DE1185030B

DE1185030B - Piston operated piston for hydraulic pumps or motors

Info

Publication number: DE1185030B
Application number: DEC21337A
Authority: DE
Inventors: Donald Firth; James Duncan Hamilton
Original assignee: CAUNCIL FOR SCIENT AND IND RES
Current assignee: CAUNCIL FOR SCIENT AND IND RES
Priority date: 1959-05-01
Filing date: 1960-04-30
Publication date: 1965-01-07

Description

Stößelbetätigter Schieberkolben für hydraulische Pumpen oder Motoren Die Erfindung betrifft einen stößelbetätigten Schieberkolben zum Steuern des Ein- und Auslasses in den Zylinder von hydraulischen Pumpen und Motoren.Slide operated piston for hydraulic pumps or motors The invention relates to a tappet-operated slide piston for controlling the input and outlet in the cylinder of hydraulic pumps and motors.

Es sind eine Reihe Bauarten von Pumpen und Motoren der obengenannten Bauart bereits bekannt. Diese weisen jedoch sämtlich den Nachteil auf, daß eine Leistungsabnahme auftritt infolge der Wärmedehnung der Ventilstößel während des Betriebes, wodurch unkontrollierbare und unerwünschte Änderungen der Ventileinstellung auftreten.There are a number of types of pumps and motors listed above Design already known. However, these all have the disadvantage that a Decrease in performance occurs due to thermal expansion of the valve lifters during the Operation, causing uncontrollable and undesirable changes in the valve setting appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, stößelbetätigte Schieberkolben zum Steuern des Ein- und Auslasses in den Zylinder von hydraulischen Pumpen oder Motoren zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweisen.The invention is based on the object of tappet-actuated slide pistons to control the inlet and outlet in the cylinder of hydraulic pumps or To create engines that do not have these disadvantages.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß der Schieberkolben eine ringförmige Nut aufweist, die mit dem Zu- bzw. Ablauf in Verbindung steht und deren wirksame Steuerkante eine hin- und hergehende Bewegung parallel zu der Querschnittsfläche des Ein- bzw. Auslasses des Motor- bzw. Pumpenzylinders ausführt, daß der Schieberkolben eine axiale Bohrung aufweist, die sich bis über die Ebene der Steuerkante erstreckt und an deren innerem Ende der Stößel angreift, und daß der Stößel einen geringeren Durchmesser hat als die axiale Bohrung im Schieberkolben.The solution to this problem is essentially to be seen in that the slide piston has an annular groove which is connected to the inlet and outlet in Connection is and the effective control edge is a back and forth movement parallel to the cross-sectional area of the inlet or outlet of the motor or pump cylinder executes that the slide piston has an axial bore that extends over the plane of the control edge extends and the plunger engages at its inner end, and that the plunger has a smaller diameter than the axial bore in the slide piston.

Bei einer derartigen Konstruktion nimmt der die Zylinder enthaltende Zylinderblock infolge der guten Wärmeleitfähigkeit von Metall eine einheitliche Temperatur an. Ein Temperaturgradient wird lediglich an der äußeren Oberfläche des Zylinderblocks bzw. den daran angrenzenden Mediumsschichten auftreten. Kurzzeitige Temperaturänderungen des Drucköls bewirken daher infolge der Wärmekapazität des Zylinderblocks keine wesentliche Temperaturänderung. Andererseits hat der Schieberkolben bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung keine ausreichende Wärmeübertragungsfläche zu dem Zylinder und ist von diesem noch durch einen Ölfilm mit verhältnismäßig schlechter Wärmeleitfähigkeit getrennt. Der Schieberkolben stellt sich daher sehr schnell auf die Drucköltemperatur ein. Infolge einer weitgehend wärmemäßigen Isolierung der Stößelstange sind Längenänderungen der Stößelstange durch Temperaturänderungen vermieden. Insbesondere kann die Stößelstange keinen schnellen Temperaturschwankungen folgen, genausowenig wie es der Zylinderblock vermag. Das Steuerverhalten des Schieberkolbens bleibt daher immer gleich.With such a construction, the cylinder containing the cylinder Due to the good thermal conductivity of metal, the cylinder block has a uniform Temperature. A temperature gradient is only created on the outer surface of the Cylinder blocks or the medium layers adjoining them occur. Short term Temperature changes of the pressure oil therefore cause due to the heat capacity of the Cylinder block no significant temperature change. On the other hand, the spool has in the case of a design according to the invention, there is no sufficient heat transfer surface to the cylinder and is relatively worse from this due to an oil film with Thermal conductivity separated. The spool therefore stands up very quickly the pressure oil temperature. As a result of a largely thermal insulation of the Push rod length changes of the push rod due to temperature changes are avoided. In particular, the push rod cannot follow rapid temperature fluctuations, just as little as the cylinder block can. The control behavior of the spool therefore always remains the same.

Vorzugsweise ist die Lagerung für die Stößel-Stange in dem Schieberkolben und das zugeordnete Angriffsende des Stößels abgerundet, wobei letzteres einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeisolierung zwischen dem Schieberkolben und dem Stößel bewirkt.The storage for the tappet rod is preferably in the slide piston and the associated attack end of the plunger is rounded, the latter being a smaller one Has radius of curvature. This is a particularly good thermal insulation between causes the slide piston and the tappet.

Vorzugsweise ist der Stößel am anderen Ende in gleicher Weise ausgebildet und gelagert.The tappet is preferably designed in the same way at the other end and stored.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist der Schieberkolben an seinem Kopfende einen fingerhutartigen Einsatz auf, der die Lagerung für den Stößel sowie einen äußeren Anschlag für eine Ventilfeder trägt.According to a particular embodiment, the slide piston has its head end has a thimble-like insert that stores the plunger as well as an outer stop for a valve spring.

Die_ Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben, welches eine Kolbendruckpumpe darstellt, die teilweise im Axialschnitt gezeichnet ist.The invention is shown below with reference to a schematic drawing additionally described in an exemplary embodiment, which a piston pressure pump represents, which is partially drawn in axial section.

Auf der nicht dargestellten Welle des Motors oder der Pumpe ist ein Exzenter 1 angebracht, gegen dessen Umfangsführungsfläche die Gleitstücke 2 der Kolbenstangen 3 in Anlage gehalten werden. Jede dieser Kolbenstangen 3 ist mit einem teilkugeligen Lagerkopf 4 versehen, welcher sich innerhalb eines zugeordneten Kopflagers 5 des Kolbens 6 bewegen kann. Der Kolben 6 führt innerhalb eines Zylinders 7 eines Zylinderblocks 8 hin- und hergehende Bewegungen aus, wobei der Zylinderblock 8 mit einem abnehmbaren Zylinderkopf 9 versehen ist, der gegenüber jedem Kolben 6 den jeweiligen Kompressionsraum 10 bildet. Dieser Kompressionsraum 10 steht an seinen beiden Enden oder Seiten mit einem Einlaß- bzw. einem Auslaßdurchbruch 11 bzw. 12 in Verbindung, so daß diese beiden Durchbrüche 11, 12 durch jeweils zugeordnete Schieberkolben 13, 14 gesteuert werden, deren Betätigung über je einen Stößel 15 erfolgt, welcher einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Innenausnehmung des Ventilkörpers. Die Betätigung jedes Stößels 15 wird durch einen zugeordneten Einlaß- bzw. Auslaßnocken 16 bzw. 17 bewirkt, welche mit dem Exzenter l verschraubt sind.On the shaft of the motor or the pump, not shown, an eccentric 1 is attached, against the circumferential guide surface of which the sliding pieces 2 of the piston rods 3 are held in contact. Each of these piston rods 3 is provided with a partially spherical bearing head 4 which can move within an associated head bearing 5 of the piston 6. The piston 6 executes reciprocating movements within a cylinder 7 of a cylinder block 8, the cylinder block 8 being provided with a removable cylinder head 9 which forms the respective compression space 10 opposite each piston 6. This compression chamber 10 is connected at its two ends or sides to an inlet or outlet opening 11 or 12 , so that these two openings 11, 12 are controlled by associated slide pistons 13, 14 , which are actuated by a tappet 15 takes place, which has a smaller outer diameter than the inner diameter of the inner recess of the valve body. The actuation of each tappet 15 is effected by an associated inlet or outlet cam 16 or 17, which are screwed to the eccentric l.

Die übertragung der Steuerbewegungen jedes Nockens 16, 17 auf das zugeordnete Ventil mit dem betreffenden Stößel 15 erfolgt über einen Stößelkolben 18, der die Form eines tiefen Napfes aufweist und mit seinem abgerundeten bzw. teilkugeligen Sitz 19 sowie einer Seitenwandung 20 versehen ist, die sich nach oben und außen hin erweitert, so daß ein Innenkonus entsteht, dessen Konuswinkel nur wenige Grade beträgt. Jeder Stößelkolben 18 wird gleitbar innerhalb einer Buchse 21 geführt, welche mit Preßsitz in einem Sockel des Zylinderblocks 8 gehalten ist.The transmission of the control movements of each cam 16, 17 to the associated valve with the relevant tappet 15 takes place via a tappet piston 18, which has the shape of a deep cup and is provided with its rounded or partially spherical seat 19 and a side wall 20 , which is according to Expanded at the top and the outside, so that an inner cone is created, the cone angle of which is only a few degrees. Each tappet piston 18 is slidably guided within a bushing 21 which is held in a base of the cylinder block 8 with an interference fit.

Das untere Ende jedes Stößels 15 ist bei 22 entsprechend dem zugebrdneten Sitz 19 abgerundet oder halbkugelig geformt, so daß der Rundungsradius dieses Stößelendes nicht größer, sondern vorzugsweise ein wenig geringer ist als der Radius des Sitzes 19. Auf diese Weise wird eine Selbstausrichtung jedes Stößels 15 bewirkt und eine geringste Anlagefläche für die tlbertragung von Wärme vom Stößelkolben 18 auf den Stößel 15 hin erreicht.The lower end of each tappet 15 is rounded or hemispherical at 22 corresponding to the attached seat 19 , so that the radius of curvature of this tappet end is not greater, but preferably a little smaller than the radius of the seat 19. In this way, a self-alignment of each tappet 15 causes and achieves the smallest contact surface for the transfer of heat from the tappet piston 18 to the tappet 15.

Ersichtlich ist jeder Schieberkolben 13 bzw. 14 allgemein rohrartig ausgebildet und weist mit Abstand voneinander angeordnete obere und untere Außenführungsflächen 23 und 24 auf. Der Schaftteil 25 geringeren Durchmessers zwischen diesen Führungsflächen 23 und 24 steht jeweils einer Einlaß-bzw. Auslaßöffnung 26 bzw. 27 gegenüber. Durch die Führungsflächen 23, 24 wird gegenüber der Wandung von jeweils zugeordneten Ventilbohrungen 28 bzw. 29 eine Abdichtung gegenüber dem Druckmedium bewirkt, wobei die obere Führungsfläche 23 gleichzeitig dazu dient, den Einlaß- bzw. Auslaßdurchbruch 11 bzw. 12 zu öffnen oder zu schließen. Die Länge des Schaftteils 25 zwischen den Führungsflächen 23, 24 ist so gewählt, daß die öffnungen 26 und 27 während des Ventilhubes niemals völlig abgeschlossen sind.It can be seen that each slide piston 13 or 14 is generally tubular and has upper and lower outer guide surfaces 23 and 24 arranged at a distance from one another. The shaft part 25 of smaller diameter between these guide surfaces 23 and 24 is in each case an inlet or. Outlet opening 26 and 27 opposite. The guide surfaces 23, 24 seal against the pressure medium against the wall of the respectively associated valve bores 28 and 29 , the upper guide surface 23 simultaneously serving to open or close the inlet and outlet openings 11 and 12, respectively. The length of the shaft part 25 between the guide surfaces 23, 24 is selected so that the openings 26 and 27 are never completely closed during the valve stroke.

Der Kopf des Schieberkolbens 13 bzw. 14 wird durch einen fingerhutartig geformten Teil 30 gebildet, der mit einem inneren abgerundeten bzw. teilkugeligen Sitz 31 und sich erweiternden oder konischen Seitenwänden 32 versehen ist. Gegen diesen Sitz 31 liegt das entsprechend abgerundete oder halbkugelige obere Ende 33 des zugeordneten Stößels 15 an, so daß der Radius dieses abgerundeten Endes des Stößels 15 nicht größer, sondern vorzugsweise geringer ist als der Radius des Sitzes 31.The head of the slide piston 13 or 14 is formed by a thimble-like part 30 which is provided with an inner rounded or partially spherical seat 31 and widening or conical side walls 32. The correspondingly rounded or hemispherical upper end 33 of the associated plunger 15 rests against this seat 31, so that the radius of this rounded end of the plunger 15 is not larger, but preferably smaller than the radius of the seat 31.

Der Teil 30 ist in das obere Ende der durch den jeweiligen Schieberkolben 13 bzw.14 durchgehenden Axialbohrung eingeschraubt und in der gewünschten Einstellage mittels einer Flanschmutter 34 gehalten, welche gleichzeitig als untere Abstützung für eine Ventilfeder 35 dient, die als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Das obere Gegenlager für diese Feder 35 wird durch einen Flanschstutzen 36 gebildet, welcher gleitbar in einer oberen Verlängerung 37 der betreffenden Ventilbohrung 28 bzw. 29 gehalten ist und gegen eine Innenschulter einer Kappe 38 anstößt, die mit Außengewinde auf der oberen Verlängerung 37 der genannten Ventilbohrungen gehalten ist.The part 30 is screwed into the upper end of the axial bore through the respective slide piston 13 or 14 and held in the desired setting by means of a flange nut 34 , which also serves as a lower support for a valve spring 35, which is designed as a helical compression spring. The upper counter-bearing for this spring 35 is formed by a flange connector 36 which is slidably held in an upper extension 37 of the respective valve bore 28 or 29 and abuts against an inner shoulder of a cap 38 which is externally threaded on the upper extension 37 of said valve bores is held.

Während des Laufs des Motors oder der Pumpe erfolgt über die betreffenden Stößel 15 und Stößelkolben 18 von den zugehörigen Einlaß- bzw. Auslaßnocken 16 bzw. 17 her eine kontinuierliche Hin-und Herbewegung der Schieberkolben 13 und 14. Während des Arbeitens des Motors oder der Pumpe steigt naturgemäß die Temperatur der arbeitenden Teile an, so daß bei den bisher bekannten Ausführungsformen von Ventilen durch die Wärmedehnung der Stößel und der Schieberkolben eine Änderung der Ventileinstellung eintrat, so daß die Leistung der Pumpe oder des Motors geringer wurde. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dieser Nachteil aus nachstehenden Gründen ausgeschaltet oder zum mindesten wesentlich verringert.While the engine or the pump is running, the slide pistons 13 and 14 are continuously reciprocated via the relevant tappets 15 and tappet pistons 18 from the associated inlet and outlet cams 16 and 17, respectively. During operation of the engine or the pump naturally the temperature of the working parts rises, so that in the previously known embodiments of valves due to the thermal expansion of the tappets and the slide piston, a change in the valve setting occurred, so that the output of the pump or motor was lower. In the embodiment according to the invention, this disadvantage is eliminated or at least substantially reduced for the following reasons.

Einmal erfolgt durch den radialen Abstand zwischen der Innenwandung jedes rohrförmigen Schieberkolbens 13, 14 von dem zugeordneten Stößel 15 eine wesentliche Wärmeisolation letzterer gegenüber der von der Ventilwandung abgegebenen Wärme.On the one hand, the radial distance between the inner wall of each tubular slide piston 13, 14 from the associated tappet 15 results in a substantial thermal insulation of the latter from the heat given off by the valve wall.

Zweitens wird durch die sehr geringe Berührungsfläche zwischen den abgerundeten Enden 22, 33 der Stößel 15 und den zugehörigen Sitzen 19, 31 von Stößelkolben 18 und Teil 30 eine wesentliche Verringerung der Wärmeüberleitung von diesen Teilen auf die Stößel 15 erreicht.Second, due to the very small contact area between the rounded ends 22, 33 of the tappets 15 and the associated seats 19, 31 of the tappet piston 18 and part 30, a significant reduction in the heat transfer from these parts to the tappet 15 is achieved.

Da drittens die Ventileinstellung hauptsächlich durch eine Änderung im AxiaIabstand der Krone des abgerundeten Sitzes 31 von der unteren Kante der Führungsfläche 23 bestimmt ist und da dieser Abstand erfindungsgemäß sehr gering ausfallen kann, ist es möglich, die Wärmedehnung des Ventils praktisch zu vernachlässigen. Jedenfalls wird durch eine mögliche Längendehnung der Stößel 15 die Krone des abgerundeten Sitzes 31 angehoben und hierdurch bewirkt, daß Wärmedehnungen des Kopfendes des betreffenden Ventils ausgeglichen werden können.Thirdly, since the valve setting is mainly determined by a change in the axial distance between the crown of the rounded seat 31 and the lower edge of the guide surface 23 and since this distance can be very small according to the invention, it is possible to practically neglect the thermal expansion of the valve. In any case, the crown of the rounded seat 31 is raised by a possible elongation of the plunger 15 and this has the effect that thermal expansions of the head end of the valve in question can be compensated.

Claims

Claims: 1. Push rod operated slide piston for controlling of the inlet and outlet in the cylinder of hydraulic pumps or motors by combining the following features: a) The slide piston has an annular shape Groove that is connected to the inlet or outlet and its effective control edge a reciprocating movement parallel to the cross-sectional area of the input or. Executes outlet of the motor or pump cylinder; b) the spool points an axial bore that extends beyond the plane of the Control edge extends and engages at the inner end of the plunger; c) the ram has a smaller diameter than the axial bore in the valve piston.

2. Slide piston according to claim 1, characterized in that the bearing (31) for the tappet (15) in the slide piston (13, 14) and the associated attack end of the tappet (15) are rounded, the latter having a smaller radius of curvature.

3. Slide piston according to claim 1 or 2, characterized in that the plunger (15) is mounted in the same way at both ends.

4. Slide piston according to claim 1 to 3, characterized in that the slide piston (13, 14) at its head end has a thimble-like insert (30) which supports the bearing (31) for the plunger and an outer stop (34) for a valve spring (35) carries. Considered publications: German Patent Nos. 26298, 224181, 1070 893; French patent addendum No. 64,738 (addendum to patent No. 986,439); British Patent No. 481,509; U.S. Patent Nos. 1,729,849, 2,574,969.