DE10112870A1

DE10112870A1 - Piston arrangement for hydraulic pump or engine etc. has piston with connection part with spherical end section contained in slider connection part

Info

Publication number: DE10112870A1
Application number: DE2001112870
Authority: DE
Inventors: Noah D Manring; Gordon L Collins; Terry D Oltman; Jian Ye
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2001-10-25
Also published as: JP2001295753A

Abstract

The arrangement has a piston (26), which defines a reference axis (30) and has a body part (32) and a connection part (34) extending along the axis, as well as a passage (36) extending through both parts. The connection part has a spherical end section (38) of set size. A slider (28) has a connection part, a sealing/slide part, and a passage connecting the two. Each part has an end face with a recess, which extends inwards and is connected to the passage. The connection part has a first section of a size to accommodate the spherical part if the piston, and a second section of a size and shape to form a contact with the spherical part of the piston at a set max. distance to the center of the spherical part.

Description

Technical field

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Kolbenanordnung, die in einer strömungsmittelübertragenden Einheit verwendet wird, und genauer ge sagt auf die mechanische Schnittstelle zwischen dem Kolben und dem Gleiter der Kolbenanordnung.This invention relates generally to a piston assembly disclosed in US Pat a fluid transfer unit is used, and more precisely ge says on the mechanical interface between the piston and the slider the piston assembly.

State of the art

In strömungsmittelübertragenden Einheiten verwendete Kolbenanordnungen wie beispielsweise hydraulische Pumpen und/oder Motoren sind in der Tech nik bekannt. Diese Kolbenanordnungen verwenden normalerweise einen Gleiter, der mechanisch mit einem Kolben verbunden ist. Die mechanische Verbindung hat normalerweise eine Sphäre bzw. Kugel, die mit dem Ende des Kolbens verbunden ist, das in einen Hohlraum bzw. eine Vertiefung des Glei ters paßt, die eine entsprechend geformte Sphäre bzw. Kugel besitzt. Wenn die Kugel des Kolbens in die Vertiefung des Gleiters eingeführt worden ist, wird ein Teil der Wand der Vertiefung um den oberen Teil der Kugel auf dem Kolben geschmiedet, um die mechanische Verbindung zu bilden. Diese Art von Verbindung ist im allgemeinen im US-Patent 5,279,205 dargestellt, das am 18. Januar 1994 erteilt wurde und dem Anmelder der vorliegenden Erfin dung gehört. Eine Kugeloberfläche auf einer Kugeloberfläche ist als ein über einstimmender bzw. anschmiegender Kontakt bekannt, und, wie bekannt ist, ist es schwierig, ein zufriedenstellendes Kugelgelenk herzustellen, das keine Hochstellen und/oder andere Unzulänglichkeiten hat. Konsequenterweise kann der Kontaktpunkt zwischen der Kugel auf dem Kolben und der kugelför mige Vertiefung im Gleiter nicht mit Gewißheit wiederholt werden. Das US- Patent 3,354,786, das am 28. November 1967 an Chamberlain Industries Li mited erteilt wurde, lehrt in Fig. 8 eine mechanische Verbindung für einen Ra dialkolbenmotor, die im allgemeinen die Probleme verringert, die der norma len Verbindung einer Kugeloberfläche auf einer Kugeloberfläche zugeordnet sind. In dieser Anordnung ist ein Paar von Bögen in einer Vertiefung in dem Kolben vorgesehen und eine Kugel ist auf dem Gleiter vorgesehen und ist in der Vertiefung der Kolbens angeordnet. Diese Anordnung hilft, die Probleme zu verringern, die den bekannten Unzulänglichkeiten, die in bekannten Ver bindungen von Kugeloberflächen auf Kugeloberfläche existieren, zugeordnet sind. Ein grundsätzliches Problem, das in der bekannten Gleitertechnologie fortfährt zu bestehen, ist die Steuerung der Dicke des Strömungsmittelfilms zwischen dem Gleiter und der Oberfläche, auf der der Gleiter "reitet", oder mit der er in Kontakt steht. Wenn der Strömungsmittelfilm zu dünn ist, kann der Gleiter die Oberfläche verschleißen oder Rillen einfressen, und wenn der Strömungsmittelfilm zu dick ist, wird übermäßiges Lecken auftreten. Ein dicke rer Strömungsmittelfilm reduziert Reibungs- und Drehmomentsverluste wäh rend ein dünnerer Strömungsmittelfilm die volumetrische Effizienz erhöht, da das Lecken von Strömungsmittel minimiert wird. Viele bekannte Anordnungen versuchen, die Strömungsmittelflußgeschwindigkeit oder das Strömungsmit telvolumen zu steuern, das zwischen den Gleiter und der Oberfläche einge führt wird, auf der er reitet, indem eine Öffnung zwischen dem Versorgungs strömungsmittel und dem Raum dazwischen angeordnet wird. Dies ist deutlich in Fig. 12 des US-Patents 3,354,786 durch die Verwendung der Öffnung 144 gezeigt, die in dem Gleiter/Schuh 116 gelegen ist. Es ist wünschenswert, eine mechanische Verbindung zwischen dem Kolben und dem Gleiter zu haben, die funktionieren würde, um eine optimale Strömungsmittelfilmdicke zwischen dem Gleiter und der Oberfläche, auf der er reitet, vorzusehen und zu erhalten, die eine adäquate Lubrikation bzw. Schmierung vorsehen würde, ohne über mäßiges Lecken zu erzeugen.Piston assemblies used in fluid transfer units, such as hydraulic pumps and / or motors, are known in the art. These piston assemblies typically use a slider that is mechanically connected to a piston. The mechanical connection normally has a sphere connected to the end of the piston which fits into a cavity or recess of the slide which has a correspondingly shaped sphere. When the ball of the piston has been inserted into the recess of the slider, part of the wall of the recess is forged around the top of the ball on the piston to form the mechanical connection. This type of compound is generally illustrated in U.S. Patent 5,279,205, issued January 18, 1994 and owned by the assignee of the present invention. A spherical surface on a spherical surface is known to be a snug contact and, as is known, it is difficult to produce a satisfactory ball joint that has no superscript and / or other shortcomings. Consequently, the contact point between the ball on the piston and the kugelför shaped depression in the slider can not be repeated with certainty. U.S. Patent 3,354,786, issued November 28, 1967 to Chamberlain Industries Li mited, teaches in Fig. 8 a mechanical connection for a radial piston engine that generally alleviates the problems associated with the normal connection of a spherical surface to a spherical surface assigned. In this arrangement, a pair of arcs are provided in a recess in the piston and a ball is provided on the slider and is arranged in the recess of the piston. This arrangement helps to reduce the problems associated with the known shortcomings that exist in known connections from spherical surfaces to spherical surfaces. A fundamental problem that continues to exist in the known slider technology is to control the thickness of the fluid film between the slider and the surface on which the slider "rides" or with which it is in contact. If the fluid film is too thin, the slider can wear out the surface or gouge grooves, and if the fluid film is too thick, excessive leakage will occur. A thicker fluid film reduces friction and torque losses, while a thinner fluid film increases volumetric efficiency by minimizing fluid leakage. Many known arrangements attempt to control the fluid flow velocity or volume that is introduced between the slider and the surface on which it is riding by placing an opening between the supply fluid and the space therebetween. This is clearly shown in FIG. 12 of U.S. Patent 3,354,786 through the use of the opening 144 located in the slider / shoe 116 . It is desirable to have a mechanical connection between the piston and the slider that would work to provide and maintain an optimal fluid film thickness between the slider and the surface on which it is riding that would provide adequate lubrication without generating excessive licking.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der Pro bleme zu überwinden, wie sie oben dargelegt sind. The present invention is directed to one or more of the pro overcome problems as set out above.

Disclosure of the invention

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kolbenanordnung einer strömungsmittelübertragenden Einheit vorgesehen. Die strömungsmittelüber tragende Einheit umfaßt ein Gehäuse mit Strömungsmitteleinlaß- und -auslaßanschlüssen, einen Zylinder bzw. eine Trommel mit einer Vielzahl von Bohrungen, der in dem Gehäuse angeordnet ist, eine abgewinkelte Oberflä che und eine entsprechende Kolbenanordnung, die gleitbar in jeder Bohrung der Vielzahl von Bohrungen und in Kontakt mit der abgewinkelten Oberfläche angeordnet ist. Der Zylinder dreht sich relativ zum Gehäuse und der abgewin kelten Oberfläche. Die Kolbenanordnung umfaßt einen Kolben, der eine Refe renzachse definiert, und besitzt einen Körperteil und einen Verbindungsteil, die sich entlang der Referenzachse erstrecken. Ein Durchlaß erstreckt sich durch sowohl den Körperteil als auch den Verbindungsteil davon. Der Verbin dungsteil besitzt einen kugelförmigen Endteil einer vorbestimmten Quer schnittsgröße. Die Kolbenanordnung umfaßt außerdem einen Gleiter mit ei nem Verbindungsteil, einem Dicht- und Gleitteil und einem Durchlaß, der den Verbindungsteil und den Dicht- und Gleitteil miteinander verbindet. Der Dicht- und Gleitteil besitzt eine Stirnfläche und eine darin definierte Ausnehmung, die sich von der Stirnfläche einwärts erstreckt und sich mit dem Durchlaß da von verbindet. Der Verbindungsteil besitzt eine darin definierte Vertiefung, die mit dem Durchlaß davon verbunden ist, und besitzt einen ersten Teil einer Größe, die ausreichend ist, um den kugelförmigen Endteil des Kolbens aufzu nehmen, und einen zweiten Teil einer Größe, die ausreichend ist, um Kontakt mit dem kugelförmigen Teil des Kolbens in einem vorbestimmten Maximalab stand von der Mitte des kugelförmigen Endteils herzustellen.In one aspect of the present invention, a piston assembly is one provided fluid transfer unit. The fluid over supporting unit comprises a housing with fluid inlet and -Exhaust ports, a cylinder or a drum with a variety of Bores, which is arranged in the housing, an angled surface che and a corresponding piston arrangement that slidably in each bore the variety of holes and in contact with the angled surface is arranged. The cylinder rotates relative to the housing and the winch celts surface. The piston assembly includes a piston that has a ref renzachse defined, and has a body part and a connecting part, that extend along the reference axis. A passage extends through both the body part and the connecting part thereof. The verb manure part has a spherical end part of a predetermined cross cut size. The piston assembly also includes an egg slider Nem connecting part, a sealing and sliding part and a passage that the Connecting part and the sealing and sliding part connects together. The sealing and sliding part has an end face and a recess defined therein, which extends inwards from the end face and extends there with the passage of connects. The connecting part has a depression defined therein, the is connected to the passage thereof and has a first part of one Size sufficient to open the spherical end portion of the piston take, and a second part of a size that is sufficient to make contact with the spherical part of the piston in a predetermined maximum stood from the center of the spherical end piece.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren darge legt, um eine Kolbenanordnung mit einem Kolben und einem Gleiter vorzuse hen, und worin während des Betriebs eine Dicht- und Gleitoberfläche des Gleiters in eine im allgemeinen konkave Form gedrückt wird. Die Schritte wei sen das Formen eines Kolbens auf, mit einem Verbindungsteil an einem Ende davon mit einem kugelförmigen Endteil, das Formen eines Gleiters mit der Dicht- und Gleitoberfläche an einem Ende und einem Verbindungsteil am an deren Ende mit einer darin definierten Vertiefung von einer Größe, die aus reicht, um den kugelförmigen Endteil des Kolbens aufzunehmen, und das Formen der Vertiefung, um einen Kontaktpunkt zwischen dem kugelförmigen Endteil des Kolbens und der Vertiefung in einem vorbestimmten Maximalab stand von der Mitte des kugelförmigen Endteils herzustellen.In another aspect of the present invention, a method is set forth to advance a piston assembly with a piston and a slider hen, and in which a sealing and sliding surface of the Slider is pressed into a generally concave shape. The steps know start forming a piston with a connector at one end of which with a spherical end part, the shaping of a glider with the Sealing and sliding surface on one end and a connecting part on the end of which is defined by a depression of a size that is enough to hold the spherical end part of the piston, and that Form the recess to form a point of contact between the spherical End part of the piston and the recess from a predetermined maximum stood from the center of the spherical end piece.

Brief description of the drawings

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer strömungsmittelübertragenden Einheit, die ein Ausführungsbeispiel der Subjekterfindung darstellt; Fig. 1 is a schematic illustration of a fluid transfer unit, illustrating an embodiment of the subject invention;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Gleiters, der von der strömungsmittelübertragenden Einheit der Fig. 1 genom men wurde; FIG. 2 is an enlarged view of an embodiment of a slider taken by the fluid transfer unit of FIG. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gleiters, der von der strömungsmittelübertragenden Einheit der Fig. 1 genommen wurde; und Fig. 3 is an enlarged view of another embodiment of a slider, taken from the fluid-transmitting unit of FIG. 1; and

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gleiters, die schematisch die Kräfte darstellt, die während der Verwendung in der strömungsmittelübertra genden Einheit auf den Gleiter wirken. Fig. 4 is an enlarged view of a slider, schematically illustrating the forces acting on the slider during use in the fluid transfer unit.

Best way of executing the invention

Bezug nehmend auf die Zeichnungen und im speziellen auf Fig. 1, ist eine strömungsmittelübertragende Einheit 10, wie beispielsweise eine Axialkolben pumpe, dargestellt und umfaßt ein Gehäuse 12 mit Einlaß- und Auslaßan schlüssen 14, 16, eine abgewinkelte Oberfläche 18, einen Zylinder bzw. eine Trommel 20, eine Vielzahl von Kolbenanordnungen 22 und eine Niederhalte platte 23. Es wird bemerkt, daß die abgewinkelte Oberfläche 18 auf einer be kannten einstellbaren Schrägscheibe (nicht gezeigt) angeordnet sein könnte, ohne vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Zylin der 20 besitzt eine Vielzahl von Bohrungen 24, die darin definiert sind und angepaßt sind, um entsprechende der Kolbenanordnungen 22 aufzunehmen. Referring to the drawings and in particular Fig. 1, a fluid transfer unit 10 , such as an axial piston pump, is shown and includes a housing 12 with inlet and outlet ports 14 , 16 , an angled surface 18 , a cylinder or a drum 20 , a plurality of piston assemblies 22 and a hold-down plate 23rd It is noted that the angled surface 18 could be placed on a known adjustable swashplate (not shown) without departing from the essence of the present invention. The cylinder 20 has a plurality of bores 24 defined therein and adapted to receive corresponding ones of the piston assemblies 22 .

Es wird bemerkt, daß die strömungsmittelübertragende Einheit 10 entweder eine hydraulische Pumpe oder ein Motor sein könnte.It is noted that the fluid transfer unit 10 could be either a hydraulic pump or a motor.

Jede Kolbenanordnung 22 umfaßt einen Kolben 26 und einen mechanisch damit verbundenen Gleiter 28. Eine Referenzachse 30 wird in dem Kolben 26 definiert und erstreckt sich durch einen Körperteil 32 und einen Verbindungs teil 34. Ein Durchlaß 36 erstreckt sich fortlaufend durch den Körperteil 32 und den Verbindungsteil 34 des Kolbens 26. Der Verbindungsteil 34 besitzt einen kugelförmigen Endteil 38 mit einer vorbestimmten Querschnittsgröße und hat einen Radius mit einer vorbestimmten Länge.Each piston assembly 22 includes a piston 26 and a slider 28 mechanically connected thereto. A reference axis 30 is defined in the piston 26 and extends through a body part 32 and a connecting part 34 . A passage 36 extends continuously through the body portion 32 and the connecting portion 34 of the piston 26 . The connecting part 34 has a spherical end part 38 with a predetermined cross-sectional size and has a radius with a predetermined length.

Bezug nehmend auf Fig. 2 zusammen mit Fig. 1 ist der Gleiter 28 in großer Einzelheit gezeigt und definiert eine Referenzachse 40, die sich dadurch er streckt und einen Dicht- und Gleitteil 42 und einen Verbindungsteil 44 umfaßt. Ein Durchlaß 46 erstreckt sich durch den Dicht- und Gleitteil 42 und den Ver bindungsteil 44 der Gleiters 28. Der Dicht- und Gleitteil 42 umfaßt eine Stirn fläche 48 und eine darin definierte Ausnehmung 50, die sich einwärts von der Stirnfläche 48 entlang der Referenzachse 40 erstreckt. Die Ausnehmung 50 kommuniziert mit dem Durchlaß 46 darin.Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the slider 28 is shown in great detail and defines a reference axis 40 which it extends and includes a sealing and sliding part 42 and a connecting part 44 . A passage 46 extends through the sealing and sliding part 42 and the United connecting part 44 of the slider 28th The sealing and sliding part 42 comprises an end face 48 and a recess 50 defined therein, which extends inwards from the end face 48 along the reference axis 40 . The recess 50 communicates with the passage 46 therein.

Der Verbindungsteil 44 definiert eine Vertiefung 52, die einen ersten Teil 54, einen zweiten Teil 56 und einen Bodenteil 58 besitzt. Der erste Teil 54 ist von einer Größe, die ausreichend ist, um den kugelförmigen Endteil 38 des Kol bens 26 aufzunehmen. Der erste Teil 54 wird durch einen Flansch 59 defi niert, und wenn der kugelförmige Endteil des Kolbens in Kontakt mit dem zweiten Teil der Vertiefung angeordnet ist, wird der Flansch 59 um einen Teil des kugelförmigen Endteils 38 in einer bekannten Weise geschmiedet. Der zweite Teil 56 umfaßt eine kugelförmige Oberfläche 60, die im wesentlichen die gleiche Querschnittsgröße und Form hat wie der kugelförmige Endteil 38 des Kolbens 26 und benachbart zum ersten Teil 54 angeordnet ist.The connecting part 44 defines a recess 52 which has a first part 54 , a second part 56 and a bottom part 58 . The first portion 54 is of a size sufficient to accommodate the spherical end portion 38 of the piston 26 . The first portion 54 is defined by a flange 59 , and when the spherical end portion of the piston is in contact with the second portion of the recess, the flange 59 is forged around a portion of the spherical end portion 38 in a known manner. The second portion 56 includes a spherical surface 60 that is substantially the same cross-sectional size and shape as the spherical end portion 38 of the piston 26 and is adjacent the first portion 54 .

Der Bodenteil 58 der Vertiefung 52 im Gleiter 28 definiert eine zweite Aus nehmung 62, die sich entlang der Referenzachse 40 erstreckt und eine Größe hat, die ausreichend ist, um die kugelförmige Oberfläche 60 in einem vorbe stimmten Maximalabstand "d" von einem Mittelpunkt 64 enden zu lassen, der vom Radius der kugelförmigen Oberfläche 60 definiert wird. Der vorbestimmte Maximalabstand "d" ist im allgemeinen nicht größer als sechzig Prozent der Länge des vorbestimmten Radius der kugelförmigen Oberfläche 60. Die zweite Ausnehmung 62 kommuniziert mit dem Durchlaß 46.The bottom part 58 of the recess 52 in the slider 28 defines a second recess 62 which extends along the reference axis 40 and has a size which is sufficient to end the spherical surface 60 at a predetermined maximum distance "d" from a center point 64 let, which is defined by the radius of the spherical surface 60 . The predetermined maximum distance "d" is generally no greater than sixty percent of the length of the predetermined radius of the spherical surface 60 . The second recess 62 communicates with the passage 46 .

Bezug nehmend auf Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gleiters 28 dargestellt. Ähnliche Elemente haben ähnliche Bezugszeichen. Der erste Teil 54 der Vertiefung 52 ist der gleiche wie der des Gleiters 28 in Fig. 2, und der Bodenteil 58 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine Bodenober fläche 64. Der zweite Teil 56 der Vertiefung 52 wird von einer kegelförmigen Oberfläche 66 definiert. Die kegelförmige Oberfläche 66 ist von einer Größe und Form, um sicherzustellen, daß, wenn der kugelförmige Endteil 38 des Kolbens 26 darin zusammengebaut wird, der Kontaktpunkt im vorbestimmten Maximalabstand "d" von der Mittel des kugelförmigen Endteils 38 gehalten wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der eingeschlossene Winkel der kegelförmigen Oberfläche im Bereich von 10 bis 30 Grad. Der vor bestimmte Maximalabstand "d" ist im allgemeinen nicht größer als sechzig Prozent der Länge des vorbestimmten Radius des kugelförmigen Endteils 38. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die kegelförmige Oberfläche 66 von einer einzelnen geraden Linie definiert, es wird aber bemerkt, daß die kegel förmige Oberfläche eine stufenförmige Oberfläche sein könnte, falls erforder lich.Referring to FIG. 3, another embodiment of the slider 28 is shown. Similar elements have similar reference numbers. The first part 54 of the recess 52 is the same as that of the slider 28 in FIG. 2, and the bottom part 58 of the present embodiment has a bottom surface 64 . The second part 56 of the depression 52 is defined by a conical surface 66 . The tapered surface 66 is of a size and shape to ensure that when the spherical end portion 38 of the plunger 26 is assembled therein, the contact point is maintained a predetermined maximum distance "d" from the center of the spherical end portion 38 . In the present exemplary embodiment, the included angle of the conical surface is in the range from 10 to 30 degrees. The predetermined maximum distance "d" is generally no greater than sixty percent of the length of the predetermined radius of the spherical end portion 38 . In the present embodiment, the conical surface 66 is defined by a single straight line, but it is noted that the conical surface could be a stepped surface if necessary.

Bezug nehmend auf Fig. 4 ist der Gleiter 28 im allgemeinen dargestellt und umfaßt eine allgemeine Darstellung, wie die physische Form des Gleiters 28 der vorliegenden Erfindung von Kräften beeinflußt wird, die von den Betriebs drücken der strömungsmittelübertragenden Einheit 10 darauf wirken. Genauer gesagt stellt die Kraft "F" die Kraft vom Kolben 26 dar, die durch den kugel förmigen Endteil 38 wirkt. Die Kraft "F" wird durch den Betriebsdruck in dem System erzeugt, der auf das Ende des Körperteils 32 des Kolbens 26 wirkt, entgegengesetzt dem kugelförmigen Endteil 38 davon. Eine Vielzahl von Re aktionskräften "RF" werden von dem Betriebsdruck in dem System erzeugt, der durch die Durchlässe 36, 46 zu einem Gebiet zwischen dem Gleiter 28 und der abgewinkelten Oberfläche 18 geleitet wird. Der Systemdruck wirkt auf die Stirnfläche 48 und innerhalb der Ausnehmung 50. Die entsprechenden Längen der Reaktionskraftpfeile "RF" stellen im allgemeinen dar, daß sie in ihrer Intensität abnehmen, wenn sich das unter Druck stehende Strömungs mittel der Außenkante der Stirnfläche 48 annähert, die zu niedrigem oder at mosphärischem Druck hin offen ist. Die Form des Gleiters 28 wird direkt durch die Stelle beeinflußt, an der die Kraft "F" auf den zweiten Teil 56 der Vertie fung 52 ausgeübt wird. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, werden die Stirnfläche 48 und die Ausnehmung 50 in eine im allgemeinen konkave Form verformt. Es wird bemerkt, daß die in der Zeichnung der Fig. 4 gezeigte Form darstellender Zwecke wegen übertrieben wurde. Es ist jedoch wichtig zu bemerken, daß die Form der Stirnfläche 48 leicht konkav ist, um beim Erhalten eines gewünsch ten Strömungsmittelfilms zwischen der abgewinkelten Oberfläche 18 und dem Gleiter 28 zu helfen.Referring to FIG. 4, slider 28 is shown generally and includes a general illustration of how the physical shape of slider 28 of the present invention is affected by forces exerted thereon by the operating pressures of fluid transfer unit 10 . More specifically, the force "F" represents the force from the piston 26 which acts through the spherical end portion 38 . The force "F" is generated by the operating pressure in the system acting on the end of the body portion 32 of the piston 26 opposite the spherical end portion 38 thereof. A variety of reaction forces "RF" are generated from the operating pressure in the system that is directed through passages 36 , 46 to an area between slider 28 and angled surface 18 . The system pressure acts on the end face 48 and within the recess 50 . The corresponding lengths of the reaction force arrows "RF" generally represent that they decrease in their intensity when the pressurized flow medium approaches the outer edge of the end face 48 , which is open to low or atmospheric pressure. The shape of the slider 28 is directly affected by the point at which the force "F" on the second part 56 of the recess 52 is exerted. As shown in FIG. 4, the face 48 and the recess 50 are deformed into a generally concave shape. It is noted that the shape shown in the drawing of FIG. 4 has been exaggerated for purposes of illustration. However, it is important to note that the shape of the face 48 is slightly concave to help obtain a desired fluid film between the angled surface 18 and the slider 28 .

Es wird bemerkt, daß verschiedene Alternativen verwendet werden könnten, ohne vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Bei spiel könnte die Größe oder Breite der Stirnfläche 48 nach Wunsch verändert werden, um unterschiedliche Systemdrücke zu kompensieren und/oder ein Lecken davon zu steuern. Zusätzlich könnten andere Formen des zweiten Teils 56 der Vertiefung 52 im Gleiter 28 verwendet werden. Zum Beispiel könnte die Form durch einen Radius definiert werden, der größer als der Ra dius des kugelförmigen Endteils 38 des Kolbens 26 ist, oder durch eine Para bel.It is noted that various alternatives could be used without departing from the essence of the present invention. For example, the size or width of the face 48 could be changed as desired to compensate for different system pressures and / or to control leakage thereof. In addition, other shapes of the second portion 56 of the recess 52 in the slider 28 could be used. For example, the shape could be defined by a radius larger than the radius of the spherical end portion 38 of the piston 26 , or by a para.

Industrial applicability

Im Betrieb der strömungsmittelübertragenden Einheit 10 als Pumpe wird Strömungsmittel am Einlaßanschluß 14 von einer Niedrigdruckquelle aufge nommen, wie beispielsweise einem Reservoir (nicht gezeigt) und füllt die ent sprechenden Bohrungen 24 in dem Zylinder, wenn sich der Zylinder 20 dreht und sich die Kolben 26 zurückziehen. Wenn die Kolben 26 die vollständige Zurückziehung erreichen (gefüllt mit Strömungsmittel) und beginnen, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, wird das Strömungsmittel aus dem Auslaßanschluß 16 unter Druck hinausgedrückt. Der Druck am Auslaß anschluß 16 wird ständig durch die Durchlässe 36, 46 der zugeordneten Kol benanordnungen 22 zu dem Gebiet zwischen dem Gleiter 28 und der abge winkelten Oberfläche 18 geleitet. In einer ähnlichen Weise wirkt der Druck des Strömungsmittels am Auslaßanschluß 16 auf die Enden der zugeordneten Kolben 26. Wie vorher mit Bezug auf Fig. 4 dargelegt wurde, wird die Kraft, die von dem Druck erzeugt wird, der auf die Enden der zugeordneten Kolben 26 wirkt, durch den Kolben 26 und den Gleiter 28 geleitet, um die Stirnfläche 48 in einer sehr engen Gleit- und Dichtbeziehung mit der abgewinkelten Oberfläche 18 zu halten, die nur durch einen dünnen Strömungsmittelfilm ge trennt wird.In operation of the fluid transfer unit 10 as a pump, fluid is taken up at the inlet port 14 from a low pressure source such as a reservoir (not shown) and fills the corresponding holes 24 in the cylinder when the cylinder 20 rotates and the pistons 26 retract . When the pistons 26 reach full retraction (filled with fluid) and begin to move in the opposite direction, the fluid is forced out of the outlet port 16 under pressure. The pressure at the outlet port 16 is constantly passed through the passages 36 , 46 of the associated piston assemblies 22 to the area between the slider 28 and the angled surface 18 . In a similar manner, the pressure of the fluid at the outlet port 16 acts on the ends of the associated pistons 26 . As previously stated with reference to FIG. 4, the force generated by the pressure acting on the ends of the associated pistons 26 is passed through the piston 26 and slider 28 around the face 48 in a very narrow manner To keep sliding and sealing relationship with the angled surface 18 , which is separated only by a thin film of fluid ge.

Der dünne Strömungsmittelfilm, der von der vorliegenden Erfindung herge stellt wird, reduziert den Reibungskontakt während gleichzeitig Lecken von dem Gebiet zwischen dem Gleiter 28 und der abgewinkelten Oberfläche 18 minimiert wird. Da die Reaktionskräfte "RF" entgegen den Kräften "F" wirken, wird die Schnittstelle zwischen dem zweiten Teil 56 der Vertiefung 52 im Gleiter 28 und dem kugelförmigen Endteil 38 des Kolbens 26 direkt beeinflußt. In jedem der Ausführungsbeispiele wird durch das Steuern des vorbestimmten Maximalabstands "d" der Gleiter gezwungen, sich in einer gewünschten Wei se zu verbiegen, was dazu führt, daß die Stirnfläche 48 und die Ausnehmung 50 eine konkave Form annehmen, was den Erhalt einer konsistenten bzw. be ständigen Minimal-Strömungsmittelfilmhöhe fördert. Wenn der vorbestimmte Maximalabstand "d" übermäßig überschritten wird, kann die Stirnfläche 45 in eine konvexe Form gezwungen werden, was schädlich für die Fähigkeit ist, eine konsistente Minimal-Strömungsmittelfilmhöhe zu steuern. Eine konvexe Form auf der Stirnfläche 48 kann zu einem unerwünschten Strömungsmittel lecken führen wie auch zu unnötiger Abnutzung und/oder Verschleiß zwischen der abgewinkelten Oberfläche 18 und der Stirnfläche 48 des Gleiters. The thin fluid film made by the present invention reduces frictional contact while minimizing leakage from the area between the slider 28 and the angled surface 18 . Since the reaction forces "RF" act counter to the forces "F", the interface between the second part 56 of the recess 52 in the slider 28 and the spherical end part 38 of the piston 26 is influenced directly. In each of the embodiments, by controlling the predetermined maximum distance "d", the slider is forced to bend in a desired manner, causing the end face 48 and the recess 50 to assume a concave shape, resulting in a consistent appearance Constant minimum fluid film height promotes. If the predetermined maximum distance "d" is exceeded excessively, the face 45 may be forced into a convex shape, which is detrimental to the ability to control a consistent minimum fluid film height. A convex shape on the end face 48 can result in undesirable fluid leakage as well as unnecessary wear and / or wear between the angled surface 18 and the end face 48 of the slider.

Es wird ein Verfahren dargelegt, um die Kolbenanordnung 22 vorzusehen, die während des Betriebs dazu führt, daß die Gleit- und Dichtstirnfläche 48 in eine im allgemeinen konkave Form gedrückt wird. Ein Schritt umfaßt das Formen des Kolbens mit dem Verbindungsteil 34 auf einem Ende davon mit einem ku gelförmigen Endteil 38. Ein weiterer Schritt umfaßt das Formen eines Gleiters 28 mit einer Dicht- und Gleitstirnfläche 48 an einem Ende und dem Verbin dungsteil 44 am anderen Ende davon. Eine Vertiefung 52 wird im Verbin dungsteil 44 definiert und ist von einer Größe, die ausreichend ist, um den kugelförmigen Endteil 38 des Kolbens 26 aufzunehmen. Ein weiterer Schritt umfaßt das Formen der Vertiefung 52, um einen Kontaktpunkt zwischen dem kugelförmigen Endteil 38 des Kolbens 26 und der Vertiefung 52 in einem vor bestimmten Maximalabstand von der Mitte des kugelförmigen Endteils 38 her zustellen. Die Form der Vertiefung 52 könnte kugelförmig, kegelförmig oder von einer anderen beliebigen geeigneten Form sein. Wenn die Vertiefung 52 eine kegelförmige Form hat, wird sie einen vorbestimmten eingeschlossenen Winkel haben und im allgemeinen in einen Bereich von 10 bis 30 Grad fallen.A method is set forth to provide the piston assembly 22 which, during operation, causes the sliding and sealing face 48 to be pressed into a generally concave shape. One step involves molding the piston with the connecting portion 34 on one end thereof with a spherical end portion 38 . Another step involves forming a slider 28 with a sealing and sliding face 48 at one end and the connector portion 44 at the other end thereof. A recess 52 is defined in the connec tion portion 44 and is of a size sufficient to accommodate the spherical end portion 38 of the piston 26 . Another step involves forming the recess 52 to establish a contact point between the spherical end portion 38 of the piston 26 and the recess 52 at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end portion 38 . The shape of the recess 52 could be spherical, conical or any other suitable shape. If the recess 52 has a conical shape, it will have a predetermined included angle and will generally fall within a range of 10 to 30 degrees.

Aus dem Vorangegangenen sollte es offensichtlich sein, daß die vorliegende Kolbenanordnung 22 zu einer Anordnung führt, die wirksam ist, um während des Betriebs die Strömungsmittelfilmhöhe zwischen der Stirnfläche 48 des Gleiters 28 und der abgewinkelten Oberfläche 18 zu steuern. Durch das Steu ern des vorbestimmten Maximalabstands "d" wird die Stirnfläche 48 gedrückt, um sich in eine konkave Form zu verbiegen, wodurch eine Schnittstelle vor gesehen wird, die eine konsistente Strömungsmittelfilmhöhe besitzt, die wirk sam Verschleiß und/oder Abnutzung reduziert während Strömungsmittellec ken minimiert wird.From the foregoing, it should be apparent that the present piston assembly 22 results in an assembly that is effective to control the fluid film height between the face 48 of the slider 28 and the angled surface 18 during operation. By controlling the predetermined maximum distance "d", the end face 48 is pressed to bend into a concave shape, thereby providing an interface that has a consistent fluid film height that effectively reduces wear and / or tear during fluid leaks is minimized.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch das Betrachten der Zeichnungen, der Offenbarung und der angefügten An sprüche gewonnen werden.Other aspects, objects and advantages of the present invention can be achieved by viewing the drawings, the revelation and the appended app sayings can be won.

Claims

1. A piston assembly for a fluid transfer unit having a housing with fluid inlet and outlet ports, a cylinder having a plurality of bores arranged in the housing, an angled surface and a corresponding piston assembly which is slidable in each bore of the Much number of bores and is arranged in contact with the angled surface, the cylinder rotating relative to the housing and the angled surface, the piston arrangement comprising:
a piston defining a reference axis and having a body part and a connecting part extending along the reference axis, and a passage extending through both the body part and the connecting part thereof, the connecting part having a spherical end part of a predetermined cross-sectional size ; and
a slider with a connecting part, a sealing and sliding part and a passage which connects the connecting part and the sealing and sliding part to one another, the sealing and sliding part having an end face and a recess defined therein, which extends inwards from the end face and connects to the passage thereof, the connector portion having a recess defined therein which is connected to the passage thereof, and a first portion having a size sufficient to receive the spherical end portion of the piston and a second Has a size and shape sufficient to make contact with the spherical portion of the piston a predetermined maximum distance from the center of the spherical end portion.

2. The piston assembly of claim 1, wherein the slider is a ref boundary axis defined by the connecting part and the sealing and sliding part extends, the second part of the recess in the Glider is formed by a conical surface facing one has certain included angle.

3. The piston assembly of claim 1, wherein the enclosed one Angle is in the range of 10 to 30 degrees.

4. The piston assembly of claim 1, wherein the spherical end portion of the piston has a predetermined radius, and wherein the vorbe agreed maximum distance from the center of the spherical end part we is less than sixty percent of the predetermined radius.

5. The piston assembly of claim 1, wherein the recess is a Bo has part, and wherein the second part of the recess in the slider is formed by a spherical surface that essentially has the same cross-sectional size as the spherical end part of the Piston, and having a recess at the bottom of the recess is formed, the recess being of a size which is sufficient around the spherical surface at a predetermined distance from the To end in the middle of the spherical end part.

6. A fluid transfer unit comprising:
a housing with inlet and outlet connections and an angled surface;
a cylinder having a plurality of bores and disposed in the housing and functioning to rotate relative to the housing and the angled surface; and
a piston assembly correspondingly arranged in each bore of the plurality of bores and in contact with the angled surface, the piston assembly having a piston with a body part and a spherical end part and a slider with a sliding and sealing part and a connecting part, which defines a recess having a portion of a size sufficient to make contact with the spherical end portion of the piston a predetermined maximum distance from the center of the spherical end portion.

7. A method of providing a piston assembly with a piston and a slider, and wherein, during operation, a sealing and sliding surface of the slider is pressed into a generally concave shape, the method comprising the steps of:
Forming a piston with a connecting part at one end thereof with a spherical end part;
Forming a slider with the sealing and sliding surface at one end and a connecting part at the other end, defining a recess therein, of a size sufficient to accommodate the spherical end part of the piston; and
Forming the recess to establish a point of contact between the spherical end part of the piston and the recess at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end part.

8. The method of claim 7, wherein the step of molding the Deepening creating a conical surface with a includes a predetermined included angle.

The method of claim 8, wherein the step of generating one conical surface the step of getting the predetermined included angle in a range of 10 to 30 degrees.

10. The method of claim 7, wherein the step of molding the Recess comprises creating a spherical surface, which in the essentially of the same cross-sectional size as the spherical End part of the piston is.