Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine für Reversierbetrieb mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Innenzahnradmaschinen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. So offenbaren WO 2018/172059 A1, EP 1 110000 B1 und DE 4338875 C2 jeweils Innenzahnradmaschinen für Reversierbetrieb, bei denen in einem Hohlraum eines Gehäuses ein außenverzahntes Ritzel und ein innenverzahntes Hohlrad miteinander kämmend angeordnet sind. Die Drehachsen des Innenritzels und des Hohlrades sind parallel und beabstandet zueinander angeordnet, so dass diese exzentrisch zueinander sind. In einem zwischen Ritzel und Hohlrad sich ergebenden sichelförmigen Hohlraum ist ein Füllstück angeordnet. Der Hohlraum des Gehäuses wird ferner axial begrenzt. Das Gehäuse besitzt Fluidanschlüsse, die mit in dem Gehäuse vorgesehenen Drucktaschen in Verbindung stehen.

Derartige reversierbare Innenzahnradmaschinen können somit in beiden Drehrichtungen des angetriebenen Ritzels als Pumpe eingesetzt werden. Ferner ist auch ein sogenannter Vier- Quadranten-Betrieb möglich, das heißt durch Beaufschlagen eines der Druckanschlüsse der Innenzahnradmaschine mit einem Fluid kann diese auch als Hydromotor betrieben werden. Hier ist ebenfalls ein wechselseitiger Betrieb möglich.

Innenzahnradmaschinen für den Hochdruckbereich besitzen ein sogenanntes hydrostatisches Hohlradlager. Durch ein Bauart-bedingtes Hohlradspiel entsteht eine Leckage des zu fördernden Mediums, in der Regel Öl, beispielsweise Hydrauliköl. In einem Nulldurchgang beim Wechsel der Kraftrichtung des Hohlrades, also Umschalten der Pumprichtung oder Umschalten der Antriebsrichtung, kann es zu einer gleichzeitigen Druckbeaufschlagung beider Lagerseiten kommen. Dies ist ebenfalls bei einer externen Druckbeaufschlagung im Mehrbereichsbetrieb möglich, das heißt am Pumpeneingang wirkt ein Eingangsdruck. Dies führt zu einer erhöhten Leckage im Hohlradlager, da das Hohlrad nur eine Seite des Hohlradlagers abdichten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnradmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise eine Leckage im Hohlradlager während des Nulldurchganges beziehungsweise bei beidseitiger Druckbeaufschlagung minimiert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Innenzahnradmaschine mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass in die Verbindung zwischen Drucktasche und Druckanschluss, also in beide Verbindungen zwischen Drucktasche und Druckanschluss je Lagerseite, jeweils ein Schaltventil angeordnet ist, das die Verbindung druckabhängig öffnet oder schließt, ist vorteilhaft möglich, die Innenzahnradmaschine so zu steuern, dass immer nur eine Drucktasche mit Druck beaufschlagt wird. Hierdurch kann das hydrostatische Hohlradlager sehr vorteilhaft in ein hydrodynamisches Hohlradlager umgeschaltet werden. Eine Leckage zwischen den beiden Druckseiten, insbesondere bei einem Nulldurchgang oder beidseitiger Druckbeaufschlagung, kann somit vermieden werden, da eine beidseitige Druckbeaufschlagung des Hohlradlagers vermieden wird.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltventile hydraulisch federbelastete Zwei-Stellungsventile sind. Somit lässt sich in einfacherWeise die Umschaltfunktion zwischen hydrostatischem Hohlradlager und hydrodynamischem Hohlradlager in einfacher Weise in die Innenzahnradmaschine integrieren.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Federseite eines ersten Schaltventils mit einem zweiten Druckanschluss der Innenzahnradmaschine und eine Federseite eines zweiten Schaltventils mit einem ersten Druckanschluss der Innenzahnradmaschine in Verbindung stehen. Durch diese wechselseitige Druckverknüpfung wird in einfacher Weise erreicht, dass die Verbindung zwischen Drucktasche und Druckanschluss in einfacher und sicherer Weise über den jeweils am anderen Druckanschluss anliegenden Druck geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Umschaltung zwischen hydrostatischem Hohlradlager und hydrodynamischem Hohlradlager ist so in besonders einfacher Weise möglich.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schaltseiten der Schaltventile mit dem jeweiligen dem Schaltventil zugordneten Druckanschluss der Innenzahnradmaschine in Verbindung stehen. So kann in einfacher Weise durch Vorsehen entsprechender Steuerkanäle im Gehäuse die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckanschlüssen in der Innenzahnradmaschine auf die in den Verbindungen zwischen Drucktaschen und Druckanschluss angeordneten Schaltventile aufgebracht werden.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Öffnungsdruck der Schaltventile über eine Vorspannung von Schaltfedern der Schaltventile einstellbar ist.

Hierdurch kann in einfacherWeise der Öffnungsdruck durch ein Bemessen der Schaltfedern, die somit den Differenzdruck zwischen den Druckanschlüssen bestimmen, bei denen die Schaltventile schließen beziehungsweise öffnen, realisiert werden. Schließlich ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Öffnungsdruck der Schaltventile <30 bar, insbesondere <20 bar, beträgt. Somit kann sehr feinfühlig und schnell eine Umschaltung der Hohlradlager von hydrostatischem auf hydrodynamischen Zustand erfolgen. Ein Betrieb der Innenzahnradmaschine kann somit auch bei hohem, an den Druckanschlüssen anliegenden Druck von beispielsweise >300 bar ohne nennenswerte beziehungsweise ohne Leckage erfolgen.

Nach einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung kann, nach einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, die Ansteuerung der Schaltventile auch elektromagnetisch erfolgen. Die an der Innenzahnradmaschine anliegenden Drücke werden dann mittels eines Steuergerätes in Steuersignale gewandelt, die der Ansteuerung entsprechender Schaltmagnete der Schaltventile dienen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht einer Innenzahnradmaschine,

Figuren 2 und 3 eine Schnittansicht der Innenzahnradmaschine gemäß Schnittlinie l-l bzw. der Schnittlinie ll-ll in Figur 1 ,

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung eines Schaltventils, und

Figur 5 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Innenzahnradmaschine.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer insgesamt mit 10 bezeichneten Innenzahnradmaschine. Die Innenzahnradmaschine 10 ist für einen sogenannten Reversierbetrieb ausgebildet, das heißt diese kann als Pumpe in beiden Drehrichtungen betrieben werden. Auch kann die Innenzahnradmaschine 10 im sogenannten Vier-Quadranten-Betrieb betrieben werden.

Die Innenzahnradmaschine 10 besitzt ein Gehäuse 12, innerhalb dem ein Hohlraum 14 ausgebildet ist. In dem Hohlraum 14 sind ein außenverzahntes Ritzel 16 und ein innenverzahntes Hohlrad 18 angeordnet. Das Ritzel 16 ist um eine Längsachse 20 und das Hohlrad 18 um eine Längsachse 22 drehbar angeordnet. Die Längsachsen 20 und 22 bilden somit Drehachsen einerseits für das Ritzel 16 und andererseits für das Hohlrad 18. Die Drehachsen sind parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Ritzel 16 und Hohlrad 18 sind so angeordnet, dass diese mit ihrer Außenverzahnung beziehungsweise Innenverzahnung miteinander kämmen.

Innerhalb eines sich zwischen Ritzel 16 und Hohlrad 18 ergebenden sichelförmigen Freiraums 24 ist ein Füllstück 26 angeordnet. Das Füllstück 26 besitzt zwei Füllstückteile 28 beziehungsweise 30, die beidseits eines Anschlagstiftes 32 angeordnet sind. Diese Füllstückteile 28 und 30 bestehen jeweils aus inneren Dichtsegmenten 34 und äußeren Dichtsegmenten 36. Der Spalt zwischen inneren Dichtsegmenten 32 und äußeren Dichtsegmenten 34 ist durch Dichtrollen 38 abgedichtet.

In dem Gehäuse befinden sich ferner Drucktaschen 40 und 42, die jeweils mit einem Fluidanschluss 44 beziehungsweise Fluidanschluss 46 der Innenzahnradmaschine 10 in Verbindung stehen. Über die Steuergeometrien 48 und 50 stehen die Drucktaschen 40 und 42 und somit die Fluidanschlüsse 44 und 46 in Verbindung mit dem Hohlraum 14.

Aufbau und Wirkungsweise einer derartigen Innenzahnradmaschine 10 sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Hier wird beispielsweise auch auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.

In den Figuren 2 und 3 sind jeweils Schnittdarstellungen in einem Stufenschnitt durch mehrere Ebenen durch die Innenzahnradmaschine 10 entlang der Schnittlinien l-l beziehungsweise ll-ll gezeigt.

Anhand der Figuren 2 und 3 wird deutlich, dass das Gehäuse 12 dreiteilig ausgebildet ist und aus einem Gehäusering 52 sowie Flanschdeckel 54 beziehungsweise Anschlussdeckel 56 besteht. Der Gehäusering 52 umschließt hierbei den Hohlraum 14, in dem Ritzel 16 und Hohlrad 18 sowie Füllstück 26 angeordnet sind. Das Ritzel 16 ist mit einer dichtend durch den Flanschdeckel 54 geführten Welle 58 verbunden, die je nach Betriebsart in der Innenzahnradmaschine als Antriebswelle oder Abtriebswelle wirkt. Die Welle 58 ist vorzugweise hydrodynamisch durch Lagerbüchsen 59 gelagert.

Eine axiale Abdichtung des Hohlraums 14 erfolgt durch Axialdruckplatten 57, die in axialer Richtung zwischen Hohlrad 18 und dem Anschlussdeckel 56 beziehungsweise Flanschdeckel 54 angeordnet sind. In Figur 2 wird deutlich, dass innerhalb des Gehäuses 12 ein der Drucktasche 42 zugeordnetes Schaltventil 60 und ein der Drucktasche 40 zugeordnetes Schaltventil 62 integriert sind. Im gezeigten Beispiel sind die Schaltventile 60 und 62 innerhalb des Gehäuseringes 52 vorgesehen.

Bei den Schaltventilen 60 und 62 handelt es sich um hydraulisch federbelastete Zwei- Stellungsventile.

Die Schaltventile 60 und 62 umfassen einen innerhalb eines Hohlraums gegen die Kraft eines Federelementes 64 beziehungsweise 66 verlagerbaren Steuerkolben 68 beziehungsweise 70.

Die Federseite des Steuerkolbens 68 des Schaltventils 60 ist über eine Verbindung 72 mit dem Druckanschluss 44 und somit mit dem Fluidanschluss 44 verbunden. An seiner Schaltseite ist das Schaltventil 60 über eine Verbindung 74 mit dem Druckanschluss 46 verbunden. Diese Verbindung erfolgt über eine weitere Verbindung 76, die das Schaltventil 60 mit dem der Drucktasche 42 zugeordneten Verdrängerraum 78 und somit auch dem Druckanschluss 46 der Innenzahnradmaschine 10 verbindet. Eine weitere Verbindung 77 verbindet das Schaltventil 62 mit der Drucktasche 42.

In vollkommen analoger Weise ist die Federseite des Schaltventils 62 über eine Verbindung 80 mit dem Druckanschluss 46 verbunden. Die Schaltseite des Schaltventils 62 ist über eine Verbindung 82 mit dem Druckanschluss 44 verbunden. Das Schaltventil 62 ist über eine Verbindung 84 mit einem dem Druckanschluss 44 zugeordneten Verdrängerraum 86 der Innenzahnradmaschine 10 verbunden. Eine weitere Verbindung 85 verbindet das Schaltventil 62 mit der Drucktasche 40.

Anhand der vergrößerten Darstellung des Schaltventils 60 in Figur 4 wird deutlich, dass innerhalb eines Innenraumes 90 der Steuerkolben 68 verschieblich gegen die Kraft des Federelementes 64 dichtend geführt ist. Auf der Federseite mündet die Verbindung 72 und auf der entgegengesetzten Schaltseite die Verbindung 74 in den Innenraum 90. Ferner mündet die Verbindung 77 in den Innenraum 90, die in der gezeigten Darstellung durch den Steuerkolben 68 abgedichtet ist.

Grundsätzlich gilt, wenn der an der Verbindung 74 anliegende Druck den an der Verbindung 72 anliegenden Druck plus die Druckkraft der Feder 64 übersteigt, wird der Steuerkolben 68 gemäß der Darstellung in Figur 4 in der Papierebene nach rechts verlagert. Hierdurch wird über Durchlässe 92 innerhalb des Steuerkolbens 68 eine durchgehende Verbindung zwischen den Verbindungen 74 und 77 hergestellt. Das Schaltventil 60 schaltet somit von seiner in Figur 4 gezeigten Sperrsteilung in die Offenstellung. Es besteht dann eine durchgehende Verbindung zwischen der Drucktasche 42 und dem Druckanschluss 46 und somit dem Verdrängerraum 78.

Anhand der in Figur 5 gezeigten schematischen Darstellung der Innenzahnradmaschine 10 wird die Gesamtfunktion der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der zusätzlichen Schaltventile 60 und 62 verdeutlicht.

Jeder Drucktasche ist ein Schaltventil zugeordnet, hier der Drucktasche 40 das Schaltventil 62 und der Drucktasche 42 das Schaltventil 60. Die jeweilige Federseite der Schaltventile 60 beziehungsweise 62 ist hier über die Verbindung 72 beziehungsweise 80 mit dem jeweils gegenüberliegenden Verdrängerraum 86 beziehungsweise 78 verbunden.

Die Schaltseite der Schaltventile 60 beziehungsweise 62 ist über die Verbindungen 74/76 beziehungsweise Verbindungen 82/84 mit dem gleichseitigen Verdrängerraum 78 beziehungsweise 86 verbunden.

Die Vorspannung der Federn entspricht einem Öffnungsdruck von circa 20 bar.

Beide Schaltventile 60 und 62 sind in Figur 5 in ihrer Schließstellung gezeigt. In diesem Fall liegt eine Druckdifferenz zwischen den in den Verdrängerräumen 86 beziehungsweise 78 anliegenden Drücken vor, die kleiner ist als der Öffnungsdruck der Schaltventile 60 beziehungsweise 62, der beispielsweise circa 20 bar beträgt. Die beiden Drucktaschen 42 und 40 werden somit durch die Schließstellung der Schaltventile 60 und 62 nicht mit Druck versorgt. Das Hohlrad 18 ist somit hydrodynamisch gelagert.

Steigt die Druckdifferenz zwischen den Verdrängerräumen 78 und 86 über den Öffnungsdruck des Schaltventiles 60 beziehungsweise des Schaltventiles 62 an, wird das jeweilige Schaltventil 60 oder 62 in seine Offenstellung geschaltet. In diesem Fall entsteht eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Verdrängerraum 78 und der Schalttasche 42 beziehungsweise im Verdrängerraum 86 und der Schalttasche 40. Dies bedeutet, die Schalttasche 42 oder die Schalttasche 40 wird mit dem im zugeordneten Verdrängerraum 78 beziehungsweise 86 anliegenden höheren Verdrängerdruck beaufschlagt. In diesem Moment ist das Hohlrad 18 hydrostatisch gelagert. Bezugszeichen

10 Innenzahnradmaschine

12 Gehäuse

14 Hohlraum

16 Ritzel

18 Hohlrad

20 Längsachse

22 Längsachse

24 sichelförmiger Freiraum 26 Füllstück

28 Füllstückteil

30 Füllstückteil

32 Anschlagstift

34 inneres Dichtsegment

36 äußeres Dichtsegment

38 Dichtrolle

40 Drucktasche

42 Drucktasche

44 Fluidanschluss

46 Fluidanschluss

48 Steuergeometrie

50 Steuergeometrie

52 Gehäusering

54 Flanschdeckel

56 Anschlussdeckel

57 Axialdruckplatte

58 Welle

59 Lagerbüchse

60 Schaltventil

62 Schaltventil

64 Federelement

66 Federelement

68 Steuerkolben

70 Steuerkolben

72 Verbindung 74 Verbindung

76 Verbindung

77 Verbindung

78 Verdrängerraum 80 Verbindung

82 Verbindung

84 Verbindung

85 Verbindung

86 Verdrängerraum 90 Innenraum

92 Durchlässe