DE102014225527A1 - Hydrostatische Kolbenmaschine - Google Patents

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

• Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine hydrostatische Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• 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 Hubbewegungen, 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 α/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 gegeneinander 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 Kolben, 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 gegenüber 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 gegeben, 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 Kolbenmaschine 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 Verstelleinrichtung für das Hubvolumen ist nicht notwendig. Die beiden Rotoren können prinzipiell gleichartig gestaltet sein. Damit können Gleichteile vorgesehen 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 Teilrotoren 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 Hubelemente 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 Axialkolbenmaschine 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 maximalem Hubvolumen paarweise in derselben Axialebene in Richtung der Drehachse hintereinander liegend umlaufen.
• Bevorzugt ist der eine Teilrotor mit einer in ihrer Drehzahl regelbaren Elektromaschine 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 gekoppelt 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 Elektromaschine 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 Niederdruckanschluss, 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 Niederdruckanschluss 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 möglich, 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 kreisbogenförmige 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 Hubräumen 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 Verbindungsnuten, 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 Steuerventilkörper 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 Arbeitsanschluss oder mit dem anderen Arbeitsanschluss verbunden. Die Steuerventilanordnung 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 Durchfluss 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 Steuerventilanordnungen 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 Steuerventilkörper 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 Rotationsachse 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 angeordnet.
• 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 Überdeckungsphase 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
• 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in Form einer erfindungsgemäßen Radialkolben-pumpe in einem Längsschnitt ohne Winkelversatz der beiden Teilrotoren,
• 2 die Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz in einem Schnitt entlang der Linie A-A aus 1,
• 3 die Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz in einem Schnitt entlang der Linie B-B aus 1,
• 4 die Radialkolbenpumpe gemäß 1 mit einem Winkelversatz zwischen den Teilrotoren in einem dem Schnitt B-B aus 1 entsprechenden Schnitt,
• 5 die Radialkolbenpumpe gemäß 1 mit einem maximalen Winkelversatz in einem dem Schnitt B-B aus 1 entsprechenden Schnitt,
• 6 die Radialkolbenpumpe gemäß 1 mit einem Winkelversatz in einem Längschnitt,
• 7 die Radialkolbenpumpe gemäß 6 in einem Schnitt entlang der Linie C-C,
• 8 in einem ersten Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel in Form einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe ohne Winkelversatz und mit Nachsaugvorrichtung und Druckabsicherung,
• 9 die Radialkolbenpumpe gemäß 8 ohne Winkelversatz in einem Längsschnitt in einer zweiten Schnittebene,
• 10 einen Ausschnitt einer Abwicklung der beiden Rotoren und des Gehäuses der Radialkolbenpumpe gemäß 8 ohne Winkelversatz,
• 11 den Ausschnitt der Abwicklung gemäß 8 mit einem Winkelversatz,
• 12 den Ausschnitt der Abwicklung gemäß 8 mit einem maximalen Winkelversatz,
• 13 ein Schaltbild der beiden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe,
• 14 einen halben Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Kolben im Stator befinden und die Hubelemente gegeneinander verdrehbar sind,
• 15 einen Schnitt entlang der Linie X-X aus 14,
• 16 einen Schnitt entlang der Linie Z-Z aus 14,
• 17 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y aus 14,
• 18 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem positiven maximalen Hubvolumen in einem Saughub,
• 19 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem positiven maximalen Hubvolumen in einem Druckhub,
• 20 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe bei Hubvolumen null,
• 21 das dritte Ausführungsbeispiel als Pumpe mit einem negativen maximalen Hubvolumen in einem Druck,
• 22 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels, das nur als Pumpe in eine Richtung betreibbar ist,
• 23 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels, das als Pumpe in zwei Richtungen betreibbar ist,
• 24 ein Schaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels, das unter Berücksichtigung einer Drehrichtungsänderung in einem 4-Quadrantenbetrieb betreibbar ist,
• 25 einen Halbschnitt durch ein siebtes Ausführungsbeispiel, das als Axialkolbenmaschine ausgebildet ist, und
• 26 das siebte Ausführungsbeispiel in einer Abwicklung,
• 27 einen halben Längsschnitt des sechsten Ausführungsbeispiel gemäß 24 in einer Ausgestaltung mit einem Steuerrotor,
• 28 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles ohne Winkelversatz mit maximalem Hubvolumen,
• 29 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
• 30 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit Winkelversatz und Hubvolumen gleich Null,
• 31 eine Prinzipdarstellung des sechsten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
• 32 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines achten Ausführungsbeispiels mit einem Steuerrotor,
• 33 den Steuerrotor des achten Ausführungsbeispiels gemäß 31 und 32,
• 34 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles ohne Winkelversatz mit maximalem Hubvolumen,
• 35 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
• 36 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit Winkelversatz und Hubvolumen gleich Null,
• 37 eine Prinzipdarstellung des achten Ausführungsbeispieles mit einem Winkelversatz,
• 38 einen Ausschnitt eines Längsschnitts des vierten Ausführungsbeispiels gemäß 22,
• 39 einen Längsschnitt eines neunten Ausführungsbeispiels mit einem Steuerrotor,
• 40 einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines zehnten Ausführungsbeispiels mit elektromagnetisch betätigten Schaltventilen und
• 41 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels.
• 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 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 1 nur eine Seitenflanke eines Nockens 14 ersichtlich ist. Die Anzahl der Nocken 14 ist üblicherweise von der Anzahl der Hubraum-Kolben-Einheiten 8 beziehungsweise 10 verschieden, so dass die Rollen 11 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 11 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 hydrostatischen 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 Elektromotoren 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 Niederdruckanschluss (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 Ausgleichkanal 28.
• In dem im 1 gezeigten Betriebszustand weist die Radialkolbenpumpe keinen Winkelversatz β 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 β = 0 Grad ist das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe also maximal.
• Um einen Winkelversatz β > 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 β zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 ist zwischen diesen ein Anschlag 30 vorgesehen, der in Bezug zu den 3 bis 5 genauer erläutert wird.
• 2 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß 1 in dem Schnitt A-A aus 1. Dabei sind beispielhaft fünf Einheiten 8 des Teilrotors 2 dargestellt, deren Kolben 3 über jeweilige Rollen 11 entlang den Nocken 14 des Hubrings 12 geführt sind. Die Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht einem Winkel α, 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 α/2, der der halben Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht.
• In 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 Niederdruckanschluss der Radialkolbenpumpe verbunden werden. Die beschriebenen Druckverhältnisse gelten unter der Annahme einer Antriebsrichtung in 2 gegen den Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil.
• 3 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß 1 in dem Schnitt B-B aus Figur ohne Winkelversatz β zwischen dem Teilrotor 2 und dem in 3 gezeigten Teilrotor 4. Dessen Einheiten 10 stehen jeweils an der gleichen Drehposition wie die zugeordneten Einheiten 8 (vergleiche 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 3 nicht näher gezeigten) Teilrotors 2 realisiert. Dabei erstrecken sich die Verbindungsnuten 32 jeweils entlang eines Winkels, der dem maximalen Winkelversatz β_max zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 entspricht. Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 7 ist der maximale Winkelversatz β_max = α/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 kreisbogenförmigen Nut 43, die sich im Teilrotor 4 entlang eines Winkels α/2 erstreckt, und aus einem am Teilrotor 2 gebildeten Zapfen 44, der in diese Nut eingreift.
• 4 zeigt den Querschnitt B-B gemäß 3 mit nur einer beispielhaften Einheit 10, wobei zur Realisierung eines für Fördervolumens der Radialkolbenpumpe, das kleiner als das maximale Fördervolumen ist, ein Winkelversatz β 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 4 nur eine Verbindungsnut 32 und der Zapfen des Anschlags 30 dargestellt sind.
• 5 zeigt einen Schnitt B-B, der im Wesentlichen der Darstellung der 4 entspricht. Der Unterschied besteht darin, dass nun ein maximaler Winkelversatz β_max eingestellt wurde, der der halben Wellenlänge eines Nockens 14 entspricht. Mit diesem Winkelversatz β_max kompensiert die beispielhaft gezeigte Einheit 10 stets genau die Hubbewegung und damit das Hubvolumen der zugeordneten (in 5 nicht gezeigten) Einheit 8. Bei diesem Winkelversatz β_max ist das Fördervolumen der Radialkolbenpumpe also gleich null.
• 6 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe gemäß 1 in einem Längsschnitt mit einem Winkelversatz β, wobei 0 Grad < β < 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.
• 7 zeigt einen Schnitt C-C der Radialkolbenpumpe mit dem in 6 gezeigten Winkelversatz β. Dadurch sind jeweils Paare von Rollen 11 zu erkennen, von denen eine, mit durchgehender Linie dargestellte Rolle 11 der jeweiligen Einheit 8 und die andere, mit gestrichelter Linie dargestellte Rolle 11 der (in 7 nicht näher gezeigten) Einheit 10 eines Paares zugeordnet sind.
• 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe in einem ersten Längsschnitt, wobei der Winkelversatz β 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 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 Teilrotors 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 direkt aus dem Gehäuse 1 nachgesaugt wird. Natürlich können auch bei den anderen Ausführungsbeispielen den Einheiten 10 Nachsaugventile und Druckbegrenzungsventile zugeordnet sein.
• 9 zeigt die Radialkolbenpumpe gemäß 8 in einem zweiten Längsschnitt wiederum ohne Winkelversatz β. 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 8 gezeigten Paares. Weiterhin ist zu erkennen, dass die beiden kommunizierenden Kanäle 134, 135 radial weiter außen liegen, als die Kanäle 134, 135 gemäß 8. In beiden Fällen ist der radiale Versatz nur aus bauraumtechnischen Gründen realisiert worden.
• 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 8 entspricht. Dabei ist ein Winkelversatz β 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 Rotoren 102, 104 fluidtechnisch verbunden sind.
• 10b zeigt die radial weiter innen liegende Abwicklung B-B (vergleiche 8). Dabei sind die im Gehäuse 1 gebildeten kreisbogenförmigen Öffnungen 24a, 24b dargestellt, wobei bei dem in den 10 dargestellten Betriebszustand die Öffnungen 24a mit dem Hochdruck führenden Arbeitsanschluss B der Radialkolbenpumpe verbunden sind, während die dazwischen liegenden Öffnungen 24b mit dem Niederdruck führenden Arbeitsanschluss A verbunden sind.
• Im Teilrotor 102 sind die Kanäle 134 schräg zur Rotationsachse 6 (vergleiche 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 Winkelversatzes β kommunizieren. Genauer gesagt ist bei einem Winkelversatz β bis weniger als α/2 eine Kommunikation mit einer ersten Verbindungsnut 136 und bei einem Winkelversatz β von mehr als α/2 eine Kommunikation mit der zweiten benachbarten Verbindungsnut 136 gegeben.
• Die 11 zeigen einen Winkelversatz β von genau α/2 des Teilrotors 4 gegenüber dem Teilrotor 102. Aus der Abwicklung A-A gemäß 11a ist ersichtlich, dass die Verbindungsnuten 132, 133 die fluidische Verbindung der beiden Einheiten 8 und 10 des jeweiligen Paares trotz des Winkelversatzes β ermöglichen. Dazu dienen jeweils die beiden kreisbogenförmigen Verbindungsnuten 132, 133.
• In 11b ist in der entsprechenden Abwicklung B-B zu erkennen, dass die Paare von Einheiten 8, 10 bei dem gewählten Winkelversatz β von genau α/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 12 zeigen einen maximalen Winkelversatz β_max = α des Teilrotors 104 gegenüber dem Teilrotor 102. In der Abwicklung A-A der 12a ist dargestellt, dass die Verbindungsnuten 132, 133 derart lang sind, dass auch bei dem maximalen Winkelversatz β_max die beiden Einheiten 8, 10 eines jeden Paares in Verbindung bleiben.
• Aus 12b ist ersichtlich, dass die Kanäle 135 im Vergleich zur 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 Hochdruckanschluss ist. Bei Winkelversätzen β im Bereich zwischen null Grad und weniger als α/2 dagegen ist der Arbeitsanschluss B als Hochdruckanschluss und der Arbeitsanschluss A der Niederdruckanschluss (vergleiche 10b).
• 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 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 Achsen von jeweils einem ersten Hubraum 5 und einem zweiten Hubraum 9 parallel zueinander. Diese beiden Hubräume 5, 9 befinden sich also in derselben 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 1 bis 14 weist auch das Ausführungsbeispiel nach den 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 11 drehbar gelagert, über die sich die Kolben 3, 7 an den Nocken 14 abstützen. Die in den 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 Arbeitsanschluss B der Kolbenmaschine verbunden sind. Je nach Stellung eines Ventilschiebers 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 22 und 38 und das fünfte Ausführungsbeispiel der 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 konstruktiven 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 24 und der 27 bis 31.
• Beim gezeigten Ausführungsbeispiel der 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 β 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 miteinander 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 < α/2), der Ventilschieber 71 die in 14 gezeigte Position einnimmt, und der Arbeitsanschluss 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 > α/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 (β < α/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 β = 0 Grad über den Wert 0 beim Winkelversatz β = 180 Grad bis auf einen maximalen negativen Wert beim Winkelversatz β = 360 Grad verändert. Durch weitere Vergrößerung des Winkelversatzes β kann der Wert des Hubvolumens wieder verkleinert werden, weil die Nocken 75 sich über denselben Winkel erstrecken wie die Nocken 14. Der Wert des Hubvolumens kann natürlich auch verkleinert werden, indem man den Winkelversatz β ausgehend von 360 Grad wieder verkleinert. Will man mit dem Winkelversatz β nicht über 360 Grad hinausgehen und verändert den Winkelversatz β zwischen den beiden Teilrotoren 2, 4 nicht durch alleiniges kurzzeitiges langsameres Laufen oder durch alleiniges kurzzeitiges schnelleres Laufen des einen Teilrotors, sondern durch kurzzeitiges langsameres Laufen des einen Teilrotors für einen Veränderung des Winkelversatzes in die eine Richtung und kurzzeitiges langsameres Laufen des anderen Teilrotors für einen Veränderung des Winkelversatzes in die andere Richtung oder durch kurzzeitiges langsameres Laufen des einen Teilrotors für einen Veränderung des Winkelversatzes 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 α/2 der Nocken 14 erstrecken und es genügt, wenn genau so viele Nocken 75 wie Stößel 74 vorhanden sind.
• In den 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 14 bis 17 gezeigten Kolbenmaschine vorliegen.
• Gemäß 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 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 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 gegeben Schaltstellungen der Ventile 56 und 70 Druckmittel vom Arbeitsanschluss A her, der mit einem Tank verbunden sein möge, angesaugt wird.
• Im Vergleich der 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 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 (β = α/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 20 nimmt das 4/2 Wegeventil 70 noch dieselbe Schaltstellung wie in den 18 und 19. Wird nun der Winkelversatz β zwischen den beiden Teilrotoren 2 und 4 gegenüber dem Winkelversatz β nach 20 über eine halbe Winkelerstreckung α/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 Arbeitsanschluss 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 21 gezeigten Winkelversatz β einer vollen Winkelerstreckung α eines Nockens 14 (β = α).
• 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 22 bis 24 zeigen schematisch drei Ausführungsbeispiele mit einfacherer Steuerventilausstattung, die dann auch Einschränkungen hinsichtlich des Betriebs unterworfen sind.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach 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 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 23 ist gegenüber demjenigen nach 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 Sauganschluss. Die hydrostatische Kolbenmaschine gemäß 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 24 sind die beiden passiven Rückschlagventile 80 und 81 des Ausführungsbeispiels nach 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 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 Steuerventilanordnung 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 gegenseitig abstützen, so dass eine Axialkraftkompensation erhalten wird.
• Im Betrieb sollten die Kolben 3 und 7 der gezeigten hydrostatischen Einheiten über die Rollen 11 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 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 notwendigen 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 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.
• 27 zeigt einen halben Längsschnitt entlang und oberhalb der Rotationsachse 6 des sechsten Ausführungsbeispiels nach 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 zweiten 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 Arbeitsanschluss B verbunden werden.
• In den 27 gezeigten Stellung weisen die beiden die Hubelemente bildenden Flansche 54, 55 der beiden Teilrotoren 2, 4 keinen Winkelversatz auf (β = 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 β 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 β/2 gegenüber dem ersten Flansch 54 und einen halben Winkelversatz β/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 β jeweils ein korrektes Umschalten des jeweiligen Paares von Hubräumen 5, 9 abwechselnd zu dem als Hochdruckanschluss dienenden Arbeitsanschluss A, B und zu dem als Niederdruckanschluss dienenden Arbeitsanschluss B gewährleistet.
• Die 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 28 einen Winkelversatz β = 0, 29 einen Winkelversatz β > 0, 30 einen Winkelversatz β = α/2 und 31 einen Winkelversatz β > α/2. Zu jedem Betriebszustand gemäß den 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 β der beiden Flansche 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 28 bis 31 nach rechts) dargestellt.
• In den 28 bis 31 sind jeweils die Rolle 11 des ersten Kolbens 3 und die Rolle 11 des zweiten Kolbens 7 gezeigt. Bei jedem Betriebszustand wird vorausgesetzt, dass die Rolle 11 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 11 des zweiten Kolbens 7 zu erkennen ist. Bei einem Winkelversatz β = 0 ist auch die Rolle 11 des zweiten Kolbens 7 am oberen Totpunkt, bei einem Winkelversatz von β ≠ 0 gemäß den 29, 30 und 31 ist die Rolle 11 des zweiten Kolbens 7 stets radial weiter innen angeordnet. Zu jedem der vier Betriebszustände gemäß den 28 bis 31 ist auch die Stellung der Steuernocken 65 des Steuerrotors 208 gezeigt. Durch die zuvor beschriebene automatische Einstellung des Steuerrotors 208 auf einen Winkelversatz von β/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 28 summieren sich beim Winkelversatz β = 0 die Hubvolumina 214, 215 zu einem dem gegenüber verdoppelten effektiven Hubvolumen 216. Beim Winkelversatz β = α/2 gemäß 30 verlaufen die beiden Hubvolumina 214, 215 derart, dass das effektive Hubvolumen 216 null wird. Beim Winkelversatz β gemäß 29 und beim Winkelversatz β gemäß 31 werden effektive Hubvolumina 216 erzeugt, die gegenüber dem Hubvolumen 214, 215 jedes einzelnen Kolbens 3, 7 verringert sind.
• 32 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts eines achten Ausführungsbeispiels 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 β/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.
• 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 miteinander 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 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 dichtend 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 34 bis 37 zeigen das achte Ausführungsbeispiel der 27 in vier verschiedenen Betriebszuständen. Dabei ist in 34 der Winkelversatz β = 0, in 34 der Winkelversatz β > 0, in 36 der Winkelversatz β = α/2 und in 37 der Winkelversatz β > α/2.
• Im Betriebszustand mit Winkelversatz β = 0 gemäß 34 sind die beiden Kolben 3, 7 und deren Rollen 11 jeweils hinter einander angeordnet, so dass nur ein Kolben 3, 7 und eine Rolle 11 dargestellt ist. Bei einem Pumpenbetrieb und bei einer Rotationsrichtung der Flansche 54, 55 im Uhrzeigersinn werden die beiden Kolben 3, 7 des in 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 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 Steuerrotor 218 weder mit dem ersten Arbeitsanschluss A noch mit dem zweiten Arbeitsanschluss B verbunden. Das in 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. 32) verbunden ist, ist das betrachtete Paar von Kolben 3, 7 mit der Niederdruckseite ND der Axialkolbenpumpe verbunden.
• Bei den Betriebszuständen gemäß den 34, 35 und 36 steuern damit die äußeren Durchgangsausnehmungen 222 des Steuerrotors 218 die Verbindungen zur Hochdruckseite HD, während die inneren Durchgangsausnehmungen 224 die Verbindungen zur Niederdruckseite ND steuern. Beim Betriebszustand gemäß 37 hingegen wurde der Winkelversatz β auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die Winkelerstreckung eines halben Nockens 14 (β > α/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 36 ist der Winkelversatz β = α/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 24 und 27 bis 31 und des achten Ausführungsbeispiels gemäß den 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.
• 38 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts des vierten Ausführungsbeispiels gemäß 22. Das als Stator dienende Gehäuse 1 entspricht demjenigen des achten Ausführungsbeispiels gemäß 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 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 Arbeitsanschluss B die Niederdruckseite ND, von der über das jeweilige Rückschlagventil 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.
• 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 32 ist. Zur Einstellung des halben Winkelversatzes β/2 zwischen 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 Winkelversatz β/2 des Steuerrotors 232.
• Eine Variante des Ausführungsbeispiels nach 39 ist in 41 dargestellt. Bei dieser Variante ist der Steuerrotor 232 radial außen mit einer Verzahnung 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 39 sind der Flansch 54 mit einem in 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 Volumenverstellung 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 Ungleichförmigkeiten 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 Kegelrad 210 gegenläufig auf den anderen Flansch übertragen. Sind zwei regelbare Elektromotoren vorhanden, so bremst der eine ab und der andere beschleunigt 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.
• 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 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 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

1

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

11

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

Steuerventilkörper / 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

β

Winkelversatz

β_max

maximaler Winkelversatz

A, B

Arbeitsanschluss

HD

Hochdruck / Hochdruckseite

ND

Niederdruck / Niederdruckseite

PA

Kolben des ersten Teilrotors

PB

Kolben des zweiten Teilrotors

V

Hubvolumen

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102004049864 A1 [0002, 0003]

Claims (33)

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 Hubräumen (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 (β) 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 (β) 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 (β) 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 (β) 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.
11. Hydrostatische Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Hochdruckanschluss und mit einem Niederdruckanschluss, wobei der Winkelversatz (β) bis zu einem maximalen Winkelversatz (β_max) einstellbar ist, der der halben Wellenlänge (α/2) eines Nockens (14) entspricht.
12. 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 Niederdruckanschluss (ND) einsetzbar sind, wobei der Winkelversatz (β) bis zu einem maximalen Winkelversatz (β_max) einstellbar ist, der der Wellenlänge (α) 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 Niederdruckanschluss (ND) einsetzbar sind, wobei der Winkelversatz (β) über einen der Wellenlänge (α) 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 vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den beiden Teilrotoren (102, 104) eine Schlitzsteuerung vorgesehen ist, über die bei einem Winkelversatz (β), der größer als die halbe Wellenlänge (α/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 (β), der größer als die halbe Wellenlänge (α/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 kreisbogenförmige 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 maximalen Winkelversatz (β_max) 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 Steuerventilkörper (59) aufweist, der in Abhängigkeit vom Winkelversatz (β) des einen Teilrotors (2) betätigt wird, und wobei ein Paar von dauernd miteinander verbundenen 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 Umschaltventilkörper (71) aufweist, der in Abhängigkeit von dem Winkelversatz (β) 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 (β/2) aufweist.
25. Hydrostatische Kolbenmaschine nach den Ansprüchen 20 und 24, wobei an dem Steuerrotor (208) Steuernocken (65) gebildet sind, über die der Steuerventilkörper (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 (β/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 (β/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 (β) 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).

Images