrägscheibenmaschine 1 mit den beiden Kegelrollenlagerungen 34 zuverlässig betrieben werden, da auch bei Temperaturunterschieden die beiden Kegelrollenlagerungen 34 mit einer im Wesentlichen konstanten axialen

Vorspannkraft vorgespannt sind. Die Federkonstante der Tellerfeder 61 ist dabei dahingehend ausgebildet, dass von der Tellerfeder 61 axiale Druckkräfte resultierend aus dem Schrägungswinkel der beiden Kegelrollenlagerungen 34 und auf die Antriebswelle 9 wirkende Querkräfte angemessen aufgenommen werden können, das heißt die Tellerfeder 61 weist eine große Federkonstante auf.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben. Die zweite Lagerung 17 ist als die Fixierungslagerung 33 ausgebildet und die Fixierungslagerung 33 ist in axialer Richtung fest und formschlüssig sowohl mit der Antriebswelle 9 als auch dem Gehäuse 4 verbunden. Die erste Lagerung 10 ist als die

Temperaturausgleichslagerung 23 ausgebildet. Dabei ist die

Temperaturausgleichslagerung 23 in axialer Richtung formschlüssig mit dem Gehäuse 4, das heißt dem Flansch 21 des Gehäuses 4, formschlüssig fest verbunden. Zwischen der Temperaturausgleichslagerung 23 und der

Antriebswelle 9 besteht in axialer Richtung keine formschlüssige Verbindung, sodass eine axiale Relativbewegung zwischen der

Temperaturausgleichslagerung 23 als der ersten Lagerung 10 für die

Antriebswelle 9 und der Antriebswelle 9 ausführbar ist. An dem der

Schwenkwiege 14 zugewandten Ende der Temperaturausgleichslagerung 23 liegt ein Auflagering 72 auf und in einem axialen Abstand zu dem Auflagering 72 ist ein Sprengring 73 axial fest mit der Antriebswelle 9 verbunden. Zwischen dem Auflagering 72, welcher mit der Antriebswelle 9 in axialer Richtung keine

Verbindung aufweist, und dem Sprengring 73 ist eine Feder 43 unter

Vorspannkraft aufgebracht. Die Feder 43 bringt damit mittelbar mittels des Auflagerings 72 auf die Temperaturausgleichslagerung 23 die axiale

Vorspannkraft auf. Dadurch sind auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel die beiden Kegelrollenlagerungen 34 mit einer axialen Vorspannkraft an dem

Gehäuse 4 befestigt, da mit dem Sprengring 73 die Vorspannkraft auf die Antriebswelle 9 übertragen wird von der Antriebswelle 9 die Vorspannkraft auf die zweite Lagerung 17 aufgebracht wird. Der Auflagering 72 kann zusammen mit der Temperaturausgleichslagerung 23 eine axiale Relativbewegung zu der

Antriebswelle 9 ausführen.

In Fig. 4 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. Das Gehäuse 4 aus Aluminium weist einen größeren Längenausdehnungskoeffizienten auf als die Antriebswelle 9 aus Stahl.

In vorteilhafter Weise weist somit die Schrägscheibenmaschine 1 aufgrund des leichten Gehäuses 4 aus Aluminium ein geringes Gewicht auf. Mit dem elastischen Element 35 wird eine im Wesentlichen konstante erforderliche axiale Vorspannkraft die beiden Kegelrollenlagerungen 34 aufgebracht, sodass auch bei Temperaturänderungen die beiden Kegelrollenlagerungen 34 ständig mit der erforderlichen im Wesentlichen konstanten Vorspannkraft miteinander verspannt sind. An der Temperaturausgleichslagerung 23 ist eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 4 und der Antriebswelle 9 ausführbar, sodass dadurch unterschiedliche temperaturbedingte axiale Längenänderungen zwischen dem Gehäuse 4 und der Antriebswelle 9 im Bereich der ersten und zweiten Lagerung 10, 17 im Wesentlichen keine Veränderung der axialen Vorspannkraft der beiden

Kegelrollenlagerungen 34 bewirken.

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,

- ein Gehäuse (4),

- eine erste und zweite Lagerung (10, 17) für die Antriebswelle (9) und die erste und zweite Lagerung (10, 17) an dem Gehäuse (4) befestigt sind,

- eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte

Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Lagerung (10, 17) als Temperaturausgleichslagerung (23) für die Antriebswelle (9) eine axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse (4) und der Antriebwelle (9) ausführbar ist zum Ausgleich

unterschiedlicher temperaturbedingter axialer Längenänderungen des Gehäuses (4) und der Antriebswelle (9).

Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerung (10, 17) für die Antriebswelle (9) als Fixierungslagerung (33) in axialer Richtung, vorzugsweise in beiden axialen Richtungen, fest, insbesondere formschlüssig, mit der Antriebwelle (9) und dem Gehäuse

(4) verbunden ist

und/oder

das Gehäuse (4) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Aluminium, und/oder Kunststoff besteht

und/oder

die Antriebswelle (9) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Stahl besteht.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Lagerung (10, 17) als eine Wälzlagerung (34), insbesondere eine Kegelrollenlagerung (34), ausgebildet sind

und/oder

die axiale Relativbewegung zwischen dem Gehäuse (4) und der

Antriebwelle (9) an der Temperaturausgleichslagerung (23) in beiden axialen Richtungen ausführbar ist.

Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Lagerung (10, 17) mit einem elastischen Element (35), insbesondere einer Feder (43), in axialer Richtung vorgespannt sind.

Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (35) als eine Tellerfeder (61 ) ausgebildet ist.

6. Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Stellorganes (62), insbesondere einer Einstellscheibe (67), die von dem elastischen Element (35) auf die Lagerung(10, 17) für die Antriebswelle (9) aufgebrachte axiale Vorspannkraft veränderbar ist.

7. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Stellorganes (62) die axiale Ausdehnung des elastischen Elementes (35) veränderbar ist zur Veränderung der von dem elastischen Element (35) auf die Lagerung (10, 17) für die Antriebswelle (9) aufgebrachten axialen Vorspannkraft.

8. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (35) in axialer Richtung zwischen einer Lagerung (10, 17), insbesondere Fixierungslagerung (33), für die Antriebswelle (9) und dem Gehäuse (4) angeordnet ist

oder

das elastische Element (35) in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Lagerung (10, 17) angeordnet 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.