DE2412719A1

DE2412719A1 - Open-top piston for hydraulic pump - contains cushioning plunger throttling flow to low pressure oil when piston near top dead centre

Info

Publication number: DE2412719A1
Application number: DE2412719A
Authority: DE
Inventors: Guenther Strauff
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1974-03-16
Filing date: 1974-03-16
Publication date: 1975-09-25

Abstract

The pump is of the type provided with a piston which is open-ended in the direction of the pressure chamber, its cylindrical bore containing a plunger axially movable between two stops within the piston, the space within the piston communicating with a low pressure oil chamber via a bore in the pistons. The arrangement is such that, during the pressure stroke of the piston, the plunger displaces oil from the space inside the piston into the low pressure chamber and, when approaching its stop, gradually throttles this flow. The plunger may be contained in a blind cylindrical bore in the pistons and have a chamferred end to produce the throttling action together with a radial bore in the piston.

Description

Gegenstand: Kolben für hydraulische Kolbenpumpen Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für hydraulische Kolbenpumpen mit einer zylindrischen, axial verlaufenden, zur druckraumseitigen Stirnfläche des Kolbens hin offenen und außerhalb der einen Teil des Kolbens umgebenden Zylinderbohrung mit einem Niederdruckraum verbundenen Bohrung, in welcher ein Dämpfungskolben gleitbar und im wesentlichen abgedichtet zwischen zwei Anschlägen bewegbar ist, wobei auch der Niederdruckraum mit Druckmittel gefüllt ist.Subject: Pistons for hydraulic piston pumps The invention relates to on a piston for hydraulic piston pumps with a cylindrical, axial extending, open to the pressure chamber-side end face of the piston and outside the cylinder bore surrounding part of the piston with a low-pressure chamber connected bore in which a damping piston is slidable and substantially sealed between two stops can be moved, with the low-pressure chamber is filled with pressure medium.

Ein derartiger Kolben ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 012 538 bekannt geworden. Der dort beschriebene Kolben besaß eine innerhalb der Bohrung angeordnete Druckfeder, welche den Dämpfungskolben mit Vorspannung gegen seinen druckraumseitigen Anschlag drückte. Die Vorspannung war so hoch gewählt, daß während des normalen Arbeitsdruckes insbesondere bei der Anwendung fur Hydromotore der Dämpfungskolben fest am Anschlag anlag. Erst beim Auftreten von Spitzendrücken z. B. in der Nähe der Umsteuerpunkte sollte sich der Dämpfungskolben bewegen und sich ännlich einem Federspeicher verhalten. Obwohl diese Kolben für den beschriebenen Anwendungsfall unter anderem auch eine Geräuschdämpfung bewirken, gibt es bei schnellaufenden Kolbenpumpen noch andere Ursachen für eine Geräuschbildung. Insbesondere bei Kolbenpumpen mit schlechter Füllung, wie sie z. B. bei Ansaugregelungen auftreten können, entstehen Geräusche durch steile Durckanstiege, die dann auftreten, wenn ein Kolben nach Überfahren eines Totpunktes erst mit bereits beträchtlicher 6escnwindigkeit auf eine Druckmittelsaule trifft. Es ist klar, daß mit stark vorgespannten Federn belastete Dämpfungskolben nier keine Abhilfe schaffen können, da der Druckanstieg mindestens bis zu einer der Vorspannung entsprechenden'Höhe mit der gleichen Steilheit erfolgen würde.Such a piston is from German Offenlegungsschrift 2 012 538 became known. The piston described there had one within the Bore arranged compression spring, which the damping piston with bias against pressed its stop on the pressure chamber side. The preload was chosen so high that during normal working pressure, especially when used for hydraulic motors the damping piston was firmly against the stop. Only when peak pressures occur z. B. in the vicinity of the reversing points, the damping piston should move and behave similarly to a spring accumulator. Although these pistons for the described Use case, among other things, also cause noise damping, there is with high-speed Piston pumps have other sources of noise. Especially with piston pumps with bad filling, such as B. can occur in suction controls Noises from steep pressure increases that occur when a piston is driven over of a dead center only at a considerable speed on a pressure medium column meets. It is clear that damping pistons are loaded with highly preloaded springs nier can not remedy the situation, since the pressure increase is at least up to one the height corresponding to the preload would take place with the same steepness.

Es ist dauer Aufgabe der Erfindung, einen Kolben der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß bei schnellaufenden Kolbenpumpen die während des Druckhubes insbesondere bei mangelhafter Füllung auftretenden Druckanstiege flacher Verlaufen und die entstehenden Geräusche geringer werden. Dies soll auf einfache und billige Weise sowie ohne Aufwand und großen Raumbedarf erfolgen.It is a permanent object of the invention to provide a piston of the type mentioned at the beginning Kind of design so that with high-speed piston pumps the during the pressure stroke especially when the filling is inadequate, the pressure rises flat and the resulting noises are reduced. This is supposed to be easy and cheap Way as well as without effort and large space requirements.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das sich in der Bohrung befindende Druckmittel bei einer Einwärtsbewegung des Dämpfungskolbens aus der Bohrung in den Niederdruckraum verdrängt wird, wobei der Dämpfungskolben im Zusammenwirken mit einem Überströmkanal zwischen Bohrung und Niederdruckraum so ausgebildet ist, daß bei Annäherung des Dämpfungskolbens an den niederdruckseitigen Anschlag die Verdrängung des Druckmittels in Art einer Endlagendämpfung mit zunehmender Drosselung erfolgt. Eine besonders einfache, insbesondere für stirnseitige angetriebene Kolben zweckmäßige Ausführung ergibt sich dann, wenn die Bohrung als Sackbohrung ausgebildet ist und in einem axialen Abstand von ihrem Boden einen Überströmkanal in Form einer Querbohrung besitzt, wobei das dem Druckraum abgewandte Ende des Dämpfungskolbens mit einer Fase versehen ist. Natürlich sind auch andere Ausführungen denkbar, wobei die bei Endlagendämpfungen von Zylindern bekannten Prinzipien Verwendung finden können. Es ist eine Frage der Auslegung, ob sich der Dämpfungskolben während des Betriebes allein aufgrund der entstehenden Drücke und Massenkräfte bewegt, oder ob eine vergleichsweise schwache Feder ihn in Richtung auf seinen druckraumseitigen Anschlag belastet.This object is achieved according to the invention in that the Pressure medium located in the bore when the damping piston moves inward is displaced from the bore into the low-pressure chamber, the damping piston in cooperation with an overflow channel between the bore and the low-pressure chamber is designed so that when the damping piston approaches the low-pressure side Stop the displacement of the pressure medium in the manner of an end position damping with increasing Throttling takes place. A particularly simple one, especially for face-driven ones Piston expedient execution results when the bore is a blind bore is formed and an overflow channel at an axial distance from its bottom in the form of a transverse bore, wherein the one facing away from the pressure chamber The end of the damping piston is chamfered. Of course there are others too Designs are conceivable, whereby the principles known for end position damping of cylinders Can be used. It is a question of design whether the damping piston moved during operation solely due to the pressures and inertia forces that arise, or whether a comparatively weak spring moves it towards its pressure chamber side Loaded stop.

Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of an exemplary embodiment shown in the figures the invention is explained in more detail.

Figur 1 zeigt einen Kolben in schematischer Darstellung an seinem unteren Totpunkt am Ende des Ansaughubes.Figure 1 shows a piston in a schematic representation on his bottom dead center at the end of the intake stroke.

Figur 2 zeigt einen Kolben an seinem oben Totpunkt am Ende des Druckhubes.Figure 2 shows a piston at its top dead center at the end of the pressure stroke.

In einem Zylinder 1 eines nicht näher dargestellten Pumpengehäuser ist ein Kolben 2 gleitbar und im wesentlichen dichtend angeordnet. Der Kolben 2 begrenzt innerhalb des Zylinders 1 einen Druckraum 3 veränderlicher Größe. Während des saughubes wird in diesen Druckraum 3 über ein Saugventil 4 Druckmittel angesaugt und während des wirksamen Druckhubes über ein Auslaßventil 5 in ein Hydrauliksystem gefördert. Innerhalb des Kolbens 2 befindet sich eine Zylinderbohrung 6, welche als Sackbohrung ausgeführt ist. In der Zylinderbohrung 6 ist gleitbar und dichtend ein Dämpfungskolben 7 angeordnet. Ein Herausgleiten des Dämpfungskolbens 7 aus der Zylinderbohrung 6 wird durch einen in Form eines Spannstiftes oder dergleichen ausgeführten Anschlag 8 in der Nähe der druckraumseitigen Stirnfläche 9 verhindert. Als zweiter Anschlag dient der Boden 10 der Zylinderbohrung G. In einem gewissen axialen Abstand vom Boden 10 und außerhalb des Zylinders 1 ist im Kolben 2 ein radial gerichteter Uberstrjmkanal 11 angebracht, der zur Verbindung der Zylinderbohrung 6 mit einem außerhalb liegenden, mit Druckmittel gefüllten Niederdruckraum 12 dient. Das dem Boden 10 zugewandte Ende des Dämpfungskolbens 7 ist mit einer Fase 13 versehen. Auf den Antriebsmechanismusfür den Kolben 2 braucht hier nicht eingegangen werden, daß er für die Betrachtung der durch die Erfindung bewirkten Funktion keine Rolle spielt.In a cylinder 1 of a pump housing not shown in detail a piston 2 is slidable and arranged in a substantially sealing manner. The piston 2 delimits a pressure space 3 of variable size within the cylinder 1. While of the suction stroke is sucked into this pressure chamber 3 via a suction valve 4 pressure medium and during the effective pressure stroke via an outlet valve 5 into a hydraulic system promoted. Inside the piston 2 there is a cylinder bore 6, which is designed as a blind hole. In the cylinder bore 6 is slidable and sealing a damping piston 7 is arranged. Slipping out of the damping piston 7 from the The cylinder bore 6 is implemented by a roll pin or the like attack 8 in the vicinity of the end face 9 on the pressure chamber side is prevented. As a second stop serves the bottom 10 of the cylinder bore G. At a certain axial distance from Bottom 10 and outside of the cylinder 1 in the piston 2 is a radially directed overflow channel 11 attached, which is used to connect the cylinder bore 6 with an outside, with pressure medium filled low pressure chamber 12 is used. That facing the floor 10 The end of the damping piston 7 is provided with a bevel 13. On the drive mechanism for the piston 2 need not be entered here that he is for the consideration of the The function effected by the invention does not play a role.

Zur Verdeutlichung der Funktion sei angenommen, daß der Kolben 2 sich gemäß Figur 1 an seinem unteren Totpunkt befinde, der Druckraum 3 mangelhaft gefüllt sei und der Dämpfungskolben 7 am Anschlag 8 anliege. Beim nachfolgenden Druckhub wird der Kolben 2 sich in den Zylinder 1 hinein bewegen oder, auf die Darstellung bezogen, eine Aufwärtsbewegung ausführen. Aufgrund seiner Massenträgheit wird der Dämpfungskolben 7 die Tendenz haben, seine Lage zu behalten und sich damit relativ zum Kolben 2 zu bewegen. Die Tendenz zur Relativbewegung wird verstärkt, wenn die aufgrund der mangelhaften Füllung ursprünglich vorhandenen Hohlräume im Druckraum 3 verschwunden sind und der wirksame Druckhub beginnt. Da dieser Vorgang erst ein bestimmtes Maß nach dem unteren Totpunkt stattfindet, trifft der Kolben 2 mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf die nunmehr starre Druckmittelsäule. Während bei herkömmlichen Kolben dabei zwangsläufig Verdichtungsstöße auftreten, wird dies nun durch ein Ausweichen des Dämpfungskolbens 7 vermieden. Der Dämpfungskolben 7 bewegt sich schon bei sehr geringen Druckanstiegen und verdrängt dabei Druckmittel aus der Zylinderbohrung 6 über den Uberströmkanal 11 in den Niederdruckraum 12. Sobald die Fase 13 in den Bereich des Überströmkanals 11 kommt, findet eine zunehmende Drosselung des Druckmittelstromes statt. Diese Drosselung in Art einer Endlagendämpfung fällt mehr oder weniger zeitlich mit dem Druckanstieg im Druckraum 3 zusammen und ist daher geeignet, die Steilheit des Druckanstieges zu verringern. Da der überströmkanal 11 um ein gewisses Maß vom Boden 10 entfernt angebracht ist, findet ein mechanischer Kontakt zwischen Boden 10 und Dämpfungskolben 7 normalerweise nicht statt, so daß von dieser Seite keine unerwünschten Geräusche entstehen können. Am oberen Totpunkt könnte sich der Dämpfungskolben 7 etwa in jener in Figur 2 dargestellten Lage befinden. Beim nachfolgenden Saughub wird sich der Dämpfungskolben 7 wieder aufgrund seiner Massenträgheit und des entstehenden Unterdruckes relativ zum Kolben 2 in Richtung auf den Anschlag 8 bewegen.To clarify the function, it is assumed that the piston 2 is According to Figure 1 is located at its bottom dead center, the pressure chamber 3 is insufficiently filled and the damping piston 7 is in contact with the stop 8. During the subsequent pressure stroke the piston 2 will move into the cylinder 1 or, on the illustration related, perform an upward movement. Due to its inertia, the Damping piston 7 have the tendency to keep its position and thus relative to move to piston 2. The tendency towards relative movement is increased when the due to the insufficient filling originally existing cavities in the pressure chamber 3 have disappeared and the effective pressure stroke begins. Since this process is only a a certain amount takes place after the bottom dead center, the piston 2 meets with a certain speed on the now rigid pressure medium column. While at conventional pistons inevitably occur compression shocks, this will now avoided by evading the damping piston 7. The damping piston 7 moves even with very small increases in pressure and displaces pressure medium in the process the cylinder bore 6 via the overflow channel 11 in the low pressure room 12. As soon as the bevel 13 comes into the area of the overflow channel 11, a increasing throttling of the pressure medium flow instead. This throttling in kind of a End-position cushioning falls more or less over time with the increase in pressure in the pressure chamber 3 and is therefore suitable for reducing the steepness of the pressure rise. Since the overflow channel 11 is attached to a certain extent away from the floor 10, mechanical contact between the base 10 and the damping piston 7 normally takes place does not take place, so that no undesirable noises can arise from this side. At the top dead center, the damping piston 7 could be approximately in the position shown in FIG Location. During the subsequent suction stroke, the damping piston 7 is again due to its inertia and the resulting negative pressure relative to the piston 2 move towards the stop 8.

Nach dem öffnen des Uberströmkanals wird Druckmittel in die Bohrung 6 nachgesaugt, so daß beim nachfolgenden Druckhub eine erneute Dämpfung stattfinden kann.After opening the overflow channel, pressure medium is in the bore 6 sucked in, so that a renewed damping takes place in the subsequent pressure stroke can.

Es ist klar, daß insbesondere bei langsameren oder mittleren Geschwindigkeiten der Einbau einer schwachen Feder 14 zwischen Dämpfungskolben 7 und Boden 10 günstig sein kann. Weiterhin ddrfte es klar sein, daß der druckraumseitige Anschlag 8 durch eine andere Ausführung ersetzt werden kann. Anstelle der Fase 13 bzw. des Uberströmkanals 11 können auch andere Arten von Endlagendämpfungen angewendet werden, wobei auch einseitige hohlgebohrte Dämpfungskolben, in die Drosselkörper eintauchen, oder gestufte Dämpfungskolben denkbar sind.It is clear that especially at slower or medium speeds the installation of a weak spring 14 between the damping piston 7 and bottom 10 is favorable can be. Furthermore, it should be clear that the pressure chamber-side stop 8 through another version can be replaced. Instead of the bevel 13 or the overflow channel 11, other types of end position cushioning can also be used, with One-sided hollow-bored damping pistons, into which the throttle bodies are immersed, or stepped Damping pistons are conceivable.

Claims

Patent claims:

1. - Pistons for hydraulic piston pumps with a cylindrical, axially extending, to the pressure chamber-side end face of the piston and open outside of the cylinder bore surrounding part of the piston with a low-pressure chamber connected bore in which a damping piston is slidable and substantially sealed between two stops can be moved, with the low-pressure chamber is filled with pressure medium, characterized in that it is in the bore (6) located pressure medium during an inward movement of the damping piston (7) the bore (6) is displaced into the low-pressure chamber (12), the damping piston (7) in cooperation with an overflow channel (11) between the bore (6) and the low-pressure chamber (12) is designed so that when the damping piston (7) approaches the low-pressure side Stop (bottom 10) the displacement of the pressure medium in the manner of an end position damping takes place with increasing throttling.

2. - Piston according to claim 1, characterized in that the bore (6) is designed as a blind hole and at an axial distance from its bottom (10) has an overflow channel (11) in the form of a transverse bore, the dem The end of the damping piston (7) facing away from the pressure chamber (3) is provided with a bevel (13) is.

3. - Piston according to claim 1, characterized in that between Damping piston (7) and piston (2) a weak spring (14) acts, which the damping piston (7) in the direction of the pressure chamber side (Jen stop (d) bel; lstct.