DE10232513B4

DE10232513B4 - Pulsation-optimized hydrostatic displacement machine, in particular axial or radial piston machine

Info

Publication number: DE10232513B4
Application number: DE2002132513
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bergmann Martin
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: FR2845429A1; DE10232513A1; FR2845429B1

Abstract

1. Hydrostatische Verdrängermaschine, insbesondere Axial- oder Radialkolbenmaschine, mit mindestens einem auf einer huberzeugenden Laufbahn (4) abgestützten Verdrängerkörper (1), dessen Hubbewegungen durch eine Hubkurve definiert sind, wobei die Laufbahn (4) derart ausgebildet ist, dass die Hubkurve des Verdrängerkörpers (1) einen von der Sinusform abweichenden und im Hinblick auf eine geringe Volumenstrompulsation der Verdrängermaschine optimierten Verlauf aufweist, wobei die Laufbahn (4) mindestens einen Abschnitt (C) zur Erzeugung eines annähernd gleichförmigem Volumenstroms des Verdrängerkörpers (1) und mindestens einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt (A) mit Nullhub des Verdrängerkörpers (1) aufweist, wobei zwischen einem Abschnitt (C) mit annähernd gleichförmigem Volumenstrom des Verdrängerkörpers (1) und einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt (A) mit Nullhub des Verdrängerkörpers (1) ein Übergangsabschnitt (B) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung der Verdrängermaschine als Pumpe die Laufbahn (4) im Bereich der Umsteuerung zwischen einem Niederdruckanschluss (ND) und einem Hochdruckanschluss (HD) unmittelbar vor dem Abschnitt (A) mit Nullhub des Verdrängerkörpers (1) einen Abschnitt (D) aufweist, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird, und ein Verdrängerraum (2), der sich im Abschnitt (D) befindet, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird, unter Zwischenschaltung eines gesteuerten Ventils (10) an einen Tank (11) angeschlossen ist, wobei der Druck im Verdrängerraum (2) in Öffnungsrichtung und der Druck auf der Hochdruckseite (HD) der Verdrängermaschine in Schließrichtung des Ventils (10) wirksam ist, so dass der Druck im Verdrängerraum (2) dem Druck auf der Hochdruckseite (HD) der Verdrängermaschine entspricht, wobei der Verdrängerraum (2) in dem Abschnitt (D), in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird und der Verdrängerraum (2) mit dem Ventil (10) in Verbindung steht, keine Verbindung zu dem Niederdruckanschluss (ND) und zu dem Hochdruckanschluss (HD) aufweist ...1. Hydrostatic displacement machine, in particular axial or radial piston machine, with at least one displacement body (1) supported on a stroke-generating track (4), the stroke movements of which are defined by a stroke curve, the track (4) being designed in such a way that the stroke curve of the displacement body (1) has a course that deviates from the sinusoidal shape and is optimized with regard to a low volume flow pulsation of the displacement machine, the track (4) having at least one section (C) for generating an approximately uniform volume flow of the displacement body (1) and at least one in the area of the Reversing provided section (A) with zero stroke of the displacement body (1), with a section (C) with an approximately uniform volume flow of the displacement body (1) and a section (A) provided in the area of the reversing with zero stroke of the displacement body (1) Transition section (B) is provided, thereby gekennzeic This means that when the displacement machine is used as a pump, the raceway (4) has a section (D) in the area of the reversal between a low-pressure connection (LP) and a high-pressure connection (HD) immediately in front of the section (A) with zero stroke of the displacement body (1) , in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated, and a displacement space (2), which is located in section (D), in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated, with the interposition of a controlled valve (10) a tank (11) is connected, the pressure in the displacement chamber (2) in the opening direction and the pressure on the high pressure side (HD) of the displacement machine in the closing direction of the valve (10), so that the pressure in the displacement chamber (2) corresponds to the pressure on the high pressure side (HD) of the displacement machine, the displacement chamber (2) in the section (D) in which the compression volume of the Pressure medium excess volume flow is generated and the displacement chamber (2) is connected to the valve (10), has no connection to the low pressure connection (LP) and to the high pressure connection (HD) ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Verdrängermaschine, insbesondere Axial- oder Radialkolbenmaschine, mit mindestens einem auf einer huberzeugenden Laufbahn abgestützten Verdrängerkörper, dessen Hubbewegungen durch eine Hubkurve definiert sind, wobei die Laufbahn derart ausgebildet ist, dass die Hubkurve des Verdrängerkörpers einen von der Sinusform abweichenden und im Hinblick auf eine geringe Volumenstrompulsation der Verdrängermaschine optimierten Verlauf aufweist, wobei die Laufbahn mindestens einen Abschnitt zur Erzeugung eines annähernd gleichförmigem Volumenstroms des Verdrängerkörpers und mindestens einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers aufweist, wobei zwischen einem Abschnitt mit annähernd gleichförmigem Volumenstrom des Verdrängerkörpers und einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers ein Übergangsabschnitt vorgesehen ist.The invention relates to a hydrostatic displacement machine, in particular axial or radial piston machine, with at least one supported on a thrust bearing displacement body whose strokes are defined by a lift curve, wherein the track is formed such that the lift curve of the displacement deviate from the sinusoidal and in the With regard to a low volumetric flow pulsation of the positive displacement machine has optimized course, wherein the track has at least one portion for generating an approximately uniform volume flow of the displacement and at least one provided in the reversal section with zero stroke of the displacement, wherein between a portion of approximately uniform volume flow of the displacement and provided in the region of the reversal section with zero stroke of the displacement body, a transition section is provided.

Derartige Verdrängermaschinen werden beispielsweise in hydrostatischen Getrieben eingesetzt, die von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor angetrieben werden. Durch stetige Weiterentwicklung strahlen die Antriebsmotoren dieser Aggregate zunehmend weniger Geräusche ab, obwohl im Zuge der Erhöhung der Leistungsdichte die Betriebsdrehzahlen heraufgesetzt werden.Such displacement machines are used for example in hydrostatic transmissions which are driven by an internal combustion engine or an electric motor. Due to continuous development, the drive motors of these units emit increasingly less noise, although in the course of increasing the power density, the operating speeds are increased.

Damit sich die von den hydrostatischen Verdrängereinheiten, insbesondere der Pumpe, abgestrahlten Geräusche nicht übermäßig stark aus den Schallabstrahlungen des gesamten Aggregates herausheben, steigen auch hier die Anforderungen im Hinblick auf eine geringe Körperschallabstrahlung.So that the noise radiated by the hydrostatic displacement units, in particular the pump, does not rise too much out of the sound radiation of the entire unit, the requirements with regard to a low structure-borne sound radiation also increase here.

Bei der Entstehung von Körperschall in Verdrängermaschinen sind die Volumenstrompulsationen des Druckmittels besonders kritisch, da sie sich über die hydrostatische Anlage ausbreiten und eine große Anzahl von Bauteilen zur Körperschallabstrahlung anregen können.In the formation of structure-borne noise in positive displacement machines, the volume flow pulsations of the pressure medium are particularly critical because they spread over the hydrostatic system and can stimulate a large number of components to the structure-borne sound radiation.

Bei den bekannten hydrostatischen Verdrängermaschinen stützen sich die in der Regel als Kolben ausgeführten Verdrängerkörper direkt oder indirekt auf einer schräg angeordneten ebenen Hubscheibe (Axialkolbenmaschine) oder einem kreisförmigen Hubring ab (Radialkolbenmaschine). Bei mehrhubigen Radialkolbenmaschinen mit äußerer Abstützung ist eine Nockenbahn vorgesehen.In the known hydrostatic displacement machines, which are usually designed as a piston displacer based directly or indirectly on a slanted planar Hubscheibe (axial piston) or a circular cam from (radial piston engine). In multi-stroke radial piston machines with external support a cam track is provided.

Der von der Laufbahn erzeugte Bewegungsablauf der einzelnen Verdrängerkörper während einer vollständigen Umdrehung der Triebwelle der Verdrängermaschine, ist als Hubkurve darstellbar, die sinusförmig oder nahezu sinusförmig ist. Der durch die Hubbewegungen jedes Verdrängerkörpers jeweils erzeugte, sogenannten kinematische Volumenstrom des Verdrängerkörpers ist folglich ebenfalls sinusförmig bzw. nahezu sinusförmig. Bedingt durch die endliche Zahl der Verdrängerkörper, die in einer Verdrängermaschine untergebracht werden können, entsteht trotz Überlagerung der von den einzelnen Verdrängerkörpern erzeugten, phasenverschobenen kinematischen Volumenströme eine (kinematische) Volumenstrompulsation im Gesamtvolumenstrom.The movement sequence of the individual displacer body generated by the race during a complete revolution of the drive shaft of the displacement machine, can be represented as a lift curve which is sinusoidal or nearly sinusoidal. The so-called kinematic volumetric flow of the displacer body, which is generated in each case by the lifting movements of each displacer, is therefore likewise sinusoidal or almost sinusoidal. Due to the finite number of displacement bodies that can be accommodated in a positive-displacement machine, a (kinematic) volume flow pulsation in the total volume flow occurs despite superimposition of the phase-shifted kinematic volume flows generated by the individual displacement bodies.

Darüber hinaus entsteht aber auch durch die Kompressibilität des als Druckmittel verwendeten Hydrauliköls eine Volumenstrompulsation. Diese ist in der Regel größer als die kinematische Volumenstrompulsation und sei am Beispiel einer als Pumpe eingesetzten Verdrängermaschine erläutert:
Beim Druckaufbau ist im zylindrischen Verdrängerraum während des Umsteuerns von Niederdruck zu Hochdruck ein Volumenstrom erforderlich. Trotz der gedrosselten, über eine Umsteuerkerbe gesteuerten Zufuhr von Druckmittel entsteht aufgrund der Kompressibilität des Druckmittels während eines kurzen Zeitraums ein großer Volumenstrom entgegen der gewünschten Förderrichtung. Dies führt zu kurzzeitigen Volumenstromeinbrüchen mit relativ großen Amplituden im Gesamtförderstrom.In addition, however, caused by the compressibility of the hydraulic oil used as a pressure medium volume flow pulsation. This is usually greater than the kinematic volumetric flow pulsation and is explained using the example of a displacement machine used as a pump:
During pressure buildup, a volume flow is required in the cylindrical displacement chamber during the changeover from low pressure to high pressure. Despite the throttled, controlled via a Umsteuerkerbe supply of pressure medium due to the compressibility of the pressure medium during a short period of time, a large volume flow counter to the desired conveying direction. This leads to short-term volume flow drops with relatively large amplitudes in the total flow rate.

Um diesen unerwünschten Effekt zu verringern, könnte man in Betracht ziehen, eine kleinere Umsteuerkerbe zu verwenden, so dass der Volumenstrom über einen längeren Zeitraum verteilt wird. Eine Ausbildung der Umsteuerkerbe über einen größeren Umschlingungsbereich ist jedoch nicht möglich, da der Verdrängerkörper – abgesehen vom Totpunkt – stets eine Hubbewegung ausführt und daher schnell unerwünschte Druckerhöhungen oder Hohlsoge in den Verdrängerräumen entstehen können.To reduce this undesirable effect, one could consider using a smaller recirculation notch so that the volumetric flow is spread over a longer period of time. However, it is not possible to design the Umsteuerkerbe over a larger Umschlingungsbereich because the displacer - apart from the dead center - always executes a lifting movement and therefore quickly undesirable pressure increases or Hohlsoge can arise in the displacer.

Hydrostatische Verdrängermaschinen mit vielen Verdrängerräumen haben zwar prinzipiell geringere kinematische und kompressionsbedingte Pulsationsausschläge, die erzeugten Frequenzen liegen dann aber in der Regel in Bereichen, die vom menschlichen Gehör als besonders unangenehm empfunden werden.Although hydrostatic displacement machines with many displacement chambers have in principle lower kinematic and compression-related Pulsationsausschläge, but the frequencies generated are then usually in areas that are perceived by the human ear as particularly unpleasant.

Aus der DE 199 61 851 A1 ist gattungsgemäße Verdrängermaschine bekannt, bei der durch die Gestaltung der Laufbahn abweichend von einer Sinusform die kinematischen Förderstrompulsationen eliminiert sind.From the DE 199 61 851 A1 generic displacement machine is known in which the design of the career deviating from a sinusoidal kinematic flow pulsations are eliminated.

Aus der DE 37 00 573 A1 , der EP 1 013 928 A2 und der DE 197 06 116 C2 sind hydrostatische Verdrängermaschinen bekannt, bei denen mittels einer Speicherumsteuerung die kompressionsbedingten Pulsationen verringert sind. Im Trennsteg zwischen der Niederdrucksteuerniere und der Hochdrucksteuerniere ist hierzu mindestens ein Kanal angeordnet, der mit einem Speicherelement verbunden sind, um den Druck im umsteuernden Verdrängerraum an den Druck der Hochdruckseite anzunähern. Zum Druckanstieg des Drucks im Verdrängerraum strömt hierbei Druckmittel über den Kanal von dem Speicherelement in den Verdrängerraum.From the DE 37 00 573 A1 , of the EP 1 013 928 A2 and the DE 197 06 116 C2 Hydrostatic displacement machines are known in which by means of a memory reversal, the compression-induced pulsations are reduced. In the divider between the low pressure control kidney and the Hochdrucksteuerniere is arranged for this purpose at least one channel, which are connected to a storage element to approximate the pressure in the reversing displacement chamber to the pressure of the high pressure side. In order to increase the pressure in the displacer chamber, pressure medium flows via the channel from the storage element into the displacer space.

Die DE 689 12 352 T2 offenbart eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauwiese, bei der an den umsteuernden Verdrängerräumen eine Kavitation (Hohlsog) und eine übermäßige Vorkompression vermieden werden können. Hierzu sind im Bereich des Trennstegs zwischen den Steuernieren Austauschöffnungen angeordnet, die mit einem variablen Raum verbunden sind. Ein im Trennsteg befindlicher Verdrängerraum, der den Totpunkt passiert hat und sich in einer Vorkompressionszone befindet, fördert Druckmittel über eine Austauschöffnung in den Raum und füllt diesen mit Druckmittel, um in dem hinter dem Totpunkt befindlichen Verdrängerraum eine übermäßige Vorkompression zu verhindern. Ein in Drehrichtung nachfolgender Verdrängerraum, der sich im Trennsteg noch vor dem Totpunkt befindet, wird über eine zweite Austauschöffnung mit Druckmittel aus dem Raum befüllt, um in dem vor dem Totpunkt befindlichen Verdrängerraum Kavitation zu verhindern.The DE 689 12 352 T2 discloses an axial piston machine in swash plate construction, in which at the reversing Verdrängerräumen cavitation (cavitation) and excessive pre-compression can be avoided. For this purpose, exchange openings are arranged in the region of the separating web between the control kidneys, which openings are connected to a variable space. A displacer located in the divider, which has passed the dead center and is located in a Vorkompressionszone, promotes pressure medium via a replacement opening into the room and fills it with pressure medium to prevent in the located behind the dead center displacer excessive pre-compression. A subsequent displacement in the direction of rotation, which is still in the separating web before the dead center, is filled via a second exchange opening with pressure medium from the room to prevent cavitation in the displacement chamber located before the dead center.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Geräusch-Abstrahlung reduziert ist.The present invention is based on the object to provide a positive displacement machine of the type mentioned, the noise emission is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Verwendung der Verdrängermaschine als Pumpe die Laufbahn im Bereich der Umsteuerung zwischen einem Niederdruckanschluss und einem Hochdruckanschluss unmittelbar vor dem Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers einen Abschnitt aufweist, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird, und ein Verdrängerraum, der sich im Abschnitt befindet, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird, unter Zwischenschaltung eines gesteuerten Ventils an einen Tank angeschlossen ist, wobei der Druck im Verdrängerraum in Öffnungsrichtung und der Druck auf der Hochdruckseite der Verdrängermaschine in Schließrichtung des Ventils wirksam ist, so dass der Druck im Verdrängerraum dem Druck auf der Hochdruckseite der Verdrängermaschine entspricht, wobei der Verdrängerraum in dem Abschnitt, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird und der Verdrängerraum mit dem Ventil in Verbindung steht, keine Verbindung zu dem Niederdruckanschluss und zu dem Hochdruckanschluss aufweist.This object is achieved according to the invention by virtue of the fact that, when using the displacement machine as a pump, the raceway in the area of the reversal between a low-pressure connection and a high-pressure connection has a section immediately before the section with zero displacement of the displacement body, in which a volumetric flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated. and a displacement chamber, which is located in the section in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is produced, is connected to a tank with the interposition of a controlled valve, wherein the pressure in the displacement chamber in the opening direction and the pressure on the high pressure side of the displacement machine in the closing direction the valve is effective, so that the pressure in the displacement chamber corresponds to the pressure on the high pressure side of the displacement machine, wherein the displacement chamber in the section in which a the compression volume of the pressure medium bersteigender volume flow is generated and the displacement chamber with the valve is in communication, does not have a connection to the low pressure port and the high pressure port.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Laufbahn so zu gestalten, dass der Bewegungsablauf des Verdrängerkörpers, bei einem Kolben also der Hub, gezielt an die Erfordernisse einer geringen Volumenstrompulsation angepasst wird. Hierbei werden die meist kolbenförmigen Verdrängerkörper nicht mehr auf einer Laufbahn abgestützt, die als ebene Hubscheibe bzw. kreisförmiger Hubring ausgebildet ist, sondern auf einer Laufbahn, der eine im beschriebenen Sinne wirksame Kurvenbahn gewissermaßen eingeprägt ist.The idea essential to the invention therefore consists in designing the raceway in such a way that the movement sequence of the displacement body, ie the stroke in the case of a piston, is specifically adapted to the requirements of a low volume flow pulsation. Here, the most piston-shaped displacer are no longer supported on a track, which is designed as a flat Hubscheibe or circular cam ring, but on a track, which is as it were embossed effective in the sense sense curved track.

Im Ergebnis verfügt die erfindungsgemäße Verdrängermaschine über eine verringerte Volumenstrom-Pulsation in den Anschlüssen, wodurch der von der Verdrängermaschine abgestrahlte Körperschall deutlich herabgesetzt und das Geräuschverhalten der gesamten hydraulischen Anlage verbessert ist.As a result, the displacement machine according to the invention has a reduced volumetric flow pulsation in the connections, as a result of which the structure-borne noise emitted by the displacement machine is significantly reduced and the noise behavior of the entire hydraulic system is improved.

Die Erfindung ist sowohl in einhubigen als auch in mehrhubigen Verdrängermaschinen ausführbar. Sie ist gleichermaßen für Pumpen und Motoren geeignet, unabhängig davon, ob ein Betrieb im offenen oder im geschlossenen Kreislauf beabsichtigt ist. Besonders zweckmäßig ist der Einsatz in Verdrängermaschinen mit konstantem Verdrängungsvolumen.The invention can be carried out both in single-stroke and in multi-stroke displacement machines. It is equally suitable for pumps and motors, regardless of whether open or closed-circuit operation is intended. Particularly useful is the use in positive displacement machines with a constant displacement.

Die Laufbahn weist mindestens einen Abschnitt zur Erzeugung eines annähernd gleichförmigem Volumenstroms des Verdrängerkörpers und mindestens einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers auf.The raceway has at least one section for generating an approximately uniform volume flow of the displacement body and at least one provided in the area of the reversal section with zero stroke of the displacement.

Zwischen einem Abschnitt mit annähernd gleichförmigem Volumenstrom und einem im Bereich der Umsteuerung vorgesehenen Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers ist ein Übergangsabschnitt vorgesehen.Between a section with approximately uniform volume flow and provided in the region of the reversal section with zero stroke of the displacement body, a transition section is provided.

Dabei kann im Abschnitt mit Nullhub, also einer Zone bei der sich trotz einer Relativbewegung des Verdrängerkörpers zur Laufbahn kein Hub ergibt, das Umsteuerverhalten günstig beeinflusst werden.It can be favorably influenced in the section with zero stroke, ie a zone in which, despite a relative movement of the displacer to the track no stroke, reversing behavior.

Bei Verwendung der Verdrängermaschine als Pumpe weist die Laufbahn im Bereich der Umsteuerung zwischen Saugen und Fördern unmittelbar vor dem Abschnitt mit Nullhub des Verdrängerkörpers einen Abschnitt auf, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird.When using the displacement machine as a pump, the track in the area of the reversal between suction and conveying immediately before the section with zero stroke of the displacer on a section in which the compression volume of the pressure medium overflowing volume flow is generated.

Dadurch kann das Umsteuerverhalten günstig beeinflusst werden. Die Gestaltung der Laufbahn ermöglicht es hierbei, durch gezielte Formgebung der Kurvenbahn gewissermaßen eine Ladepumpe in die erfindungsgemäße Verdrängermaschine zu integrieren.As a result, the reversal behavior can be favorably influenced. The design of the track makes it possible here, by targeted shaping of the curved track, so to speak, a charge pump in the integrate positive displacement machine according to the invention.

Der Verdrängerraum, der sich im Abschnitt befindet, in dem ein das Kompressionsvolumen des Druckmittels übersteigender Volumenstrom erzeugt wird, ist unter Zwischenschaltung eines gesteuerten Ventils an einen Tank anschließbar, wobei der Druck im Verdrängerraum in Öffnungsrichtung und der Druck auf der Hochdruckseite der Verdrängermaschine in Schließrichtung des Ventils wirksam ist.The displacer, which is located in the section in which a volume of the compression medium of the pressure medium overflow is generated, is connected with the interposition of a controlled valve to a tank, the pressure in the displacement chamber in the opening direction and the pressure on the high pressure side of the displacement machine in the closing direction of the Valve is effective.

Hierbei kann durch die Formgebung der Laufbahn erzielt werden, dass der Druck im Verdrängerraum nur um einen relativ geringen Betrag ansteigt. Über das Ventil wird ein bestimmter Volumenstrom zum Tank abgeführt, so dass der Druck im Verdrängerraum dem Druck auf der Hochdruckseite der Verdrängermaschine entspricht.This can be achieved by the shape of the track that the pressure in the displacement increases only by a relatively small amount. A certain volume flow is discharged to the tank via the valve, so that the pressure in the displacement chamber corresponds to the pressure on the high-pressure side of the displacement machine.

Während des auf der Laufbahn nachfolgenden Abschnittes mit Nullhub wird der Verdrängerraum mit der Hochdruckseite verbunden. Aufgrund der annähernden Druckgleichheit zwischen Verdrängerraum und Hochdruckseite kann dabei der geförderte Volumenstrom nahezu ungestört dem kinematisch gleichförmigen Verlauf folgen. Die Volumenstrompulsation in den Anschlüssen der Verdrängermaschine ist dabei nahezu Null.During the subsequent on the track section with zero stroke of the displacer is connected to the high pressure side. Due to the approximate pressure equality between the displacement chamber and the high-pressure side, the conveyed volume flow can follow the kinematically uniform course almost undisturbed. The volume flow pulsation in the connections of the displacement machine is almost zero.

Hierbei erweist es als günstig, wenn die Hubkurve sowohl in Bezug auf die kinematische als auch die tatsächliche Volumenstrompulsation der Verdrängermaschine optimiert ist.It proves to be advantageous if the lift curve is optimized both with respect to the kinematic and the actual volumetric flow pulsation of the positive displacement machine.

In diesem Zusammenhang ist es auch günstig, wenn der vom Verdrängerkörper begrenzte Verdrängerraum im Bereich der Umsteuerung mit einer Umsteuerkerbe verbindbar ist.In this context, it is also advantageous if the displacement chamber delimited by the displacer is connectable to a Umsteuerkerbe in the area of the reversal.

Vorraussetzung für den oben geschilderten Ablauf ist ein genau und schnell reagierendes Ventil. Soll ein Ventil zum Einsatz kommen, das diesbezüglich ungünstigere Eigenschaften aufweist, so ist gemäß einer günstigen Ausgestaltung vorgesehen, dass zwischen dem Verdrängerraum und dem gesteuerten Ventil ein Speicher angeschlossen ist. Das von der „Ladepumpe” geförderte Druckmittel wird also einem Speicher zugeführt. In Öffnungsrichtung des Ventils wirkt somit der Speicherdruck. Beim Ablassen von Druckmittel in den Tank entspricht der mittlere Druck im Speicher dem Druck auf der Hochdruckseite der Verdrängermaschine.Prerequisite for the above described process is a precise and fast-reacting valve. If a valve is to be used which has unfavorable properties in this respect, it is provided according to a favorable configuration that a reservoir is connected between the displacement chamber and the controlled valve. The pumped by the "charge pump" pressure medium is thus supplied to a memory. In the opening direction of the valve thus affects the accumulator pressure. When draining pressure medium into the tank, the mean pressure in the accumulator corresponds to the pressure on the high pressure side of the positive displacement machine.

Sofern der Verdrängerkörper wälzgelagert auf der Laufbahn abgestützt ist, kann dieser unabhängig von der Form der eingeprägten Kurvenbahn stets optimal deren Verlauf folgen.If the displacer is supported roller bearings on the track, this can always optimally follow their course, regardless of the shape of the embossed curved path.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine besteht in einer Ausbildung als Radialkolbenmaschine mit Außenabstützung, wobei die Laufbahn an einem zur Abstützung von Kugeln rinnenförmig ausgebildeten Hubring angeformt ist.A particularly favorable embodiment of the positive displacement machine according to the invention consists in a design as a radial piston machine with external support, wherein the raceway is integrally formed on a groove-shaped for supporting balls ball-shaped lifting ring.

Sofern hierbei der Hubring axial beweglich in einem Maschinengehäuse angeordnet ist, können sich während der Drehung der Antriebswelle die zur Abstützung der Verdrängerkörper vorgesehenen Kugeln zentrieren.If in this case the lifting ring is arranged to be axially movable in a machine housing, the balls provided for supporting the displacement body can center during the rotation of the drive shaft.

Die Schmiegung zwischen den Kugeln und dem Hubring kann daher sehr eng ausgeführt werden, was im Hinblick auf geringe Flächenpressungen in der Wälz-Kontaktzone günstig ist.The osculation between the balls and the cam can therefore be made very tight, which is favorable in view of low surface pressures in the rolling contact zone.

In der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine sind mit Vorteil drei Verdrängerkörper vorgesehen, die jeweils um 120 Grad phasenversetzt in Eingriff mit der Laufbahn stehen. Durch die geringe Anzahl an einzelnen Förderströmen, die dabei überlagert werden, sind die Frequenzen von verbleibenden Volumenstrom-Pulsationen niedrig und werden daher vom menschlichen Gehör als weniger störend empfunden.In the positive displacement machine according to the invention, three displacement bodies are advantageously provided, each of which is 120 degrees out of phase in engagement with the track. Due to the small number of individual flow rates, which are superimposed, the frequencies of remaining volume flow pulsations are low and are therefore perceived by the human ear as less disturbing.

In die gleiche Richtung zielt eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, gemäß der eine geradzahlige Mehrzahl von Verdrängerkörpern vorgesehen und jeweils zwei Verdrängerräume miteinander verbunden sind. So ist es möglich, trotz Vorhandensein von beispielsweise sechs gleichmäßig verteilten Verdrängerkörpern nur drei Förderströme zu erzielen und damit niedrige Frequenzen.In the same direction, another advantageous embodiment of the invention, according to which an even number of displacement bodies are provided and in each case two displacement spaces are connected to each other. Thus, it is possible, despite the presence of, for example, six evenly distributed displacement only three flow rates to achieve and thus low frequencies.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein ständig mit der Saugseite verbundener Ausgleichs-Verdrängerraum vorgesehen, in der sich ein Ausgleichs-Verdrängerkörper befindet, der gegen eine zweite Laufbahn anliegt.According to another advantageous embodiment of the invention, a constantly connected to the suction side compensating displacement is provided in which a compensation displacement body is located, which rests against a second career.

Dadurch ist es möglich, Volumenstrompulsationen auf der Saugseite auszugleichen, die sich beispielsweise dann ergeben, wenn der kinematische Volumenstrom im Saugkanal durch die fehlende Überdeckung von Verdrängerräumen im Saugbereich sehr ungleichmäßig ist.This makes it possible to compensate for volume flow pulsations on the suction side, resulting, for example, when the kinematic volume flow in the suction channel is very uneven due to the lack of coverage of displacement in the suction area.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. Showing:

1a einen Schnitt durch eine Verdrängermaschine des Standes der Technik, 1a a section through a displacement machine of the prior art,

1b ein Diagramm des kinematischen Volumenstromes eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 1a, 1b a diagram of the kinematic flow of a single displacement of the positive displacement machine according to 1a .

1c ein Diagramm des kinematischen Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 1a, 1c a diagram of the kinematic total volume flow of the displacement machine according to 1a .

1d eine Prinzipdarstellung des Umsteuerbereichs der Verdrängermaschine gemäß 1a, 1d a schematic diagram of the Umsteuerbereichs of the displacement machine according to 1a .

1e ein Diagramm des tatsächlichen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 1a, 1e a diagram of the actual volume flow of a single displacement of the displacement machine according to 1a .

1f ein Diagramm des tatsächlichen Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 1a, 1f a diagram of the actual total volume flow of the displacement machine according to 1a .

2a einen Schnitt durch eine gattungsgemäße Verdrängermaschine, 2a a section through a generic displacement machine,

2b ein Diagramm des kinematischen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 2a, 2 B a diagram of the kinematic volume flow of a single displacer of the displacement machine according to 2a .

2c ein Diagramm des kinematischen Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 2a, 2c a diagram of the kinematic total volume flow of the displacement machine according to 2a .

2d eine Prinzipdarstellung des Umsteuerbereichs der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine gemäß 2a, 2d a schematic diagram of the Umsteuerbereichs of the positive displacement machine according to the invention according to 2a .

2e ein Diagramm des tatsächlichen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 2a, 2e a diagram of the actual volume flow of a single displacement of the displacement machine according to 2a .

2f ein Diagramm des Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 2a, 2f a diagram of the total volume flow of the displacement machine according to 2a .

3a einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verdrängermaschine, 3a a section through a positive displacement machine according to the invention,

3b ein Diagramm des kinematischen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3b a diagram of the kinematic volume flow of a single displacer of the displacement machine according to 3a .

3c ein Diagramm des Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3c a diagram of the total volume flow of the displacement machine according to 3a .

3d ein Diagramm des saugseitigen Volumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3d a diagram of the suction-side volume flow of the displacement machine according to 3a .

3e ein Diagramm des kinematischen Speichervolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3e a diagram of the kinematic storage volume flow of the displacement machine according to 3a .

3f eine Prinzipdarstellung des Umsteuerbereichs der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3f a schematic diagram of the Umsteuerbereichs of the displacement machine according to 3a .

3g ein Diagramm des tatsächlichen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3g a diagram of the actual volume flow of a single displacement of the displacement machine according to 3a .

3h ein Diagramm des tatsächlichen Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 3a, 3h a diagram of the actual total volume flow of the displacement machine according to 3a .

4a einen Schnitt durch eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine, 4a a section through a second variant of a positive displacement machine according to the invention,

4b einen Schnitt durch einen saugseitigen Ausgleichs-Verdrängerkörper der Verdrängermaschine gem. 4a, 4b a section through a suction-side compensating displacement of the displacement machine gem. 4a .

4c ein Diagramm des Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers und des Ausgleichs-Verdrängerkörpers der Verdrängermaschine gemäß 4a, 4c a diagram of the volume flow of a single displacement and the compensation displacement of the positive displacement machine according to 4a .

4d ein Diagramm des Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 4a, 4d a diagram of the total volume flow of the displacement machine according to 4a .

4e ein Diagramm des saugseitigen Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 4a, 4e a diagram of the suction-side total volume flow of the displacement machine according to 4a .

5a einen Schnitt durch eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine, 5a a section through a third variant of a positive displacement machine according to the invention,

5b einen weiteren Schnitt durch die Verdrängermaschine gemäß 5a, 5b a further section through the displacement machine according to 5a .

6a einen Schnitt durch eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine, 6a a section through a fourth variant of a positive displacement machine according to the invention,

6b einen weiteren Schnitt durch die Verdrängermaschine gemäß 6a, 6b a further section through the displacement machine according to 6a .

7a einen Schnitt durch eine fünfte Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine, 7a a section through a fifth variant of a positive displacement machine according to the invention,

7b einen weiteren Schnitt durch die Verdrängermaschine gemäß 7a, 7b a further section through the displacement machine according to 7a .

8a einen Schnitt durch eine sechste Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine und 8a a section through a sixth variant of a positive displacement machine according to the invention and

8b ein Diagramm des Gesamtvolumenstroms der Verdrängermaschine gemäß 8a. 8b a diagram of the total volume flow of the displacement machine according to 8a ,

Die in 1a gezeigte Verdrängermaschine stellt eine verallgemeinerte Ausführung von aus dem Stand der Technik bekannten Verdrängermaschinen dar und ist hier als Radialkolbenpumpe mit äußerer Abstützung ausgebildet. Hierbei stützen sich drei kolbenförmige Verdrängerkörper 1, die in zylindrischen Verdrängerräumen 2 eines Rotors 3 längsbeweglich sind, auf einer kreisförmigen Laufbahn 4 eines Hubringes 5 (Stator) ab.In the 1a The displacement machine shown represents a generalized embodiment of known from the prior art displacement machines and is designed here as a radial piston pump with external support. This is supported by three piston-shaped displacer 1 in cylindrical displacement chambers 2 a rotor 3 longitudinally movable are on a circular track 4 a lifting ring 5 (Stator) off.

Die Rotationsachse R des Rotors 3 ist zur Mittelachse M der kreisförmigen Laufbahn 4 exzentrisch angeordnet, so dass im Betrieb, also bei einer Drehung des Rotors 3, ein Hub der Verdrängerkörper 1 in den Verdrängerräumen 2 erzeugt wird. Die sich dabei ergebende, in den Figuren nicht dargestellte Hubkurve (Bewegungsverlauf des jeweiligen Verdrängerkörpers über eine volle Periode) ist sinusförmig. Ausgehend vom oberen Totpunkt OT, entsprechend Nullhub, bewegt sich jeder Verdrängerkörper 1 zunächst zum unteren Totpunkt UT, entsprechend dem Maximalhub, um daran anschließend während der folgenden Halbdrehung wieder dem oberen Totpunkt OT zuzustreben, wobei der Hub wieder auf Null zurückgeführt wird.The axis of rotation R of the rotor 3 is the central axis M of the circular track 4 arranged eccentrically, so that during operation, ie upon rotation of the rotor 3 , a stroke of the displacer 1 in the displacement rooms 2 is produced. The resulting stroke, not shown in the figures (movement of the respective displacement over a full period) is sinusoidal. Starting from top dead center OT, corresponding to zero stroke, each displacer moves 1 initially to bottom dead center UT, corresponding to the maximum stroke, in order subsequently to return to top dead center OT during the following half rotation, the stroke being returned to zero.

Bei der in der Figur angedeuteten Drehrichtung des Rotors 3 im Uhrzeigersinn ist die rechte Seite der Verdrängermaschine beim Betrieb als Pumpe dem Saugen zugeordnet (S). Die in diesem Bereich befindichen Verdrängerräume 2 sind mit einem Niederdruck-Anschluss (ND) bzw. Saugkanal verbunden sind.When indicated in the figure direction of rotation of the rotor 3 clockwise the right side of the displacement machine is assigned to suction when operating as a pump (S). The displacers located in this area 2 are connected to a low pressure port (ND) or suction port.

Hingegen ist die linke Seite der Verdrängermaschine dem Fördern (F) zugeordnet. Die Verdrängerräume 2, die sich in diesem Bereich befinden, sind demzufolge mit einem Hochdruck-Anschluss (HD) bzw. Druckkanal verbunden.On the other hand, the left side of the displacement machine is assigned to the conveying (F). The displacement rooms 2 located in this area are therefore connected to a high-pressure (HD) or pressure channel.

Der von einem einzelnen Verdrängerkörper 1 während einer vollen Umdrehung (von OT zu OT) des Rotors 3 verdrängte kinematische Volumenstrom Qe ist einem in 1b dargestellten Diagramm entnehmbar. Hierbei ist auf der Abszisse der Drehwinkel phi und auf der Ordinate der Volumenstrom QA aufgetragen. Aufgrund der bereits erwähnten sinusförmigen Hubkurve des Verdrängerkörpers 1 ist auch der Verlauf des kinematischen Volumenstroms Qe sinusförmig. Der Nulldurchgang befindet sich in UT.The one from a single displacer 1 during a full turn (from TDC to TDC) of the rotor 3 displaced kinematic volume flow Qe is one in 1b shown diagram removable. In this case, the angle of rotation phi is plotted on the abscissa and the volume flow QA is plotted on the ordinate. Due to the already mentioned sinusoidal lift curve of the displacer 1 is also the course of the kinematic volume flow Qe sinusoidal. The zero crossing is in UT.

Die überlagerten Volumenströme aller drei Verdrängerkörper 1, die jeweils um 120 Grad phasenversetzt im Rotor 3 angeordnet sind, ergeben sich aus 1c, das in einem analog zu 1b aufgebauten Diagramm den kinematischen Gesamtvolumenstrom Qg der Verdrängermaschine zeigt. Wegen der endlichen Anzahl der Verdrängerkörper 1 verbleibt eine kinematische Volumenstrompulsation mit einer Amplitude dQA.The superimposed volume flows of all three displacement bodies 1 , each 120 degrees out of phase in the rotor 3 are arranged, arise from 1c that in an analogous way 1b Built-up diagram shows the kinematic total volume flow Qg of the positive displacement machine. Because of the finite number of displacement bodies 1 there remains a kinematic volumetric flow pulsation with an amplitude dQA.

In der 1d, die eine Prinzipdarstellung des Umsteuerbereichs der Verdrängermaschine gemäß 1a betrifft, ist wegen der besseren Vergleichbarkeit mit nachfolgend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verdrängermaschinen der Verdrängerkörper 1 mittels einer Kugel 6 auf der Laufbahn 4 abgestützt. Ferner sind die Laufbahn 4, der Rotor 3 und eine Steuerfläche 7 linear abgewickelt.In the 1d , which is a schematic diagram of the Umsteuerbereichs of the displacement machine according to 1a is concerned, because of the better comparability with the following described, according to the invention Verdrängkörper the displacer 1 by means of a ball 6 on the track 4 supported. Further, the career 4 , the rotor 3 and a control surface 7 linearly settled.

Wie sich aus 1d in Verbindung mit den 1e und 1f ergibt, entsteht – verglichen mit der kinematischen Volumenstrompulsation des Gesamtvolumenstroms Qg (1c) – aus der Kompressibilität des als Druckmittel verwendeten Hydrauliköls eine Volumenstrompulsation mit weit größerer Amplitude dQA:
Zum Druckaufbau im Verdrängerraum 2 während des Umsteuerns vom Niederdruck zum Hochdruck (im Bereich von UT) ist ein Volumenstrom erforderlich. Trotz der durch eine Umsteuerkerbe 8 (Siehe 1d) gedrosselten und gesteuerten Zufuhr von Druckmittel vom Verdrängerraum 2 in den Hochdruck-Anschluss HD entsteht über einen kurzen Zeitraum t (siehe 1e) ein hoher Volumenstrom entgegen der Förderrichtung. Dies führt zu kurzzeitigen Volumenstromeinbrüchen, was sich auch im Gesamtvolumenstrom Qg auswirkt (siehe 1f). Hierbei sind die Amplituden dQA der tatsächlichen Volumenstrompulsation im Vergleich zur kinematischen Volumenstrompulsation sehr hoch.As it turned out 1d in conjunction with the 1e and 1f results, arises - compared with the kinematic volumetric flow pulsation of the total volume flow Qg ( 1c ) - From the compressibility of the hydraulic oil used as a pressure medium, a volume flow pulsation with much greater amplitude dQA:
For pressure build-up in the displacement chamber 2 During the changeover from low pressure to high pressure (in the range of UT), a volume flow is required. Despite being by a Umsteuerkerbe 8th (Please refer 1d ) throttled and controlled supply of pressure medium from the displacer 2 into the high-pressure port HD arises over a short period t (see 1e ) a high volume flow counter to the conveying direction. This leads to short-term volume flow drops, which also affects the total volume flow Qg (see 1f ). In this case, the amplitudes dQA of the actual volumetric flow pulsation are very high compared to the kinematic volumetric flow pulsation.

In 2a ist eine gattungsgemäße Verdrängermaschine dargestellt, die als einhubige Radialkolbenmaschine mit äußerer Abstützung ausgebildet ist. Die Laufbahn 4 ist nicht kreisförmig sondern als Kurvenbahn ausgebildet. Die Form der Kurvenbahn ist dabei so gewählt, dass eine kinematische Volumenstrompulsation entfällt. Zu diesem Zweck ist die Laufbahn 4 in mehrere Abschnitte unterteilt:

– Abschnitte C zur Erzeugung eines gleichförmigen Volumenstroms der Verdrängerkörper 1 (also ein über dem fortschreitenden Drehwinkel phi gleichbleibender Volumenstrom);
– Übergangsabschnitte B, in denen die einzelnen Volumenströme der Verdrängerkörper 1 zu einem Gesamtvolumenstrom überlagert werden und in denen deshalb die Zunahme und die Abnahme der einzelnen Volumenströme aufeinander abgestimmt ist;
– Abschnitte A mit Nullhub der Verdrängerkörper 1 zwecks günstiger Beeinflussung des Umsteuerverhaltens.

In 2a a generic displacement machine is shown, which is designed as a single-stroke radial piston machine with external support. The career 4 is not circular but designed as a curved path. The shape of the curved path is chosen so that a kinematic volume flow pulsation is eliminated. For this purpose is the career path 4 divided into several sections:

- Sections C for generating a uniform volume flow of the displacer 1 (ie a constant volume flow over the progressive rotation angle phi);
- Transition sections B, in which the individual flow rates of the displacer 1 are superimposed to a total volume flow and in which therefore the increase and decrease of the individual volume flows are coordinated;
- Sections A with zero stroke of the displacement 1 for the purpose of favorably influencing the Umsteuerverhaltens.

Hierbei ist jeweils der Hochdruck- bzw. der Niederdruckseite beginnend in den Totpunkten die Abfolge A-B-C-B-A zugeordnet.In this case, the high-pressure or the low-pressure side is assigned the sequence A-B-C-B-A beginning at the dead points.

Der sich während einer vollständigen Periode (eine ganze Umdrehung des Rotors 3) ergebende kinematische Volumenstrom Qe eines einzelnen Verdrängerkörpers 1 ist in 2b dargestellt.Which develops during a complete period (one complete revolution of the rotor 3 ) resulting kinematic flow Qe a single displacement 1 is in 2 B shown.

Die Hubkurve bzw. der sich daraus ergebende kinematische Volumenstrom Qe weicht derart von der Sinusform ab, dass die Volumenstrompulsation minmiert wird.The lift curve or the resulting kinematic volume flow Qe deviates from the sinusoidal shape in such a way that the volume flow pulsation is minimized.

In jeder Halbperiode existiert jeweils ein Bereich mit gleichbleibendem Volumenstrom, der durch den Abschnitt C der Laufbahn 4 erzeugt wird (siehe auch die diesbezügliche Markierung der Phase mit „C”). Im Bereich der Totpunkte OT und UT ist der Volumenstrom nicht nur punktuell sondern über einen definierten Drehwinkel phi praktisch Null. Die Ursache hierfür liegt im Abschnitt A der Laufbahn 4, in dem der Verdrängerkörper 1 keinen Hub ausführt (siehe Markierung „A” der Kurve). In each half-cycle, there is a constant volume flow area through section C of the track 4 is generated (see also the relevant marking of the phase with "C"). In the area of the dead centers OT and UT, the volume flow is not only punctually but virtually zero over a defined rotation angle phi. The reason for this lies in section A of the raceway 4 in which the displacer 1 does not execute a stroke (see mark "A" of the curve).

Die beiden beschriebenen Bereiche sind durch Übergangsbereiche miteinander verbunden (siehe Markierung „B”), in denen der Volumenstrom definiert zu- bzw. abnimmt.The two areas described are interconnected by transition areas (see mark "B") in which the volume flow increases or decreases in a defined manner.

Wie sich 2c entnehmen lässt, ist der kinematische Gesamtvolumenstrom Qg, der sich aus der Überlagerung der Volumenströme der einzelnen Verdrängerkörper 1 ergibt, vollkommen gleichförmig. Die Anzahl der Verdrängerkörper 1 und Verdrängerräume 2 ist gering, um die Frequenz niedrig zu halten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Verdrängerkörper 1 um jeweils 120 Grad zueinander versetzt im Rotor 3 angeordnet.Like yourself 2c can be seen, is the kinematic total flow Qg, resulting from the superposition of the flow rates of the individual displacer 1 gives, completely uniform. The number of displacement bodies 1 and displacement rooms 2 is low to keep the frequency low. In the present embodiment, three displacement bodies 1 each offset by 120 degrees to each other in the rotor 3 arranged.

Wesentlich sind auch die Auswirkungen auf den tatsächlichen Volumenstrom: Durch die Abschnitte A der Laufbahn 4 mit Nullhub der Verdrängerkörper 1 ist es möglich, die Umsteuerkerben 8 mit kleinen Querschnitten auszubilden und den Volumenstrom ohne störende Hubbewegung des Verdrängerkörpers 1 über einen längeren Zeitraum t zu verteilen (2d und 2e). Damit sinkt die Amplitude dQA der kompressionsbedingten Volumenstrompulsation (2e und 2f). Der sich ergebende tatsächliche Gesamtvolumenstrom Qg (2f) ist daher an den idealen, weil pulsationsfreien Verlauf des kinematischen Volumenstroms (2c) sehr weit angenähert.The effects on the actual volume flow are also significant: through sections A of the raceway 4 with zero stroke of the displacer 1 is it possible the Umsteuerkerben 8th form with small cross-sections and the flow without disturbing lifting movement of the displacer 1 to distribute t over a longer period of time ( 2d and 2e ). This reduces the amplitude dQA of the compression-related volume flow pulsation ( 2e and 2f ). The resulting actual total volume flow Qg ( 2f ) is therefore due to the ideal, because pulsation-free course of the kinematic volume flow ( 2c ) very much approximated.

In den 3a bis 3h ist eine weiter optimierte, erfindungsgemäße Verdrängermaschine dargestellt, die als Pumpe verwendet wird. Vor dem eigentlichen Umsteuerbereich zwischen Saugen und Fördern (Abschnitt A) findet durch die Gestaltung der Kurvenbahn ein kleiner Verdrängungshub (Abschnitt D der Laufbahn 4) statt. In diesem Bereich ist jeweils der Verdrängerraum 2 mit einem Speicher 9 verbunden. Der Verdrängungshub ist derart bemessen, dass bei einem maximalen Anschlussdruck etwas mehr als das Kompressionsvolumen verdrängt wird. Speziell bei geringeren Hochdrücken wird das zuviel verdrängte Druckmittel in den Speicher 9 gedrückt.In the 3a to 3h is a further optimized, inventive displacement machine shown, which is used as a pump. Before the actual Umsteuerbereich between sucking and conveying (section A) takes place by the design of the cam track a small displacement stroke (section D of the track 4 ) instead of. In this area is in each case the displacement 2 with a memory 9 connected. The displacement stroke is such that at a maximum connection pressure slightly more than the compression volume is displaced. Especially at lower high pressures, the excessively displaced pressure medium in the memory 9 pressed.

Durch das verhältnismäßig große Volumen steigt der Druck nur um einen geringen Betrag an. Über ein gedämpftes Ventil 10 wird vom Speicher 9 ein Volumenstrom gedrosselt zum Tank 11 hin abgeführt, so dass der mittlere Druck im Speicher 9 gleich dem Druck im Hochdruckanschluss HD ist. Während des nachfolgenden Abschnitts A mit Nullhub des Verdrängerkörpers 1 wird der Verdrängerraum 2 vom Speicher getrennt und wird mit einem dem Hochdruck nahezu gleichen Druck mit dem Hochdruckanschluss HD verbunden (siehe auch 3f). Jetzt kann der Volumenstrom nahezu ungestört dem kinematisch gleichförmigen Verlauf folgen, wodurch die Volumenstrompulsation in den Anschlüssen nahezu Null ist.Due to the relatively large volume of the pressure increases only by a small amount. About a damped valve 10 is from the store 9 a volume flow throttled to the tank 11 discharged, so that the mean pressure in the memory 9 is equal to the pressure in the high pressure port HD. During the subsequent section A with zero stroke of the displacer 1 becomes the displacement room 2 separated from the memory and is connected to a high pressure almost the same pressure with the high pressure port HD (see also 3f ). Now the volume flow can follow the kinematically uniform course almost undisturbed, whereby the volume flow pulsation in the connections is almost zero.

Der Verlauf des kinematischen Volumenstroms eines einzelnen Verdrängerkörpers 1 ist der 3b entnehmbar. Die Überlagerung der einzelnen hochdruckseitigen kinematischen Volumenströme zu einem Gesamtvolumenstrom (Förderstrom) ist in 3c gezeigt. Saugseitig ergibt sich der in 3d dargestellte kinematische Gesamtvolumenstrom. Der Speichervolumenstrom Qp (integrierte Speicher-Ladepumpe), der auf Grund des Abschnittes D der Hubkurve erzeugt wird, ist in 3e dargestellt.The course of the kinematic volume flow of a single displacer 1 is the 3b removable. The superposition of the individual high-pressure side kinematic volume flows to a total volume flow (flow) is in 3c shown. The suction side results in the 3d illustrated kinematic total volume flow. The storage volume flow Qp (integrated storage charge pump), which is generated due to the section D of the lift curve, is in 3e shown.

Den tatsächliche Volumenstrom Qe eines einzelnen Verdrängerkörpers 1 zeigt 3g. 3h stellt den geförderten Gesamtvolumenstrom Qg der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine dar.The actual volume flow Qe of a single displacement body 1 shows 3g , 3h represents the funded total volume flow Qg of the positive displacement machine according to the invention.

Wie bereits erwähnt, ist es bei entsprechender Schnelligkeit und Genauigkeit des Ventils 10 auch möglich, auf einen Speicher zu verzichten oder zumindest das Volumen des Speichers klein zu halten.As already mentioned, it is with appropriate speed and accuracy of the valve 10 also possible to dispense with a memory or at least to keep the volume of the memory small.

Bei der zu den 4a bis 4e gehörenden Verdrängermaschine wird der Schwerpunkt auf eine besonders niedrige Frequenz gelegt. Deshalb hat die Maschine nur zwei Verdrängerräume 2, die um 180 Grad zueinander versetzt im Rotor 3 angeordnet sind. Hier ist die Laufbahn 4 im Prinzip wie bei den Varianten mit drei Verdrängerkörpern 1 ausgeführt, mit der Ausnahme, dass sich der Förderbereich über mehr als 180 Grad erstreckt. Die Totpunkte OT und UT weisen daher – bezogen auf eine Drehung des Rotors 3 – einen von 180 Grad abweichenden Winkelabstand zueinander auf.At the to the 4a to 4e The center of gravity is placed on a particularly low frequency. Therefore, the machine has only two displacement rooms 2 , which are offset by 180 degrees to each other in the rotor 3 are arranged. Here is the career 4 in principle as in the variants with three displacers 1 with the exception that the delivery area extends over more than 180 degrees. The dead centers OT and UT therefore have - based on a rotation of the rotor 3 - A deviating from 180 degrees angular distance from each other.

Der kinematische Volumenstrom ist im Hochdruck-Anschluss gleichförmig, der kinematische Volumenstrom im Sauganschluss durch die fehlende Überdeckung der Verdrängerräume 2 im Saugbereich jedoch stark ungleichmäßig.The kinematic volume flow is uniform in the high-pressure connection, the kinematic volume flow in the suction connection due to the lack of coverage of the displacement chambers 2 in the suction area, however, very uneven.

Durch einen ständig mit dem Sauganschluss verbundenen Ausgleichs-Verdrängerraum 12, in dem sich ein Ausgleichs-Verdrängerkörper 13 befindet (siehe 4b), der sich über einen Wälzkörper 14 auf einer zweiten Laufbahn 15 abstützt, ist es möglich, die starke Volumenstrompulsation der in 4a gezeigten Verdrängermaschine auszugleichen. Dabei saugt der Ausgleichs-Verdrängerkörper 13 Druckmittel aus dem Sauganschluss, wenn sich beide Verdrängerkörper 1 (Arbeitskolben) im Hochdruckbereich befinden. Umgekehrt fördert er Druckmittel in den Sauganschluss, wenn ein Verdrängerkörper 1 einen übermäßig starken Saughub ausführt. Der in den Figuren nicht dargestellte Antrieb eines mit der zweiten Laufbahn 15 versehenen Rotors 16 erfolgt drehsynchron mit der Drehung des Rotors 3.By a constantly connected to the suction connection compensation displacement 12 in which there is a compensation displacement body 13 located (see 4b ), which is about a rolling element 14 on a second career 15 It is possible, the strong flow pulsation of in 4a compensate for the displacement machine shown. The compensation displacement body sucks in the process 13 Pressure medium from the suction connection, if both displacement bodies 1 (Working piston) are located in the high pressure area. Conversely, it promotes pressure medium in the suction port when a displacer 1 performs an excessively strong suction stroke. The drive, not shown in the figures one with the second career 15 provided rotor 16 takes place synchronously with the rotation of the rotor 3 ,

Ein Diagramm des Volumenstroms Qe eines einzelnen Verdrängerkörpers 1 und des Volumenstroms Qs des Ausgleichs-Verdrängerkörpers 13 (gestrichelt) ist in 4c dargestellt. 4d zeigt ein Diagramm des Gesamtvolumenstroms Qg der Verdrängermaschine. Aus 4e ergibt sich der saugseitige Gesamtvolumenstrom Qg der Verdrängermaschine gemäß 4a. Hierbei sind auch die überlagerten Volumenströme Qee der einzelnen Verdrängerkörper 1 und der Volumenstrom des Ausgleichs-Verdrängerkörpers 13 (gestrichelt) eingezeichnet.A diagram of the volume flow Qe of a single displacement body 1 and the volume flow Qs of the compensating displacement body 13 (dashed) is in 4c shown. 4d shows a diagram of the total volume flow Qg of the positive displacement machine. Out 4e results in the suction-side total volume flow Qg of the positive displacement machine according to 4a , Here are the superimposed volume flows Qee the individual displacer 1 and the volume flow of the compensation displacement body 13 (dashed) drawn.

Denkbar ist auch eine Verdrängermaschine mit nur einem Verdrängerkörper 1 (Arbeitskolben) im Rotor 3, bei der zusätzlich zum Ausgleichs-Verdrängerkörper 13 des Sauganschlusses ein Ausgleichs-Verdrängerkörper des Hochdruckanschlusses erforderlich ist.Also conceivable is a positive displacement machine with only one displacement body 1 (Working piston) in the rotor 3 , in addition to the compensating displacement body 13 of the suction connection a compensating displacement of the high-pressure connection is required.

Verdrängermaschinen mit mehr als drei Verdrängerräumen 2 im Rotor 3 sind in ihren Eigenschaften bei den Verdrängermaschinen mit drei Verdrängerräumen einzuordnen. Ferner sind auch Verdrängermaschinen mit den beschrieben Eigenschaften möglich, bei denen die Verdrängerkörper 1 pro Umdrehung der Antriebswelle mehrere Arbeitshübe ausführen. Fasst man die einzelnen Volumenströme zusammen, so erhält man eine kompakte Einstrom-Verdrängermaschine, belässt man sie aufgeteilt, so ergibt sich auf einfache Weise eine Mehrstrom-Verdrängermaschine.Displacement machines with more than three displacement chambers 2 in the rotor 3 are to be classified in their characteristics in the displacement machines with three displacement chambers. Furthermore, displacement machines with the described properties are possible in which the displacer 1 perform several strokes per revolution of the drive shaft. If one summarizes the individual volume flows, one obtains a compact one-flow displacement machine, if one leaves them divided, one results in a simple way a multi-flow displacement machine.

Die beschriebene Variante mit integrierter Speicher-Ladepumpe ist für alle Varianten mit unterschiedlicher Zahl von Verdrängerräumen 2 anwendbar. Auch sind die beschriebenen positiven Eigenschaften bei der Umsteuerung vom Niederdruck auf den Hochdruck im unteren Totpunkt UT auch beim Umsteuern vom Hochdruck auf den Niederdruck im oberen Totpunkt OT gültig.The described variant with integrated storage charge pump is for all variants with different numbers of displacement 2 applicable. Also, the positive characteristics described in the reversal of the low pressure to the high pressure in bottom dead center UT are valid even when reversing from high pressure to low pressure at top dead center OT.

Die 5a und 5b zeigen Schnitte durch eine weitere Variante der als Radialkolbenmaschine ausgeführten erfindungsgemäßen Verdrängermaschine. Die Kolbenkräfte stützen sich über Kugeln 6 auf einer rinnenförmig Laufbahn 4 ab, die an einem Hubring 17 angeformt ist. Der Hubring 17 ist axial verschiebbar, also mit Spiel, in ein Maschinengehäuse 18 eingepasst. In Verbindung mit der geringen Anzahl von Verdrängerkörpern 1 ist es möglich, dass sich während der Drehung des Rotors 3 durch die axiale Beweglichkeit des Hubringes 17 die Kugeln 6 in der rinnenförmigen Laufbahn 4 optimal zentrieren. Deshalb kann die Schmiegung zwischen den Kugeln 6 und dem Hubring 17 eng ausgeführt sein. Damit reduzieren sich die Pressungen im Wälzlagerkontakt.The 5a and 5b show sections through a further variant of the designed as a radial piston machine according to the invention Verdrängermaschine. The piston forces are supported by balls 6 on a trough-shaped career 4 off, on a lifting ring 17 is formed. The lifting ring 17 is axially displaceable, so with play, in a machine housing 18 fitted. In conjunction with the small number of displacers 1 It is possible that during the rotation of the rotor 3 by the axial mobility of the lifting ring 17 the balls 6 in the channel-shaped track 4 optimally center. Therefore, the osculation between the balls 6 and the cam ring 17 be tight. This reduces the pressure in the rolling bearing contact.

In den 6a und 6b sind Schnitte durch eine andere erfindungsgemäße Verdrängermaschine dargestellt (Abwandlung zu der in den 5a und 5b gezeigten Verdrängermaschine), wobei jeweils die Verdrängerräume 2 zweier Verdrängerkörper 1 miteinander verbunden und damit bezüglich ihrer Volumenströme zusammengefasst sind. Dadurch wird die Frequenz niedrig gehalten. In der vorliegenden Pumpe entstehen trotz Vorhandenseins von sechs Verdrängerkörpern 1 nur drei Verdrängerräume 2.In the 6a and 6b are sections represented by another displacement machine according to the invention (modification to that in the 5a and 5b shown displacement machine), wherein each of the displacement chambers 2 two displacer 1 connected to each other and thus summarized in terms of their flow rates. This keeps the frequency low. In the present pump arise despite the presence of six displacers 1 only three displacement rooms 2 ,

Die kolbenförmigen Verdrängerkörper 1 sind im Durchmesser gestuft, wodurch sich die unter Druck stehende Fläche bei gleicher Größe der Kugel 6 reduzieren und die Lebensdauer der an den Wälzlagerkontakten beteiligten Bauelemente durch die geringer werdende Pressung steigern lässt.The piston-shaped displacement body 1 are stepped in diameter, whereby the pressurized surface at the same size of the ball 6 reduce and extend the life of the components involved in the rolling bearing contacts by the reduced pressure.

Ferner lässt sich auf einfache Weise eine zusätzlich zu der Fliehkraft wirkende Anpressung der Kugeln 6 an den Hubring 17 erreichen. Dazu befindet sich in jedem Verdrängerkörper 1 ein federbeaufschlagter Anpresskolben 19. Die Anpresskolben 19 sind auf einer gemeinsamen innenliegenden Scheibe 20 abgestützt. Vorteilhaft ist hier, dass die Federn nicht mit der vollen Auslenkung des Arbeitshubes belastet werden, sondern nur eine geringe Ausgleichsbewegung ausführen.Furthermore, it is easy to act in addition to the centrifugal force pressing the balls 6 to the lifting ring 17 to reach. This is located in each displacer 1 a spring-loaded pressure piston 19 , The pressure pistons 19 are on a common inside pane 20 supported. It is advantageous here that the springs are not burdened with the full deflection of the working stroke, but only perform a small compensating movement.

Es wäre auch eine Variante denkbar, bei der die Verdrängerräume nicht zusammengefasst sind, sondern getrennte Volumenströme gefördert werden. So erhält man auf einfache Weise eine Mehrstrom-Pumpe.It would also be a variant conceivable in which the displacement chambers are not summarized, but separate volume flows are promoted. So you get a simple way a multi-flow pump.

In den 7a und 7b sind die radial angeordneten Verdrängerkörper 1 über einen zylindrischen Wälzkörper 21 auf einem innenliegenden Exzenter 22 mit pulsationsoptimierter Laufbahn abgestützt.In the 7a and 7b are the radially arranged displacement body 1 via a cylindrical rolling element 21 on an internal eccentric 22 supported with pulsation-optimized raceway.

Die 8a zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine in axialer Bauweise. Dabei ist eine Rinne 23 in eine Hubscheibe 24 derart eingearbeitet, dass sich auch hier die bereits beschriebenen Eigenschaften einstellen, was sich in einem pulsationsfreien kinematischen Gesamtvolumenstrom Qg äußert (siehe 8b).The 8a shows an embodiment of the positive displacement machine according to the invention in axial construction. This is a gutter 23 in a lifting disc 24 incorporated in such a way that here also set the properties already described, which manifests itself in a pulsation kinematic total volume flow Qg (see 8b ).

Claims

Hydrostatic displacement machine, in particular axial or radial piston machine, with at least one on a thrust-producing track ( 4 ) supported displacer ( 1 ), whose strokes are defined by a lift curve, wherein the track ( 4 ) is designed such that the lift curve of the displacement body ( 1 ) has a shape deviating from the sinusoidal shape and optimized with regard to a low volume flow pulsation of the displacement machine, wherein the raceway ( 4 ) at least one portion (C) for generating an approximately uniform volume flow of the displacement body ( 1 ) and at least one provided in the area of the reversal section (A) with zero stroke of the displacement body ( 1 ), wherein between a portion (C) with approximately uniform volume flow of the displacement body ( 1 ) and provided in the region of the reversal section (A) with zero stroke of the displacement body ( 1 ) a transition section (B) is provided, characterized in that when using the displacement machine as a pump the career ( 4 ) in the region of the reversal between a low pressure port (ND) and a high pressure port (HD) immediately before the section (A) with zero stroke of the displacement body ( 1 ) has a portion (D) in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated, and a displacement chamber (D) ( 2 ), which is located in section (D), in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated, with the interposition of a controlled valve ( 10 ) to a tank ( 11 ), the pressure in the displacement chamber ( 2 ) in the opening direction and the pressure on the high pressure side (HD) of the displacement machine in the closing direction of the valve ( 10 ) is effective, so that the pressure in the displacement chamber ( 2 ) corresponds to the pressure on the high pressure side (HD) of the displacement machine, wherein the displacement chamber ( 2 ) in the section (D), in which a volume flow exceeding the compression volume of the pressure medium is generated and the displacement chamber ( 2 ) with the valve ( 10 ) has no connection to the low pressure port (ND) and to the high pressure port (HD).

Hydrostatic displacement machine according to claim 1, characterized in that the lifting curve is optimized both in relation to the kinematic and the actual volumetric flow pulsation of the displacement machine.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the displacement body ( 1 ) limited displacement ( 2 ) in the area of the reversal with a Umsteuerkerbe ( 8th ) is connectable.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the displacement chamber and the controlled valve ( 10 ) a memory ( 9 ) connected.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the displacement body ( 1 ) on the track ( 4 ) is supported.

Hydrostatic displacement machine according to claim 5, characterized by the design as a radial piston machine with external support, wherein the raceway ( 4 ) at a for supporting balls ( 6 ) groove-shaped cam ring ( 17 ) is formed.

Hydrostatic displacement machine according to claim 6, characterized in that the lifting ring ( 17 ) axially movable in a machine housing ( 18 ) is arranged.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that three displacement bodies ( 1 ) are provided, each with 120 degrees out of phase in engagement with the raceway ( 4 ) stand.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that an even number of displacement bodies ( 1 ) and in each case two displacement chambers ( 2 ) are interconnected.

Hydrostatic displacement machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that a constantly connected to the suction side compensating displacement chamber ( 12 ) is provided, in which a compensation displacement body ( 13 ), which is against a second career ( 15 ) is present.