DE1136550B

DE1136550B - Piston for hydraulic actuation or damping with a thermostatic device to compensate for fluctuations in viscosity of the oil or other working medium

Info

Publication number: DE1136550B
Application number: DER26449A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing H J Reifurth
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1959-09-28
Filing date: 1959-09-28
Publication date: 1962-09-13

Description

Kolben für hydraulische Betätigung oder Dämpfung mit einer thermostatischen Vorkehrung zum Ausgleich von Viskositätsschwankungen des Öls oder sonstigen Arbeitsmediums Bei hydraulischen Geräten, bei welchen öl bzw. oder andere dämpfende bzw. Arbeitsmedien verwendet werden, deren Viskosität sich mit der Temperatur ändert, ist es in vielen Fällen notwendig, Drosselglieder einzubauen, die die Viskositätsänderung in geeigneter Form aufheben.Piston for hydraulic actuation or damping with a thermostatic Provision to compensate for fluctuations in the viscosity of the oil or other working medium With hydraulic devices in which oil or other damping or working media whose viscosity changes with temperature, it is in many In some cases it is necessary to install throttles that change the viscosity in a more suitable manner Undo form.

Die Arbeitsweise der jeweiligen Drosselglieder geschieht dergestalt, daß diese durch die Wärmeausdehnung nach Maßgabe der Temperatur so gesteuert werden, daß bei steigender bzw. fallender Temperatur der Durchlaßquerschnitt verkleinert bzw. vergrößert wird. Hierdurch ist es möglich, z. B. den Dämpfungseffekt - eines Stoßdämpfers nahezu temperaturunabhängig zu machen.The operation of the respective throttle elements is done in such a way that that these are controlled by the thermal expansion according to the temperature, that with increasing or decreasing temperature the passage cross-section is reduced or is enlarged. This makes it possible, for. B. the damping effect - one To make shock absorbers almost independent of temperature.

Bei hydraulischen Geräten mit gesteuertem Durchlaßquerschnitt dient in verschiedenen Fällen ein Bimetallstreifen als temperaturempfindliches Element.Used in hydraulic devices with a controlled flow cross-section in various cases a bimetal strip as a temperature-sensitive element.

Derartige Elemente liefern zwar einen verhältnismäßig großen Verstellweg, bringen jedoch nur eine relativ geringe Verstellkraft auf und sind daher Überall dort, wo größere Verstellkräfte erforderlich sind, nicht geeignet. Wesentlich größere Verstellkräfte erzielt man, wenn man die lineare Wärmeausdehnung eines Körpers unmittelbar wirksam macht. Hierbei werden verständlicherweise jedoch nur kleine Verstellwege erzielt, so daß der Querschnitt an den erforderlichen Durchgangsöffnungen gar nicht ausreichend geändert wird. Durch Einschalten verwickelter übersetzungsgetriebe wäre eine Abhilfe möglich, jedoch würden hierdurch, bedingt durch die Bearbeitungstoleranzen, Ungenauigkeiten in Kauf genommen werden müssen, oder aber auch müßten technische Aufwendungen erfolgen, die die Wirtschaftlichkeit des Gerätes in Frage stellen würden.Such elements provide a relatively large adjustment path, However, they only have a relatively low adjustment force and are therefore everywhere not suitable where greater adjustment forces are required. Much larger Adjustment forces are achieved when the linear thermal expansion of a body is measured directly makes effective. Understandably, however, only small adjustment paths are required here achieved, so that the cross-section of the required through openings not at all is changed sufficiently. By engaging more intricate transmission gears would be a remedy is possible, however, due to the machining tolerances, this would Inaccuracies have to be accepted, or else technical ones would have to be accepted Expenses occur that would call into question the economic viability of the device.

Ein anderer Weg zur Erreichung der Effektstörungen des Temperaturunterschiedes ist die Verwendung zweier verschiedener Materialien für Kolben und Arbeitsrohr eines hydraulischen Gerätes. Der Laminarspalt zwischen Kolben und Arbeitsrohr ist für den Auslegungszustand so groß gewählt, daß bei Erreichung der größten Temperatur die Ausdehnung des Kolbens am inneren Rohrmantel nicht fressen und reiben kann. Der Ausdehnungskoeffizient des Kolbenmaterials gegenüber dem. Material des Arbeitszylinders wird so gewählt, daß er, bezogen auf die Viskositätsänderung des Mediums in der Zeit/Temperatureinheit, so das Material zur Ausdehnung bringt, daß die Größe des Laminarspaltes der jeweiligen Durchflußmenge des Mediums angepaßt ist.Another way to achieve the effect disturbances of the temperature difference is the use of two different materials for the piston and working tube hydraulic device. The laminar gap between piston and working tube is for the design state selected so large that when the highest temperature is reached the expansion of the piston cannot eat or rub on the inner pipe jacket. The expansion coefficient of the piston material compared to the. Material of the working cylinder is chosen so that it, based on the change in viscosity of the medium in the Time / temperature unit so that the material expands that the size of the Laminar gap is adapted to the respective flow rate of the medium.

Bei diesem Kolben macht sich störend bemerkbar, daß eine Kolbenführung im Arbeitszylinder nicht möglich ist, und somit große Aufwendungen mit Einpunktlagerungen und -führungen erfolgen müssen.With this piston it is noticeable that a piston guide is disturbing is not possible in the working cylinder, and therefore large expenditures with single-point bearings and guided tours must take place.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, die bislang bekannten Mängel abzustellen und der gestellten Forderung dadurch gerecht zu werden, daß die thermostatische Vorkehrung aus mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten hohlen Ringen aus elastischem Material besteht, die in Ausnehmungen des Kolbens eingebettet sind und eine Drossel für das Öl oder sonstige Arbeitsmedien bilden, die sich mit zunehmender Temperatur des Öls verengt.The present invention has as its goal the previously known To remedy defects and to meet the demand that the thermostatic provision made of hollow rings filled with expansion fluid consists of elastic material which are embedded in recesses in the piston and form a throttle for the oil or other working media, which increases with increasing The temperature of the oil narrows.

Einem weiteren Merkmal zufolge sind die Ausnehmungen im Arbeitskolben zur Aufnahme der Hohlringe aus elastischem Material kleiner als die Außendurchmesser der Hohlringe, so daß beim Schrumpfungsvorgang bei fallender Temperatur die Hohlringe festsitzend aufgenommen sind. Die Ausnehmungen sind zu beiden Seiten der radial zur Kolbenstangenlängsachse verlaufenden Bohrungen für ein Übergangsstück erweitert. Der Drosselvorgang erfolgt einer anderen Lösung nach der Erfindung zufolge durch einen Hohlring, der in jede Drosselbohrung gelegt ist. Die als Füllung benutzten temperaturempfindlichen Medien gasförmiger oder flüssiger Art werden unter Vorspannung in die flexiblen Hohlringkörper eingebracht, so daß bei fallender Temperatur auf Grund der Rückstellkräfte des flexiblen Materials im Bereich der elastischen Verformmöglichkeit ein Sichöffnen des Drosselquerschnitts gewährleistet wird. Die temperaturempfindlichen Medien werden ohne Vorspannung in die flexiblen Hohlkörper einem weiteren Vorschlag zufolge eingebracht, wobei dann der Füllungszustand, bezogen auf die Einbettung und deren Formgebung, dem tiefsten Arbeitstemperaturbereich entspricht.According to another feature, the recesses are in the working piston to accommodate the hollow rings made of elastic material smaller than the outer diameter the hollow rings, so that the hollow rings during the shrinkage process as the temperature falls are recorded firmly. The recesses are radial on both sides to the piston rod longitudinal axis extending holes for a transition piece. The throttling process takes place according to another solution according to the invention a hollow ring that is placed in each throttle bore. The ones used as filling temperature-sensitive media of gaseous or liquid type are under tension introduced into the flexible hollow ring body, so that when the temperature drops Reason for the restoring forces of the flexible material in the area of elastic deformation an opening of the throttle cross-section is guaranteed. The temperature sensitive Media become without Bias in the flexible hollow body one According to another suggestion introduced, with the filling status then related on the embedding and its shape, corresponds to the lowest working temperature range.

An Hand der Darstellungen, die schematisch die Erfindung wiedergeben, wird die Wirkungsweise im einzelnen behandelt. Es zeigt Abb. 9. einen hydraulischen Arbeitskolben mit umlaufenden Hohlringen in Draufsicht, Abb. 2 den hydraulischen Arbeitskolben im Schnitt gemäß II-11 der Abb. 1, Abb.3 einen hydraulischen Arbeitskolben mit Einzelbohrungen in Draufsicht und Abb.4 den hydraulischen Arbeitskolben nach Abb. 3 gemäß der Schnittlinie IV-IV.On the basis of the representations that schematically reproduce the invention, the mode of action is dealt with in detail. It shows Fig. 9. a hydraulic one Working piston with circumferential hollow rings in plan view, Fig. 2 the hydraulic one Working piston in section according to II-11 of Fig. 1, Fig. 3 shows a hydraulic working piston with individual bores in plan view and Fig. 4 the hydraulic working piston Fig. 3 according to section line IV-IV.

Ein Arbeitskolben 1 ist zweigeteilt und besteht aus den beiden Teilen 3 und 4. Diese beiden Teile 3 und 4 sind miteinander verspannt zusammengesetzt. Bohrungen 2 dienen dem Durchlaß für das Medium und sind auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet, während für die Aufnahme der Kolbenstange bzw. der Steuerungselemente des hydraulischen Kolbens die Bohrung 5 vorgesehen ist. Die beiden Teile 3, 4 zeigen ringförmig verlaufende Ausnehmungen 6, 7, die zu beiden Seiten der radial zur Kolbenstangenlängsachse verlaufenden Bohrungen 2 für ein Übergangsstück Erweiterungen 10,12 aufweisen. Die Ausnehmungen 6, 7 dienen- zur Aufnahme von flexiblen Hohlringen 8, 9, die mit temperaturempfindlichen Medien gefüllt sind.A working piston 1 is divided into two parts and consists of the two parts 3 and 4. These two parts 3 and 4 are assembled together in a braced manner. Bores 2 are used for the passage of the medium and are arranged on a common circle, while the bore 5 is provided for receiving the piston rod or the control elements of the hydraulic piston. The two parts 3, 4 show ring-shaped recesses 6, 7, which have extensions 10, 12 on both sides of the bores 2, which run radially to the longitudinal axis of the piston rod, for a transition piece. The recesses 6, 7 serve to accommodate flexible hollow rings 8, 9 which are filled with temperature-sensitive media.

Die Oberflächen der Hohlringe 8 und 9 schmiegen sich nach Zusammensetzen der beiden Kolbenteile 3 und 4 an die Wandungen der Ausnehmungen 6 und 7 an. Nur ein Teil der Oberfläche der Hohlringe 8 und 9 tritt in den Bohrungen 2 mit dem Medium in Verbindung. Erwärmt sich das Arbeitsmedium, so überträgt sich die Wärme des Arbeitsmediums über den Arbeitskolben auch auf das temperaturempfindliche Medium innerhalb der Hohlringe 8 und 9 und bedingt eine Ausdehnung des Füllmediums. Da jedoch die Hohlringe 8, 9 im richtdurchbohrten Teil unter Vorspannung in die Ausnehmungen 6 und 7 eingebettet sind, kann eine Ausdehnung durch elastische Deformation des Hohlringmantels nur in den Bohrungen 2 erfolgen. Die hierdurch eintretende Verengung des Durchflußquerschnittes bewirkt die Aufhebung der durch Temperaturänderung hervorgerufenen geänderten Viskositätslage dergestalt, daß der gewünschte Wirkungsgrad erreicht wird.The surfaces of the hollow rings 8 and 9 nestle against the walls of the recesses 6 and 7 after the two piston parts 3 and 4 have been assembled. Only part of the surface of the hollow rings 8 and 9 comes into contact with the medium in the bores 2. If the working medium heats up, the heat of the working medium is also transferred via the working piston to the temperature-sensitive medium within the hollow rings 8 and 9 and causes the filling medium to expand. However, since the hollow rings 8, 9 are embedded under prestress in the recesses 6 and 7 in the directionally drilled part, expansion by elastic deformation of the hollow ring jacket can only take place in the bores 2. The resulting narrowing of the flow cross-section causes the change in viscosity caused by the change in temperature to be canceled in such a way that the desired efficiency is achieved.

Um ein möglichst gleichmäßiges Schließen der Bohrungen 2 zu erzielen und um das Material an den Dehnstellen zu schonen, sind die Erweiterungen 10, 12 für ein Übergangsstück geschaffen.In order to close the holes 2 as evenly as possible and to protect the material at the expansion points, the extensions 10, 12 created for a transition piece.

In Abb. 1 ist die Spaltverengung a bei einer Temperatursteigerung gezeigt.In Fig. 1, the narrowing of the gap is a with an increase in temperature shown.

Bei fallender Temperatur wird sich das Füllmedium zusammenziehen, wobei auf Grund der Vorspannung des flexiblen Hohlringes auch eine Verengung des Querschnittes des Höhlringes eintritt. Somit wird der Spalt, der das Medium bei den Bohrungen 2 durchtreten läßt; im gewünschten Maße vergrößert. Der Schrumpfvorgang der Hohlringe 8; 9 ist jedoch geringer als die Abmessungen der Ausnehmungen 6, 7, so daß@;auch in diesem Arbeitsbereich auf Grund der bestehenden Preßspannung ein sicheres Festhalten der Höhlringe 8, 9 zwischen den beiden -Teilen 3 und 4 gegeben ist. Die Abb. 3, 4 zeigen analog zu den Abb. 1, 2 die Auflösung der beiden umlaufenden Hohlringe 8, 9 in beispielsweise vier Einzelhohlringe 11, die um die Bohrungen 2 angeordnet sind und in kreisförmigen Ausnehmungen 13, 14 liegen. Durch radiales Ausdehnen und Zusammenziehen werden Vergrößerungen und Verkleinerungen des freien Durchflußquerschnittes der Bohrungen 2 hervorgerufen. Die zur Füllung der Hohlringe 8, 9 verwendeten temperaturempfindlichen Medien können gasförmig oder flüssig sein. Die Wahl der Medien sowie ihre Struktur richtet sich jeweils nach dem Verwendungszweck.When the temperature drops, the filling medium will contract, due to the bias of the flexible hollow ring also a narrowing of the Cross section of the hollow ring occurs. Thus, the gap that the medium joins in allows the holes 2 to pass; enlarged to the desired extent. The shrinking process the hollow rings 8; However, 9 is smaller than the dimensions of the recesses 6, 7, so that @; also in this work area due to the existing press tension secure holding of the hollow rings 8, 9 between the two parts 3 and 4 given is. Figs. 3, 4 show, analogous to Figs. 1, 2, the resolution of the two circumferentials Hollow rings 8, 9 in, for example, four individual hollow rings 11 that surround the bores 2 are arranged and lie in circular recesses 13, 14. By radial Expansion and contraction become enlargements and reductions of the free Flow cross section of the holes 2 caused. The one for filling the hollow rings 8, 9 temperature-sensitive media used can be gaseous or liquid. The choice of media and its structure depends on the intended use.

In den Abbildungen sind ausschließlich die Bohrungen 2, in welchen der Drosseldurchgang zum Ausgleich der Viskositätsänderungen bei Temperaturschwankungen hervorgerufen wird, eingezeichnet.Only the holes 2 in which are shown in the figures the throttle passage to compensate for changes in viscosity in the event of temperature fluctuations is caused.

Es wurde darauf verzichtet, die Durchbohrungen einzuzeichnen, in welchen die Dämpfungsventile bekannter Bauart untergebracht sind. Da die Ausbildung der Dämpfungsventile mannigfaltiger Art und nicht Gegenstand der Erfindung ist, bleibt die funktionsgerechte Anordnung der Durchlaßbohrungen für die Dämpfungsventilsteuerung den konstruktiven und funktionellen Gegebenheiten jedes einzelnen Falles überlassen.There was no need to draw the holes in which the damping valves of known design are housed. Since the training of the Damping valves of various types and not the subject of the invention remains the functional arrangement of the passage bores for the damping valve control Left to the constructive and functional conditions of each individual case.

Ebenfalls wurde darauf verzichtet, die Arretiermöglichkeit der beiden Kolbenhälften eingehender darzustellen, da eine fachgerechte Arretierung über Stifte, Walzen und Nuten gemäß dem heutigen Stand der Technik als Allgemeingut zu betrachten ist.The possibility of locking the two was also dispensed with To show the piston halves in more detail, as a professional locking via pins, To consider rollers and grooves according to the current state of the art as common property is.

Eine in nähere Einzelheiten gehende Aufzählung der in Betracht kommenden temperaturempfindlichen Medien als Füllung der flexiblen Hohlkörper wird nicht als notwendig erachtet, da die zum Einsatz kommenden flüssigen oder gasförmigen Medien, bezogen auf deren Ausdehnungskoeffizient, sich in ihrer Anwendung den jeweils erforderlichen Bedürfnissen anpassen müssen.A more detailed list of those to be considered temperature-sensitive media as a filling of the flexible hollow body is not considered considered necessary because the liquid or gaseous media used, based on their coefficient of expansion, the respectively required in their application Need to adapt to needs.

Claims

CLAIMS: 1. A piston for hydraulic actuation or damping with a thermostatic provision for compensation for variations in viscosity of the oil or other working medium, characterized in that däß the provision of with expansion fluid-filled hollow ring consists of elastic material, which are embedded in Ausnenmungen the piston and a Form a throttle for the oil or other working media, which narrows as the temperature of the oil increases.

2. Piston according to claim 1, characterized in that the recesses are smaller in the working piston to accommodate the hollow rings made of elastic material than the outer diameter of the hollow rings and thereby during the shrinkage process as the temperature falls, the hollow rings can take up tightly.

3. piston after claims 1 and 2, characterized in that the recesses on both sides the bores for a transition piece that run radially to the longitudinal axis of the piston rod are expanded.

4. Piston according to the claims? to j, characterized; that the throttle control by a hollow ring placed around each hole he follows.

5. Piston according to claims 1 to 4, characterized in that the temperature-sensitive media used as filling, gaseous or liquid Kind are introduced under bias in the flexible hollow ring body, so that with falling temperature due to the restoring forces of the flexible material in the In the area of elastic deformation, the throttle cross-section opens up is guaranteed.

6. Piston according to claims 1 to 5, characterized in that that the temperature-sensitive media without bias in the flexible hollow body are introduced, with the filling state, based on the embedding and whose shape corresponds to the lowest working temperature range. Into consideration printed publications: German Patent Specifications No. 151233, 510 960; U.S. Patents No. 2 512 956, 2 763 433.