DE2548702A1

DE2548702A1 - Piston for hydrostatic or axial machines - has noise absorbing elastic element or pressure pad behind piston head

Info

Publication number: DE2548702A1
Application number: DE19752548702
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Heyl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1977-05-05

Abstract

The piston is for a hydrostatic piston machine or an axial piston motor or pump. Noise damping is achieved without impairing the volumetric efficiency. Between the piston head (1) and the piston extension or rod (2) there is an elastic element (12) that acts as a damper. Where the piston is used with an angled disc machine, the piston and disc are separated by a hydrostatic cushion pad in the pressure chamber. Pistons used in axial piston machines have a drive flange construction, with the damping element being a pressure chamber connected via a borehole in through the circumference of the piston.

Description

Kolben für eine hydrostatische Radial- Piston for a hydrostatic radial

oder vorzugsweise Axialkolbenmaschine Kolben für eine hydrostatische Radialkolberimaschine oder vorzugsweise Axialkolbenmaschine, die als Motor oder vorzugsweise Pumpe wirken kann, wobei der Kolben einen Kolbenboden und einen die Kolbenkraft weiterleitenden Kolbenteil auSweist Bei den bisher bekannten Kolben bestehen diese beiden Kolbenteile aus einem Teil oder eine Teilung ist nur vorgenommen worden, um die Lagerung des Kugelkopfes einer Pleuelstange zu erleichtern und sind diese bAden genannten Teile bei fertig montiertem Kolben starr miteinander verbunden. or preferably axial piston piston for a hydrostatic Radial piston machine or preferably axial piston machine, which is used as a motor or preferably a pump can act, the piston having a piston head and a die Piston part that transmits piston force consists of the previously known pistons these two piston parts consist of one part or a division is only made to facilitate the storage of the ball head of a connecting rod and are these bAden named parts are rigidly connected to one another when the piston is fully assembled.

Beim Umsteuervorgang, das heißt dann, wenn der einzelne Zylinder der Kolbenmaschine zunächst von dem einen Kanal, beispielsweise dem Hochdruckkanal, getrennt und kurz darauf mit dem Jeweils anderen Kanal, beispielsweise dem Niederdruckkanal, verbunden wird, entstehen im Zylinder starke Druckstöße. Diese Druckstöße werden vom Kolben auf die Kolbenführungsfläche übertragen und von dieser auf das Gehäuseteil, in dem diese gelagert ist, so daß die Kraft durch das Gehäuse fließt zu dem Teil, gegen das die Zylindertrommel abgestützt ist. Damit ist für die Kraft ein geschaossener Kraftfluß gegeben. Alle Teile dieses Kraftschlusses werden beim Umsteuervorgang schlagartig beansprucht, so daß insbesondere die großflächigen Gehäuseteile Geräusch abstrahlen. Diese Geräusche sind insbesondere im Hinblick auf die heutigen die Geräuschdämpfung betreffenden Vorschriften sehr störend. Zur Ausschaltung dieser Geräusche ist bekannt, im Trennsteg zwischen den beiden Kanälen Dämpfungsschlitze vorzusehen, durch die Flüssigkeit von einem Kanal bereits in den Zylinder strömen kann oder umgekehrt vom Zylinder in diesen Kanal, wenn der Zylinder noch in der vontesehenen Weise mit dem anderen Kanal verbunden ist. Dadurch entsteht eine Kurzschlußströmung, die eine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades bedingt. Trotzdem entstehen Druckstöße und Druckschwingungen, die Kräfte erzeugen, die durch die metallischen Teile an das Gehäuse weitergeleitet werden und Geräusche erzeugen.When reversing, that is, when the individual cylinder of the Piston engine initially from one channel, for example the high-pressure channel, separated and shortly thereafter with the respective other channel, for example the low-pressure channel, is connected, strong pressure surges occur in the cylinder. These pressure surges are transferred from the piston to the piston guide surface and from this to the housing part, in which this is stored, so that the force flows through the housing to the part against which the cylinder drum is supported. This is a shot for the force Power flow given. All parts of this frictional connection are during the reversing process suddenly stressed, so that in particular the large-area housing parts make noise radiate. These noises are particularly important with regard to today's noise attenuation relevant regulations very annoying. To eliminate these noises, it is known Provide damping slots in the separator between the two channels through which Liquid can already flow from a channel into the cylinder or vice versa from the cylinder into this channel, if the cylinder is still in the manner shown connected to the other channel. This creates a short-circuit flow, the one Deterioration of the volumetric efficiency conditional. Nevertheless, pressure surges occur and pressure vibrations, the forces generated by the metallic Parts are passed on to the housing and generate noises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde1 eine gute Geräuschdämpfung zu erzielen, ohne den volumetrischen Wirkungsgrad zu verschlechtern.The invention is based on the object of good noise damping to achieve without deteriorating the volumetric efficiency.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch Zwischenschalten eines elastischen Gliedes in den Kraftfluß zwischen der Kolbenstirnfläche, auf die der Druckstoß einwirkt,und den metallischen Teilen, die Schall abstrahlen. Dabei soll das elastische Glied möglichst dicht bei der druckbeaufschlagten Kolbenstirnfläche liegen. Insbesondere ist gemäß I dem der Erfindung vorgesehen, daß zwischen Kolbenboden und die Kraft weiterleitenden Kolbenteil das elastische Glied angeordnet ist. Dieses kann aus Gummi, Kunststoff oder ähnlichem oder einer Metallfeder bestehen. Zweckmäßig ist es, wenn dem elastischen Glied ein Dämpfungsglied zugeordnet ist.According to the invention, this object is achieved by interposing an elastic member in the power flow between the piston face on which the pressure surge acts, and the metallic parts that radiate sound. Included the elastic member should be as close as possible to the pressurized piston face lie. In particular, it is provided according to I of the invention that between the piston crown and the force transmitting piston part is arranged in the elastic member. This can consist of rubber, plastic or the like or a metal spring. Appropriate it is when the elastic member is assigned an attenuator.

Da das elastische Glied unter auf die Kolbenstirnfläche wirkendem Druck zusammengedrückt wird, so daß sich der Zylinderraum vergrößert, ohne daß gleichzeitig der die Kraft weikerlei tende Teil des Kolben einen entsprechenden Weg macht, und da sich das elastische Glied erst wieder ausdehnt, wenn kein Druck mehr auf die Stirnfläche des Kolbens wirkt, wird auch durch diese Anordnung der Wirkungsgrad etwas verschlechtert, jedoch ist diese Wirkungsgradver schlechterung vernachlässigbar gegenüber der Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades durch die bisher bekannten Dämpfungsschlitze, durch die ein Überströmen von einem Kanal zu dem anderen Kanal möglich wird, insbesondere wenn diese nicht optimal gestaltet und bemessen sind. Beim Uberschreiten eines bestimmten Druckes, zum Beispiel bei Nachkompression im äußeren Totpunkt,wird die Druckspitze durch das elastische Element (elastische Glied) abgefangen. Das elastische Glied nimmt beim Nachkompressionshub eine Arbeit auf, die sich als das Produkt aus Kolbenstirnfläche mal dem auf diese wirkenden Druck mal dem Zusammendrückungsweg des elastischen Gliedes ergibt. Diese Arbeit kompensiert die nach dem oberen Totpunkt auftretende Vorexpansionsarbeit. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird eine sehr starke Geräuschminderung erzielt, weil ein plötzlicher Kraftanstieg über das elastische Glied nicht als solcher weitergeleitet wird, andererseits wird aber auch der Druckanstieg schwacher dadurch, daß die Kolbenstirnfläche unter dem sehr steil ansteigenden Druck schnell zurückweicht. Die Dämpfungskammer muß derart gestaltet sein, daß sie dieses Zurückweichen nicht unangemessen hindert andererseits muß sie mit Sicherheit verhindern,daß der Kolbenboden in Schwingungen gerät. Durch das elastische Glied wird das Ubertragungsverhalten des hydrostatischen Getriebes etwas elastischer.Since the elastic member acts on the piston face Pressure is compressed so that the cylinder space increases without at the same time the part of the piston that carries out the force makes a corresponding path, and since the elastic member only expands again, when no pressure acts more on the face of the piston, is also due to this arrangement of the Efficiency worsened somewhat, but this efficiency deterioration negligible compared to the deterioration in volumetric efficiency through the previously known damping slots, through which an overflow of one Channel to the other channel is possible, especially if this is not optimally designed and are sized. When a certain pressure is exceeded, for example at After compression in the outer dead center, the pressure peak is caused by the elastic element (elastic member) intercepted. The elastic member takes on the post-compression stroke a work on which turns out to be the product of the piston face times the on this acting pressure times the compression path of the elastic member. These Work compensates for the pre-expansion work occurring after top dead center. The arrangement according to the invention results in a very strong noise reduction achieved because a sudden increase in force via the elastic member is not as such is passed on, but on the other hand, the pressure increase is also weaker because that the piston face quickly recedes under the very steep rise in pressure. The damping chamber must be designed in such a way that it does not retreat inappropriately prevents, on the other hand, it must certainly prevent the Piston crown starts to vibrate. The transmission behavior is determined by the elastic member of the hydrostatic transmission is somewhat more elastic.

Zur Lösung der Aufgabe, die Geräusche zu vermindern, ist ein Kolben bekannt, der einen großen inneren Hohlraum aufweist, der über einen Kanal mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, wobei der Hohlraum und der Kanal derart bemessen sind, daß diese Räume aus Helmholtzscher Resonator wirken.A piston is used to solve the problem of reducing the noise known, which has a large internal cavity, which is connected to the via a channel Cylinder space is in communication, the cavity and the channel so sized are that these spaces act from a Helmholtz resonator.

Bei einer besonderen Ausgestaltung dieses Kolbens ist es auch bereits bekannt, den diesen Kolbeninnenraum zum Zylinderinnenraum hin abgrenzenden und den Kanal enthaltenden Deckel gegen eine Feder verschiebbar abzustützen (D-OS 2 126 255). Hierbei wird jedoch ein gänzlich anderes Lösungsprinzip verwendet wie beim Anmeldungsgegenstand, da hier von dem Gedanken ausgegangen wird, die Druckschwingungen unter Benutzung des Schwingungsverhaltens, das heißt, der Elastizität und der Masse der Flüssigkeit durch ein Resonatorprinzip abzubauen, wobei die Flüssigkeit in dem gesamten Kolbeninnenraum unmittelbar auf den Kolben wirkt.In a special embodiment of this piston, it is already known to delimit this piston interior to the cylinder interior and the The cover containing the channel must be slidably supported against a spring (D-OS 2 126 255). However, a completely different solution principle is used here than with Subject of the application, since this is based on the idea, the pressure oscillations using the vibration behavior, that is, elasticity and mass to degrade the liquid by a resonator principle, the liquid in the entire piston interior acts directly on the piston.

Besteht das elastische Glied aus Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff, muß selbstverständlich zumindest auf einer Seite oder im inneren an dem elastischen Glied Raum vorgesehen sein, der ein Ausdehnen des elastischen Gliedes beim Zusammendrücken zuläßt. Das elastische Glied kann auch mit einem Gas gefüllt sein..If the elastic member is made of rubber or a similar material, must of course at least on one side or inside on the elastic Limb space provided be the one stretching the elastic member when squeezing. The elastic member can also be filled with a gas be..

Einzelheiten und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und anhand der Beschreibung erläutert.Details and refinements are given in the subclaims and explained on the basis of the description.

Eine alternative Ausgestaltungsform ist bei einem Kolben, der sich über einen Gleitschuh gegen eine Kolbenführungsfläche abstützt, das heißt, bei einem Kolben für eine Schrägscheibenmaschine denkbar, in dem das elastische Glied zwischen dem Körper des Gleitschuhes und dessen Lauffläche angeordnet ist. Gegebenenfalls kann das elastische Glied unmittelbar selbst die Lauffläche bilden oder, wenn das aus Gründen des Reibverschleißes nicht möglich ist, an der Lauffläche mit einer dünnen Verschleißschicht, beispielsweise aus einem Gleitlagermetall1 versehen sein. Bei einer Kolbenmaschine, bei der der Kolben über eine Kolbenstange gegen einen Triebflansch abt stützt ist, ist denkbar, das elastische Glied in der Kolbenstange anzuordnen, sofern dadurch nicht die erforderliche Biegefestigkeit der Kolbenstange beeinträchtigt wird. Das elastische Glied kann aber auch unmittelbar die Kolbenstirnfläche bilden. Bei entsprechenden Eigenschaften kann es dann bei Verformung zusätzlich eine Dichtfunktion erfüllen. Ist das elastische Glied zwischen Kolben und Kolbenboden angeordnet und dieser im Kolben geführt, ist zu prüfen, ob eine metallische Berührung zwischen Kolben und Kolbenboden evtl. durch /Reibung Schwingungen übertragen kann oder vermieden werden muß' In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes jeweils im Schnitt durch die Kolbenlängsachse dargestellt.An alternative embodiment is with a piston that is supported on a sliding shoe against a piston guide surface, that is, in one Piston for a swash plate machine conceivable, in which the elastic member between the body of the sliding shoe and its running surface is arranged. Possibly the elastic member can directly form the tread itself or, if that for reasons of frictional wear is not possible on the running surface with a be provided with a thin wear layer, for example made of a plain bearing metal1. In a piston machine, in which the piston against a Drive flange abt is supported, is conceivable, the elastic member in the piston rod to be arranged if this does not result in the required flexural strength of the piston rod is affected. The elastic member can, however, also directly form the piston face form. With appropriate properties, it can then also be deformed fulfill a sealing function. Is the elastic link between the piston and the piston crown arranged and this is guided in the piston, it must be checked whether there is any metallic contact between the piston and piston crown can possibly transmit vibrations due to / friction or must be avoided ' In the drawing are two exemplary embodiments of the subject matter of the invention each shown in section through the piston longitudinal axis.

Figur 1 zeigt einen Kolben für eine Schrägscheibenmaschine, der sich über einen Gleitschuh gegen die Schrägscheibe abstützt.Figure 1 shows a piston for a swash plate machine, which supported against the swash plate via a sliding shoe.

Figur 2 zeigt einen Kolben für eine Triebflanschmaschine, der mittels einer Kolbenstange im Triebflansch abgestützt ist.Figure 2 shows a piston for a drive flange machine, which means a piston rod is supported in the drive flange.

Der in Figur 1 dargestellte Kolben besteht aus einem Kolbenbodenteil 1 und einem Kolbenhemdteil 2, an dem ein Kugelkopf 3 angeformt ist, der in der Kugelpfanne eines Gleitschuhes 4 gelagert ist. Das Kolbenhemd 2 weist eine Innenbohrung 5 auf, in der ein zylindrischer Teil 6 des Kolbenbodens 1 längs verschieblich derart geführt ist, daß die erforderliche Ubertragung von Querkräften durch den Kolben über diese zylindrische Führung gesichert ist. Ein wesentlicher Teil des durch die Bohrung 5 gebildeten Innenraumes ist durch eine Füllmasse 7 mit geringem spezifischen Gewicht gefüllt. Durch den Kolbenboden 1 geht eine Längsbohrung 8, die sich in der Längsbohrung 9 der Füllmasse 7 und der Längsbohrung 10 in dem Kugelkopf 3 und der Längsbohrung 11 im Gleitschuh 4 fortsetzt.The piston shown in Figure 1 consists of a piston crown part 1 and a piston skirt part 2, on which a ball head 3 is formed, which is in the ball socket a slide shoe 4 is mounted. The piston skirt 2 has an inner bore 5, in which a cylindrical part 6 of the piston head 1 is guided so that it can be displaced longitudinally is that the necessary transmission of transverse forces through the piston via this cylindrical guide is secured. A significant part of the through hole 5 formed interior is by a filling compound 7 with a low specific weight filled. A longitudinal bore 8 extends through the piston head 1 and is located in the longitudinal bore 9 of the filling compound 7 and the longitudinal bore 10 in the ball head 3 and the longitudinal bore 11 in the slide shoe 4 continues.

Zwischen dem Kolbenbodenteil 1 und dem Kolbenhcmdteil 2 ist ein Ring 12 aus elastischem Material angeordnet. Wirkt auf die Stirnfläche 13 des Kolbenbodenteils 1 ein plötzlich steil ansteigender Druck, so verformt sich das elastische Glied 12, in dem es sich zusammendrückt, so daß sich das Kolbenbodenteil 1 entsprechend dieser Zusammendrückung in das Kolbenhemd 2 hineinschiebt. Durch diese Verformung wird ein auf die Kolbenstirnfläche 15 wirkender Schlag nicht auf den Gleitschuh 4 als harter Schlag übertragen sondern wesentlich gedämpft, da infolge des elastischen Gliddes 12 in Kraftflußrichtung keine metallische Verbindung zwischen Kolbenbodenteil 1 und Kolbenhemd 2 besteht.A ring is located between the piston crown part 1 and the piston head part 2 12 arranged from elastic material. Acts on the end face 13 of the piston crown part If the pressure suddenly rises steeply, the elastic member is deformed 12, in which it compresses, so that the piston crown part 1 accordingly this compression pushes into the piston skirt 2. Because of this deformation an impact acting on the piston face 15 does not affect the sliding shoe 4 transmitted as a hard blow but essentially dampened because of the elastic Gliddes 12 has no metallic connection between the piston crown part in the direction of force flow 1 and piston skirt 2 consists.

Zwischen der kleinen inneren Stirnfläche des Kolbenbodenteils 1 und der Stirnfläche des Füllmaterials 7 ist in der Bohrung 5 eine Kammer gebildet, die sich über die Bohrung 8 mit Arbeitsflüssigkeit füllt. Diese Bohrung 8 muß jedoch eine hinreichend große Drosselung haben, damit nicht ein auf die Kolbenstirnfläche 13 wirkender steil ansteigender Druck nun gleichzeitig auch sofort auf die Füllmasse 17 wirkt - es sei denn, daß auch diese gleichzeitig wieder als elastisches Glied ausgestaltet ist. Würde die Bohrung 15 keinerlei Drosselwirkung ausüben, würde vom Kolbenbodentsil 1 auf das Kolbenhemd 2 nur eine Kraft übertragen, die den Druck auf die Ringfläche entsprechend dem elastischen Glied 12 entspricht. Infolge der Drosselwirkung in der Bohrung 8 wird jedoch tatsächlich eine größere Kraft übertragen.Between the small inner end face of the piston crown part 1 and the end face of the filling material 7, a chamber is formed in the bore 5, which fills with working fluid via the bore 8. However, this hole 8 must have a sufficiently large restriction so that there is no impact on the piston face 13 acting steeply increasing pressure now also immediately on the filling compound 17 works - unless this also works again at the same time as elastic member is designed. The bore 15 would not have any throttling effect exercise, only one force would be transmitted from the piston crown 1 to the piston skirt 2, which corresponds to the pressure on the ring surface corresponding to the elastic member 12. As a result of the throttling effect in the bore 8, however, it actually becomes a larger one Transmit power.

Der Kolben gemäß Figur 2 ist in dem Zylinder 15 in der Zylindertrommel 16 verschiebbar und besteht aus dem Kolbenboden 21 und dem Kolbenhemd 22, das eine Einschnürung 27 aufweist, die mit ihrem hinteren Teil derart eingewalzt ist, daß sie die rückwärtige Lagerfläche für den Kugelkopf 24 bildet, der das kolbenseitige Ende der Pleuelstange 25 bildet, die mit dem zwniten Kugelkopf 26 in dem Triebflansch 17 gelagert ist. Das Kolbenhemd 22 weist einen zylinderischen Fortsatz 27 auf, der in eine Bohrung 28 des Kolbenbodens 21 eintaucht, wobei vor der Stirnfläche des Fortsatzes 27 in der Bohrung 28 ein Dämpfungsdruckraum gebildet ist, der über einen Kanal 29 mit der Umfangswand des Kolbenbodens 21 verbunden ist.The piston according to FIG. 2 is in the cylinder 15 in the cylinder drum 16 slidable and consists of the piston head 21 and the piston skirt 22, the one Has constriction 27 which is rolled in with its rear part in such a way that it forms the rear bearing surface for the ball head 24, which is the piston-side Forms the end of the connecting rod 25, which is connected to the second ball head 26 in the drive flange 17 is stored. The piston skirt 22 has a cylindrical extension 27 which immersed in a bore 28 of the piston head 21, in front of the end face of the Extension 27 is formed in the bore 28, a damping pressure chamber which has a Channel 29 is connected to the peripheral wall of the piston head 21.

Zwischen dem Kolbenboden 21 und das Kolbenhemd 22 ist ein Ring 30 aus elastischem Material gelegt. In den Fortsatz 25 ist eine Schraube 51 eingeschraubt, deren Kopf verhindert, daß der Kolbenboden 21 vom Kolbenhemd 22 unter der Wirkung von Massenträgheitskräften abhebt. Bei dieser Ausgestaltung ist es also nicht erforderlich, daß der elastische Ring 30 auf beiden Seiten einerseits gegen das Kolbenhemd 22 andererseits gegen den Kolbenboden 21 geklebt ist.A ring 30 is located between the piston crown 21 and the piston skirt 22 made of elastic material. A screw 51 is screwed into the extension 25, whose head prevents the piston crown 21 from the piston skirt 22 under the action from Inertia forces take off. With this configuration, it is therefore not necessary that the elastic ring 30 on both sides against the piston skirt 22 on the one hand on the other hand is glued to the piston head 21.

Die Schraube 51 weist eine Längs- und eine Querbohrung auf, die sich in der Bohrung 52 fortsetzt, so daß bei Zusammendrücken des elastischen Gliedes 30 Flüssigkeit aus dem Raum 28 nicht nur durch die Bohrung 29 sondern auch durch die Bohrung 52 verdrängt werden kann, so daß in diesem Augenblick besonders hoher auf die Stirnfläche des Kolbenbodens 21 wirkender Kraft etine besonders starke Schmierung der Kugelköpfe 24 und 26 gesichert ist.The screw 51 has a longitudinal and a transverse bore, which continues in the bore 52, so that when the elastic member is compressed 30 fluid from the space 28 not only through the bore 29 but also through the bore 52 can be displaced, so that at this moment particularly high The force acting on the end face of the piston head 21 has a particularly strong lubrication the ball heads 24 and 26 is secured.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Patent claims X piston for a hydrostatic piston machine with a piston head and a piston part which conducts the piston force further, thereby characterized in that between the piston head (1, 21) and the force-transmitting Piston part (2, 22) an elastic member (12,) 0) is arranged.

2.) Piston according to claim 1, characterized in that between the piston head (1, 21) and the piston part (2, 22) which transmits the force Attenuator is arranged.

3.) Piston according to claims 1 and 2 for an axial piston machine in swash plate design, the pistons of which are positioned over a sliding shoe with a hydrostatic Pad is supported against a swash plate, characterized in that the damping element a pressure chamber list, which is connected to a longitudinal bore (8, 9, 10, 118, the space in front of the piston face (13) with the pressure pad in the slide shoe (4) connects.

in particular 4.) Pistons for an axial piston machine in drive flange design, characterized in that the damping element is a pressure chamber (28) which passes through a bore (29) communicates with the peripheral wall of the piston.

5.) Piston according to claim 1, characterized in that the elastic Link (12,) 0) consists of a ring made of elastic material.

6.) Piston according to claim 1, characterized in that the piston head (1, 21) is guided on a further part (27) of the piston.

7.) Piston according to claim 2 or according to one of claims 5 or 4, characterized in that the damping member contains a pressure chamber (28).

8.) Piston according to claim 6 or according to claim 4, characterized in that that the pressure chamber is in communication with the peripheral wall of the piston.

9.) Piston with a longitudinal channel for the supply of lubricating liquid to a support surface to which the piston transmits the piston force, according to claim 7, characterized in that the longitudinal channel is in communication with the pressure chamber.