DE102010004808A1 - Ventilgesteuerte Verdrängermaschine - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine ventilgesteuerte hydrostatische Verdrängermaschine (DDU) mit mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten, die jeweils über zumindest ein Niederdruckventil und über ein Hochdruckventil zur Einstellung eines Volumenstromes der Verdrängermaschine aktivierbar oder deaktivierbar sind. Ein Ventilkörper des Hochdruckventils ist erfindungsgemäß als Ventilschieber ausgebildet, wobei in oder gegen eine Verschieberichtung beaufschlagte Wirkflächen dabei im Wesentlichen druckausgeglichen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei herkömmlichen Verdrängermaschinen, die z. B. als Radialkoben- oder als Axialkolbenmaschinen ausgeführt sein können, erfolgt die Steuerung des Zulaufes und des Ablaufes bzw. der Verbindungen zum Hoch und zum Niederdruck der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten mechanisch. Im Falle einer Axialkolbenpumpe z. B. werden 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 Zylinder-Kolben-Einheiten öffnen. Bei Radialkolbenpumpen sind pro Zylinder-Kolben-Einheit ein mechanisches Hochdruck- und ein mechanisches Niederdruckventil vorgesehen. Das Hochdruckventil jeder Einheit z. B. öffnet immer bei Überschreiten eines gewissen aufgebauten Drucks im jeweiligen Zylinder, so dass das druckerhöhte Druckmittel zur Hochdruckseite der Pumpe abströmen kann.
  • Nachteilig an derartigen hydrostatischen Verdrängermaschinen ist, dass immer alle Zylinder-Kolben-Einheiten aktiv sind.
  • Die Druckschrift WO 2008/012558 A2 offenbart ventilgesteuerte Verdrängermaschinen, so genannten Digital-Displacement-Units (DDU's), bei denen jeder Zylinder-Kolben-Einheit ein elektrisch betätigtes Niederdruckventil und ein elektrisch betätigtes Hochdruckventil zugeordnet sind.
  • Damit sind die Einheiten getrennt im Pumpenmodus, Motormodus und in einem so genannten Idle-Modus ansteuerbar. Durch den Idle-Modus können einzelne Einheiten durch dauerhaftes Öffnen des Niederdruckventils und durch dauerhaftes Schließen des Hochdruckventils deaktiviert bzw. kraftlos geschaltet werden. So kann der Volumenstrom bzw. die Drehzahl der Verdrängermaschine reduziert werden.
  • Die WO 2008/029073 A1 zeigt eine 4-Quadranten-DDU (Motor, Pumpe, linksdrehend, rechtsdrehend) mit einem Hochdruckventil, das eine Rückschlagfunktion (für den Pumpenbetrieb) und eine Schaltfunktion (für den Motorbetrieb) hat. Um im Pumpenbetrieb wirken zu können, muss eine Druckdifferenz vom Zylinder zur Hochdruckseite der Verdrängermaschine zum Öffnen des Hochdruckventils führen. Insbesondere wenn der Druck der Hochdruckseite signifikant über dem des Zylinders liegt, wirkt eine hohe Schließkraft auf den Ventilkörper des Hochdruckventils, die im Motorbetrieb überwunden werden muss. Für diesen Fall wird vor dem Schalten des Hochdruckventils über ein Hilfsventil (z. B. über eine Vorsteuernadel im Hochdruckventil) ein Druckausgleich hergestellt.
  • Nachteilig an derartigen ventilgesteuerten Verdrängermaschinen ist die durch die Magnetkraft der Vorsteuernadel beschränkte Querschnittsfläche. Um Druckausgleich im Betrieb zu ermöglichen sind sowohl das Kompressionsvolumen als auch das auf Grund der Volumenänderung der drehenden Pumpe notwendige Druckmittel über die Vorsteuernadel zuzuführen. Bei steigender Pumpendrehzahl ist deshalb die von der Vorsteuernadel zur Verfügung gestellte Querschnittsfläche bzw. der für den Druckausgleich maximal mögliche Druckmittel-Volumenstrom begrenzt.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine ventilgesteuerte Verdrängermaschine zu schaffen, die mit verringertem vorrichtungstechnischem Schaltaufwand vergrößerte Volumenströme durch das Hochdruckventil ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilgesteuerte Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1.
  • Die erfindungsgemäße ventilgesteuerte hydrostatische Verdrängermaschine (DDU) hat mehrere Zylinder-Kolben-Einheiten, die jeweils über zumindest ein Niederdruckventil und über ein Hochdruckventil zur Einstellung eines Volumenstromes der Verdrängermaschine aktivierbar oder deaktivierbar sind. Ein Ventilkörper des Hochdruckventils ist erfindungsgemäß als Ventilschieber ausgebildet, wobei in oder gegen eine Verschieberichtung beaufschlagte Wirkflächen dabei im Wesentlichen druckausgeglichen sind. Damit ist ein Hochdruckventil für eine DDU geschaffen, das mit geringer Schaltkraft und damit mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand geschaltet werden kann, ohne dass eine vorherige Druckentlastung des Ventilkörpers nötig ist. Dabei sind vergleichsweise große Volumenströme durch das Hochdruckventil mit vergleichsweise keiner Schaltkraft möglich.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Wirkflächen im Wesentlichen kreis- oder ringförmig, wobei paarweise in und gegen die Verschieberichtung wirkende Wirkflächen etwa gleich groß sind. Damit ergibt sich ein weitgehend zylinderförmiger Ventilschieber, der einfach zu fertigen ist. Weiterhin egalisieren sich die auf den Ventilschieber wirkenden Druckkräfte der paarweise druckausgeglichenen Wirkflächen.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist parallel zum Hochdruckventil ein federbelastetes Rückschlagventil vorgesehen, dessen Öffnungsrichtung vom Zylinder zu einem Hochdruckanschluss der Verdrängermaschine gerichtet ist. Damit ist ein zusätzlicher Strömungspfad geschaffen, der im Pumpenbetrieb der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks im Zylinder zum Hochdruckanschluss der Pumpe selbsttätig und unabhängig vom Hochdruckventil geöffnet werden kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat ein Ventilgehäuse des Hochdruckventils eine Ventilbohrung mit zwei entlang der Verschieberichtung beabstandeten Druckräumen, von denen der eine mit dem Hochdruckanschluss der Verdrängermaschine und der andere mit dem Zylinder verbunden ist, wobei eine Verbindung der Druckräume über einen radial zurückgestuften Bereich, über den die beiden Druckräume verbindbar sind, steuerbar ist. Der radial zurückgestufte Bereich der ist von zwei ringförmigen Wirkflächen begrenzt. Die Wirkflächen sind im Wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung angeordnet und gleich groß. Dadurch werden sie entweder zusammen vom Druck des einen Druckraums oder vom Druck des anderen Druckraums oder vom Druck der beiden verbundenen Druckräume beaufschlagt und sind damit kraftausgeglichen.
  • Vorzugsweise erfolgt die Schaltung des Hochdruckventils dadurch, dass an einer ersten Stirnfläche des Ventilschiebers eine Feder angreift, während eine zweite Stirnfläche des Ventilschiebers mit einem Anker eines Hubmagneten verbunden ist, wobei beide Stirnflächen druckausgeglichen sind.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert der Ventilschieber auch das Niederdruckventil. Dabei sind das Hochdruckventil und das Niederdruckventil in einem gemeinsamen 3/2-Wegeventilgehäuse angeordnet, das einen Hochdruckanschluss, einen Niederdruckanschluss und einen Anschluss zum Zylinder hat. Damit ist der Aufbau des Hochdruckventil 5 und des Niederdruckventils pro Zylinder der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine vereinfacht.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des gemeinsamen Wegeventils hat der Ventilschieber zwei radial zurückgestufte Bereiche, über die die Anschlüsse verbindbar sind, und der jeweils von zwei ringförmigen Wirkflächen begrenzt ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung angeordnet und gleich groß sind. Dadurch werden die Wirkflächen paarweise entweder zusammen vom Druck des Hochdruckanschlusses, des Niederdruckanschlusses oder des Anschlusses zum Zylinder beaufschlagt und sind damit kraftausgeglichen.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist in einer durch eine Feder vorgespannten Grundstellung des Ventilschiebers der Niederdruckanschluss mit dem Anschluss zum Zylinder verbunden, während der Hochdruckanschluss abgesperrt ist. In einer Schaltstellung des Ventilschiebers ist der Hochdruckanschluss mit dem Anschluss zum Zylinder verbunden, während der Niederdruckanschluss abgesperrt ist.
  • Vorzugsweise erfolgt die Schaltung des gemeinsamen Wegeventils dadurch, dass der Ventilschieber durch einen Hubmagneten, ein Vorsteuerventil oder über eine Nocke in seine Schaltstellung verschiebbar ist.
  • Um einen Kraftausgleich an den Endabschnitten des Ventilschiebers zu erreichen wird es gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bevorzugt, wenn der Ventilschieber zwei gleich große Stirnflächen hat, die von gleichem Druck, insbesondere von Tank- oder Umgebungsdruck, beaufschlagt sind.
  • Eine besonders gute Abdichtung des Hochdruckanschlusses wird erreicht, wenn der Ventilschieber gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen dem Hochdruckanschluss und dem Anschluss zum Zylinder einen Ventilsitz hat, der von einem konischen Schließabschnitt des Ventilschiebers verschließbar ist.
  • Um dabei einen Kraftausgleich an den Endabschnitten des Ventilschiebers zu erreichen, hat der Ventilschieber eine axiale Durchgangsbohrung zur Verbindung zweier Stirnflächen, in dem Hockdruck herrscht.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung aller Ausführungsbeispiele ist das Ventilgehäuse in ein Gehäuse der Verdrängermaschine integriert.
  • Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltschema einer Zylinder-Kolben-Einheit einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine mit einer Ventilanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein Hochdruckventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Schnitt;
  • 3 eine Zylinder-Kolben-Einheit einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine mit einem zusammengefassten Hochdruck- und Niederdruckventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im schematischen Schnitt;
  • 4 ein Schaltschema des zusammengefassten Ventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Zylinder-Kolben-Einheit einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine mit einem zusammengefassten Hochdruck- und Niederdruckventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im schematischen Schnitt; und
  • 6 eine Variante eines Ventilschiebers eines zusammengefassten Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht.
  • 1 zeigt ein Schaltschema einer Zylinder-Kolben-Einheit 1, 2 einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine, die mehrere derartige Einheiten 1, 2 aufweist. Jeder Zylinder 1 ist über eine Hochdruckleitung 4 mit einem Hochdruckanschluss HD und über eine Niederdruckleitung 6 mit einem Niederdruckanschluss ND der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine verbunden.
  • Die Verbindung zum Niederdruckanschluss ND wird über ein Niederdruckventil 8 und die Verbindung zum Hochdruckanschluss HD über ein Hochdruckventil 10 gesteuert. Das Niederdruckventil 8 gibt in einer durch eine Feder 8a vorgespannten Grundstellung 0 die Verbindung zum Zylinder 1 frei, während es in einer durch einen Aktor 8b geschalteten Schaltstellung a den Zylinder 1 absperrt. Das Hochdruckventil 10 sperrt in einer durch eine Feder 10a vorgespannten Grundstellung 0 den Zylinder 1 ab, während es in einer durch einen Aktor 10b geschalteten Schaltstellung a die Verbindung zum Zylinder 1 freigibt.
  • In einer zum Hochdruckventil 10 parallelen Hochdruckleitung 12 ist ein durch eine Feder 14a vorgespanntes Rückschlagventil 14 vorgesehen, dessen Öffnungsrichtung vom Zylinder 1 zum Hochdruckanschluss HD der Verdrängermaschine gerichtet ist.
  • Das als Bypassventil dienende Rückschlagventil 14 kann auch ohne Druckausgleich vorteilhaft sein.
  • 2 zeigt das Hochdruckventil 10 aus 1 im Schnitt. Es hat ein Ventilgehäuse 16 mit einer Ventilbohrung 18. In der Ventilbohrung 18 sind ein an den Hochdruck der Verdrängermaschine angeschlossener Druckraum 20 und ein über die Hochdruckleitung 4 mit dem Zylinder 1 verbundener Druckraum 22 vorgesehen. In der Ventilbohrung 18 ist ein Ventilschieber 24 angeordnet, an dessen (in 2) linker Stirnfläche 26 die Druckfeder 10a angreift, die sich am Ventilgehäuse 16 abstützt und den Ventilschieber 24 in seine (in 2 gezeigte) rechte Schließposition vorspannt. An der (in 2) rechten Stirnfläche 28 des Ventilschiebers 24 ist über einen Verbindungsabschnitt 30 ein Anker 32 des als Hubmagnet ausgebildeten Aktors 10b befestigt. Dieser ist durch Bestromung eine Spule 34 (in 2) nach links verschiebbar.
  • Der Ventilschieber 24 hat einen radial zurückgestuften Bereich 36, über den Druckmittel vom Hochdruckanschluss HD zur Hochdruckleitung 4 bzw. zum Zylinder 1 strömen kann, wenn der Ventilschieber 24 vom Aktor 10b gegen die Kraft der Feder 10a (in 2) nach links in seine Schaltposition verschoben ist. Dabei ist der radial zurückgestufte Bereich 36 von zwei ringförmigen Wirkflächen 38, 40 begrenzt, deren Außendurchmesser etwa dem Durchmesser des Ventilschiebers 24 und etwa dem Durchmesser der Ventilbohrung 18 entsprechen. Die Wirkfläche 38 ist von einer Steuerkante umfasst, über die ein Druckmittelvolumenstrom steuerbar ist.
  • In der gezeigten Grundstellung des Ventilschiebers 24 sind die beiden Wirkflächen 38, 40 vom jeweiligen Druck im Zylinder 1 beaufschlagt, während sie in der Schaltposition des Ventilschiebers 24 vom Hochdruck beaufschlagt sind. Damit sind die beiden Wirkflächen 38, 40 erfindungsgemäß druck- und kraftausgeglichen.
  • Die beiden Stirnflächen 26, 28 sind über jeweils eine Leckageleitung 42, 44 vom Umgebungs- bzw. Tankdruck beaufschlagt und somit ebenfalls druckausgeglichen.
  • Erfindungsgemäß ist der Ventilschieber 24 somit auch bei einer großen Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckanschluss HD und dem Zylinder 1 bzw. der Hochdruckleitung 4 mit geringer Kraft schaltbar, ohne dass vorher ein Druckausgleich nötig ist. Zum Schalten muss lediglich im Wesentlichen die Federkraft der Feder 10a überwunden werden.
  • Das dem Hochdruckventil 10 parallel geschaltete Rückschlagventil 14 (vgl. 1) ermöglicht im Pumpenbetrieb der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine ein Ausstoßen des Druckmittels aus dem Zylinder 1 während eines Verdrängerhubes des Kolbens 2, wenn der Druck im Zylinder 1 um das Druckäquivalent der Feder 14a über den Druck des Hochdruckanschlusses HD der Verdrängerpumpe liegt. Dabei reicht für einen Pumpbetrieb grundsätzlich das zyklisch öffnende Rückschlagventil 14, wobei ein zusätzliches Öffnen des Hochdruckventils 10 in manchen Betriebspunkten den Wirkungsgrad der Verdrängerpumpe zusätzlich verbessern kann. Oder das druckausgeglichene Hochdruckventil 10 entfällt um den vorrichtungstechnischen Aufwand der Verdrängerpumpe zu Verringern.
  • Die erfindungsgemäße 4-Quadranten-Verdrängermaschine (Motor, Pumpe, linksdrehend, rechtsdrehend), von der in 1 beispielhaft nur eine Zylinder-Kolben-Einheit 1, 2 gezeigt ist, hat einen optimierten Teillastwirkungsgrad. Sie kann in Fahrzeugen zum Aufbau eines variablen hydraulischen Getriebes und zur Nutzung von Bremsenergie durch hydraulische Rekuperation, zur Start-Stopp-Funktion und zur Kraftstoffeinsparung genutzt werden.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei läuft der gesamte Druckmittelvolumenstrom zum und vom Zylinder 101 über ein 3/2-Wegeventil 118, in dem die Verbindung vom Niederdruckanschluss ND der Verdrängermaschine zum Zylinder 101 und die Verbindung vom Hochdruckanschluss HD der Verdrängermaschine zum Zylinder 101 über einen gemeinsamen Ventilschieber 124 gesteuert werden.
  • Ein Gehäuse 116 des 3/2-Wegeventils 118 ist in ein Gehäuse 117 der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine integriert. Dabei hat das Wegeventil 118 einen Hochdruckanschluss HD, einen Niederdruckanschluss ND und eine einzige Verbindung 164 vom Wegeventil 118 zum Zylinder 101.
  • In der schematischen Zeichnung gemäß 3 sind die Größenverhältnisse zwischen dem Wegeventil 118, der Verbindung 164 und der Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 nicht maßstabsgerecht dargestellt.
  • Der Ventilschieber 124 hat zwei radial zurückgestufte Bereiche 136a, 136, wobei der Bereich 136a zur Verbindung des Niederdruckanschlusses ND mit dem Zylinder 101 und der Bereich 136 zur Verbindung des Hochdruckanschlusses mit dem Zylinder 101 dienen. Der zurückgestufte Bereich 136 ist von zwei ringförmigen senkrecht zur Verschieberichtung des Ventilschiebers 124 und gegeneinander gerichteten Wirkflächen 138, 140 begrenzt, während der zurückgestufte Bereich 136a von entsprechenden Wirkflächen 138a, 140a begrenzt ist. Weiterhin hat der Ventilschieber 124 an seinen Endabschnitten jeweils eine Stirnfläche 126, 128, die etwa gleich groß und von gleichem Druck (z. B. Tank- oder Umgebungsdruck) beaufschlagt sind.
  • Die vier Wirkflächen 138, 140, 138a, 140a sind ebenfalls etwa gleich groß, wobei die beiden Wirkflächen 138, 140 stets mit Hochdruck beaufschlagt sind, während die beiden Wirkflächen 138a, 140a stets mit Niederdruck beaufschlagt sind. Damit ist der Ventilschieber 124 erfindungsgemäß druck- und kraftausgeglichen, sodass er mit vergleichsweise geringer Kraft durch einen Hubmagneten, ein Vorsteuerventil oder über eine Nocke (nicht gezeigt) verschoben werden kann, ohne dass ein Druckausgleich nötig ist.
  • Weiterhin ist der vorrichtungstechnische Aufwand durch das Zusammenfassen des Hochdruckventils und des Niederdruckventils im gemeinsamen 3/2-Wegeventil 118 pro Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 verringert.
  • 4 zeigt ein Schaltschema des 3/2-Wegeventils 118 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3, wobei der Ventilschieber 124 in seiner (auch in 3 gezeigten) Grundstellung 0 steht. Dabei ist der Zylinder 101 über die Verbindung 164 mit dem Niederdruckanschluss ND der Verdrängermaschine verbunden, während die Verbindung zum Hochdruckanschluss HD abgesperrt ist. In dieser Grundstellung 0 kann die Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 entweder im Pumpenbetrieb Druckmittel nachsaugen oder im Motorbetrieb entspanntes Druckmittel ausschieben. Durch eine dauerhafte Schaltung des Ventilschiebers 124 in die Grundstellung 0 wäre die entsprechende Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 in einen hydraulischen Leerlauf (idle-mode) geschaltet.
  • In einer Schaltstellung a ist der Zylinder 101 über die Verbindung 164 mit dem Hochdruckanschluss HD der Verdrängermaschine verbunden, während der Niederdruckanschluss ND abgesperrt ist. In dieser Schaltstellung a arbeitet die entsprechende Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 entweder, indem sie im Pumpenbetrieb Druckmittel unter Hochdruck ausschiebt oder, indem sie von Druckmittel unter Hochdruck beaufschlagt ist und die Energie über den Kolben 102 an eine (nicht gezeigte) Abtriebswelle der Verdrängermaschine überträgt.
  • 5 zeigt eine Zylinder-Kolben-Einheit 101, 102 mit einem zusammengefassten 3/2-Wegeventil 218 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im schematischen Schnitt. Dabei werden im Folgenden nur die Unterschiede des dritten Ausführungsbeispiels gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. 3) beschrieben.
  • Die Verbindung zwischen dem Hochdruckanschluss HD und dem Zylinder 101 wird nicht über den radial zurückstuften Bereich 136, sondern über einen konischen Schließabschnitt 242 und einen diesem zugeordneten entsprechenden Ventilsitz 244 gesteuert. Der konische Schließabschnitt 242 ist am in 5 rechten Endabschnitt des Ventilschiebers 224 ausgebildet und ist in dem gezeigten Zustand an den Ventilsitz 244 angedrückt, so dass die Verbindung zwischen dem Zylinder 101 und dem Hochdruckanschluss HD der Verdrängermaschine abgesperrt ist.
  • Der Ventilschieber 224 ist von einer axialen Durchgangsbohrung 246 durchsetzt, wodurch der an einer (in 5) rechten Stirnfläche 228 anliegende Hochdruck auch an der entgegen gesetzten Stirnfläche 226 des Ventilschiebers 224 anliegt. Dadurch sind auch die beiden Stirnflächen 226, 228 druckausgeglichen, wobei auf Grund einer konusförmigen Mantelfläche 248 des Schließabschnitts 242 die beiden Endabschnitte des Ventilschiebers 224 auch kraftausgeglichen sind.
  • 6 zeigt eine Variante eines Ventilschiebers 324 zu demjenigen des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 5 in einer perspektivischen Ansicht. Dabei entfällt ein in 5 gezeigter zwischen dem radial zurückgestuften Bereich 236 und dem konusförmigen Schließabschnitt 342 angeordneter Führungsabschnitt, so dass der Schließabschnitt 342 unmittelbar benachbart zum radial zurückgestuften Bereich 236 angeordnet ist. In diesem Fall erfolgt die Führung des Ventilschiebers 324 über einen Führungsabschnitt 350.
  • Die Wirkflächen 238 müssen dabei derart am jeweiligen Ventilschieber 224, 324 (vgl. 5 und 6) positioniert sein, dass sie beim Abheben des jeweiligen Schließabschnitts 242, 342 vom Ventilsitz 244 die Druckmittelverbindung vom Niederduckanschluss ND zur Verbindung 264 bzw. zum Zylinder 101 schließen.
  • Offenbart ist eine ventilgesteuerte hydrostatische Verdrängermaschine (DDU) mit mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten, die jeweils über zumindest ein Niederdruckventil und über ein Hochdruckventil zur Einstellung eines Volumenstromes der Verdrängermaschine aktivierbar oder deaktivierbar sind. Ein Ventilkörper des Hochdruckventils ist erfindungsgemäß als Ventilschieber ausgebildet, wobei in oder gegen eine Verschieberichtung beaufschlagte Wirkflächen dabei im Wesentlichen druckausgeglichen sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1; 101
    Zylinder
    2; 102
    Kolben
    4
    Hochdruckleitung
    6
    Niederdruckleitung
    8
    Niederdruckventil
    10
    Hochdruckventil
    8a, 10a, 14a
    Feder
    8b, 10b
    Aktor
    12
    Hochdruckleitung
    14
    Rückschlagventil
    16; 116
    Ventilgehäuse
    18
    Ventilbohrung
    20, 22
    Druckraum
    24; 124; 224; 324
    Ventilschieber
    26, 28; 126, 128; 226, 228
    Stirnfläche
    30
    Verbindungsabschnitt
    32
    Anker
    34
    Spule
    36; 136, 136a; 236
    radial zurückgestufter Bereich
    38, 40
    Wirkfläche
    42, 44
    Leckageleitung
    116; 216
    Ventilgehäuse
    117
    Gehäuse
    118; 218
    3/2-Wegeventil
    138, 140, 138a, 140a
    Wirkfläche
    164; 264
    Verbindung
    238, 240
    Wirkfläche
    242; 342
    Schließabschnitt
    244
    Ventilsitz
    246
    Durchgangsbohrung
    248
    konusförmige Mantelfläche
    350
    Führungsabschnitt
    0
    Grundstellung
    a
    Schaltstellung
    HD
    Hochdruckanschluss
    ND
    Niederdruckanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2008/012558 A2 [0004]
    • WO 2008/029073 A1 [0006]

Claims (14)

  1. Ventilgesteuerte hydrostatische Verdrängermaschine mit mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten (1, 2; 101, 102), die jeweils über ein Niederdruckventil (8; 118; 218) und über ein Hochdruckventil (10; 118; 218) zur Einstellung eines Volumenstromes der Verdrängermaschine aktivierbar oder deaktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkörper des Hochdruckventils (10; 118; 218) als Ventilschieber (24; 124; 224; 324) ausgebildet ist, dessen in oder gegen eine Verschieberichtung beaufschlagte Wirkflächen (26, 28, 38, 40; 126, 128, 138, 140, 138a, 140a; 226, 228, 238, 240) im Wesentlichen druckausgeglichen sind.
  2. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1, wobei die Wirkflächen (26, 28, 38, 40; 126, 128, 138, 140, 138a, 140a; 226, 228, 238, 240) im Wesentlichen kreis- oder ringförmig sind, und wobei paarweise in und gegen die Verschieberichtung wirkende Wirkflächen (38, 40; 126, 128, 138, 140, 138a, 140a; 238, 240) etwa gleich groß sind.
  3. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei parallel zum Hochdruckventil (10) ein federbelastetes Rückschlagventil (14) vorgesehen ist, dessen Öffnungsrichtung vom Zylinder (1) zu einem Hochdruckanschluss (HD) der Verdrängermaschine gerichtet ist.
  4. Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Ventilschieber (24) in einer Ventilbohrung (18) eines Ventilgehäuses (16) des Hochdruckventils (10) geführt ist, wobei in der Ventilbohrung (18) zwei entlang der Verschieberichtung beabstandete Druckräume (20, 22) ausgebildet sind, und wobei der eine Druckraum (20) mit dem Hochdruckanschluss (HD) der Verdrängermaschine und der andere Druckraum (22) mit dem Zylinder (1) verbunden ist.
  5. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 4, wobei der Ventilschieber (24) einen radial zurückgestuften Bereich (36) hat, über den eine Verbindung der beiden Druckräume (20, 22) steuerbar ist, und der von zwei ringförmigen Wirkflächen (38, 40) begrenzt ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung angeordnet sind.
  6. Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Wirkfläche eine erste Stirnfläche (26) des Ventilschiebers (24) ist, an der eine Feder (10a) angreift, und wobei eine Wirkfläche eine zweite Stirnfläche (28) des Ventilschiebers (24) ist, die mit einem Anker (32) eines Hubmagneten (10b) verbunden ist, wobei beide Stirnflächen (26, 28) druckausgeglichen sind.
  7. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Ventilschieber (124; 224; 324) das Hochdruckventil und das Niederdruckventil steuert, die in einem 3/2-Wegeventil (118; 218) zusammengefasst und in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (116; 216) angeordnet sind, wobei das 3/2-Wegeventil (118; 218) einen Hochdruckanschluss (HD), einen Niederdruckanschluss (ND) und einen Anschluss (164; 264) zum Zylinder (101) hat.
  8. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 7, wobei der Ventilschieber (124) zwei radial zurückgestufte Bereiche (136, 136a) hat, über die der Anschluss (164) zum Zylinder (101) entweder mit dem Hochdruckanschluss (HD) oder mit dem Niederdruckanschluss (ND) verbindbar ist, und wobei die radial zurückgestuften Bereiche (136, 136a) jeweils von zwei ringförmigen Wirkflächen (138, 140, 138a, 140a) begrenzt sind, die im Wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung angeordnet sind.
  9. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 8, wobei in einer durch eine Feder vorgespannten Grundstellung (0) des Ventilschiebers (124; 224; 324) der Anschluss (164; 264) zum Zylinder (101) mit dem Niederdruckanschluss (ND) verbunden ist, während der Hochdruckanschluss (HD) abgesperrt ist, und wobei in einer Schaltstellung (a) des Ventilschiebers der Anschluss (164; 264) zum Zylinder (101) mit dem Hochdruckanschluss (HD) verbunden ist, während der Niederdruckanschluss (ND) abgesperrt ist.
  10. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 9, wobei der Ventilschieber (124; 224; 324) durch einen Hubmagneten, ein Vorsteuerventil oder über eine Nocke betätigbar ist.
  11. Verdrängermaschine nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, wobei der Ventilschieber (124) zwei Wirkflächen hat, die gleich große Stirnflächen (126, 128) sind, die von gleichem Druck, insbesondere Tank- oder Umgebungsdruck, beaufschlagt sind.
  12. Verdrängermaschine nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, wobei der Ventilschieber (224; 324) zwischen dem Hochdruckanschluss (HD) und dem Anschluss (264) zum Zylinder (101) einen Ventilsitz (244) hat, der von einem konischen Schließabschnitt (242; 342) des Ventilschiebers (224; 324) verschließbar ist.
  13. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 12, wobei der Ventilschieber (224; 324) eine axiale Durchgangsbohrung (246) zur Verbindung zweier Stirnflächen (226, 228) hat, die von Hockdruck beaufschlagt sind.
  14. Verdrängermaschine nach einem der Patentansprüche 4 bis 13, wobei das Ventilgehäuse (16; 116; 216) in ein Gehäuse (117) der Verdrängermaschine integriert ist.
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