DE102007029670A1

DE102007029670A1 - Hydraulic working machine

Info

Publication number: DE102007029670A1
Application number: DE102007029670A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Gaumnitz; Roland Schempp; Joachim Schmitt; Friedemann Nordt; Manfred Unger; Alexander Zorn; Stefan Hoppe; David Breuer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-04-24
Also published as: WO2008046544A1

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Arbeitsmaschine mit einer Vielzahl von Arbeitsräumen mit sich zyklisch änderndem Volumen, die über zumindest einen Verbindungskanal verbunden sind, in dem ein elektronisch angesteuertes Sperrventil vorgesehen ist, das über eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist jedes Sperrventil über die elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit des sich ändernden Volumens jedes Arbeitsraumes individuell ansteuerbar, so dass eine Veränderung des Schluck- oder Fördervolumenstroms zwischen einem Leerlaufmodus und einem Vollmodus erreicht ist.Disclosed is a hydraulic working machine with a plurality of work spaces with cyclically changing volume, which are connected via at least one connecting channel, in which an electronically controlled shut-off valve is provided, which is controlled via an electronic control unit. According to the invention, each shut-off valve can be controlled individually via the electronic control unit as a function of the changing volume of each working space, so that a change in the intake or delivery volume flow is achieved between an idling mode and a full mode.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a hydraulic working machine according to the preamble of claim 1

Eine derartige, als Radialkolbenpumpe ausgebildete hydraulische Arbeitsmaschine ist beispielsweise aus der DE 40 41 800 C2 bekannt. Diese herkömmliche Lösung hat in Zylindern geführte Kolben, die paarweise diametral entgegengesetzt angeordnet und über eine Exzenterwelle angetrieben sind. Die Kolben/Zylinderanordnungen begrenzen jeweils einen Arbeitsraum mit sich zyklisch änderndem Volumen, der jeweils mit einem Niederdruckanschluss und einem Hochdruckanschluss verbunden ist. Die Arbeitsräume sind über einen Verbindungskanal verbunden, in dem ein elektronisch angesteuertes, aus einer Offenstellung gegen die Kraft einer Rückstellfeder in eine Sperrstellung betätigbares Sperrventil vorgesehen ist, das über eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist. Ist das Schaltventil in seiner Offenstellung findet keine Druckmittelförderung zum Hochdruckanschluss statt, da lediglich Druckmittel über die Verbindungsleitung zwischen den Arbeitsräumen der Kolben/Zylinderanordnungen verschoben wird. Bei geschlossenem Sperrventil wird Druckmittel zu dem Hochdruckanschluss gefördert. Nachteilig bei derartigen hydraulischen Arbeitsmaschinen ist, dass die den Kolben/Zylinderanordnungen zugeordneten Schaltventile gemeinsam betätigt werden, so dass lediglich eine stufenweise Veränderung des Fördervolumenstromes ermöglichen ist. Des Weiteren tritt eine hohe Pulsation des Förder- oder Saugvolumenstromes auf.Such, designed as a radial piston hydraulic hydraulic machine is for example from the DE 40 41 800 C2 known. This conventional solution has cylinder-guided pistons which are diametrically opposed in pairs and driven by an eccentric shaft. The piston / cylinder arrangements each delimit a working space with a cyclically changing volume, which is connected in each case to a low-pressure connection and a high-pressure connection. The work spaces are connected via a connecting channel in which an electronically controlled, operable from an open position against the force of a return spring in a blocking position blocking valve is provided which can be controlled via an electronic control unit. If the switching valve in its open position, there is no pressure medium delivery to the high-pressure connection, since only pressure medium is displaced via the connecting line between the working spaces of the piston / cylinder arrangements. When the shut-off valve is closed, pressure medium is conveyed to the high-pressure port. A disadvantage of such hydraulic machines is that the piston / cylinder assemblies associated switching valves are operated together, so that only a gradual change of the delivery volume flow is possible. Furthermore, a high pulsation of the delivery or suction volume flow occurs.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Arbeitsmaschine zu schaffen, bei der eine verbesserte Steuerung des Förder- oder Saugvolumenstromes mit minimalem fertigungstechnischem Aufwand ermöglicht ist.In contrast, lies The invention has for its object to a hydraulic machine to create an improved control of the conveyor or Suction volume flow with minimal manufacturing effort is possible.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is by a hydraulic machine with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine hat eine Vielzahl von Arbeitsräumen mit sich zyklisch änderndem Volumen, die jeweils mit einem Niederdruckanschluss und einem Hochdruckanschluss verbunden sind, zwischen denen Verbindungskanäle (36) vorgesehen sind, in denen jeweils ein elektronisch angesteuertes Sperrventil angeordnet ist, das über eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist jedes Sperrventil über die elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit des sich ändernden Volumens jedes Arbeitsraumes individuell ansteuerbar, so dass eine Veränderung des Schluck- oder Fördervolumenstroms zwischen einem Leerlaufmodus, in dem das nutzbare Volumen eines Arbeitsraumes im Wesentlichen in den anderen Arbeitsraum verschoben wird und einem Vollmodus, in dem im Wesentlichen das ganze nutzbare Volumen der Arbeitsräume verwendet wird, erreicht ist. Das heißt, der Leerlaufmodus oder ein partieller Modus wird dadurch realisiert, dass über ein durch die elektronische Steuereinheit angesteuertes Sperrventil das Volumen eines Arbeitsraumes zeitlich gesteuert vollständig oder partiell in den anderen Arbeitsraum des Arbeitsraumpaares ausgeschoben wird, um den zeitgemittelten effektiven Durchfluss durch die Maschine zu ändern und eine geringe Pulsation des Förder- oder Saugvolumenstromes zu erreichen. Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine im Wesentlichen stetige Veränderung des Förder- oder Saugvolumens bei geringer Pulsation mit minimalem fertigungstechnischen Aufwand erreicht wird, da die Sperrventile gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 40 41 800 C2 einzeln ansteuerbar sind.The work machine according to the invention has a plurality of work spaces with cyclically changing volume, which are each connected to a low-pressure connection and a high-pressure connection, between which connection channels ( 36 ) are provided, in each of which an electronically controlled shut-off valve is arranged, which can be controlled via an electronic control unit. According to the invention, each shut-off valve can be controlled individually via the electronic control unit as a function of the changing volume of each working space, so that a change in the sip or delivery volume flow between an idle mode in which the usable volume of a working space is substantially displaced into the other working space and a full mode in which essentially all the usable volume of the workrooms is used. That is, the idle mode or a partial mode is realized by the volume of a working space is timed completely or partially ejected in the other working space of the working pair via a check valve controlled by the electronic control unit to change the time-averaged effective flow through the machine and to achieve a low pulsation of the delivery or suction volume flow. This solution has the advantage that a substantially continuous change of the delivery or suction volume is achieved with minimal pulsation with minimal manufacturing effort, since the check valves over the prior art according to the DE 40 41 800 C2 are individually controllable.

Die hydraulische Arbeitsmaschine kann beispielsweise als Radialkolbenmaschine, insbesondere als Radialkolbenpumpe, ausgebildet sein, wobei die Arbeitsräume vorzugsweise von in Zylindern hin- und herbewegbaren Kolben begrenzt sind.The hydraulic working machine can be used, for example, as a radial piston machine, in particular as a radial piston pump, be formed, wherein the working spaces preferably are limited by cylinders reciprocable in cylinders.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in einem Teilmodus nur ein Teil des nutzbaren Volumens der Arbeitsräume verschoben.According to one particularly preferred embodiment The invention will only part of the usable in a partial mode Volume of workrooms postponed.

Vorteilhafterweise werden die Sperrventile drehfeldartig und pulsationsoptimiert angesteuert.advantageously, the check valves are controlled in the manner of a rotating field and pulsation-optimized.

Die Sperrventile verbinden beispielsweise jeweils unmittelbar aufeinander folgende Arbeitsräume miteinander.The Block valves, for example, each connect directly to each other following workrooms with each other.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die Anzahl der Arbeitsräume geradzahlig und ein Sperrventil verbindet zwei um 180° gegeneinander versetzte Arbeitsräume miteinander.at another advantageous embodiment is the number of workrooms even and a check valve connects two by 180 ° against each other staggered work spaces together.

Das Sperrventil öffnet im Teilmodus vorzugsweise eine definierte Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kolbens, wobei ein Teil des nutzbaren Volumens in den anderen Arbeitsraum verschoben wird (Phasenabschnittssteuerung). Dadurch werden beispielsweise im Pumpenbetrieb die niederdruckseitigen Kolbenräume bei Leerlauf und Teilförderung vorgefüllt, so dass eine Verbesserung des Wirkungsgrades, des Saugvermögens und der Kavitationsbeständigkeit erreicht wird. Da das Schalten des Leerlaufs oder der Teilförderung zu jedem Zeitpunkt der Verdrängung möglich ist, kann neben der Phasenabschnittssteuerung auch eine Phasenanschnittssteuerung und/oder eine Phasenausschnittssteuerung realisiert werden.The Lock valve opens in sub-mode, preferably a defined time before top dead center of Piston, with part of the usable volume in the other working space is shifted (phase section control). This will, for example In pump operation, the low-pressure piston chambers at idle and partial delivery prefilled, so that an improvement in the efficiency, the pumping speed and the cavitation resistance is reached. As the switching of idling or partial conveying at any time of repression is possible In addition to the phase section control, a phase control can also be used and / or phase cut control can be realized.

Bei einer Phasenanschnittssteuerung ist das Sperrventil im Teilmodus eine definierte Zeit nach dem unteren Totpunkt des Kolbens geöffnet, so dass ein Teil des nutzbaren Volumens in den anderen Arbeitsraum verschoben wird.In a phase control, the check valve in the partial mode for a defined time after the bottom dead center of the piston is opened, so that a part of the usable volume is moved into the other working space.

Gemäß einer Ansteuervariante mit Phasenausschnittssteuerung öffnet das Sperrventil im Teilmodus eine definierte Zeit zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des Kolbens, so dass ein Teil des nutzbaren Volumens in den anderen Arbeitsraum verschoben wird. Durch eine Kombination der Phasenanschnitts-, Phasenabschnitts- und/oder Phasenausschnittssteuerung können die Möglichkeiten zur Beeinflussung des Förder- oder Saugvolumens und der Pulsationsminimierung weiter verbessert werden.According to one Control variant with phase cutout control opens the shutoff valve in partial mode a defined time between the bottom and the top dead center of the piston, leaving part of the usable volume in the other Workspace is moved. Through a combination of phase-angle, Phase section and / or phase cut control can the options for influencing the funding or suction volume and the Pulsationsminimierung further improved become.

Die elektronische Steuereinheit steuert das Sperrventil vorzugsweise in Abhängigkeit einer Kennlinie, einem Programm oder einer Sollwertvorgabe für Druck- und oder Volumenstrom an. Der Schaltmodus wird vorzugsweise von einer Elektronik und einem Regleralgorithmus (Rechnerprogramm) so gewählt, dass ein möglichst pulsationsarmer Summen-Förder-Volumenstrom einer Pumpe oder Summen-Schluck-Volumenstrom eines Hydromotors erzielt wird.The Electronic control unit preferably controls the check valve dependent on a characteristic curve, a program or a setpoint presetting for pressure and or volumetric flow. The switching mode is preferably from an electronics and a controller algorithm (computer program) so selected that one possible Low-pulsation total-flow volume flow achieved a pump or sum-sip volume flow of a hydraulic motor becomes.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die hydraulische Arbeitsmaschine eine geradzahlige Anzahl von Arbeitsräumen, d.h. zumindest zwei Arbeitsräume, auf, die jeweils über einen Verbindungskanal verbunden sind.at a preferred embodiment of the invention The hydraulic machine has an even number of workspaces, i.e. at least two workspaces, on, each over a connection channel are connected.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Sperrventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Sperrventil magnetisch betätigbar.When it has proven particularly advantageous if the check valve is designed as a 2/2-way valve. Preferably, the check valve magnetically actuated.

Die Auslass- und/oder Zuführleitungen der Arbeitsräume sind bei einer Ausführung der Erfindung zu einer Niederdruck- bzw. Hochdruckhauptleitung zusammengefasst. Dadurch kann die Pulsation des Summen-Förder-Volumenstroms einer Pumpe oder des Summen-Schluck-Volumenstroms eines Hydromotors weiter verringert werden.The Outlet and / or supply lines the workrooms are in one execution of the invention summarized to a low pressure or high pressure main line. As a result, the pulsation of the sum-flow volume flow of a pump or the sum-sip volume flow a hydraulic motor can be further reduced.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.

Nachstehend wird die Erfindung anhand dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:below the invention is based on three preferred embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer als Radialkolbenpumpe ausgebildeten erfindungsgemäßen hydraulischen Arbeitsmaschine nach einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic representation of a designed as a radial piston pump according to the invention hydraulic working machine according to a first embodiment;

2 eine schematische Darstellung einer Radialkolbenpumpe nach einer zweiten Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a radial piston pump according to a second embodiment; and

3 eine schematische Darstellung einer Radialkolbenpumpe nach einer dritten Ausführungsform. 3 a schematic representation of a radial piston pump according to a third embodiment.

Die 1 zeigt eine als Radialkolbenpumpe 1 ausgebildete erfindungsgemäße hydraulische Arbeitsmaschine nach einer ersten Ausführungsform mit einer geradzahligen Anzahl von diametral entgegengesetzt angeordneten Zylindern 2, 4, in denen jeweils ein Kolben 6, 8 verschiebbar geführt ist, der mit den Zylindern 2, 4 jeweils einen Arbeitsraum 10, 12 mit sich zyklisch änderndem Volumen begrenzt, wobei in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich zwei Zylinder/Kolbenanordnungen dargestellt sind. Jeder Arbeitsraum 10, 12 ist über eine Hochdruckleitung 14, 16 mit einem gemeinsamen Hochdruckanschluss P (Druckanschluss) und über eine Niederdruckleitung 18, 20 mit einem gemeinsamen Niederdruckanschluss S (Sauganschluss) verbunden. In den Hochdruckleitungen 14, 16 ist jeweils ein in Richtung der Arbeitsräume 10, 12 sperrendes Rückschlagventil 22, 24 angeordnet, das als Druckventil wirkt und eine Druckmittelrückströmung von dem Hochdruckanschluss P in die Arbeitsräume 10, 12 verhindert. In den Niederdruckleitungen 18, 20 ist jeweils ein in Richtung der Arbeitsräume 10, 12 öffnendes, als Saugventil arbeitendes Rückschlagventil 26, 28 angeordnet.The 1 shows one as a radial piston pump 1 trained inventive hydraulic working machine according to a first embodiment with an even number of diametrically opposed cylinders arranged 2 . 4 , in each of which a piston 6 . 8th slidably guided, with the cylinders 2 . 4 each a work space 10 . 12 limited with cyclically changing volume, in the figure, for reasons of clarity, only two cylinder / piston arrangements are shown. Every working space 10 . 12 is via a high pressure line 14 . 16 with a common high pressure port P (pressure port) and a low pressure line 18 . 20 connected to a common low pressure port S (suction port). In the high pressure lines 14 . 16 is one each in the direction of the work spaces 10 . 12 locking check valve 22 . 24 arranged, which acts as a pressure valve and a pressure medium backflow from the high pressure port P in the working spaces 10 . 12 prevented. In the low pressure lines 18 . 20 is one each in the direction of the work spaces 10 . 12 opening, acting as a suction valve check valve 26 . 28 arranged.

Die Kolben 6, 8 werden über eine Antriebswelle 29 angetrieben, die im Bereich der Kolben 6, 8 mit einem Exzenter 30 versehen ist, so dass sie über Kolbenstangen 32, 34, gegen die die Kolben 6, 8 mit einem Kolbenfuß vorgespannt sind, bei der Drehbewegung der Exzenterwelle 30 eine gegenläufige Ein- und Ausfahrbewegung ausführen. Die Arbeitsräume 10, 12 sind jeweils über eine Verbindungsleitung 36 verbunden, in der ein elektronisch angesteuertes, aus einer dargestellten Offenstellung in eine Sperrstellung betätigbares Sperrventil 38 vorgesehen ist, das über eine nicht dargestellte elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit des sich ändernden Volumens jeder der Arbeitsräume 10, 12 ansteuerbar ist. Jedes der einem Zylinder/Kolbenpaar zugeordneten Sperrventile 38 ist über die elektronische Steuereinheit individuell ansteuerbar, so dass eine Veränderung des Fördervolumenstroms zwischen einem Leerlaufmodus, in dem das nutzbare Volumen eines Arbeitsraumes 10, 12 im Wesentlichen in den anderen Arbeitsraum 12, 10 verschoben wird und einem Vollmodus, in dem im Wesentlichen das ganze nutzbare Volumen der Arbeitsräume 10, 12 verwendet wird, erreicht ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Sperrventil 38 als magnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.The pistons 6 . 8th be via a drive shaft 29 driven in the area of the piston 6 . 8th with an eccentric 30 is provided so they have piston rods 32 . 34 against which the pistons 6 . 8th are biased with a piston foot, during the rotational movement of the eccentric shaft 30 to carry out an opposing entry and exit movement. The workrooms 10 . 12 are each via a connecting line 36 connected, in which an electronically controlled, operable from an open position shown in a blocking position check valve 38 is provided, which via an electronic control unit, not shown, in response to the changing volume of each of the work spaces 10 . 12 is controllable. Each of a cylinder / piston pair associated check valves 38 is individually controlled via the electronic control unit, so that a change in the delivery volume flow between an idle mode, in which the usable volume of a working space 10 . 12 essentially in the other workspace 12 . 10 is moved and a full mode in which essentially all the usable volume of the work spaces 10 . 12 is used is reached. It has proved to be particularly advantageous when the check valve 38 is designed as a magnetically actuated 2/2-way valve.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1 sei im Folgenden kurz deren Funktion beschrieben.For a better understanding of the machine according to the invention 1 Let's briefly describe their function below.

Gemäß der 1 befindet sich der obere Kolben 6 im oberen Totpunkt, so dass der Arbeitsraum 10 sein kleinstes und der Arbeitsraum 12 sein maximales Volumen aufweist. Der Kolben 6 bewegt sich während der Drehbewegung der Antriebswelle 30 in Richtung des Exzenters. Der Arbeitsraum 10 vergrößert sich, wobei das als Saugventil arbeitende Rückschlagventil 26 durch den entstehenden Unterdruck öffnet. Druckmittel strömt von dem Niederdruckanschluss S über die Niederdruckleitung 18 und das geöffnete Saugventil 26 in den sich vergrößernden Arbeitsraum 10. Der Kolben 8 befindet sich im unteren Totpunkt, der Arbeitsraum 12 ist vollständig mit Druckmittel gefüllt. Das Saugventil 28 ist geschlossen. Mit der Drehbewegung der Antriebswelle 30 wird der Kolben 8 über den Exzenter 30 und die Kolbenstange 34 in Richtung oberer Totpunkt bewegt. Bei geöffnetem Sperrventil 38 (siehe Figur) wird das nutzbare Volumen des Arbeitsraumes 12 über die Verbindungsleitung 36 in den Arbeitsraum 10 des Kolbens 6 verschoben, so dass in der Offenstellung des Sperrventils 38 kein Druckmittel zu dem Hochdruckanschluss P gefördert wird (Leerlaufmodus). Die Druckventile 22, 24 sind hierbei beispielsweise feder- oder druckbelastet geschlossen. Wird nun das Sperrventil 38 geschlossen, so dass die Druckmittelverbindung zwischen den Arbeitsräumen 10, 12 über die Verbindungsleitung 36 unterbrochen ist, so wird im Wesentlichen das ganze nutzbare Volumen des Arbeitsraumes 12 verschoben und die volle Fördermenge steht zur Verfügung (Vollmodus). Hierbei wird das Druckmittel im Arbeitsraum 12 über das als Druckventil arbeitende Rückschlagventil 24 und die Hochdruckleitung 16 vollständig zu dem Hochdruckanschluss P gefördert.According to the 1 is the upper piston 6 at top dead center, leaving the work space 10 his smallest and the workspace 12 has its maximum volume. The piston 6 moves during the rotation of the drive shaft 30 in the direction of the eccentric. The workroom 10 increases, with the working as a suction valve check valve 26 opens by the resulting negative pressure. Pressure medium flows from the low pressure port S via the low pressure line 18 and the opened suction valve 26 in the expanding workspace 10 , The piston 8th is located at bottom dead center, the working space 12 is completely filled with pressure medium. The suction valve 28 is closed. With the rotary motion of the drive shaft 30 becomes the piston 8th over the eccentric 30 and the piston rod 34 moved towards top dead center. With the shut-off valve open 38 (see figure) is the usable volume of the working space 12 over the connecting line 36 in the workroom 10 of the piston 6 shifted so that in the open position of the check valve 38 no pressure medium is conveyed to the high pressure port P (idle mode). The pressure valves 22 . 24 are here, for example, spring or pressure loaded closed. Will now be the check valve 38 closed so that the pressure fluid connection between the work spaces 10 . 12 over the connecting line 36 is interrupted, so is essentially the whole usable volume of the working space 12 shifted and the full flow is available (full mode). Here, the pressure medium in the work space 12 via the non-return valve acting as a pressure valve 24 and the high pressure line 16 completely promoted to the high pressure port P.

In einem Teilmodus wird nur ein Teil des nutzbaren Volumens der Arbeitsräume 10, 12 verschoben. Das Sperrventil 38 öffnet im Teilmodus beispielsweise eine definierte Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 8, wobei ein Teil des nutzbaren Volumens über die Verbindungsleitung 36 in den Arbeitsraum 10 des Kolbens 6 verschoben wird (Phasenabschnittssteuerung). Dadurch wird der Arbeitsraum 10 vorgefüllt, so dass eine Verbesserung des Wirkungsgrades, des Saugvermögens und der Kavitationsbeständigkeit erreicht ist.In a partial mode, only a portion of the usable volume of the work spaces 10 . 12 postponed. The check valve 38 opens in part mode, for example, a defined time before top dead center of the piston 8th , wherein a portion of the usable volume via the connecting line 36 in the workroom 10 of the piston 6 is shifted (phase section control). This will make the workspace 10 pre-filled, so that an improvement in the efficiency, the pumping speed and the cavitation resistance is achieved.

Da das Schalten des Leerlaufs oder der Teilförderung zu jedem Zeitpunkt der Verdrängung möglich ist, kann neben der Phasenabschnittssteuerung auch eine Phasen-anschnittssteuerung und eine Phasenausschnittssteuerung realisiert werden. Bei einer Phasenanschnittssteuerung bleibt das Sperrventil 38 eine definierte Zeit nach dem unteren Totpunkt des Kolbens 8 geöffnet, so dass ein Teil des nutzbaren Volumenstromes über die Verbindungsleitung 36 in den Arbeitsraum 10 des Kolbens 6 verschoben wird. Anschließend wird das Sperrventil 38 geschlossen und das Restvolumen über die Hochdruckleitung 16 und das öffnende Druckventil 24 zu dem Hochdruckanschluss P gefördert (Teilmengenförderung). Gemäß einer Ansteuervariante mit Phasenausschnittssteuerung öffnet das Sperrventil 38 im Teilmodus eine definierte Zeit zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des Kolbens 8, so dass ein Teil des nutzbaren Volumenstromes in den anderen Arbeitsraum 10 verschoben wird. Anschließend wird das Sperrventil 38 ebenfalls wieder geschlossen und das Restvolumen über die Hochdruckleitung 16 und das öffnende Druckventil 24 zu dem Hochdruckanschluss P gefördert. Die elektronische Steuereinheit steuert das Sperrventil 38 hierbei in Abhängigkeit einer Kennlinie, einem Programm oder einer Sollwertvorgabe für Druck- und oder Volumenstrom an. Durch Kombination der Phasenanschnitts-, Phasenabschnitts- und/oder Phasenausschnittssteuerung können die Möglichkeiten zur Beeinflussung des Fördervolumens und der Volumenstrompulsation weiter verbessert werden.Since the switching of the idling or the partial conveying is possible at every time of the displacement, in addition to the phase-section control, phase-angle control and phase-cut control can be realized. In a phase control, the check valve remains 38 a defined time after the bottom dead center of the piston 8th open, leaving a portion of the usable flow through the connecting pipe 36 in the workroom 10 of the piston 6 is moved. Subsequently, the check valve 38 closed and the remaining volume via the high pressure line 16 and the opening pressure valve 24 to the high pressure port P promoted (partial flow). According to a control variant with phase cut control, the check valve opens 38 in split mode, a defined time between the bottom and top dead center of the piston 8th , so that part of the usable flow in the other working space 10 is moved. Subsequently, the check valve 38 also closed again and the remaining volume via the high pressure line 16 and the opening pressure valve 24 promoted to the high pressure port P. The electronic control unit controls the shut-off valve 38 in this case as a function of a characteristic curve, a program or a setpoint specification for pressure and / or volumetric flow. By combining the Phasenanschnitts-, Phasenabschnitts- and / or phase cut control, the possibilities for influencing the delivery volume and the volume flow pulsation can be further improved.

Eine zweite Ausführungsform einer hydraulischen Arbeitsmaschine ist in 2 gezeigt. Diese Radialkolbenmaschine 1 weist im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform in 1 eine ungerade Anzahl von Zylindern 40, 42, 44, 46, 48 auf, welche sternförmig um die Antriebswelle 29 herum angeordnet sind. Jeder Arbeitsraum 50 eines Zylinders 40–48 ist über eine Verbindungsleitung 52, in der ein Sperrventil 54, 56, 58, 60, 62 vorgesehen ist, mit dem Arbeitsraum 50 seines jeweils benachbarten Zylinder 40–48 verbunden. Beispielsweise ist zwischen dem Zylinder 42 und seinem, in Rotationsrichtung (s. 2) der Antriebswelle betrachtet, benachbarten Zylindern 44 das Sperrventil 56 angeordnet. Gegen die Rotationsrichtung betrachtet, ist Zylinder 40 der Nachbarzylinder von Zylinder 42, wobei zwischen diesen das Sperrventil 54 zwischengeschaltet ist. Die Sperrventile 54, 56 stellen im geöffneten Zustand jeweils eine Verbindung der Arbeitsräume der Zylinder 40, 42 bzw. der Zylinder 42, 44 her. Die Sperrventile 54–62 können dabei jeweils einzeln, unabhängig voneinander und zeitlich variabel geregelt bzw. gesteuert werden. Im Betrieb der Radialkolbenpumpe 1 ist es daher möglich diese drehfeldartig, d. h. fortlaufend um die Rotationsachse der Antriebswelle 29, und pulsationsoptimiert anzusteuern.A second embodiment of a hydraulic working machine is in 2 shown. This radial piston machine 1 has in contrast to the first embodiment in 1 an odd number of cylinders 40 . 42 . 44 . 46 . 48 on which star shape around the drive shaft 29 are arranged around. Every working space 50 a cylinder 40 - 48 is via a connection line 52 in which a check valve 54 . 56 . 58 . 60 . 62 is provided with the work space 50 his respective adjacent cylinder 40 - 48 connected. For example, between the cylinder 42 and his, in the direction of rotation (s. 2 ) of the drive shaft, adjacent cylinders 44 the check valve 56 arranged. Considered against the direction of rotation, is cylinder 40 the neighbor cylinder of cylinder 42 , between which the check valve 54 is interposed. The check valves 54 . 56 in the open state in each case connect the work spaces of the cylinders 40 . 42 or the cylinder 42 . 44 ago. The check valves 54 - 62 can each be regulated or controlled individually, independently of each other and in terms of time. During operation of the radial piston pump 1 It is therefore possible this field of rotation, ie continuously about the axis of rotation of the drive shaft 29 , and pulsation-optimized to drive.

Nutzbares Volumen wird hierbei entweder von einem Zylinder 40 in Drehrichtung (s. 2) gesehen zum nächsten Zylinder 42 voreilend, zum nächsten Zylinder 48 gegen die Drehrichtung gesehen nacheilend oder gleichzeitig zu diesen beiden benachbarten Zylinder 42, 48 verschoben. Bei einer voreilender Ansteuerung wird beispielsweise Sperrventil 56 geöffnet, nach einer gewissen Zeit wieder geschlossen und dafür Sperrventil 58 geöffnet und so weiter. Die Ansteuerung der Sperrventile 54–62 ist variabel, womit die unterschiedlichsten Variationen möglich sind und auch nicht benachbarte Sperrventile 54–62 gleichzeitig oder zeitlich versetzt geöffnet und geschlossen werden können. Eine vollständige Leerlaufschaltung bzw. idle mode wie in dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 ist hierbei nicht möglich, da die Arbeitsräume 50 der Zylinder 40–48 unterschiedliche hohe Volumenänderung während der Rotation aufweisen und die Differenz der Volumenänderung aller Arbeitsräume 50 nicht Null ergibt, sondern etwas größer ist. Es ist jedoch denkbar, dass die Differenz der Volumenänderung durch die Kompressibilität des Druckmittels kompensiert wird.Usable volume is hereby either by a cylinder 40 in the direction of rotation (s. 2 ) seen to the next cylinder 42 leading, to the next cylinder 48 as seen in the direction of rotation lagging or simultaneously to these two adjacent cylinders 42 . 48 postponed. In the case of a leading drive, for example, a check valve 56 opened, closed again after a certain time and therefore shut-off valve 58 opened and so on. The control of the shut-off valves 54 - 62 is variable, so that a wide variety of variations are possible and not adjacent Sperrventi le 54 - 62 can be opened and closed simultaneously or at different times. A complete idle circuit or idle mode as in the first embodiment in 1 This is not possible because the work spaces 50 the cylinder 40 - 48 have different high volume change during rotation and the difference in volume change of all work spaces 50 does not yield zero, but is slightly larger. However, it is conceivable that the difference in the volume change is compensated by the compressibility of the pressure medium.

In 3 wird ein drittes Ausführungsbeispiel offenbart, mit einer Radialkolbenmaschine 1 welche drei Zylinder 64, 66, 68 aufweist, zwischen denen die Sperrventile 70, 72, 74 angeordnet sind. Diese Radialkolbenmaschine 1 hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie die Radialkolbenmaschine 1 aus 2, so dass hinsichtlich einer Detailbeschreibung auf die Ausführung zu 2 verwiesen wird.In 3 a third embodiment is disclosed with a radial piston engine 1 which three cylinders 64 . 66 . 68 between which the check valves 70 . 72 . 74 are arranged. This radial piston machine 1 basically has the same structure as the radial piston machine 1 out 2 So, with regard to a detailed description on the execution too 2 is referenced.

Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 ist nicht auf die beschriebene Radialkolbenpumpen beschränkt, vielmehr kann die Arbeitsmaschine 1 als Radialkolbenmotor oder Axialkolbenmaschine ausgebildet sein. Des Weiteren ist die Erfindung nicht auf Kolbenmaschinen beschränkt, beispielsweise kann die Arbeitsmaschine als Flügelzellenpumpe oder Flügelzellenmotor ausgebildet sein. Auch im Pneumatikbereich ist ein Einsatz dieser Arbeits maschine 1 möglich, wobei anstelle von Druckflüssigkeit Druckluft verwendet wird. Eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser Arbeitsmaschine 1 wäre als Klimakompressor denkbar.The working machine according to the invention 1 is not limited to the described radial piston pumps, but the working machine 1 be designed as a radial piston motor or axial piston machine. Furthermore, the invention is not limited to reciprocating engines, for example, the working machine may be designed as a vane pump or vane motor. Also in the pneumatic field is an employment of this working machine 1 possible, wherein compressed air is used instead of pressurized fluid. Another possible use of this machine 1 would be conceivable as an air conditioning compressor.

Offenbart ist eine hydraulische Arbeitsmaschine 1 mit einer Vielzahl von Arbeitsräumen 10, 12 mit sich zyklisch änderndem Volumen, die über zumindest einen Verbindungskanal 36 verbunden sind, in dem ein elektronisch angesteuertes Sperrventil 38 vorgesehen ist, das über eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist jedes Sperrventil 38 über die elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit des sich ändernden Volumens jedes Arbeitsraumes 10, 12 individuell ansteuerbar, so dass eine Veränderung des Schluck- oder Fördervolumenstroms zwischen einem Leerlaufmodus und einem Vollmodus erreicht ist.Disclosed is a hydraulic machine 1 with a variety of work spaces 10 . 12 with cyclically changing volume, which via at least one connecting channel 36 are connected in which an electronically controlled shut-off valve 38 is provided, which is controlled via an electronic control unit. According to the invention, each check valve 38 via the electronic control unit depending on the changing volume of each working space 10 . 12 individually controllable, so that a change in the intake or delivery volume flow between an idle mode and a full mode is reached.

11: RadialkolbenpumpeRadial piston pump
22: Zylindercylinder
44: Zylindercylinder
66: Kolbenpiston
88th: Kolbenpiston
1010: Arbeitsraumworking space
1212: Arbeitsraumworking space
1414: HochdruckleitungHigh-pressure line
1616: HochdruckleitungHigh-pressure line
1818: NiederdruckleitungLow-pressure line
2020: NiederdruckleitungLow-pressure line
2222: Rückschlagventilcheck valve
2424: Rückschlagventilcheck valve
2626: Rückschlagventilcheck valve
2828: Rückschlagventilcheck valve
2929: Antriebswelledrive shaft
3030: Exzentereccentric
3232: Kolbenstangepiston rod
3434: Kolbenstangepiston rod
3636: Verbindungsleitungconnecting line
3838: Sperrventilcheck valve
4040: Zylindercylinder
4242: Zylindercylinder
4444: Zylindercylinder
4646: Zylindercylinder
4848: Zylindercylinder
5050: Arbeitsraumworking space
5252: Verbindungsleitungconnecting line
5454: Sperrventilcheck valve
5656: Sperrventilcheck valve
5858: Sperrventilcheck valve
6060: Sperrventilcheck valve
6262: Sperrventilcheck valve
6464: Zylindercylinder
6666: Zylindercylinder
6868: Zylindercylinder
7070: Sperrventilcheck valve
7272: Sperrventilcheck valve
7474: Sperrventilcheck valve

Claims

Fluidische Arbeitsmaschine, insbesondere Hydropumpe oder Hydromotor, mit einer Vielzahl von Arbeitsräumen (10, 12) mit sich zyklisch änderndem Volumen, die jeweils mit einem Niederdruckanschluss (S) und einem Hochdruckanschluss (P) verbunden sind, zwischen denen Verbindungskanäle (36) vorgesehen sind, in denen jeweils ein elektronisch angesteuertes Sperrventil (38) angeordnet ist, das über eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sperrventil (38) über die elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit des sich ändernden Volumens jedes Arbeitsraumes (10, 12) individuell ansteuerbar ist, so dass eine Veränderung des Schluck- oder Fördervolumenstroms zwischen einem Leerlaufmodus, in dem das nutzbare Volumen eines Arbeitsraumes (10, 12) im Wesentlichen in den anderen Arbeitsraum (12, 10) verschoben wird und einem Vollmodus, in dem im Wesentlichen das ganze nutzbare Volumen der Arbeitsräume (10, 12) verwendet wird, erreicht ist.Fluidic working machine, in particular hydraulic pump or hydraulic motor, with a plurality of working spaces ( 10 . 12 ) with cyclically changing volume, each connected to a low-pressure connection (S) and a high-pressure connection (P), between which connection channels ( 36 ) are provided, in each of which an electronically controlled shut-off valve ( 38 ) is arranged, which is controllable via an electronic control unit, characterized in that each check valve ( 38 ) via the electronic control unit as a function of the changing volume of each working space ( 10 . 12 ) is individually controllable, so that a change in the intake or delivery volume flow between an idle mode, in which the usable volume of a working space ( 10 . 12 ) essentially in the other working space ( 12 . 10 ) and a full mode in which essentially all the usable volume of the work spaces ( 10 . 12 ) is reached.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach Patentanspruch 1, wobei in einem Teilmodus nur ein Teil des nutzbaren Volumens der Arbeitsräume (10, 12) verschoben wird.Hydraulic working machine according to claim 1, wherein in a partial mode only a part of the usable volume of the work spaces ( 10 . 12 ) is moved.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei diese als Radialkolbenmaschine, insbesondere als Radialkolbenpumpe (1), ausgebildet ist.Hydraulic working machine according to patent 1 or 2, this as a radial piston machine, in particular as a radial piston pump ( 1 ), is trained.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Sperrventile (54–62) nacheinander drehfeldartig ansteuerbar sind.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein the check valves ( 54 - 62 ) are successively controlled by a rotary field.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Sperrventile (54–62) jeweils unmittelbar aufeinander folgende Arbeitsräume (50) miteinander verbinden.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein the check valves ( 54 - 62 ) each directly consecutive work spaces ( 50 ) connect with each other.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Anzahl der Arbeitsräume (10, 12) geradzahlig ist und ein Sperrventil (38) zwei um 180° gegeneinander versetzte Arbeitsräume (10, 12) miteinander verbindet.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein the number of working spaces ( 10 . 12 ) is even and a check valve ( 38 ) two working spaces offset by 180 ° ( 10 . 12 ) connects to each other.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Arbeitsräume (10, 12) von in Zylindern (2, 4) hin- und herbewegbaren Kolben (6, 8) begrenzt sind.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein the working spaces ( 10 . 12 ) in cylinders ( 2 . 4 ) reciprocating pistons ( 6 . 8th ) are limited.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach Patentanspruch 7, wobei das Sperrventil (38) im Teilmodus eine definierte Zeit vor dem oberen Totpunkt des Kolbens (6, 8) geöffnet ist und/oder das Sperrventil (38) eine definierte Zeit nach dem unteren Totpunkt des Kolbens (6, 8) geöffnet ist und/oder das Sperrventil (38) eine definierte Zeit zwischen dem unteren Totpunkt des Kolbens (6, 8) und dem oberen Totpunkt des Kolbens (6, 8) geöffnet ist und ein Teil des nutzbaren Volumens in den anderen Arbeitsraum (10, 12) verschoben wird.Hydraulic working machine according to claim 7, wherein the check valve ( 38 ) in sub-mode a defined time before top dead center of the piston ( 6 . 8th ) is open and / or the check valve ( 38 ) a defined time after the bottom dead center of the piston ( 6 . 8th ) is open and / or the check valve ( 38 ) a defined time between the bottom dead center of the piston ( 6 . 8th ) and the top dead center of the piston ( 6 . 8th ) and a portion of the usable volume in the other working space ( 10 . 12 ) is moved.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Sperrventil (38) in Abhängigkeit einer Kennlinie, einem Programm oder einer Sollwertvorgabe für Druck- und oder Volumenstrom über die elektronische Steuereinheit angesteuert ist.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein a check valve ( 38 ) is controlled in dependence of a characteristic curve, a program or a setpoint specification for pressure and or flow through the electronic control unit.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Sperrventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein a check valve is designed as a 2/2-way valve.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Sperrventil magnetisch betätigbar ist.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein a check valve is magnetically actuated.

Hydraulische Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei den Arbeitsräumen (10, 12) zugeordnete Auslass- und/oder Zuführleitungen (14, 16, 18, 20) zu einer gemeinsamen Niederdruck- bzw. Hochdruckhauptleitung zusammengefasst sind.Hydraulic working machine according to one of the preceding claims, wherein the working spaces ( 10 . 12 ) associated exhaust and / or supply lines ( 14 . 16 . 18 . 20 ) are combined to form a common low pressure or high pressure main line.