WO2015091188A1 - Hydrostatische kolbenmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a hydrostatic piston engine, in particular a hydrostatic radial piston pump according to the preamble of patent entitlement l.
- the publication DE 10 2004 049 864 A1 discloses a hydrostatic axial piston machine and a hydrostatic radial piston machine which have a stator and a rotor and the two groups of displacements, namely first displacements and second displacements.
- first pistons and second pistons carry second piston strokes, the first and second pistons each being supported on a lifting element.
- a first displacement and a second displacement are connected in pairs fluidly with each other.
- the lifting movements, which carry out the two pistons of two interconnected displacements, are in their phase against each other. By shifting the phases, the stroke volume of the hydrostatic machine can be infinitely varied.
- the first pistons and the second pistons of a Hubraum pivots move synchronously.
- the first piston and the second piston are each assigned their own lifting elements, via which the pistons are guided and which can be rotated relative to one another.
- a disadvantage of the known piston engines that a main drive or a main output of the piston engine and continue a structurally different actuator for the relative rotation of the lifting rings are required against each other. Such an actuator is not disclosed in DE 10 2004 049 864 A1.
- the invention is based on the object to provide a hydrostatic piston engine, in which only one type of drive is necessary for the drive or for the output and for adjusting the phase shift to use common parts and to reduce the design effort. Also, a high Verstelldynamik should be achievable.
- the displacements of the hydrostatic piston engine according to claim 1 are divided into a group of first displacements and a group of second displacements, wherein in each case a first displacement and a second displacement in pairs are fluidly interconnected.
- first pistons each of which is supported on a lifting element and execute lifting movements in the first displacements
- second pistons are present, which are also each supported on a lifting element and execute lifting movements in the second displacements.
- the rotor comprises a first part rotor whose rotation relative to the stator causes strokes of the first piston, and a second part rotor whose rotation relative to the stator causes strokes of the second piston.
- the two sub-rotors are operable with an adjustable to adjust the stroke volume angle offset to each other at the same speed.
- An angular offset of zero is given when the two pistons of a pair of hubs carry out synchronous lifting movements. Then, at an angular offset, zero is the stroke volume the piston engine maximum.
- the pistons of a Hubraumpases move in opposite directions, so that the stroke volume of the reciprocating engine is zero. If an angular misalignment exceeding 180 degrees is possible up to 360 degrees or beyond, the piston machine can be used in 4-quadrant operation. In the case of a motor so the displacement and in the case of a pump, the delivery volume can be adjusted.
- the piston engine is to be operated as a pump, and if the two groups of displacements and pistons have the same volume per stroke, for example, to operate the piston engine as a pump two basically identical drive machines are necessary, each of which must apply half the power of the pump and with which at the same time the stroke volume can be adjusted. A separate adjusting device for the stroke volume is not necessary.
- the two rotors can in principle be designed identically. Thus, identical parts can be provided and the design effort is reduced. If the stroke volume of the hydrostatic piston engine according to the invention is to be constant, the two partial rotors revolve at identical speeds.
- a hydrostatic piston machine for an adjustment of the stroke volume, the two partial rotors only have to run at different speeds for a short time and after this phase of running at different rotational speeds both again with mutually identical and optionally the same rotational speeds as before the adjustment rotate.
- a hydrostatic piston machine one is a partial rotor with a first drive machine and / or driven machine and the other partial rotor with a second drive machine and / or
- Output machine coupled.
- the two machines allow a circulation of the two part rotors at the same speed and can cause a phase offset by a short-term different speed of the two sub-rotors between them.
- both partial rotors with be coupled to an electric motor. It is possible that these electric motors can also work as generators.
- phase offset between the two sub-rotors is referred to below as the angular offset.
- all displacements with the pistons can be arranged both in the rotor and in the stator. Accordingly, when the pistons are arranged in the rotor, the lifting element is the stator or a part of the stator, and when the pistons are arranged in the stator, the lifting element is correspondingly the rotor or a part of the rotor. If the displacements and the pistons are arranged on the rotor, then the first pistons and the second pistons can be supported on a one-piece or constructed of a plurality of immovably held together parts lifting element. On the other hand, if the displacements and the pistons are arranged on the stator, each of the two sub-rotors has a lifting element.
- the stator as a lifting element on a common cam ring or two - preferably substantially identical - Hubringe on which or on which distributed over the circumference at equal angular intervals in the radial or axial direction cams are formed along which the pistons of both groups are guided.
- the first displacement chambers are formed in the radial or axial direction
- the second displacement chambers are formed on the other partial rotor in the radial or axial direction.
- a hydrostatic piston machine can be designed as a radial piston machine or as an axial piston machine.
- the lifting elements can be located inside the pistons - in a radial piston machine radially inside the pistons, in an axial piston machine between the pistons first piston and the second piston - or outside the piston - in a radial piston engine radially inside the piston, in a Axialkol- benmaschine between the first piston and the second piston - are.
- the lifting elements are located on the stator, they may be integrally formed with each other and are distinguishable from each other only by the track of the pistons.
- each partial rotor and an associated stator can be designed as a separate hydrostatic unit with a housing.
- two hydrounits each of which is driven by an electric motor and whose pressure connections are brought together.
- the two partial rotors and the stator are housed in a common housing in which two drive shafts, one of which is coupled to the one rotor part and the other to the other rotor part, are rotatably mounted.
- the piston engine is a compact construction readily manageable unit.
- the lifting elements on a same plurality of uniformly distributed over the circumference cam.
- the pistons With one revolution of the rotor, the pistons thus make several strokes, so that the piston engine has a large maximum displacement.
- pairs of displacements For the creation of the pairs of displacements, it is particularly favorable if the pairs of interconnected displacements in operation with maximum times the stroke volume in pairs in the same axial plane in the direction of the axis of rotation lying behind each other.
- one partial rotor is coupled to an electric machine controllable in its rotational speed. If only a pure pump operation of the reciprocating engine is provided, then the electric machine is an electric motor controllable in its rotational speed. During engine operation of the piston engine, the electric machine is an electric generator. If both motor and pump operation is provided, the electric machine can be operated both as a motor and as a generator. To adjust the stroke volume, the speed of the electric machine is briefly changed compared to the speed of the other partial rotor.
- the speed of the variable in their speed electric machine depending on the angular offset between the two part rotors preferably can be determined by a rotation angle sensor arrangement, be adjustable via a control loop.
- one partial rotor is coupled to a first electric machine, whose rotational speed can be regulated as a function of the angular offset between the two partial rotors, and the other partial rotor is coupled to a second electric machine, which is preferably likewise variable in its rotational speed. Deviating from the other part rotor but can also be driven by a wind turbine, a water turbine, an extruder shaft or a laundry drum. If the first Elektronnasch ine is an asynchronous machine to which a rotatable flywheel is rotatably coupled, power peaks can be compensated by the flywheel.
- the reciprocating engine is a radial piston pump having an outer common cam ring, both groups having an equal number of cylinder piston units which rotate in synchronous operation with an angular offset of 0 degrees.
- the pistons are guided over respective rolling elements along the common lifting ring.
- an output shaft of the main electric motor is integrally formed with the first sub-rotor, while an output shaft of the compensating electric motor is formed integrally with the second sub-rotor.
- the hydrostatic piston engine has a high-pressure connection and a low-pressure connection, which are not exchanged.
- the angular offset is possible up to a maximum angular offset, which corresponds to half the wavelength of a cam of the common cam ring or the two lifting rings.
- the hydrostatic piston engine has a first working connection and a second working connection, both of which can be used as a high-pressure connection and as a low-pressure connection.
- the angular offset is possible up to a maximum angular offset, which corresponds to the wavelength of a cam of the common cam ring or the two lifting rings.
- the hydrostatic piston engine has a first working connection and a second working connection, both of which can be used as a high-pressure connection and as a low-pressure connection.
- An angular offset is possible, which extends beyond the angular extension of a cam of the common lifting element or of the two separate lifting elements. Device-technically simple, it is when angle offset is not limited.
- a slot control is provided between the two rotors, via which a pressure side change between the two working ports of the reciprocating engine can be brought about by adjusting an angular offset between the two rotors, which is greater than the angle, which corresponds to half a wavelength of a cam.
- a plurality of first openings connected to the first working connection and a plurality of second openings connected to the second working connection are formed in a section of the housing adjacent to the first part rotor.
- the second displacements located in the second part rotor are alternately connected to the first openings and to the second openings during the circulation of the part rotors via channels formed in the first part rotor.
- the channels extend from the openings of the housing section through the first part rotor to the second part rotor.
- the channels preferably have a pairwise spacing equal to half a wavelength of a cam, the number of channel pairs corresponding to the number of cams.
- the displacements of the first part rotor are thus connected in directly via the channels and the displacements of the second part rotor with the housing-side openings.
- this has circular arc-shaped connecting grooves, which are formed in a first bearing region of the two partial rotors and between the channels and the displacements of the second partial rotor, and which are dimensioned such that at an angular offset greater than half the angular extent of a cam, the displacements of the second sub-rotor and thus the pairs of displacements are each connected to the pair-adjacent channel and thus with an adjacent opening.
- the word adjacent is to be understood as viewed in the circumferential direction.
- the pairs of lifting spaces are therefore connected to one of the second openings or vice versa instead of to one of the first openings when the pressure is changed.
- the first displacements are each connected in pairs via one or two arcuate connecting grooves, which are formed in a second abutment region between the two sub-rotors, with the associated displacement of the second sub-rotor.
- the one or the two respective connecting grooves are so long that the two displacements remain in pressure medium connection up to the maximum angular offset.
- the displacements in which the pistons move formed in the radial or axial direction of the stator, wherein the first lifting element on the first part rotor and the second lifting element on the second part rotor.
- a control valve arrangement is present, via which the Hubraumpres can be connected to the two working ports.
- the control valve assembly may be formed by two simple passive check valves, one of which is the pressure valve and the other is the suction valve.
- the lifting elements can be formed by an eccentric ring or a swash plate.
- the lifting elements in the radial or axial direction many cams are formed so that the pistons make several strokes during a revolution.
- the two lifting elements are substantially identical.
- the control valve assembly comprises at least one movable control valve body, which is actuated in response to the angular position of a partial rotor.
- a pair of pairs of hubs is connected depending on the switching state of the control valve arrangement with the one working connection or with the other working connection.
- the Steuerven- tilan angel can be operated mechanically or electromagnetically.
- a changeover valve arrangement depending on the switching state of which two connections of the control valve arrangements can be connected to the two working connections in a first manner or in a reversed manner, pumping into one and the other is also possible with a passive control valve arrangement without changing the direction of rotation of the partial rotors Direction possible. With an actively operable control valve arrangement, a 4-quadrant operation without change of direction is possible.
- control valve arrangements assigned in each case to the pairs of cylinder-piston units can preferably be controlled via a control rotor which rotates with the two partial rotors.
- control rotor so coupled to the two sub-rotors that he always has half the angular offset, so always assumes an intermediate position between the two sub-rotors.
- On the control rotor are according to a preferred embodiment
- Control cam formed over which the control valve body are actuated.
- the control cam can be distributed uniformly on the outer circumference of the control rotor.
- Each control valve assembly may include an elongated control valve body or a plunger extending radially from the outer control valves to the inner control cams.
- the slot control may be formed on the control rotor, which rotates with the two sub-rotors.
- the control rotor is coupled to the two sub-rotors in such a way that it always has half the angular offset, ie always occupies an intermediate position between the two sub-rotors.
- the control rotor can have or be a control disk which has two abutment ring surfaces which are arranged parallel to one another and perpendicular to the axis of rotation.
- the slot control may be formed by circular arc-shaped through-holes distributed on the circumference of the control disk and by openings arranged on the circumference of the stator.
- the passage recesses extend between the two 6.3ring vom.
- the openings are arranged on both sides of the abutment ring surfaces on the stator.
- the always automatically adjusting half angular offset of the control rotor can be realized via a meshing engagement with the two part rotors.
- at least one toothed wheel can be used which is mounted with a radial axis of rotation on the control rotor, and whose teeth mesh with respective teeth of the two sub-rotors.
- the control rotor can be driven by an unregulated drive motor and the drive of the two sub-rotors via the control rotor, wherein the Hubvolumenver ein by driving the sub-rotors via controlled electric motors.
- a preferred development has a Nachsaug worn and a pressure relief for each cylinder-piston pairing. As a result, an impermissible overpressure and an unacceptable negative pressure in a Kochde- ckungsphase the control slots are prevented in a suction or pressure-generating movement of the balance piston.
- the oil relief and ⁇ lnachsaugung preferably take place in or out of the housing of the drive unit.
- a preferred development has a stop which is provided between the two rotors for limiting the angular offset. This can be formed by a pin on the main rotor and a circular arc-shaped slot or a circular arc-shaped groove on the second part rotor.
- Figure 1 shows a first embodiment in the form of an inventive
- FIG. 2 shows the radial piston pump without angular offset in a section along the line AA from FIG. 1
- FIG. 3 shows the radial piston pump without angular offset in a section along the line BB from FIG. 1
- FIG. 4 shows the radial piston pump according to FIG. 1 with an angular offset between the partial rotors in a section corresponding to the section B-B from FIG. 1, FIG.
- FIG. 5 shows the radial piston pump according to FIG. 1 with a maximum angular offset in a section corresponding to the section B-B from FIG. 1,
- FIG. 6 shows the radial piston pump according to FIG. 1 with an angular offset in a longitudinal section
- FIG. 7 shows the radial piston pump according to FIG. 6 in a section along the line C-C
- FIG. 8 shows a second embodiment in a first longitudinal section
- FIG. 9 shows the radial piston pump according to FIG. 8 without angular offset in one
- FIG. 10 shows a detail of a development of the two rotors and of the housing of the radial piston pump according to FIG. 8 without angular offset, FIG.
- FIGS. 1 1 shows the detail of the development according to FIG. 8 with an angular offset
- FIG. 12 shows the detail of the development according to FIG. 8 with a maximum angular offset
- FIG. 13 shows a circuit diagram of the two exemplary embodiments of a radial piston pump according to the invention
- FIG. 14 shows a half longitudinal section through a third exemplary embodiment, in which the pistons are located in the stator and the lifting elements are rotatable relative to one another,
- FIG. 15 shows a section along the line XX from FIG. 14,
- FIG. 16 shows a section along the line ZZ from FIG. 14,
- FIG. 17 shows a section along the line Y-Y of FIG. 14, FIG.
- FIG. 18 shows the third exemplary embodiment as a pump with a positive maximum displacement in a suction stroke
- FIG. 20 shows the third exemplary embodiment as a pump with a displacement of zero
- FIG. 21 shows the third exemplary embodiment as a pump with a negative maximum stroke volume in one pressure
- FIG. 22 shows a circuit diagram of a fourth exemplary embodiment which can only be operated as a pump in one direction
- FIG. 23 is a circuit diagram of a fifth embodiment operable as a pump in two directions;
- FIG. 24 shows a circuit diagram of a sixth exemplary embodiment which, taking into account a change in the direction of rotation in a
- Quadrant operation is operable
- Figure 25 shows a half section through a seventh embodiment, which is designed as an axial piston machine
- FIG. 26 shows the seventh exemplary embodiment in a development
- FIG. 27 shows a half longitudinal section of the sixth exemplary embodiment according to FIG. 24 in an embodiment with a control rotor
- FIG. 28 is a schematic diagram of the sixth embodiment without angular offset with maximum displacement
- FIG. 29 shows a schematic representation of the sixth exemplary embodiment with an angular offset
- FIG. 30 shows a schematic diagram of the sixth exemplary embodiment with angular offset and stroke volume equal to zero
- FIG. 31 is a schematic diagram of the sixth embodiment with an angular offset
- FIG. 32 shows a detail of a longitudinal section of an eighth embodiment with a control rotor
- FIG. 33 shows the control rotor of the eighth exemplary embodiment according to FIGS. 31 and 32
- FIG. 35 shows a basic illustration of the eighth exemplary embodiment with an angular offset
- FIG. 36 shows a schematic diagram of the eighth exemplary embodiment with angular offset and stroke volume equal to zero
- FIG. 37 is a schematic diagram of the eighth embodiment with an angular offset
- FIG. 38 shows a detail of a longitudinal section of the fourth exemplary embodiment according to FIG. 22,
- FIG. 39 shows a longitudinal section of a ninth embodiment with a control rotor
- FIG. 40 shows a section of a longitudinal section of a tenth embodiment with electromagnetically operated switching valves
- FIG. 41 shows a longitudinal section through a modification of the ninth embodiment.
- Figure 1 shows a first embodiment of the radial piston pump according to the invention in a longitudinal section.
- a housing 1 a first part rotor 2 and a second part rotor 4 adjacent to each other about a rotation axis 6 are rotatably mounted.
- first displacement piston units 8 are provided in a housing 1
- a first unit 8 has a first piston 3, which can perform 5 strokes in a cylindrical first displacement.
- 4 second displacement piston units 10 are provided on the sub rotor.
- Each unit 10 has a second piston 7, which can perform 9 strokes in a cylindrical, second displacement.
- both groups of units 8, 10 only one unit 8, 10 is shown in FIG.
- the number of cams 14 is usually different from the number of displacement piston units 8 or 10, so that the rollers 1 1 occupy different positions with respect to the cams 14 and the pistons 3, 7 at different times in a particular time their strokes are.
- a roller 1 1 is rotatably mounted, via which the pistons 3, 7 are supported on the cam ring 12.
- the pistons 3, 7 thus follow in their strokes the course of the path formed by the cam 14 on the cam ring 12.
- the housing 1 together with the cam ring 12 can be seen as a stator of the hydrostatic piston machine see.
- the partial rotor 2 is driven by a first electric motor 16, while the partial rotor 4 is driven by a second electric motor 18.
- an output shaft 20, designed as a hollow shaft, of the first electric motor 16 is formed integrally with the partial rotor 2
- an output shaft 22, likewise designed as a hollow shaft, of the second electric motor 18 is formed integrally with the partial rotor 4.
- the two electric motors 16, 18 are adjustable in their speed.
- On each partial rotor 2, 4 are permanent magnets 17 of the electric motors 16, 18, while windings 19 are arranged on the stator.
- each unit 8 and a unit 10 are fluidly connected to each other and form a pair.
- Each unit 8 is over a plurality of
- the compensation fluid path has a first compensation channel formed in the first part rotor 2 and a second compensation channel 28 formed in the second part rotor 4.
- the radial piston pump has no angular offset .beta.
- the units 8 and 10 run driven by the two electric motors 16 and 18 about the rotation axis 6 at the same speed, wherein each pair forming units 8, 10 are arranged in the same axial plane one behind the other and the two pistons 3, 7 of a pair of units 8, 10 synchronous lifting movements.
- angular offset ß 0 degrees, the delivery volume of the radial piston pump is thus maximum.
- the second electric motor 18 rotates slightly slower for a short time, in order then to continue rotating at the same rotational speed as the first electric motor 16. Then the unit 10 in each case swallows part of the delivery volume of the unit 8, so that the delivery volume of the radial piston pump is reduced.
- a stop 30 is provided between them, which is explained in more detail in relation to the figures 3 to 5.
- FIG. 2 shows the radial piston pump according to FIG. 1 in the section A-A from FIG. 1.
- five units 8 of the sub-rotor 2 are shown, the piston 3 via respective rollers 1 1 along the cam 14 of the
- Cam ring 12 are guided.
- the wavelength of a cam 14 corresponds to an angle a, which results from the quotient of 360 degrees and the number of cams 14.
- high-pressure openings 24a and low-pressure openings 24b are arranged alternately and each extend approximately over the angle a / 2, which corresponds to half the wavelength of a cam 14.
- FIG. 2 shows that the openings of the channels 26 of the units 8 are guided along the low-pressure openings 24b and the high-pressure openings 24a, so that the units 8 alternate with the high-pressure connection and the low-pressure connection, depending on their position relative to the cams 14 the radial piston pump are connected.
- the pressure ratios described apply under the assumption of a drive direction in Figure 2 counterclockwise according to the arrow.
- FIG. 3 shows the radial piston pump according to FIG. 1 in the section BB from FIG. 1 without angular offset ⁇ between the partial rotor 2 and the partial rotor 4 shown in FIG. 3.
- Its units 10 each stand at the same rotational position as the assigned units 8 (see FIG. 2).
- the pairwise hydraulic interconnection of the units 8, 10 is realized in each case by a sealing contact between an opening of the compensation channel 28 of the partial rotor 4 at a respective arcuate connecting groove 32 of the partial rotor 2 (not shown in detail in Figure 3).
- the connecting grooves 32 each extend along an angle which corresponds to the maximum angular offset ⁇ max between the two sub-rotors 2, 4.
- the maximum angular offset ⁇ max a / 2.
- the changing radial distance of the connecting grooves 32 and the mouths of the compensation channels 28 of the rotation axis 6 is provided only for reasons of space.
- the stop 30 consists of a circular arc-shaped groove 43 formed on the partial rotor 4, which extends in the partial rotor 4 along an angle a / 2, and of a pin 44 formed on the partial rotor 2, which engages in this groove.
- FIG. 4 shows the cross-section BB according to FIG. 3 with only one exemplary unit 10, wherein an angle offset ⁇ greater than zero has been set in order to realize a delivery volume of the radial piston pump which is smaller than the maximum delivery volume.
- the mouth of the compensation channel 28 and the groove of the stop 30 assume a correspondingly changed position relative to the partial rotor 2, of which only one connecting groove 32 and the journal of the stop 30 are shown in FIG.
- FIG. 5 shows a section BB, which substantially corresponds to the representation of FIG.
- a maximum angular offset ⁇ max has been set, which corresponds to half the wavelength of a cam 14.
- the unit 10 shown by way of example always precisely compensates the stroke movement and thus the stroke volume of the associated unit 8 (not shown in FIG. 5).
- the delivery volume of the radial piston pump is thus equal to zero.
- FIG. 6 shows the first exemplary embodiment of the radial piston pump according to the invention according to FIG. 1 in a longitudinal section with an angular offset .beta., Wherein 0 degrees ⁇ .beta. ⁇ 90 degrees relative to the period length of a cam 14.
- FIG. 7 shows a section CC of the radial piston pump with the angular offset ⁇ shown in FIG.
- each pair of rollers 1 1 can be seen, one of which, shown by a solid line roller 1 1 of the respective unit 8 and the other, shown by the dashed line roller 1 1 (not shown in Figure 7) unit 10 of a pair assigned.
- FIG. 7 shows a section CC of the radial piston pump with the angular offset ⁇ shown in FIG.
- FIG. 8 shows a second exemplary embodiment of the radial piston pump according to the invention in a first longitudinal section, wherein the angular offset ⁇ is equal to 0 degrees.
- the essential difference from the first embodiment according to the preceding figures is the fact that in the second embodiment, a 4-quadrant operation is possible.
- the partial rotor 102 has a plurality of channels 134 which are connected to the
- housing-side openings 24 a, 24 b are passed, and connect the respective openings 24 a, 24 b with the units 10.
- the filling and emptying of the units 8 takes place via the sub-rotor 104, more precisely via the passage 134 of the sub-rotor 102 and a passage 135 of the divider 104 and via the equalizing fluid path with the equalization passage 28, via which the previously described uninterrupted connection of the two units 8, 10 of a pair is realized.
- each unit 10 is associated with a Nachsaugventil in the form of a check valve 40 and a pressure relief valve 42.
- each displacement piston unit 10 is protected from an inadmissible high pressure and an impermissibly low pressure in a Gödeckungsphase the control slots.
- the pressure-limiting valve 42 injects directly into the housing 1, while it is sucked in directly from the housing 1 via the check valve 40.
- the units can be associated with intake valves and pressure relief valves.
- FIG. 9 shows the radial piston pump according to FIG. 8 in a second longitudinal section, again without angular offset ⁇ .
- the cutting plane is pivoted about a rotation angle about the axis of rotation 6, which is the piston distance the radial piston pump corresponds.
- the compensation channel 28 of the shown pair of displacement piston units 8, 10 is located radially further inward than the compensation channel 28 of the pair shown in FIG.
- the two communicating channels 134, 135 are located radially further outward than the channels 134, 135 according to FIG. 8. In both cases, the radial offset has been realized only for installation space reasons.
- FIG. 10 a shows a development A-A of the two rotors 102, 104 of the second exemplary embodiment with a radial distance from the axis of rotation 6, which corresponds to that of the outer compensation channel 28 according to FIG. An angle offset ⁇ of zero degrees is set. It can be seen that the displacements of the piston pairs PA, PB are in each case fluidically connected via the compensation channel 28 and via a contact region between the two rotors 102, 104.
- FIG. 10b shows the radially inward development BB (compare FIG. 8).
- the circular arc-shaped openings 24a, 24b formed in the housing 1 are shown, wherein in the operating state illustrated in Figures 10, the openings 24a are connected to the high pressure working port B of the radial piston pump, while the intermediate openings 24b with the low pressure leading Häan - A connection are connected.
- the channels 134 are arranged obliquely to the axis of rotation 6 (see FIG. 8).
- the channels 134 open (when viewing the suction direction) in each case in an arcuate connecting groove 136 whose distribution corresponds to the circumference of those of the pistons PA and PB.
- Each channel 135 can communicate with two of the connecting grooves 136 as a function of the angular offset ⁇ . More specifically, at an angular displacement ⁇ to less than a / 2, communication with a first communication groove 136 is and at an angle offset ⁇ of more than a / 2, communication with the second adjacent connection groove 136 is given.
- FIG. 11 shows an angular offset ⁇ of exactly a / 2 of the partial rotor 4 relative to the partial rotor 102. From the development AA according to FIG. 11a, it can be seen that the connecting grooves 132, 133 form the fluidic connection between the two units 8 and 10 of the respective unit Pair possible despite the angular offset ß. For this purpose, each serve the two circular arc-shaped connecting grooves 132, 133rd
- FIG. 11b it can be seen in the corresponding development BB that the pairs of units 8, 10 at the selected angular offset ⁇ of exactly a / 2 are shut off from the working connections, since the channels 135, via the two units 8, 10 is supplied or relieved of the respective pair, in each case abuts on the sub-rotor 102 between two connecting grooves 136, so that no pressure medium to the working ports A, B flow or can be sucked by the working ports A, B.
- the connecting grooves 132, 133 are so long that the two units are also at the maximum angular offset ⁇ max 8, 10 of each pair stay connected.
- FIG. 12b shows a circuit diagram of the radial piston pump according to the two preceding embodiments.
- Feed unit 200 which generates direct current for a doubled intermediate circuit 202, of which - apart from the two electric motors 16, 18 - also other (not shown) consumers can be supplied.
- the two electric motors 16, 18 are supplied via respective frequency converter 204 from the intermediate circuit 202.
- a control circuit 206 actively controls the rotational speed of the two electric motors 16, 18.
- the housing 1 has in a first radial plane over 360 degrees with the same angular distance distributed a plurality of circular cylindrical first displacers 5, which are open in a radially inward direction and in which there are first piston 3 and can perform strokes. Further, the housing 1 has to be distributed in a second radial plane over 360 degrees with equal angular distance a plurality of circular cylindrical second displacers 9, which are like the first displacement 5 also in a radially inward direction open and in which are located second piston 7 and Can perform lifting movements.
- the number of first displacement 5 is equal to the number of second displacement 9.
- the axes of each of a first displacement 5 and a second displacement 9 are parallel to each other.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 14 to 21 also has a first part rotor 2 and a second part rotor 4.
- Each sub-rotor 2, 4 has a hollow shaft 52, 53, with which it rotatably supported by bearings 51 on a not-shown and belonging to the stator axis.
- each partial rotor 2, 4 is operatively connected to an electric machine 16 or 18, which can operate both as an electric motor and as an electric generator.
- a with the hollow shaft 52, 53 fixedly connected flange 54, 55 of each partial rotor 2, 4 is radially outwardly and thus the mouths of the displacements 5, 9 facing provided with evenly distributed over the circumference of the cam 14, the number of which is greater than the number of first displacements 5 and the second displacement 9 is.
- the flanges 54 and 55 thus form the lifting elements of the hydrostatic piston engine.
- rollers 1 1 are rotatably mounted, via which the pistons 3, 7 are supported on the cam 14.
- the hydrostatic piston machine shown in Figures 14 to 21 is thus one in which the pistons 3, 7 are supported on the inside.
- each pair of two fluidically interconnected continuously displacements 5, 9 is assigned its own 3/2 way valve 56, that is, a directional control valve with three connections and two switching positions, wherein a first connection with the two displacements 5, 9 and a second connection and a third connection via channels 57 and 58 extending in the housing are alternately connected to the working connection A or the working connection B of the piston engine.
- the two displacements 5, 9 are connected to the channel 57 or to the channel 58.
- valve slide 59 is acted upon by a spring 60 in the direction of a switching position in which the displacements 5, 9 are connected to the channel 57.
- the valve spool 59 follows the movement of a plunger 61, which is guided radially in the housing 1 and cooperates with control cam 65, which are present in addition to the cam 14 on the flange 54 of the partial rotor 2.
- the control cams 65 are associated with the cam 14 of the flange 54 so that during a displacement stroke of the piston 3, ie during a movement of the piston 3 radially outward, the displacements 5, 9 with the channel 57 and a sip or suction stroke, ie in a movement of the piston 3 radially inwardly, the displacements 5, 9 are connected to the channel 58.
- the control valve assembly 56 may have two 2/2 way valves instead of a 3/2 way valve 56. If only one 1-quadrant operation is provided as the pump for the piston engine, with one working connection being the pressure connection and the other working connection being the suction connection, the control valve arrangement 56 can also consist of two simple passive check valves 80, 81. See the fourth embodiment of Figures 22 and 38 and the fifth embodiment of Figure 23.
- the channels 57 leading to the one port of the control valve assemblies 56 are all interconnected. Likewise, all channels 58 are interconnected. Where this connection is made, whether directly on the control valve assembly 56 or away therefrom, depends on design considerations.
- the channels 57 and 58 may in certain embodiments of a hydrostatic piston machine according to the invention directly be connected to the working ports A and B. See the sixth embodiment of Figure 24 and Figures 27 to 31.
- the second connections of all the control valve arrangements 56 are connected via the channel 57 to a first connection and the third connections of all control valve arrangements 56 are connected via the channel 58 to a second connection of a changeover valve arrangement 70 likewise accommodated in the stator.
- Each change-over valve arrangement 70 comprises a valve slide 71, which in the first switching position connects the working connection A with the channel 57 and the working connection B with the channel 58 and in the second switching position the working connection A with the channel 58 and the working connection B with the channel 57.
- the valve spool 71 assumes either the first switching position or the second switching position as a function of the relative rotation and thus as a function of the angular offset ⁇ between the first sub-rotor 2 and the second sub-rotor 4.
- the valve slide 71 is loaded by a spring 72.
- a cam 75 extends in the circumferential direction about the same angle as a cam 14 and with respect to the plunger 74 is arranged so that starting from positions of the sub-rotors 2 and 4, in which a cam 14 on the sub-rotor 2 and a cam 14 on the sub-rotor 4, with two pistons 3 and 7 interact axially, which are located in two permanently interconnected lifting chambers 5 and 9, axially exactly
- the valve slide 71 occupies the position shown in FIG. 14, and the working port A with the channel 57 and the working port B is connected to the channel 58. If the partial rotors 2, 4 are rotated further than a half cam 14 ( ⁇ > a / 2), the plungers 74 run on the cams 75, and the association between the working ports A and B and the channels 57 and 58 is reversed, and the pressure medium flow through the piston engine is reversed from the range up to a half cam 14 ( ⁇ ⁇ a / 2).
- the piston machine can be operated without reversing the direction of rotation in both directions of flow both as a pump and as a hydraulic motor, ie in a 4-quadrant operation.
- the value of the stroke volume can be reduced again because the cams 75 extend over the same angle as the cams 14.
- the value of the stroke volume can also be reduced by taking the angular offset ⁇ starting from 360 Degrees again reduced.
- FIGS. 18 to 21 Various constellations of the cams 14 of the sub-rotors 2, 4 and the control valve assemblies 56 are shown in FIGS. 18 to 21, as they exist in certain operating states of the piston engine shown in FIGS. 14 to 17.
- the two part rotors 2, 4 with their cams 14 are not angularly offset.
- the direction of movement of the cams 14 with respect to the pistons 3, 7 is indicated by arrows.
- the two pistons 3 and 7 of a pair of displacement piston units 8, 10 run in a delivery from a bottom dead center of the cam 14, which they had reached at the same time, a flank of two cams 14 and reach the bottom dead center at the same time.
- the free volume of the displacements 5, 9 decreases, from which in the given switching positions of the valves 56 and 70 pressure medium in the working port B is displaced.
- the pistons 3 and 7 of a pair of displacement piston units 8, 10 then move in the displacements 5, 9 in opposite directions, so that the amount of pressure medium, the one piston 3, 7 when running up to a flank of a cam 14th displaced from bottom dead center to top dead center, completely for filling the increasing free volume of the displacement 5, 9 of the other piston 3, 7 is needed. It is thus promoted no pressure medium.
- the 4/2-way valve 70 still assumes the same switching position as in FIGS. 18 and 19. If the angular offset .beta. Between the two sub-rotors 2 and 4 with respect to the angular offset .beta. In FIG. 20 is then increased by half the angular extent a / 2 of a cam 14 increases, the pin 74 runs on a cam 75 and brings the 4/2 way valve 70 in its second switching position. During the suction stroke, pressure fluid now flows from the working port B into the displacement. During the delivery stroke of the pistons 3 and 7, pressure medium is displaced into the working port A.
- a hydrostatic piston machine with the valves 56 and 70 can also be operated as a hydraulic motor. It is a 4- Quadrant operation possible, with no reversal of rotation is necessary to swap the working ports in terms of high pressure and low pressure, or no swapping of the working ports in terms of high pressure and low pressure is necessary to reverse the direction of rotation.
- Figures 22 to 24 show schematically three embodiments with simpler control valve equipment, which are then subject to restrictions on the operation.
- two simple passive check valves 80 and 81 are inserted between the working ports A, B and the displacements on the two pistons 3 and 7 of a pair of displacement piston units, wherein the check valve 80 from the displacements to the working port A and opens the check valve from the working port B to the displacements.
- the check valve 80 acts as a pressure valve and the check valve 81 as a suction valve.
- the hydrostatic piston machine according to FIG. 22 can thus be operated only as a pump whose pressure connection is the working connection A and whose suction connection is the working connection B. So it is only a 1-quadrant operation possible.
- the exemplary embodiment according to FIG. 23 is supplemented by the 4/2 directional control valve 70 with respect to that according to FIG.
- the working connection A or the working connection B is now the pressure connection and the other working connection is the suction connection.
- the hydrostatic piston machine according to FIG. 23 can thus also be operated only as a pump, but each working connection can be the pressure connection. So it is a 2-quadrant operation without change of direction of the drive shafts possible.
- the two passive check valves 80 and 81 of the embodiment of Figure 22 by the actively controllable 3/2 way valve 56 replaced. It is possible to operate in pump mode and in motor mode, and when reversing the direction of rotation, 4-quadrant operation is possible.
- the partial rotors 2 and 4 carry cams 14 which point in the axial direction.
- the pistons 3 and 7 of the arranged in a stator displacement piston units are axially aligned and perform strokes in the axial direction, ie parallel to the axes of rotation or to the axis of rotation 6 of the part rotors 2 and 4.
- a displacement with a piston 3 which cooperates with the cam 14 on the sub-rotor 2 and a displacement with a piston 7, which cooperates with the cam 14 on the sub-rotor 4 are permanently fluidly connected to each other in a manner not shown.
- control valve arrangement 56 Associated with each pair of fluidically interconnected displacements is a control valve arrangement 56, which is controlled by control cams 65 on the outer circumference of the partial rotor 4.
- control cams 65 may also be in the axial direction, with the control valve assembly 56 then being advantageously arranged so that the movable valve body 59 moves axially.
- the partial rotors 2 and 4 can be supported against each other so that an axial force compensation is obtained.
- the pistons 3 and 7 of the hydrostatic units shown should be held on the rollers 1 1 on the cam track 14, so do not lift off from the cam track.
- This can be achieved, for example, by the fact that constantly from the outside a pressure in the terminals A or B or A and B is present, which requires a lower housing internal pressure.
- the Nachsaugventil 40 (see Figure 8) sucks advantageously from the channel A or B or A and B.
- the Rushablander can also be achieved in that under the piston springs are arranged, of which the pistons are held without form over the rollers on the cam track.
- gearboxes can optionally also be interposed in order, for example, to realize "kinetic buffering" or to equalize the engine speed to the required rotor speed.
- valve 59 (see figures from Figure 14) can also be replaced by two single 2/2-way valves, each of which is actuated by its own cam 65.
- One valve then works as a pressure valve and the other as a suction valve. With such a design, the valves can be adjusted separately from one another and thus the control times can be influenced separately from one another.
- Figure 27 shows a half longitudinal section along and above the axis of rotation 6 of the sixth embodiment of Figure 24.
- the two displacements 5, 9 permanently connected to each other via the channel 50, wherein viewed in the axial direction between the two part rotors 2, 4 the respective Control valve assembly forming 3/2-way valve 56 is arranged. It serves to connect the two pressure chambers 5, 9 alternately via the channel 50 either to the first working connection A or to the second working connection B. Trained as a valve spool 59 control valve body of the 3/2-way valve 56 is switched in the radial direction via the plunger 61 in response to the control cam 65.
- valve spool 59 In the illustrated by the spring 60 biased basic position of the valve spool 59 of the radially inner end portion of the plunger 61 between two control cam 65, whereby the 3/2-way valve 56 connects the two displacements 5, 9 with the first working port A.
- a Control rotor 208 By rotation of a Control rotor 208, on whose outer circumference a plurality of control cam 65 are evenly distributed, the valve spool 59 can be pushed against the spring 60 radially outward, whereby the two displacements 5, 9 are shut off against the working port A and connected to the working port B.
- the control rotor 208 automatically adjusts by means of a toothed wheel 210 to an angular offset which corresponds exactly to half the angular offset of the two partial rotors 2, 4.
- the control rotor 208 always has half an angular offset ⁇ / 2 with respect to the first flange 54 and a half angular offset ⁇ / 2 with respect to the second flange 55.
- the toothed wheel 210 is rotatably mounted about a radial axis of rotation 212 in the control rotor 208 and meshes on the one hand with the circumference of the first flange 54 distributed teeth and on the other hand with distributed on the circumference of the second flange 55 teeth.
- the control rotor 208 is - comparable to the storage of the two partial rotors 2, 4 - mounted on a bearing 51 relative to the housing 1 serving as a stator.
- FIGS. 28 to 31 each show, in a diagrammatically developed representation, the relationship or the association between the first flange 54, illustrated above, with its cam 14, shown below
- FIG. 29 shows an angular offset ⁇ >
- FIG. 31 shows an angular offset ß> a / 2.
- a stroke volume diagram is shown below. More specifically, the curves of the first swept volume 214 of the first unit 8, the second swept volume 215 of the second unit 10, and the curve of the total effective swept volume 216 of the pair of units 8, 10 are shown.
- the angular offset ⁇ of the two flanks 54, 55 is shown in the respective unwound representations as an offset of the cams 14 of the second flange 55 with respect to those of the first flange 54 (in FIGS. 28 to 31 to the right).
- the respective 3/2-way valve 56 of each pair of units 8, 10 is fixedly arranged together with the displacements 5, 9 in the serving as a stator housing 1 and is switched in the manner described above via the control cam 65 against the spring 60.
- the angular offset ⁇ according to FIG. 29 and the angular offset ⁇ according to FIG. 31 produce effective stroke volumes 216, which are reduced compared to the stroke volume 214, 215 of each individual piston 3, 7.
- FIG. 32 shows a section of a longitudinal section of an eighth exemplary embodiment with a control rotor 218 which (in accordance with the control rotor 208 of the preceding exemplary embodiment) is always positioned between the two sub-rotors 2, 4 in the circumferential direction such that it always has half the angular offset. 2 on the one hand with respect to the first part rotor 2 and on the other hand with respect to the second part rotor 4 has.
- a slot control is realized via the control rotor 218.
- the control rotor 218 has two abutting abutment surfaces 220, 221 which are arranged parallel to one another and perpendicular to the axis of rotation 6 of the radial piston machine.
- FIG. 33 shows the control rotor 218 of the eighth exemplary embodiment in a view of the first abutment ring surface 220.
- the toothed wheel 210 can be seen, which is mounted rotatably in the control rotor 218 and ensures the described positioning of the control rotor 218.
- the two abutment ring surfaces 220, 221 are connected to one another via passage recesses 222, 224. More specifically, radially circumferentially distributed radially outer passage recesses 222 and uniformly circumferentially distributed radially inner passage recesses 224 are provided.
- All passage recesses 222, 224 extend over a same angular range of the control rotor 218 and have the shape of a circular arc whose common center lies on the axis of rotation 6.
- FIG. 32 it is shown that the outer through-passages 222 open and close a connection between the channel 50 and the first working port A, while the inner through-passages 224 open and close a connection of the channel 50 with the second working port B.
- first outer orifice seal 226 and a first inner orifice seal 227 sealingly abut the first leverring constitutional unit 220 of the control rotor 218, while a second outer orifice seal 228 and a second inner Mouth seal 229 sealingly abut the second Anlaging composition 221 of the control rotor 218.
- the first outer orifice seal 226 is connected to the first working port A, while the second inner orifice seal 229 is connected to the second working port B.
- the first inner muzzle seal 227 and the second outer muzzle seal 228 are both always connected to the channel 50 and therefore always to both displacements 5, 9 of the pair of units 8, 10.
- Figures 34 to 37 show the eighth embodiment of Figure 27 in four different operating conditions.
- the angle offset ⁇ 0 in FIG. 34
- the angular offset ⁇ ⁇ / 2 in FIG. 36 and the angular offset ⁇ > ⁇ / 2 in FIG.
- the middle pair of pistons 3, 7 shown in FIG. 34 has reached the top dead center of a cam 14 during the snapshot shown and is not connected at this moment by the control rotor 218 to either the first working port A or the second working port B.
- the left-hand pair of pistons 3, 7 in FIG. 34 is moved radially inward and is correspondingly connected via one of the inner through-passages 224 to its second inner orifice seal 229. Since this is connected to the second working line B (see Figure 32), the considered pair of pistons 3, 7 is connected to the low pressure side ND of the axial piston pump.
- the outer through-passages 222 of the control rotor 218 thus control the connections to the high-pressure side HD, while the inner through-passages 224 control the connections to the low-pressure side ND.
- the angular offset ⁇ has been set to a value which is greater than the angular extent of half a cam 14 ( ⁇ > a / 2). This results in a pressure side change at the two working ports A, B, so that the conveying direction of the radial piston pump - with unchanged direction of rotation of the flanges 54, 55 in a clockwise direction - is changed.
- FIG. 38 shows a detail of a longitudinal section of the fourth exemplary embodiment according to FIG. 22.
- the housing 1 serving as a stator corresponds to that of the eighth exemplary embodiment according to FIG. 32.
- the housing 1 can be used for both exemplary embodiments.
- the mouth seals 226, 227, 228, 229 omitted and replaced by a respective stopper.
- the two displacements 5, 9 and the channel 50 of each pair are - as already explained with reference to Figure 22 - connected via the two passive check valves 80, 81 to the two working lines A, B.
- the check valves 80, 81 define via their opening directions a conveying or swallowing direction of the radial piston machine.
- FIG. 39 shows a longitudinal section of a ninth embodiment along the axis of rotation 6 with a control rotor 232 which, together with the housing-side orifice seals 226, 227, 228, 229, realizes the slot control, which is basically the same as in the exemplary embodiment according to FIG.
- two opposing gears 210 are provided in the control rotor 232, which is a respect to the Control rotor fixed radial axis of rotation 212 are rotatable.
- the two gears 210 mesh with a first gear 234 which is rotatably connected to the first flange 54, and with a second gear 235 which is rotatably connected to the second flange 55.
- All four gears 210, 234, 335 are bevel gears and realize in a particularly secure manner the half angle offset ß / 2 of the control rotor 232nd
- FIG. 41 A variant of the embodiment according to FIG. 39 is shown in FIG. 41.
- the control rotor 232 is radially outwardly provided with a toothing 250 and meshes with a toothed wheel 251, which is rotationally connected to a shaft 252, which is mounted in an extension of the housing 1 and by a non-illustrated, unregulated drive, for example, by an unregulated electric motor or by a wind turbine is driven.
- the flange 54 is connected to a speed-controllable electric motor 16 (not shown in FIG. 41) or the flange 55 to a speed-controllable electric motor 18 (not shown). It can also be connected to each flange with an electric motor.
- the volume adjustment takes place by rotating the two flanges against each other.
- the rotational speed of the gear 251 is detected. According to the rotational speed, one of the electric motors 16 or 18 rotates or rotates both of the electric motors 16 and 18 in synchronism with the flanges 54 and 55, thereby equalizing nonuniformities in the torque.
- FIG. 40 shows a detail of a longitudinal section of a tenth embodiment.
- the control valve assembly 56 of the pair of displacements 5, 9 is formed via two solenoid-operated switching valves 237, via which the channel 50 is connected to the two working ports A, B.
- Each switching valve 237 has a spring and a solenoid, both of which are arranged on the same side of the valve body.
- Each switching valve 237 is formed inside its valve housing 238 as a 3/2-way valve, while it is formed on the outside as a 2/2-way valve. In this case, each switching valve 237 serves as a shut-off valve of the two displacements 5, 9 to the respective working port A, B.
- the two switching valve 237 of each pair must be switched quickly and precisely each other. The respective time for switching is shown in the stroke volume diagram of Figure 37.
- the number of cams 14 on the rotor or on the stator is at least one cam or larger than a cam.
- the cam track is realized by an eccentric circular cylinder.
- adjustable high-pressure pumps motors
- the displacement piston units are connected in pairs hydraulically, and are divided into a first part rotor and a second part rotor.
- the pistons of all pairs of displacement piston units are guided along a common cam lift cam curve.
- the intake volume of the machine When operating as a motor can be adjusted by an angular offset between the two sub-rotors in the circulation of the two sub-rotors, the intake volume of the machine, since the one unit of each pair promotes a portion of the absorption volume of the other unit in this.
- the displacement of the machine When operating as a pump, the displacement of the machine can be adjusted via the angular offset, since the one unit of each pair receives part of the delivery volume of the other unit.
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Abstract
Offenbart ist eine hydrostatische Radialkolbenpumpe, deren Hubraum-Kolben-Einheiten paarweise hydraulisch miteinander verbunden sind, und dabei auf einen ersten Teilrotor und auf einen zweiten Teilrotor aufgeteilt sind. Bei einer bestimmten Ausführung werden die Kolben aller Paare von Hubraum-Kolben-Einheiten entlang einer gemeinsamen Hubkurve mit Nocken geführt. Bei einem Betrieb als Motor kann über einen Winkelversatz zwischen den beiden Teilrotoren beim Umlauf der beiden Teilrotoren das Schluckvolumen der Maschine eingestellt werden, da die eine Einheit jedes Paares einen Teil des Schluckvolumens der anderen Einheit in diese fördert. Bei einem Betrieb als Pumpe kann über den Winkelversatz das Fördervolumen der Maschine eingestellt werden, da die eine Einheit jedes Paares einen Teil des Fördervolumens der anderen Einheit aufnimmt.
Description
Hydrostatische Kolbenmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine hydrostatische Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patent- anspruchs l .
In der Druckschrift DE 10 2004 049 864 A1 sind eine hydrostatische Axialkolbenmaschine und eine hydrostatische Radialkolbenmaschine offenbart, die einen Stator und einen Rotor und die zwei Gruppen von Hubräumen, nämlich erste Hubräume und zweite Hubräume aufweisen. In den ersten Hubräumen führen erste Kolben und in den zweiten Hubräumen zweite Kolben Hubbewegungen aus, wobei sich die ersten und die zweiten Kolben jeweils an einem Hubelement abstützen. Jeweils ein erster Hubraum und ein zweiter Hubraum sind paarweise fluidisch miteinander verbunden. Die Hub- bewegungen, die die beiden Kolben von zwei miteinander verbundenen Hubräumen ausführen, sind in ihrer Phase gegeneinander verschiebbar. Durch eine Verschiebung der Phasen lässt sich das Hubvolumen der hydrostatischen Maschine stufenlos verändern. Bei 100 % Hubvolumen bewegen sich die ersten Kolben und die zweiten Kolben eines Hubraumpaars synchron. Je größer die Phasenverschiebung gewählt wird, desto geringer ist das Hubvolumen der Maschine. Dies gilt bis zu einem Winkel a/2, der der halben Wellenlänge eines Nockens des Hubrings entspricht. Für die Phasenverschiebung sind den ersten Kolben und den zweiten Kolben jeweils eigene Hubelemente zugeordnet, über die die Kolben geführt werden und die gegenei- nander verdreht werden können.
Nachteilig an den bekannten Kolbenmaschinen ist, dass ein Hauptantrieb oder ein Hauptabtrieb der Kolbenmaschine und weiterhin ein konstruktiv anderer Stellantrieb für die relative Verdrehung der Hubringe gegeneinander nötig sind. Ein derartiger Stellantrieb ist in der DE 10 2004 049 864 A1 nicht offenbart.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydrostatische Kolbenmaschine zu schaffen, bei der für den Antrieb beziehungsweise für den Abtrieb und für die Einstellung der Phasenverschiebung nur ein Triebtyp nötig ist, um Gleichteile nutzen zu können und um den konstruktiven Aufwand zu verringern. Auch soll eine hohe Verstelldynamik erreichbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Die Hubräume der hydrostatischen Kolbenmaschine gemäß Patentanspruch 1 sind in eine Gruppe von ersten Hubräumen und eine Gruppe von zweiten Hubräumen aufgeteilt, wobei jeweils ein erster Hubraum und ein zweiter Hubraum paarweise fluidisch miteinander verbunden sind. Es sind erste Kol- ben, die sich jeweils an einem Hubelement abstützen und in den ersten Hubräumen Hubbewegungen ausführen, und zweite Kolben vorhanden, die sich auch jeweils an einem Hubelement abstützen und in den zweiten Hubräumen Hubbewegungen ausführen. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 umfasst der Rotor einen ersten Teilrotor, dessen Drehung ge- genüber dem Stator Hubbewegungen der ersten Kolben bewirkt, und einen zweiten Teilrotor, dessen Drehung gegenüber dem Stator Hubbewegungen der zweiten Kolben bewirkt. Die beiden Teilrotoren sind mit einem zur Verstellung des Hubvolumens verstellbaren Winkelversatz zueinander mit gleicher Drehzahl betreibbar. Ein Winkelversatz von null sei dabei dann gege- ben, wenn die beiden Kolben eines Hubraumpaares synchrone Hubbewegungen ausführen. Dann ist bei einem Winkelversatz null das Hubvolumen
der Kolbenmaschine maximal. Bei einem Winkelversatz von 180 Grad bewegen sich die Kolben eines Hubraumpaares gegenläufig, so dass das Hubvolumen der Kolbenmaschine null ist. Ist ein Winkelversatz über 180 Grad hinaus bis zu 360 Grad oder darüber hinausgehend möglich, so kann die Kol- benmaschine im 4-Quadrantenbetrieb genutzt werden. Im Falle eines Motors kann so das Schluckvolumen und im Falle einer Pumpe das Fördervolumen eingestellt werden. Wenn die Kolbenmaschine als Pumpe betrieben werden soll, und wenn die beiden Gruppen von Hubräumen und Kolben gleiches Volumen pro Hub haben, sind zum Beispiel zum Betrieb der Kolbenmaschine als Pumpe zwei prinzipiell baugleiche Antriebsmaschinen notwendig, von denen jede die halbe Leistung der Pumpe aufbringen muss und mit denen zugleich auch das Hubvolumen verstellt werden kann. Eine separate Versteileinrichtung für das Hubvolumen ist nicht notwendig. Die beiden Rotoren können prinzipiell gleichartig gestaltet sein. Damit können Gleichteile vorge- sehen werden und der konstruktive Aufwand ist verringert. Soll das Hubvolumen der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine konstant sein, so laufen die beiden Teilrotoren mit identischer Drehzahl um. Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine besteht darin, dass für eine Verstellung des Hubvolumens die beiden Teilro- toren nur kurzzeitig mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen müssen und nach dieser Phase des Laufens mit unterschiedlichen Drehzahlen beide wieder mit zueinander identischen und gegebenenfalls gleichen Drehzahlen wie vor der Verstellung drehen. Bei einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ist der eine Teilrotor mit einer ersten Antriebsmaschine und/oder Abtriebsmaschine und der andere Teilrotor mit einer zweiten Antriebsmaschine und/oder
Abtriebsmaschine gekoppelt. Die beiden Maschinen ermöglichen einen Umlauf der beiden Teilrotoren mit gleicher Drehzahl und können durch eine kurzzeitige unterschiedliche Drehzahl der beiden Teilrotoren zwischen diesen einen Phasenversatz bewirken. Zum Beispiel können beide Teilrotoren mit
einem Elektromotor gekoppelt sein. Es ist möglich, dass diese Elektromotoren auch als Generatoren arbeiten können.
Der Phasenversatz zwischen den beiden Teilrotoren wird im Folgenden als Winkelversatz bezeichnet.
Grundsätzlich können alle Hubräume mit den Kolben sowohl im Rotor als auch im Stator angeordnet sein. Wenn die Kolben im Rotor angeordnet sind, ist entsprechend das Hubelement der Stator oder ein Teil des Stators, und wenn die Kolben im Stator angeordnet sind, ist entsprechend das Hubelement der Rotor oder ein Teil des Rotors. Sind die Hubräume und die Kolben am Rotor angeordnet, so können sich die ersten Kolben und die zweiten Kolben an einem einstückigen oder aus mehreren unbeweglich aneinander gehaltenen Teilen aufgebauten Hubelement abstützen. Sind die Hubräume und die Kolben dagegen am Stator angeordnet, so weist jeder der beiden Teilrotoren ein Hubelement auf.
Somit weist gemäß einem ersten Konzept der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine der Stator als Hubelement einen gemeinsamen Hubring oder zwei - vorzugsweise im wesentlichen baugleiche - Hubringe auf, an dem oder an denen über den Umfang mit gleichen Winkelabständen verteilt in radialer oder axialer Richtung Nocken ausgebildet sind, entlang denen die Kolben beider Gruppen geführt sind. An dem einen Teilrotor sind in radialer oder axialer Richtung die ersten Hubräume gebildet, während an dem anderen Teilrotor in radialer oder axialer Richtung die zweiten Hubräume gebildet sind.
Eine erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine kann als Radialkolbenmaschine oder als Axialkolbenmaschine ausgebildet sein. Die Hubele- mente können sich innerhalb der Kolben - bei einer Radialkolbenmaschine radial innerhalb der Kolben, bei einer Axialkolbenmaschine zwischen den
ersten Kolben und der zweiten Kolben - oder außerhalb der Kolben - bei einer Radialkolbenmaschine radial innerhalb der Kolben, bei einer Axialkol- benmaschine zwischen den ersten Kolben und der zweiten Kolben - befinden. Befinden sich die Hubelemente am Stator, so können sie einstückig miteinander ausgebildet sein und sind nur durch die Spur der Kolben voneinander unterscheidbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Grundsätzlich ist es möglich, dass jeder Teilrotor und ein zugehöriger Stator als eigenständige hydrostatische Einheit mit einem Gehäuse ausgebildet sind. Es sind dann im Prinzip zwei Hydroeinheiten vorhanden, von denen jede von einem Elektromotor angetrieben wird und deren Druckanschlüsse zusammengeführt sind. Bevorzugt sind jedoch die beiden Teilrotoren und der Stator in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, in dem zwei Triebwellen, von denen eine mit dem einen Teilrotor und die andere mit dem anderen Teilrotor gekoppelt ist, drehbar gelagert sind. Damit ist die Kolbenmaschine eine kompakt bauende ohne weiteres handhabbare Einheit.
Bevorzugt weisen die Hubelemente eine gleiche Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Nocken auf. Bei einer Umdrehung des Rotors mach die Kolben also mehrere Hübe, so dass die Kolbenmaschine ein großes maximales Hubvolumen hat. Für eine Verstellung des Hubvolumens von einem maximalen Wert bis zu einem Wert null ist nur eine Verstellung um den halben Winkel, über den sich ein Nocken erstreckt, notwendig. Damit wird eine hohe Verstelldynamik erreicht.
Für die Schaffung der Paare von Hubräumen ist es besonders günstig, wenn die paarweise miteinander verbundenen Hubräume beim Betrieb mit maxi-
malern Hubvolumen paarweise in derselben Axialebene in Richtung der Drehachse hintereinander liegend umlaufen.
Bevorzugt ist der eine Teilrotor mit einer in ihrer Drehzahl regelbaren Elekt- romaschine gekoppelt. Ist nur ein reiner Pumpenbetrieb der Kolbenmaschine vorgesehen, so ist die Elektromaschine ein in seiner Drehzahl regelbarer Elektromotor. Bei Motorbetrieb der Kolbenmaschine ist die Elektromaschine ein elektrischer Generator. Ist sowohl Motor- als auch Pumpenbetrieb vorgesehen, so ist die Elektromaschine sowohl als Motor als auch als Generator betreibbar. Zur Verstellung des Hubvolumens wird die Drehzahl der Elektromaschine im Vergleich zur Drehzahl des anderen Teilrotors kurzzeitig geändert.
Damit der mit der in ihrer Drehzahl regelbare Elektromaschine gekoppelte Teilrotor dem anderen Teilrotor in der Drehzahl genau folgt und damit die gewünschte Verstellung schnell und genau erhalten wird, kann die Drehzahl der in ihrer Drehzahl regelbaren Elektromaschine in Abhängigkeit vom Winkelversatz zwischen den beiden Teilrotoren, der vorzugsweise durch eine Drehwinkelsensoranordnung ermittelbar ist, über einen Regelkreis einstellbar sein.
Vorzugsweise ist der eine Teilrotor mit einer in ihrer Drehzahl in Abhängigkeit vom Winkelversatz zwischen den beiden Teilrotoren regelbaren ersten Elektromaschine und der andere Teilrotor mit einer zweiten Elektromaschine ge- koppelt sind, die vorzugsweise ebenfalls in ihrer Drehzahl regelbar ist. Abweichend kann der andere Teilrotor aber auch von einem Windrad, einer Wasserturbine, einer Extruderwelle oder einer Wäschetrommel angetrieben werden.
Wenn die erste Elektronnasch ine eine Asynchronmaschine ist, an die eine rotierbare Schwungmasse drehfest gekoppelt ist, können Leistungsspitzen von der Schwungmasse ausgeglichen werden. Vorzugsweise ist die Kolbenmaschine eine Radialkolbenpumpe mit einem äußeren gemeinsamen Hubring, wobei beide Gruppen eine gleiche Anzahl von Zylinder Kolben-Einheiten haben, die beim synchronen Betrieb mit einem Winkelversatz von 0 Grad umlaufen. Zur Reibungsminimierung sind die Kolben über jeweilige Wälzkörper entlang dem gemeinsamen Hubring geführt.
Bei einer kompakten Ausführung ist eine Abtriebswelle des Haupt- Elektromotors einstückig mit dem ersten Teilrotor gebildet, während eine Abtriebswelle des Ausgleichs-Elektromotors einstückig mit dem zweiten Teilrotor gebildet ist.
Bei einer Ausgestaltung, die zum 2-Quadranten Betrieb geeignet ist, hat die hydrostatische Kolbenmaschine einen Hochdruckanschluss und einen Nie- derdruckanschluss, die nicht getauscht werden. Dabei ist der Winkelversatz bis zu einem maximalen Winkelversatz möglich, der der halben Wellenlänge eines Nockens des gemeinsamen Hubrings oder der beiden Hubringe entspricht. Bei einer Ausgestaltung, die zum 4-Quadranten Betrieb geeignet ist, hat die hydrostatische Kolbenmaschine einen ersten Arbeitsanschluss und einen zweiten Arbeitsanschluss, die beide als Hochdruckanschluss und als Nieder- druckanschluss einsetzbar sind. Dabei ist der Winkelversatz bis zu einem maximalen Winkelversatz möglich, der der Wellenlänge eines Nockens des gemeinsamen Hubrings oder der beiden Hubringe entspricht.
Bei einer Ausgestaltung, die ebenfalls zum 4-Quadranten Betrieb geeignet ist, hat die hydrostatische Kolbenmaschine einen ersten Arbeitsanschluss und einen zweiten Arbeitsanschluss, die beide als Hochdruckanschluss und als Niederdruckanschluss einsetzbar sind. Dabei ist ein Winkelversatz mög- lieh, der über die Winkelerstreckung eines Nockens des gemeinsamen Hubelementes oder der beiden getrennten Hubelemente hinausgeht. Vorrichtungstechnisch einfach ist es, wenn Winkelversatz nicht begrenzt ist.
Bei einer Weiterbildung der 4-Quadranten-Maschine ist zwischen den beiden Rotoren eine Schlitzsteuerung vorgesehen, über die ein Druckseitenwechsel zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen der Kolbenmaschine dadurch herbeigeführt werden kann, dass ein Winkelversatz zwischen den beiden Rotoren eingestellt wird, der größer als der Winkel ist, der einer halben Wellenlänge eines Nockens entspricht.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der 4-Quadranten-Maschine sind dabei in einem an dem ersten Teilrotor anliegenden Abschnitt des Gehäuses eine Mehrzahl von mit dem ersten Arbeitsanschluss verbundenen ersten Öffnungen und eine Mehrzahl von mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbundenen zweiten Öffnungen gebildet. Die sich im zweiten Teilrotor befindlichen, zweiten Hubräume werden während des Umlaufs der Teilrotoren über im ersten Teilrotor gebildete Kanäle abwechselnd mit den ersten Öffnungen und mit den zweiten Öffnungen verbunden. Die Kanäle erstrecken sich von den Öffnungen des Gehäuseabschnitts durch den ersten Teilrotor bis zum zweiten Teilrotor. Die Kanäle haben vorzugsweise paarweise einen Abstand, der einer halben Wellenlänge eines Nockens entspricht, wobei die Anzahl der Kanalpaare der Anzahl der Nocken entspricht. Die Hubräume des ersten Teilrotors werden also in direkt über die Kanäle und die Hubräume des zweiten Teilrotors mit den gehäuseseitigen Öffnungen verbunden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Schlitzsteuerung weist diese kreis- bogenförmige Verbindungsnuten auf, die in einem ersten Anlagebereich der beiden Teilrotoren und dabei zwischen den Kanälen und den Hubräumen des zweiten Teilrotors gebildet sind, und die derart bemessen sind, dass bei einem Winkelversatz, der größer als die halbe Winkelerstreckung eines Nockens ist, die Hubräume des zweiten Teilrotors und damit die Paare von Hubräumen jeweils mit dem paarinternen benachbarten Kanal und damit mit einer benachbarten Öffnung verbunden werden. Das Wort benachbart ist dabei als in Umfangsrichtung betrachtet zu verstehen. Die Paare von Hub- räumen werden also beim Druckseitenwechsel statt mit einer der ersten Öffnungen mit einer der zweiten Öffnungen oder umgekehrt verbunden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der 4-Quadranten-Maschine sind die ersten Hubräume jeweils über eine oder zwei kreisbogenförmige Verbin- dungsnuten, die in einem zweiten Anlagebereich zwischen den beiden Teilrotoren gebildet sind, mit dem zugeordneten Hubraum des zweiten Teilrotors paarweise verbunden. Dabei ist die eine oder sind die beiden jeweiligen Verbindungsnuten derart lang, dass die beiden Hubräume bis zu dem maximalen Winkelversatz in Druckmittelverbindung bleiben.
Bei einem besonders bevorzugten Konzept der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine sind die Hubräume, in denen sich die Kolben bewegen, in radialer oder axialer Richtung an dem Stator ausgebildet, wobei sich das erste Hubelement am ersten Teilrotor und das zweite Hubelement am zweiten Teilrotor befindet. Für jedes Hubraumpaar ist eine Steuerventilanordnung vorhanden, über die das Hubraumpaar mit den beiden Arbeitsanschlüssen verbindbar ist. Für einen Pumpenbetrieb in nur eine Drehrichtung kann die Steuerventilanordnung durch zwei einfache passive Rückschlagventile gebildet sein, von denen das eine das Druckventil und das andere das Saugventil ist. An sich können die Hubelemente durch einen Exzenterring oder eine Taumelscheibe gebildet sein. Bevorzugt sind jedoch and den Hubelementen in radialer oder
axialer Richtung viele Nocken ausgebildet sind, so dass die Kolben während eines Umlaufs mehrere Hübe machen. Vorzugsweise sind dabei die beiden Hubelemente im Wesentlichen baugleich. Vorzugsweise weist die Steuerventilanordnung mindestens einen bewegbaren Steuerventil körper auf, der in Abhängigkeit von der Winkellage des einen Teilrotors betätigt wird. Dabei wird ein Hubraumpaar in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Steuerventilanordnung mit dem einen Arbeitsan- schluss oder mit dem anderen Arbeitsanschluss verbunden. Die Steuerven- tilanordnung kann dabei mechanisch oder auch elektromagnetisch betätigbar sein.
Mit einer derart aktiv betätigten Steuerventilanordnung ist unter Einschluss einer Drehrichtungsänderung des Rotors ein 4-Quadrantenbetrieb möglich. Das heißt, dass die hydrostatische Kolbenmaschine als Pumpe in die eine Richtung und nach einer Drehrichtungsänderung in die andere Richtung fördern kann und dass die hydrostatische Kolbenmaschine als Motor bei Durch- fluss in die eine Richtung in die eine Drehrichtung und bei Durchfluss in die andere Richtung in die andere Drehrichtung antreiben kann.
Ist eine Umschaltventilanordnung vorhanden, in Abhängigkeit von deren Schaltzustand zwei Anschlüsse der Steuerventilanordnungen in einer ersten Weise oder in einer vertauschten Weise mit den beiden Arbeitsanschlüssen verbindbar sind, so ist ohne Drehrichtungsänderung der Teilrotoren auch mit einer passiven Steuerventilanordnung ein Pumpen in die eine und in die andere Richtung möglich. Mit einer aktiv betätigbaren Steuerventilanordnung ist ein 4-Quadrantenbetrieb ohne Drehrichtungsänderung möglich.
Die den Paaren von Hubraum-Kolben-Einheiten jeweils zugeordneten Steu- erventilanordnungen können bevorzugt über einen Steuerrotor gesteuert werden, der mit den beiden Teilrotoren umläuft. Dabei ist der Steuerrotor
derart an die beiden Teilrotoren gekoppelt, dass er stets den halben Winkelversatz aufweist, also stets eine Zwischenposition zwischen den beiden Teilrotoren einnimmt. An dem Steuerrotor sind gemäß eine bevorzugten Ausführungsbeispiel
Steuernocken gebildet, über die die Steuerventil körper betätigt werden. Dazu können die Steuernocken gleichmäßig am Außenumfang des Steuerrotors verteilt sein. Jeder Steuerventilanordnung kann einen verlängerten Steuerventilkörper oder einen Stößel aufweisen, der sich radial von den äußeren Steuerventilen zu den inneren Steuernocken erstreckt.
Alternativ kann auch die Schlitzsteuerung an dem Steuerrotor gebildet sein, der mit den beiden Teilrotoren umläuft. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuerrotor derart an die beiden Teilrotoren gekoppelt, dass er stets den halben Winkelversatz aufweist, also stets eine Zwischenposition zwischen den beiden Teilrotoren einnimmt.
Der Steuerrotor kann eine Steuerscheibe aufweisen oder sein, die zwei Anlageringflächen hat, die parallel zueinander und senkrecht zur Rotationsach- se angeordnet sind. Die Schlitzsteuerung kann durch am Umfang der Steuerscheibe verteilte kreisbogenförmige Durchgangsausnehmungen und durch am Umfang des Stators angeordnete Öffnungen gebildet sein. Die Durchgangsausnehmungen erstrecken sich zwischen den beiden Anlageringflächen. Die Öffnungen sind beidseitig der Anlageringflächen am Stator ange- ordnet.
Der sich stets selbsttätig einstellende halbe Winkelversatz des Steuerrotors kann über einen Zahneingriff mit den beiden Teilrotoren realisiert sein. Dabei kann zumindest ein Zahnrad verwendet werden, das mit radialer Drehachse am Steuerrotor gelagert ist, und dessen Zähne mit jeweiligen Zähnen der beiden Teilrotoren kämmen.
Der Steuerrotor kann von einem ungeregelten Antriebsmotor antreibbar sein und der Antrieb der beiden Teilrotoren über den Steuerrotor erfolgen, wobei die Hubvolumenverstellung durch Antrieb der Teilrotoren über geregelte Elektromotoren erfolgt.
Eine bevorzugte Weiterbildung weist eine Nachsaugeinrichtung und eine Druckabsicherung für jede Zylinder-Kolben-Paarung auf. Dadurch werden ein unzulässiger Überdruck und ein unzulässiger Unterdruck in einer Überde- ckungsphase der Steuerschlitze bei einer Saug- beziehungsweise druckgebenden Bewegung des Ausgleichskolbens verhindert. Die Ölentlastung und Ölnachsaugung erfolgen vorzugsweise in das beziehungsweise aus dem Gehäuse der Antriebseinheit. Eine bevorzugte Weiterbildung weist einen Anschlag auf, der zwischen den beiden Rotoren zur Begrenzung des Winkelversatzes vorgesehen ist. Dieser kann von einem Zapfen am Hauptrotor und einem kreisbogenförmigen Langloch oder einer kreisbogenförmigen Nut am zweiten Teilrotor gebildet sein.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in Form einer erfindungsgemäßen
Radialkolben-pumpe in einem Längsschnitt ohne Winkelversatz der beiden Teilrotoren,
Figur 2 die Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz in einem Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1 ,
Figur 3 die Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz in einem Schnitt entlang der Linie B-B aus Figur 1 ,
Figur 4 die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 1 mit einem Winkelversatz zwischen den Teilrotoren in einem dem Schnitt B-B aus Figur 1 entspre- chenden Schnitt,
Figur 5 die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 1 mit einem maximalen Winkelversatz in einem dem Schnitt B-B aus Figur 1 entsprechenden Schnitt,
Figur 6 die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 1 mit einem Winkelversatz in einem Längschnitt,
Figur 7 die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 6 in einem Schnitt entlang der Linie C-C,
Figur 8 in einem ersten Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel in
Form einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz und mit
Nachsaugvorrichtung und Druckabsicherung,
Figur 9 die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 8 ohne Winkelversatz in einem
Längsschnitt in einer zweiten Schnittebene,
Figuren 10 einen Ausschnitt einer Abwicklung der beiden Rotoren und des Gehäuses der Radialkolbenpumpe gemäß Figur 8 ohne Winkelversatz,
Figuren 1 1 den Ausschnitt der Abwicklung gemäß Figur 8 mit einem Winkelversatz,
Figuren 12 den Ausschnitt der Abwicklung gemäß Figur 8 mit einem maxima- len Winkelversatz,
Figur 13 ein Schaltbild der beiden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,
Figur 14 einen halben Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Kolben im Stator befinden und die Hubelemente ge- geneinander verdrehbar sind,
Figur 15 einen Schnitt entlang der Linie X-X aus Figur 14,
Figur 16 einen Schnitt entlang der Linie Z-Z aus Figur 14,
Figur 17 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y aus Figur 14,
Figur 18 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem positiven maximalen Hubvolumen in einem Saughub,
Figur 19 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem positiven maximalen Hubvolumen in einem Druckhub,
Figur 20 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe bei Hubvolumen null,
Figur 21 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem negativen maximalen Hubvolumen in einem Druck,
Figur 22 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels, das nur als Pumpe in eine Richtung betreibbar ist,
Figur 23 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels, das als Pumpe in zwei Richtungen betreibbar ist,
Figur 24 ein Schaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels, das unter Be- rücksichtigung einer Drehrichtungsänderung in einem 4-
Quadrantenbetrieb betreibbar ist,
Figur 25 einen Halbschnitt durch ein siebtes Ausführungsbeispiel, das als Axialkolbenmaschine ausgebildet ist, und
Figur 26 das siebte Ausführungsbeispiel in einer Abwicklung,
Figur 27 einen halben Längsschnitt des sechsten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 24 in einer Ausgestaltung mit einem Steuerrotor,
Figur 28 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles ohne Winkelversatz mit maximalem Hubvolumen,
Figur 29 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit ei- nem Winkelversatz,
Figur 30 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit Winkelversatz und Hubvolumen gleich Null,
Figur 31 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
Figur 32 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines achten Ausführungsbeispiels mit einem Steuerrotor,
Figur 33 den Steuerrotor des achten Ausführungsbeispiels gemäß Figuren 31 und 32,
Figur 34 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles ohne Winkelversatz mit maximalem Hubvolumen,
Figur 35 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
Figur 36 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit Winkelversatz und Hubvolumen gleich Null,
Figur 37 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
Figur 38 einen Ausschnitt eines Längsschnitts des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 22,
Figur 39 einen Längsschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels mit einem Steuerrotor,
Figur 40 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines zehnten Ausführungsbeispiels mit elektromagnetisch betätigten Schaltventilen und Figur 41 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe in einem Längsschnitt. In einem Gehäuse 1 sind ein erster Teilrotor 2 und ein zweiter Teilrotor 4 benachbart zueinander um eine Rotationsachse 6 drehbar gelagert. Dabei sind am Teilrotor 2 gleichmäßig über den Umfang verteilt sich in radialer Richtung erstreckende erste Hubraum- Kolben-Einheiten 8 vorgesehen. Eine erste Einheit 8 weist einen ersten Kolben 3 auf, der in einem zylindrischen, ersten Hubraum 5 Hubbewegungen ausführen kann. Auf gleiche Weise sind am Teilrotor 4 zweite Hubraum- Kolben-Einheiten 10 vorgesehen. Jede Einheit 10 weist einen zweiten Kolben 7 auf, der in einem zylindrischen, zweiten Hubraum 9 Hubbewegungen ausführen kann. Von beiden Gruppen von Einheiten 8, 10 ist jeweils nur eine Einheit 8, 10 in Figur 1 dargestellt. Am Außenumfang beider Teilrotoren 2, 4
ist ein gemeinsamer gehäusefester Hubring 12 vorgesehen, an dessen Innenumfang eine Mehrzahl, zum Beispiel zehn, gleichmäßig verteilte Nocken 14 ausgebildet sind, von denen in der Darstellung nach Figur 1 nur eine Seitenflanke eines Nockens 14 ersichtlich ist. Die Anzahl der Nocken 14 ist übli- cherweise von der Anzahl der Hubraum-Kolben-Einheiten 8 beziehungsweise 10 verschieden, so dass die Rollen 1 1 unterschiedliche Postionen bezüglich der Nocken 14 einnehmen und sich die Kolben 3, 7 zu einem bestimmten Zeitpunkt in unterschiedlichen Phasen ihrer Hubbewegungen befinden. An den Kolben 3 beziehungsweise 7 jeder Einheit 8, 10 ist eine Rolle 1 1 drehbar gelagert, über die sich die Kolben 3, 7 am Hubring 12 abstützen. Die Kolben 3, 7 folgen also in ihren Hubbewegungen dem Verlauf der durch die Nocken 14 gebildeten Bahn am Hubring 12.
Das Gehäuse 1 mitsamt dem Hubring 12 kann man als Stator der hydrostati- sehen Kolbenmaschine ansehen.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe wird der Teilrotor 2 von einem ersten Elektromotor 16 angetrieben, während der Teilrotor 4 von einem zweiten Elektromotor 18 angetrieben wird. Dabei ist eine als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 20 des ersten Elektromotors 16 einstückig mit dem Teilrotor 2 gebildet, während eine ebenfalls als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 22 des zweiten Elektromotors 18 einstückig mit dem Teilrotor 4 gebildet ist. Die beiden Elektromotoren 16, 18 sind in ihrer Drehzahl regelbar. Auf jedem Teilrotor 2, 4 befinden sich Permanentmagnete 17 der Elektromo- toren 16, 18, während am Stator Wicklungen 19 angeordnet sind.
Jeweils eine Einheit 8 und eine Einheit 10 sind fluidisch miteinander verbunden und bilden ein Paar. Jede Einheit 8 ist über eine Mehrzahl von
gehäuseseitigen Öffnungen 24a, 24b und über einen jeweiligen Kanal 26 im Teilrotor 2 abwechselnd mit einem Hochdruckanschluss und mit einem Nie- derdruckanschluss (beide nicht gezeigt) der Radialkolbenpumpe verbunden
wird. Weiterhin ist über einen Ausgleichsfluidpfad der Hubraum 9 einer Einheit 10 fluidisch stets mit dem Hubraum 5 einer Einheit 8 verbunden. Der Ausgleichsfluidpfad hat einen im ersten Teilrotor 2 gebildeten ersten Ausgleichskanal und einen im zweiten Teilrotor 4 gebildeten zweiten Ausgleich- kanal 28.
In dem im Figur 1 gezeigten Betriebszustand weist die Radialkolbenpumpe keinen Winkelversatz ß zwischen ihren beiden Teilrotoren 2 und 4 auf. Die Einheiten 8 und 10 laufen angetrieben durch die beiden Elektromotoren 16 und 18 um die Rotationsachse 6 mit gleicher Drehzahl um, wobei die jeweils ein Paar bildenden Einheiten 8, 10 in derselben Axialebene hintereinander angeordnet sind und die beiden Kolben 3, 7 eines Paares von Einheiten 8, 10 synchrone Hubbewegungen ausführen. Bei einem Winkelversatz ß = 0 Grad ist das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe also maximal.
Um einen Winkelversatz ß > 0 Grad einzustellen, dreht der zweite Elektromotor 18 kurzzeitig etwas langsamer, um dann wieder mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie der erste Elektromotor 16 weiter zu drehen. Dann schluckt die Einheit 10 jeweils einen Teil des Fördervolumens der Einheit 8, so dass sich das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe verringert.
Zur Begrenzung des Winkelversatzes ß zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 ist zwischen diesen ein Anschlag 30 vorgesehen, der in Bezug zu den Figuren 3 bis 5 genauer erläutert wird.
Figur 2 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 1 in dem Schnitt A-A aus Figur 1 . Dabei sind beispielhaft fünf Einheiten 8 des Teilrotors 2 dargestellt, deren Kolben 3 über jeweilige Rollen 1 1 entlang den Nocken 14 des
Hubrings 12 geführt sind. Die Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht ei- nem Winkel a, der sich aus dem Quotient von 360 Grad und der Anzahl der Nocken 14 ergibt. Daran angepasst sind die kreisbogenförmigen Öffnungen
24a, 24b, die im Gehäuse 1 gebildet sind. Dabei sind Hochdrucköffnungen 24a und Niederdrucköffnungen 24b abwechselnd angeordnet und erstrecken sich jeweils etwa über den Winkel a/2, der der halben Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht.
In Figur 2 ist dargestellt, dass die Mündungen der Kanäle 26 der Einheiten 8 entlang den Niederdrucköffnungen 24b und den Hochdrucköffnungen 24a geführt sind, so dass die Einheiten 8 in Abhängigkeit von ihrer Position relativ zu den Nocken 14 abwechselnd mit dem Hochdruckanschluss und dem Nie- derdruckanschluss der Radialkolbenpumpe verbunden werden. Die beschriebenen Druckverhältnisse gelten unter der Annahme einer Antriebsrichtung in Figur 2 gegen den Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil.
Figur 3 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 1 in dem Schnitt B-B aus Figur ohne Winkelversatz ß zwischen dem Teilrotor 2 und dem in Figur 3 gezeigten Teilrotor 4. Dessen Einheiten 10 stehen jeweils an der gleichen Drehposition wie die zugeordneten Einheiten 8 (vergleiche Figur 2). Die paarweise hydraulische Zusammenschaltung der Einheiten 8, 10 ist jeweils durch eine dichtende Anlage zwischen einer Mündung des Ausgleichskanals 28 des Teilrotors 4 an einer jeweiligen kreisbogenförmigen Verbindungsnut 32 des (in Figur 3 nicht näher gezeigten) Teilrotors 2 realisiert. Dabei erstrecken sich die Verbindungsnuten 32 jeweils entlang eines Winkels, der dem maximalen Winkelversatz ßmax zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 entspricht. Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 7 ist der maximale Winkelversatz ßmax = a/2. Der wechselnde radiale Abstand der Verbindungsnuten 32 und der Mündungen der Ausgleichskanäle 28 von der Rotationsachse 6 ist lediglich aus Platzgründen vorgesehen.
Der Anschlag 30 besteht aus einer am Teilrotor 4 gebildeten kreisbogenför- migen Nut 43, die sich im Teilrotor 4 entlang eines Winkels a/2 erstreckt, und aus einem am Teilrotor 2 gebildeten Zapfen 44, der in diese Nut eingreift.
Figur 4 zeigt den Querschnitt B-B gemäß Figur 3 mit nur einer beispielhaften Einheit 10, wobei zur Realisierung eines für Fördervolumens der Radialkolbenpumpe, das kleiner als das maximale Fördervolumen ist, ein Winkelver- satz ß größer null eingestellt worden ist. Dadurch nehmen die Mündung des Ausgleichskanals 28 und die Nut des Anschlags 30 eine entsprechend geänderte Position gegenüber dem Teilrotor 2 ein, von dem in Figur 4 nur eine Verbindungsnut 32 und der Zapfen des Anschlags 30 dargestellt sind. Figur 5 zeigt einen Schnitt B-B, der im Wesentlichen der Darstellung der Figur 4 entspricht. Der Unterschied besteht darin, dass nun ein maximaler Winkelversatz ßmax eingestellt wurde, der der halben Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht. Mit diesem Winkelversatz ßmax kompensiert die beispielhaft gezeigte Einheit 10 stets genau die Hubbewegung und damit das Hub- volumen der zugeordneten (in Figur 5 nicht gezeigten) Einheit 8. Bei diesem Winkelversatz ßmax ist das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe also gleich null .
Figur 6 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radial- kolbenpumpe gemäß Figur 1 in einem Längsschnitt mit einem Winkelversatz ß, wobei 0 Grad < ß < 90 Grad bezogen auf die Periodenlänge eines Nockens 14 ist. Dadurch sind die beiden Kolben der Paare von Einheiten 8, 10 an unterschiedlichen Stellen eines Nockens 14 abgestützt. Figur 7 zeigt einen Schnitt C-C der Radialkolbenpumpe mit dem in Figur 6 gezeigten Winkelversatz ß. Dadurch sind jeweils Paare von Rollen 1 1 zu erkennen, von denen eine, mit durchgehender Linie dargestellte Rolle 1 1 der jeweiligen Einheit 8 und die andere, mit gestrichelter Linie dargestellte Rolle 1 1 der (in Figur 7 nicht näher gezeigten) Einheit 10 eines Paares zugeordnet sind.
Figur 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radi- alkolbenpumpe in einem ersten Längsschnitt, wobei der Winkelversatz ß gleich 0 Grad ist. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß den vorhergehenden Figuren ist darin zu sehen, dass beim zweiten Ausführungsbeispiel ein 4-Quadranten-Betrieb möglich ist. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei einer gegebenen Antriebsrichtung der beiden Teilrotoren 102, 104 durch die beiden Elektromotoren 16, 18 ein Wechsel von Hochdruck und Niederdruck an den beiden (in Figur 8 nicht gezeigten) Arbeitsanschlüssen und eine Umkehr der Förderrichtung möglich ist. Dazu hat der Teilrotor 102 eine Mehrzahl von Kanälen 134, die an den
gehäuseseitigen Öffnungen 24a, 24b vorbeigeführt werden, und die die jeweiligen Öffnungen 24a, 24b mit den Einheiten 10 verbinden. Die Befüllung und Entleerung der Einheiten 8 erfolgt über den Teilrotor 104, genauer gesagt über den Kanal 134 des Teilrotors 102 und einen Kanal 135 des Teilro- tors 104 und über den Ausgleichsfluidpfad mit dem Ausgleichskanal 28, über den die zuvor erläuterte ununterbrochene Verbindung der beiden Einheiten 8, 10 eines Paares realisiert ist.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist jeder Einheit 10 ein Nachsaugventil in Form eines Rückschlagventils 40 und ein Druckbegrenzungsventil 42 zugeordnet. Dadurch ist jede Hubraum-Kolben-Einheit 10 vor einem unzulässige hohen Druck und einem unzulässig niedrigen Druck in einer Überdeckungsphase der Steuerschlitze geschützt. Dabei spritzt das Druckbegrenzungsventil 42 direkt in das Gehäuse 1 ab, während über das Rückschlagventil 40 di- rekt aus dem Gehäuse 1 nachgesaugt wird. Natürlich können auch bei den anderen Ausführungsbeispielen den Einheitenl O Nachsaugventile und Druckbegrenzungsventile zugeordnet sein.
Figur 9 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß Figur 8 in einem zweiten Längs- schnitt wiederum ohne Winkelversatz ß. Dabei ist die Schnittebene um einen Drehwinkel um die Rotationsachse 6 geschwenkt, der dem Kolbenabstand
der Radialkolbenpumpe entspricht. So ist zu erkennen, dass der Ausgleichskanal 28 des gezeigten Paares von Hubraum-Kolben-Einheiten 8, 10 radial weiter innen liegt, als der Ausgleichskanal 28 des in Figur 8 gezeigten Paares. Weiterhin ist zu erkennen, dass die beiden kommunizierenden Kanäle 134, 135 radial weiter außen liegen, als die Kanäle 134, 135 gemäß Figur 8. In beiden Fällen ist der radiale Versatz nur aus bauraumtechnischen Gründen realisiert worden.
Figur 10a zeigt in einer Abwicklung A-A der beiden Rotoren 102, 104 des zweiten Ausführungsbeispiels mit einem radialen Abstand von der Rotationsachse 6, der demjenigen des äußeren Ausgleichskanals 28 gemäß Figur 8 entspricht. Dabei ist ein Winkelversatz ß von null Grad eingestellt. Es ist zu erkennen, dass die Hubräume der Kolbenpaare PA, PB jeweils über den Ausgleichskanal 28 und über einen Anlagebereich zwischen den beiden Ro- toren 102, 104 fluidtechnisch verbunden sind.
Figur 10b zeigt die radial weiter innen liegende Abwicklung B-B (vergleiche Figur 8). Dabei sind die im Gehäuse 1 gebildeten kreisbogenförmigen Öffnungen 24a, 24b dargestellt, wobei bei dem in den Figuren 10 dargestellten Betriebszustand die Öffnungen 24a mit dem Hochdruck führenden Arbeits- anschluss B der Radialkolbenpumpe verbunden sind, während die dazwischen liegenden Öffnungen 24b mit dem Niederdruck führenden Arbeitsan- schluss A verbunden sind. Im Teilrotor 102 sind die Kanäle 134 schräg zur Rotationsachse 6 (vergleiche Figur 8) angeordnet. Die Kanäle 134 münden (bei Betrachtung der Saugrichtung) jeweils in eine kreisbogenförmige Verbindungsnut 136, deren Verteilung am Umfang derjenigen der Kolben PA und PB entspricht. Jeder Kanal 135 kann mit zwei der Verbindungsnuten 136 in Abhängigkeit des Winkelver- satzes ß kommunizieren. Genauer gesagt ist bei einem Winkelversatz ß bis weniger als a/2 eine Kommunikation mit einer ersten Verbindungsnut 136
und bei einem Winkelversatz ß von mehr als a/2 eine Kommunikation mit der zweiten benachbarten Verbindungsnut 136 gegeben.
Die Figuren 1 1 zeigen einen Winkelversatz ß von genau a/2 des Teilrotors 4 gegenüber dem Teilrotor 102. Aus der Abwicklung A-A gemäß Figur 1 1 a ist ersichtlich, dass die Verbindungsnuten 132, 133 die fluidische Verbindung der beiden Einheiten 8 und 10 des jeweiligen Paares trotz des Winkelversatzes ß ermöglichen. Dazu dienen jeweils die beiden kreisbogenförmigen Verbindungsnuten 132, 133.
In Figur 1 1 b ist in der entsprechenden Abwicklung B-B zu erkennen, dass die Paare von Einheiten 8, 10 bei dem gewählten Winkelversatz ß von genau a/2 gegen die Arbeitsanschlüsse abgesperrt sind, da die Kanäle 135, über die beide Einheiten 8, 10 des jeweiligen Paar versorgt oder entlastet wird, jeweils am Teilrotor 102 zwischen zwei Verbindungsnuten 136 anliegt, so dass kein Druckmittel zu den Arbeitsanschlüssen A, B strömen oder von den Arbeitsanschlüssen A, B angesaugt werden kann. Dabei schieben die Paare von Einheiten 8, 10 nur Druckmittel hin und her. Die Figuren 12 zeigen einen maximalen Winkelversatz ßmax = α des Teilrotors 104 gegenüber dem Teilrotor 102. In der Abwicklung A-A der Figur 12a ist dargestellt, dass die Verbindungsnuten 132, 133 derart lang sind, dass auch bei dem maximalen Winkelversatz ßmax die beiden Einheiten 8, 10 eines jeden Paares in Verbindung bleiben.
Aus Figur 12b ist ersichtlich, dass die Kanäle 135 im Vergleich zur Figur 10b zur jeweiligen benachbarten Verbindungsnut 136 gewechselt haben. Dadurch hat beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ein Druckseitenwechsel stattgefunden. Das Druckmittel wird nun vom Arbeitsanschluss B, der nun der Niederdruckanschluss ist, angesaugt und in den Arbeitsanschluss A abgegeben, der nun der Hochdruckan-
schluss ist. Bei Winkelversätzen ß im Bereich zwischen null Grad und weniger als a/2 dagegen ist der Arbeitsanschluss B als Hochdruckanschluss und der Arbeitsanschluss A der Niederdruckanschluss (vergleiche Figur 10b). Figur 13 zeigt ein Schaltbild der Radialkolbenpumpe gemäß beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Die elektrische Versorgung der beiden Elektromotoren 16 und 18 erfolgt über ein Stromnetz und eine
Einspeiseeinheit 200, die Gleichstrom für einen gedoppelten Zwischenkreis 202 erzeugt, von dem - abgesehen von der beiden Elektromotoren 16, 18 - auch weitere (nicht gezeigte) Verbraucher versorgt werden können. Die beiden Elektromotoren 16, 18 werden über jeweilige Frequenzumrichter 204 aus dem Zwischenkreis 202 versorgt. Ein Regelkreis 206 regelt aktiv die Drehzahl der beiden Elektromotoren 16, 18. Während also bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine die Hubraum-Kolben- Einheiten an den beiden Teilrotoren angeordnet sind, befinden sich bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 bis 21 , das wiederum als Radialkolbenmaschine ausgebildet ist, die Kolben 3 und 7 im Gehäuse 1 , also im Stator. Das Gehäuse 1 besitzt dazu in einer ersten Radialebene über 360 Grad mit gleichen Winkelabstand verteilt eine Vielzahl von kreiszylindrischen, ersten Hubräumen 5, die in eine Richtung nach radial innen offen sind und in denen sich erste Kolben 3 befinden und Hubbewegungen ausführen können. Ferner besitzt das Gehäuse 1 dazu in einer zweiten Radialebene über 360 Grad mit gleichen Winkelabstand verteilt eine Vielzahl von kreiszylindrischen, zweiten Hubräumen 9, die wie die ersten Hubräume 5 ebenfalls in eine Richtung nach radial innen offen sind und in denen sich zweite Kolben 7 befinden und Hubbewegungen ausführen können. Die Anzahl der ersten Hubräume 5 ist gleich der Anzahl der zweiten Hubräume 9. Außerdem verlaufen die Ach- sen von jeweils einem ersten Hubraum 5 und einem zweiten Hubraum 9 parallel zueinander. Diese beiden Hubräume 5, 9 befinden sich also in dersel-
ben durch die Rotationsachse 6 der Kolbenmaschine gehenden Axialebene. Zwei in derselben Axialebenen liegenden Hubräume 5, 9 sind durch einen Ausgleichskanal 50 an ihrem Boden unabhängig von der Position der Kolben 3, 7 dauernd fluidisch miteinander verbunden.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 14 weist auch das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 bis 21 einen ersten Teilrotor 2 und einen zweiten Teilrotor 4 auf. Jeder Teilrotor 2, 4 besitzt eine Hohlwelle 52, 53, mit der er über Lager 51 an einer nicht näher dargestellten und zum Stator gehörenden Achse drehbar gelagert. Außerdem ist jeder Teilrotor 2, 4 mit einer Elektromaschine 16 beziehungsweise 18 wirkverbunden, die sowohl als Elektromotor als auch als elektrischer Generator arbeiten kann. Ein mit der Hohlwelle 52, 53 fest verbundener Flansch 54, 55 jedes Teilrotors 2, 4 ist radial außen und damit den Mündungen der Hubräume 5, 9 zugekehrt mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Nocken 14 versehen, deren Anzahl größer als die Anzahl der ersten Hubräume 5 und der zweiten Hubräume 9 ist. Die Flansche 54 und 55 bilden also die Hubelemente der hydrostatischen Kolbenmaschine. An den Kolben 3 und 7 sind Rollen 1 1 drehbar gelagert, über die sich die Kolben 3, 7 an den Nocken 14 abstützen. Die in den Figuren 14 bis 21 gezeigte hydrostatische Kolbenmaschine ist also eine, bei der die Kolben 3, 7 innen abgestützt sind. Zur Herstellung der verschiedenen fluidischen Verbindungen zwischen den Hubräumen 5, 9 und den Arbeitsanschlüssen A und B der Kolbenmaschine ist nun keine Schlitzsteuerung wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen, sondern eine Ventilsteuerung mit einer Steuerventilanordnung 56 vorgesehen. Und zwar ist jedem Paar von zwei fluidisch dauernd miteinander verbundenen Hubräumen 5, 9 ein eigenes 3/2 Wegeventil 56, also ein Wegeventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen zugeordnet, wobei
ein erster Anschluss mit den beiden Hubräumen 5, 9 und ein zweiter Anschluss und ein dritter Anschluss über im Gehäuse verlaufende Kanäle 57 und 58 wechselweise mit dem Arbeitsanschluss A oder dem Arbeitsan- schluss B der Kolbenmaschine verbunden sind. Je nach Stellung eines Ven- tilschiebers 59 des 3/2 Wegeventils 56 sind die zwei Hubräume 5, 9 mit dem Kanal 57 oder mit dem Kanal 58 verbunden. Der Ventilschieber 59 ist von einer Feder 60 in Richtung einer Schaltstellung beaufschlagt, in der die Hubräume 5, 9 mit dem Kanal 57 verbunden sind. Unter der Wirkung der Feder 60 folgt der Ventilschieber 59 der Bewegung eines Stößels 61 , der radial im Gehäuse 1 geführt ist und mit Steuernocken 65 zusammenwirkt, die neben den Nocken 14 an dem Flansch 54 des Teilrotors 2 vorhanden sind. Die Steuernocken 65 sind den Nocken 14 des Flansches 54 so zugeordnet, dass bei einem Verdrängungshub des Kolbens 3, also bei einer Bewegung des Kolbens 3 radial nach außen, die Hubräume 5, 9 mit dem Kanal 57 und bei einem Schluck- oder Saughub, also bei einer Bewegung des Kolbens 3 radial nach innen, die Hubräume 5, 9 mit dem Kanal 58 verbunden sind.
Die Steuerventilanordnung 56 kann anstelle eines 3/2 Wegeventils 56 auch zwei 2/2 Wegeventile aufweisen. Ist für die Kolbenmaschine nur ein 1 - Quadrantenbetrieb als Pumpe vorgesehen, wobei ein Arbeitsanschluss der Druckanschluss und der andere Arbeitsanschluss der Sauganschluss ist, so kann die Steuerventilanordnung 56 auch aus zwei einfachen passiven Rückschlagventilen 80, 81 bestehen. Siehe dazu das vierte Ausführungsbeispiel der Figuren 22 und 38 und das fünfte Ausführungsbeispiel der Figur 23.
Die Kanäle 57, die zu dem einen Anschluss der Steuerventilanordnungen 56 führen, sind alle untereinander verbunden. Ebenso sind alle Kanäle 58 untereinander verbunden. Wo diese Verbindung hergestellt ist, ob unmittelbar an der Steuerventilanordnung 56 oder entfernt davon, hängt von konstrukti- ven Gegebenheiten ab. Die Kanäle 57 und 58 können bei bestimmten Ausführungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmachine direkt
mit deren Arbeitsanschlüssen A und B verbunden sein. Siehe dazu das sechste Ausführungsbeispiel der Figur 24 und der Figuren 27 bis 31 .
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren 14 bis 21 sind die zweiten Anschlüsse aller Steuerventilanordnungen 56 über den Kanal 57 mit einem ersten Anschluss und die dritten Anschlüsse aller Steuerventilanordnungen 56 über den Kanal 58 mit einem zweiten Anschluss einer ebenfalls im Stator untergebrachten Umschaltventilanordnung 70 verbunden. Diese umfasst ein 4/2 Wegeventil 70, dessen dritter Anschluss und dessen vierter Anschluss durch die Arbeitsanschlüsse A und B gebildet werden. Es ist möglich, nur eine einzige Umschaltventilanordnung 70 oder auch mehrere parallel geschaltete und identisch betätigte Umschaltventilanordnungen 70 vorzusehen.
Jede Umschaltventilanordnung 70 umfasst einen Ventilschieber 71 , der in der ersten Schaltstellung den Arbeitsanschluss A mit dem Kanal 57 und den Arbeitsanschluss B mit dem Kanal 58 und in der zweiten Schaltstellung den Arbeitsanschluss A mit dem Kanal 58 und den Arbeitsanschluss B mit dem Kanal 57 verbindet. Der Ventilschieber 71 nimmt in Abhängigkeit von der relativen Verdrehung und somit in Abhängigkeit des Winkelversatzes ß zwischen dem ersten Teilrotor 2 und dem zweiten Teilrotor 4 entweder die erste Schaltstellung oder die zweite Schaltstellung ein. In Richtung erste Schaltstellung ist der Ventilschieber 71 von einer Feder 72 belastet. Gegen die Feder 72 ist er an einem Ring 73 abgestützt, der wiederum von mehreren gleichmäßig über den Umfang des Flansches 55 des Teilrotors 4 verteilten und in diesem axial geführten Stößeln 74 getragen ist, die über den Flansch 55 hinausragen und mit axial vorspringenden Nocken 75 am Flansch 54 des Teilrotors 2 zusammenwirken. Wenn der oder die Stößel 74 auf einen Nocken 75 auflaufen, heben sie den Ring 73 hoch und alle vorhandenen Ventilschieber 71 gelangen in die zweite Schaltstellung. Ein Nocken 75 erstreckt sich in Umfangsrichtung
über denselben Winkel wie ein Nocken 14. und ist bezüglich des Stößels 74 so angeordnet, dass ausgehend von Positionen der Teilrotoren 2 und 4, in denen ein Nocken 14 am Teilrotor 2 und ein Nocken 14 am Teilrotor 4, die mit zwei Kolben 3 und 7 zusammenwirken, die sich in zwei dauernd mitei- nander verbundenen Hubräumen 5 und 9 befinden, axial genau
hintereinanderliegen, bis zu Positionen, in denen die beiden Teilrotoren 2, 4 um einen halben Nocken 14 gegeneinander winkelversetzt sind (ß < a/2), der Ventilschieber 71 die in Figur 14 gezeigte Position einnimmt, und der Ar- beitsanschluss A mit dem Kanal 57 und der Arbeitsanschluss B mit dem Kanal 58 verbunden ist. Werden die Teilrotoren 2, 4 weiter als einen halben Nocken 14 gegeneinander verdreht (ß > a/2), laufen die Stößel 74 auf die Nocken 75 auf, und die Zuordnung zwischen den Arbeitsanschlüssen A und B und den Kanälen 57 und 58 wird vertauscht, und der Druckmittelfluss durch die Kolbenmaschine gegenüber dem Bereich bis zu einem halben Nocken 14 (ß < a/2) umgedreht. Somit kann die Kolbenmaschine ohne Drehrichtungsumkehr in beide Durchflussrichtungen sowohl als Pumpe als auch als Hydromotor, also in einem 4-Quadrantenbetrieb betrieben werden.
Dabei hat sich das Hubvolumen von einem maximalen positiven Wert beim Winkelversatz ß = 0 Grad über den Wert 0 beim Winkelversatz ß = 180 Grad bis auf einen maximalen negativen Wert beim Winkelversatz ß = 360 Grad verändert. Durch weitere Vergrößerung des Winkel Versatzes ß kann der Wert des Hubvolumens wieder verkleinert werden, weil die Nocken 75 sich über denselben Winkel erstrecken wie die Nocken 14. Der Wert des Hubvo- lumens kann natürlich auch verkleinert werden, indem man den Winkelversatz ß ausgehend von 360 Grad wieder verkleinert. Will man mit dem Winkelversatz ß nicht über 360 Grad hinausgehen und verändert den Winkelversatz ß zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 nicht durch alleiniges kurzzeitiges langsameres Laufen oder durch alleiniges kurzzeitiges schnelleres Lau- fen des einen Teilrotors, sondern durch kurzzeitiges langsameres Laufen des einen Teilrotors für einen Veränderung des Winkel Versatzes in die eine Rich-
tung und kurzzeitiges langsameres Laufen des anderen Teilrotors für einen Veränderung des Winkel Versatzes in die andere Richtung oder durch kurzzeitiges langsameres Laufen des einen Teilrotors für einen Veränderung des Winkel Versatzes in die eine Richtung und kurzzeitiges schnelleres Laufen desselben Teilrotors für einen Veränderung des Winkelversatzes in die andere Richtung, so genügt es, wenn sich die Nocken 75 nur über den halben Winkel a/2 der Nocken 14 erstrecken und es genügt, wenn genau so viele Nocken 75 wie Stößel 74 vorhanden sind. In den Figuren 18 bis 21 sind verschiedene Konstellationen der Nocken 14 der Teilrotoren 2, 4 und der Steuerventilanordnungen 56 gezeigt, wie sie in bestimmten Betriebszuständen der in den Figuren 14 bis 17 gezeigten Kolbenmaschine vorliegen. Gemäß Figur 18 und 19 sind die beiden Teilrotoren 2 ,4 mit ihren Nocken 14 nicht winkelversetzt. Die Richtung der Bewegung der Nocken 14 gegenüber den Kolben 3, 7 ist durch Pfeile angegeben. In dem Bewegungszustand gemäß Figur 19 laufen die beiden Kolben 3 und 7 eines Paares von Hubraum- Kolben-Einheiten 8, 10 in einem Förderhub von einem unteren Totpunkt der Nocken 14, den sie zur selben Zeit erreicht hatten, einer Flanke zweier Nocken 14 hinauf und erreichen gleichzeitig den unteren Totpunkt. Während ihrer Bewegung verkleinert sich das freie Volumen der Hubräume 5, 9, aus dem bei den gegeben Schaltstellungen der Ventile 56 und 70 Druckmittel in den Arbeitsanschluss B verdrängt wird.
In dem Bewegungszustand gemäß Figur 18 laufen die beiden Kolben 3 und 7 eines Paares von Hubraum-Kolben-Einheiten 8, 10, nachdem sie den oberen Totpunkt zweier Nocken 14 zum selben Zeitpunkt erreicht hatten und überwunden haben, in einem Saughub, einer Flanke der Nocken 14 hinab und erreichen gleichzeitig den unteren Totpunkt. Während ihrer Bewegung vergrößert sich das freie Volumen der Hubräume 5, 9, in das bei den gege-
ben Schaltstellungen der Ventile 56 und 70 Druckmittel vom Arbeitsan- schluss A her, der mit einem Tank verbunden sein möge, angesaugt wird.
Im Vergleich der Figuren 18 und 19 erkennt man, dass beim Übergang vom Förderhub zum Saughub das 3/2 Wegeventil 56 unter dem Einfluss eines Steuernockens 65 seine Schaltstellung geändert hat.
Gemäß Figur 20 sind die Nocken 14 des ersten Teilrotors 2 gegenüber den Nocken 14 des zweiten Teilrotors 4 um eine halbe Winkelerstreckung α eines Nockens 14 gegeneinander versetzt (ß = a/2). Die Kolben 3 und 7 eines Paares von Hubraum-Kolben-Einheiten 8, 10 bewegen sich dann in den Hubräumen 5, 9 in entgegen gesetzte Richtungen, so dass die Druckmittelmenge, die der eine Kolben 3, 7 beim Hochlaufen an einer Flanke eines Nockens 14 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt verdrängt, vollständig zum Füllen des sich vergrößernden freien Volumens des Hubraums 5, 9 des anderen Kolbens 3, 7 gebraucht wird. Es wird somit kein Druckmittel gefördert.
In der Figur 20 nimmt das 4/2 Wegeventil 70 noch dieselbe Schaltstellung wie in den Figuren 18 und 19. Wird nun der Winkelversatz ß zwischen den beiden Teilrotoren 2 und 4 gegenüber dem Winkelversatz ß nach Figur 20 über eine halbe Winkelerstreckung a/2 eines Nockens 14 vergrößert, so läuft der Stift 74 auf einen Nocken 75 auf und bringt das 4/2 Wegeventil 70 in seine zweite Schaltstellung. Beim Saughub fließt nun Druckmittel aus dem Ar- beitsanschluss B in die Hubräume hinein. Beim Förderhub der Kolben 3 und 7 wird Druckmittel in den Arbeitsanschluss A verdrängt. Dabei nimmt das Fördervolumen, also die pro Umdrehung der Hohlwellen 52, 53 gefördert Druckmittelmenge, zu bis zu einem in Figur 21 gezeigten Winkelversatz ß einer vollen Winkelerstreckung α eines Nockens 14 (ß = a). Genauso wie als Pumpe kann eine hydrostatische Kolbenmaschine mit den Ventilen 56 und 70 auch als Hydromotor betrieben werden. Es ist ein 4-
Quadrantenbetrieb möglich, wobei keine Drehrichtungsumkehr notwendig ist, um die Arbeitsanschlüsse hinsichtlich Hochdruck und Niederdruck zu vertauschen, oder kein Vertauschen der Arbeitsanschlüsse hinsichtlich Hochdruck und Niederdruck notwendig ist, um die Drehrichtung umzukehren.
Die Figuren 22 bis 24 zeigen schematisch drei Ausführungsbeispiele mit einfacherer Steuerventilausstattung, die dann auch Einschränkungen hinsichtlich des Betriebs unterworfen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 22 sind zwischen die Arbeitsanschlüsse A, B und den Hubräumen an den zwei Kolben 3 und 7 eines Paares von Hubraum-Kolben-Einheiten zwei einfache passive Rückschlagventile 80 und 81 eingefügt, wobei das Rückschlagventil 80 von den Hubräumen zum Arbeitsanschluss A und das Rückschlagventil vom Arbeitsanschluss B zu den Hubräumen hin öffnet. Das Rückschlagventil 80 fungiert als also Druckventil und das Rückschlagventil 81 als Saugventil. Die hydrostatische Kolbenmaschine gemäß Figur 22 lässt sich somit nur als Pumpe betreiben, deren Druckanschluss der Arbeitsanschluss A und deren Sauganschluss der Arbeitsanschluss B ist. Es ist also nur ein 1 -Quadrantenbetrieb möglich.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 23 ist gegenüber demjenigen nach Figur 22 um das 4/2 Wegeventil 70 ergänzt. Je nach Schaltstellung des 4/2 Wegeventils 70 ist nun der Arbeitsanschluss A oder der Arbeitsanschluss B der Druckanschluss und der jeweils andere Arbeitsanschluss der Saugan- schluss. Die hydrostatische Kolbenmaschine gemäß Figur 23 lässt sich somit ebenfalls nur als Pumpe betreiben, wobei aber jeder Arbeitsanschluss der Druckanschluss sein kann. Es ist also ein 2-Quadrantenbetrieb ohne Drehrichtungsänderung der Antriebswellen möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 24 sind die beiden passiven Rückschlagventile 80 und 81 des Ausführungsbeispiels nach Figur 22 durch das
aktiv steuerbare 3/2 Wegeventil 56 ersetzt. Es ist ein Betrieb im Pumpenmodus und im Motormodus und bei Drehrichtungsumkehr ein 4- Quadrantenbetrieb möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 25 und 26 tragen die Teilrotoren 2 und 4 Nocken 14, die in axialer Richtung weisen. Entsprechend sind die Kolben 3 und 7 der in einem Stator angeordneten Hubraum-Kolben Einheiten axial ausgerichtet und führen Hubbewegungen in axialer Richtung, also parallel zu den Drehachsen beziehungsweise zur Rotationsachse 6 der Teilrotoren 2 und 4 aus. Jeweils ein Hubraum mit einem Kolben 3, der mit den Nocken 14 am Teilrotor 2 zusammenwirkt, und ein Hubraum mit einem Kolben 7, der mit den Nocken 14 am Teilrotor 4 zusammenwirkt, sind in nicht näher dargestellter Weise dauernd fluidisch miteinander verbunden. Jedem Paar von fluidisch miteinander verbundenen Hubräumen ist eine Steuerven- tilanordnung 56 zugeordnet, die von Steuernocken 65 am Außenumfang des Teilrotors 4 gesteuert wird. Die Steuernocken 65 für die Steuerung können natürlich auch in axiale Richtung weisen, wobei dann auch die Steuerventilanordnung 56 vorteilhafterweise so angeordnet sind, dass sich der bewegliche Ventilkörper 59 axial bewegt. Die Teilrotoren 2 und 4 können sich ge- genseitig abstützen, so dass eine Axialkraftkompensation erhalten wird.
Im Betrieb sollten die Kolben 3 und 7 der gezeigten hydrostatischen Einheiten über die Rollen 1 1 an der Nockenbahn 14 gehalten werden, also nicht von der Nockenbahn abheben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ständig von außen ein Druck in den Anschlüssen A oder B oder A und B ansteht, was einen geringeren Gehäuseinnendruck voraussetzt. In diesem Fall saugt das Nachsaugventil 40 (siehe Figur 8) vorteilhafterweise aus dem Kanal A oder B oder A und B an. Das Nichtabheben kann auch dadurch erreicht werden, dass unter den Kolben Federn angeordnet sind, von denen die kolben ohne Vordruck über die Rollen an der Nockenbahn gehalten werden.
Zwischen den Teilrotoren 2, 102 und 4, 104 und den Elektromotoren 16, 18 können wahlweise auch Getriebe zwischengeschaltet werden, um zum Beispiel ein„kinetic buffering" zu realisieren oder die Motordrehzahl der notwen- digen Rotordrehzahl anzugleichen.
Man kann auch einen Teilrotor durch einen drehzahlvariablen elektrischen Antrieb und den anderen Teilrotor durch einen mechanischen Antrieb, zum Beispiel Windenantrieb im Bereich der Seefahrt.
Das Ventil 59 (vergleiche Figuren ab Figur 14) kann auch durch zwei einzelne 2/2-Wegeventile ersetzt werden, von denen jedes von seinem eigenen Nocken 65 betätigt wird. Das eine Ventil funktioniert dann als Druckventil und das andere als Saugventil. Bei einer solchen Ausbildung sind ddie Ventilee getrennt voneinander einstellbar und damit die Steuerzeiten getrennt voneinander beeinflussbar.
Figur 27 zeigt einen halben Längsschnitt entlang und oberhalb der Rotationsachse 6 des sechsten Ausführungsbeispiels nach Figur 24. Dabei sind die beiden Hubräume 5, 9 über den Kanal 50 dauerhaft miteinander verbunden, wobei in axialer Richtung betrachtet zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 das jeweilige die Steuerventilanordnung bildende 3/2-Wegeventil 56 angeordnet ist. Es dient dazu, die beiden Druckräume 5, 9 über den Kanal 50 abwechselnd entweder mit dem ersten Arbeitsanschluss A oder mit dem zwei- ten Arbeitsanschluss B zu verbinden. Der als Ventilschieber 59 ausgebildete Steuerventilkörper des 3/2-Wegeventils 56 wird in radialer Richtung über den Stößel 61 in Abhängigkeit der Steuernocken 65 umgeschaltet. In der gezeigten durch die Feder 60 vorgespannten Grundstellung des Ventilschiebers 59 taucht der radial innen liegende Endabschnitt des Stößels 61 zwischen zwei Steuernocken 65 ein, wodurch das 3/2-Wegeventil 56 die beiden Hubräume 5, 9 mit dem ersten Arbeitsanschluss A verbindet. Durch Rotation eines
Steuerrotors 208, an dessen Außenumfang mehrere Steuernocken 65 gleichmäßig verteilt sind, kann der Ventilschieber 59 gegen die Feder 60 radial nach außen geschoben werden, wodurch die beiden Hubräume 5, 9 gegen den Arbeitsanschluss A abgesperrt werden und mit dem Arbeitsan- schluss B verbunden werden.
In den Figur 27 gezeigten Stellung weisen die beiden die Hubelemente bildenden Flansche 54, 55 der beiden Teilrotoren 2, 4 keinen Winkelversatz auf (ß = 0), so dass die Kolben 3, 7 jedes Paares über die Nocken 14 synchron bewegt werden. Wenn über die beiden Elektromotoren 16, 18 ein Winkelversatz ß eingestellt wird, um das Hubvolumen zu verringern, stellt sich der Steuerrotor 208 mittels eines Zahnrades 210 selbsttätig auf einen Winkelversatz ein, der genau den halben Winkelversatz der beiden Teilrotoren 2, 4 entspricht. Damit weist der Steuerrotor 208 stets einen halben Winkelversatz ß/2 gegenüber dem ersten Flansch 54 und einen halben Winkelversatz ß/2 gegenüber dem zweiten Flansch 55 auf. Das Zahnrad 210 ist um eine radiale Drehachse 212 drehbar im Steuerrotor 208 gelagert und kämmt einerseits mit am Umfang des ersten Flansches 54 verteilten Zähnen und andererseits mit am Umfang des zweiten Flansches 55 verteilten Zähnen. Der Steuerrotor 208 ist - vergleichbar mit der Lagerung der beiden Teilrotoren 2, 4 - über ein Lager 51 gegenüber dem als Stator dienenden Gehäuse 1 gelagert. Über den Steuerrotor 208 und die damit verbundene mechanische Umschaltung des jeweiligen 3/2-Wegeventils 56 ist auch bei verschiedenen Winkelversätzen ß jeweils ein korrektes Umschalten des jeweiligen Paares von Hubräu- men 5, 9 abwechselnd zu dem als Hochdruckanschluss dienenden Arbeitsanschluss A, B und zu dem als Niederdruckanschluss dienenden Arbeitsanschluss B gewährleistet.
Die Figuren 28 bis 31 zeigen in einer schematisch abgewickelten Darstellung jeweils den Zusammenhang oder die Zuordnung zwischen dem oben dargestellten ersten Flansch 54 mit dessen Nocken 14, dem darunter dargestellten
Steuerrotor 208 mit dessen Steuernocken 65 und dem darunter dargestellten zweiten Flansch 55 mit dessen Nocken 14. Dabei zeigt Figur 28 einen Winkelversatz ß = 0, Figur 29 einen Winkelversatz ß > 0, Figur 30 einen Winkelversatz ß = a/2 und Figur 31 einen Winkelversatz ß > a/2. Zu jedem Be- triebszustand gemäß den Figuren 28 bis 31 ist unten ein Hubvolumen- Diagramm gezeigt. Genauer gesagt sind die Kurven des ersten Hubvolumens 214 der ersten Einheit 8, des zweiten Hubvolumens 215 der zweiten Einheit 10 und der Verlauf des effektiven gesamten Hubvolumens 216 des Paares von Einheiten 8, 10 dargestellt. Der Winkelversatz ß der beiden Flan- sehe 54, 55 ist in den jeweiligen abgewickelten Darstellungen als Versatz der Nocken 14 des zweiten Flansches 55 gegenüber denjenigen des ersten Flansches 54 (in den Figuren 28 bis 31 nach rechts) dargestellt.
In den Figuren 28 bis 31 sind jeweils die Rolle 1 1 des ersten Kolbens 3 und die Rolle 1 1 des zweiten Kolbens 7 gezeigt. Bei jedem Betriebszustand wird vorausgesetzt, dass die Rolle 1 1 des ersten Kolbens 3 gerade am oberen Totpunkt eines Nocken 14 des ersten Flansches 54 abgestützt ist, so dass in Relation dazu die Position der Rolle 1 1 des zweiten Kolbens 7 zu erkennen ist. Bei einem Winkelversatz ß = 0 ist auch die Rolle 1 1 des zweiten Kolbens 7 am oberen Totpunkt, bei einem Winkelversatz von ß 0 gemäß den Figuren 29, 30 und 31 ist die Rolle 1 1 des zweiten Kolbens 7 stets radial weiter innen angeordnet. Zu jedem der vier Betriebszustände gemäß den Figuren 28 bis 31 ist auch die Stellung der Steuernocken 65 des Steuerrotors 208 gezeigt. Durch die zuvor beschriebene automatische Einstellung des Steuer- rotors 208 auf einen Winkelversatz von ß/2 nehmen die Steuernocken 65 stets eine Zwischenposition ein.
Das jeweilige 3/2-Wegeventil 56 jedes Paares von Einheiten 8, 10 ist zusammen mit den Hubräumen 5, 9 fest in dem als Stator dienenden Gehäuse 1 angeordnet und wird in der zuvor beschriebenen Weise über die Steuernocken 65 gegen die Feder 60 umgeschaltet. Gemäß Figur 28 summieren sich
beim Winkelversatz ß = 0 die Hubvolumina 214, 215 zu einem dem gegenüber verdoppelten effektiven Hubvolumen 216. Beim Winkelversatz ß = a/2 gemäß Figur 30 verlaufen die beiden Hubvolumina 214, 215 derart, dass das effektive Hubvolumen 216 null wird. Beim Winkelversatz ß gemäß Figur 29 und beim Winkelversatz ß gemäß Figur 31 werden effektive Hubvolumina 216 erzeugt, die gegenüber dem Hubvolumen 214, 215 jedes einzelnen Kolbens 3, 7 verringert sind.
Figur 32 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines achten Ausfüh- rungsbeispiels mit einem Steuerrotor 218, der (entsprechend dem Steuerrotor 208 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels) in Umfangsrichtung betrachtet stets derart zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 positioniert wird, dass er stets den halben Winkelversatz ß/2 einerseits gegenüber dem ersten Teilrotor 2 und andererseits gegenüber dem zweiten Teilrotor 4 aufweist. Beim achten Ausführungsbeispiel ist über den Steuerrotor 218 eine Schlitzsteuerung realisiert. Der Steuerrotor 218 hat dazu zwei einander gegenüber liegende Anlageringflächen 220, 221 , die parallel zueinander und senkrecht zur Rotationsachse 6 der Radialkolbenmaschine angeordnet sind. Figur 33 zeigt den Steuerrotor 218 des achten Ausführungsbeispiels in einer Ansicht auf die erste Anlageringfläche 220. Dabei ist das Zahnrad 210 zu erkennen, das drehbar in dem Steuerrotor 218 gelagert ist und für die beschriebene Positionierung des Steuerrotors 218 sorgt. Die beiden Anlageringflächen 220, 221 sind über Durchgangsausnehmungen 222, 224 mitei- nander verbunden. Genauer gesagt sind gleichmäßig am Umfang verteilte radial äußere Durchgangsausnehmungen 222 und gleichmäßig am Umfang verteilte radial innere Durchgangsausnehmungen 224 vorgesehen. Alle Durchgangsausnehmungen 222, 224 erstrecken sich über einen gleichen Winkelbereich des Steuerrotors 218 und haben die Form eines Kreisbogens, deren gemeinsamer Mittelpunkt auf der Rotationsachse 6 liegt.
In Figur 32 ist dargestellt, dass die äußeren Durchgangsausnehmungen 222 eine Verbindung zwischen dem Kanal 50 und dem ersten Arbeitsanschluss A auf- und zusteuern, während die inneren Durchgangsausnehmungen 224 eine Verbindung des Kanals 50 mit dem zweiten Arbeitsanschluss B auf- und zusteuern. Dazu sind am Gehäuse 1 vier Mündungsdichtungen 226, 227, 228, 229 vorgesehen, von denen eine erste äußere Mündungsdichtung 226 und eine erste innere Mündungsdichtung 227 an der ersten Anlageringfläche 220 des Steuerrotors 218 dichtend anliegen, während eine zweite äußere Mündungsdichtung 228 und eine zweite innere Mündungsdichtung 229 dich- tend an der zweiten Anlageringfläche 221 des Steuerrotors 218 anliegen. Die erste äußere Mündungsdichtung 226 ist mit dem ersten Arbeitsanschluss A verbunden, während die zweite innere Mündungsdichtung 229 mit dem zweiten Arbeitsanschluss B verbunden ist. Die erste innere Mündungsdichtung 227 und die zweite äußere Mündungsdichtung 228 sind beide stets mit dem Kanal 50 und damit stets mit beiden Hubräumen 5, 9 des Paares von Einheiten 8, 10 verbunden.
Die Figuren 34 bis 37 zeigen das achte Ausführungsbeispiel der Figur 27 in vier verschiedenen Betriebszuständen. Dabei ist in Figur 34 der Winkelver- satz ß = 0, in Figur 34 der Winkelversatz ß > 0, in Figur 36 der Winkelversatz ß = a/2 und in Figur 37 der Winkelversatz ß > a/2.
Im Betriebszustand mit Winkelversatz ß = 0 gemäß Figur 34 sind die beiden Kolben 3, 7 und deren Rollen 1 1 jeweils hinter einander angeordnet, so dass nur ein Kolben 3, 7 und eine Rolle 1 1 dargestellt ist. Bei einem Pumpenbetrieb und bei einer Rotationsrichtung der Flansche 54, 55 im Uhrzeigersinn werden die beiden Kolben 3, 7 des in Figur 34 rechten Paares radial nach außen gedrängt, so dass dieses Paar einen Verdrängerhub ausführt. Über eine der äußeren Durchgangsausnehmungen 222 ist das betrachtete Paar mit der ihr zugeordneten ersten äußeren Mündungsdichtung 226 verbunden, wodurch das verdrängte Druckmittel zum Arbeitsanschluss A gefördert wird
und damit der erste Arbeitsanschluss A die Hochdruckseite HD der als Pumpe betriebenen Radialkolbenmaschine bildet. Das in Figur 34 mittlere Paar von Kolben 3, 7 ist bei der gezeigten Momentaufnahme am oberen Totpunkt eines Nockens 14 angelangt und wird in diesem Moment durch den Steuer- rotor 218 weder mit dem ersten Arbeitsanschluss A noch mit dem zweiten Arbeitsanschluss B verbunden. Das in Figur 34 linke Paar von Kolben 3, 7 wird radial nach Innen bewegt und ist dem entsprechend über eine der inneren Durchgangsausnehmungen 224 mit seiner zweiten inneren Mündungsdichtung 229 verbunden. Da diese mit der zweiten Arbeitsleitung B (vgl. Figur 32) verbunden ist, ist das betrachtete Paar von Kolben 3, 7 mit der Niederdruckseite ND der Axialkolbenpumpe verbunden.
Bei den Betriebszuständen gemäß den Figuren 34, 35 und 36 steuern damit die äußeren Durchgangsausnehmungen 222 des Steuerrotors 218 die Ver- bindungen zur Hochdruckseite HD, während die inneren Durchgangsausnehmungen 224 die Verbindungen zur Niederdruckseite ND steuern. Beim Betriebszustand gemäß Figur 37 hingegen wurde der Winkelversatz ß auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die Winkelerstreckung eines halben Nockens 14 (ß > a/2). Dadurch ergibt sich ein Druckseitenwechsel an den beiden Arbeitsanschlüssen A, B, so dass die Förderichtung der Radialkolbenpumpe - bei unveränderter Drehrichtung der Flansche 54, 55 im Uhrzeigersinn - geändert wird.
In Figur 36 ist der Winkelversatz ß = a/2 eingestellt, wodurch das gesamte effektive Hubvolumen 216 jedes Paares von Einheiten auf Null eingestellt wird. Obwohl die Paare von Einheiten über die Schlitzsteuerung der Steuerscheibe 218 abwechselnd mit den beiden Arbeitsanschlüssen A, B, verbunden werden, wird kein Volumen zu einem dieser Arbeitsanschlüsse A, B gefördert, da die beiden Einheiten 8, 10 jedes Paares nur Druckmittel hin- und herschieben.
Die Radialkolbenmaschinen des sechsten Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 24 und 27 bis 31 und des achten Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 32 bis 37 können prinzipiell abweichend auch als Motor betrieben werden und sind in der Lage, einen Druckseitenwechsel zu realisieren. Damit sind die beiden genannten Ausführungsbeispiele 4-Quadranten-fähig.
Figur 38 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 22. Das als Stator dienende Gehäuse 1 entspricht demjenigen des achten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 32. Damit kann das Gehäuse 1 für beide Ausführungsbeispiele genutzt werden. Gegenüber dem achten Ausführungsbeispiel ist der Steuerrotor 218 entfallen. Weiterhin sind die Mündungsdichtungen 226, 227, 228, 229 entfallen und durch jeweils einen Stopfen ersetzt. Die beiden Hubräume 5, 9 und der Kanal 50 jedes Paares sind - wie bereits mit Bezug zur Figur 22 erläutert wurde - über die beiden passiven Rückschlagventile 80, 81 an die beiden Arbeitsleitungen A, B angeschlossen. Dabei definieren die Rückschlagventile 80, 81 über ihre Öffnungsrichtungen eine Förder- bzw. Schluckrichtung der Radialkolbenmaschine. Zum Beispiel im Pumpenbetrieb ist der zweite Arbeitsan- schluss B die Niederdruckseite ND, von der über das jeweilige Rückschlag- ventil 81 das Druckmittel in die beiden Hubräume 5, 9 angesaugt wird. Bei der Verdrängung aus den beiden Hubräumen 5, 9 wird das Druckmittel über das Rückschlagventil 80 zum ersten Arbeitsanschluss A gefördert, der damit die Hochdruckseite HD bildet. Figur 39 zeigt einen Längsschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels entlang der Rotationsachse 6 mit einem Steuerrotor 232, der gemeinsam mit den gehäuseseitigen Mündungsdichtungen 226, 227, 228, 229 die Schlitzsteuerung realisiert, die prinzipiell dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 32 ist. Zur Einstellung des halben Winkelversatzes ß/2 zwi- sehen den beiden Flanschen 54, 55 sind im Steuerrotor 232 zwei einander gegenüberliegende Zahnräder 210 vorgesehen, die um eine bezüglich des
Steuerrotors feste radiale Drehachse 212 drehbar sind. Die beiden Zahnräder 210 kämmen mit einem ersten Zahnrad 234, das drehfest mit dem ersten Flansch 54 verbunden ist, und mit einem zweiten Zahnrad 235, das drehfest mit dem zweiten Flansch 55 verbunden ist. Alle vier Zahnräder 210, 234, 335 sind Kegelzahnräder und realisieren auf besonders sichere Weise den halben Winkel versatz ß/2 des Steuerrotors 232.
Eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Figur 39 ist in Figur 41 dargestellt. Bei dieser Variante ist der Steuerrotor 232 radial außen mit einer Ver- zahnung 250 versehen und kämmt mit einem Zahnrad 251 , das verdrehfest mit einer Welle 252 verbunden ist, die in einer Erweiterung des Gehäuses 1 gelagert und von einem nicht näher dargestellten, ungeregelten Antrieb, zum Beispiel von einem ungeregelten Elektromotor oder von einem Windrad angetrieben wird. Wie bei Ausführungsbeispiel nach Figur 39 sind der Flansch 54 mit einem in Figur 41 nicht dargestellten, drehzahlregelbaren Elektromotor 16 oder der Flansch 55 mit einem nicht dargestellten, drehzahlregelbaren Elektromotor 18 verbunden. Es kann auch jeder Flansch mit einem Elektromotor verbunden sein. Über den vorhandenen einen Elektromotor 16 oder 18 oder über die beiden vorhandenen Elektromotoren 16 und 18 erfolgt die Vo- lumenverstellung durch Verdrehen der beiden Flansche gegeneinander. Die Drehzahl des Zahnrads 251 wird erfasst. Entsprechend der Drehzahl dreht der eine Elektromotor 16 oder 18 oder drehen beiden Elektromotoren 16 und 18 die Flansche 54 und 55 synchron mit und gleichen dabei Ungleichförmig- keiten im Drehmoment aus.
Zum Verstellen des Hubvolumens wird, falls nur ein regelbarer Elektromotor 16 beziehungsweise 18 vorhanden ist, der eine Rotor von dem einen Elektromotor kurzzeitig abgebremst oder beschleunigt, um dann wieder synchron zu laufen. Die Differenzbewegung des einen Flansches wird über das Kegel- rad 210 gegenläufig auf den anderen Flansch übertragen. Sind zwei regelbare Elektromotoren vorhanden, so bremst der eine ab und der andere be-
schleunigt kurz oder wird lastfrei geschaltet. Wenn zwei regelbare Elektromotoren 16 und 18 vorhanden sind, so können diese schwächer ausgebildet sein als ein einziger vorhandener regelbarer Elektromotor. Figur 40 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines zehnten Ausführungsbeispiels. Die Steuerventilanordnung 56 des Paares von Hubräumen 5, 9 ist über zwei elektromagnetisch betätigte Schaltventile 237 gebildet, über die der Kanal 50 an die beiden Arbeitsanschlüsse A, B angeschlossen ist. Jedes Schaltventil 237 hat eine Feder und einen Hubmagneten, die beide an der gleichen Seite des Ventilkörpers angeordnet sind. Jedes Schaltventil 237 ist im Innern seines Ventilgehäuses 238 als 3/2-Wegeventil ausgebildet, während es an der Außenseite als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Dabei dient jedes Schaltventil 237 als Absperrventil der beiden Hubräume 5, 9 zum jeweiligen Arbeitsanschluss A, B. Die beiden Schaltventils 237 jedes Paares müssen schnell und präzise wechselseitig geschaltet werden. Der jeweilige Zeitpunkt zum Umschalten ist in dem Hubvolumen-Diagramm der Figur 37 dargestellt. Immer, wenn sich der Verlauf des ersten Hubvolumens 214 der ersten Einheit 8 mit dem Verlauf des zweiten Hubvolumens 215 der zweiten Einheit 10 schneiden, ergibt sich beim gesamten effektiven Hubvolumen 216 des Paares ein Maximum oder ein Minimum. Dies bedeutet, dass zu den genannten Zeitpunkten, von denen in Figur 27 nur zwei gezeigt sind, das Paar von Einheiten 8, 10 vom Ansaugen zum Verdrängen oder umgekehrt wechselt. Dem entsprechend müssen zu diesen Zeitpunkten beide Schaltventile 237 des jeweiligen Paares von Einheiten aktiv geschaltet werden.
Die Anzahl der Nocken 14 auf dem Rotor oder auf dem Stator ist mindestens eine Nocke oder größer als eine Nocke. Bei einer einzigen Nocke ist die Nockenbahn durch einen exzentrischen Kreiszylinder realisiert. Mit dieser Konstruktion könnten dann auch verstellbare Hochdruckpumpen (Motore) mit Betriebsdrücken bis zu zum Beispiel 1000 bar gebaut werden.
Offenbart ist eine hydrostatische Radialkolbenpumpe, deren Hubraum- Kolben-Einheiten paarweise hydraulisch miteinander verbunden sind, und dabei auf einen ersten Teilrotor und auf einen zweiten Teilrotor aufgeteilt sind. Bei einer bestimmten Ausführung werden die Kolben aller Paare von Hubraum-Kolben-Einheiten entlang einer gemeinsamen Hubkurve mit Nocken geführt. Bei einem Betrieb als Motor kann über einen Winkelversatz zwischen den beiden Teilrotoren beim Umlauf der beiden Teilrotoren das Schluckvolumen der Maschine eingestellt werden, da die eine Einheit jedes Paares einen Teil des Schluckvolumens der anderen Einheit in diese fördert. Bei einem Betrieb als Pumpe kann über den Winkelversatz das Fördervolumen der Maschine eingestellt werden, da die eine Einheit jedes Paares einen Teil des Fördervolumens der anderen Einheit aufnimmt.
Bezugszeichenliste
I Gehäuse / Stator
2; 102 erster Teilrotor
3 erster Kolben
4; 104 zweiter Teilrotor
5 erster Hubraum
6 Rotationsachse
7 zweiter Kolben
8 erste Hubraum-Kolben-Einheit
9 zweiter Hubraum
10 zweite Hubraum-Kolben-Einheit
I I Rolle
12 Hubring
14 Nocken
16 erster Elektromotor / erste Elektromaschine
17 Permanentmagnet
18 zweiter Elektromotor/ zweite Elektromaschine
19 Wicklung
20, 22 Abtriebswelle
24a Öffnung
24b Öffnung
26 Kanal
28 zweiter Ausgleichskanal
30 Anschlag
32 Verbindungsnut
40 Rückschlagventil
42 Druckbegrenzungsventil
43 Nut
44 Zapfen
50 Ausgleichskanal
51 Lager
52 erste Hohlwelle
53 zweite Hohlwelle
54 erster Flansch
55 zweiter Flansch
56 Steuerventilanordnung / 3/2-Wegeventil
57, 58 Kanal
59 Steuerventil körper / Ventilschieber
60 Feder
61 Stößel
65 Steuernocke
70 Umschaltventilanordnung / 4/2-Wegeventil
71 Umschaltventilkörper / Ventilschieber
72 Feder
73 Ring
74 Stößel
75 Nocken
80, 81 passives Rückschlagventil
132, 133 Verbindungsnut
134 Kanal
135 Kanal
136 Verbindungsnut
200 Einspeiseeinheit
202 Zwischenkreis
204 Frequenzumrichter
206 Regelkreis
208 Steuerrotor
210 Zahnrad
212 radiale Drehachse
214 erstes Hubvolumen
215 zweites Hubvolumen
216 effektives Hubvolumen
218 Steuerrotor
220 erste Anlageringfläche
221 zweite Anlageringfläche
222 äußere Durchgangsausnehmung
224 innere Durchgangsausnehmung
226 erste äußere Mündungsdichtung
227 erste innere Mündungsdichtung
228 zweite äußere Mündungsdichtung 229 zweite innere Mündungsdichtung
230 Stopfen
232 Steuerrotor
234 erstes Zahnrad
235 zweites Zahnrad
237 Schaltventil
238 Ventilgehäuse
250 Verzahnung
251 Zahnrad
252 Welle
α Winkelerstreckung eines Nockens ß Winkelversatz
ßmax maximaler Winkelversatz
A, B Arbeitsanschluss
HD Hochdruck / Hochdruckseite
ND Niederdruck / Niederdruckseite
PA Kolben des ersten Teilrotors
PB Kolben des zweiten Teilrotors V Hubvolumen
Claims
1 . Hydrostatische Kolbenmaschine mit verstellbarem Hubvolumen, mit zwei Arbeitsanschlüssen (A, B), mit einem Rotor und mit einem Stator (1 ) und mit einer Mehrzahl von sich im Rotor oder im Stator (1 ) befindlichen Hubräumen (5, 9), die in erste Hubräume (5) und in zweite Hubräume (9) aufgeteilt sind, wobei jeder erste Hubraum (5) dauernd mit einem zweiten Hubraum (9) fluidisch verbunden ist, und mit ersten Kolben (3; PA), die sich jeweils an einem Hubelement (12; 54) abstützen und in den ersten Hubräu- men (5) Hubbewegungen ausführen, und mit zweiten Kolben (7; PB), die sich jeweils an einem Hubelement (12; 55) abstützen und in den zweiten Hubräumen (9) Hubbewegungen ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen ersten Teilrotor (2; 102), dessen Drehung gegenüber dem Stator (1 ) Hubbewegungen der ersten Kolben (3; PA) bewirkt, und einen zweiten Teilrotor (4; 104), dessen Drehung gegenüber dem Stator (1 ) Hubbewegungen der zweiten Kolben (7; PB) bewirkt, umfasst, und dass die beiden Teilrotoren (2, 4; 102, 104) mit einem zur Verstellung des Hubvolumens verstellbaren Winkelversatz (ß) zueinander mit gleicher Drehzahl betreibbar sind.
2. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 , wobei die beiden Teilrotoren (2, 4; 102, 104) und der Stator in einem gemeinsamen Gehäuse (1 ) untergebracht sind, in dem zwei Triebwellen (20, 22; 52, 53), von denen eine mit dem einen Teilrotor (2; 102) und die andere mit dem anderen Teilrotor (4; 104) gekoppelt ist, drehbar gelagert sind.
3. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hubelemente (12; 54, 55) eine gleiche Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Nocken (14) aufweisen.
4. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei die Anzahl der ersten Hubräume (5) gleich der Anzahl der zweiten
Hubräume (9) ist, und wobei jeweils genau ein erster Hubraum (5) und genau ein zweiter Hubraum (9) paarweise fluidisch miteinander verbunden sind.
5. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 4, wobei die miteinander verbundenen Hubräume (5, 9) beim Betrieb mit maximalem Hubvolumen paarweise in derselben Axialebene liegend nebeneinander umlaufen oder, wenn sich sie sich und damit die Kolben am Stator befinden, in derselben Axialebene liegen.
6. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem vorhergehenden
Anspruch, wobei der eine Teilrotor (2, 4; 102, 104) mit einer in ihrer Drehzahl regelbaren Elektromaschine (16, 18) gekoppelt ist.
7. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 6, wobei die Drehzahl der in ihrer Drehzahl regelbaren Elektromaschine (16, 18) in Abhängigkeit vom Winkelversatz (ß) zwischen den beiden Teilrotoren (2, 4; 102, 104), der vorzugsweise durch eine Drehwinkelsensoranordnung ermittelbar ist, über einen Regelkreis (206) einstellbar ist.
8. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 6 oder 7, wobei der eine Teilrotor (2; 102) mit einer in ihrer Drehzahl in Abhängigkeit vom Winkelversatz (ß) zwischen den beiden Teilrotoren (2, 4; 102, 104) regelbaren ersten Elektromaschine (16) und der andere Teilrotor (4; 104) mit einer zweiten Elektromaschine (18) gekoppelt sind, die vorzugsweise ebenfalls in ihrer Drehzahl regelbar ist.
9. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine Elektromaschine (16, 18), vorzugsweise die Elektromaschine, deren Drehzahl in Abhängigkeit vom Winkelversatz (ß) zwischen den beiden Teilrotoren (2, 4; 102, 104) regelbar ist, ein Asynchronmotor ist, an den eine rotierbare Schwungmasse drehfest gekoppelt ist.
10. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Triebwelle (20, 22; 52, 53) einer Elektromaschine (16, 18) einstückig mit einem Teilrotor (2, 4; 102, 104) ausgebildet ist.
1 1 . Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Hochdruckanschluss und mit einem Niederdruck- anschluss, wobei der Winkelversatz (ß) bis zu einem maximalen Winkelversatz (ßmax) einstellbar ist, der der halben Wellenlänge (a/2) eines Nockens (14) entspricht.
12. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem ersten Arbeitsanschluss (A) und mit einem zweiten Arbeits- anschluss (B), die beide als Hochdruckanschluss (HD) und als Niederdruck- anschluss (ND) einsetzbar sind, wobei der Winkelversatz (ß) bis zu einem maximalen Winkelversatz (ßmax) einstellbar ist, der der Wellenlänge (a) eines Nockens (14) entspricht.
13. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem ersten Arbeitsanschluss (A) und mit einem zweiten Arbeitsanschluss (B), die beide als Hochdruckanschluss (HD) und als Niederdruck- anschluss (ND) einsetzbar sind, wobei der Winkelversatz (ß) über einen der Wellenlänge (a) eines Nockens (14) entsprechenden Winkelversatz hinausgehend einstellbar ist.
14. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Stator (1 ) einen gemeinsamen Hubring (12) oder zwei Hubringe aufweist, an dem oder an denen mit gleicher Winkellage gleichförmig Nocken (14) ausgebildet sind, an denen die ersten Kolben (3; PA) und die zweiten Kolben (7; PB) abgestützt sind, und wobei die ersten Kolben (3;
PA) im ersten Teilrotor (2; 102) und die zweiten Kolben (7; PB) im zweiten Teilrotor (4; 104) geführt sind.
15. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, wobei zwischen den beiden Teilrotoren (102, 104) eine Schlitzsteuerung vorgesehen ist, über die bei einem Winkelversatz (ß), der größer als die halbe Wellenlänge (a/2) eines Nockens (14) ist, ein Druckseitenwechsel zwischen zwei Arbeitsanschlüssen (A, B) erfolgt.
16. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 , wobei in einem an dem ersten Teilrotor (102) anliegenden Abschnitt des Gehäuses (1 ) eine Mehrzahl von mit einem ersten Arbeitsanschluss (A) verbundenen ersten Öffnungen (24a, 24b) und eine Mehrzahl von mit einem zweiten Arbeitsanschluss (B) verbundenen zweiten Öffnungen (24a, 24b) gebildet sind, und wobei die sich im zweiten Teilrotor (104) befindlichen, zweiten Hubräume (9) während eines Umlaufs der Teilrotoren (102, 104) über im ersten Teilrotor (102) gebildete Kanäle (134) abwechselnd mit den ersten Öffnungen (24a, 24b) und mit den zweiten Öffnungen (24a, 24b) verbindbar sind.
17. Hydrostatische Kolbenmaschine zumindest nach Anspruch 15 und 16, wobei die Schlitzsteuerung kreisbogenförmige Verbindungsnuten (136) aufweist, die zwischen den Hubräumen (9) des zweiten Teilrotors (104) und den Kanälen (134) in einem ersten Anlagebereich zwischen den beiden Teilrotoren (102, 104) gebildet sind, und die derart bemessen sind, dass bei einem Winkelversatz (ß), der größer als die halbe Wellenlänge (a/2) eines Nockens (14) ist, die Paare von Hubräumen (5, 9) jeweils mit einem benachbarten Kanal (134) und damit mit einer benachbarten Öffnung (24a, 24b) verbunden sind.
18. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die ersten Hubräume (5) jeweils über eine oder zwei kreisbo-
genförmige Verbindungsnuten (132, 133), die in einem zweiten Anlagebereich zwischen den beiden Teilrotoren (102, 104) gebildet sind, mit dem jeweiligen zweiten Hubraum (9) verbunden sind, wobei die Verbindungsnuten (132, 133) derart bemessen sind, dass ein Hubraumpaar bis zu dem maxi- malen Winkelversatz (ßmax) in Druckmittelverbindung bleiben.
19. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei sich das erste Hubelement (54) am ersten Teilrotor (2) und das zweite Hubelement (55) am zweiten Teilrotor (4) befindet, wobei sich die Hubräume (5, 9) und die ersten Kolben (3) und die zweiten Kolben (7) im Stator (1 ) befinden, und wobei für jedes Paar von dauernd miteinander verbundenen Hubräumen (5, 9) eine Steuerventilanordnung (56) vorhanden ist, über die das Paar von dauernd miteinander verbundenen Hubräumen (5, 9) mit zwei Arbeitsanschlüssen (A, B) verbindbar ist.
20. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 19, wobei die Steuerventilanordnung (56) mindestens einen bewegbaren Steuerventil kör- per (59) aufweist, der in Abhängigkeit vom Winkelversatz (ß) des einen Teilrotors (2) betätigt wird, und wobei ein Paar von dauernd miteinander verbun- denen Hubräumen (5, 9) in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Steuerventilanordnung (56) mit dem einen Arbeitsanschluss (A) oder mit dem anderen Arbeitsanschluss (B) verbindbar ist.
21 . Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 19 oder 20, wobei eine Umschaltventilanordnung (70) vorhanden ist, in Abhängigkeit von deren Schaltzustand zwei Anschlüsse der Steuerventilanordnungen (56) in einer ersten Weise oder in einer vertauschten Weise mit den beiden Arbeitsanschlüssen (A, B) verbindbar sind.
22. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 21 , wobei die
Umschaltventilanordnung (70) mindestens einen bewegbaren Umschaltven-
tilkörper (71 ) aufweist, der in Abhängigkeit von dem Winkelversatz (ß) zwischen den beiden Teilrotoren (2, 4) betätigt wird.
23. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 22, wobei der Umschaltventilkörper (71 ) über wenigstens einen Stößel (74) betätigbar ist, der in dem einem Teilrotor (4) geführt ist und mit einem Nocken (75) am anderen Teilrotor (2) zusammenwirkt.
24. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Steuerventilanordnung (56) über einen Steuerrotor (208; 218; 232) betätigbar ist, der derart an die Teilrotoren (2, 4) gekoppelt ist, dass er stets den halben Winkelversatz (ß/2) aufweist.
25. Hydrostatische Kolbenmaschine nach den Ansprüchen 20 und 24, wobei an dem Steuerrotor (208) Steuernocken (65) gebildet sind, über die der Steuerventil körper (59) betätigbar ist.
26. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei sich das erste Hubelement (54) am ersten Teilrotor (2) und das zweite Hubelement (55) am zweiten Teilrotor (4) befinden, und wobei sich die ersten Kolben (3) und die zweiten Kolben (7) im Stator (1 ) befinden, wobei der Stator (1 ) die Teilrotoren (2, 4) radial außen umgibt, und wobei die Kolben (3, 7) in radialer Richtung nach innen hin an den Hubelementen (54, 55) abgestützt sind.
27. Hydrostatische Kolbenmaschine nach den Ansprüchen 15 und 26, wobei die Schlitzsteuerung an einem Steuerrotor (218; 232) gebildet ist, der derart an die Teilrotoren (2, 4) gekoppelt ist, dass er stets den halben Winkelversatz (ß/2) aufweist.
28. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 27, wobei der Steuerrotor (218; 232) eine Steuerscheibe aufweist, an der die Schlitzsteuerung durch kreisbogenförmige Durchgangsausnehmungen (222, 224) und durch beidseitige der Steuerscheibe am Stator (1 ) angeordnete Öffnungen (226, 227, 228, 229) gebildet ist.
29. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 24, 25, 27 oder 28, wobei der halbe Winkelversatz (ß/2) des Steuerrotors (208; 218; 232) über einen Zahneingriff mit den Teilrotoren (2, 4) realisiert ist.
30. Hydrostatische Kolbenmaschine nach Anspruch 29, wobei der Steuerrotor (232) von einem ungeregelten Antriebsmotor antreibbar ist und der Antrieb der beiden Teilrotoren (2, 4) über den Steuerrotor (232) erfolgt und wobei die Hubvolumenverstellung durch Antrieb der Teilrotoren (2, 4) über geregelte Elektromotoren erfolgt.
31 . Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Anschlag (30), der zwischen den beiden Rotoren (2, 4; 102, 104) zur Begrenzung des Winkelversatzes (ß) vorgesehen ist.
32. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Nachsaugeinrichtung (40) für die Hubraum-Kolben- Einheiten (8, 10).
33. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Druckabsicherungseinrichtung (42) für die Hubraum-Kolben-Einheiten (8, 10).
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