DE102014212203A1

DE102014212203A1 - Hydrostatische Maschinenanordnung

Info

Publication number: DE102014212203A1
Application number: DE102014212203.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Svanbäck; Björn Nordin; Per Akergren
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Maschinenanordnung mit einer ersten Gruppe von Arbeitsflanken oder Zylindern, die mit einem ersten Anschluss verbunden sind, und mit einer zweiten Gruppe von Arbeitsflanken oder Zylindern, die mit einem zweiten Anschluss verbunden sind. Weiterhin hat die hydrostatische Maschinenanordnung einen gemeinsamen Anschluss, der mit beiden Gruppen verbunden ist. Wenn die hydrostatische Maschinenanordnung ein Motor ist, ist eine Drossel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet, während ein Rückschlagventil zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet ist. Wenn die hydrostatische Maschinenanordnung eine Pumpe ist, ist eine Drossel zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet, während ein Rückschlagventil zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist. Zum stoßfreien Deaktivieren und zum Aktivieren der zweiten Gruppe wird bei beiden Maschinentypen die Drossel verstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Hubring, der mehrere Nocken mit jeweils zwei Flanken aufweist, wobei zwei getrennte Gruppen von Flanken einer Hubrichtung vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine hydrostatische Axialkolbenmaschine mit zwei Gruppen von Zylinder-Kolben-Einheiten. Schließlich betrifft die Erfindung einen hydraulischen Kreis mit einer derartigen Kolbenmaschine und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Kolbenmaschine.
Aus der Druckschrift DE 199 49 177 A1 ist eine Kombination von zwei hydrostatischen Axialkolbenmaschinen bekannt, die räumlich voneinander getrennt sind und die alleine oder gemeinsam mechanisch mit einer Triebwelle gekoppelt werden können.
Abweichend sind aus dem Stand der Technik hydrostatische Maschinen mit zwei Gruppen bekannt, von denen jede mit einem Teil einer Umdrehung einer gemeinsamen Triebwelle in Wirkverbindung ist. Bei Radialkolbenmaschinen werden die beiden Gruppen dadurch gebildet, dass die am Umfang des Hubrings verteilten Arbeitsflanken der Radialkolbenmaschine mit jeweils nur einer von zwei verschieden Arbeitsanschlüssen der Radialkolbenmaschine wirkverbunden sind. Dazu ist jeder Arbeitsflanke eine Mündungsöffnung zugeordnet, die vorbeistreichende Mündungsöffnungen der Zylinder fluidisch mit dem entsprechenden Arbeitsanschluss verbindet. Die genannten Arbeitsflanken haben eine gleiche Neigung, die sich von der Neigung der Rückführflanken unterscheidet. Je eine Arbeitsflanke und eine Rückführflanke bildet eine Nocke des Hubrings. Bei Axialkolbenmaschinen werden die beiden Gruppen dadurch gebildet, dass Zylinderbohrungen einer gemeinsamen Zylindertrommel Verbindungskanäle haben, die auf verschiedenen Teilkreisen an einer Stirnseite der Zylindertrommel münden. Die Mündungen streichen über zwei radial zueinander beabstandete Paare von nierenförmigen Langlöchern einer Verteilscheibe.
Kolbenmaschinen mit zwei Gruppen von Arbeitsflanken oder von Zylindern und mit einer gemeinsamen Triebwelle können hydraulisch derart geschaltet und betrieben werden, dass nur eine Gruppe oder beide Gruppen Leistung zwischen der Triebwelle und dem Druckmittel wandeln. Bei einem Motor z.B. kann für einen ersten Betriebszustand nur eine Gruppe mit Hochdruck am Eingang und mit Niederdruck am Ausgang verbunden werden, während die andere Gruppe dadurch deaktiviert wird, dass sie eingangsseitig und ausgangsseitig mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird. Dabei kann die Deaktivierung unter beidseitigem Hochdruck erfolgen, so dass über die Gruppe Druckmittel unter Hochdruck zirkuliert, oder die Deaktivierung erfolgt unter beidseitigem Niederdruck, so dass über die Gruppe Druckmittel unter Niederdruck zirkuliert.
Am Beispiel eines Motors überträgt die deaktivierte Gruppe in beiden Fällen ihrer Deaktivierung kein Ausgangs-Drehmoment auf die Abtriebswelle. Beim zweiten Betriebszustand des Motors wird auch die zweite Gruppe derart mit Hochdruck und mit Niederdruck verbunden, dass sie ebenfalls Leistung des Druckmittels in Ausgangs-Drehmoment der Abtriebswelle wandelt.
Dabei kann es nötig sein, dass zum Aktivieren und zum Deaktivieren der zweiten Gruppe die Maschine angehalten wird, um Druck- und / oder Drehmomentspitzen beim Umschalten zu vermeiden.
In der Druckschrift US 7,090,475 B2 ist ein Radialkolbenmotor mit zwei Kolbengruppen 20-1, 20-2 offenbart, wobei die zweiten Kolbengruppe 20-2 vom Hochdruck-Eingang B des Radialkolbenmotors getrennt und stattdessen mit dem Niederdruck-Ausgang A des Radialkolbenmotors verbunden werden kann. Durch diesen Kurzschluss bzw. durch diese freie Zirkulation unter Niederdruck wird die zweite Kolbengruppe 20-2 deaktiviert. Dazu hat der Radialkolbenmotor ein stetig verstellbares 3/2-Wegeventil 30, über das eine Verbindung des Eingangs der zweiten Kolbengruppe 20-2 mit dem Hochdruck stetig abgedrosselt und schließlich geschlossen werden kann, wobei gleichzeitig eine Verbindung des Eingangs der zweiten Kolbengruppe 20-2 mit dem Niederdruck aufgesteuert wird. Damit ist es möglich, die zweite Gruppe sanft, also ohne Momentensprung an der Abtriebswelle zu aktivieren und zu deaktivieren.
Nachteilig an derartigen Maschinen mit zwei Gruppen von Zylindern ist, dass das 3/2-Wegeventil zum sanften Umschalten vorrichtungstechnisch aufwändig ist.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Maschinenanordnung bzw. eine Maschine mit zwei Gruppen von Arbeitsflanken oder von Zylindern zu schaffen, bei der der vorrichtungstechnische Aufwand für das sanfte Aktivieren und Deaktivieren der zweiten Gruppe verringert ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung einen hydraulischen Kreis und ein Verfahren mit einer derartigen Maschinenanordnung bzw. Maschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Maschineanordnung bzw. eine Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2. Hinsichtlich des hydraulischen Kreises wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 oder 13. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14.
Alle Arbeitsflanken der beanspruchten hydrostatischen Radialkolbenmaschinenanordnung, die eine erste Hubrichtung oder Neigung aufweisen, sind in eine erste und eine zweite Gruppe unterteilt. Die erste Gruppe ist einem ersten Anschluss der Radialkolbenmaschinenanordnung zugeordnet, während die zweite Gruppe einem zweiten Anschluss der Radialkolbenmaschinenanordnung zugeordnet ist. Ein gemeinsamer Anschluss ist allen Rückführflanken einer zweiten Hubrichtung oder Neigung zugeordnet.
Alle Zylinder der beanspruchten hydrostatischen Axialkolbenmaschinenanordnung sind in eine erste und eine zweite Gruppe unterteilt. Die erste Gruppe ist einem ersten Anschluss der Axialkolbenmaschinenanordnung zugeordnet und mit diesem verbindbar, während die zweite Gruppe einem zweiten Anschluss der Axialkolbenmaschinenanordnung zugeordnet und mit diesem verbindbar ist. Ein gemeinsamer Anschluss der Axialkolbenmaschinenanordnung ist beiden Gruppen und damit allen Zylindern zugeordnet und mit diesen verbindbar.
Bei beiden Maschinenanordnungen ist die zweite Gruppe dadurch deaktivierbar, dass der zweite Anschluss mit dem gemeinsamen Anschluss verbunden wird. Ein stoßfreies Schalten der zweiten Gruppe unter Druck und im Betrieb der Maschinenanordnung ist erfindungsgemäß dadurch möglich, dass zwei der drei genannten Anschlüsse über eine einstellbare und verschließbare Drossel verbindbar und gegeneinander absperrbar sind, und dass zwei der drei genannten Anschlüsse über ein Rückschlagventil verbunden sind. Damit ist der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber dem Stand der Technik verringert.
Dabei sind die folgenden drei Prinzipien möglich: Die beiden Gruppen sind räumlich getrennt in zwei verschieden Gehäusen angeordnet, wodurch zwei verschiedene Maschinen gebildet sind; die beiden Gruppen sind räumlich zueinander beabstandet in einem gemeinsamen Maschinengehäuse angeordnet, wodurch eine Twinmaschine gebildet sind; oder die beiden Gruppen sind räumlich und konstruktiv zusammengefasst in einem gemeinsamen Maschinengehäuse. Bei einer Radialkolbenmaschine können die Arbeitsflanken der beiden Gruppen auf einem gemeinsamen Hubring angeordnet sein, bei einer Axialkolbenmaschine können die Zylinder der beiden Gruppen in einer gemeinsamen Zylindertrommel angeordnet sein.
Wenn die erfindungsgemäße Maschinenanordnung eine Motoranordnung oder ein Motor ist, ist die Drossel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet, während das Rückschlagventil zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet ist.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils vom gemeinsamen Anschluss zum zweiten Anschluss gerichtet ist. Dann ist eine freie Zirkulation der deaktivierten zweiten Gruppe unter Niederdruck möglich.
Alternativ kann die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils auch vom zweiten Anschluss zum gemeinsamen Anschluss gerichtet sein. Dann erfolgt die freie Zirkulation der deaktivierten zweiten Gruppe unter Hochdruck.
Wenn die erfindungsgemäße Maschinenanordnung eine Pumpenanordnung oder eine Pumpe oder eine Motoranordnung im Bremsbetrieb oder ein Motor im Bremsbetrieb ist, ist die Drossel zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet, während das Rückschlagventil zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils vom zweiten Anschluss zum ersten Anschluss gerichtet ist. Dann ist eine freie Zirkulation der deaktivierten zweiten Gruppe unter Niederdruck möglich.
Alternativ kann die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils auch vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss gerichtet ist. Dann erfolgt die freie Zirkulation der deaktivierten zweiten Gruppe unter Hochdruck.
Bei einer Motoranordnung ist die zweite Gruppe bei geschlossener Drossel deaktiviert, während bei einer Pumpenanordnung die zweite Gruppe bei geöffneter Drossel deaktiviert ist.
Eine erste Variante des erfindungsgemäßen hydraulischen Kreises hat eine vorbeschriebene Maschinenanordnung, deren erster Anschluss mit einer Verstellpumpe verbunden ist. Vorzugsweise ist der erste Anschluss ein Eingang, der entsprechend mit einem Ausgang der Verstellpumpe verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist der Kreis geschlossen, wobei parallel zur Verstellpumpe mehrere – z.B. drei – gleiche oder unterschiedliche Konstantpumpen angeordnet sind, die über eine jeweilige Konstantpumpenleitung mit dem Eingang verbunden sind, und wobei in jeder Konstantpumpenleitung ein von der Konstantpumpe zur Maschinenanordnung öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist. Parallel zu jeder Konstantpumpe ist eine Parallelleitung mit einstellbarer Drossel vorgesehen, die jeweils zwischen einem Ausgang der Konstantpumpe und dem Rückschlagventil in die Konstantpumpenleitung mündet.
Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen hydraulischen Kreises hat eine vorbeschriebene Maschinenanordnung, deren gemeinsamer Anschluss mit einer Verstellpumpe verbunden ist. Vorzugsweise ist der gemeinsame Anschluss ein Eingang, der entsprechend mit einem Ausgang der Verstellpumpe verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verringern eines Hubvolumens einer vorbeschriebenen Maschinenanordnung und hat den Schritt: Deaktivieren der zweiten Gruppe durch – vorzugsweise stetiges – Öffnen oder Schließen der Drossel.
Bei einer Anwendung des Verfahrens auf eine Motoranordnung ist das Hubvolumen ein Schluckvolumen, und das Deaktivieren erfolgt durch ein Schließen der Drossel. Das Aktivieren erfolgt dann entsprechend durch Öffnen der Drossel. Bei einer Anwendung des Verfahrens auf eine Pumpenanordnung ist das Hubvolumen ein Fördervolumen, und das Deaktivieren erfolgt durch ein Öffnen der Drossel. Das Aktivieren erfolgt dann entsprechend durch Schließen der Drossel.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt während des Öffnens oder Schließens der Drossel eine ersten Phase, in der ein Druckwechsel stattfindet, und eine zweite Phase in der ein Volumenstromwechsel stattfindet.
Um eine Abtriebsdrehzahl der als Abtriebswelle dienenden Treibwelle konstant zu halten, wird es bevorzugt, wenn während der zweiten Phase ein Gesamt-Volumenstrom unter Hochdruck durch die Verstellpumpe reduziert wird.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung,
5 ein Ablaufdiagramm eines ersten Umschaltens des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung,
6 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Umschaltens des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung und
7 ein erfindungsgemäßer geschlossener hydraulischer Kreis mit dem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschinenanordnung.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschine, die als Radialkolbenmaschine 1 ausgebildet ist, deren Zylinder sternförmig in einem Zylinderblock (nicht gezeigt) angeordnet sind und damit radial zu einer Triebwelle 6; 106 angeordnet sind. Dabei ist in jedem Zylinder ein Kolben geführt, der sich radial nach außen über eine jeweilige Rolle an einem Hubring abstützt (nicht gezeigt). Der Hubring hat mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Nocken, deren Flanken sich abhängig von Betriebsart der Radialkolbenmaschine und Drehrichtung der Triebwelle 6; 106 in Arbeitsflanken und Rückführflanken unterteilen lassen. Die Arbeitsflanken sind abwechselnd einer ersten und einer zweiten Gruppe zugeordnet. Dazu sind gehäusefeste Mündungsbohrungen, die jeder Arbeitsflanke zugeordnet sind, mit einem ersten Anschluss A oder mit einem zweiten Anschluss B der Radialkolbenmaschine 1 verbunden. Damit hat die erste Gruppe einen speziell ihr zugeordneten ersten Anschluss A, während die zweite Gruppe einen speziell ihr zugeordneten zweiten Anschluss B hat. Beide Gruppen sind mit einem gemeinsamen Anschluss C verbunden.
Jedes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine 1 gemäß den 1 bis 4 hat ein Rückschlagventil 2 und eine einstellbare und verschließbare Drossel 4 und ist mit einer weiteren hydrostatischen Verstellpumpe 8, einem Ventil 10 und einem Tank T in einem offenen Kreis in Reihe geschaltet.
Die vier Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 4 unterscheiden sich dadurch, dass die Radialkolbenmaschinen 1 in verschiedenen Quadranten betrieben werden. Genauer gesagt haben die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 ein positives Drehmoment an ihrer Triebwelle 6; 106, während die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den 3 und 4 ein dem entgegen gerichtetes negatives Drehmoment an ihrer Triebwelle 6; 106 haben. Die Ausführungsbeispiele gemäß den 2 und 4 haben an ihrer Triebwelle 6; 106 eine positive Drehzahl, während die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 3 an ihrer Triebwelle eine negative Drehzahl haben. Das Rückschlagventil 2 und die Drossel 4 sind jeweils an die Betriebsart gemäß dem Quadranten angepasst.
1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel, wobei die Radialkolbenmaschine 1 als Pumpe oder als bremsender Motor betrieben wird. Ihre Triebwelle wirkt als Antriebswelle 6, und sie fördert Druckmittel vom gemeinsamen Anschluss C, der als Eingang dient, zu den beiden Anschlüssen A, B, die als Ausgänge dienen. Die beiden Ausgänge A, B sind über das Rückschlagventil 2 miteinander verbunden, wobei die Öffnungsrichtung der Rückschlagventils 2 vom zweiten Ausgang B zum ersten Ausgang A gerichtet ist. Die Drossel 4 ist zwischen dem gemeinsamen Eingang C und dem zweiten Ausgang B angeordnet. Wenn die als Pumpe oder als bremsender Motor betriebene Radialkolbenmaschine 1 mit maximalem Fördervolumen betrieben werden soll, wird die Drossel 4 geschlossen, so dass das zum zweiten Ausgang B geförderte Druckmittel über das geöffnete Rückschlagventil 2 mit dem Druckmittel des ersten Ausgangs A zusammengeführt wird. Um das Fördervolumen zu halbieren, wird die zweite Gruppe inaktiv geschaltet. Dies geschieht durch stetiges und schließlich vollständiges Öffnen der Drossel 4. Damit wird der zweite Ausgang B mit dem gemeinsamen Eingang C und damit mit Niederdruck PL verbunden, während das Rückschlagventil 2 den zweiten Ausgang B vom ersten Ausgang A trennt. In diesem Betriebszustand erfolgt eine freie Zirkulation unter Niederdruck PL vom zweiten Ausgang B über die Drossel 4 zum gemeinsamen Eingang C.
2 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel, wobei die Radialkolbenmaschine 1 als Motor betrieben wird. Ihre Triebwelle wirkt als Abtriebswelle 106, und es strömt Druckmittel von den beiden Anschlüssen A, B, der als Eingänge dient, zum gemeinsamen Anschluss C, der als Ausgang dient. Der zweite Eingang B und der gemeinsame Ausgang C sind über das Rückschlagventil 2 miteinander verbunden, wobei die Öffnungsrichtung der Rückschlagventils 2 vom gemeinsamen Ausgang C zum zweiten Eingang B gerichtet ist. Die Drossel 4 ist zwischen den beiden Eingängen A, B angeordnet. Wenn die als Motor betriebene Radialkolbenmaschine 1 mit maximalem Schluckvolumen betrieben werden soll, wird die Drossel 4 geöffnet, so dass das von der Verstellpumpe 8 zur Radialkolbenmaschine 1 geförderte Druckmittel über beide Eingänge A, B zum gemeinsamen Ausgang C gefördert wird. Um das Schluckvolumen zu halbieren, wird die zweite Gruppe inaktiv geschaltet. Dies geschieht durch stetiges und schließlich vollständiges Schließen der Drossel 4. Damit wird der zweite Eingang B mit dem gemeinsamen Ausgang C und damit mit Niederdruck PL verbunden. In diesem Betriebszustand erfolgt eine freie Zirkulation unter Niederdruck PL vom gemeinsamen Ausgang C über das Rückschlagventil 2 zum zweiten Eingang B.
3 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel, wobei die Radialkolbenmaschine 1 als Motor betrieben wird. Ihre Triebwelle wirkt als Abtriebswelle 106, und es strömt Druckmittel vom gemeinsamen Anschluss C, der als Eingang dient, zu den beiden Anschlüssen A, B, der als Ausgänge dienen. Der zweite Ausgang B und der gemeinsame Eingang C sind über das Rückschlagventil 2 miteinander verbunden, wobei die Öffnungsrichtung der Rückschlagventils 2 vom zweiten Ausgang B zum gemeinsamen Eingang C gerichtet ist. Die Drossel 4 ist zwischen den beiden Ausgängen A, B angeordnet. Wenn die als Motor betriebene Radialkolbenmaschine 1 mit maximalem Schluckvolumen betrieben werden soll, wird die Drossel 4 geöffnet, so dass das von der Verstellpumpe 8 zur Radialkolbenmaschine 1 geförderte Druckmittel über den gemeinsamen Eingang C zu beiden Ausgängen A, B gefördert wird. Um das Schluckvolumen zu halbieren, wird die zweite Gruppe inaktiv geschaltet. Dies geschieht durch stetiges und schließlich vollständiges Schließen der Drossel 4. Damit wird der zweite Ausgang B mit dem gemeinsamen Ausgang C und damit mit Hochdruck PH verbunden. In diesem Betriebszustand erfolgt eine freie Zirkulation unter Hochdruck PH vom zweiten Ausgang B über das Rückschlagventil 2 zum gemeinsamen Eingang C.
4 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel, wobei die Radialkolbenmaschine 1 als Pumpe oder als bremsender Motor betrieben wird. Ihre Triebwelle wirkt als Antriebswelle 6, und sie fördert Druckmittel den beiden Anschlüssen A, B, die als Eingänge dienen, zum gemeinsamen Anschluss C, die als Ausgang dient. Die beiden Eingänge A, B sind über das Rückschlagventil 2 miteinander verbunden, wobei die Öffnungsrichtung der Rückschlagventils 2 vom ersten Eingang A zum zweiten Eingang B gerichtet ist. Die Drossel 4 ist zwischen dem gemeinsamen Ausgang C und dem zweiten Eingang B angeordnet. Wenn die als Pumpe oder als bremsender Motor betriebene Radialkolbenmaschine 1 mit maximalem Fördervolumen betrieben werden soll, wird die Drossel 4 geöffnet, so dass das der Radialkolbenmaschine 1 zugeführte oder von ihr angesaugte Druckmittel über das geöffnete Rückschlagventil 2 zum Teil dem zweiten Eingang B zugeführt wird. Um das Fördervolumen zu halbieren, wird die zweite Gruppe inaktiv geschaltet. Dies geschieht durch stetiges und schließlich vollständiges Öffnen der Drossel 4. Damit wird der zweite Eingang B mit dem gemeinsamen Ausgang C und damit mit Hochdruck PH verbunden, während das Rückschlagventil 2 den zweiten Eingang B vom ersten Eingang A trennt. In diesem Betriebszustand erfolgt eine freie Zirkulation unter Hochdruck PH vom gemeinsamen Ausgang C über die Drossel 4 zum zweiten Eingang B.
Die 5 und 6 zeigt jeweils eine Variante des Umschaltens der Radialkolbenmaschine 1, die beispielhaft als Motor gemäß 2 betrieben wird. Gezeigt sind die Verläufe von verschiedenen Kennwerten n, Q, P über der Zeit während einer Deaktivierung der zweiten Gruppe. Die Deaktivierung der zweiten Gruppe gliedert sich in zwei Phasen, wobei die erste Phase durch einen Druckwechsel und die zweite Phase durch einen Volumenstromwechsel charakterisiert ist.
Dabei ist die Besonderheit der ersten Variante des Umschaltens gemäß 5 darin zu sehen, dass die Drehzahl n der Abtriebswelle 106 konstant gehalten wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der zugeführte gesamte Volumenstrom unter Hochdruck QH und damit auch der gesamte abgeführte Volumenstrom unter Niederdruck QL während des Umschaltens verringert werden muss.
Die Besonderheit beim Umschalten der Radialkolbenmaschine 1 gemäß 6 ist darin zu sehen, dass die beiden Haupt-Volumenströme unter Hochdruck QH und unter Niederdruck QL konstant gehalten werden, wodurch sich eine Erhöhung der Drehzahl n an der Abtriebswelle 106 ergibt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen des Verfahrens zum Umschalten der Radialkolbenmaschine 1 bzw. zum Deaktivieren ihrer zweiten Gruppe ist die Drossel 4 (vgl. 2) zunächst geöffnet, so dass der Hochdruck PH auch der Druck am ersten Anschluss PA und der Druck am zweiten Anschluss PB ist. Das Schließen der Drossel 4 gliedert sich in die beiden genannten Phasen, wobei im Verlauf der ersten Phase der Druck am zweiten Anschluss PB vom Hochdruck PH getrennt wird, und dabei auf den Niederdruck PL absinkt, der auch der Druck am gemeinsamen Anschluss PC ist. Dabei steigt der Druck am ersten Anschluss PA.
Am Ende der ersten Phase, beginnt die freie Zirkulation unter Niederdruck PL vom gemeinsamen Anschluss C über das Rückschlagventil 2 zum zweiten Anschluss B. Dieser Volumenstrom ist in beiden Diagrammen gemäß den 5 und 6 als QCB gekennzeichnet. Dieser Volumenstrom QCB strömt über das in der zweiten Phase öffnende vorrichtungstechnisch einfache Rückschlagventil 2 und ist im Falle der konstant gehaltenen Drehzahl n und der abgesenkten gesamten Volumenströme QH, QL gemäß 5 geringer, als bei der anderen Variante des Umschaltens gemäß 6.
Bei der ersten Variante des Verfahrens gemäß 5 mit konstant gehaltener Abtriebsdrehzahl n wird also die Last, die zunächst von den beiden Anschlüssen A und B zusammen aufgenommen wird, nach dem Umschalten nur noch vom ersten Anschluss A aufgenommen. Ein (nicht gezeigtes) Kontrollsystem der Radialkolbenmaschine 1 sorgt für eine Erhöhung des Hochdrucks QH. Nachdem der Druck des zweiten Anschlusses PB auf den Druck des gemeinsamen Anschlusses PC gefallen ist, wird die gesamte Last zum ersten Anschluss A übertragen und wird somit durch die erste Gruppe in Leistung der Abtriebswelle 106 (vgl. 2) gewandelt. Der Volumenstrom zum zweiten Anschluss B wird zunächst noch der unter Hochdruck PH stehenden Eingangsseite der Radialkolbenmaschine 1 entnommen, allerdings über die weit geschlossene Drossel 4. In der zweiten Phase erfolgt der Volumenstromwechsel zum zweiten Anschluss B. Genauer gesagt wird dieser Volumenstrom statt von der Eingangsseite der Radialkolbenmaschine 1 von dem ausgangsseitigen gemeinsamen Anschluss C übernommen und entnommen. Dies erfolgt durch weiteres stetiges und schließlich komplettes Schließen der Drossel 4. Damit fällt der Druck am zweiten Anschluss B unter denjenigen des gemeinsamen Anschlusses C und das Rückschlagventil 2 öffnet. Dem Kontrollsystem wird genug Zeit gegeben, den Gesamt-Volumenstrom unter Hochdruck QH sanft zu reduzieren. Wenn schließlich am Ende der zweiten Phase die Drossel 4 komplett geschlossen ist, wird der gesamte Volumenstrom zum zweiten Anschluss B vom gemeinsamen Anschluss C entnommen, während der gesamte Volumenstrom QH von der Verstellpumpe 8 zum ersten Anschluss A strömt. Damit ist das Umschalten der Radialkolbenmaschine 1 durch Deaktivieren seiner zweiten Gruppe beendet.
Ein Zurückschalten zum vollen Schluckvolumen der als Motor eingesetzten Radialkolbenmaschinen 1 gemäß der 2 wird dem gegenüber rückwärts durchgeführt. Genauer gesagt wird die Drossel 4 langsam und stetig geöffnet.
Die Druckkompensation und die Volumenstromkompensation können jeweils verschiedene Antwort-Verhalten aufweisen, so dass die Verstellung der Drossel 4 für die beiden Varianten gemäß den 5 und 6 nach unterschiedlichen Kennlinien erfolgt.
7 zeigt die als Motor eingesetzte Radialkolbenmaschine 1 mit der Verstellpumpe 8 in einem geschlossenen Kreis, wobei der Ausgang der Verstellpumpe 8 über eine Zulaufleitung 212 mit dem ersten Anschluss A verbunden und über die Drossel 4 mit dem zweiten Anschluss B verbindbar ist. Der gemeinsame Ausgang C der Radialkolbenmaschine 1 ist über eine Ablaufleitung 214 mit dem Eingang der Verstellpumpe 8 verbunden. Parallel zur Verstellpumpe 8 sind drei Konstantpumpen 216 angeordnet, die über eine jeweilige Konstantpumpenleitung 217, in der ein jeweiliges Rückschlagventil 218 vorgesehen ist, mit dem ersten Eingang A und mit der Drossel 4 verbunden sind. Die Rückschlagventile 218 öffnen vom hochdruckseitigen Ausgang der jeweiligen Konstantpumpe 216 zum ersten Eingang A. Parallel zu jeder Konstantpumpe 216 ist eine Parallelleitung 220 vorgesehen, die in die jeweilige Konstantpumpenleitung 217 zwischen der Konstantpumpe 216 und dem Rückschlagventil 218 mündet. In jeder Parallelleitung 220 ist eine einstellbare Drossel 222 vorgesehen. Die Ablaufleitung 214 ist über das Ventil 10 zum Tank T entlastbar und kann über eine Speisepumpe 224 vom Tank T befüllt werden.
Beim geschlossenen Kreis mit der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine 1 gemäß 7 können die Konstantpumpen 216, die von einem (nicht gezeigten) einfachen Asynchron-Elektromotor angetrieben werden, zugeschaltet werden, ohne dass Druckspitzen auftreten. Der entsprechende Elektromotor wird gestartet, wobei die zugeordnete einstellbare Drossel 222 zunächst komplett geöffnet ist. Dabei ist die Konstantpumpe 216 im Wesentlichen lastfrei. Durch ein stetiges Schließen der Drossel 222 baut sich in der zugeordneten Konstantpumpenleitung 217 ein Druck auf, bis das zugeordnete Rückschlagventil 218 öffnet. Die Volumenstrom-Regelung der Verstellpumpe 8 kann sich daraufhin an den zunehmenden Volumenstrom der Konstantpumpe 216 anpassen, bis die zugeordnete Drossel 222 komplett geschlossen ist.
Offenbart ist eine hydrostatische Maschine mit einer ersten Gruppe von Arbeitsflanken oder Zylindern, die mit einem ersten Anschluss verbunden sind, und mit einer zweiten Gruppe von Arbeitsflanken oder Zylindern, die mit einem zweiten Anschluss verbunden sind. Weiterhin hat die Maschine einen gemeinsamen Anschluss, der mit beiden Gruppen verbunden ist. Wenn die Maschine ein Motor ist, ist eine Drossel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet, während ein Rückschlagventil zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet ist. Wenn die Maschine eine Pumpe ist, ist eine Drossel zwischen dem zweiten Anschluss und dem gemeinsamen Anschluss angeordnet, während ein Rückschlagventil zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist. Zum stoßfreien Deaktivieren und zum Aktivieren der zweiten Gruppe wird bei beiden Maschinetypen die Drossel verstellt.
Bezugszeichenliste

1: Radialkolbenmaschine
2: Rückschlagventil
4: Drossel
6: Antriebswelle
8: Verstellpumpe
10: Ventil
106: Abtriebswelle
212: Zulaufleitung
214: Ablaufleitung
216: Konstantpumpe
217: Konstantpumpenleitung
218: Rückschlagventil
220: Parallelleitung
222: Drossel
224: Speisepumpe
A: erster Anschluss
B: zweiter Anschluss
C: gemeinsamer Anschluss
n: Drehzahl
P: Druck
PA: Druck am ersten Anschluss
PB: Druck am zweiten Anschluss
PC: Druck am gemeinsamen Anschluss
PL: Niederdruck
PH: Hochdruck
Q: Volumenstrom
QH: Gesamt-Volumenstrom unter Hochdruck
QL: Gesamt-Volumenstrom unter Niederdruck
QHA: Volumenstrom unter Hochdruck des ersten Anschlusses
QHB: Volumenstrom unter Hochdruck des zweiten Anschlusses
QC: Volumenstrom des gemeinsamen Anschlusses
QCB: Volumenstrom vom gemeinsamen Anschluss zum zweiten Anschluss
t: Zeit
T: Tank

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19949177 A1 [0002]
US 7090475 B2 [0007]

Claims

Hydrostatische Maschinenanordnung, die eine Radialkolbenmaschinenanordnung ist, die eine erste Gruppe von Flanken einer ersten Hubrichtung aufweist, die einem ersten Anschluss (A) zugeordnet sind, und die eine zweite Gruppe von Flanken der ersten Hubrichtung aufweist, die einem zweiten Anschluss (B) zugeordnet sind, und die einen gemeinsamen Anschluss (C) aufweist, der allen Flanken einer zweiten Hubrichtung zugeordnet ist, wobei die zweite Gruppe deaktivierbar ist, indem der zweite Anschluss (B) mit dem gemeinsamen Anschluss (C) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anschlüsse (A, B; B C) über eine einstellbare und verschließbare Drossel (4) verbindbar und gegeneinander absperrbar sind, und dass zwei Anschlüsse (B, C; A, B) über ein Rückschlagventil (2) verbunden sind.
Hydrostatische Maschinenanordnung, die eine Axialkolbenmaschinenanordnung ist, die eine erste Gruppe von Zylindern hat, die einem ersten Anschluss (A) zugeordnet sind, und die eine zweite Gruppe von Zylindern hat, die einem zweiten Anschluss (B) zugeordnet sind, und die einen gemeinsamen Anschluss (C) hat, der beiden Gruppen zugeordnet ist, wobei die zweite Gruppe deaktivierbar ist, indem der zweite Anschluss (B) mit dem gemeinsamen Anschluss (C) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anschlüsse (A, B; B C) über eine einstellbare und verschließbare Drossel (4) verbindbar und gegeneinander absperrbar sind, und dass zwei Anschlüsse (B, C; A, B) über ein Rückschlagventil (2) verbunden sind.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, die eine Motoranordnung ist, wobei die Drossel (4) zwischen dem ersten Anschluss (A) und dem zweiten Anschluss (B) angeordnet ist, und wobei das Rückschlagventil (2) zwischen dem zweiten Anschluss (B) und dem gemeinsamen Anschluss (C) angeordnet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 3, wobei eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils (2) vom gemeinsamen Anschluss (C) zum zweiten Anschluss (B) gerichtet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 3, wobei eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils (2) vom zweiten Anschluss (B) zum gemeinsamen Anschluss (C) gerichtet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, die eine Pumpenanordnung oder eine Motoranordnung im Bremsbetrieb ist, wobei die Drossel (4) zwischen dem zweiten Anschluss (B) und dem gemeinsamen Anschluss (C) angeordnet ist, und wobei das Rückschlagventil (2) zwischen dem ersten Anschluss (A) und dem zweiten Anschluss (B) angeordnet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 6, wobei eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils (2) vom zweiten Anschluss (B) zum ersten Anschluss (A) gerichtet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach Anspruch 6, wobei eine Öffnungsrichtung des Rückschlagventils (2) vom ersten Anschluss (A) zum zweiten Anschluss (B) gerichtet ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die zweite Gruppe bei geschlossener Drossel (4) deaktiviert ist.
Hydrostatische Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die zweite Gruppe bei geöffneter Drossel (4) deaktiviert ist.
Hydraulischer Kreis mit einer Maschinenanordnung nach Anspruch 4 oder 8, wobei der erste Anschluss (A) ein Eingang ist, der mit einem Ausgang einer Verstellpumpe (8) verbunden ist.
Hydraulischer Kreis nach Anspruch 11, der geschlossen ist, wobei parallel zur Verstellpumpe (8) mehrere Konstantpumpen (216) angeordnet sind, die über eine jeweilige Konstantpumpenleitung (217) mit dem Eingang verbunden sind, und wobei in jeder Konstantpumpenleitung ein von der Konstantpumpe zur Maschinenanordnung öffnendes Rückschlagventil (218) angeordnet ist, und wobei parallel zu jeder Konstantpumpe (216) eine Parallelleitung (220) mit einstellbarer Drossel (222) vorgesehen ist, die jeweils zwischen einem Ausgang der Konstantpumpe (216) und dem Rückschlagventil (218) in die Konstantpumpenleitung mündet.
Hydraulischer Kreis mit einer Maschinenanordnung nach Anspruch 5 oder 7, wobei der gemeinsame Anschluss (C) ein Eingang ist, der mit einem Ausgang einer Verstellpumpe (8) verbunden ist.
Verfahren zum Verringern eines Hubvolumens einer hydrostatischen Maschinenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Deaktivieren der zweiten Gruppe durch Öffnen oder Schließen der Drossel (4).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Hubvolumen ein Schluckvolumen ist und wobei das Deaktivieren durch ein Schließen der Drossel (4) erfolgt oder wobei das Hubvolumen ein Fördervolumen ist und wobei das Deaktivieren durch ein Öffnen der Drossel (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei während einer ersten Phase ein Druckwechsel erfolgt und wobei während einer zweiten Phase ein Volumenstromwechsel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei in der zweiten Phase ein Gesamt-Volumenstrom unter Hochdruck (QH) durch eine Verstellpumpe (8) reduziert wird.