Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine.

Hydrostatische Kolbenmaschinen, wie beispielsweise

Axialkolbenpumpen, erzeugen aufgrund ihrer Funktionsweise am Pumpenausgang einen pulsierenden Volumenstrom. Zudem muss beim Übergang von der Saugseite zur Druckseite ein Druckunterschied überwunden werden. Dazu ist es bekannt, im Umsteuerbereich, in dem also ein Kolbenraum nicht mit der Saugseite oder der Förderdruckseite verbunden ist, den dort stattfindenden Kolbenhub zur Kompression des in dem Kolbenraum befindlichen Druckmittels zu verwenden. Eine solchermaßen durchgeführte Anhebung des Drucks auf das förderseitige Druckniveau ist jedoch in der Regel nicht vollständig angepasst. Infolgedessen kommt es zu Vibrationen, Geräuschentwicklungen und sogar zu

Kravitationsschädigungen aufgrund der Volumenströme, die durch die verbleibenden Druckunterschiede auftreten.

Aus der DE 197 06 116 Al ist es zur Verbesserung der Pulsationsminderung bekannt, ein Speicherelement zu verwenden, welches mit einem Umsteuerbereich zwischen einer Saugniere und einer Förderdruckniere der Kolbenmaschine verbunden ist. In dieser Verbindung ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches in Richtung auf die Ausmündung im Umsteuerbereich hin öffnet. Die Verbindung der Kolbenraumöffnung mit dem Speicherelement ist somit auf diejenige Zeit begrenzt, in der eine Überdeckung zwischen der Ausmündung der Verbindung und der Kolbenraumöffnung aufgrund des entsprechenden Positionswinkels des Kolbenraums und damit der

Kolbenraumöffnung zu dem Steuerteil gegeben ist und ferner solange der Druck im Speicherelement höher als in dem Kolbenraum ist. Erhöht sich dagegen aufgrund einer Hubbewegung des Kolbens bereits wieder der Druck in dem Kolbenraum, so schließt das Rückschlagventil. Um das Speicherelement wieder zu befüllen, ist ein das Rückschlagventil umgehender Leitungsabschnitt oder eine separate Leitung vorgesehen, welche permanent mit dem Speicherelement verbunden ist. Somit wird durch das

Rückschlagventil der durchströmbare Querschnitt in der Verbindung zwischen dem Umsteuerbereich und dem Speicherelement variiert.

Die beschriebene Lösung hat jedoch den Nachteil, dass eine Steuerung allein aufgrund der existierenden Druckunterschiede stattfindet. Eine Optimierung im Hinblick auf verschiedene Betriebszustände der Kolbenmaschine durch zeitlich gesteuerte Anpassung der unterschiedlichen Strömungsquerschnitte für den Lade- und Entladevorgang des Speicherelements kann dagegen nicht erfolgen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Kolbenmaschine mit einer verbesserten Pulsationsminderung zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Eine hydrostatische Kolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist zumindest einen Kolbenraum auf, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist. Der Kolbenraum ist über eine Kolbenraumöffnung wechselweise mit einer ersten Steueröffnung und einer zweiten Steueröffnung verbunden, die beide in einem Steuerteil angeordnet sind. Zwischen der ersten Steueröffnung und der zweiten Steueröffnung ist ein erster Umsteuerbereich beziehungsweise am anderen Totpunktsbereich ein zweiter Umsteuerbereich ausgebildet. Die hydrostatische Kolbenmaschine weist ferner ein

Speicherelement auf, das über eine Verbindung, die in den ersten Umsteuerbereich ausmündet, mit der Kolbenraumöffnung verbindbar ist. Erfindungsgemäß weist die Verbindung eine Ventilvorrichtung auf. Diese Ventilvorrichtung ist so ausgebildet, dass durch sie ein Strömungsquerschnitt der Verbindung entkoppelt von einem Positionswinkel der Kolbenraumöffnung relativ zu dem Steuerteil zeitlich variierbar ist. Der Positionswinkel definiert die relative Stellung einer Kolbenraumöffnung zu dem Steuerteil.

Durch eine solche zeitliche Variation des Strömungsquerschnitts, bei der der Zeitpunkt, in dem sich der Strömungsquerschnitt der Verbindung ändert, einstellbar ist, ist es möglich, die

Pulsationsminderungseinrichtung optimal auf den jeweiligen Betriebszustand der Maschine anzupassen. Die Anpassung der Strömungsquerschnitte für den Ladevorgang des Speicherelements und den Entladevorgang des

Speicherelements und damit der Vorkompression des Druckmittels in dem Kolbenraum kann damit zeitlich gesteuert erfolgen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine ausgeführt .

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Ventileinrichtung zumindest ein elektromagnetisch betätigtes Ventil umfasst. Ein solches elektromagnetisch betätigbares Ventil ist in der Lage, die geforderten kurzen Schaltzeiten zu realisieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn als Ventil ein einfaches Schaltventil zum Einsatz kommt. Solche Ventile sind preisgünstig und klein und können daher einfach in eine erfindungsgemäße Maschine integriert werden. Die Ansteuerung über einen Elektromagneten hat ferner den Vorteil, dass die Betriebszustände beispielsweise in einem Steuergerät bereits bekannt sind und deswegen aus den sonstigen

Steuerungsvorgaben auch ein entsprechendes Steuersignal zur zeitlichen Steuerung der Betätigung des elektromagnetisch betätigten Ventils abgeleitet werden können. Mittels des Ventils ist besonders bevorzugt die Verbindung zeitweilig vollständig zu unterbrechen. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Maschine und erlaubt eine weitere Vorkompression durch den Kolbenhub.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das elektromagnetisch betätigte Ventil ein Schaltventil mit variabler Hubbegrenzung ist. In einem solchen Fall kann die Verbindung lediglich als einfache Leitung ausfallen, da die Querschnittsänderung von einem ersten durchströmbaren Querschnitt auf einen zweiten durchströmbaren Querschnitt für den Lade- beziehungsweise Entladevorgang durch dieses hubbegrenzte Schaltventil einfach erreichbar ist. Zudem kann die Verbindung ebenfalls vollständig unterbrochen werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Verbindung einen ersten Verbindungsleitungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsleitungsabschnitt auf. Dabei ist vorzugsweise in jedem Verbindungsleitungsabschnitt ein einzelnes elektromagnetisch betätigtes Schaltventil angeordnet. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, jeweils einen Verbindungsleitungsabschnitt dem Ladevorgang und den anderen Verbindungsleitungsabschnitt dem Entladevorgang zuzuordnen. Damit kann der Querschnitt über die Leitung festgelegt werden und es können in beiden Leitungen identische Ventile zum Einsatz kommen. Die Begrenzung des Strömungsquerschnitts erfolgt dabei über den Leitungsquerschnitt und nicht wie im vorigen Beispiel über die Hubbegrenzung des Schaltventils. Dies erfordert den Einsatz besonders einfach aufgebauter Schaltventile.

Die Ausführungsform mit den zwei

Verbindungsleitungsabschnitten kann dahingehend vorteilhaft weiterentwickelt werden, dass jeder der Verbindungsleitungsabschnitte eine separate

Ausmündungsöffnung in dem Umsteuerbereich aufweist. Die beiden Ausmündungsöffnungen sind in Bewegungsrichtung der Kolbenraumöffnung relativ zu dem Steuerteil versetzt zueinander angeordnet. Da bei einer Relativbewegung der Kolbenraumöffnung gegenüber dem Steuerteil aufgrund der Geometrie der Kolbenraumöffnung irgendwann die Verbindung mit der ersten Ausmündungsöffnung beendet ist, kann während einer weiteren Relativbewegung der Kolbenraumöffnung deren Verbindung mit der zweiten Ausmündungsöffnung für einen Ladevorgang des Speicherelements genutzt werden. Der nutzbare Positionswinkelbereich zwischen der Kolbenraumöffnung und dem Steuerteil wird somit vergrößert und die verfügbare Zeit beziehungsweise im Falle einer Axialkolbenmaschine der Drehwinkel der Zylindertrommel, der für die Vorkompression und die anschließende Aufladung des Speicherelements zur Verfügung steht, wird vergrößert.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im Falle einer einzelnen Ausmündungsöffnung als Ausmündung der Verbindung in dem ersten Umsteuerbereich diese Ausmündung relativ zu der ersten Steueröffnung so angeordnet, dass über die Kolbenraumöffnung eine Verbindung zwischen der ersten Steueröffnung mit der Ausmündung erzeugbar ist. Während einer Drehung beispielsweise der Zylindertrommel einer

Axialkolbenmaschine wird somit nach dem Anheben des Drucks in dem Kolbenraum durch Zuführen von Druckmittel aus dem Speicherelement durch die Kolbenraumöffnung eine

Verbindung zwischen der ersten Steueröffnung und der Ausmündung hergestellt. Damit wird, wenn beispielsweise im Falle der Axialkolbenpumpe die erste Steueröffnung die Hochdruckseite ist, eine Wiederaufladen des Speicherelements ermöglicht.

Andererseits ist die Ausmündung vorzugsweise so angeordnet, dass allein aufgrund der geometrischen Gegebenheiten eine Verbindung der zweiten Steueröffnung mit der Ausmündung über die Kolbenraumöffnung unmöglich ist. Damit wird sichergestellt, dass unabhängig von einer eventuellen Ventilposition ein Abbau von Druck aus dem Speicherelement in den Niederdruckbereich der Pumpe nicht möglich ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich mittels der Ventilvorrichtung der erste Umsteuerbereich mit der ersten Steueröffnung verbindbar ist. Damit kann der Druckausgleich zwischen Hochdruckbereich der Pumpe und dem Kolbenraum durch Entnahme von Druckmittel aus der ersten Steueröffnung nach dem Angleichen des Drucks in dem Kolbenraum und dem Speicherelement fortgesetzt werden. Der Druck lässt sich damit weiter erhöhen, so dass durch Entnahme von Druckmittel aus der Hochdruckseite über die Ventilvorrichtung der Druck in dem Kolbenraum an die Hochdruckseite angepasst werden kann. Hierzu wird lediglich die Ventilvorrichtung betätigt, durch die dann die Verbindung von der ersten Steueröffnung zu der Ausmündung in dem ersten Umsteuerbereich erzeugt wird.

Entsprechend der vorstehenden Druckangleichung beziehungsweise Druckanhebung im Kolbenraum beim Übergang von der Saugseite zur Druckseite einer Pumpe ist auch ein Druckabbau beim Übergang von der Hochdruckseite zur

Niederdruckseite erforderlich. Hierzu ist es gemäß einer weiteren Weiterentwicklung vorteilhaft, wenn eine zweite Verbindung des Speicherelements vorgesehen ist, die in den zweiten Umsteuerbereich ausmündet. Diese zweite Verbindung weist eine zweite Ventilvorrichtung auf. Durch diese zweite Ventilvorrichtung ist wiederum der Strömungsquerschnitt der zweiten Verbindung zeitlich entkoppelt von einem Positionswinkel der Kolbenraumöffnung relativ zu dem Steuerteil variierbar. Damit kann auch eine Anpassung des Entspannens des Kolbenraums auf das

Druckniveau der Niederdruckseite erfolgen. Die zeitliche Anpassung ermöglicht somit eine Anpassung der Axialkolbenmaschine beziehungsweise allgemein einer hydrostatischen Kolbenmaschine an verschiedene Betriebspunkte. Das Auffüllen des Speicherelements aus dem ohnehin abzubauendem Druck beim Übergang von der Hochdruck- auf die Saugseite führt außerdem zu einer Verbesserung des Wirkungsgrads, da die zu speichernde Flüssigkeitsmenge nicht aus dem Fördervolumen entnommen wird.

Entsprechend der Anordnung der Ausmündung in dem ersten Umsteuerbereich ist auch die Ausmündung der zweiten

Verbindung in dem zweiten Umsteuerbereich so angeordnet, dass sie mittels der Kolbenraumöffnung mit der zweiten Steueröffnung verbindbar ist.

Mittels der zweiten Ventilvorrichtung ist ferner die Ausmündung der zweiten Verbindung in den zweiten Umsteuerbereich auch mit der zweiten Steueröffnung verbindbar. Dies hat einen ähnlichen Effekt wie zuvor für die Hochdruckseite beschrieben. Nachdem eine teilweise Angleichung durch Verbindung der Ausmündung mit dem Speicherelement erfolgt ist und somit ein teilweiser Druckabbau in dem Kolbenraum durchgeführt wurde, kann ein weiterer Druckabbau, der in das bereits gefüllte Speicherelement nicht mehr möglich ist, nun auf die Niederdruckseite, also die zweite Steueröffnung, erfolgen.

Wie es vorstehend bereits beschrieben wurde, ist es bevorzugt, dass die hydrostatische Kolbenmaschine eine Pumpe, insbesondere eine Axialkolbenpumpe, ist, wobei die erste Steueröffnung die Hochdrucksteueröffnung und die zweite Steueröffnung die Niederdrucksteueröffnung ist. Das heißt, dass die erste Steueröffnung mit der Förderseite der Pumpe und die zweite Steueröffnung mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist. Der erste Umsteuerbereich charakterisiert dann bei einer Pumpe, die lediglich in eine Richtung antreibbar ist, den Übergang einer Kolbenraumöffnung von der Saugseite zur Druckseite. Dies wird auch als Druckaufbauseite bezeichnet. Daher entspricht der zweite Umsteuerbereich der Druckabbauseite.

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung gezeigt und werden nachfolgend detailliert erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer ventilgestützten Pulsationsminderungseinrichtung einer hydrostatischen Kolbenmaschine;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer ventilgesteuerten PulsationsminderungsVorrichtung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, das ebenfalls ventilgesteuert arbeitet und ein hubbegrenztes Schaltventil verwendet;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit zwei

Ausmündungsöffnungen im ersten Umsteuerbereich;

Fig. 5 einen beispielhaften Verlauf der

Querschnittsflächen im Falle einer ventilgesteuerten PulsationsminderungsVorrichtung nach Fig. 4;

Fig. 6 einen ersten Zeitpunkt eines fünften

Ausführungsbeispiels einer ventilgestützten Pulsationsminderungsvorrichtung beim Betrieb der hydrostatischen Kolbenmaschine;

Fig. 7 einen zweiten Zeitpunkt der Anordnung der Fig. 6;

Fig. 8 einen dritten Zeitpunkt der Anordnung nach Fig. 6; und

Fig. 9 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Fig. 6 mit einem weiteren Speicherelement, das über die Hochdruckseite aufladbar ist.

Für die nachfolgenden Ausführungen wird davon ausgegangen, dass die hydrostatische Kolbenmaschine eine

Axialkolbenpumpe ist, die für lediglich eine Drehrichtung vorgesehen ist. Es ist jedoch ebenso möglich, beispielsweise eine Radialkolbenmaschine mit einer entsprechenden Vorrichtung zu versehen. Auch bei Maschinen, die in zwei Richtungen arbeiten, kann die vorgeschlagene Lösung angewandt werden. Durch die separate Steuerung über ein Ventil beziehungsweise über die ventilgestützte Steuerung ist es nämlich möglich, eine zweite, analog aufgebaute Pulsationsminderungseinrichtung vorzusehen, welche im Fall umgekehrter Drehrichtung zum Einsatz kommt. Dadurch, dass eine zeitlich variierbare Einstellung des Strömungsquerschnitts mittels der erfindungsgemäßen Lösung möglich ist, kann bei der Umkehr der Drehrichtung eine Pulsationsminderungsvorrichtung stillgelegt und eine andere in Betrieb genommen werden.

In der Fig. 1 ist zur Erläuterung der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine mit Pulsationsminderungsvorrichtung eine Draufsicht auf ein

Steuerteil 1 gezeigt. Dieses Steuerteil 1 weist eine erste Steueröffnung, nachfolgend als Hochdruckniere 2 bezeichnet, und eine zweite Steueröffnung, nachfolgend als Saugniere 3 bezeichnet, auf. Die Hochdrucksteuerniere 2 und die Saugniere 3 sind in etwa nierenförmig ausgebildet und erstrecken sich entlang eines gemeinsamen Kreises. Der besseren Übersichtlichkeit der Fig. 1 wegen ist lediglich exemplarisch eine Kolbenraumöffnung 4 gezeigt, welche eine Stirnseite einer Zylindertrommel der Axialkolbenmaschine mit einem darin angeordneten Kolbenraum verbindet. In dem Kolbenraum sind Kolben zum Erzeugen eines Förderhubs verschiebbar angeordnet. In einer realen Zylindertrommel sind entlang eines Umfangskreises verteilt mehrere solcher Kolbenräume angeordnet.

Der grundsätzliche Aufbau einer Axialkolbenmaschine ist bekannt, weswegen auf eine vollständige Erläuterung verzichtet werden kann. Die Zylindertrommel dreht sich mit der Drehrichtung, die in der Fig. 1 durch den Pfeil d gekennzeichnet ist. Während der Drehung der Zylindertrommel werden somit die einzelnen Kolbenraumöffnungen nacheinander wechselweise mit der Hochdruckniere 2 oder der Saugniere 3 in Verbindung gebracht. Damit wird ein Druckmittelstrom aus dem Kolbenraum in die Hochdruckniere 2 bei einem entsprechenden Druckhub des Kolbens ermöglicht. Andererseits wird während des Saughubs des in dem Kolbenraum angeordneten Kolbens ein Ansaugen von Druckmittel in den Kolbenraum aus der Saugniere 3 ermöglicht .

Zwischen der Hochdruckniere 2 und der Saugniere 3 sind ein erster Umsteuerbereich 5 an dem sogenannten äußeren Totpunkt AT und ein zweiter Umsteuerbereich 6 am inneren Totpunkt IT angeordnet. Die beiden Umsteuerbereiche sind die Totbereiche der Kolbenbewegung. Der erste Umsteuerbereich 5 ist dabei derjenige Umsteuerbereich, bei dem bei einer Förderung von Druckmittel durch die Axialkolbenmaschine ein Übergang der Kolbenraumöffnung 4 von der Saugniere 3 zur Hochdruckniere 2 erfolgt.

Der Kolbenraum wird, solange die Kolbenraumöffnung 4 in Kontakt mit der Saugniere 3 steht, während des Saughubs des Kolbens mit Druckmittel befüllt. Das Druckniveau in dem Kolbenraum ist daher etwa gleich mit dem Druckniveau in der Saugniere 3. Um den Druckstoß, der beim Kontakt mit der Hochdruckniere 2 erfolgen würde, zu verringern, ist eine Pulsationsminderungsvorrichtung vorgesehen. Die Pulsationsminderungsvorrichtung umfasst ein

Speicherelement 7, in dem Druckmittel unter hohem Druck gespeichert werden kann. Das Speicherelement 7 ist über eine Verbindung 8 mit dem ersten Umsteuerbereich 5 verbunden. Die Verbindung 8 mündet an einer Ausmündung 9 in den ersten Umsteuerbereich 5 so aus, dass bei einer

Relativbewegung der Kolbenraumöffnung 4 zu dem Steuerteil von der Saugniere 3 zu der Hochdruckniere 2 zeitweilig ein Kontakt zu der Ausmündung 9 und damit der Verbindung 8 existiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Verbindung 8 einen ersten Verbindungsleitungsabschnitt 8.1 und einen zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 auf. Der erste Verbindungsleitungsabschnitt 8.1 und der zweite Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 sind parallel zueinander ausgebildet und münden gemeinsam über die Ausmündung 9 in dem ersten Umsteuerbereich 5 aus. In dem zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 ist eine Drossel ausgebildet, die beispielsweise auch durch den Leitungsquerschnitt des zweiten Verbindungsleitungsabschnitts 8.2 gegeben sein kann.

In dem ersten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 ist ein Ventil vorgesehen, welches in diesem Fall allein eine Ventilvorrichtung 10 bildet. Diese Ventilvorrichtung 10 ist im dargestellten Beispiel als Schaltventil ausgeführt, welches den Verbindungsleitungsabschnitt 8.1 öffnen oder schließen kann. Die Ventilvorrichtung 10 bildet ein Entladeventil, welches durch eine Feder in seiner Ruheposition gehalten wird. In dieser Position ist die Verbindung des ersten Verbindungsleitungsabschnitts 8.1 unterbrochen. Aus dieser Ruheposition heraus kann mittels eines Elektromagneten, der das Ventil entgegen der Kraft der Feder beaufschlagt, eine ungedrosselte Verbindung des ersten Verbindungsleitungsabschnitts 8.1 erzeugt werden.

Nachfolgend wird die Funktion zur Pulsationsminderung erläutert. In der Fig. 1 nimmt die Kolbenraumöffnung 4 einen Positionswinkel relativ zum äußeren Totpunkt AT ein, in dem bereits ein Kontakt mit der Ausmündung 9 besteht. Daher ist eine Verbindung zwischen dem Kolbenraum und dem Speicherelement 7 mindestens über die Drossel in dem zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 hergestellt. Um ein schnelles Befüllen des Kolbenraums und damit eine Druckerhöhung zur Vorkompression zu ermöglichen, wird zusätzlich zu dem Querschnitt, der durch die Drosselstelle in dem zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.1 vorhanden ist, die Ventilvorrichtung 10 für den Entladevorgang betätigt. Das elektromagnetisch betätigte Ventil öffnet und gibt den Strömungsweg des ersten Verbindungsleitungsabschnitts 8.1 zusätzlich frei. Damit ist ein schneller Druckausgleich zwischen dem Speicherelement 7 und dem Kolbenraum möglich. Nachdem der Druckangleich erfolgt ist, wird bei einer weiteren Drehung der Zylindertrommel, also einer weiteren Bewegung der Kolbenraumöffnung 4 in Pfeilrichtung d, das Steuersignal für den Elektromagneten des Ventils zurückgenommen. Das Ventil geht in seine geschlossene Position und es existiert lediglich die Verbindung über den zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2. Bei einer weiteren Bewegung der Kolbenraumöffnung 4 in Richtung auf die Hochdruckniere 2 zu, wird bei einem bestimmten Positionswinkel α, der eine Stellung der Zylindertrommel in Bezug auf das Steuerteil 1 kennzeichnet, durch die Kolbenraumöffnung 4 eine Verbindung zwischen der

Hochdruckniere 2 und der Ausmündung 9 erzeugt. Damit wird erreicht, dass das Speicherelement 7 wieder mit dem Druck der Hochdruckniere 2 befüllt werden kann. Mit dieser Anordnung ist ein Anheben des Drucks in dem Kolbenraum auf einen zwischen dem Saugnierendruck und dem Hochdruck liegenden Druck möglich. Wie weit der Druck in dem Kolbenraum angehoben werden kann, hängt vom Volumen des Speicherelements 7 ab.

Ein zweites Ausführungsbeispiel, welches im Gegensatz zu dem nur ventilgestützten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ventilgesteuert ist, ist in der Fig. 2 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bedeuten dabei gleiche Elemente. Auf deren vollständige erneute Beschreibung wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen verzichtet.

Die Verbindung 8 besteht wie schon im ersten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Verbindungsleitungsabschnitt 8.1 und einem zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2. Die Ventilvorrichtung ist nunmehr jedoch durch ein erstes Ventil 10.1 und ein zweites Ventil 10.2 realisiert. Das erste Ventil 10.1 entspricht dem schon aus der Fig. 1 bekannten Schaltventil. Ein entsprechendes zweites Ventil ist nun auch in dem zweiten Verbindungsleitungsabschnitt 8.2 angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Speicherelement 7 und dem ersten Umsteuerbereich 6 kann somit auch vollständig getrennt werden. Damit kann erreicht werden, dass durch die beginnende Kolbenhubbewegung nach Überschreiten des äußeren Totpunkts AT in dem ersten Umsteuerbereich 5 durch den Kolbenhub eine weitere Kompression des in dem Kolbenraum befindlichen Druckmittels und somit eine Anhebung des dort herrschenden Drucks auf das Druckniveau der Hochdruckniere 2 erfolgt, ohne dass Druckmittel bereits zum Laden des Speicherelements 7 abfließt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird daher nach dem Angleichen des Drucks des Speicherelements 7 und des Drucks in dem Kolbenraum das erste Ventil 10.1 geschlossen. Das zweite Ventil 10.2 ist noch in seiner geschlossenen Position. Erst wenn das Druckniveau der Hochdruckniere 2 erreicht ist, wird das zweite Ventil 10.2 geöffnet. Dies geschieht vorteilhafterweise, bevor die Kolbenraumöffnung 4 zur Hochdruckniere 2 offen ist, so dass das Speicherelement 7 ein Überschwingen des Drucks im Kolbenraum dämpfen kann. Aus dem Kolbenraum und, wenn dann die Kolbenraumöffnung 4 in Verbindung mit der Hochdruckniere 2 steht, von der Hochdruckseite her, ist nun ein Laden des Speicherelements 7 auf das Druckniveau der Hochdruckseite möglich. Nach dem Wiederbefüllen des Speicherelements 7 wird das zweite Ventil 10.2 wieder geschlossen. Nachdem die nächste (in der Fig. 2 nicht dargestellte) Kolbenraumöffnung in Kontakt mit der Ausmündung 9 steht, wird dann wieder das erste Ventil 10.1 geöffnet.

Um den Ladevorgang des Speicherelements 7 und den Entladevorgang des Speicherelements 7 zu beeinflussen, sind die Strömungsquerschnitte über den ersten Verbindungsleitungsabschnitt 10.1 oder den zweiten

Verbindungsleitungsabschnitt 10.2 unterschiedlich. Die Lade- und Entladevorgänge können daher gezielt angepasst werden und insbesondere zeitlich unabhängig gesteuert werden.

Eine solche Anpassung der Strömungsquerschnitte für den Lade- und Entladevorgang ist auch in der Fig. 3 gezeigt. Im Unterschied zu den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist in der Fig. 3 die Verbindung 8 lediglich durch eine Leitung ausgebildet. In dieser Leitung ist die Ventilvorrichtung 10' angeordnet, die in diesem Fall durch ein hubbegrenztes Schaltventil realisiert ist. Mittels der Hubbegrenzung kann ein Strömungsquerschnitt zwischen der vollständig geschlossenen Position der Ventilvorrichtung 10' und der ungedrosselten Position der Ventilvorrichtung 10' für den Entladevorgang eingestellt werden. Damit kann die Ausbildung eines zweiten Verbindungsleitungsabschnitts entfallen. Ein solches hubgeregeltes Schaltventil kann daher sowohl die Funktion der Einstellung des Strömungsquerschnitts während des Lade- und Entladevorgangs als auch die vollständige Trennung von Speicherelement 7 und Umsteuerbereich 5 bewirken.

In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der nutzbare Drehwinkel der Zylindertrommel gegenüber dem Ausführungsbeispiel mit lediglich einer Ausmündung 9 vergrößert ist. Der Lade- und Entladevorgang wird hierbei wiederum über einen ersten Verbindungsleitungsabschnitt 18.1 beziehungsweise einen zweiten

Verbindungsleitungsabschnitt 18.2 bewirkt. Während der erste Verbindungsleitungsabschnitt 18.1 für den Entladevorgang an einer ersten Ausmündungsöffnung 9.1 in dem ersten Umsteuerbereich 5 ausmündet, mündet der zweite Verbindungsleitungsabschnitt 18.2 an einer zweiten Ausmündungsöffnung in dem ersten Umsteuerbereich 5 aus. Die erste und die zweite Ausmündungsöffnung 9.1 und 9.2 bilden zusammen die Ausmündung 9 der Verbindung 8. Die Anordnung der ersten Ausmündungsöffnung 9.1 und der zweiten Ausmündungsöffnung 9.2 kann daher in dem Umsteuerbereich so erfolgen, dass ein größerer Positionswinkelbereich bei einer Drehung der Zylindertrommel nutzbar ist. Befindet sich die Kolbenraumöffnung 4 im mit AT gekennzeichneten äußeren Totpunkt, so wird das erste Ventil 10.1 für den Entladevorgang geöffnet. Infolgedessen wird der Druck in dem Kolbenraum aus dem Speicherelement 7 erhöht, bis ein Druckgleichgewicht zwischen dem Kolbenraum und dem Speicherelement 7 erreicht ist. Danach wird das erste Ventil 10.1 geschlossen. Wie es vorangehend schon beschrieben wurde, wird ab dem äußeren Totpunkt AT der Druck in dem Kolbenraum bei geschlossenen Ventilen 10.1 und 10.2 durch den Kolbenhub erhöht. Der Zeitpunkt der Öffnung des ersten Ventils 10.1 und der Zeitpunkt dessen Schließens wird so eingestellt, dass der gesamte Vorkompressionsvorgang, also das Entladen von Druckmittel aus dem Speicherelement 7 in den Kolbenraum und das nachfolgende Vorkomprimieren durch den Kolbenhub einen

Hochdruck in dem Kolbenraum erzeugt, welcher beim Eintritt in die Hochdruckniere 2 dem dort herrschenden Druck entspricht. Eine zweite Phase der Vorkompression könnte auch durch eine zusätzliche Kerbe erfolgen. Zudem kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die zweite

Ausmündungsöffnung 9.2 nicht in dem ersten Umsteuerbereich 5 ausmündet, sondern direkt in der Hochdruckniere 2. Dies ist besonders in Kombination mit der zusätzlichen Kerbe vorteilhaft. Tritt die Kolbenraumöffnung 4 durch eine Weiterdrehung der Zylindertrommel in Kontakt mit der

Hochdruckniere 2, wird das zweite Ventil 10.2 geöffnet und der Ladevorgang des Speicherelements 7 kann beginnen. Die Kolbenraumöffnung 4 muss hierzu nicht mehr in Verbindung mit der ersten Ausmündung 9.1 stehen. Dadurch wird der Gesamtdrehwinkel, der für einen Lade- und Entladevorgang zur Verfügung steht, vergrößert. Dadurch wird insbesondere der für die Vorkompression nutzbare Kolbenhub vergrößert. Wird beispielsweise eine Neunkolbenpumpe eingesetzt, so steht maximal eine Änderung des Positionswinkels α der Zylindertrommel relativ zu dem Steuerteil 1 von 40 Grad zur Verfügung bevor der Vorkompressionsvorgang für den nächsten Kolbenraum beginnt. Das zweite Ventil 10.2 muss also geschlossen werden, bevor das erste Ventil 10.1 wieder geöffnet wird. Eine solche Neunkolbenpumpe hat einen Öffnungswinkel der Kolbenraumöffnung 4 von z. B. etwa 30 Grad. Bei der Verwendung von lediglich einer Ausmündung, wie in den Beispielen der Fig. 1 bis 3 steht daher auch nur eine Änderung des Positionswinkels der Zylindertrommel von 30 Grad zur Verfügung. Eine schematische Darstellung der jeweils durchströmbaren Querschnitte A über dem Positionswinkel α einer Kolbenraumöffnung 4 relativ zu dem Steuerteil 2 ist in der Fig. 5 dargestellt. Es ist zu erkennen, wie in dem mit Nd bezeichneten Abschnitt der durchströmbare Querschnitt, mit dem die Saugniere 3 und die Kolbenraumöffnung 4 miteinander verbunden sind, in Richtung auf den äußeren Totpunkt AT (α = 360°) zu durch die Drehung der Zylindertrommel verringert wird. Etwa im äußeren Totpunkt AT öffnet dann das erste Ventil 10.1 der Ventilvorrichtung 10 und verbindet das Speicherelement 7 zum Laden des Kolbenraums über den ersten Verbindungsleitungsabschnitt 18.1 mit der ersten Ausmündung 9.1. Nach dem Erhöhen des Drucks in dem Kolbenraum wird etwa bei einem

Positionswinkel von ca. 5 Grad n.AT das erste Ventil 10.1 wieder geschlossen.

Nachdem das erste Ventil 10.1 wieder geschlossen ist, kann der Ladevorgang des Speicherelements 7 begonnen werden, indem das zweite Ventil 10.2 in seine geöffnete Position gebracht wird, wie es durch den Kurvenabschnitt mit einem Positionswinkel von etwa 372° bis etwa 396° gezeigt ist. Kurz nach dem Öffnen des zweiten Ventils 10.2 wird eine zunehmende Verbindung zwischen der Kolbenraumöffnung 4 und der Hochdruckniere 2 hergestellt wie es durch den Kurvenabschnitt Hd gezeigt ist. Die zeitliche Steuerung des ersten Ventils 10.1 und des zweiten Ventils 10.2 wird dabei an den jeweiligen Betriebszustand angepasst. Insbesondere kann auch die Druckerhöhung durch den

Kolbenhub berücksichtigt werden, so dass zwischen dem Schließen des ersten Ventils 10.1 und dem Öffnen des zweiten Ventils 10.2 auch ein von der in der Fig. 5 dargestellten zeitlichen Abfolge geänderter Zeitverlauf auftreten kann.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, zu verschiedenen Zeitpunkten des Lade- und Entladevorgangs. Neben den schon bekannten Elementen, die mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, ist die Ausmündung 9 in dem ersten Umsteuerbereich 5 über die Ventilvorrichtung 10 auch mit der Hochdruckniere 2 verbindbar. Die Ventilvorrichtung 10 ist hierzu als 3/2- Wegeventil ausgeführt. Sie kann variabel zwischen ihren beiden Endpositionen eingestellt werden. In einer ersten Endposition, die als Ruheposition mittels einer Feder vorgegeben ist, ist die Ausmündung 9 über eine Leitung 11 mit der Hochdruckniere 2 verbunden. In der zweiten Endposition der Ventilvorrichtung 10 ist dagegen die Verbindung 8 wie bereits beschrieben zwischen der Ausmündung 9 und dem Speicherelement 7 hergestellt.

Ferner ist der zweite Umsteuerbereich 6 über eine weitere Leitung 12 als zweite Verbindung mit der Verbindung 8 verbindbar. Der Verbindungspunkt zwischen der Verbindung 8 und der weiteren Leitung 12 liegt dabei zwischen der Ventilvorrichtung 10 und dem Speicherelement 7. Eine direkte Verbindung der beiden Umsteuerbereiche 5 und 6 wird damit vermieden. In der weiteren Leitung 12 ist eine weitere Ventilvorrichtung 14 angeordnet. Die weitere Ventilvorrichtung 14 ermöglicht dabei eine ungedrosselte Durchströmung der weiteren Leitung 12 in ihrer Ruheposition, die ebenfalls durch eine Feder vorgegeben ist. In entgegengesetzter Richtung kann in Richtung der zweiten Endposition die Ventilvorrichtung 14 durch die Kraft eines Elektromagneten verstellt werden. In der zweiten Endposition ist eine zweite Ausmündung 13, mit der die weitere Leitung 12 in dem zweiten Umsteuerbereich 6 ausmündet, mit der Saugniere 3 verbunden. Hierzu ist eine Saugnierenleitung 15 vorgesehen, die die zweite Ventilvorrichtung 14 mit der Saugniere 3 verbindet.

Wie es vorstehend bereits angedeutet wurde, ist auch beim Übergang von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite eine Druckangleichung in dem Kolbenraum erforderlich. Eine Kolbenraumöffnung 4.1, die aufgrund der Drehung der Zylindertrommel gerade keinen Kontakt mehr mit der Hochdruckniere 2 hat, wird durch den zweiten Umsteuerbereich 6 verschlossen. Nach dem Überschreiten des sogenannten inneren Totpunkts IT wird aufgrund der Hubbewegung eine Entspannung des Druckmittels in dem Kolbenraum ermöglicht. Die Entspannung wird dabei nicht nur über die Kolbenbewegung durchgeführt, sondern auch über eine Verbindung des zweiten Umsteuerbereichs 6 mit dem Speicherelement 7. Nach dem Durchlaufen des inneren Totpunkts IT wird eine Verbindung zwischen der Kolbenraumöffnung 4.1 und der weiteren Ausmündung 13 hergestellt. Die zweite Ventilvorrichtung 14 befindet sich in der in der Fig. 6 gezeigten ersten Endposition. Damit wird über die weitere Leitung 12 eine Verbindung zwischen dem zweiten Umsteuerbereich 6 und dem Speicherelement 7 erzeugt. Es findet ein Druckausgleich zwischen dem Kolbenraum der ersten Kolbenraumöffnung 4.1 und dem Speicherelement 7 statt und Druckenergie wird rückgewonnen. Ist ein Druckausgleich erfolgt, so ist ein weiteres Aufladen des Speicherelements 7 aus dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.1 nicht mehr möglich. Die zweite Ventilvorrichtung 14 wird betätigt und die zweite Ausmündung 13 mit der Saugniere 3 verbunden. Damit kann nun eine weitere Absenkung des Drucks in dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.1 durch Austreten von Druckmittel aus der Kolbenraumöffnung 4.1 in die Saugniere 3 erfolgen. Hierbei ist zu diesem Zeitpunkt die Verbindung lediglich über die Saugnierenleitung 15 gegeben, die Kolbenraumöffnung 4.1 steht jedoch noch nicht in Kontakt mit der Saugniere 3.

Während des Druckabbaus des Drucks in dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.1 in den Speicher 7 und anschließend in die Saugniere 3 befindet sich die erste

Ventilvorrichtung 10 zunächst unverändert in ihrer in der Fig. 6 gezeigten Ruheposition. Nachdem eine andere Kolbenraumöffnung 4.3 den äußeren Totpunkt AT passiert hat und in Kontakt mit der Ausmündung 9 in dem ersten Umsteuerbereich 5 tritt, wird die Ventilvorrichtung 10 betätigt und eine Verbindung zwischen dem Speicherelement 7 und der Ausmündung 9 hergestellt. Infolgedessen wird der aufgeladene Speicher 7 in die Kolbenraumöffnung 4.3 und damit den zugeordneten Kolbenraum bis zum Druckausgleich zwischen dem Kolbenraum und dem Speicherelement 7 entspannt. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Verbindung des Speicherelements 7 mit der zweiten Ausmündung 13 nicht gegeben, da sich die zweite Ventilvorrichtung 14 in der in der Fig. 7 dargestellten Schaltposition befindet. Dieser Moment, in dem die Ventilvorrichtung 10 in ihre Schaltposition gebracht wird und die Verbindung zwischen der Ausmündung 9 und dem Speicherelement 7 hergestellt wird, ist in der Fig. 7 dargestellt.

Bei einer weiteren Drehung, zu einem Zeitpunkt, da eine Druckanhebung in dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.3 durch Entladen des Speichers 7 nicht mehr möglich ist, wird die erste Ventilvorrichtung 10 wieder in ihre Ruheposition gebracht. Dieser Zustand ist in der Fig. 8 gezeigt. Ferner zeigt die Fig. 8 auf, dass die zweite Ventilvorrichtung 14 wieder in ihre Ruheposition gebracht wird. Dies erfolgt, nachdem die Verbindung zwischen der Kolbenraumöffnung 4.1 und der zweiten Ausmündung 13 unterbrochen ist.

Für den Druckabbau der der Kolbenraumöffnung 4.1 nachfolgenden Kolbenraumöffnung beim Übergang von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite ist somit die zweite Ventilvorrichtung 14 wieder bereit und erzeugt die Verbindung zwischen der weiteren Ausmündung 13 und dem Speicherelement 7. Damit kann der beschriebene Lade- und Entladevorgang des Speicherelements 7 und damit verbunden die Angleichung oder Anpassung des Drucks in den Kolbenräumen beim Übergang von der Hochdruck- auf die Niederdruckseite oder der Niederdruck- auf die Hochdruckseite erfolgen.

Eine abgewandelte Version der

Pulsationsminderungsvorrichtung der Fig. 6 bis 8 ist in der Fig. 9 gezeigt. Hier ist ein weiteres Speicherelement 17 vorgesehen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bis 8 umfasst die Ventilvorrichtung 10 nun Schaltventil 10. I ¹ , das dem für den Entladevorgang vorgesehenen ersten Ventil 10.1 der Fig. 2 und 4 entspricht. Darüber hinaus ist ein zusätzliches Schaltventil 10.3 vorgesehen. Über das Schaltventil 10.1' ist das Speicherelement 7 mit der Ausmündung 9 verbindbar. Das dritte Schaltventil 10.3 ist in der Leitung 11 angeordnet, so dass unabhängig von dem Schaltzustand des Schaltventils 10.1 eine Verbindung der Ausmündung 9 mit der Hochdruckniere 2 erfolgen kann. In der Leitung 11 ist ferner eine Drossel 19 angeordnet. Das zweite Speicherelement 17 ist über einen Speicherleitungszweig 16 mit der Leitung 11 zwischen der Drosselstelle 19 und dem dritten Schaltventil 10.3 verbunden. Auf diese Weise ist ein Aufladen des zweiten Speicherelements 17 über die Drossel 19 aus der Hochdruckniere 2 möglich.

Um nach dem Angleichen des Drucks zwischen dem Speicherelement 7 und dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.3 eine weitere Druckerhöhung in Richtung des in der

Hochdruckniere 2 herrschenden Hochdrucks zu ermöglichen, wird nach dem Druckangleichen zwischen dem Speicherelement 7 und dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.3 das Schaltventil 10.1' in seine geschlossene Position gebracht. Dieser Zustand ist in der Fig. 9 gezeigt. Danach wird das dritte Schaltventil 10.3 in seine geöffnete Position gebracht und damit das zweite Speicherelement 17 ungedrosselt mit der Ausmündung 9 verbunden. Während eine ungedrosselte Entnahme des Druckmittels aus dem Speicherelement 17 und damit eine weitere Druckerhöhung in dem Kolbenraum der Kolbenraumöffnung 4.3 möglich ist, kann nach dem Angleichen des Drucks an den Hochdruck der Hochdruckniere 2 das dritte Schaltventil 10.3 wieder geschlossen werden. Wenn das dritte Schaltventil 10.3 wieder geschlossen ist, erfolgt ein Aufladen des zweiten Speichers 17 über die Drosselstelle 19. Damit wird der Ladezyklus des zweiten Speichers 17 verlängert und eine Vergleichmäßigung des Drucks in dem Hochdruckbereich der Axialkolbenmaschine erreicht. Im Übrigen entspricht die Ausführung der Fig. 9 der bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 beschriebenen. Wie dort erhöht die Entnahme des Druckmittels aus den Kolbenräumen zu deren erforderlichen Druckabbau den Wirkungsgrad der Kolbenmaschine. Allerdings wird dadurch das Speicherelement 7 nicht bis auf Niveau der Hochdruckseite aufgeladen. Infolgedessen liegt das durch den Entladevorgang zur Vorkompression erreichbare Druckniveau niedriger als bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1-4. Im Beispiel nach Fig. 9 wird dies durch den Einsatz des zweiten Speichers 17 vermieden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist es möglich, einzelne Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander zu kombinieren.