WO2012031584A2 - Ventilgesteuerte kolbenmaschine und verfahren zum betreiben einer ventilgesteuerten kolbenmaschine - Google Patents

Ventilgesteuerte kolbenmaschine und verfahren zum betreiben einer ventilgesteuerten kolbenmaschine Download PDF

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WO2012031584A2
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Sebastian Oschmann
Michael Duerr
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Robert Bosch Gmbh
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    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0076—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means

Definitions

  • the invention relates to a valve-controlled piston engine according to the preamble of patent claim 1 and a method for operating such a piston engine.
  • a disadvantage of such reciprocating engines is that always all piston-cylinder units are active.
  • Valve-controlled axial piston machines or radial piston machines are also known, in which the delivery rate or the amount of intake is digitally variable.
  • Each piston-cylinder unit is associated with an electrically operated low pressure valve and an electrically operated high pressure valve. This allows each piston-cylinder unit to be independent of the other units in pump mode, motor mode and in one so-called idle mode can be controlled. In idle mode, the unit is deactivated or powerless by permanently opening its low-pressure valve and by permanently closing its high-pressure valve. Thus, the volume flow or the rotational speed of the piston engine can be reduced. If no motor mode is provided, it is sufficient if the high pressure valve is passively controlled as a check valve
  • WO 2008/009950 A1 shows two hydraulic machines which can be operated as a pump and as an engine, each of which has a high-pressure connection which is controlled via four active high-pressure valves connected in parallel.
  • a disadvantage of piston engines grouped in such a way is the possibility of control of the piston-cylinder units via the active valves only in terms of machinery and thus in groups.
  • the invention is based on the object to provide a valve-controlled piston engine with increased flexibility.
  • valve-controlled piston engine having the features of patent claim 1 and by a method for its operation according to claim 10.
  • the valve-controlled piston engine according to the invention in particular radial piston engine (DVR: digital variable radial piston machine) - has a plurality of piston-cylinder units, each having a low pressure valve and a first high pressure valve. Each piston-cylinder unit has at least one further high-pressure valve. The low pressure valve and the high pressure valves are actively controllable. The piston-cylinder units are thus each activated or deactivated to adjust a volume flow of the piston engine and thereby flexibly usable.
  • DVR digital variable radial piston machine
  • each piston-cylinder unit is connected via its Niederduckventil with a low pressure port of the piston engine and via its first high pressure valve with a first high pressure port of the piston engine and via each additional active high pressure valve with another high pressure port of the piston engine.
  • each high-pressure connection or connection to a high-pressure circuit can be operated independently of the other high-pressure connections or connections to other high-pressure circuits as a pressure medium output for engine operation or as a pressure medium input for pump operation of the piston engine.
  • the high pressure valves are poppet valves.
  • the high-pressure valves are pressure balanced slide valves, which are preferably shut off in a biased by a spring position and open in a switching position.
  • Pressure balanced high pressure valves so high pressure valves whose moving valve body is not exposed to a force generated by a pressure in a displacement chamber or in a high pressure port, are particularly advantageous.
  • Such high pressure valves can be controlled by an actuator of conventional design, for example by an electromagnet, because the movable valve body must not be held against a compressive force in a position or brought into a position.
  • a high pressure is present.
  • the pressure in the displacer room is correspondingly high.
  • This high pressure is applied to the one port of the second high-pressure valve.
  • the pressure can be very low or atmospheric pressure.
  • the second high pressure valve When designed as a seat valve, acted upon by the pressure in the displacement in the opening direction of the high pressure valve, then the second high pressure valve must be kept closed by a strong actuator against the force exerted by the pressure in the displacement force.
  • high-pressure valves associated with a piston-cylinder unit can be realized by a single slide valve which has a valve slide, via which a displacement chamber on a piston-cylinder unit can be connected to the high-pressure connections.
  • a single slide valve which has a valve slide, via which a displacement chamber on a piston-cylinder unit can be connected to the high-pressure connections.
  • no synchronization of the switching operations is required here. Due to the positive coupling via the valve spool, the displacement chamber is always open only to a high-pressure connection of the piston engine. As a result, there can be no short-circuit among the preferably two high-pressure pressure lines.
  • the valve slide has a blocking position in which all connections of the slide valve are shut off from each other.
  • the valve it can be achieved with the help of the valve, that only a subset or the complete cylinder filling is ejected into a high pressure port.
  • This 2/2 way valve can also be a slide valve, but also a seat valve.
  • At least one piston-cylinder unit can be present, which has only one high-pressure valve and can be connected to a single high-pressure connection.
  • Another piston-cylinder unit which has at least two high-pressure valves, can be connectable via one of the high-pressure valves to a high-pressure port, to which also a piston-cylinder unit with only one high-pressure valve is connectable, and via another high-pressure valve to another high-pressure port ,
  • the method according to the invention for operating a valve-controlled piston engine has a step: "closing the first high-pressure valve associated with a piston-cylinder unit and simultaneously opening the further high-pressure valve associated with the same piston-cylinder unit" Part of the working stroke of the piston with the first high pressure port or connection of the first high pressure circuit are brought into operative connection, while the second part of the working stroke of the piston with the second high pressure port or with the connection of the second high-pressure circuit can be brought into operative connection.
  • a step "closing the first high-pressure valve associated with a piston-cylinder unit and simultaneously opening the further high-pressure valve associated with the same piston-cylinder unit"
  • Pressure medium amount of the working stroke of the piston-cylinder unit between the two high-pressure ports of the piston engine or its two high-pressure circuits are divided. If two or more further high-pressure connections or connections to further high-pressure circuits with corresponding high-pressure valves are provided, it is also possible to switch several times between them, so that the total pressure fluid quantity of the working stroke of the piston-cylinder unit is divided between a corresponding number of high-pressure connections of the piston engine and high-pressure circuits can be.
  • closing of the low-pressure valve assigned to the same piston-cylinder unit and / or opening of the low pressure valve associated with the same piston-cylinder unit occurs, for example, in the step “closing the further high-pressure valve".
  • said steps are performed at the beginning or during or at the end of a reduction in the volume of the associated cylinder.
  • said steps are taken at the beginning or during or at the end of an increase in the volume of the associated cylinder.
  • the step “opening of the first high-pressure valve” takes place during or at the beginning of a reduction in the volume of the respective cylinder
  • the step “closing the first high-pressure valve and about simultaneously opening the further high-pressure valve” takes place at a dead center of the respective like piston.
  • the step “closing the further high-pressure valve” is carried out during or at the end of an increase in the volume of the respective cylinder, whereby a pump operation for the first high-pressure circuit and a motor operation for the further high-pressure circuit of the piston engine are given.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of a first embodiment of a valve-controlled radial piston machine according to the invention
  • FIG. 2 shows the circuit diagram of a second exemplary embodiment of a valve-controlled radial piston machine according to the invention
  • FIG. 3 is a flowchart of an operation of a piston-cylinder unit of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart of an operation of a piston-cylinder unit of FIG.
  • FIG. 5 is a flow chart of an operation of a piston-cylinder unit of FIG.
  • FIG. 6 shows the circuit diagram of a third embodiment, in which two high-pressure valves are realized by a single slide valve with a middle blocking position
  • Figure 7 shows the circuit diagram of a fourth embodiment in which the slide valve is a 3/2 way valve and in addition a check valve is present.
  • the valve-controlled radial piston machine according to FIG. 1 has a lifting curve 1 shown only symbolically, on which six pistons 2a, 2b, 2c, 2d, 2e and 2f (in short 2a to 2f) are supported. These are each received in a cylinder 4a to 4f.
  • the cylinders are arranged in a star shape in the radial piston machine.
  • Each cylinder 4a to 4f is connected via a passage to a low pressure valve 6a to 6f and via a branched passage to a first high pressure valve 8a to 8f and to a second high pressure valve 10a to 10f.
  • the low-pressure valve 6a to 6f controls a connection of the respective cylinder 4a to 4f to a low pressure port LP of the Radialkoibenma- machine. This is connected to a tank T.
  • the first high-pressure valve 8a to 8f controls a connection of the respective cylinder 4a to 4f to a first high pressure port HPA of the radial piston engine. This is connected to a first high-pressure circuit A.
  • the second high-pressure valve 10a to 0f is connected to a second high pressure port HPB of the radial piston engine. This is connected to a second high pressure circuit B. Both high-pressure circuits A, B are shown only symbolically in FIG.
  • All these valves 6a to 6f, 8a to 8f and 10a to 10f are designed as seat valves and can be actively controlled by an electronic control unit 12 (ECU) with the aid of electromagnets as actuators.
  • ECU electronice control unit 12
  • the respective first high-pressure valves and the respective second high-pressure valves are formed by pressure balanced 2/2-way valves 108a to 108f and 110a to 110f with valve slides.
  • the valve slides are shown in Figure 2 in their biased by a spring, not shown, the basic position in which the respective high-pressure valve 108a to 108f, 110a to 110f is shut off.
  • a solenoid is energized by the electronic control unit 112
  • the respective valve 108a to 108f, 110a to 110f is switched to an open position with comparatively little force.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an operation of a piston-cylinder unit 2a, 4a to 2f, 4f of a radial piston machine according to the invention in pumping operation.
  • the flowchart applies to both shown embodiments of the radial piston machine according to the invention according to FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 3, 4 and 5 the course of travel of the piston 2a to 2f is indicated at the top, including LPV, the activation of the low-pressure valve 6a to 6f, including HPVA, the activation of the first high-pressure valve 8a to 8f and 108a to 108f and below, marked with HPVB, the control of the second high-pressure valve 10a to 10f and 110a to 11 Of illustrated.
  • a specific volume Q A and QB should be delivered to both high-pressure circuits A and B.
  • the delivery sequence is given as follows: starting at the bottom dead center UT of the stroke of the piston 2a to 2f, a part of the volume via the low pressure valve 6a to 6f to the tank T is pushed out again.
  • the volume QT delivered to the tank T results from the volume Qhub of the cylinder 4a to 4f and from the two desired delivery volumes QA and QB of the two high-pressure circuits A and B as follows:
  • the closing time can be calculated.
  • one of the high pressure valves for example, 8a to 8f; 108a to 108f opened to the first high-pressure circuit A. Since here also the relationship between the opening duration of the first high-pressure valve 8a to 8f; 108a to 108f and the volume flow with
  • the opening time ends automatically at top dead center OT of the piston stroke. After reaching the top dead center OT, the low-pressure valve 6a to 6f is opened again.
  • the opening time of the low-pressure valve 6a to 6f to the tank T is determined during the piston stroke from knowledge of the volume to be delivered.
  • the remaining delivery volume is then distributed successively in time by the activation of the high-pressure valves 8a to 8f and 10a to 10f or 108a to 108f and 110a to 110f to the two high-pressure circuits A, B.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an operation of a piston-cylinder unit of a radial piston machine according to the invention in the manner of representation according to FIG. 3.
  • the flowchart applies to both shown exemplary embodiments of the radial piston machine according to the invention according to FIGS. 1 and 2.
  • Both high-pressure circuits A and B are in engine operation. Starting from the bottom dead center UT to the top dead center OT of the piston stroke, the cylinder 4a to 4f is connected to the tank T via the low-pressure valve 6a to 6f. At the top dead center OT of the piston stroke, the first high-pressure valve 8a to 8f; 108a to 108f opened to the first high pressure circuit A and sucked from it or the piston 2a to 2f pressurized.
  • the closing time of the first high-pressure valve 8a to 8f; 108a to 108f can be determined by the known relationship between opening duration and delivery volume:
  • THPVA - / HPVA (QA) After the first high pressure valve 8a to 8f; 108a to 108f has been closed to the first high pressure circuit A, the second high pressure valve 10a to 10f; 110a to 110f opened to the second high pressure circuit B, the piston 2a to 2f is thus pressurized from the second high pressure circuit B.
  • the closing time of the second high-pressure valve 10a to 10f; 110a to 110f are determined via the known relationship between opening duration and delivery volume.
  • FIG. 5 shows a flowchart of an operation of a piston-cylinder unit of a radial piston machine according to the invention in the manner of representation according to FIGS. 3 and 4.
  • the flowchart applies to both shown exemplary embodiments of the radial piston machine according to the invention according to FIGS. 1 and 2.
  • a high pressure circuit A or B is in pump operation and the other high pressure circuit A or B is in engine operation.
  • Figure 5 shows an example of the timing of the valve control in the event that the first high pressure circuit A or high pressure port HPA in pump operation and the second high pressure circuit B or high pressure port HPB are operated in engine operation.
  • the piston 2a to 2f is at the bottom dead center UT, and the low pressure valve 6a to 6f is opened to the tank T. Since in this example only the first high-pressure circuit A is to be conveyed, the closing time of the low-pressure valve 6a to 6f can be determined as follows:
  • the low-pressure valve 6a to 6f is opened to the tank T again, and the piston 2a to 2f can further suck from the tank T while moving toward the bottom dead center UT.
  • the low-pressure valve 6a to 6f is first opened for a certain time during a piston stroke, starting from the bottom dead center UT, and then, depending on the volume requirement, the first high-pressure valve 8a to 8f; 108a to 108f of the first high-pressure circuit A is opened during pump operation until the top dead center OT of the piston stroke is reached; then the second high-pressure valve 10a to 10f; 110a to 110f of the second high-pressure circuit B is opened with engine operation according to the volume requirement and subsequently the low-pressure valve 6a to 6f is opened to the tank T.
  • the cycle can start over.
  • a radial piston machine has a piston-cylinder unit 2 a, 4 a, from which the piston 2 a is supported on a lifting cam 1.
  • a volume-variable displacement chamber formed between the piston 2a and the cylinder 4a can be connected to a tank T via a low-pressure valve 6a designed as a seat valve and actively openable as a displacement chamber.
  • the shown piston-cylinder Unit 2a, 4a and all other piston-cylinder units not shown, as in the embodiments shown in Figures 1 and 2 associated with two high-pressure ports HPA and HPB.
  • a slide valve 210 with a valve spool, which has a central position in which the two high-pressure ports HPA and HPB are shut off against the displacement.
  • the middle position can be spring-centered for example. Pressure forces do not act on the valve spool.
  • the valve spool can be brought by driving ng an electromagnet not shown from the center position to a first working position, in which the first high-pressure port HPA is fluidly connected to the displacer, while the second high-pressure port HPB is shut off to the displacement.
  • the valve slide can be brought from the center position to a second working position, in which the second high pressure port HPB is fluidly connected to the displacement chamber, while the first high pressure port HPA is shut off to the displacement.
  • a piston-cylinder unit in the embodiment according to FIG. 6, as in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, it is possible for a piston-cylinder unit to be fluidly connected to two high-pressure connections of the machine during a lifting cycle.
  • piston-cylinder units are connected to the first high-pressure port and other piston-cylinder units are connected to the second high-pressure port.
  • the one piston-cylinder units can be in pump operation and the other piston-cylinder units in engine operation.
  • a radial piston machine has cylinder-piston units 2 a, 4 a and 2 b, 4 b and 2 c, 4 c, the pistons 2 a, 2 b and 2 c being supported on a lifting cam 1.
  • the representation in FIG. 7 is such that three lifting curves 1 lying axially one behind the other and rotated relative to one another are present.
  • the representation is equivalent to a representation with only one lift curve 1 and in mutually rotated angular positions arranged piston-cylinder units. Likewise, one can also imagine several lifting curves, each of which a plurality of piston-cylinder units are assigned. Also, the radial piston machine according to FIG. 7 again has two high-pressure ports HPA and HPB.
  • a volume-variable displacement chamber formed between the piston 2b and the cylinder 4b can be connected to a tank T via a low-pressure valve 6b which is designed as a seat valve and can be actively activated.
  • the piston-cylinder unit 2b, 4b is also a single designed as a slide valve, actively controllable high pressure valve 108b associated with a closed blocking position and with an open position, on the in the open position of the displacement between the piston 2b and the cylinder 4b with the high-pressure port HPA the radial piston machine is connected.
  • a variable-volume displacement chamber formed between the piston 2c and the cylinder 4c can be connected to a tank T via a low-pressure valve 6c which is designed as a seat valve and can be activated actively as a displacement chamber.
  • the piston-cylinder unit 2c, 4c is also a single designed as a slide valve, actively controllable high pressure valve 108c associated with a closed blocking position and with an open position, via the in the open position of the displacement between the piston 2c and the cylinder 4c also with a high-pressure port HPA is connected to the radial piston machine.
  • the displacement chambers of the two piston-cylinder units 2b, 4b and 2c, 4c are therefore only connectable to the high-pressure port HPA.
  • the piston-cylinder unit 2a, 4a are assigned both high-pressure connections HPA and HPB. Between these and the displacement of the piston-cylinder unit 2a, 4a is initially designed as a slide valve, actively controllable high-pressure valve 108a with a closed blocking position and with an open position. Seen from the displacement of the valve 108 a downstream a designed as a slide valve directional control valve 310 with three connections and two switching positions, wherein the displacer connection of the valve 108a in the one switching position of the directional valve 310 to the high pressure port HPA and in the other switching position of the directional control valve 310 is connected to the high pressure port HPB.
  • the possible in the embodiment of Figure 6 by a third position of the directional valve 210 blocking a Verdrängerraums against both high pressure ports HPA and HPB is realized as in the embodiment of Figure 7 by the valve 108a.
  • a piston-cylinder unit - in this case the piston-cylinder unit 2a, 4a - during a lifting cycle fluidly with two high-pressure connections of the machine is connected.
  • the piston-cylinder unit 2a, 4a can be connected together with the other piston-cylinder units to the high pressure port HPA or alone to the high pressure port HPB.
  • This piston-cylinder units can be in pump mode and other piston-cylinder units in otor discourse.
  • a valve-controlled piston engine in particular radial piston engine DVR, with a plurality of piston-cylinder units and with a low-pressure connection and with a first high-pressure connection.
  • Each piston-cylinder unit has a low pressure valve connected to the low pressure port and a first high pressure valve connected to the first high pressure port.
  • a further high-pressure port is provided on the piston engine, each piston-cylinder unit has an associated further high-pressure valve.
  • the low pressure valve and the high pressure valves are actively controllable.

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Abstract

Offenbart ist eine ventilgesteuerte Kolbenmaschine - insbesondere Radialkolbenmaschine DVR - mit mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten und mit einem Niederdruckanschluss und mit einem ersten Hochdruckanschluss. Jede Kolben-Zylinder-Einheit hat ein mit dem Niederduckanschluss verbundenes Niederdruckventil und ein mit dem ersten Hochdruckanschluss verbundenes erstes Hochdruckventil. Dabei ist an der Kolbenmaschine ein weiterer Hochdruckanschluss vorgesehen, wobei jede Kolben-Zylinder-Einheit ein damit verbundenes weiteres Hochdruckventil hat. Das Niederdruckventil und die Hochdruckventile sind aktiv steuerbar.

Description

Ventilgesteuerte Kolbenmaschine und Verfahren zum Betreiben einer ventilgesteuerten
Kolbenmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Kolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Kolbenmaschine.
Bei herkömmlichen Kolbenmaschinen, die z.B. als Radialkolben- oder als Axialkolbenmaschinen ausgeführt sein können, erfolgt die Steuerung des Zulaufes und des Ablaufes beziehungsweise die Steuerung der Verbindungen der Hoch- und der Niederdruckseite zu den einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten mechanisch beziehungsweise passiv. Zum Beispiel werden im Falle einer Axialkolbenpumpe gemäß dem Stand der Technik zwei Drucknieren eingesetzt, über die die Verbindungen zur Hochdruckseite und zur Niederdruckseite während eines gewissen Bereiches der Kreisbahn und somit während eines gewissen Hubabschnitts der Kolben-Zylinder-Einheiten geöffnet werden. Bei Axialkolbenpumpen und Radialkolbenpumpen ohne umlaufende Kolben-Zylinder-Einheiten können pro Kolben-Zylinder-Einheit ein passives Hochdruckventil und eine passives Niederdruckventil vorgesehen sein, die als Rückschlagventile ausgebildet sind. Die Hochdruckventile öffnen zyklisch bei Überschreiten eines gewissen Drucks im jeweiligen Zylinder, so dass das druckerhöhte Druckmittel zur Hochdruckseite der Pumpe abströmen kann.
Nachteilig an derartigen Kolbenmaschinen ist, dass immer alle Kolben-Zylinder- Einheiten aktiv sind.
Es sind auch ventilgesteuerte Axiaikolbenmaschinen oder Radialkolbenmaschinen bekannt, bei denen die Fördermenge oder die Schluckmenge digital veränderbar ist. Jeder Kolben-Zylinder-Einheit sind ein elektrisch betätigtes Niederdruckventil und ein elektrisch betätigtes Hochdruckventil zugeordnet. Damit kann jede Kolben-Zylinder-Einheit unabhängig von den anderen Einheiten im Pumpenmodus, Motormodus und in einem so genannten Idle-Modus angesteuert werden. Im Idle-Modus wird die Einheit durch dauerhaftes Öffnen ihres Niederdruckventils und durch dauerhaftes Schließen ihres Hochdruckventils deaktiviert beziehungsweise kraftlos geschaltet. So kann der Volumenstrom beziehungsweise die Drehzahl der Kolbenmaschine reduziert werden. Ist kein Motormodus vorgesehen, so genügt es, wenn das Hochdruckventil passiv wie ein Rückschlagventil gesteuert wird
Die Druckschrift WO 2008/009950 A1 sind zwei als Pumpe und als Motor betreibbare Hydromaschinen gezeigt, die jeweils einen Hochdruckanschluss haben, der über vier parallel geschaltete aktive Hochdruckventile gesteuert wird.
Nachteilig an derartig gruppierten Kolbenmaschinen ist die nur maschinenweise und damit gruppenweise Steuerungsmöglichkeit der Kolben-Zylinder-Einheiten über die aktiven Ventile.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine ventilgesteuerte Kolbenmaschine mit erhöhter Flexibilität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine ventilgesteuerte Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 10.
Die erfindungsgemäße ventilgesteuerte Kolbenmaschine - insbesondere Radialkolbenmaschine (DVR: digital variable radial piston machine) - hat mehreren Kolben-Zylinder- Einheiten, die jeweils ein Niederdruckventil und ein erstes Hochdruckventil haben. Dabei hat jede Kolben-Zylinder-Einheit zumindest ein weiteres Hochdruckventil. Das Niederdruckventil und die Hochdruckventile sind aktiv steuerbar. Die Kolben-Zylinder- Einheiten sind damit jeweils zur Einstellung eines Volumenstromes der Kolbenmaschine aktivierbar oder deaktivierbar und dabei flexibel nutzbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist jede Kolben-Zylinder-Einheit über ihr Niederduckventil mit einem Niederdruckanschluss der Kolbenmaschine und über ihr erstes Hochdruckventil mit einem ersten Hochdruckanschluss der Kolbenmaschine und über jedes weitere aktive Hochdruckventil mit einem weiteren Hochdruckanschluss der Kolbenmaschine verbunden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist jeder Hochdruckanschluss beziehungsweise Anschluss an einen Hochdruckkreis unabhängig von den anderen Hochdruckanschlüssen beziehungsweise Anschlüssen an andere Hochdruckkreise als Druckmittelausgang für Motorbetrieb oder als Druckmitteleingang für Pumpenbetrieb der Kolbenmaschine betreibbar.
Bei einer ersten Variante sind die Hochdruckventile Sitzventile.
Bei einer zweiten Variante sind die Hochdruckventile druckausgeglichene Schieberventile, die vorzugsweise in einer durch eine Feder vorgespannten Grundstellung abgesperrt und in einer Schaltstellung geöffnet sind. Druckausgeglichene Hochdruckventile, also Hochdruckventile, deren beweglicher Ventilkörper keiner durch einen Druck in einem Verdrängerraum oder in einem Hochdruckanschluss erzeugten Kraft ausgesetzt ist, sind besonders vorteilhaft. Solche Hochdruckventile können durch einen Aktor üblicher Bauweise, zum Beispiel durch einen Elektromagneten gesteuert werden, weil der bewegliche Ventilkörper nicht gegen eine Druckkraft in einer Stellung gehalten oder in eine Stellung gebracht werden muss. Es kann zum Beispiel der Fall sein, dass von einem Verdrängerraum aus über das erste Hochdruckventil in den ersten Hochdruckanschluss gefördert werden soll, in dem gerade bedingt durch die von einem hydraulischen Verbraucher zu bewegende Last ein hoher Druck ansteht. Entsprechend hoch ist dann auch der Druck im Verdrängerraum. Dieser hohe Druck steht an dem einen Anschluss des zweiten Hochdruckventils an. Im zweiten Hochdruckanschluss aber kann der Druck gerade sehr niedrig oder Atmosphärendruck sein. Bei einem als Sitzventil ausgebildeten, vom Druck im Verdrängerraum in Öffnungsrichtung beaufschlagten Hochdruckventil, muss dann das zweite Hochdruckventil von einem starken Aktor gegen die vom Druck im Verdrängerraum ausgeübte Kraft geschlossen gehalten werden. Mehrere einer Kolben-Zylinder Einheit zugeordnete Hochdruckventile können durch ein einziges Schieberventil realisiert sein, das einen Ventilschieber aufweist, über den ein Verdrängerraum an einer Kolben-Zylinder-Einheit mit den Hochdruckanschlüssen verbindbar ist. Im Vergleich zu zwei unabhängig voneinander schaltbaren Hochdruckventilen ist hier keine Synchronisierung der Schaltvorgänge erforderlich. Aufgrund der Zwangskopplung über den Ventilschieber ist der Verdrängerraum immer nur zu einem Hochdruckanschluss der Kolbenmaschine hin geöffnet. Dadurch kann es keinen Kurz- schluss unter den vorzugsweise zwei Hochdruckdruckleitungen geben.
Vorzugsweise besitzt der Ventilschieber eine Sperrstellung, in der alle Anschlüsse des Schieberventils gegeneinander abgesperrt sind. Somit kann mit Hilfe des Ventils erreicht werden, dass nur eine Teilmenge oder die komplette Zylinderfüllung in einen Hochdruckanschluss ausgeschoben wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Sperrstellung durch ein zusätzliches 2/2 Wegeventil, das zwischen dem Schieberventil und dem Verdrängerraum angeordnet ist, zu realisieren. Dieses 2/2 Wegeventil kann ebenfalls ein Schieberventil, aber auch ein Sitzventil sein.
Bei einer erfindungsgemäßen ventilgesteuerten Kolbenmaschine kann wenigstens eine Kolben-Zylinder-Einheit vorhanden sein, die nur ein Hochdruckventil hat und mit einem einzigen Hochdruckanschluss verbindbar ist. Eine andere Kolben-Zylinder-Einheit, die wenigstens zwei Hochdruckventile hat, kann über eines der Hochdruckventile mit einem Hochdruckanschluss, mit dem auch eine Kolben-Zylinder-Einheit mit nur einem Hochdruckventil verbindbar ist, und über ein anderes Hochdruckventil mit einem anderen Hochdruckanschluss verbindbar sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer ventilgesteuerte Kolbenmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hat einen Schritt:„Schließen des einer Kolben-Zylinder-Einheit zugeordneten ersten Hochdruckventils und etwa gleichzeitiges Öffnen des der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit zugeordneten weiteren Hochdruckventils". Damit kann ein erster Teil des Arbeitshubes des Kolbens mit dem ersten Hochdruckanschluss beziehungsweise Anschluss des ersten Hochdruckkreises in Wirkverbindung gebracht werden, während der zweite Teil des Arbeitshubes des Kolbens mit dem zweiten Hochdruckanschluss beziehungsweise mit dem Anschluss des zweiten Hochdruckkreises in Wirkverbindung gebracht werden kann. Darüber hinaus kann durch Verschieben des Zeitpunktes des genannten Schrittes eine gesamte
Druckmittelmenge des Arbeitshubes der Kolben-Zylinder-Einheit zwischen den beiden Hochdruckanschlüssen der Kolbenmaschine beziehungsweise ihren beiden Hochdruckkreisen aufgeteilt werden. Wenn zwei oder mehrere weitere Hochdruckanschlüsse beziehungsweise Anschlüsse zu weiteren Hochdruckkreisen mit entsprechenden Hochdruckventilen vorgesehen sind, kann auch zwischen diesen entsprechend mehrfach weiter geschaltet werden, so dass die gesamte Druckmittelmenge des Arbeitshubes der Kolben-Zylinder-Einheit zwischen einer entsprechenden Anzahl Hochdruckanschlüssen der Kolbenmaschine beziehungsweise Hochdruckkreisen aufgeteilt werden kann.
Vorzugsweise erfolgt vor dem Schritt„Schließen des ersten Hochdruckventils und Öffnen des weiteren Hochdruckventils" ein Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils" und / oder nach dem Schritt„Schließen des ersten Hochdruckventils und Öffnen des weiteren Hochdruckventils" ein Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils".
Vorzugsweise erfolgt etwa beim Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils" ein Schließen des der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit zugeordneten Niederduckventils und / oder etwa beim Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils" ein Öffnen des der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit zugeordneten Niederduckventils.
Für einen Pumpbetrieb der Kolbenmaschine erfolgen die genannten Schritte am Anfang oder während oder am Ende einer Verringerung des Volumens des zugeordneten Zylinders.
Für einen Motorbetrieb der Kolbenmaschine erfolgen die genannten Schritte am Anfang oder während oder am Ende einer Vergrößerung des Volumens des zugeordneten Zylinders.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt der Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils" während oder am Anfang einer Verringerung des Volumens des jeweiligen Zylinders. Der Schritt„Schließen des ersten Hochdruckventils und etwa gleichzeitiges Öffnen des weiteren Hochdruckventils" erfolgt an einem Totpunkt des je- weiligen Kolbens. Der Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils" erfolgt während oder am Ende einer Vergrößerung des Volumens des jeweiligen Zylinders. Dadurch sind ein Pumpenbetrieb für den ersten Hochdruckkreis und ein Motorbetrieb für den weiteren Hochdruckkreis der Kolbenmaschine gegeben.
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 den Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen ventilgesteuerten Radialkolbenmaschine,
Figur 2 den Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen ventilgesteuerten Radialkolbenmaschine,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine im Pumpbetrieb,
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine im Motorbetrieb,
Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit einer
erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine im Mischbetrieb,
Figur 6 den Schaltplan eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem zwei Hochdruckventile durch ein einziges Schieberventil mit einer mittleren Sperrstellung realisiert sind, und
Figur 7 den Schaltplan eines vierten Ausführungsbeispiels bei dem das Schieberventil ein 3/2 Wegeventil ist und zusätzlich ein Sperrventil vorhanden ist.
Die ventilgesteuerte Radialkolbenmaschine nach Figur 1 hat eine nur symbolisch dargestellte Hubkurve 1 , an der sich sechs Kolben 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f (kurz 2a bis 2f) abstützen. Diese sind jeweils in einem Zylinder 4a bis 4f aufgenommen. Die Zylinder sind in der Radialkolbenmaschine sternförmig angeordnet. Jeder Zylinder 4a bis 4f ist über einen Kanal mit einem Niederdruckventil 6a bis 6f und über einen verzweigten Kanal mit einem ersten Hochdruckventil 8a bis 8f und mit einem zweiten Hochdruckventil 10a bis 10f verbunden. Das Niederdruckventil 6a bis 6f steuert eine Verbindung des jeweiligen Zylinders 4a bis 4f zu einem Niederdruckanschluss LP der Radialkoibenma- schine. Dieser ist mit einem Tank T verbunden. Das erste Hochdruckventil 8a bis 8f steuert eine Verbindung des jeweiligen Zylinders 4a bis 4f zu einem ersten Hochdruck- anschluss HPA der Radialkolbenmaschine. Dieser ist an einen ersten Hochdruckkreis A angeschlossen. Das zweite Hochdruckventil 10a bis 0f ist mit einem zweiten Hoch- druckanschluss HPB der Radialkolbenmaschine verbunden. Dieser ist an einen zweiten Hochdruckkreis B angeschlossen. Beide Hochdruckkreise A, B sind in Figur 1 nur symbolisch dargestellt.
Alle genannten Ventile 6a bis 6f, 8a bis 8f und 10a bis 10f sind als Sitzventile ausgebildet und von einer elektronischen Steuereinheit 12 (ECU) mit Hilfe von Elektromagneten als Aktoren aktiv steuerbar.
Bei der ventilgesteuerten Radialkolbenmaschine nach Figur 2 sind die jeweiligen ersten Hochdruckventile und die jeweiligen zweiten Hochdruckventile von druckausgeglichenen 2/2-Wegeventilen 108a bis 108f und 110a bis 110f mit Ventilschiebern gebildet. Die Ventilschieber sind in Figur 2 in ihrer durch eine nicht gezeigte Feder vorgespannten Grundstellung gezeigt, bei der das jeweilige Hochdruckventil 108a bis 108f, 110a bis 110f abgesperrt ist. Bei einer Bestromung eines Elektromagneten durch die elektronische Steuereinheit 112 wird das jeweilige Ventil 108a bis 108f, 110a bis 110f mit vergleichsweise geringer Kraft in eine Öffnungsstellung geschaltet.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit 2a, 4a bis 2f, 4f einer erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine im Pumpbetrieb. Das Ablaufdiagramm gilt für beide gezeigte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine gemäß den Figuren 1 und 2.
In den Figuren 3, 4 und 5 ist jeweils oben der Wegverlauf des Kolbens 2a bis 2f, darunter, mit LPV gekennzeichnet, die Ansteuerung des Niederdruckventils 6a bis 6f, darunter, mit HPVA gekennzeichnet, die Ansteuerung des ersten Hochdruckventils 8a bis 8f beziehungsweise 108a bis 108f und unten, mit HPVB gekennzeichnet, die Ansteuerung des zweiten Hochdruckventils 10a bis 10f beziehungsweise 110a bis 11 Of dargestellt. Im Pumpenbetrieb gemäß Figur 3 soll in beide Hochdruckkreise A und B ein bestimmtes Volumen QA und QB gefördert werden. Die Förderreihenfolge sei wie folgt gegeben: beginnend am unteren Totpunkt UT des Hubs des Kolbens 2a bis 2f wird ein Teil des Volumens über das Niederdruckventil 6a bis 6f zum Tank T wieder ausgeschoben. Das zum Tank T geförderte Volumen QT ergibt sich aus dem Volumen Qhub des Zylinders 4a bis 4f und aus den beiden Wunschfördervolumina QA und QB der beiden Hochdruckkreise A und B wie folgt:
QT = QHub - QA - QB
Aus der ebenfalls als bekannt anzunehmenden Funktion zwischen Volumen und Schließzeitpunkt des Niederdruckventils TLP :
Figure imgf000010_0001
kann der Schließzeitpunkt berechnet werden.
Damit ergibt sich für den Schließzeitpunkt des Niederdruckventils:
Figure imgf000010_0002
Nach dem Schließen des Niederdruckventils 6a bis 6f wird eines der Hochdruckventile, zum Beispiel 8a bis 8f; 108a bis 108f zum ersten Hochdruckkreis A geöffnet. Da hier ebenfalls der Zusammenhang zwischen der Öffnungsdauer des ersten Hochdruckventils 8a bis 8f; 108a bis 108f und dem Volumenstrom mit
QA = /HPVA (THPVA) bekannt ist, kann die Öffnungszeit leicht bestimmt werden:
THPVA - f„P ] VA (QA) Die Öffnungszeit für das zweite Hochdruckventil 10a bis 10f; 110a bis 110f zum zweiten Hochdruckkreis B ergibt sich analog:
THPVB = fnPVA (QB)
Die Öffnungszeit endet automatisch am oberen Totpunkt OT des Kolbenhubes. Nach Erreichen des oberen Totpunktes OT wird das Niederdruckventil 6a bis 6f wieder geöffnet.
Beim erfindungsgemäßen Pumpenbetrieb mit zwei Hochdruckkreisen A und B wird während des Kolbenhubes aus Kenntnis des zu fördernden Volumens die Öffnungszeit des Niederdruckventils 6a bis 6f zum Tank T ermittelt. Das verbleibende Fördervolumen wird dann zeitlich nacheinander durch die Ansteuerung der Hochdruckventile 8a bis 8f und10a bis 10f beziehungsweise 108a bis 108f und 110a bis 110f auf die beiden Hochdruckkreise A, B verteilt.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit einer erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine in der Darstellungsweise gemäß Figur 3. Das Ablaufdiagramm gilt für beide gezeigte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine gemäß Figuren 1 und 2.
Beide Hochdruckkreise A und B befinden sich im Motorbetrieb. Ausgehend vom unteren Totpunkt UT bis zum oberen Totpunkt OT des Kolbenhubes ist der Zylinder 4a bis 4f über das Niederdruckventil 6a bis 6f mit dem Tank T verbunden. Am oberen Totpunkt OT des Kolbenhubes wird das erste Hochdruckventil 8a bis 8f; 108a bis 108f zum ersten Hochdruckkreis A geöffnet und daraus gesaugt beziehungsweise der Kolben 2a bis 2f mit Druck beaufschlagt. Der Schließzeitpunkt des ersten Hochdruckventils 8a bis 8f; 108a bis 108f kann über den bekannten Zusammenhang zwischen Öffnungsdauer und Fördervolumen bestimmt werden:
THPVA - /HPVA (QA) Nachdem das erste Hochdruckventil 8a bis 8f; 108a bis 108f zum ersten Hochdruckkreis A geschlossen worden ist, wird das zweite Hochdruckventil 10a bis 10f; 110a bis 110f zum zweiten Hochdruckkreis B geöffnet, der Kolben 2a bis 2f wird also aus dem zweiten Hochdruckkreis B mit Druck beaufschlagt. Hier kann ebenfalls der Schließzeitpunkt des zweiten Hochdruckventils 10a bis 10f; 110a bis 110f über den bekannten Zusammenhang zwischen Öffnungsdauer und Fördervolumen bestimmt werden.
THPVB = fnpvB (QB)
Nach dem Schließen des zweiten Hochdruckventils 10a bis 10f; 110a bis 110f wird das Niederdruckventil 6a bis 6f geöffnet und der Kolben 2a bis 2f wird mit dem Tank T verbunden.
Für den Motorbetrieb gilt zusammenfassend, dass ab dem oberen Totpunkt OT des Kolbenhubs nacheinander erst das eine Hochdruckventil, dann das andere Hochdruckventil und dann das Niederdruckventil geöffnet wird.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebes einer Kolben-Zylinder-Einheit einer erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine in der Darstellungsweise gemäß Figuren 3 und 4. Das Ablaufdiagramm gilt für beide gezeigte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine gemäß Figuren 1 und 2.
Ein Hochdruckkreis A oder B ist im Pumpenbetrieb und der andere Hochdruckkreis A oder B ist im Motorbetrieb. Figur 5 zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Ventilansteuerung für den Fall, dass der erste Hochdruckkreis A beziehungsweise Hochdruck- anschluss HPA im Pumpenbetrieb und der zweite Hochdruckkreis B beziehungsweise Hochdruckanschluss HPB im Motorbetrieb betreiben werden. Zu Beginn ist der Kolben 2a bis 2f am unteren Totpunkt UT, und das Niederdruckventil 6a bis 6f ist zum Tank T geöffnet. Da in diesem Beispiel nur in den ersten Hochdruckkreis A gefördert werden soll, kann der Schließzeitpunkt des Niederdruckventils 6a bis 6f wie folgt bestimmt werden:
TLPV - fT 1 (QHub ~ QA) Nach dem Schließen des Niederdruckventils 6a bis 6f ist das erste Hochdruckventil 8a bis 8f; 108a bis 108f zum ersten Hochdruckkreis A solange geöffnet, bis der Kolben 2a bis 2f seinen oberen Totpunkt OT erreicht hat. Danach wird das zweite Hochdruckventil 10a bis 10f; 110a bis 110f zum zweiten Hochdruckkreis B geöffnet und aus dem zweiten Hochdruckkreis B eingelassen, das heißt die Radialkolbenmaschine geht mit den betroffenen Kolben 2a bis 2f in den Motorbetrieb. Der Schließzeitpunkt für das zweite Hochdruckventil 10a bis 10f; 110a bis 1 0f zum zweiten Hochdruckkreis B kann aus Kenntnis des zu saugenden beziehungsweise einzulassenden Volumenstroms QB gewonnen werden:
THPVB = ΗΡΥΒ (QB)
Nach dem Schließen des zweiten Hochdruckventils 10a bis 10f; 110a bis 110f zum zweiten Hochdruckkreis B wird das Niederdruckventil 6a bis 6f zum Tank T wieder geöffnet, und der Kolben 2a bis 2f kann weiter aus dem Tank T saugen, während er sich auf den unteren Totpunkt UT zubewegt.
Zusammenfassend gilt für den kombinierten Pumpen-/Motorbetrieb, dass während eines Kolbenhubes ausgehend vom unteren Totpunkt UT zuerst das Niederdruckventil 6a bis 6f eine gewisse Zeit geöffnet ist, im Anschluss je nach Volumenbedarf das erste Hochdruckventil 8a bis 8f; 108a bis 108f des ersten Hochdruckkreises A im Pumpenbetrieb so lange geöffnet ist, bis der obere Totpunkt OT des Kolbenhubs erreicht ist; danach das zweite Hochdruckventil 10a bis 10f; 110a bis 110f des zweiten Hochdruckkreises B mit Motorbetrieb entsprechend der Volumenanforderung geöffnet ist und im Anschluss daran das Niederdruckventil 6a bis 6f zum Tank T geöffnet wird. Der Zyklus kann von vorn beginnen.
Gemäß Figur 6 besitzt eine Radialkolbenmaschine eine Kolben-Zylinder-Einheit 2a, 4a, von der sich der Kolben 2a an einer Hubkurve 1 abstützt. Ein zwischen dem Kolben 2a und dem Zylinder 4a gebildeter volumenveränderlicher Verdrängerraum ist über ein als zum Verdrängerraum hin öffnendes, als Sitzventil ausgebildetes und aktiv aufsteuerbares Niederdruckventil 6a mit einem Tank T verbindbar. Der gezeigte Kolben-Zylinder- Einheit 2a, 4a sowie allen anderen nicht gezeigten Kolben-Zylinder-Einheiten sind wie bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen zwei Hochdruckanschlüsse HPA und HPB zugeordnet. Zwischen diesen und dem Verdrängerraum befindet sich ein Schieberventil 210 mit einem Ventilschieber, der eine Mittelstellung hat, in der die beiden Hochdruckanschlüsse HPA und HPB gegen den Verdrängerraum hin abgesperrt sind. Die Mittelstellung kann zum Bespiel federzentriert sein. Druckkräfte greifen an dem Ventilschieber nicht an.
Der Ventilschieber kann durch Ansteuern ng eines nicht näher dargestellten Elektromagneten aus der Mittelstellung in eine erste Arbeitsstellung gebracht werden, in der der erste Hochdruckanschluss HPA fluidisch mit dem Verdrängerraum verbunden ist, während der zweite Hochdruckanschluss HPB zum Verdrängerraum abgesperrt ist. Durch Ansteuerung eines zweiten Elektromagneten kann der Ventilschieber aus der Mittelstellung in eine zweite Arbeitsstellung gebracht werden, in der der zweite Hochdruckanschluss HPB fluidisch mit dem Verdrängerraum verbunden ist, während der erste Hochdruckanschluss HPA zum Verdrängerraum abgesperrt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist es wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 möglich, dass eine Kolben-Zylinder-Einheit während eines Hubzyklus fluidisch mit zwei Hochdruckanschlüsse der Maschine verbunden wird.
Ebenso ist es möglich, dass zur gleichen Zeit einige Kolben-Zylinder-Einheiten mit dem ersten Hochdruckanschluss und andere Kolben-Zylinder-Einheiten mit dem zweiten Hochdruckanschluss verbunden sind. Dabei können sich die einen Kolben-Zylinder- Einheiten im Pumpenbetrieb und die anderen Kolben-Zylinder-Einheiten im Motorbetrieb befinden.
Sind zwei oder mehr Hochdruckventile in einem einzigen Schieberventil zusammenge- fasst, so ist keine Synchronisierung von unabhängig voneinander ansteuerbaren Hochdruckventilen notwendig. Bei einem Schieberventil ist eine synchrone Schaltung von fluidischen Verbindung aufgrund der Zwangskoppelung durch den Ventilschieber immer gewährleistet. Es kann keinen Kurzschluss zwischen verschiedenen Hochdruckleitungen geben. Gemäß Figur 7 besitzt eine Radialkolbenmaschine Zylinder-Kolben-Einheiten 2a, 4a und 2b, 4b und 2c, 4c, wobei sich die Kolben 2a, 2b, und 2c an einer Hubkurve 1 abstützen. Die Darstellung in Figur 7 ist so, dass drei axial hintereinander liegende und gegeneinander verdrehte Hubkurven 1 vorhanden sind. Die Darstellung ist gleichwertig zu einer Darstellung mit nur einer Hubkurve 1 und in gegeneinander verdrehten Winkellagen angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten. Ebenso kann man sich auch mehrere Hubkurven vorstellen, denen jeweils mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten zugeordnet sind. Auch besitzt die Radialkolbenmaschine nach Figur 7 wiederum zwei Hochdruckanschlüsse HPA und HPB.
Ein zwischen dem Kolben 2b und dem Zylinder 4b gebildeter volumenveränderlicher Verdrängerraum ist über ein als zum Verdrängerraum hin öffnendes, als Sitzventil ausgebildetes und aktiv aufsteuerbares Niederdruckventil 6b mit einem Tank T verbindbar. Der Kolben-Zylinder-Einheit 2b, 4b ist außerdem ein einziges als Schieberventil ausgebildetes, aktiv steuerbares Hochdruckventil 108b mit einer geschlossenen Sperrstellung und mit einer Offenstellung zugeordnet, über das in der Offenstellung der Verdrängerraum zwischen dem Kolben 2b und dem Zylinder 4b mit dem Hochdruckanschluss HPA der Radialkolbenmaschine verbunden ist. Ein zwischen dem Kolben 2c und dem Zylinder 4c gebildeter volumenveränderlicher Verdrängerraum ist über ein als zum Verdrängerraum hin öffnendes, als Sitzventil ausgebildetes und aktiv aufsteuerbares Niederdruckventil 6c mit einem Tank T verbindbar. Der Kolben-Zylinder-Einheit 2c, 4c ist außerdem ein einziges als Schieberventil ausgebildetes, aktiv steuerbares Hochdruckventil 108c mit einer geschlossenen Sperrstellung und mit einer Offenstellung zugeordnet, über das in der Offenstellung der Verdrängerraum zwischen dem Kolben 2c und dem Zylinder 4c ebenfalls mit einem Hochdruckanschluss HPA der Radialkolbenmaschine verbunden ist. Die Verdrängerräume der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 2b, 4b und 2c, 4c sind also nur jeweils mit dem Hochdruckanschluss HPA verbindbar.
Der Kolben-Zylinder-Einheit 2a, 4a sind dagegen sind beide Hochdruckanschlüsse HPA und HPB zugeordnet. Zwischen diesen und dem Verdrängerraum der Kolben-Zylinder- Einheit 2a, 4a befindet sich zunächst ein als Schieberventil ausgebildetes, aktiv steuerbares Hochdruckventil 108a mit einer geschlossenen Sperrstellung und mit einer Offenstellung. Vom Verdrängerraum aus betrachtet dem Ventil 108a nachgeschaltet ist ein als Schieberventil ausgebildetes Wegeventil 310 mit drei Anschlüssen und mit zwei Schaltstellungen, wobei der verdrängerferne Anschluss des Ventils 108a in der einen Schaltstellung des Wegeventils 310 mit dem Hochdruckanschluss HPA und in der anderen Schaltstellung des Wegeventils 310 mit dem Hochdruckanschluss HPB verbunden ist. Die bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 durch eine dritte Stellung des Wegeventils 210 mögliche Absperrung eines Verdrängerraums gegen beide Hochdruckanschlüsse HPA und HPB ist als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 durch das Ventil 108a realisiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist es wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 , 2 und 6 möglich, dass eine Kolben-Zylinder-Einheit - vorliegend die Kolben-Zylinder-Einheit 2a, 4a - während eines Hubzyklus fluidisch mit zwei Hochdruckanschlüsse der Maschine verbunden wird. Die Kolben-Zylinder-Einheit 2a, 4a kann gemeinsam mit den anderen Kolben-Zylinder-Einheiten mit dem Hochdruckanschluss HPA oder alleine mit dem Hochdruckanschluss HPB verbunden sein. Dabei können sich Kolben-Zylinder-Einheiten im Pumpenbetrieb und andere Kolben-Zylinder- Einheiten im otorbetrieb befinden.
Sind zwei oder mehr Hochdruckventile in einem einzigen Schieberventil zusammenge- fasst, so ist keine Synchronisierung von unabhängig voneinander ansteuerbaren Hochdruckventilen notwendig. Bei einem Schieberventil ist eine synchrone Schaltung von fluidischen Verbindung aufgrund der Zwangskoppelung durch den Ventilschieber immer gewährleistet. Es kann keinen Kurzschluss zwischen verschiedenen Hochdruckleitungen geben.
Offenbart ist eine ventilgesteuerte Kolbenmaschine,- insbesondere Radialkolbenmaschine DVR, mit mehreren Kolben-Zylinder-Einheiten und mit einem Niederdruckan- schluss und mit einem ersten Hochdruckanschluss. Jede Kolben-Zylinder-Einheit hat ein mit dem Niederduckanschluss verbundenes Niederdruckventil und ein mit dem ersten Hochdruckanschluss verbundenes erstes Hochdruckventil. Dabei ist an der Kolbenmaschine ein weiterer Hochdruckanschluss vorgesehen, wobei jede Kolben- Zylinder-Einheit ein damit verbundenes weiteres Hochdruckventil hat. Das Niederdruckventil und die Hochdruckventile sind aktiv steuerbar.

Claims

Patentansprüche
1. Ventilgesteuerte hydrostatische Kolbenmaschine mit mehreren Kolben-Zylinder- Einheiten (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 41), die jeweils ein aktives Niederdruckventil (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) und ein erstes aktives Hochdruckventil (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f) haben, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kolben-Zylinder-Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) ein zumindest weiteres aktives Hochdruckventil (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 110a, 110b, 1 10c, 110d, 1 10e, 1 10f) hat.
2. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach Anspruch 1 , wobei jede Kolben-Zylinder- Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) über das Niederduckventil (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) mit einem Niederdruckanschluss (LP) der Kolbenmaschine und über das erste Hochdruckventil (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f) mit einem ersten Hochdruckanschluss (HPA) der Kolbenmaschine, und über jedes weitere aktive Hochdruckventil (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 1 10a, 1 10b, 1 10c, 1 1 Od, 1 0e,
1 10f) mit einem weiteren Hochdruckanschluss (HPB) der Kolbenmaschine verbunden ist.
3. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Hochdruckanschluss (HPA, HPB) unabhängig von den anderen Hochdruckanschlüssen (HPA, HPB) als Ausgang oder als Eingang betreibbar ist.
4. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hochdruckventile von Sitzventilen (8a, 10a, 8b, 10b, 8c, 10c, 8d, 10d, 8e, 10e, 8f, 10f) gebildet sind.
5. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hochdruckventile von Schieberventilen (108a, 1 10a, 108b, 1 10b, 108c, 1 10c, 108d, 1 1 Od, 108e, 1 0e, 108f, 110f) gebildet sind.
6. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach Anspruch 5, wobei mehrere Hochdruckventile derselben Kolben-Zylinder-Einheit (2a, 4a) durch ein einziges Schieberventil (210, 310) realisiert sind, das einen Ventilschieber aufweist, über den ein Verdrängerraum an der Kolben-Zylinder-Einheit mit den Hochdruckanschlüssen (HPA, HPB) verbindbar ist.
7. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach Anspruch 6, wobei der Ventilschieber eine Sperrstellung besitzt, in der alle Anschlüsse des Schieberventils (210, 310) gegeneinander abgesperrt sind.
8. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Kolben-Zylinder-Einheit (2b, 4b; 2c, 4c) vorhanden ist, die nur eine Hochdruckventil (108b, 108c) und mit einem einzigen Hochdruckanschluss (HPA) verbindbar ist.
9. Ventilgesteuerte Kolbenmaschine nach Anspruch 8, wobei eine Kolben-Zylinder- Einheit ((2a, 4a), die wenigstens zwei Hochdruckventile hat, über eines der Hochdruckventile mit einem Hochdruckanschluss (HPA) verbindbar ist, mit dem auch eine Kolben- Zylinder-Einheit (2b, 4b; 2c, 4c) mit nur einem Hochdruckventil (108b, 108c) verbindbar ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer ventilgesteuerte Kolbenmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Schritt:„Schließen der einer Kolben-Zylinder- Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) zugeordneten ersten Hochdruckventils (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f) und etwa gleichzeitiges Öffnen des der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) zugeordneten weiteren Hochdruckventils (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f>".
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei zuvor ein Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 08b, 108c, 108d, 108e, 108f)" erfolgt und / oder wobei danach ein Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 110a, 110b, 110c, 11 Od, 110e, 110f)" erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei etwa beim Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f )" ein Schließen des der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) zugeordneten Niederduckventils (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) erfolgt und / oder wobei etwa beim Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 0f; 110a, 110b, 110c, 11 Od, 11 Oe, 110f )" ein Öffnen des der gleichen Kolben-Zylinder- Einheit (2a, 4a, 2b, 4b, 2c, 4c, 2d, 4d, 2e, 4e, 2f, 4f) zugeordneten Niederduckventils (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Schritte am Anfang oder während oder am Ende einer Verringerung des Volumens des zugeordneten Zylinders (4a, 4b, 4c, 4d, 4e ,4f) erfolgen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Schritte am Anfang oder während oder am Ende einer Vergrößerung des Volumens des zugeordneten Zylinders (4a, 4b, 4c, 4d, 4e ,4f) erfolgen.
15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt„Öffnen des ersten Hochdruckventils (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f)" während oder am Anfang einer Verringerung des Volumens des zugeordneten Zylinders (4a, 4b, 4c, 4d, 4e ,4f) erfolgt, und wobei der Schritt„Schließen des ersten Hochdruckventils (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f; 108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f) und etwa gleichzeitiges Öffnen des weiteren Hochdruckventils (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 110a, 110b, 110c, 110d,
110e, 110f)" an einem Totpunkt des zugeordneten Kolbens (2a, 2b, 2c, 2d, 2e ,2f) erfolgt, und wobei der Schritt„Schließen des weiteren Hochdruckventils (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f; 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)" während oder am Ende einer Vergrößerung des Volumens des zugeordneten Zylinders (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) erfolgt.
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