WO2013060576A1 - Hydrostatic piston machine - Google Patents

Abstract

A hydrostatic piston machine, in particular an axial piston machine, is disclosed which has a plurality of piston spaces, in which pistons perform a reciprocating movement. Here, a respective piston space can be connected alternately via a control opening in each case to a low-pressure opening and a high-pressure opening. Reversing regions are provided between the low-pressure opening and the high-pressure opening, via which reversing regions a respective piston space is moved in the transition between the low-pressure opening and the high-pressure opening. A mouth is provided in a respective reversing region, via which mouth a respective piston space can be connected to an accumulator element, in particular a pre-compression volume, when the control opening thereof overlaps with one of the mouths during operation of the piston machine.

Description

Hydrostatische Kolbenmaschine Beschreibung  Hydrostatic piston machine description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . The invention relates to a hydrostatic piston machine, in particular an axial piston machine, according to the preamble of patent claim 1.

In der DE 42 29 544 A1 ist eine derartige Kolbenmaschine offenbart, bei der es sich um eine Axialkolbenmaschine handelt. Diese hat eine auf einer Triebwelle angeordnete Zylindertrommel mit einer Vielzahl von Kolbenräumen in denen jeweils ein Kolben bewegbar geführt ist. Ein jeweiliger Kolbenraum ist jeweils über eine stirnseitig der Zylindertrommel eingebrachte Steueröffnung wechselweise mit einer in einer Steuerscheibe eingebrachten nierenförmigen Niederdruck- und Hochdrucköffnung verbindbar. Die Zylindertrommel gleitet im Betrieb stirnseitig an der Steuerscheibe ab. Die Niederdruck- und Hochdrucköffnungen liegen auf einem gemeinsamen Teilkreis und sind in Um- fangsrichtung voneinander beabstandet, wodurch zwei Umsteuerbereiche gebildet sind. Ein jeweiliger Kolben befindet sich in dem Einem dieser Umsteuerbereiche im Bereich seines untern Totpunktes bzw. Bottom Dead Center (BDC) und in dem Anderen dieser Umsteuerbereich im Bereich seines oberen Totpunktes bzw. Top Dead Center (TDC). In dem Umsteuerbereich, in dem sich ein jeweiliger Kolben im Bereich seines BDC befindet, mündet ein Kanal mit einer Kanalmündung, der mit einem Pre-Compression Volume (PCV) verbunden ist. Das PCV wiederum ist mit der Hochdrucköffnung über eine Schieberventil und eine Drossel verbunden, wodurch das PCV mit Hochdruck versorgbar ist und sich bei geöffneten Schieberventil langsam über die Drossel auflädt. Der Kanal im Umsteuerbereich mündet in Radialrichtung gesehen außerhalb des maximalen Durchmessers der Niederdruck- und Hochdrucköffnung. Die Steueröffnung eines jeweiligen Kolbenraums weist einen Öffnungsabschnitt auf, der ebenfalls außerhalb des maximalen Durchmessers der Niederdruck- und Hochdrucköffnung liegt, damit sich die Steueröffnung mit dem Kanal überschneiden kann. In DE 42 29 544 A1 discloses such a piston machine is disclosed, which is an axial piston machine. This has a cylinder shaft arranged on a drive shaft with a plurality of piston chambers in each of which a piston is movably guided. A respective piston chamber can in each case be alternately connected via a control opening introduced at the front side of the cylinder drum to a kidney-shaped low-pressure and high-pressure opening introduced in a control disk. During operation, the cylinder drum slides on the front side of the control disk. The low-pressure and high-pressure openings lie on a common pitch circle and are spaced apart in the circumferential direction, whereby two Umsteuerbereiche are formed. A respective piston is located in the one of these Umsteuerbereiche in the region of its bottom dead center or bottom dead center (BDC) and in the other this Umsteuerbereich in the region of its top dead center or Top Dead Center (TDC). In the Umsteuerbereich, in which a respective piston is in the region of its BDC, opens a channel with a channel mouth, which is connected to a Pre-Compression Volume (PCV). The PCV, in turn, is connected to the high pressure port via a spool valve and throttle, allowing the PCV to be supplied with high pressure and slowly charging via the throttle when the spool valve is open. The channel in the Umsteuerbereich opens seen in the radial direction outside the maximum diameter of the low pressure and high pressure opening. The control opening of a respective piston chamber has an opening portion which is also outside the maximum diameter of the low-pressure and high-pressure opening, so that the control port may overlap with the channel.

Bei einer Relativbewegung der Zylindertrommel zur Steuerscheibe überstreicht die Steueröffnung eines jeweiligen Kolbenraums den die Kanalmündung aufweisenden Umsteuerbereich, wodurch ein vom Kolbenraum und vom Kolben begrenzter Arbeitsraum über den Kanal mit dem Speicher während einer bestimmten Kontaktzeit verbunden ist und ein Druck im Arbeitsraum sich an den Druck des PCV schnell annähert, während das PCV langsam mit Hochdruck durch die gedrosselte und ventilgesteuerte Verbindung zur Hochdrucköffnung aufgeladen wird. Der Arbeitsraum wird somit vor der Verbindung mit der Hochdrucköffnung mit Druckmittel unter einem bestimmten Druck befüllt, was zu einer Verminderung von Druckmittelpulsationen der Kolbenmaschine führt. Die Ursache der Druckmittelpulsationen liegt darin, dass beim Übergang des Kolbenraums der Kolbenmaschine von der Niederdruck- zu der Hochdrucköffnung ein Druckunterschied überwunden werden muss. Dies führt neben Druckmittelpulsationen zu Vibrationen, Geräuschentwicklungen und Schäden aufgrund von Kavitation. During a relative movement of the cylinder drum to the control disk, the control opening of a respective piston chamber sweeps over the channel mouth Umsteuerbereich, whereby a workspace bounded by the piston chamber and the piston via the channel with the memory for a certain contact time is connected and a pressure in the working space quickly approaches the pressure of the PCV, while the PCV slowly high pressure through the throttled and valve-controlled connection to High-pressure opening is charged. The working space is thus filled prior to connection to the high-pressure opening with pressure medium under a certain pressure, which leads to a reduction of pressure medium pulsations of the piston engine. The cause of the pressure medium pulsations is that a pressure difference has to be overcome during the transition of the piston chamber of the piston engine from the low-pressure opening to the high-pressure opening. In addition to pressure medium pulsations, this leads to vibrations, noise and damage due to cavitation.

Die beschriebene Lösung hat den Nachteil, dass der Arbeitsraum zur Druckerhöhung mit Druckmittel der Hochdrucköffnung versorgt wird, was einen zusätzlichen Energieaufwand zur Folge hat. Hierdurch hat eine derartige Kolbenmaschine einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad. Des Weiteren ist eine derartige Kolbenmaschine aufgrund der Drossel und des Ventils in der Druckmittelverbindung zwischen Hochdrucköffnung und PCV vorrichtungstechnisch recht aufwendig ausgestaltet. The solution described has the disadvantage that the working space is supplied to the pressure increase with pressure medium of the high-pressure opening, which has an additional energy consumption result. As a result, such a piston engine has a comparatively low efficiency. Furthermore, due to the throttle and the valve in the pressure medium connection between the high-pressure opening and the PCV, such a piston machine is designed to be quite expensive in terms of apparatus.

Die Druckschrift DE 10 2008 061 349 A1 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kolbenmaschine in Form einer Axialkolbenmaschine. Hierbei ist ebenfalls eine Steuerscheibe mit einer nierenförmigen Niederdruck- und Hochdrucköffnung vorgesehen. In einem jeweiligen Umsteuerbereich zwischen der Niederdruck- und der Hochdrucköffnung mündet jeweils ein Kanal mit einer Kanalmündung. Der Kanal, der in dem The document DE 10 2008 061 349 A1 shows a further embodiment of a piston engine in the form of an axial piston machine. Here also a control disk is provided with a kidney-shaped low pressure and high pressure opening. In a respective Umsteuerbereich between the low-pressure and the high-pressure port opens in each case a channel with a channel mouth. The channel in the

Umsteuerbereich mündet, bei dem sich ein jeweiliger Kolben einer Zylindertrommel der Axialkolbenmaschine im Bereich seines BDC befindet, ist über ein Schaltventil mit der Hochdrucköffnung oder einem PCV verbindbar. Der in dem anderen Umsteuerbereich mündende Kanal ist über ein Schaltventil mit der Niederdrucköffnung oder dem PCV verbunden. Durch diese Anordnung ist es im Unterschied zur vorstehend erläuterten Lösung möglich, das PCV nicht nur über die Hochdrucköffnung mit Druck zu versorgen bzw. aufzuladen, sondern auch durch einen Druck eines durch einen jeweiligen Kolben begrenzten Arbeitsraum. Ein jeweiliger Arbeitsraum der Zylindertrommel wird hierzu bei Überstreichen seiner Steueröffnung über den Umsteuerbereich, in dem sich ein jeweili- ger Kolben im Bereich seines TDC befindet, über den in diesen Umsteuerbereich mündenden Kanal und das Steuerventil mit dem PCV verbunden, während die Verbindung zwischen dem PCV und dem anderen Umsteuerbereich durch das weitere Steuerventil unterbrochen ist. Durch die Kanäle erfolgt somit ein sanfter Druckauf- und Druckabbau, womit das Geräuschverhalten der Kolbenmaschine verbessert ist. Umsteuerbereich opens, in which a respective piston of a cylinder drum of the axial piston engine is in the region of its BDC is connected via a switching valve with the high-pressure port or a PCV. The opening in the other Umsteuerbereich channel is connected via a switching valve with the low-pressure port or the PCV. By this arrangement, in contrast to the solution explained above, it is possible to supply the PCV with pressure not only via the high-pressure opening, but also by a pressure of a working space bounded by a respective piston. A respective working space of the cylinder drum is for this purpose when sweeping its control opening over the Umsteuerbereich in which a respective ger piston in the area of its TDC is connected via the opening into this Umsteuererbereich channel and the control valve to the PCV, while the connection between the PCV and the other Umsteuererbereich is interrupted by the other control valve. Through the channels thus takes place a gentle Druckauf- and pressure reduction, whereby the noise behavior of the piston engine is improved.

Nachteilig bei dieser Lösung ist die vorrichtungstechnisch äußerst aufwendige Ausgestaltung der Kolbenmaschine mit der Vielzahl an Druckmittelkanälen und den beiden Ventilen zur Steuerung des PCV. A disadvantage of this solution is the device technology extremely complicated design of the piston engine with the large number of pressure fluid channels and the two valves for controlling the PCV.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Kolbenmaschine zu schaffen, die die genannten Nachteile beseitigt. In contrast, the invention has the object to provide a piston engine that eliminates the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Kolbenmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . This object is achieved by a hydrostatic piston engine according to the features of patent claim 1.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.

Erfindungsgemäß hat eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine eine Mehrzahl von Kolbenräumen, in denen jeweils ein eine Hubbewegung ausführbarer Kolben angeordnet ist. Ein jeweiliger Kolbenraum ist über eine Steueröffnung wechselweise mit einer Niederdruck- und Hochdruckoffnung eines Steuerteils verbunden, wobei es sich bei dem Steuerteil um eine Steuerscheibe handeln kann. Die Niederdruck- und die Hochdruckoffnung sind über zwei Umsteuerbereiche voneinander getrennt, die sich insbesondere etwa im Bereich einer jeweiligen Totpunktlage des Kolbens befinden. In einem jeweiligen Umsteuerbereich ist jeweils eine Ausmündung vorgesehen, die mit einem Speicherelement (Pressure Recuperation Volume (PRV)) verbunden ist. Die Ausmündungen, die Niederdruck- und Hochdruckoffnung und die Steueröffnungen der Kolbenräume sind dabei derart angeordnet, dass das PRV von dem Kolbenraum, der sich im Einsatz der Kolbenmaschine von der Hochdruckoffnung zur Niederdrucköffnung bewegt, aufgeladen wird, und dass das PRV den Kolbenraum, der sich von der Niederdrucköffnung zur Hochdruckoffnung bewegt, auflädt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass im Unterschied zum Stand der Technik keine zusätzlichen Ventile und eine Vielzahl von Druckmittelkanälen zur Druckregelung des PRV und der Kolbenräume im Umsteuerbereich notwendig sind, wodurch eine derartige Kolbenmaschine vorrichtungstechnisch äußerst einfach und kostengünstig ausgestaltet ist. Des Weiteren wird der Speicher vorteilhafterweise durch den sich von der Hoch- drucköffnung zur Niederdrucköffnung über den Umsteuerbereich sich bewegenden Kolbenraum aufgeladen. Eine Druckenergie dieses Kolbenraums lädt dann das PRV auf, bevor der Druck des Kolbenraums über die Niederdrucköffnung abgebaut wird. Eine zusätzliche Energie zum Laden des PRV ist somit nicht mehr notwendig, wodurch die Kolbenmaschine einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad aufweist. According to the invention, a hydrostatic piston machine, in particular an axial piston machine, has a plurality of piston chambers, in each of which a piston capable of executing a stroke movement is arranged. A respective piston chamber is alternately connected via a control opening with a low-pressure and high-pressure opening of a control part, it being possible for the control part to be a control disk. The low-pressure and the high-pressure opening are separated from one another via two reversing regions, which are in particular approximately in the region of a respective dead center position of the piston. In each Umsteuerbereich a respective mouth is provided, which is connected to a storage element (Pressure Recuperation Volume (PRV)). The orifices, the low-pressure and high-pressure opening and the control openings of the piston chambers are arranged such that the PRV is charged by the piston chamber, which moves in the use of the piston engine from the high-pressure opening to the low-pressure opening, and that the PRV the piston chamber, the from the low-pressure opening to the high-pressure opening moves, recharges. This solution has the advantage that, in contrast to the prior art, no additional valves and a plurality of pressure medium channels for pressure control of the PRV and the piston chambers in the Umsteuerbereich are necessary, whereby such a piston machine is designed device extremely simple and inexpensive. Furthermore, the accumulator is advantageously charged by the piston chamber moving from the high-pressure opening to the low-pressure opening via the reversing area. A pressure energy of this piston chamber then charges the PRV before the pressure of the piston chamber is reduced via the low pressure port. An additional energy for charging the PRV is thus no longer necessary, whereby the piston engine has a comparatively high efficiency.

Mit Vorteil begrenzt der Kolben zusammen mit dem Kolbenraum ein Totvolumen, das deutlich geringer als ein Speichervolumen bzw. Rekuperationsvolumen des PRV ist. Hierdurch steht genügend Druckmittel zur Versorgung eines Kolbenraums im Advantageously, the piston delimits, together with the piston chamber, a dead volume which is significantly less than a storage volume or recuperation volume of the PRV. As a result, there is enough pressure medium to supply a piston chamber in

Umsteuerbereich durch das PRV zur Verfügung. Des Weiteren ist hierdurch auch ein Druckabfall im PRV bei einer Verbindung mit dem aufzuladenden Kolbenraum vergleichsweise gering. Reverse area available through the PRV. Furthermore, as a result, a pressure drop in the PRV is comparatively low when connected to the piston space to be charged up.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Speichervolumen zumindest 7,5- mal so groß wie das Totvolumen ist. It has proved particularly advantageous if the storage volume is at least 7.5 times as large as the dead volume.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Steueröffnungen, die Niederdruck- und Hochdrucköffnung und die Ausmündungen derart ausgestaltet, dass eine jeweilige Steueröffnung bei einer Verbindung des Kolbenraums mit einer jeweiligen Ausmündung nicht mit der Niederdruck- und Hochdrucköffnung verbunden ist, wodurch eine eine Verlustenergie hervorrufende Verbindung zwischen Niederdruck- oder Hochdrucköffnung und dem PRV vermieden wird. Das PRV ist somit nur mit den Kolbenräumen in Druckmittelverbindung. In a further embodiment of the invention, the control openings, the low-pressure and high-pressure opening and the orifices are designed such that a respective control port is not connected to a connection of the piston chamber with a respective orifice with the low-pressure and high-pressure opening, whereby a loss energy causing connection between Low pressure or high pressure opening and the PRV is avoided. The PRV is thus only in fluid communication with the piston chambers.

Die Ausmündungen können dabei im Vergleich zueinander unterschiedliche Öffnungsquerschnitte haben. Hierbei weisen sie beispielsweise eine unterschiedliche Längenum- fangsrichtung bezüglich der Drehachse und/oder eine unterschiedliche Breite in Radial- richtung auf. Durch die Länge in Umfangsrichtung der insbesondere schlitzförmigen Ausmündungen wird somit im Wesentlichen eine Kontaktzeit zwischen der jeweiligen Ausmündung und der jeweiligen Steueröffnung bestimmt, während eine Überschneidungsbreite in Radialrichtung zwischen der jeweiligen Ausmündung und der jeweiligen Steueröffnung den Druckmittelvolumenstrom zwischen dem Speicherelement und dem Kolbenraum festlegt. The orifices may have different opening cross-sections compared to each other. In this case, they have, for example, a different length circumferential direction with respect to the axis of rotation and / or a different width in radial direction. direction. By the length in the circumferential direction of the particular slot-shaped outlets thus substantially a contact time between the respective orifice and the respective control port is determined, while an overlap width in the radial direction between the respective orifice and the respective control port determines the pressure medium volume flow between the storage element and the piston chamber.

Die Ausmündungen und/oder die Steueröffnung sind dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass bei einer Überschneidung ein Aufgrund der Volumen des PRV und des Kolbenraums maximal möglicher Druckmittelvolumenstrom zwischen dem PRV und dem Kolbenraum ausgetauscht wird, womit eine maximale Energierückgewinnung möglich ist. The orifices and / or the control opening are preferably configured such that when overlapping a maximum possible pressure fluid flow between the PRV and the piston chamber is replaced due to the volume of the PRV and the piston chamber, whereby a maximum energy recovery is possible.

Des Weiteren sind die Ausmündungen und/oder die Steueröffnung insbesondere derart ausgelegt, dass eine jeweilige Ausmündung frühest möglich mit dem Kolbenraum verbunden ist, nachdem die Steueröffnung nicht mehr in Verbindung mit der Niederdruckoder Hochdrucköffnung ist. Furthermore, the orifices and / or the control orifice are in particular designed such that a respective orifice is connected as early as possible to the piston chamber, after the control orifice is no longer in communication with the low pressure or high pressure orifice.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Verbindung zwischen den Ausmündungen und der Steueröffnung dann getrennt, wenn der Druck des Speicherelements und des Kolbenraums in etwa gleich ist. In a further embodiment of the invention, the connection between the orifices and the control opening is then separated when the pressure of the storage element and the piston chamber is approximately equal.

Bevorzugterweise sind die Ausmündungen, in Radialrichtung von einer Drehachse der Kolbenmaschine aus gesehen, außerhalb eines maximalen Außendurchmessers der Niederdruck- und/oder Hochdrucköffnung in dem Steuerteil ausgebildet, wobei davon ausgegangen wird, dass die Niederdruck- und/oder Hochdrucköffnung einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweisen. Des Weiteren weisen die Steueröffnungen der Kolbenräume einen ebenfalls außerhalb des Außendurchmessers liegenden Öffnungsabschnitt auf. Hierdurch kann eine Geometrie der Ausmündung und der Steueröffnung äußerst flexibel im Hinblick auf eine Kontaktzeit bei einer Überschneidung einer Ausmündung mit einer Steueröffnung und eine Größe eines Druckmittelvolumenstroms zwischen dem PRV und einem jeweiligen Kolbenraum ausgelegt werden. Der Öffnungsabschnitt kann in Umfangsrichtung der Steueröffnung um eine Drehachse gesehen beispielsweise mittig von dieser ausgebildet sein und eine u-Form aufweisen. Des Weiteren ist der Öffnungsabschnitt mit Vorteil in der Umfangsrichtung der Steueröffnung wesentlich kürzer als die Steueröffnung. Preferably, the orifices, seen in the radial direction from a rotational axis of the piston engine, formed outside a maximum outer diameter of the low pressure and / or high pressure opening in the control part, it being assumed that the low-pressure and / or high-pressure opening having a substantially constant outer diameter , Furthermore, the control openings of the piston chambers also have an opening section lying outside the outer diameter. As a result, a geometry of the orifice and of the control opening can be designed to be extremely flexible with regard to a contact time at an intersection of an orifice with a control opening and a size of a pressure medium volume flow between the PRV and a respective piston chamber. The opening portion may in the circumferential direction of the control opening to a Seen, for example, be formed centrally of this axis of rotation and have a U-shape. Furthermore, the opening portion is advantageously much shorter in the circumferential direction of the control opening than the control opening.

Um den Überschneidungsbereich zwischen der Steueröffnung und den Ausmündungen zu erhöhen, können die Ausmündungen schlitzförmig ausgebildet sein und sich dabei etwa in einer Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse erstrecken. In order to increase the overlap area between the control opening and the orifices, the orifices may be slit-shaped and extend approximately in a circumferential direction with respect to the axis of rotation.

Zusätzlich oder alternativ können die Ausmündungen in einer Lagerhülse eines Gleitlagers einer die Kolbenräume aufweisenden Zylindertrommel ausgebildet sein. Ein jeweiliger Kolbenraum hat dann zusätzlich zur Steueröffnung eine wechselweise mit den Ausmündungen verbindbare weitere Steueröffnung bzw. Umsteueröffnung. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die weiteren Steueröffnungen bzw. die Umsteueröffnungen aufgrund der Ausbildung in einem anderen Bauteil als die Steuerscheibe im Wesentlichen unabhängig von der sich mit der Niederdruck- und Hochdrucköffnung überschneidenden Steueröffnung ausgestaltet werden können. Additionally or alternatively, the orifices may be formed in a bearing sleeve of a sliding bearing of a cylinder drum having the piston chambers. A respective piston chamber then has in addition to the control opening an alternately connectable with the orifices further control opening or reversal opening. This solution has the advantage that the further control openings or the Umsteueröffnungen due to the formation in a different component than the control disk can be configured substantially independent of the overlapping with the low-pressure and high-pressure opening control port.

Vorzugsweise ist eine jeweilige Umsteueröffnung in Radialrichtung in die Zylindertrommel eingebracht. Preferably, a respective Umsteueröffnung is introduced in the radial direction in the cylinder drum.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 in einer Draufsicht eine Steuerscheibe einer erfindungsgemäßen Kolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,  FIG. 1 shows a plan view of a control disk of a piston engine according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment,

Figur 2 in einer Untersicht eine Zylindertrommel der Kolbenmaschine gemäß dem  FIG. 2 is a bottom view of a cylinder drum of the piston engine according to FIG

ersten Ausführungsbeispiel,  first embodiment,

Figur 3 einen schematisch dargestellten Ausschnitt der Steuerscheibe der Kolbenmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,  FIG. 3 shows a schematically represented section of the control disk of the piston engine according to the first exemplary embodiment,

Figuren 4 und 5 jeweils ein vereinfachtes Diagramm mit verschiedenen Parametern der Kolbenmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und Figur 6 in einer schematischen Darstellung eine Kolbenmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Figures 4 and 5 are each a simplified diagram with various parameters of the piston engine according to the first embodiment and 6 shows a schematic representation of a piston engine according to a second embodiment.

In der Figur 1 ist zur Erläuterung der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ein Steuerteil in Form einer Steuerscheibe 1 in einer Draufsicht dargestellt. Bei der Kolbenmaschine handelt es sich um eine Axialkolbenpumpe. Der grundsätzliche Aufbau einer Axialkolbenpumpe ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, weswegen auf eine vollständige Erläuterung im Folgenden verzichtet werden kann. 1 shows a control part in the form of a control disk 1 is shown in a plan view for explaining the hydrostatic piston engine according to the invention. The piston engine is an axial piston pump. The basic structure of an axial piston pump is well known from the prior art, which is why a complete explanation can be omitted below.

Die Steuerscheibe 1 hat eine nierenförmige Niederdrucköffnung 2 und eine nierenför- mige Hochdrucköffnung 4, die durch zwei Stege 6 zur mechanischen Festigkeitserhöhung in drei im Wesentlichen gleiche Abschnitte geteilt ist. Die Niederdruck- und Hochdrucköffnung 2 und 4 erstrecken sich abschnittsweise entlang eines gemeinsamen Kreises. Die Steuerscheibe 1 ist ringförmig ausgestaltet und hat mittig eine kreisförmige Aussparung 8 durch die eine Triebwelle der Axialkolbenpumpe durchführbar ist. Die Niederdrucköffnung 2 ist mit einem Niederdruckanschluss und die Hochdrucköffnung 4 mit einem Hochdruckanschluss der Axialkolbenpumpe verbunden. Die The control disk 1 has a kidney-shaped low-pressure opening 2 and a kidney-shaped high-pressure opening 4, which is divided into three essentially identical sections by two webs 6 for the mechanical strength increase. The low-pressure and high-pressure ports 2 and 4 extend in sections along a common circle. The control disk 1 is designed annular and has a circular recess 8 centrally through which a drive shaft of the axial piston pump can be performed. The low pressure port 2 is connected to a low pressure port and the high pressure port 4 is connected to a high pressure port of the axial piston pump. The

Umsteuerbereiche Umsteuerbereiche

In der Figur 2 ist in einer Untersicht eine Zylindertrommel 10 der Axialkolbenpumpe dargestellt. Diese gleitet im Betrieb der Axialkolbenpumpe mit ihrer Stirnseite 12 auf einer Gleitfläche 14 der Steuerscheibe 1 aus Figur 1 . In die Stirnseite 12 münden eine Vielzahl von Steueröffnungen 16, die jeweils nierenförmig ausgestaltet sind und sich entlang eines gemeinsamen Kreises abschnittsweise erstrecken. Eine jeweilige Steueröffnung 16 ist dabei mit einem im Parallelabstand zur Drehachse der Zylindertrommel 10 eingebrachten nicht dargestellten Kolbenraum verbunden, in dem ein Kolben bewegbar geführt ist und einen Arbeitsraum begrenzt. In the figure 2, a cylinder drum 10 of the axial piston pump is shown in a bottom view. This slides in the operation of the axial piston pump with its end face 12 on a sliding surface 14 of the control disk 1 of Figure 1. In the end face 12 open a plurality of control openings 16, which are each designed kidney-shaped and extending along a common circle in sections. A respective control opening 16 is connected to a parallel spaced from the axis of rotation of the cylinder drum 10 introduced piston chamber, not shown, in which a piston is movably guided and limits a working space.

Im Betrieb der Kolbenmaschine gelangen die Steueröffnungen 16 bei einer Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn in Figur 1 wechselweise mit der Niederdrucköffnung 2 und der Hochdrucköffnung 4 in Verbindung. Eine Hubbewegung der in der Zylindertrommel 10 angeordneten Kolben erfolgt dabei derart, dass diese im Bereich der Hoch- druckoffnung 4 einen Druckhub ausführen und im Bereich der Niederdrucköffnung 2 einen Saughub. During operation of the piston engine, the control openings 16, in a direction of rotation in the counterclockwise direction in FIG. 1, alternate with the low-pressure opening 2 and the high-pressure opening 4. A lifting movement of the pistons arranged in the cylinder drum 10 takes place in such a way that they are in the region of high pressure. 4, a pressure stroke and a suction stroke in the region of the low-pressure opening 2.

In der Figur 1 ist in Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn gesehen zwischen der Nie- derdrucköffnung 2 und der Hochdrucköffnung 4 ein erster Umsteuerbereich 18 und zwischen der Hochdrucköffnung 4 und der Niederdrucköffnung 2 ein zweiter In the figure 1 is seen in the direction of rotation counterclockwise between the low pressure 2 and the high pressure port 4, a first Umsteuerbereich 18 and between the high pressure port 4 and the low pressure port 2, a second

Umsteuerbereich 20 vorgesehen. Die Umsteuerbereiche liegen hierbei in den Totbereichen der Kolbenbewegung. Im ersten Umsteuerbereich 18 befindet sich der Kolben im Bereich seines äußeren Totpunkts und im zweiten Umsteuerbereich 20 im Bereich seines inneren Totpunkts. Der erste Umsteuerbereich 18 ist demnach derjenige Umsteuerbereich 20 provided. The Umsteuerbereiche lie here in the dead zones of the piston movement. In the first reversing region 18, the piston is in the region of its outer dead center and in the second reversing region 20 in the region of its inner dead center. The first Umsteuerbereich 18 is therefore the one

Umsteuerbereich, bei dem bei einer Förderung von Druckmittel durch die Axialkolbenpumpe ein Übergang der Steueröffnung 16 aus Figur 2 von der Niederdrucköffnung 2 zur Hochdrucköffnung 4 erfolgt und der zweite Umsteuerbereich 20 ist dabei derjenige Umsteuerbereich, bei ein Übergang der Steueröffnung 16 von der Hochdrucköffnung 4 zur Niederdrucköffnung 2 erfolgt. Umsteuerbereich in which in a promotion of pressure medium by the axial piston pump, a transition of the control port 16 of Figure 2 from the low pressure port 2 to the high pressure port 4 and the second Umsteuerbereich 20 is the Umsteuerbereich at a transition of the control port 16 from the high pressure port 4 to the low pressure port 2 takes place.

Der Kolbenraum wird während des Kontakts seiner Steueröffnung 16 mit der Niederdrucköffnung 2 mit Druckmittel befüllt, wobei das Druckniveau in dem Kolbenraum etwa mit dem Druckniveau der Niederdrucköffnung 2 übereinstimmt. Im Kontakt mit der Hochdrucköffnung 4 wird aus dem Kolbenraum 16 Druckmittel verdrängt, wobei hier das Druckniveau im Kolbenraum etwa dem Druckniveau der Hochdrucköffnung 4 entspricht. Zur Vermeidung von Druckstößen, wenn der Kolbenraum nach den The piston chamber is filled during the contact of its control opening 16 with the low-pressure opening 2 with pressure medium, wherein the pressure level in the piston chamber approximately coincides with the pressure level of the low-pressure opening 2. In contact with the high pressure port 4 16 pressure medium is displaced from the piston chamber, in which case the pressure level in the piston chamber corresponds approximately to the pressure level of the high pressure port 4. To avoid pressure surges when the piston chamber after the

Umsteuerbereichen 18 und 20 mit der Niederdruck- oder Hochdrucköffnung 2 oder 4 in Kontakt tritt, sind in einem jeweiligen Umsteuerbereich 18 bzw. 20 eine Ausmündung 22 beziehungsweise 24 in die Steuerscheibe 1 eingebracht. Der jeweilige Umsteuerbereich 18 beziehungsweise 22 ist hierbei über die jeweilige Ausmündung 22 beziehungsweise 24 ist und über eine Druckmittelleitung 26 beziehungsweise 28 direkt mit einem Speicherelement 30 verbunden. Das Speicherelement 30 ist hierbei als Aussparung in eine Abschlussplatte der Axialkolbenpumpe eingebracht, wobei die Aussparung einfach zusammen mit der Abschlussplatte im Gussverfahren hergestellt werden kann. Die Ausmündungen 22 und 24 sind in der Figur 1 schematisch dargestellt und werden in der Figur 3 vergrößert abgebildet. In der Figur 3 ist erkennbar, dass die Ausmündungen 22 und 24 schlitzförmig ausgebildet sind und sich entlang eines gemeinsamen Kreises abschnittsweise erstrecken. In der Figur 3 sind zur besseren Erläuterung einige Umfangsformen von Steueröffnungen 16 aus Figur 2 schematisch neben einem Endabschnitt der Hochdrucköffnung 4 und zwei Endabschnitten der Niederdrucköffnung 2 dargestellt. Die Ausmündungen 22 und 24 sind außerhalb eines maximalen Außendurchmessers der Niederdruck- und Hochdrucköffnung 2 und 4 in der Steuerscheibe 1 aus Figur 1 ausgebildet. Umsteuerbereichen 18 and 20 comes into contact with the low-pressure or high-pressure port 2 or 4, in a respective Umsteuerbereich 18 and 20, an orifice 22 and 24 are introduced into the control disk 1. The respective reversing region 18 or 22 is in this case via the respective orifice 22 or 24 and connected via a pressure medium line 26 or 28 directly to a storage element 30. The storage element 30 is here introduced as a recess in a closing plate of the axial piston pump, wherein the recess can be easily produced together with the end plate in the casting process. The orifices 22 and 24 are shown schematically in FIG. 1 and are shown enlarged in FIG. It can be seen in FIG. 3 that the orifices 22 and 24 are slot-shaped and extend in sections along a common circle. In FIG. 3, for better explanation, some peripheral shapes of control openings 16 from FIG. 2 are illustrated schematically next to an end section of the high-pressure opening 4 and two end sections of the low-pressure opening 2. The orifices 22 and 24 are formed outside a maximum outer diameter of the low-pressure and high-pressure ports 2 and 4 in the control disk 1 of Figure 1.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass die Steueröffnungen 16 in Radialrichtung im Wesentlichen eine gleiche Breite wie die Niederdruck- und Hochdrucköffnung 2, 4 aufweisen und sich entlang des gleichen Kreises wie die Niederdruck- und Hochdrucköffnung 2, 4 erstrecken. Damit sich die Steueröffnungen 16 und die Ausmündungen 22, 24 in der Figur 3 bei einer Drehung der Zylindertrommel 10 überschneiden, weisen die Steueröffnungen 16 zusätzlich einen u-förmigen Öffnungsquerschnitt 32, siehe auch Figur 2, auf. Dieser ist bei einer jeweiligen Steueröffnung 16 in Umfangsrichtung gesehen etwa mittig ausgebildet und erstreckt sich radial nach außen. Seine Länge in Umfangsrichtung ist dabei wesentlich geringer als der Hauptabschnitt der Steueröffnung 16. It can be seen from FIG. 3 that the control openings 16 have substantially the same width in the radial direction as the low-pressure and high-pressure openings 2, 4 and extend along the same circle as the low-pressure and high-pressure openings 2, 4. So that the control openings 16 and the outlets 22, 24 overlap in FIG. 3 during a rotation of the cylinder drum 10, the control openings 16 additionally have a U-shaped opening cross-section 32, see also FIG. This is formed at a respective control opening 16 in the circumferential direction approximately centrally and extends radially outward. Its length in the circumferential direction is substantially less than the main portion of the control port 16th

Bei einer Drehung des Zylinders 10 aus Figur 2 überschneiden sich der Öffnungsquerschnitt 32, siehe Figur 3 der Steueröffnung 16 und die Ausmündungen 22 bzw. 24, wodurch eine Verbindung zwischen dem Kolbenraum und dem Speicherelement 30 aus Figur 1 hergestellt wird. Eine Länge der schlitzförmigen Ausmündungen 22 und 24 und des Öffnungsquerschnitts 32 in Umfangsrichtung ist dabei derart ausgelegt, dass bei einer Überschneidung der Ausmündungen 22 und 24 mit dem Öffnungsquerschnitt 32 die Steueröffnung 16 vollständig im Umsteuerbereich 18 bzw. 20 aus Figur 1 liegt und somit keine Verbindung zur Niederdruck- oder Hochdrucköffnung 2 oder 4 vorliegt. Dies wird durch die schematisch dargestellten Steueröffnungen 16 in der Figur 3 verdeutlicht. Die in dieser Figur rechte Steueröffnung 16 ist dabei in einer Position gezeigt, bei der sie bei einer Drehung der Zylindertrommel 10 gegen den Uhrzeigersinn, was durch den Pfeil 34 verdeutlicht ist, unmittelbar nach der Niederdrucköffnung 2 angeordnet ist und hierbei der Öffnungsquerschnitt 32 unmittelbar von der rechten Ausmündung 22 liegt. Bei einer weiteren Drehung dieser Steueröffnung 16 gegen den Uhrzeigersinn würde der Öffnungsquerschnitt 32 sich mit der Ausmündung 22 überschneiden. Die Über- Scheidung endet bevor die Steueröffnung 16 in Kontakt mit der Hochdrucköffnung 4 gelangt. Das gleiche gilt für die in der Figur 3 links eingezeichnete Steueröffnung 16, die unmittelbar nach der Hochdrucköffnung 4 mit seinem Öffnungsquerschnitt 32 vor der Ausmündung 24 liegt. Bei einer weiteren Drehung gegen den Uhrzeigersinn gelangt diese Steueröffnung 16 somit erst nach der Hochdrucköffnung 4 mit der Ausnehmung 24 in Überschneidung. Diese Überschneidung endet bevor die Steueröffnung 16 in Kontakt mit der Niederdrucköffnung 2 gelangt. Das Speicherelement 30 wird somit nach dem Drehschieberprinzip mit den Kolbenräumen verbunden. Upon rotation of the cylinder 10 of Figure 2, the opening cross-section 32 overlap, see Figure 3 of the control port 16 and the orifices 22 and 24, whereby a connection between the piston chamber and the storage element 30 of Figure 1 is produced. A length of the slot-shaped outlets 22 and 24 and the opening cross-section 32 in the circumferential direction is designed such that at an overlap of the orifices 22 and 24 with the opening cross-section 32, the control opening 16 is completely in Umsteuerbereich 18 and 20 of Figure 1 and thus no connection to the low pressure or high pressure opening 2 or 4 is present. This is illustrated by the schematically illustrated control openings 16 in FIG. The right in this figure control port 16 is shown in a position in which it is arranged at a rotation of the cylinder drum 10 in the counterclockwise direction, which is illustrated by the arrow 34, immediately after the low pressure opening 2 and in this case the opening cross section 32 directly from the right outlet 22 is located. In a further rotation of the control port 16 counterclockwise, the opening cross-section 32 would intersect with the orifice 22. The above- Divorce ends before the control port 16 comes into contact with the high pressure port 4. The same applies to the left in Figure 3 control port 16, which is located immediately after the high-pressure port 4 with its opening cross section 32 in front of the orifice 24. In a further counterclockwise rotation, this control opening 16 thus only after the high-pressure opening 4 with the recess 24 in overlap. This overlap ends before the control opening 16 comes into contact with the low-pressure opening 2. The storage element 30 is thus connected to the rotary valve principle with the piston chambers.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Axialkolbenpumpe aus den Figuren 1 bis 3 anhand von Maschinenparametern erläutert, die schematisch in Diagrammen in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind. In diesen sind mehrere Kurven über eine Zeit s aufgetragen. In Figur 4 ist beispielhaft anhand verschiedener Parameter ein In the following, the mode of operation of the axial piston pump from FIGS. 1 to 3 will be explained on the basis of machine parameters, which are illustrated schematically in diagrams in FIGS. 4 and 5. In these several curves are plotted over a time s. FIG. 4 is an example based on various parameters

Aufsteuervorgang dargestellt, bei dem ein jeweiliger Kolbenraum von der Niederdrucköffnung 2 aus Figur 1 über den Umsteuerbereich 18 zur Hochdrucköffnung 4 gelangt, wobei er im Umsteuerbereich vorkomprimiert wird. Figur 5 zeigt beispielhaft anhand der verschiedenen Parameter einen Absteuervorgang, bei dem ein jeweiliger Kolbenraum von der Hochdrucköffnung 4 aus Figur 1 über den Umsteuerbereich 20 zur Niederdrucköffnung 2 gelangt, wobei im Umsteuerbereich Druck im Kolbenraum abgebaut und zur Aufladung des Speicherelements 30 verwendet wird. Upstream process shown in which a respective piston chamber passes from the low pressure port 2 of Figure 1 via the Umsteuerbereich 18 to the high pressure port 4, wherein it is precompressed in the Umsteuerbereich. FIG. 5 shows by way of example on the basis of the various parameters a shut-off process in which a respective piston chamber passes from the high-pressure opening 4 from FIG. 1 via the reversing region 20 to the low-pressure opening 2, wherein pressure in the piston chamber is reduced in the reversing region and used to charge the storage element 30.

Eine in der Figur 4 untere Kurve 36 stellt dabei die Kontaktzeit zwischen dem Öffnungsquerschnitt 32 und der Ausmündung 22 aus Figur 3 schematisch dar, wobei hohe Werte der Kurve 36 eine Überschneidung bedeuten, die etwa in der Kontaktzeit zwischen 0,08 und 0,08102 erfolgt. A lower curve 36 in FIG. 4 schematically illustrates the contact time between the opening cross-section 32 and the orifice 22 of FIG. 3, where high values of the curve 36 indicate an overlap which occurs approximately in the contact time between 0.08 and 0.08102 ,

Eine in der Figur 4 etwa mittig angeordnete Kurve 38 zeigt qualitativ einen Förderstrom eines Druckmittels, das vom Kolbenraum über die in der Figur 3 rechts angeordneten Öffnungsquerschnitt 32, die Ausmündung 22 und die Druckmittelleitung 26 aus Figur 1 zum Speicherelement 30 gelangt. Hierbei ist erkennbar, dass nur in der Kontaktzeit 0,08 bis 0,08102 Druckmittel ausgetauscht wird, wobei der Förderstrom zu Beginn der Überschneidung zwischen der Steueröffnung 16 und der Ausmündung 22 stark ansteigt und anschließend langsam abfällt. Kurz bevor der Kontakt bzw. die Überschneidung zwischen der Steueröffnung 16 und der Ausmündung 22 endet ist auch der Förderstrom im Wesentlichen Null. A curve 38 arranged approximately centrally in FIG. 4 qualitatively shows a delivery flow of a pressure medium which reaches the storage element 30 from the piston chamber via the opening cross section 32 arranged on the right in FIG. 3, the outlet 22 and the pressure medium line 26 from FIG. It can be seen that 0.08 to 0.08102 pressure medium is exchanged only in the contact time, wherein the flow increases sharply at the beginning of the overlap between the control port 16 and the orifice 22 and then slowly decreases. Just before the contact or the overlap between the control port 16 and the orifice 22 ends and the flow is substantially zero.

Eine Kurve 40 und eine Kurve 42 zeigen Druckverläufe an. Die an der y-Achse angegebenen Zahlenwerte und der angegebene Parameter„Druck" gelten nur für diese beiden Kurven. A curve 40 and a curve 42 indicate pressure profiles. The numerical values given on the y-axis and the specified parameter "pressure" only apply to these two curves.

Die Kurve 40 zeigt den Druckverlauf im Kolbenraum über die Kontaktzeit. Bei 0,08 Sekunden, also zu Beginn der Überschneidung zwischen Steueröffnung 16 und der Ausmündung 22, ist der Druck im Kolbenraum etwa Null und steigt dann bis zum Ende der Kontaktzeit bei 0,08102 Sekunden auf etwa 1 10 bar an. Nach der Kontaktzeit steigt der Druck noch weiter an, da die Steueröffnung 16 sich mit der Hochdrucköffnung 4 aus Figur 3 überschneidet. Der Druck steigt dann im Kolbenraum auf etwa 300 bar, was dem Druck in der Hochdrucköffnung 4 entspricht. The curve 40 shows the pressure curve in the piston chamber over the contact time. At 0.08 seconds, so at the beginning of the overlap between control port 16 and the orifice 22, the pressure in the piston chamber is about zero and then increases to the end of the contact time at 0.08102 seconds to about 1 10 bar. After the contact time, the pressure increases even further, since the control opening 16 intersects with the high-pressure opening 4 from FIG. The pressure then rises in the piston chamber to about 300 bar, which corresponds to the pressure in the high-pressure opening 4.

Eine Kurve 42 in dem Diagramm in Figur 4 stellt den Druck in dem Speicherelement 30 aus Figur 1 dar. Der Druck in dem Speicherelement 30 beträgt hierbei vor einer Überscheidung der Steueröffnung 16 mit der Ausmündung 22 in Figur 3 etwa 130 bar. Nach Kontakt der Steueröffnung 16 mit der Ausmündung 22 fällt der Druck im Speicherelement 30 leicht ab, während gleichzeitig der Druck im Kolbenraum, siehe Kurve 40, stark ansteigt. Die Drücke des Kolbenraums und des Speicherelements 30 gleichen sich somit in der Kontaktzeit aneinander an. Am Ende der Kontaktzeit sind die Drücke dabei im Wesentlichen bei etwa 1 10 bar ausgeglichen. Der Druckabfall im Speicherelement 30 aus Figur 1 ist hierbei deutlich geringer als der Druckanstieg im Kolbenraum. Dies liegt daran, dass ein Volumen des Speicherelements deutlich größer als einer vom Kolbenraum und Kolben begrenzter Arbeitsraum ist. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Volumen des Speicherelements 30 etwa 7,5 Mal so groß wie ein Totvolumen in einem jeweiligen Kolbenraum ist. Das Speicherelement 30 wird in Verbindung mit einem aufzuladenden Kolbenraum somit nicht vollständig entladen. A curve 42 in the diagram in FIG. 4 represents the pressure in the storage element 30 from FIG. 1. In this case, the pressure in the storage element 30 amounts to approximately 130 bar before the control orifice 16 is divided by the orifice 22 in FIG. After contact of the control port 16 with the orifice 22, the pressure in the storage element 30 drops slightly, while at the same time the pressure in the piston chamber, see curve 40, rises sharply. The pressures of the piston chamber and the storage element 30 thus equal to each other in the contact time. At the end of the contact time, the pressures are substantially balanced at about 1 10 bar. The pressure drop in the storage element 30 from FIG. 1 is significantly lower than the pressure increase in the piston chamber. This is because a volume of the storage element is significantly larger than a working space bounded by the piston chamber and piston. It has proved to be advantageous if the volume of the storage element 30 is about 7.5 times as large as a dead volume in a respective piston chamber. The storage element 30 is thus not completely discharged in conjunction with a piston chamber to be charged.

Die Steueröffnungen 16 der Zylindertrommel 10 sind dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass jeweils nur eine Steueröffnung 16 mit dem Umsteuerbereich 18 oder 20 in Kontakt ist. Dies wird anhand einer Kurve 44 in der Figur 4 verdeutlicht, die als gera- de Linie eingezeichnet ist. Dies stellt den Förderstrom durch die Ausmündung 24 links in der Figur 3 dar. Da bei einer Überschneidung der in der Figur 3 rechten Steueröffnung mit der Ausmündung 22 eben keine Überschneidung einer Steueröffnung 16 mit der in der Figur 3 linken Ausmündung 24 stattfindet, ist der Förderstrom während der Kontaktzeit Null. The control openings 16 of the cylinder drum 10 are designed and arranged such that in each case only one control opening 16 with the Umsteuerbereich 18 or 20 is in contact. This is illustrated by a curve 44 in FIG. 4, which is used as a straight line. the line is drawn. This represents the flow through the orifice 24 on the left in FIG. 3. Since, in the case of an overlap of the right-hand control orifice in FIG. 3 with the orifice 22, there is no overlap of a control orifice 16 with the orifice 24 in FIG zero during contact time.

Der Absteuervorgang, bei dem die Steueröffnung 16 des Kolbenraums von der Hoch- drucköffnung 4 zur Niederdrucköffnung 2 bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn in Figur 3 bewegt wird, ist anhand des Diagramms in Figur 5 näher erläutert. Hierbei sind die Verläufe der Kurven 36 bis 44 aus Figur 4 beim Absteuervorgang dargestellt. Die untere Kurve 36 zeigt hierbei Öffnungsverlauf und damit die Kontaktzeit zwischen dem Öffnungsquerschnitt 32 der Steueröffnung 16 und der Ausmündung 24 in Figur 3, wobei die Überschneidung etwa in der Zeit zwischen 0,1002 und 0,1012 Sekunden stattfindet. Der Förderstrom der Aufsteuerung, was durch die Kurve 38 in der Figur 5 verdeutlicht ist, ist hier bei Null. Der Druck im Kolbenraum, siehe Kurve 40, beträgt vor einer Überschneidung mit der Ausmündung 24 etwa 300 bar und fällt dann etwa während der Kontaktzeit auf 130 bar ab. Nach der Überschneidung sinkt der Druck im Kolbenraum weiter, da die Steueröffnung 16 in der Figur 3 sich mit der Niederdrucköffnung 2 überschneidet, wodurch Druck im Kolbenraum zur Niederdrucköffnung 2 abgebaut wird. Während der Druck im Kolbenraum in der Kontaktzeit fällt, steigt der Druck im Speicherelement 30, siehe Figur 1 , an, was die Kurve 42 in der Figur 5 darstellt. Der Druck steigt hier etwa von 1 10 bar auf 130 bar an, womit die Drücke im Kolbenraum und im Speicherelement 30 am Ende der Kontaktzeit etwa gleich sind. Das Speicherelement 30 wird somit wieder mit Druckmittel aus dem Kolbenraum während der Kontaktzeit aufgefüllt, womit eine Energierückgewinnung ermöglicht ist. Das Druckmittel im Kolbenraum dient somit zum Aufladen des Speicherelements 30 und strömt nicht ungenutzt zur Niederdrucköffnung 2 ab. Hierdurch ist ein Wirkungsgrad der Kolbenmaschine vergleichsweise hoch, da die beim Absteuervorgang entstehende Verlustenergie durch das Speicherelement 30 gespeichert wird und beim Aufsteuervorgang genutzt wird. The Absteuervorgang, in which the control opening 16 of the piston chamber is moved from the high-pressure opening 4 to the low-pressure opening 2 in a counterclockwise rotation in Figure 3, is explained in more detail with reference to the diagram in Figure 5. Here, the curves of curves 36 to 44 from FIG. 4 are shown during the shut-off process. The lower curve 36 in this case shows the course of the opening and thus the contact time between the opening cross-section 32 of the control opening 16 and the orifice 24 in Figure 3, wherein the overlap occurs approximately in the time between 0.1002 and 0.1012 seconds. The flow rate of the control, which is illustrated by the curve 38 in Figure 5, is here at zero. The pressure in the piston chamber, see curve 40, is about 300 bar before an overlap with the orifice 24 and then drops approximately during the contact time to 130 bar. After the overlap, the pressure in the piston chamber continues to decrease because the control opening 16 in FIG. 3 overlaps the low-pressure opening 2, whereby pressure in the piston chamber is reduced to the low-pressure opening 2. While the pressure in the piston chamber drops in the contact time, the pressure in the storage element 30, see FIG. 1, increases, which represents the curve 42 in FIG. The pressure increases here, for example from 1 10 bar to 130 bar, whereby the pressures in the piston chamber and in the storage element 30 at the end of the contact time are approximately equal. The storage element 30 is thus filled again with pressure medium from the piston chamber during the contact time, whereby an energy recovery is possible. The pressure medium in the piston chamber thus serves to charge the storage element 30 and does not flow unused to the low-pressure opening 2. As a result, an efficiency of the piston engine is comparatively high, since the loss energy arising during the Absteuervorgang is stored by the storage element 30 and is used in the Aufsteuervorgang.

Eine Kontaktzeit der Steueröffnung 16 mit der Ausmündung 22 bzw. 24 in der Figur 3 kann durch deren Ausgestaltung eingestellt werden. Eine Länge der Ausmündung 22 und 24 in Umfangsrichtung beeinflusst hierbei die Kontaktzeit, wobei bei einer größeren Länge sich entsprechend die Kontaktzeit erhöht. Des weiteren wird eine Breite des Überschneidungsbereichs bzw. eine Breite der Ausmündungen 22 und 24 in Radialrichtung und eine Breite des Öffnungsquerschnitts 32 derart gewählt, dass in der Kontaktzeit sich die Drücke im Kolbenraum und im Speicherelement 30, siehe Figur 1 , im Wesentlichen angleichen. Idealerweise endet jeweils eine Überschneidung der Steueröffnung 16 mit der Ausmündung 22 bzw. 24, wenn ein Druckausgleich zwischen dem Kolbenraum und dem Speicherelement 30 erfolgt ist. Eine Überschneidung zwischen der Steueröffnung 16 und Ausmündung 22 bzw. 24 erfolgt vorzugsweise kurz nach dem eine Überschneidung zwischen dieser Steueröffnung 16 mit der Niederdruck- bzw. Hochdrucköffnung 2 bzw. 4 endet. Somit werden die Kontaktseiten derart ausgelegt, dass ein maximal möglicher Förderstrom zwischen Kolbenraum und Speicherelement 30 ausgetauscht werden kann, was zu einer maximalen Energierückgewinnung führt. Das Speicherelement 30 wird somit nach dem Drehschieberprinzip mit den Kolbenräumen verbunden. A contact time of the control opening 16 with the orifice 22 or 24 in Figure 3 can be adjusted by the configuration thereof. A length of the orifice 22 and 24 in the circumferential direction in this case affects the contact time, with a larger Length increases accordingly the contact time. Furthermore, a width of the overlap region or a width of the orifices 22 and 24 in the radial direction and a width of the opening cross section 32 are selected such that in the contact time, the pressures in the piston chamber and in the storage element 30, see Figure 1, substantially equalize. Ideally, in each case an overlap of the control opening 16 ends with the orifice 22 or 24, when a pressure equalization between the piston chamber and the storage element 30 has occurred. An overlap between the control port 16 and the orifice 22 and 24 is preferably carried out shortly after an overlap between this control port 16 ends with the low-pressure or high-pressure port 2 and 4 respectively. Thus, the contact sides are designed such that a maximum possible flow between the piston chamber and storage element 30 can be replaced, resulting in maximum energy recovery. The storage element 30 is thus connected to the rotary valve principle with the piston chambers.

Figur 6 stellt in einer schematischen Ansicht eine Kolbenmaschine in Form einer Axialkolbenpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar. Ausmündungen 46 und 48 sind im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel nicht in einer Steuerscheibe, sondern in einer Lagerbuchse 50 ausgebildet, in der eine Zylindertrommel 52 gleitend gelagert ist. FIG. 6 shows, in a schematic view, a piston machine in the form of an axial piston pump according to a second exemplary embodiment. In contrast to the preceding exemplary embodiment, outlets 46 and 48 are not formed in a control disk but in a bearing bush 50 in which a cylindrical drum 52 is slidably mounted.

Die Zylindertrommel 52 ist fest mit einer Triebwelle 54 verbunden, die in ihren Endabschnitten über Drehlager 56 und 58 in einem nicht dargestellten Maschinengehäuse gelagert ist. In der Zylindertrommel 52 sind eine Vielzahl von Kolbenräumen im Parallelabstand zur Drehachse 60 eingebracht, wobei in der Figur 6 ein oberer Kolbenraum 62 und ein unterer Kolbenraum 64 dargestellt sind. In den Kolbenräumen ist jeweils ein Kolben bewegbar geführt, wobei in der Figur 6 ein Kolben 66 im Kolbenraum 62 und ein Kolben 68 im Kolbenraum 64 dargestellt ist. Ein jeweiliger Kolben 66 und 68 ist auf seiner von der Zylindertrommel 52 abweisenden Seite gelenkig mit einem Kolbenfuß 70 bzw. 72 verbunden über die die Kolben 66 und 68 bei einer Drehung der Zylindertrommel 52 an einer Schrägscheibe 74 abgleiten. Die Zylindertrommel 52 ist gleitend mit seiner Außenmantelfläche 76 in der Lagerbuchse 50 gelagert. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Figur 6 die Außenmantelfläche 76 der Zylindertrommel 52 und eine Innenmantelfläche 78 der Lagerbuchse 50 deutlich beabstandet zueinander dargestellt. The cylinder drum 52 is fixedly connected to a drive shaft 54 which is mounted in its end portions via pivot bearings 56 and 58 in a machine housing, not shown. In the cylinder drum 52 a plurality of piston chambers are introduced at a parallel distance from the axis of rotation 60, wherein in the figure 6, an upper piston chamber 62 and a lower piston chamber 64 are shown. In the piston chambers a piston is guided in each case movable, wherein in the figure 6, a piston 66 in the piston chamber 62 and a piston 68 in the piston chamber 64 is shown. A respective piston 66 and 68 is pivotally connected on its side facing away from the cylinder drum 52 with a piston foot 70 and 72 via which the piston 66 and 68 slide on a swash plate 74 upon rotation of the cylinder drum 52. The cylinder drum 52 is slidably mounted with its outer circumferential surface 76 in the bearing bush 50. For better clarity, in FIG. 6 the outer lateral surface 76 of the cylindrical drum 52 and an inner lateral surface 78 of the bearing bush 50 are shown clearly spaced from one another.

Die in der Figur 6 obere Ausmündung 46 ist über eine Druckmittelleitung 80 mit einem Speicherelement beziehungsweise PRV 82 und die untere Ausmündung 48 ist mit dem PRV 82 über eine Druckmittelleitung 84 verbunden. Die Ausmündungen 46 und 48 sind dabei in einem Umsteuerbereich der Kolbenmaschine angeordnet. Die in der Figur 6 obere Ausmündung 46 dient dabei zum Aufbau eines Drucks in einem Kolbenraum zwischen einer Niederdruck- und einer Hochdrucköffnung, während die untere Ausmündung 48 zum Abbau eines Drucks in einem Kolbenraum zwischen einer Hochdruck- und einer Niederdrucköffnung dient. Dies wird durch Pfeile 86 und 88 verdeutlicht, die einen Förderstrom von bzw. zum PRV 82 darstellen. Über die obere Ausmündung 46 strömt somit ein Förderstrom vom PRV 82 zu einem Kolbenraum, während über die untere Ausmündung 48 ein Förderstrom von einem Kolbenraum zum PRV 82 strömt. Zum Verbinden eines Kolbenraums mit einer Ausmündung 46 und 48 ist radial in die Zylindertrommel 52 jeweils eine weitere Steueröffnung beziehungsweise Umsteueröffnung zu einem jeweiligen Kolbenraum eingebracht. Zum Kolbenraum 62 führt in der Figur 6 dabei eine Umsteueröffnung 90 und zum Kolbenraum 64 eine Umsteueröffnung 92. The upper outlet 46 in FIG. 6 is connected via a pressure medium line 80 to a storage element or PRV 82, and the lower outlet 48 is connected to the PRV 82 via a pressure medium line 84. The orifices 46 and 48 are arranged in a Umsteuerbereich the piston engine. The upper opening 46 in FIG. 6 serves to build up a pressure in a piston space between a low-pressure opening and a high-pressure opening, while the lower opening 48 serves to reduce a pressure in a piston space between a high-pressure opening and a low-pressure opening. This is illustrated by arrows 86 and 88, which represent a flow from or to the PRV 82. Thus, a flow from the PRV 82 flows to a piston chamber via the upper orifice 46, while a flow from a piston chamber to the PRV 82 flows via the lower orifice 48. For connecting a piston chamber with an orifice 46 and 48 is introduced radially into the cylinder drum 52 each have a further control opening or reversing opening to a respective piston chamber. In this case, a reversal opening 90 leads to the piston chamber 62 and to a reversing opening 92 to the piston chamber 64 in FIG.

Figur 6 stellt in einer Draufsicht zusätzlich die Zylindertrommel 52 dar. Hierbei sind eine Vielzahl von kreiszylinderförmigen Kolbenräumen 94 erkennbar, denen jeweils eine Umsteueröffnung 96 zugeordnet ist, die durch Strichlinien verdeutlicht sind. FIG. 6 additionally shows the cylindrical drum 52 in a plan view. In this case, a multiplicity of circular-cylindrical piston spaces 94 can be seen, to each of which a reversing opening 96 is assigned, which are illustrated by dashed lines.

Figur 6 zeigt die Kolbenmaschine, bei der der untere Kolben 68 etwa im Bereich seines oberen Totpunkts (Top Dead Center) und der obere Kolben 66 im Bereich seines unteren Totpunkts (Bottom Dead Center) angeordnet ist. FIG. 6 shows the piston engine, in which the lower piston 68 is arranged approximately in the region of its top dead center (top dead center) and the upper piston 66 in the region of its bottom dead center (bottom dead center).

Zum Verbinden der Kolbenräume mit dem PRV 82 überschneiden die To connect the piston chambers to the PRV 82, overlap the

Umsteueröffnungen 96 die Ausmündung 46 oder 48. Hierzu sind die Umsteueröffnungen 96 the orifice 46 or 48. These are the

Umsteueröffnungen 96 und die Ausmündungen 46 und 48 in Richtung der Drehachse 60 gesehen etwa auf gleicher Höhe angeordnet. Die Ausmündungen 46 und 48 sind dabei als Bohrungen oder als Schlitze ausgebildet, die sich abschnittsweise entlang eines Kreises in Umfangsrichtung der Lagerbuchse 50 erstrecken. Zum Verbinden der Kolbenräume 94 mit der Niederdruck- und Hochdrucköffnung der Kolbenmaschine ist jedem Kolbenraum 94 eine Steueröffnung zugeordnet, wobei in der Figur 6 eine Steueröffnung 98 des Kolbenraums 62 und eine Steueröffnung 100 des Kolbenraums 64 dargestellt sind. Diese erstrecken sich jeweils etwa koaxial zum Kolbenraum 62 bzw. 64 und münden an einer an der Schrägscheibe 74 abweisenden Stirnseite 102 der Zylindertrommel 52. Umsteueröffnungen 96 and the orifices 46 and 48 seen in the direction of the axis of rotation 60 arranged approximately at the same height. The orifices 46 and 48 are thereby formed as bores or as slots, which extend in sections along a circle in the circumferential direction of the bearing bush 50. For connecting the piston chambers 94 with the low-pressure and high-pressure ports of the piston engine, a control port is assigned to each piston chamber 94, wherein a control port 98 of the piston chamber 62 and a control port 100 of the piston chamber 64 are shown in FIG. These each extend approximately coaxially with the piston chamber 62 or 64 and terminate at a front side 102 of the cylinder drum 52 which is repellent against the swashplate 74.

Die Geometrien der Ausmündungen 46, 48 und der Umsteueröffnungen 96 sind dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass das PRV 82 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel be- und entladen wird. The geometries of the outlets 46, 48 and the Umsteueröffnungen 96 are preferably designed such that the PRV 82 is loaded and unloaded according to the first embodiment.

Offenbart ist eine hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine, die eine Mehrzahl von Kolbenräumen aufweist, in denen Kolben eine Hubbewegung ausführen. Ein jeweiliger Kolbenraum ist hierbei über eine Steueröffnung jeweils mit einer Niederdruck- und Hochdrucköffnung wechselweise verbindbar. Zwischen der Niederdruck- und der Hochdrucköffnung sind Umsteuerbereiche vorgesehen, über die ein jeweiliger Kolbenraum im Übergang zwischen der Niederdruck- und der Hochdrucköffnung bewegt wird. In einem jeweiligen Umsteuerbereich ist eine Ausmündung vorgesehen, über die ein jeweiliger Kolbenraum mit einem Speicherelement (PRV), wenn seine Steueröffnung sich mit einer der Ausmündungen im Betrieb der Kolbenmaschine überschneidet. Disclosed is a hydrostatic piston engine, in particular an axial piston machine, which has a plurality of piston chambers, in which piston perform a lifting movement. A respective piston chamber is in this case alternately connectable via a control opening in each case with a low-pressure and high-pressure opening. Umsteuerbereiche are provided between the low-pressure and the high-pressure opening, via which a respective piston chamber is moved in the transition between the low-pressure and the high-pressure opening. In a respective Umsteuerbereich an orifice is provided, via which a respective piston chamber with a storage element (PRV) when its control port overlaps with one of the orifices during operation of the piston engine.

Claims

Patentansprüche claims

1 . Hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenmaschine, mit zumindest einem Kolbenraum (94), in dem ein bewegbarer Kolben (66, 68) angeordnet ist, wobei der Kolbenraum (94) über eine Steueröffnung (16; 98, 100) wechselweise mit einer Niederdruck- und einer Hochdrucköffnung (2, 4) eines Steuerteils (1 ) verbindbar ist, wobei zwischen der Niederdruck- und der Hochdrucköffnung (2, 4) zwei 1 . Hydrostatic piston machine, in particular axial piston machine, with at least one piston chamber (94) in which a movable piston (66, 68) is arranged, wherein the piston chamber (94) via a control port (16, 98, 100) alternately with a low pressure and a High-pressure opening (2, 4) of a control part (1) is connectable, wherein between the low-pressure and the high-pressure opening (2, 4) two

Umsteuerbereiche (18, 20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem jeweiligen Umsteuerbereich (18, 20) eine Ausmündung (22, 24; 46, 48) zum Verbinden mit dem Kolbenraum vorgesehen ist, die jeweils über eine Druckleitung (26, 28; 80, 84) mit einem Speicherelement (30; 82) verbunden ist. Umsteuerbereiche (18, 20) are provided, characterized in that in a respective Umsteuerbereich (18, 20) an orifice (22, 24, 46, 48) is provided for connection to the piston chamber, each via a pressure line (26, 28 80, 84) is connected to a storage element (30, 82).

2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 , wobei im Kolbenraum (94) ein Totvolumen ausgebildet ist, und wobei ein Speichervolumen des Speicherelements (30; 82) wesentlich größer als das Totvolumen ist. 2. Piston engine according to claim 1, wherein in the piston chamber (94) has a dead volume is formed, and wherein a storage volume of the storage element (30; 82) is substantially larger than the dead volume.

3. Kolbenmaschine nach Anspruch 2, wobei das Speichervolumen zumindest etwa 7,5-mal so groß wie das Totvolumen ist. 3. The piston engine according to claim 2, wherein the storage volume is at least about 7.5 times as large as the dead volume.

4. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steueröffnung (16; 98, 100), die Niederdruck- und Hochdrucköffnung (2, 4) und die Ausmündungen (22, 24; 46, 48) derart ausgestaltet sind, dass eine jeweilige Steueröffnung (16; 98, 100) bei einer Verbindung des Kolbenraums (94) mit einer jeweiligen Ausmündung (22, 24; 46, 48) nicht mit der Niederdruck- und Hochdrucköffnung (2, 4) verbunden ist. 4. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the control opening (16; 98, 100), the low-pressure and high-pressure opening (2, 4) and the outlets (22, 24, 46, 48) are designed such that a respective control opening (16, 98, 100) is not connected to the low-pressure and high-pressure ports (2, 4) when connecting the piston chamber (94) to a respective orifice (22, 24; 46, 48).

5. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. 5. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the outlets have different opening cross-sections.

6. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen (22, 24; 46, 48) derart ausgestaltet sind, dass bei einer Überschneidung ein maximal möglicher Druckmittelvolumenstrom zwischen dem Speicherelement (30; 82) und dem Kolbenraum ausgetauscht wird. 6. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the orifices (22, 24, 46, 48) are designed such that at an overlap a maximum possible pressure medium flow between the storage element (30, 82) and the piston chamber is replaced.

7. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen (22, 24; 46, 48) und/oder die Steueröffnungen (16; 98, 100; 90, 92) derart ausgelegt sind, dass eine jeweilige Ausmündung (22, 24; 46, 48) frühest möglich mit dem Kolbenraum (94) verbunden ist, nachdem die Steueröffnung (16; 98, 100) nicht mehr in Verbindung mit der Niederdruck- oder Hochdrucköffnung (2, 4) ist. 7. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the orifices (22, 24, 46, 48) and / or the control openings (16; 98, 100; 90, 92) are designed such that a respective orifice (22, 24; 46, 48) is connected as early as possible to the piston chamber (94) after the control port (16; 98, 100) is no longer in communication with the low-pressure or high-pressure port (2, 4).

8. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen und/oder die Steueröffnung (16; 98, 100) derart ausgelegt sind, dass die Verbindung zwischen einer Ausmündung (22, 24; 46, 48) und dem Kolbenraum (94) getrennt ist, wenn die Drücke im Speicherelement und im mit der Ausmündung (22, 24; 46, 48) verbundenen Kolbenraum (94) in etwa ausgeglichen sind. 8. Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the orifices and / or the control opening (16; 98, 100) are designed such that the connection between an orifice (22, 24; 46, 48) and the piston chamber (94) separated is when the pressures in the storage element and in the outlet (22, 24, 46, 48) connected to the piston chamber (94) are approximately balanced.

9. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Ausmündung (22, 24) in radialer Richtung von einer Drehachse der Kolbenmaschine aus gesehen außerhalb eines maximalen Außendurchmessers der Niederdruck- und/oder Hochdrucköffnung (2, 4) in dem Steuerteil (1 ) ausgebildet ist, und wobei die Steueröffnung (16) des Kolbenraums einen außerhalb des Außendurchmessers liegenden Öffnungsabschnitt (32) hat. 9. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein at least one orifice (22, 24) seen in the radial direction from a rotational axis of the piston engine outside a maximum outer diameter of the low-pressure and / or high-pressure port (2, 4) in the control part (1) is formed, and wherein the control opening (16) of the piston chamber has a lying outside the outer diameter opening portion (32).

10. Kolbenmaschine nach Anspruch 9, wobei der Öffnungsabschnitt (32) in Um- fangsrichtung der Steueröffnung (16) etwa mittig von dieser, insbesondere u-förmig ausgebildet ist und in Umfangsrichtung der Steueröffnung wesentlich kürzer als die Steueröffnung ist. 10. Piston engine according to claim 9, wherein the opening portion (32) in the circumferential direction of the control opening (16) approximately centrally of this, in particular U-shaped and is substantially shorter than the control opening in the circumferential direction of the control opening.

1 1 . Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen schlitz- oder langlochförmig ausgebildet sind und sich in einer Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse der Kolbenmaschine erstrecken. 1 1. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the orifices are slotted or elongated hole-shaped and extend in a circumferential direction with respect to the axis of rotation of the piston engine.

12. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen (22, 24; 46, 48) jeweils unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. 12. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the outlets (22, 24, 46, 48) each have different opening cross-sections.

13. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausmündungen (46, 48) in einer Lagerhülse (50) einer den Kolbenraum (94) aufweisenden Zylindertrommel (52) ausgebildet sind und wobei der Kolbenraum (94) zusätzlich zur Steueröffnung (98, 100) eine wechselweise mit den Ausmündungen (46, 48) verbindbare Steueröffnung (90, 92) aufweist. 13. Piston engine according to one of the preceding claims, wherein the orifices (46, 48) in a bearing sleeve (50) of the piston chamber (94) having Cylinder drum (52) are formed and wherein the piston chamber (94) in addition to the control opening (98, 100) has a mutually connectable to the orifices (46, 48) controllable opening (90, 92).

14. Kolbenmaschine nach Anspruch 13, wobei die zusätzliche Steueröffnung (96) in Radialrichtung in die Zylindertrommel (52) eingebracht ist. 14. Piston engine according to claim 13, wherein the additional control opening (96) is introduced in the radial direction in the cylinder drum (52).