EP2276927A1 - Strömungsoptimierte zylindertrommel für hydrostatische kolbenmaschinen - Google Patents

Strömungsoptimierte zylindertrommel für hydrostatische kolbenmaschinen

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Publication number
EP2276927A1
EP2276927A1 EP09730381A EP09730381A EP2276927A1 EP 2276927 A1 EP2276927 A1 EP 2276927A1 EP 09730381 A EP09730381 A EP 09730381A EP 09730381 A EP09730381 A EP 09730381A EP 2276927 A1 EP2276927 A1 EP 2276927A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder bore
cylinder
kidney
cylinder drum
transition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09730381A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Rentschler
Peter Schlotter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2276927A1 publication Critical patent/EP2276927A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2035—Cylinder barrels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block

Definitions

  • the invention relates to a cylinder drum for a hydrostatic piston engine with at least one control kidney-cylinder bore transition, which opens into a cylinder bore for receiving a piston axially displaceable therein.
  • a hydrostatic piston machine which has a cylinder drum, in which at least one cylinder bore is formed, in which a piston is moved up and down.
  • the movement of the piston is controlled by a swash plate on which the piston is supported by means of a sliding shoe.
  • the cylinder drum has at the end face from which the piston does not protrude, a contact surface with which the
  • Cylinder drum rests against a control mirror.
  • two control kidneys are formed.
  • a control kidney is designed as Zulauf ⁇ réelle while the other control kidneys is designed as a drain opening.
  • a kidney-cylinder bore transition is formed between the cylinder bore and the contact surface on the front side of the cylinder drum from which the piston does not protrude.
  • the kidney-cylinder bore transition connects the cylinder bore alternately with the Zulauf ⁇ réelle, which is connected in the case of a pump with a suction port, and the drain opening, which then with a
  • Pressure port is connected.
  • hydraulic fluid is delivered through the kidney-cylinder bore transition into the cylinder bore.
  • hydraulic fluid is delivered from the cylinder bore via the kidney-cylinder bore transition out of the cylinder bore.
  • the disclosed cylinder drum has the disadvantage that only a relatively small amount of hydraulic fluid is delivered into the cylinder bore during a downward movement of the piston in the cylinder bore.
  • only relatively little hydraulic fluid can be conveyed from one control kidney to the other.
  • the invention is therefore based on the object to provide a cylinder drum for hydrostatic piston engines, with a higher volumetric efficiency is achieved.
  • the cylinder drum according to the invention for hydrostatic piston machines comprises at least one kidney-cylinder bore transition, which opens into a cylinder bore for receiving a piston axially displaceable therein.
  • the kidney-cylinder bore transition is formed step-free and edge-free perpendicular to the flow direction.
  • the flow resistance of the kidney-cylinder bore transition is particularly low.
  • a thus flow-optimized kidney-cylinder bore transition allows faster and energetically less complex and thus more favorable Hydrauliklikkeitslust. Pressure fluid flow through the kidney-cylinder bore transition. Due to the reduced energy expenditure in the pressure medium transport, the energy efficiency of a cylinder drum according to the invention using hydrostatic piston engine is increased. A pressure medium transport into and out of the cylinder bore via the flow-optimized kidney-cylinder bore transition is thus facilitated.
  • the cylindrical drum is sintered.
  • sintering e.g. by re-applying high pressures after fabrication, a high dimensional stability or e.g. Compliance with technical tolerances or shape tolerances possible.
  • a high quality and a particularly advantageous geometric shape of the flow-optimized control kidney-cylinder bore transition are easy to manufacture.
  • a machining operation in the region of the transition from the cylinder bores to the inlet drainage openings can then be omitted.
  • the geometry of the pilot-to-cylinder bore transition is preferably selected so that the curvature of the boundary surfaces becomes minimal. In particular, there is no flat surface area.
  • the geometry is selected such that a first and a second cutting line of the control-cylinder bore transition with a plane containing the cylinder bore axis each have a first radius and a second radius.
  • the centers of the two radii are formed on different sides of the respective cutting line, wherein in addition the two radii directly merge into each other. That is, there is no rectilinear section of the section line between the two radii, but the transition from the first to the second radius forms a turning point of the section line.
  • the two radii of a cutting line are each the same size.
  • Cylinder barrel Such a straight portion improves the flow transition between the opening of the cylinder barrel and the control kidney of the control plate.
  • the opening in the cylinder drum is also kidney-shaped, and thus between the cylinder bore and the control kidney of the control plate, a kidney-shaped opening portion is formed in the cylinder barrel.
  • This kidney-shaped opening portion extends along a circumferential circle about the cylinder drum axis, which is preferably identical to the circumferential circle on which the cylinder bores are arranged. In the radial direction, therefore, the kidney-shaped opening portions are arranged approximately centrally with respect to the cylinder bores. In the circumferential direction of this circumferential circle, the longitudinal extent of the kidney-shaped opening portions is selected so that here a straight transition between the opening portion and the cylinder bore is formed. Consequently, in this area the first and second radius are infinite.
  • the kidney-cylinder bore transition consists of several sections of different geometry in the axial direction. Each section can be used for each
  • Optimizing the flow of the kidney-cylinder bore transition be designed geometrically advantageous.
  • the sections are preferably matched to one another for flow optimization.
  • at least one section is designed as a cone section or as an ellipsoid section or, more particularly, as a ball section or as a paraboloid section or as a hyperboloid section.
  • the proposed geometrical configurations of the sections give a variety of advantageous possibilities to the design of flow optimization sections.
  • a particularly flow-optimized kidney-cylinder bore transition can be achieved with a gradual adaptation of the flow cross section.
  • the exact geometric shape of a section and / or the entire kidney-cylinder bore transition can be adapted to the shape of the inlet or drain opening.
  • FIG. 1 shows a cross section through a cylindrical drum of the prior art.
  • Fig. 2 is a perspective view of a
  • FIG. 3 shows a cross section through a cylinder drum according to the invention
  • FIG. 4 shows a perspective view of a cylinder drum according to the invention
  • Cylindrical drum of the prior art with particle trajectories of a filling flow shows a cross section through a region of a further cylindrical drum of the prior art with particle trajectories of a filling flow;
  • FIG. 7 shows a cross section through a region of a cylinder drum according to the invention with particle trajectories of a filling flow
  • FIG. 8 shows a cross section through a region of a further cylinder drum according to the invention with particle trajectories of a filling flow
  • Fig. 10 is a view of the turned to a control plate
  • Fig. 1 shows a cross section through a cylindrical drum 1 of the prior art.
  • the illustrated known cylindrical drum 1 has a
  • Base 10 a neck 9 and the neck 9 with the base 10 connecting neck-body transition 11.
  • a rotationally symmetrical central recess 6 and in the neck 9, a hub 7 are formed in the base body 10, which are arranged coaxially and in succession along a common cylinder drum axis 8.
  • an opening portion 4 which may be kidney-shaped, a second portion 50 and a cylinder bore 2 arranged coaxially and sequentially in the enumerated sequence along a common cylinder bore axis 3.
  • the cylinder bore axis 3 and the cylinder drum axis 8 are arranged in parallel.
  • a cross-section of the cylinder bore 2 is larger than that of the opening portion 4.
  • the cylinder bore 2 serves to receive a piston, not shown, which in the cylinder bore 2 axially along the cylinder bore axis 3 is displaceable.
  • the piston is supported on a sliding shoe, not shown, which in turn is slidably supported on a swash plate, not shown.
  • pressure medium is conveyed through the first section 4 and the kidney-cylinder bore transition 5 into or out of the cylinder bore 2.
  • Both between the opening portion 4 and the second portion 50 and between the second portion 50 and the cylinder bore 2 are each formed perpendicular to the flow direction steps or edges. As edges are in this description
  • the illustrated known cylindrical drum 1 has the disadvantage that the kidney-cylinder bore transition 5 is not flow-optimized. This means that the flow conditions in the pressure medium flow through the kidney-cylinder bore transition 5 are unfavorable due to its geometric design with steps and edges.
  • the kidney-cylinder bore transition 5 has in particular due to the running perpendicular to the flow direction steps on unfavorable throttle properties.
  • an abrupt transition between the kidney-cylinder bore transition 5 and the cylinder bore 2 is formed by the steps or edges.
  • a flowing pressure medium can not spread so that the cylinder bore 2 completely and is filled evenly with pressure medium. There remains a first vacuum volume 14 left, which is not filled with pressure medium (see Fig. 5).
  • the degree of filling of the cylinder bore 2 is thus relatively low after completion of the pressure medium inflow.
  • emptying the cylinder bore 2 is given by the abrupt transition in the kidney-cylinder bore transition 5 the pressure medium a particular hurdle, which leads to a throttle resistance of the kidney-cylinder bore transition 5.
  • both the volumetric efficiency of the filling process of the cylinder bore 2 and the energy efficiency of the pressure medium conversion processes can be improved.
  • FIG. 2 is a perspective view of a
  • Cylinder drum 1 shown in the prior art corresponds to the known cylindrical drum 1 shown in FIG. 1.
  • the main body 10 the neck 9, the hub 7 formed in the neck 9 and the exits of the
  • Cylinder bore 2 particularly easy to recognize.
  • the neck-body transition 11 is also clearly visible.
  • FIG. 3 shows a cross section through a cylinder drum 1 'according to the invention.
  • Cylinder drum 1 ' is basically constructed similar to the known cylinder drum 1.
  • the cylinder drum 1' according to the invention comprises a basic body 10 'according to the invention and also one with this on a In the basic body 10 'according to the invention, for example, a kidney-shaped opening section 4, a flow-optimized second section 50' according to the invention and a cylinder bore 2 ', which have a first cylinder bore section 2'a and a second cylinder bore section 2 'b, arranged coaxially and in the enumerated order along the common axis 3.
  • the first and second cylinder bore portions 2'a and 2'b are produced by machining. In particular, in the second cylinder bore portion 2'b a high-quality surface is generated, since this cooperates sealingly with the piston.
  • a cylindrical drum blank is sintered, which is then machined.
  • the available volume for receiving pressure fluid in the cylinder bore 2 ' is varied by the movement of the piston.
  • the piston is supported via a sliding shoe, not shown, on a swash plate, not shown.
  • the kidney-cylinder bore transition 5 ' accordinging to the invention connects the kidney-shaped opening section 4 via the flow-optimized kidney-cylinder bore transition 5' the first cylinder bore portion 2'a.
  • the kidney-shaped opening portion 4, the flow-optimized kidney-cylinder bore junction 5 'and the first cylinder bore portion 2'a are arranged coaxially and in this order along the cylinder bore axis 3.
  • the kidney-shaped opening portion 4 has a smaller extent in the radial direction than the first cylinder bore portion 2'a of the cylinder bore 2 '.
  • the flow-optimized kidney-cylinder bore transition 5 ' has the advantage that it ensures favorable flow conditions at a pressure medium flow through the cylinder bore transition 5' due to its geometric configuration. There is no abrupt transition formed by steps or edges, which otherwise leads to vortex formation. The explained to the known cylinder drum 1 disadvantages thus do not occur. Due to the improved geometry, on the one hand, an increased degree of filling of the cylinder bore 2 'when pressure medium flows into the cylinder bore 2' and, on the other hand, less heat development in the kidney-cylinder bore transition 5 'is achieved by the lower one
  • Throttle resistance achieved. In this way, both the volumetric efficiency in the operation of the cylinder drum 1 'according to the invention and the energy efficiency of the pressure medium conversion process are increased. Overall, this increases the overall efficiency of a hydrostatic piston engine which uses the cylinder drum 1 'according to the invention.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a cylinder drum 1 'according to the invention.
  • the cylinder drum 1' according to the invention from FIG. 4 corresponds to the cylinder drum 1 'according to the invention shown in FIG. 4 shows the basic body 10 'according to the invention, on which the neck 9 is formed.
  • the hub 7 is formed in the neck 9, the hub 7 is formed.
  • An alternative neck-body transition 11 ' is designed so that no cylinder bore 2' passes through it.
  • recesses 110 are formed in the alternative neck-body transition 11 '. Through the recesses 110 open the cylinder bores 2 'in a plane, perpendicular to the cylinder bore axis 3 surface. This will be explained below with reference to FIG. 9.
  • FIG. 5 shows a cross section through an area of a cylindrical drum 1 of the prior art with particle trajectories of a filling flow.
  • the area shown corresponds to the kidney-cylinder bore transition 5 of the known cylinder drum 1. It is illustrated by means of particle trajectories 12, the shape of a first pressure fluid flow 13, as it arises when pressure medium enters the cylinder bore 2.
  • particle trajectories 12 the shape of a first pressure fluid flow 13, as it arises when pressure medium enters the cylinder bore 2.
  • FIG. 6 shows a cross section through a region of a further prior art cylindrical drum 1 with particle trajectories of a filling flow.
  • the illustrated region comprises an opening portion 4 'which is elongated in the circumferential direction of the cylinder drum 2 and which is adapted to the geometry of the control kidneys in the control plate.
  • a second, non-rotationally symmetrical portion 50 '' connects in the further kidney-cylinder bore transition 5 '' the elongated opening portion 4 'with a cylinder bore 2' '.
  • the geometric configuration of the elongated opening portion 4 'and the non-rotationally symmetrical second portion 50' ', the incoming pressure medium in a second fluid flow 13' narrow and thus kept fast.
  • the pressure fluid jet comes at a correspondingly high speed on the piston, not shown. It also creates a non-negligible second vacuum volume 14 ', which leads to a low degree of filling and a low volumetric efficiency.
  • the throttle effect of the further kidney-cylinder bore transition 5 '' leads in this embodiment of a kidney-cylinder bore transition 5 '' to a high heat generation and thus to a low energy efficiency in pressure medium sales processes.
  • FIG. 7 shows a cross section through a region of the cylinder drum 1 'according to the invention with particle trajectories of a filling flow.
  • the illustrated kidney-cylinder bore transition 5 'of the cylinder drum 1' according to the invention is designed to optimize flow. This is the second
  • Section 50 executed step and edge free.
  • An optimized third pressure medium flow 13 '' which flow-optimized in the onset of pressure medium in the cylinder bore 2 'from the step and edge-free geometric design of the kidney-hollow cylinder transition 5 'according to the invention results, is illustrated by particle trajectories 12.
  • the pressure medium jet entering from the kidney-shaped opening section 4 into the second section 50' according to the invention and then into the cylinder bore 2 ' can widen faster than in the case illustrated in FIG. 5. In the cylinder bore 2 'thereby creates a very small third
  • Vacuum volume 14 '' Vacuum volume 14 ''.
  • the cylinder bore 2 ' is at least almost completely filled with pressure medium.
  • the degree of filling of the cylinder bore 2 ' is thus particularly high and the volumetric efficiency of the filling process of the cylinder bore 2' thereby likewise increased accordingly.
  • the jet widens rapidly, the pressure medium velocity in the wide regions of the third pressure medium flow 13 '' also drops.
  • the pressure medium impinges at a lower speed on the piston, not shown.
  • the throttle effect of the flow-optimized kidney cylinder bore transition 5 'according to the invention is reduced overall and thus more favorable. Due to these advantages, heat generation and thus energy losses are reduced. The energy efficiency is thereby increased.
  • FIG. 8 shows a cross section through a region of a further cylinder drum 1 'according to the invention with particle trajectories of a filling flow.
  • the region shown in FIG. 8 has the elongate opening section 4' and a second section connecting the elongate opening section 4 'with the cylinder bore 2'. not rotationally symmetric section 5 '''on.
  • the elongated opening portion 4 'and the second non-rotationally symmetric portion 5''' are formed so that the incoming pressure medium beam in a fourth pressure fluid flow 13 '''widened quickly. This leads to a slowing down of the pressure medium in the fourth Pressure fluid flow 13 '''.
  • the advantages described for FIG. 7 also occur here.
  • FIG. 9 shows a further cross section through the region of the further cylinder drum 1 'according to the invention from FIG. 8.
  • the cutting plane runs through the cylinder drum axis 8 and through the cylinder bore axis 3.
  • the kidney-shaped opening portion 4 ' forms a stepped and edgeless transition to the second, non-rotationally symmetrical portion 5' '', which in turn forms a stepped and edgeless transition to the cylinder bore 2 '.
  • Cylinder bore portion 2'a and the second cylinder bore portion 2'b of the cylinder bore 2 ' have approximately the same radius in the illustrated example after the machining of the second cylinder bore portion 2'b.
  • the stepped and edgeless transitions enable a rapid widening of an incoming pressure medium jet, which leads to the advantages explained in FIGS. 8 and 7.
  • a kidney-cylinder bore transition according to the invention consists of one or more successive sections of different geometries in the axial direction with respect to the cylinder bore axis 3.
  • individual sections are in the form of a conical section, in particular for connection of rounded sections following on both sides, as an ellipsoidal section, as a paraboloid section or as a hyperboloid section, a multiplicity of advantageously formed sections or of sequences can be used for flow optimization be achieved by sections.
  • a multiplicity of advantageously formed sections or of sequences can be used for flow optimization be achieved by sections.
  • at least two successive portions in the axial direction are formed, which in a sectional view in the longitudinal direction of the cylinder bore 2 'form a first cutting line 20 and a second cutting line 21 form oppositely curved circular arc sections.
  • the wall of the cylinder bore 2 'and the wall of the opening portion 4' to the control kidney preferably go tangentially into these curvatures.
  • the first and the second cutting lines 20 and 21 therefore have a tangent Ti or T 2 at their respective radius, which results from the boundary of the kidney-shaped opening section 4 '.
  • the cutting lines 20, 21 are formed by cutting the cylindrical drum 1 'with a plane, wherein the plane in the section shown, the cylinder drum axis 8 and the cylinder bore axis 2 contains.
  • this is essentially formed by two circular arc sections with the radii Ri and R 2 , to each of which tangentially the tangent T 2 and the cylinder bore 2 'is connected.
  • the embodiments relate to the illustrated blank of the cylindrical drum 1 ', which is sintered. After the machining, the first and second cylinder bore portions 2'a and 2'b are formed in the cylinder bore 2 ', as already explained.
  • the centers of the merge radii Ri and R 2 of the second section line 21 lie on different sides of the section line 21. In the transition from the first radius Ri in the second radius R 2 , a turning point of the second cutting line 21 is formed.
  • the two radii Ri, R 2 are preferably and as shown in the example the same size and z. B. for typical geometries of cylinder drums 1 '3 millimeters.
  • the two lines denoted by 22 and 23 represent no edges, but merely serve to illustrate the transition of the first radius in the kidney-shaped opening portion 4 'and the second radius in the cylinder bore 2', ie the position of the contact point of the tangents in the radii , In between, the location of the inflection point is indicated by dashed lines.
  • the immediate transition of the two curvatures with the radii Ri, R 2 allows the formation of the largest possible radii. Will the plane used to form the illustrated
  • Section lines 20, 21 leads, rotated about the cylinder bore axis 3, it is readily apparent that the radii Ri, R 2 change. It remains, however, that the two radii Ri, R 2 are preferably the same size.
  • the radii R x and R 2 become infinity, so that here a straight transition from the end of the kidney-shaped opening section 4' in FIG the cylinder bore 2 'takes place.
  • a flat surface 25 is formed on the side facing away from the kidney-shaped opening portion 4 'end of the cylinder bore 2'.
  • This flat surface 25 is formed around the cylinder bore 2 'by machining.
  • the flat surface 25 lies in a plane which is perpendicular to the cylinder bore axis. It serves as a contact surface for tools that are used for further machining of the cylinder bore 2 '.
  • FIG. 10 serves to clarify the position of the kidney-shaped opening sections 4 '.
  • the kidney-shaped opening sections 4 ' extend along a circumferential circle 26.
  • This ümfangsnik 26 is identical to the circumferential circle on which the cylinder bores 2 'are arranged.
  • the extension of the kidney-shaped opening sections 4 'in the radial direction which corresponds to the width of the kidney-shaped opening sections 4', is smaller than the diameter of the cylinder bores 2 '.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylindertrommel (1') für eine hydrostatische Kolbenmaschine mit zumindest einem Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergang (5', 5'', 5'''), welcher in eine Zylinderbohrung (2, 2'a) zur Aufnahme eines darin axial verschiebbaren Kolbens mündet, bei dem der Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergang (5', 5'', 5''') senkrecht zur Strömungsrichtung stufenfrei und kantenfrei ausgebildet ist.

Description

Strömungsoptimierte Zylindertrommel für hydrostatische
Kolbenmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Zylindertrommel für eine hydrostatische Kolbenmaschine mit zumindest einem Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergang, welcher in eine Zylinderbohrung zur Aufnahme eines darin axial verschiebbaren Kolbens mündet.
Aus der Druckschrift DE 43 41 846 Cl ist eine hydrostatische Kolbenmaschine bekannt, welche eine Zylindertrommel aufweist, in der mindestens eine Zylinderbohrung ausgebildet ist, in der ein Kolben auf- und abbewegbar ist. Die Bewegung des Kolbens wird über eine Schrägscheibe gesteuert, an der sich der Kolben mit Hilfe eines Gleitschuhs abstützt. Die Zylindertrommel weist an der Stirnseite, aus der der Kolben nicht herausragt, eine Kontaktfläche auf, mit der die
Zylindertrommel an einem Steuerspiegel anliegt. In dem Steuerspiegel sind zwei Steuernieren ausgebildet. Eine Steuerniere ist als ZulaufÖffnung ausgebildet während die andere Steuerniere als AblaufÖffnung ausgebildet ist. In der Zylindertrommel ist zwischen der Zylinderbohrung und der Kontaktfläche auf der Stirnseite der Zylindertrommel, aus der der Kolben nicht herausragt, ein Niere- Zylinderbohrung-Übergang ausgebildet. Bei einer Drehung der Zylindertrommel um dessen Rotationsachse gleitet die Kontaktfläche der Zylindertrommel über eine gegenüberliegende Kontaktfläche des Steuerspiegels. Dabei verbindet der Niere-Zylinderbohrung-Übergang die Zylinderbohrung abwechselnd mit der ZulaufÖffnung, welche im Falle einer Pumpe mit einem Sauganschluss verbunden ist, und der AblaufÖffnung, welche dann mit einem
Druckanschluss verbunden ist. Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung wird Hydraulikflüssigkeit über den Niere-Zylinderbohrung- Übergang in die Zylinderbohrung hinein gefördert. Während einer Aufwärtsbewegung hingegen wird Hydraulikflüssigkeit aus der Zylinderbohrung über den Niere-Zylinderbohrung- Übergang aus der Zylinderbohrung heraus gefördert. Die offenbarte Zylindertrommel hat den Nachteil, dass bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung nur relativ wenig Hydraulikflüssigkeit in die Zylinderbohrung gefördert wird. Somit kann bei gegebenem Schwenkwinkel der Schrägscheibe pro Umdrehung der Zylindertrommel nur relativ wenig Hydraulikflüssigkeit von einer Steuerniere zur anderen gefördert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zylindertrommel für hydrostatische Kolbenmaschinen zu schaffen, mit dem ein höherer volumetrischer Wirkungsgrad erzielt wird.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Zylindertrommel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Zylindertrommel für hydrostatische Kolbenmaschinen umfasst zumindest einen Niere- Zylinderbohrung-Übergang, welcher in eine Zylinderbohrung zur Aufnahme eines darin axial verschiebbaren Kolbens mündet. Der Niere-Zylinderbohrung-Übergang ist dabei senkrecht zur Strömungsrichtung stufenfrei und kantenfrei ausgebildet. Dadurch ist der Strömungswiderstand des Niere-Zylinderbohrung-Übergangs besonders gering. Ein dadurch strömungsoptimierter Niere-Zylinderbohrung- Übergang erlaubt einen schnelleren und energetisch weniger aufwändigen und somit günstigeren Hydraulikflüssigkeitsbzw. Druckmittelfluss durch den Niere-Zylinderbohrung- Übergang. Durch den herabgesetzten energetischen Aufwand beim Druckmitteltransport ist der energetische Wirkungsgrad einer die erfindungsgemäße Zylindertrommel verwendenden hydrostatischen Kolbenmaschine erhöht. Ein Druckmitteltransport in die bzw. aus der Zylinderbohrung über den strömungsoptimierten Niere-Zylinderbohrung- Übergang ist damit erleichtert. Auf diese Weise wird insbesondere beim Einfüllen von Druckmittel in die Zylinderbohrung, z.B. bei einem Ansaugen, ein höherer Füllgrad erreicht. Damit ist der volumetrische Wirkungsgrad des Auffüllprozesses der Zylinderbohrung bzw. einer die erfindungsgemäße Zylindertrommel verwendenden hydrostatischen Kolbenmaschine vorteilhaft erhöht.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zylindertrommel dargestellt.
Vorzugsweise ist die Zylindertrommel gesintert. Durch das Sintern ist z.B. durch eine nochmalige Anwendung hoher Drücke nach der Fertigung eine hohe Maßhaltigkeit oder z.B. die Einhaltung technischer Toleranzen bzw. Formtoleranzen möglich. Dadurch sind eine hohe Qualität und eine besonders vorteilhafte geometrische Form des strömungsoptimierten Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergangs einfach herzustellen. Eine spanende Bearbeitung im Bereich des Übergangs von den Zylinderbohrungen zu den Zulauf- AblaufÖffnungen kann dann entfallen.
Die Geometrie des Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergangs ist bevorzugt so gewählt, dass die Krümmung der Begrenzungsflächen minimal wird. Insbesondere gibt es keinen ebenen Flächenbereich. Die Geometrie ist hierzu so gewählt, dass eine erste und eine zweite Schnittlinie des Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergangs mit einer die Zylinderbohrungsachse beinhaltenden Ebene jeweils einen ersten Radius und einen zweiten Radius aufweisen. Die Mittelpunkte der zwei Radien sind auf unterschiedlichen Seiten der jeweiligen Schnittlinie ausgebildet, wobei zudem die beiden Radien unmittelbar ineinander übergehen. D. h., es gibt zwischen den beiden Radien keinen geradlinigen Streckenabschnitt der Schnittlinie, sondern der Übergang vom ersten in den zweiten Radius bildet einen Wendepunkt der Schnittlinie. Besonders bevorzugt sind die beiden Radien einer Schnittlinie auch jeweils gleich groß. Durch diese Ausgestaltung lässt sich bei minimaler Krümmung der Flächen nicht nur die Herstellung vereinfachen, insbesondere wenn die Zylindertrommel gesintert ist, sondern auch der Strömungswiderstand verringern.
In Richtung auf eine Stirnseite der Zylindertrommel zu, welche in Richtung auf die Steuerplatte hin orientiert ist, geht der näher zur Stirnseite orientierte Radius jeder Schnittlinie in eine Tangente an den Radius über, welche parallel zur Zylinderbohrungsachse verläuft. Die Radien beginnen also etwas beabstandet von der in Anlage an der Steuerplatte befindlichen Stirnseite der
Zylindertrommel. Ein solcher gerader Abschnitt verbessert den Strömungsübergang zwischen der Öffnung der Zylindertrommel und der Steuerniere der Steuerplatte.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Öffnung in der Zylindertrommel ebenfalls nierenförmig ist, und somit zwischen der Zylinderbohrung und der Steuerniere der Steuerplatte ein nierenförmiger Öffnungsabschnitt in der Zylindertrommel gebildet wird. Dieser nierenförmige Öffnungsabschnitt erstreckt sich entlang eines Umfangskreises um die Zylindertrommelachse, der vorzugsweise identisch mit dem Umfangskreis ist, auf dem die Zylinderbohrungen angeordnet sind. In radialer Richtung sind daher die nierenförmigen Öffnungsabschnitte etwa mittig in Bezug auf die Zylinderbohrungen angeordnet. In Umfangsrichtung dieses Umfangskreises ist die Längenerstreckung der nierenförmigen Öffnungsabschnitte so gewählt, dass hier ein geradliniger Übergang zwischen dem Öffnungsabschnitt und der Zylinderbohrung ausgebildet ist. In diesem Bereich sind folglich der erste und zweite Radius unendlich.
Vorzugsweise besteht der Niere-Zylinderbohrung-Übergang aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Geometrie in axialer Richtung. Jeder Abschnitt kann jeweils zur
Strömungsoptimierung des Niere-Zylinderbohrung-Übergangs geometrisch vorteilhaft ausgestaltet sein. Die Abschnitte werden vorzugsweise zur Strömungsoptimierung aufeinander abgestimmt . Vorzugsweise ist zumindest ein Abschnitt als Kegel- Abschnitt oder als Ellipsoid-Abschnitt oder spezieller als Kugel-Abschnitt oder als Paraboloid-Abschnitt oder als Hyperboloid-Abschnitt ausgebildet. Durch die vorgeschlagenen geometrischen Ausgestaltungen der Abschnitte ist der Gestaltung von Abschnitten zur Strömungsoptimierung eine Vielfalt vorteilhafter Möglichkeiten gegeben. Durch Kombination mehrerer solcher besonders strömungsoptimierter Abschnitte kann ein besonders strömungsoptimierter Niere-Zylinderbohrung- Übergang mit einer allmählichen Anpassung des Strömungsquerschnitts erzielt werden. Beispielsweise kann die genaue geometrische Form eines Abschnitts und/oder des gesamten Niere-Zylinderbohrung-Übergangs an die Form der Zulauf- bzw. AblaufÖffnung angepasst werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zylindertrommel für eine hydrostatische Kolbenmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Zylindertrommel aus dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines
Zylindertrommel aus dem Stand der Technik;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zylindertrommel;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel;
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Bereich einer
Zylindertrommel aus dem Stand der Technik mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung; Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Bereich einer weiteren Zylindertrommel aus dem Stand der Technik mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung;
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung;
Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Bereich einer weiteren erfindungsgemäßen Zylindertrommel mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung;
Fig. 9 einen weiteren Querschnitt durch den Bereich der weiteren erfindungsgemäßen Zylindertrommel in perspektivischer Darstellung; und
Fig. 10 eine Ansicht der zu einer Steuerplatte gewandten
Stirnseite der Zylindertrommel zur Verdeutlichung der Geometrie der
Öffnungsabschnitte .
Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Zylindertrommel 1 aus dem Stand der Technik. Die dargestellte bekannte Zylindertrommel 1 weist einen
Grundkörper 10, einen Hals 9 und einen den Hals 9 mit dem Grundkörper 10 verbindenden Hals-Grundkörper-Übergang 11 auf. Zur Aufnahme einer nicht dargestellten Antriebswelle sind in dem Grundkörper 10 eine rotationssymmetrische mittige Ausnehmung 6 und in dem Hals 9 eine Nabe 7 ausgebildet, welche koaxial und hintereinander entlang einer gemeinsamen Zylindertrommelachse 8 angeordnet sind. In dem Grundkörper 10 sind zudem ein Öffnungsabschnitt 4, der nierenförmig ausgebildet sein kann, ein zweiter Abschnitt 50 und eine Zylinderbohrung 2 koaxial und in der aufgezählten Reihenfolge aufeinanderfolgend entlang einer gemeinsamen Zylinderbohrung-Achse 3 angeordnet. Die Zylinderbohrungsachse 3 und die Zylindertrommelachse 8 sind dabei parallel angeordnet. Ein Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 verbindet den Öffnungsabschnitt 4 mit der Zylinderbohrung 2. Der Querschnitt der Zylinderbohrung 2 ist dabei größer als der des Öffnungsabschnitts 4. Die Zylinderbohrung 2 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Kolbens, welcher in der Zylinderbohrung 2 axial entlang der Zylinderbohrungsachse 3 verschiebbar ist. Der Kolben stützt sich dabei auf einen nicht dargestellten Gleitschuh ab, welcher sich wiederum gleitend auf einer nicht dargestellten Schrägscheibe abstützt. Bei der axialen Bewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung 2 wird je nach Richtung der axialen Bewegung des Kolbens Druckmittel durch den ersten Abschnitt 4 und den Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 in die Zylinderbohrung 2 hinein oder aus diesem heraus gefördert. Sowohl zwischen dem Öffnungsabschnitt 4 und dem zweiten Abschnitt 50 als auch zwischen dem zweiten Abschnitt 50 und der Zylinderbohrung 2 sind jeweils senkrecht zur Strömungsrichtung Stufen bzw. Kanten ausgebildet. Als Kanten werden in dieser Beschreibung
Falten bzw. Flächenbereiche mit Krümmungsradius null oder zumindest sehr nahe bei null betrachtet. Die Stufen und Kanten sind eine Folge der spanenden Bearbeitung eines gegossenen Zylindertrommelrohlings .
Die dargestellte bekannte Zylindertrommel 1 hat den Nachteil, dass der Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 nicht strömungsoptimiert ist. D. h., dass die Strömungsverhältnisse beim Druckmittelfluss durch den Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 aufgrund seiner geometrischen Ausgestaltung mit Stufen und Kanten ungünstig sind. Der Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 weist insbesondere aufgrund der senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Stufen ungünstige Drossel-Eigenschaften auf. Durch die Stufen bzw. Kanten wird in dem dargestellten Beispiel ein abrupter Übergang zwischen dem Niere- Zylinderbohrung-Übergang 5 und der Zylinderbohrung 2 gebildet. Ein strömendes Druckmittel kann sich nicht so ausbreiten, dass die Zylinderbohrung 2 vollständig und gleichmäßig mit Druckmittel gefüllt wird. Es bleibt ein erstes Vakuumvolumen 14 übrig, welches nicht mit Druckmittel gefüllt ist (siehe Fig. 5) . Der Füllgrad der Zylinderbohrung 2 ist somit nach Beendigung des Druckmitteleinstroms relativ gering. Beim Entleeren der Zylinderbohrung 2 ist durch den abrupten Übergang in dem Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 dem Druckmittel eine besondere Hürde gegeben, welche zu einem Drosselwiderstand des Niere-Zylinderbohrung-Übergangs 5 führt. Durch die Drosselwirkung des Niere-Zylinderbohrung-Übergangs 5 kommt es zudem zu einer entsprechenden Wärmeentwicklung. Somit sind insgesamt sowohl der volumetrische Wirkungsgrad des Auffüllprozesses der Zylinderbohrung 2 als auch der energetische Wirkungsgrad der Druckmittelumsatz-Prozesse noch verbesserungsfähig.
Der Einfachheit halber werden jeweils nur eine Zylinderbohrung 2 und der entsprechende Übergang 5 erläutert. Es ist jedoch selbstverständlich, dass sowohl bei einer Zylindertrommel 1 gemäß dem Stand der Technik als auch bei einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel eine Mehrzahl solcher Anordnungen über den Umfang entlang eines Umfangkreises verteilt vorgesehen sind.
In der Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer
Zylindertrommel 1 aus dem Stand der Technik dargestellt. Die dargestellte Zylindertrommel 1 entspricht der in der Fig. 1 dargestellten bekannten Zylindertrommel 1. In der Fig. 2 sind der Grundkörper 10, der Hals 9, die in dem Hals 9 ausgebildete Nabe 7 und die Ausgänge der
Zylinderbohrung 2 besonders gut zu erkennen. Der Hals- Grundkörperübergang 11 ist ebenfalls deutlich zu erkennen.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zylindertrommel 1' gezeigt. Die erfindungsgemäße
Zylindertrommel 1' ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie die bekannte Zylindertrommel 1. Die erfindungsgemäße Zylindertrommel 1' umfasst einen erfindungsgemäßen Grundkörper 10' und ebenfalls einen mit diesem über einen verbesserten Hals-Grundkörper-Übergang 11' verbundenen Hals 9. In dem erfindungsgemäßen Grundkörper 10' sind z.B. ein nierenförmiger Öffnungsabschnitt 4, ein erfindungsgemäß strömungsoptimierter zweiter Abschnitt 50' und eine Zylinderbohrung 2' , welche einen ersten Zylinderbohrungsabschnitt 2'a und einen zweiten Zylinderbohrungsabschnitt 2'b umfasst, koaxial und in der aufgezählten Reihenfolge entlang der gemeinsamen Achse 3 angeordnet. Der erste und der zweite Zylinderbohrungsabschnitt 2'a und 2'b werden spanend erzeugt. Insbesondere bei dem zweiten Zylinderbohrungsabschnitt 2'b wird eine hochwertige Oberfläche erzeugt, da diese mit dem Kolben dichtend zusammenwirkt. Zunächst wird ein Zylindertrommelrohling gesintert, der dann spanend bearbeitet wird.
Auch in der erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' sind die rotationssymmetrische mittige Ausnehmung 6 in dem erfindungsgemäßen Grundkörper 10' und eine Nabe 7 in dem Hals 9 zur Aufnahme einer nicht dargestellten
Antriebswelle ausgebildet und koaxial entlang einer gemeinsamen Zylindertrommelachse 8 angeordnet, welche parallel zur Zylinderbohrungsachse 3 angeordnet ist. Die Zylinderbohrung 2' dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Kolbens. Der Kolben ist in der
Zylinderbohrung 2' entlang der Zylinderbohrungsachse 3 axial verschiebbar. Das zur Aufnahme von Druckmittel zur Verfügung stehende Volumen in der Zylinderbohrung 2' wird durch die Bewegung des Kolbens variiert. Der Kolben stützt sich über einen nicht dargestellten Gleitschuh auf einer nicht dargestellten Schrägscheibe ab. Bei der axialen Verschiebung des Kolbens in der Zylinderbohrung 2' wird entsprechend der Richtung der axialen Bewegung Druckmittel über den erfindungsgemäßen strömungsoptimierten Niere- Zylinderbohrung-Übergang 5' in die Zylinderbohrung 2' hinein oder aus dieser heraus gefördert. Der erfindungsgemäße Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' verbindet den nierenförmigen Öffnungsabschnitt 4 über den strömungsoptimierten Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' mit dem ersten Zylinderbohrungsabschnitt 2'a. Der nierenförmige Öffnungsabschnitt 4, der strömungsoptimierte Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' und der erste Zylinderbohrungsabschnitt 2'a sind koaxial und in dieser Reihenfolge entlang der Zylinderbohrungsachse 3 angeordnet. Der nierenförmige Öffnungsabschnitt 4 hat in radialer Richtung eine kleinere Ausdehnung als der erste Zylinderbohrungsabschnitt 2'a der Zylinderbohrung 2'. Der strömungsoptimierte Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' hat den Vorteil, dass dieser aufgrund seiner geometrischen Ausgestaltung günstige Strömungsverhältnisse bei einem Druckmittelfluss durch den Zylinderbohrung-Übergang 5' sicherstellt. Es ist kein abrupter Übergang durch Stufen bzw. Kanten ausgebildet, was sonst zu Wirbelbildung führt. Die zur bekannten Zylindertrommel 1 erläuterten Nachteile treten somit nicht auf. Durch die verbesserte Geometrie werden zum Einen ein erhöhter Füllgrad der Zylinderbohrung 2' beim Einfließen von Druckmittel in die Zylinderbohrung 2' und zum Anderen eine geringere Wärmeentwicklung in dem Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' durch den geringeren
Drosselwiderstand erzielt. Auf diese Weise sind sowohl der volumetrische Wirkungsgrad beim Betrieb der erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' als auch der energetische Wirkungsgrad des Druckmittelumsatz-Prozesses erhöht. Insgesamt ist dadurch der Gesamtwirkungsgrad einer hydrostatischen Kolbenmaschine, welche die erfindungsgemäße Zylindertrommel 1' verwendet, erhöht.
Die Fig. 4 stellt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' dar. Die erfindungsgemäße Zylindertrommel 1' aus der Fig. 4 entspricht der in der Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' . Die Fig. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Grundkörper 10' , an dem der Hals 9 ausgebildet ist. In dem Hals 9 ist die Nabe 7 ausgebildet. Ein alternativer Hals-Grundkörper-Übergang 11' ist dabei so ausgebildet, dass keine Zylinderbohrung 2' durch diesen hindurch geht. Dazu sind in dem alternativen Hals- Grundkörper-Übergang 11' Ausnehmungen 110 ausgebildet. Durch die Ausnehmungen 110 münden die Zylinderbohrungen 2' in eine ebene, senkrecht zur Zylinderbohrungsachse 3 stehenden Fläche aus. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 9 noch erläutert.
Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Bereich einer Zylindertrommel 1 aus dem Stand der Technik mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung. Der dargestellte Bereich entspricht dem Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5 der bekannten Zylindertrommel 1. Es ist anhand von Partikeltrajektorien 12 die Gestalt einer ersten Druckmittelströmung 13 dargestellt, wie sie bei einem Eintreten von Druckmittel in die Zylinderbohrung 2 entsteht. Durch die geometrische Ausgestaltung des Öffnungsabschnitts 4 und des zweiten Abschnitts 50 bzw. durch den durch diese Abschnitte gebildeten abrupten Übergang mit Kanten und Stufen senkrecht zur Strömungsrichtung von dem ersten Öffnungsabschnitt 4 zur Zylinderbohrung 2 entsteht beim Eintreten von Druckmittel in die Zylinderbohrung 2 am zylinderbohrungsseitigen Ende des zweiten Abschnitts 50 in der ersten Druckmittelsströmung 13 ein nur schmaler
Druckmittelstrahl. Der schmale, in die Zylinderbohrung 2 einströmende Druckmittelstrahl verbreitert sich innerhalb der Zylinderbohrung 2 bei höheren
Druckmittelgeschwindigkeiten, wie sie im Normalbetrieb einer hydrostatischen Kolbenmaschine auftreten, nur langsam. D.h., dass eine signifikante Verbreiterung der ersten Druckmittelsströmung 13 erst tief in der Zylinderbohrung 2 zu verzeichnen ist. Dadurch entsteht in der Zylinderbohrung 2 das erste Vakuumvolumen 14. Das erste Vakuumvolumen 14 ist auch nach dem Eintreten von Druckmittel in die Zylinderbohrung 2 vorhanden. Dadurch ist die Zylinderbohrung 2 nur teilweise mit Druckmittel gefüllt. Damit sind sowohl der Füllgrad der
Zylinderbohrung 2 als auch der volumetrische Wirkungsgrad des Auffüllprozesses der Zylinderbohrung 2 relativ gering. Die Drosseleffekte, welche insbesondere durch die Stufen bzw. Kanten entstehen, welche senkrecht zur Strömungsrichtung ausgebildet sind, sind bereits zu Fig. 1 beschrieben.
In der Fig. 6 ist ein Querschnitt durch einen Bereich einer weiteren Zylindertrommel 1 aus dem Stand der Technik mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung dargestellt. Der dargestellte Bereich umfasst einen in Umfangsrichtung der Zylindertrommel 2 länglichen Öffnungsabschnitt 4', welcher an die Geometrie der Steuernieren in der Steuerplatte angepasst ist. Ein zweiter, nicht rotationssymmetrischer Abschnitt 50' ' verbindet in dem weiteren Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' ' den länglichen Öffnungsabschnitt 4' mit einer Zylinderbohrung 2' ' . Durch die geometrische Ausgestaltung des länglichen Öffnungsabschnitts 4' und des nicht rotationssymmetrischen zweiten Abschnitts 50' ' wird das eintretende Druckmittel in einer zweiten Druckmittelströmung 13' schmal und somit schnell gehalten. Auch hier kommt der Druckmittelstrahl mit einer entsprechend hohen Geschwindigkeit auf den nicht dargestellten Kolben auf. Es entsteht auch hier ein nicht vernachlässigbares zweites Vakuumvolumen 14', welches zu einem geringen Füllgrad und einem geringen volumetrischen Wirkungsgrad führt. Die Drosselwirkung des weiteren Niere- Zylinderbohrung-Übergangs 5' ' führt auch in dieser Ausführung eines Niere-Zylinderbohrung-Übergangs 5' ' zu einer hohen Wärmeentwicklung und somit zu einem geringen energetischen Wirkungsgrad bei Druckmittel- Umsatzprozessen.
In Fig. 7 ist ein Querschnitt durch einen Bereich der erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung gezeigt. Der dargestellte Niere-Zylinderbohrung-Übergang 5' der erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' ist strömungsoptimiert ausgeführt. Dazu ist der zweite
Abschnitt 50' stufen- und kantenfrei ausgeführt. Eine optimierte dritte Druckmittelströmung 13'', welche sich beim Eintreten von Druckmittel in die Zylinderbohrung 2' aus der stufen- und kantenfreien strömungsoptimierten geometrischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Niere- Hohlzylinder-Übergangs 5' ergibt, ist anhand von Partikeltrajektorien 12 dargestellt. Durch die strömungsoptimierte Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 50' kann der aus dem nierenförmigen Öffnungsabschnitt 4 in den erfindungsgemäßen zweiten Abschnitt 50' und anschließend in die Zylinderbohrung 2' eintretende Druckmittelstrahl sich schneller als in dem in der Fig. 5 dargestellten Fall verbreitern. In der Zylinderbohrung 2' entsteht dadurch ein nur sehr kleines drittes
Vakuumvolumen 14'' . Dadurch ist die Zylinderbohrung 2' zumindest fast vollständig mit Druckmittel gefüllt. Der Füllgrad der Zylinderbohrung 2' ist somit besonders hoch und der volumetrische Wirkungsgrad des Auffüllprozesses der Zylinderbohrung 2' dadurch ebenfalls entsprechend erhöht. Da der Strahl sich schnell verbreitert, sinkt auch die Druckmittelgeschwindigkeit in den breiten Bereichen der dritten Druckmittelströmung 13' ' . Dadurch trifft das Druckmittel mit einer geringeren Geschwindigkeit auf den nicht dargestellten Kolben auf. Die Drosselwirkung des strömungsoptimierten erfindungsgemäßen Niere- Zylinderbohrung-Übergangs 5' ist insgesamt herabgesetzt und somit günstiger. Aufgrund dieser Vorteile werden Wärmeentwicklung und somit Energieverluste verringert. Der energetische Wirkungsgrad ist dadurch erhöht.
Die Fig. 8 stellt einen Querschnitt durch einen Bereich einer weiteren erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' mit Partikeltrajektorien einer Füllströmung dar. Der in der Figur 8 dargestellte Bereich weist den länglichen Öffnungsabschnitt 4' und einen den länglichen Öffnungsabschnitt 4' mit der Zylinderbohrung 2' verbindenden zweiten, nicht rotationssymmetrischen Abschnitt 5''' auf. Der längliche Öffnungsabschnitt 4' und der zweite, nicht rotationssymmetrische Abschnitt 5' ' ' sind dabei so ausgeformt, dass sich der eintretende Druckmittelstrahl in einer vierten Druckmittelströmung 13''' schnell verbreitert. Dies führt zu einer Verlangsamung des Druckmittels in der vierten Druckmittelströmung 13''' . Dadurch treten die zu der Fig. 7 beschriebenen Vorteile auch hier auf.
Die Fig. 9 stellt einen weiteren Querschnitt durch den Bereich der weiteren erfindungsgemäßen Zylindertrommel 1' aus Fig. 8 dar. Die Schnittebene verläuft dabei durch die Zylindertrommelachse 8 und durch die Zylinderbohrungsachse 3. Der nierenförmige Öffnungsabschnitt 4' und der diesen mit der Zylinderbohrung 2' verbindende zweite, nicht rotationssymmetrische Abschnitt 5' ' ' sind besonders gut zu erkennen. Der nierenförmige Öffnungsabschnitt 4' bildet einen stufen- und kantenlosen Übergang zu dem zweiten, nicht rotationssymmetrischen Abschnitt 5' ' ' , welcher wiederum einen stufen- und kantenlosen Übergang zu der Zylinderbohrung 2' bildet. Der erste
Zylinderbohrungsabschnitt 2'a und der zweite Zylinderbohrungsabschnitt 2'b der Zylinderbohrung 2' haben in dem dargestellten Beispiel nach der spanenden Bearbeitung des zweiten Zylinderbohrungsabschnitts 2'b näherungsweise denselben Radius. Durch die stufen- und kantenlosen Übergänge ist eine schnelle Verbreiterung eines eintretenden Druckmittelstrahls möglich, welche zu den in Fig. 8 und Fig. 7 erläuterten Vorteilen führt.
Vorzugsweise besteht ein erfindungsgemäßer Niere- Zylinderbohrung-Übergang aus einem oder mehreren in axialer Richtung in Bezug auf die Zylinderbohrungsachse 3 aufeinanderfolgenden Abschnitten unterschiedlicher Geometrien.
Indem im Falle eines zylindrischen Öffnungsabschnitts einzelne Abschnitte als Kegel-Abschnitt insbesondere zu Verbindung von sich beidseits anschließenden gerundeten Abschnitten, als Ellipsoid-Abschnitt , als Paraboloid- Abschnitt oder als Hyperboloid-Abschnitt ausgebildet sind, können zur Strömungsoptimierung eine Vielfalt vorteilhaft ausgebildeter Abschnitte oder von Folgen von Abschnitten erzielt werden. Vorzugsweise werden, wie es in der Fig. 9 dargestellt ist, zumindest zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgende Abschnitte ausgebildet, die in einer Schnittdarstellung in Längsrichtung der Zylinderbohrung 2' eine erste Schnittlinie 20 und eine zweite Schnittlinie 21 bilden entgegengesetzt gekrümmte Kreisbogenabschnitte bilden. Die Wandung der Zylinderbohrung 2' und die Wandung des Öffnungsabschnitts 4' zur Steuerniere hin gehen vorzugsweise tangential in diese Krümmungen über. Die erste und die zweite Schnittlinie 20 und 21 weisen daher eine Tangente Ti bzw. T2 an ihren jeweiligen Radius auf, die durch die Begrenzung des nierenförmigen Öffnungsabschnitts 4' entsteht. Die Schnittlinien 20, 21 werden durch Schneiden der Zylindertrommel 1' mit einer Ebene gebildet, wobei die Ebene im gezeigten Schnitt die Zylindertrommelachse 8 und die Zylinderbohrungsachse 2 enthält.
Für die zweite Schnittlinie 21 ist es explizit angegeben, dass diese im Wesentlichen durch zwei Kreisbogenabschnitte mit den Radien Ri und R2 gebildet wird, an die sich jeweils tangential die Tangente T2 bzw. die Zylinderbohrung 2' anschließt. Die Ausführungen beziehen sich auf den dargestellten Rohling der Zylindertrommel 1' , welcher gesintert ist. Nach der spanenden Bearbeitung werden in der Zylinderbohrung 2' der erste und zweite Zylinderbohrungsabschnitt 2'a und 2'b ausgebildet, wie dies bereits erläutert wurde.
Die Mittelpunkte der ineinander übergehenden Radien Ri und R2 der zweiten Schnittlinie 21 liegen auf verschiedenen Seiten der Schnittlinie 21. Beim Übergang von dem ersten Radius Ri in den zweiten Radius R2 ist ein Wendepunkt der zweiten Schnittlinie 21 ausgebildet. Die beiden Radien Ri, R2 sind vorzugsweise und wie im Beispiel dargestellt gleich groß und können z. B. für typische Geometrien von Zylindertrommeln 1' 3 Millimeter betragen. Die beiden mit 22 und 23 bezeichneten Linien stellen keine Kanten dar, sondern dienen lediglich der Illustration des Übergangs des ersten Radius in den nierenförmigen Öffnungsabschnitt 4' bzw. des zweiten Radius in die Zylinderbohrung 2' , also der Lage des Berührpunkts der Tangenten in die Radien. Dazwischen ist die Lage des Wendepunkts gestrichelt angegeben.
Wie es bereits erläutert wurde, ist bei der dargestellten Ausführung des Übergangs von den nierenförmigen
Öffnungsabschnitten 4' in die Zylinderbohrungen 2' kein ebenes Flächenelement vorhanden. Insbesondere ermöglicht der unmittelbare Übergang der beiden Krümmungen mit den Radien Ri, R2, die Ausbildung möglichst großer Radien. Wird die Ebene, die zur Bildung der dargestellten
Schnittlinien 20, 21 führt, um die Zylinderbohrungsachse 3 gedreht, so ist leicht ersichtlich, dass sich die Radien Ri, R2 ändern. Es bleibt jedoch dabei, dass die beiden Radien Ri, R2 vorzugsweise gleich groß sind. An dem in der Fig. 9 dargestellten hinteren Bereich des nierenförmigen Öffnungsabschnitts 4', wo sich die Linien 22 und 23 berühren, werden die Radien Rx und R2 unendlich, so dass hier ein geradliniger Übergang von dem Ende des nierenförmigen Öffnungsabschnitts 4' in die Zylinderbohrung 2' erfolgt.
Auf der von dem nierenförmigen Öffnungsabschnitt 4' abgewandten Ende der Zylinderbohrung 2' ist eine ebene Fläche 25 ausgebildet. Diese ebene Fläche 25 wird mittels spanender Bearbeitung um die Zylinderbohrung 2' herum ausgebildet. Die ebene Fläche 25 liegt in einer Ebene, welche senkrecht zur Zylinderbohrungsachse verläuft. Sie dient als Anlagefläche für Werkzeuge, die zur weiteren spanenden Bearbeitung der Zylinderbohrung 2' verwendet werden.
Die Fig. 10 dient der Verdeutlichung der Lage der nierenförmigen Öffnungsabschnitte 4'. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist lediglich ein einzelner nierenförmiger Öffnungsabschnitt 4' mit Bezugszeichen versehen. Es ist zu erkennen, dass sich die nierenförmigen Öffnungsabschnitte 4' entlang eines Umfangskreises 26 erstrecken. Dieser ümfangskreis 26 ist identisch mit dem Umfangskreis, auf dem die Zylinderbohrungen 2' angeordnet sind. Aufgrund der länglichen Form der nierenförmigen Öffnungsabschnitte 4' in Umfangsrichtung kommt es zu der beschriebenen, nicht rotationssymmetrischen Geometrie, wie sie in der Fig. 9 dargestellt ist. Eine Folge davon sind die geradlinigen Übergänge im Bereich der Enden 27 und 28. Die Erstreckung der nierenförmigen Öffnungsabschnitte 4' in radialer Richtung, die der Breite der nierenförmigen Öffnungsabschnitte 4' entspricht, ist kleiner als der Durchmesser der Zylinderbohrungen 2'.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Zylindertrommel (1') für eine hydrostatische Kolbenmaschine mit zumindest einem Steuerniere- Zylinderbohrung-Übergang (5', 5'', 5''')/ welcher in eine Zylinderbohrung (2, 2'a) zur Aufnahme eines darin axial verschiebbaren Kolbens mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergang (5', 5'', 5' ' ' ) senkrecht zur Strömungsrichtung stufenfrei und kantenfrei ausgebildet ist.
2. Zylinderbohrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die Zylindertrommel (1') gesintert ist.
3. Zylindertrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Schnittlinie (20, 21) des Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergangs (5', 5'', 5''') mit einer die Zylinderbohrungsachse (3) beinhaltenden Ebene jeweils einen ersten Radius (Ri) und einen zweiten Radius (R2) aufweisen, deren Mittelpunkte auf unterschiedlichen Seiten der Schnittlinie (20, 21) ausgebildet sind und deren Übergang jeweils einen Wendepunkt bildet.
4. Zylindertrommel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Radius (Ri) und der zweite Radius (R2) jeweils einer Schnittlinie (20, 21) gleich groß sind.
5. Zylindertrommel nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinien (20, 21) im Anschluss an dem näher an der Stirnseite der Zylindertrommel (1') liegenden
Radius (Ri) als Tangente (T2) an den Radius (Ri) verlaufen, die parallel zur Zylinderbohrungsachse (3) verläuft.
6. Zylindertrommel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangenten (Ti, T2) der Schnittlinien (20, 21) durch einen nierenförmigen Öffnungsabschnitt gebildet sind, wobei sich der nierenförmige Öffnungsabschnitt (4') entlang eines Umgangskreises (26) um eine Zylindertrommelachse (8) erstreckt und eine Länge des Öffnungsabschnitts (4') in Richtung dieses Umfangkreises (26) so bemessen ist, dass an den Enden (27, 28) des Öffnungsabschnitts (4') die Radien (R1, R2) unendlich sind.
7. Zylindertrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerniere-Zylinderbohrung-Übergang (5', 5'', 5''') aus mehreren Abschnitten (4, 4', 50, 50') unterschiedlicher Geometrien besteht.
8. Zylindertrommel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt als Kegel-Abschnitt ausgebildet ist.
9. Zylindertrommel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt als Ellipsoid-Abschnitt ausgebildet ist.
10. Zylindertrommel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt als Kugel-Abschnitt ausgebildet ist.
11. Zylindertrommel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt als Paraboloid-Abschnitt ausgebildet ist.
12. Zylindertrommel nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt als Hyperboloid-Abschnitt ausgebildet ist.
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