DE1931833B1

DE1931833B1 - Control plate for an axial or radial piston pump

Info

Publication number: DE1931833B1
Application number: DE19691931833
Authority: DE
Inventors: Duda Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Constantin Rauch KG; Brueninghaus Hydraulik GmbH
Current assignee: Constantin Rauch KG; Brueninghaus Hydraulik GmbH
Priority date: 1969-06-23
Filing date: 1969-06-23
Publication date: 1970-10-22

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuerspiegel für eine Axial- oder Radialkolbenpumpe mit entgegen der Umlaufrichtung der Zylindertrommel verdrehten Steueröffnungen, Drosselnuten an deren Enden und einem Überdeckungsgrad größer als 1. The invention relates to a control plate for an axial or radial piston pump with control openings rotated against the direction of rotation of the cylinder drum, Throttle grooves at their ends and a degree of overlap greater than 1.

Derartige Maschinen arbeiten nach dem Zweitaktprinzip. Während des Umlaufes der Zylindertrommel werden die Zylinderbohrungen abwechselnd mit der Saugniere und der Druckniere verbunden. Diese Steueröffnungen sind jeweils durch einen Steg voneinander getrennt. Diese Stege werden so ausgeführt, daß sie üblicherweise einen Uberdeckungsgrad haben, der größer als 1 ist, d. h., die Steuerbohrung des Zylinders ist zeitweise völlig geschlossen und steht weder mit der Saugniere noch mit der Druckniere in Verbindung. Die Steuerbohrungen der Zylinder überlaufen die Trennstege zwischen der Ein- und Auslaßöffnung bzw. der Aus- und Einlaßöffnung im jeweiligen Totpunkt. Such machines work on the two-stroke principle. During the As the cylinder drum rotates, the cylinder bores alternate with the suction tube and the pressure kidney connected. These control openings are each through a web separated from each other. These webs are designed so that they usually have a Have a coverage ratio greater than 1, i.e. i.e. the control bore of the cylinder is completely closed at times and does not stand either with the suction cup or with the Pressure kidney in connection. The control bores of the cylinders overflow the dividers between the inlet and outlet opening or the outlet and inlet opening in the respective Dead center.

Wie andere Zweitaktmaschinen liefern auch die Axial- und Radialkolbenpumpen einen unregelmäßigen Förderstrom, der durch das jeweilige Öffnen und Schließen der Steuerbohrungen erzeugt wird. Dadurch ergeben sich Schläge auf das Triebwerk, die für die Lebensdauer der Pumpen nachteilig sind und störende Geräusche verursachen. Like other two-stroke machines, the axial and radial piston pumps also deliver an irregular flow rate caused by the respective opening and closing of the Control bores is generated. This results in blows to the engine that are detrimental to the service life of the pumps and cause annoying noises.

Man hat sich seit langem bemüht, diese Nachteile zu beseitigen. So ist in der deutschen Patentschrift 222204 vorgeschlagen worden, die Steueröffnungen der Steuerspiegelscheibe entgegen der Drehrichtung der Zylindertrommel versetzt anzuordnen und an den Enden der Steueröffnungen Drosselnuten vorzusehen. Efforts have long been made to overcome these disadvantages. So has been proposed in German patent specification 222204, the control openings offset against the direction of rotation of the cylinder drum to be arranged and to provide throttle grooves at the ends of the control openings.

Mit einer derartigen Axialkolbenpumpe wurden aber keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Zur Herabsetzung der Stöße bei Axialkolbenmaschinen sind auch schon Steuerspiegel vorgeschlagen worden, bei denen eine Zylinderbohrung zwar die Saugniere im Totpunkt oder bereits vorher verläßt, die Druckniere aber erst weit hinter dem Totpunkt anschneidet.With such an axial piston pump, however, no satisfactory results were achieved Results achieved. To reduce the shocks in axial piston machines are also Control plates have already been proposed in which a cylinder bore although the Suction kidney at dead center or already leaves before, but the pressure kidney only far cuts behind dead center.

Zweck dieser Maßnahme ist, den Druck in der Zylinderbohrung dem Druck in der Druckniere anzugleichen. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß sich der Druckausgleich nur für ganz bestimmte Druckvolumenkombinationen ergibt, während in den anderen Arbeitspunkten durch hohe Druckgradienten Schläge entstehen. Die deutsche Patentschrift 974089 sieht deshalb vor, den Steuerspiegel gegenüber der Totpunktstellung der Zylinder in Abhängigkeit von Förderdruck und Fördervolumen so zu verdrehen, daß die Steuerzeiten gegenüber dem Totpunkt nachverlegt werden Diese Lösung erfordert einen so komplizierten Regelmechanismus, daß sie sich in der Praxis nicht eingeführt hat.The purpose of this measure is to increase the pressure in the cylinder bore to the pressure to adjust in the pressure kidney. This design has the disadvantage that the Pressure equalization results only for very specific pressure volume combinations while high pressure gradients cause impacts in the other working points. the German patent specification 974089 therefore provides for the control table compared to the Dead center position of the cylinders depending on the delivery pressure and delivery volume to be rotated so that the control times are moved after the dead center This solution requires such a complicated control mechanism that it is in in practice.

Bei einer eingeführten Bauart von Axial-Kolbeneinheiten mit Vorkompression ist die Zylindertrommel um die zur eigentlichen Schwenkachse senkrechte Achse fest ausschwenkbar. Auch hier gelingt der angestrebte Druckausgleich bei dem jeweilig eingestellten Fördervolumen nur für einen einzigen Druck. In an established type of axial piston units with pre-compression the cylinder drum is fixed around the axis perpendicular to the actual swivel axis can be swiveled out. Here, too, the desired pressure equalization succeeds in each case set delivery volume only for a single pressure.

Sobald die Pumpe in einem anderen Betriebsbereich arbeitet, treten die störenden Stöße wiederum auf.As soon as the pump is working in a different operating range, pedal the disturbing impacts in turn.

Es ist ferner bekannt, zwischen ansteuern der Zylinderbohrung und jeweils angesteuerter Druckniere eine Verbindung über einen kleinen Schlitz mit Drosselwirkung irn Trennsteg herzustellen, um den Druckstoß beim Erreichen der Eintrittskante der Druckniere zu vermeiden. Jedoch gelingt es auch hiermit nicht, einen Druckausgleich über den gesamten Arbeitsbereich der Einheit zu erzielen; vielmehr treten bei manchen Betriebspunkten immer noch störende Schläge und Stöße auf. Das gilt z. B. auch für die Anordnung der Axialkolbenpumpe (F i g. 1 und 2) der deutschen Auslegeschrift 1220 736. Diese Pumpe hat ebenfalls einen Oberdeckungsgrad, der größer als 1 ist, und eine Drosselnut mit einem besonders engen Querschnitt. Beim Umlauf der Zylinder gibt die Steuerniere die volle Austrittsöffnung erst dann frei, nachdem die Steueröffnung des Zylinders den unteren Totpunkt des Kolbens um einen beträchtlichen Drehweg überschritten hat. It is also known to control the cylinder bore and between each controlled pressure kidney a connection via a small slot with Establish a throttling effect in the separating web to reduce the pressure surge when reaching the leading edge to avoid the pressure kidney. However, it also works hereby not a pressure equalization to be achieved over the entire working area of the unit; rather occur with some Operating points still have annoying knocks and bumps. This applies e.g. B. also for the arrangement of the axial piston pump (Fig. 1 and 2) of the German Auslegeschrift 1220 736. This pump also has an excess coverage that is greater than 1, and a throttle groove with a particularly narrow cross section. When the cylinder revolves the control kidney releases the full exit opening only after the control opening of the cylinder exceeded the bottom dead center of the piston by a considerable amount of rotation Has.

Schließlich ist für Radialkolbenpumpen zur Herabsetzung von Stößen vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 1 043 083), zwischen einem Saugkanal und einem Druckkanal eine Vordruckkammer anzuordnen, die von einer zusätzlichen Druckmittelquelle mit einem Hilfsstromdruck gespeist wird. Eine derartige Anordnung ist äußerst kompliziert. Finally, it is used for radial piston pumps to reduce shocks has been proposed (German patent specification 1 043 083), between a suction channel and a pressure channel to arrange a pre-pressure chamber, which is of an additional Pressure medium source is fed with an auxiliary flow pressure. Such an arrangement is extremely complicated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerspiegel für eine Axial- oder Radialkolbenpumpe der eingangs erläuterten Art zu schaffen, der ein stoß freies Arbeiten der Pumpe gewährleistet. The invention is based on the object of a control plate for to create an axial or radial piston pump of the type explained above, the a shock-free operation of the pump is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch eine Drosselnut an der Drucksteueröffnung gelöst, die in einem Drehwinkelbereich einer Zylinderachse von 20 bis 40, vorzugsweise 15 bis 8° vor dem unteren (triebseitigen) Totpunkt der Kolben eine Zylinderbohrung mit der Drucksteueröffnung verbindet, und durch folgende Lage der Steueröffnungen in bezug auf die untere Totpunktstellung der Kolben: 1. In einem Drehwinkelbereich von ö = 15 bis 40 vor u. T. wird die Verbindung zwischen Zylinderbohrung und Saugsteueröffnung unterbrochen. This task is achieved by a throttle groove on the pressure control opening solved that in a rotation angle range of a cylinder axis of 20 to 40, preferably A cylinder bore 15 to 8 ° before the lower (drive-side) dead center of the pistons connects to the pressure control port, and by the following position of the control ports With regard to the bottom dead center position of the pistons: 1. In a range of angles of rotation from ö = 15 to 40 before u. T. the connection between the cylinder bore and the suction control opening interrupted.

2. In einem Drehwinkelbereich von v7 = 30 vor und 30 nach u. T. überläuft die Kante einer Zylinderbohrung die der Drucksteueröffnung. 2. Overflows in a rotation angle range of v7 = 30 before and 30 after u the edge of a cylinder bore that of the pressure control port.

Dadurch ergibt sich eine Steuerungsart, die in wesentlichen Merkmalen von der herkömmlichen Steuerart abweicht: Bewegt sich eine Zylinderbohrung über der Saugniere, so wird weit vor dem unteren Totpunkt über die Drosselnut eine Verbindung zwischen ihr und der Druckniere hergestellt. Messungen zur Folge wird - entgegen früheren Auffassungen - der Wirkungsgrad der Pumpe dabei nicht verschlechtert. Nähert sich die Zylinderbohrung dem unteren Totpunkt, so wird die Verbindung zwischen ihr und der Saugniere frühzeitig unterbrochen. Obwohl sich der Kolben in voller Hubbewegung befindet, treten überraschenderweise keine störenden Unterdrücke auf; im Gegenteil, das Laufverhalten der Pumpe ist beträchtlich verbessert. Diese Lage des Steuerspiegels gegenüber einer Zylinderbohrung, bei der der Winkel zwischen der Saugniere und dem unteren Totpunkt 2- bis 3mal größer ist als bei früheren Anordnungen, verbessert das Laufverhalten einer Axial- oder Radial-Kolbenpumpe wesentlich. This results in a type of control that has essential characteristics differs from the conventional type of control: Moves a cylinder bore over the suction cup, a connection is established well before the bottom dead center via the throttle groove between her and the kidney. Measurements result in - contrary earlier views - the efficiency of the pump is not worsened. Approaching If the cylinder bore is at the bottom dead center, the connection between it will be and the suction tube interrupted prematurely. Although the piston is in full stroke surprisingly, no disturbing negative pressures occur; on the contrary, the running behavior of the pump is considerably improved. This position of the control plate compared to a cylinder bore where the angle between the suction cup and the bottom dead center is 2 to 3 times larger than previous arrangements, improved the running behavior of an axial or radial piston pump is essential.

Vorzugsweise hat die Drosselnut einen Querschnitt von 0,5 bis 10 0/o des Querschnitts einer Zylinderbohrung. The throttle groove preferably has a cross section of 0.5 to 10 0 / o of the cross section of a cylinder bore.

Der Vorzugsbereich für den Winkel0 liegt zwischen 0 und 30 nach u. T. The preferred range for the angle 0 lies between 0 and 30 according to u. T.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Axial-Kolbenpumpe, Fig. 2 die Ansicht des Steuerspiegels, F i g. 3 das Druck-Zeit-Diagramm einer herkömmlichen Axial-Kolbenpumpe, Fig.4 das Druck-Zeit-Diagramm einer Axial-Kolbenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Steuerspiegel. An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows Fig. 1 an axial piston pump, Fig. 2 the view of the control plate, F. i g. 3 the pressure-time diagram of a conventional axial piston pump, FIG. 4 the Pressure-time diagram of an axial piston pump with the control plate according to the invention.

In Fig. 1 ist die Zylindertrommel 1 zu erkennen, die sich in Richtung des Pfeiles um ihre strichpunktierte Achse dreht. Die Kolben 3 sind mittels Kolbenstangen 4 an einem Triebflansch 5 derart angelenkt, daß die Kugelköpfe der Kolbenstangen 4 in einer vorgegebenen Führungsebene laufen. Die Kolben 3 sind in Zylinderbohrungen 10 verschiebbar, wobei diese Zylinderbohrungen 10 ohne Querschnitt- oder Richtungsänderung in die Stirnfläche der Zylindertrommell münden. Der Zylindertrommell gegenüber liegt der Steuerspiegel 2. In Fig. 1, the cylinder drum 1 can be seen, which extends in the direction of the arrow rotates around its dash-dotted axis. The pistons 3 are by means of piston rods 4 hinged to a drive flange 5 in such a way that the ball heads of the piston rods 4 run in a given management level. The pistons 3 are in cylinder bores 10 displaceable, these cylinder bores 10 without a change in cross-section or direction open into the face of the cylinder drum. The cylinder drum is opposite the control table 2.

Fig. 2 stellt die Ansicht des Steuerspiegels 2 dar. Fig. 2 shows the view of the control plate 2.

Dieser weist zwei verschieden große halbkreisringförmige Steueröffnungen, die Saugniere 7 und die Druckniere 6 auf. Die strichpunktierte Achse 8 kennzeichnet die Lage der beiden Totpunktstellungen der Kolben 9 stellt die Drosselnut dar. 10 a, 10 b, 10 c und 10d stellen verschiedene Stellungen einer Zylinderbohrung 10 gegenüber der Saugniere 7, der Drosselnut 9, dem unteren Totpunkt und der Druckniere 6 dar. In der Stellung 10a schneidet die Zylinderbohrung 10 gerade die Drosselnut9 an. In Stellung 10b verläßt sie die Saugniere 7. Dabei befindet sich die Zylinderbohrung 10 noch erheblich vor dem unteren Totpunkt. In der Stellung 10c befindet sich der Kolben in der Zylinderbohrung 10 gerade im unteren Totpunkt. - In der Stellung 10d schneidet die Zylinderbohrung 10 die Druckniere 6 an. In der Stellung 10a besteht eine Verbindung zwischen der Saugniere 7, der Zylinderbohrung 10 und der Druckniere 6. In der StellunglOb steht die Zylinderbohrung 10 nicht mehr mit der Saugniere 7 in Verbindung. Zu diesem Zeitpunkt besteht nur die Verbindung mit der Druckniere 6. In der Stellung 10 d hinter der Totpunktstellung 10c schneidet die Zylinderbohrung 10 die Druckniere 6 bereits an. Die Stellungen 10 a und 10 d werden von den Zylinderbohrungen 10 durchfahren, ohne daß Stöße oder Schläge auftreten.This has two semicircular control openings of different sizes, the suction kidney 7 and the pressure kidney 6. The dash-dotted axis 8 indicates the position of the two dead center positions of the pistons 9 is represented by the throttle groove a, 10 b, 10 c and 10d represent different positions of a cylinder bore 10 opposite the suction kidney 7, the throttle groove 9, the bottom dead center and the pressure kidney 6. In the position 10a, the cylinder bore 10 is just cutting the throttle groove9. In position 10b, it leaves the suction port 7. The cylinder bore is located here 10 still well before bottom dead center. In the position 10c is the Piston in cylinder bore 10 just at bottom dead center. - In position 10d the cylinder bore 10 intersects the kidney pressure 6. In the position 10a there is a connection between the suction kidney 7, the cylinder bore 10 and the pressure kidney 6. In the position 10, the cylinder bore 10 is no longer with the suction kidney 7 in connection. At this point there is only a connection with the pressure kidney 6. In the position 10d behind the dead center position 10c, the cylinder bore intersects 10 the pressure kidney 6 is already on. The positions 10 a and 10 d are from the cylinder bores 10 without bumps or blows occurring.

Versuchsweise wurde in die Druckleitung einer AxiaI-Kolbenpumpe mit sieben Zylinderbohrungen, einer Antriebsleistung von 60 kw bei 100 U/min und den Konstruktionsdaten: a = 110, a = 9,50 und ç = 00, Zylinderbohrungsdurchmesser (10) = 15 mm und hydraulischer Durchmesser der Drosselnut (9) = 2 mm, ein hochempfindliches Druckmeßgerät eingebaut zur Ermittlung des Druck-Zeit-Diagramms. As an experiment, an AxiaI piston pump was used in the pressure line seven cylinder bores, a drive power of 60 kw at 100 rpm and the Design data: a = 110, a = 9.50 and ç = 00, cylinder bore diameter (10) = 15 mm and hydraulic diameter of the throttle groove (9) = 2 mm, a highly sensitive one Built-in pressure measuring device to determine the pressure-time diagram.

F i g. 4 zeigt die Meßergebnisse. Der Druck verläuft mit einer nur durch Kolbenzahl und Drehzahl festgelegten sinusartigen Grundschwingung.F i g. 4 shows the measurement results. The pressure goes with one only sinusoidal fundamental oscillation determined by the number of pistons and speed.

Demgegenüber zeigt das in Fig 3 dargestellte Druck-Zeit-Diagramm einer herkömmlichen Axialkolbenpumpe, daß die sinusförmige Grundschwingung von zahlreichen Oberschwingungen überlagert ist, welche das Laufverhalten der Axialkolbenpumpe sehr beeinträchtigen. In contrast, the pressure-time diagram shown in FIG. 3 shows a conventional axial piston pump that the sinusoidal fundamental oscillation of numerous Harmonics are superimposed, which greatly affect the running behavior of the axial piston pump affect.

Claims

Patent claims:

1. Control plate for an axial or radial piston pump with counter the direction of rotation of the cylinder drum twisted control openings, throttle grooves at their ends and a degree of coverage greater than 1, geken.q indicated by a Throttle groove (9) on the pressure control opening (6), which in a rotational angle range of a Cylinder axis from 20 to 40, preferably 15 to 80 in front of the lower (drive-side) Dead center of the piston (3) connects a cylinder bore (10) with the pressure control opening (6), and by the following position of the control openings (6 and 7) in relation to the bottom dead center position der, .Koiben: 1. in a rotation angle range of d = 15 to 40 before u. T. the Connection between cylinder bore (10) and suction control opening (7) interrupted, 2. In a rotation angle range of ç = 30 before and 30 after u. T. the edge overflows a cylinder bore (10) that of the pressure control port (6).

Control plate according to claim, characterized in that the throttle groove (9) a cross section of 0.5 to 10% of the cross section of a cylinder bore (10) Has.

3. Control mirror according to claim 1, characterized in that the Angle, an amount between 0- and 30 after u. T. has