DE2019242A1 - Kolbenstange mit Kolben fuer hydraulische Pumpen oder Motoren - Google Patents

Kolbenstange mit Kolben fuer hydraulische Pumpen oder Motoren

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DE2019242A1
DE2019242A1 DE19702019242 DE2019242A DE2019242A1 DE 2019242 A1 DE2019242 A1 DE 2019242A1 DE 19702019242 DE19702019242 DE 19702019242 DE 2019242 A DE2019242 A DE 2019242A DE 2019242 A1 DE2019242 A1 DE 2019242A1
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    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
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    • F04B1/122Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
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Description

  • Kolbenstange mit Kolben für hydraulische Pumpen oder -Motoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenstange mit Kolben fflr hydraulisch. Pumpen oder Motoren zum Pumpen kompressibler oder inkompressibler Strömungsmittel, insbesondere ftlr solche Pumpen oder Motoren, bei welchen die Zylinder regelmässig in einem Gehäuse oder einer Trommel angeordnet sind, die sich um ihre Achse dreht, wobei die Kolben mit Kolbenstangen verbunden sind, die gegenüber dem Kolben eine Schwingbewegung ausführen.
  • Es ist ein hin- und hergehender Kolben bekannt, der auf einem fest mit der Kolbenstange verbundenen Kugelkopf montiert ist, wobei die Kolbenstange durch Elemente gehalten wird, die der Oberfläche des Kugelkopfes entsprechend geformt sind.
  • Der Nachteil dieser Ausführungsform liegt in der schwierigen Bearbeitung des Kolbens.
  • Bei einer anderen, bekannten Ausführungsform ist der Kolben durch Bördelung auf dem Kugelkopf befestigt, wobei der Kolben durch einen Hohlzylinder gebildet wird, der an einem Ende geschlossen ist und ein geschmiertes Abstützorgan fflr den Kugelkopf umfaßt. Das Abstützorgan nimmt dabei die zwischen Kolben und Kolbenstange auftretenden Kräfte so auf, daß ein Fressen der Teile vermieden wird.
  • Die Nachteile dieser Ausführungsform liegen in den beim Aufbördeln das Kolbens auf die Kolbenstange auftretenden Schwierigkeiten, in der mangelhaften Führung des Kolbens und in der Verschleißanfälligkeit der Anordnung.
  • Es sind ferner Kolbenstangen mit Kolben bekannt, bei denen das Lager für den Kugelkopf mit Bördelung 1n Kolben befestigt ist. Eine solche Anordnung, bei welcher das Lager nur Reib- oder Gleiteigenschaften besitzt, ist für Hochdruckpumpen nicht geeignet, weil die Kugelköpfe der Kolbenstangen stets einen kleinen Durchmesser haben müssen.
  • Schließlich sind auch Kolbenstangen mit Kolben bekannt, bei welchen der aus Stahl geringer Härte bestehende Kolben unmittelbar auf den Kugelkopf aufgebördekt ist.
  • Eine derartige Anordnung, die ein Nachschleifen des Kolbens nach dem Bördeln erforderlich macht, ermöglicht weder die Oberprtifung des Spiels zwischen Kugelkopf und Kolben, noch das Auseinandernehmen der Teile.
  • Die Erfindung vermeidet die vorstehend geschilderten Nachteile und hat eine Kolbenstange mit einem Kolben zum Gegenstand, bei welcher die Kolbenstange einen gegenüber dem Kolben schwenkbaren Kugelkopf aufweist und mit Halteorganen zusammenwirkt, welche der Oberf lache des Kugelkopfes und der Innenfläche des Kolbenkörpers angepaßt sind und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kolbenkörper einen an beiden Enden offenen, inneren Hohlraum und an der einen Stirnseite einen eingezogenen Teil aufweist, dessen Durchmesser etwas gr5sser ist als der Durchmesser des Kugelkopfes, während ein erstes, die Kolbenstange umgebendes und auf diese aufgeschobenes Halteorgan sich gegen diesen eingezogenen Teil abstützt und das andere Ende des Kolbens einen Teil aufweist, der Uber ein zweites Halteorgan gebördelt ist.
  • Die Kolbenstange gemäß der Erfindung verbessert, bei gegenüber den bekannten Ausführungsformen vereinfachter Montage, dank der durch geeignete Materialauswahl gebotenen Möglichkeiten, die Betriebseigenschaften der Pumpe wesentlich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielsweiser Ausführungsformen einer Kolbenstange mit Kolben gemäß der Erfindung, wobei auf die beigefügten Zeichnungen bezug genossen wird.
  • Es zeigen: Fig. 1 eine Kolbenstange ait Kolben gemäß der Erfindung in zusammengebautem Zustand im Längsschnitt; Fig. 2, 3, 4 und 5 verschiedene Stufen des Zusammenbaus von Kolbenstange und Kolben; Fig. 6 eine andere Ausführungsform einer Kolbenstange mit Kolben, in zusammengebautem Zustand und im Längsschnitt; Fig. 7 eine Stirnansicht eines Halteorganes, welches der Lagerung des Kugelkopfes im Kolben dient und Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung umfaßt eine Kolbenstange 1, die an ihrem Ende einen Kugelkopf 2 zur Verbindung mit einen Kolben 10 trägt. Die Kolbenstange weist an ihrem anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ende einen Kugelkopf mit grösserem Durchmesser auf, welcher mit einer Platte verbunden ist, die sich zusammen mit dem die Kolben aufnehmenden Zylindergehäuse in bekannter Weise dreht. Der Kugelkopf 2 weist zwei ballige Flächen 3 und 4 auf, die einen gemeinsamen Mittelpunkt und in der dargestellten Ausführungsform auch den gleichen Radius besitzen, obwohl ihre Radien auch verschieden sein können.
  • Die ballige Flache 3 des Kugelkopfes der Kolbenstange wirkt mit einer konkaven balligen Fläche 5 zusammen, die mit gleichem Radius in zwei Halbachalen 6 und 7 ausgebildet ist, wobei die beiden Halbschalen ein erstes Halteorgan bilden.
  • Die Halbschalen 6 und 7 werden durch die Kolbenstange 1 in Anlage gegen die Bohrung 8 und gegen einen im Kolbenkörper 10 ausgebildeten Bund 9 gehalten.
  • Die ballige Flache 4 des Kugelkopfes der Kolbenstange wirkt mit einer konkaven balligen Fläche 11 zusammen, die mit gleicham Radius in einem Teil 12 ausgeformt ist, welches ale zweites Halteorgan der Abstützung des Kugelkopfes der Kolbenstange dient. Das Teil 12 ist in der Bohrung 8 des Kolbenkörpers 10 zentriert und wird dadurch gegen die ballige Fläche 4 des Kugelkopfes in Anlage gehalten, daß der stirnseitige Rsnd 13 des Kolbenkdrpers über das Teil 12 gebördelt ist. Eine Bohrung 15 im Teil 12 ermöglicht die 81zufuhr zu den Flächen 3 und 4 des Kugelkopfesa Wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt, muß zum Zwecke des Zusammenbaues von Kolbenstange und Kolben der Aussendurchmesser des Kugelkopfes 2 etwas kleiner sein als der Durchmesser des Bundes 9 des Kolbenkörpers 10, damit die Kolbenstange in der in Fig. 2 durch den Pfeil F bezeichneten Richtung in den Kolben eingeführt werden kann. Sodann können die beiden Halbschalen 6 und 7 um die Kolbenstange 1 gelegt (siehe Fig. 3) und diese anschlisssnd wieder in den Kolbenkörper zurtekgezogen werden (Fig. 4). Der Kugelkopf 2 kann setzt nicht mehr nach unten aus dem Kolben heraustreten, weil er sich gegen die beiden Halbschalen abstützt.
  • Nunmehr kann das Teil 12 in den Kolbenkörper 10 eingesetzt werden (siehe Fig. 5>, in dem es sodann durch Umbördeln des Randes 13 des Kolbenkörpere festgelegt wird.
  • Diese Anordnung und die Art ihres Zusammenbaues sind besonders vorteilhaft, weil der Kolbenkörper 10 aus einem Werkstoff hergestellt werden kann, der sich einerseits gut bördeln läßt und andererseits günstige Reibungseigenschaften aufweist. Diese beiden Funktionen sind voll und ganz miteinander vereinbar.
  • Der Kolbenkörper kann sogar durch Sintern eines Metallpulvers geeigneter Art hergestellt werden, weil keiner seiner Teile während des Betriebes hohen Belastungen oder Spannungen ausgesetzt ist.
  • Das Teil 12 kann aus dem Werkstoff hergestellt werden, der seiner Funktion am besten gerecht wird. Es wird im allgemeinen aus hartem Werkstoff (einsatzgehärteter oder nitrierter Stahl oder warmbehandelter Sinterwerkstoff) hergestellt werden, damit es den hohen Berührungsdrücken standhalten kann.
  • Die Teile 6 und 7 haben nur eine Haltefunktion und sind weder hohen Berührungsdrücken noch hohen Gleitgeschwindigkeiten ausgesetzt. Sie bestehen vorzugsweise aus Sinterwerkstoff.
  • Der Kolbenkörper, der gute Gleiteingenschaften aufweisen muß, kann aus Kupferlegierung als Sinterteil oder als Formdrehteil hergestellt werden. Er hat deshalb im allgemeinen einen wesentlich höheren Ausdehnungskoeffizienten als der Zylinder, in dem er gleitet. Dies kann bekanntlich wegen ungenügenden Spiels zwischen Kolben und Zylinder oder aufgrund eines Thermoschocks zum Fressen des Kolbens führen.
  • Bei dem Kolben gemäß der Erfindung ist diese Gefahr viel geringer, weil der Kolbenkörper sehr dünnwandig ist so daß, selbst wenn der Kolben momentan im Zylinder klammen sollte, die ein Fressen bewrirkenden Kräfte viel geringer sind, weil das Teil 12 aus sehr hartem Werkstoff besteht und deshalb im allgemeinen einen niedrigen Ausdehnugskoeffizienten hat.
  • Aus den gleichen Gründen und auch weil der Kolbenkörper vorzugsweise aus Sinterwerkstoff besteht, ist die Betriebssicherheit bei Betrieb mit verunreinigtem Öl grösser.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen ist es bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung einfach, das normale Spiel zwischen dem Kugelkopf und dem Teil 12 wieder herzustellen, wenn durch das Bördeln eine zu starke Klemmung der Teile eingetreten ist. Wird bei auf der Fläche 14 abgestützten Kolben eine ausreichend grosse Kraft auf das Teil 12 ausgeübt, so kann man dadurch das erforderliche Spiel für den Kugelkopf wieder herstellen.
  • Die in der Fig. 6 dargestellte abgeänderte Ausführungsform der Kolbenstange mit Kolben gemaß der Erfindung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die ballige Fläche 3 des Kugelkopfes mit einer konkaven balligen Fläche 5 zusammenwirkt, die mit gleichem Radius in einer Büchse 16 ausgebildet ist, welche das erste Halteorgan bildet. Die Buchse 16 wird durch die Kolbenstange 1 in Anlage gegen die Bohrung 8 und gegen einen im Kolbenkörper 10 ausgebildeten Bund 9 gehalten.
  • Wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, ist der Aussendurchmesser der Kolbenstange etwas kleiner als die Breite eines Schlitzes 17, der in der Buchse vorgesehen ist, damit diese seitlich auf die Xolbenstange aufgeschoben werden kann. Der Zusammenbau der gesamten Vorrichtung erfolgt dabei wie in den Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, indem Kolbenstange und Kolben so angeordnet werden, daß der Kolbenkörper 10 die Pleuelstange umgibt, worauf die Büchse 16 in der beschriebenen Art aufgeschoben und sodann der Kugelkopf 2 mit der Buchse 16 bis zum Anschlag gegendan Bund 9 in den Kolbenkörper eingeführt wird, worauf dor Zusammenbau durch Einbördeln des Halteorgans 12 im Kolbenkörper abgeschlossen wird.
  • Die Anordnung gemäß der Erfindung kann bei allen hydraulischen Motoren und Pumpen angewendet werden, welche Kolbenstangen und ein trommelförmiges Zylindorgehäuse aufweisen, insbesondere bei sogenannten Taumelscheibenpumpen und -motoren mit geschränkter Achse.
  • Die gleiche Anordnung ist jedoch auch bei anderen Motorenarten anwendbar, z.B. bei Heißgasmotoren für die Servosteuerung von Steuerflächen bei Luftfahrzeugen u. dgl., wobei die Teile 12 und 10 gesintert und mit einem Schmiermittel imprägniert sein können, um so einen kurzzeitigen Betrieb unter schwierigen Temeperaturverhältnissen zu ermöglichen.
  • Ansprüche:

Claims (4)

  1. A n s p r ü c h e 1. Kolbenstange mit Kolben für hydraulische Pumpen oder Motoren, bei welcher die Kolbenstange einen gegenüber dem Kolben schwenkbaren Kugelkopf aufweist und mit Halteorganen zusammenwirkt, welche der Oberflache des Kugelkopfes und der Innenfläche des Kolbenkörpers angepaßt sind, dadurch gekennzeichnet9 daß der Kolben körper (10) einen an beiden Enden offenen, inneren Hohlraum (8) und an einem Ende einen eingezogenen Teil (9) aufweist, dessen Durchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser des Kügelkopfes (2>, während ein erstes, die Kolbenstange umgebendes und auf diese aufgeschobenes Halteorgan (6, 7, 16) sich gegen diesen eingezogenen Teil abstützt und das andere Ende des Kolbens einen Teil (13) aufweist, der über ein zweites Halteorgan (12) gebördelt ist.
  2. 2. Kolbenstange mit Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteorgan aus zwei Teilen (6, 7) besteht.
  3. 3. Kolbenstange mit Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteorgan eine Buchse (16) ist, welche einen Längsschlitz (17) aufweist, dessen Breite etwas grösser ist als der Durchmesser der Kolbenstange.
  4. 4. Kolbenstange mit Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteorgan (12) aus einem sehr harten Werkstoff besteht und eine Bohrung (15) aufweist, die in eine ballige Aushenmung (11) mündet, deren Form der balligen Fläche (4) des Kugelkopfes entspricht.
    L e e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0155315A4 (de) * 1983-09-12 1986-02-10 Beckman Instruments Inc Schwimmerkolbenkopplung für pumpen des tauchkolbentypes.
WO1993010353A1 (fr) * 1991-11-22 1993-05-27 Seref Machine a piston utilisable en compresseur ou en moteur

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WO1993010353A1 (fr) * 1991-11-22 1993-05-27 Seref Machine a piston utilisable en compresseur ou en moteur
FR2684140A1 (fr) * 1991-11-22 1993-05-28 Seref Machine a piston utilisable en compresseur ou en moteur.

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