WO2007060095A1 - Improved displacement unit for a high pressure pump - Google Patents
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- F04B1/0426—Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
Definitions
- the present invention generally relates to the technical field of pump technology.
- the invention relates to a displacement unit for a high-pressure pump, which is equipped according to the invention with a specially designed power transmission element, with which it can be ensured that the piston rod of the displacement unit is different from that usual in known displacement units, no or only small lateral or transverse forces during the Operating experiences.
- the pump drive of a high-pressure pump usually comprises a pump housing, in which an engine room is formed with at least one working space.
- an engine room is formed with at least one working space.
- a slider which is referred to in the relevant technical terminology as "star”, arranged to perform in the engine room in two directions a combined translational movement in two directions.
- At least one working space at least one cup-shaped plunger is arranged with a plunger bottom to be caused by the slider in the working space to perform a lifting movement. With the plunger while a piston or a piston rod is coupled to be caused in a cylinder to a corresponding stroke movement.
- the translational movement of the slider is in such
- High pressure pumps usually generated by a simple crank mechanism, an eccentric or a camshaft or the like, which in a Through hole of the slider rotates. Due to the translational movement of the slider, a force is applied to the plunger via a transmission plate, which causes it, including the attached to the plunger bottom piston to said lifting movement. Since the plunger is fitted in the working space with slight running play, and since the slider performs not only a translational movement in the stroke direction of the plunger, but also a translational movement transversely thereto, the plunger tends by the application of force by the slider to tilt in the working space in the worst case even to wedge.
- the invention has for its object to provide a specially designed displacement unit for a high pressure pump, through its use experiences a lower the piston rod lateral or transverse forces and on the other hand, the edge pressures on the front side of the piston rod can be reduced.
- a displacement unit for a high-pressure pump which comprises a cup-shaped plunger with a plunger bottom, a piston rod with an end face and a specially designed power transmission element.
- the plunger is designed to be slidably disposed in a working space of the pump.
- the piston rod is designed to be displaceably arranged in a working cylinder of the pump or the cylinder of the pump.
- the plunger and the piston rod together form the displacement unit and are coupled together to perform a common lifting movement.
- the piston rod with its front side immersed in the cup-shaped cavity of the plunger and is attached to the plunger bottom indirectly via the force transmission element using suitable means.
- the force transmission element is thus interposed between the end face of the piston rod and the plunger bottom to counteract undesirable edge pressures.
- the force transmission element has a first curved region and a second curved region, the first curved region lying opposite the second curved region.
- the plunger bottom forms an opposite to the curved portions of the force transmission element curved portion which lies in the plunger cup.
- the end face of the piston rod also forms a region which is curved in the opposite direction to the curved regions of the force transmission element. If it is said here that one area is curved, whereas the other area is curved in opposite directions, this means that one curved area can be concave, for example, whereas the other area can be convex, for example.
- the power transmission element is arranged between the end face of the piston rod and the plunger bottom or the transfer plate forming the plunger bottom, that the first curved Region of the force transmission element with the opposite curved portion of the piston rod and the second curved portion of the force transmission element with the opposite curved portion of the tappet cup is engaged.
- Power transmission element is ensured in a controlled manner.
- the invention is based on the finding of Hertz on the contact of two bodies, similar to the case of ball bearings is the case.
- a ball can be used as the force transmission element.
- the power transmission element can be formed as a lens-like component with opposite spherical, concave or convex surfaces, which with correspondingly opposite curved surface areas on the plunger bottom or on the front side of the piston rod into engagement reaches, as indicated in Fig. 3.
- the maximum transferable forces can be calculated according to Hertz.
- the force transmission element is formed as biconcave lens component and thus can not center automatically, can be that Center the power transmission element during assembly in the center of the center of the plunger base or the front side of the piston rod by a resilient component.
- the curved portion of the end face of the piston rod and the curved portion of the plunger bottom should be taken to ensure that the respective convex curved portions have a sufficiently large curvature difference with respect to the concave curved portions of the other components to a sufficient Allow movement and force balance.
- the force transmission element may be formed as a ball.
- the force transmission element can be formed, for example, as a biconvex lens or as a rotationally symmetrical cutout of such a biconvex lens.
- a rotationally symmetrical section of a biconvex lens is understood to mean a biconvex lens in which the opposite convex lens sections do not meet in a common circle, since the lens has a smaller radial extent than that of the opposite convex areas in a common circle could cut.
- the first and second curved, opposing regions of the force transmission element may have a convex curvature and in a corresponding manner, the oppositely curved regions of the tappet element and the piston rod have a concave curvature.
- Good force transmission and decoupling of the plunger from the piston can be ensured if the first convex portion and the second convex portion of the force transmission element, the concave portion of the piston rod and the concave portion of the plunger base double-curved (ie in two
- the curvature of the first convex portion and the second convex portion of the force transmission member should be greater than the curvature of the concave portion of the piston rod and the concave portion of the
- the curvatures of the force transmission element may be the same size or different sizes. Also, the curvatures of the concave portion of the piston rod and the concave portion of the tappet cup may be equal to or different in size.
- the force transmission element has been described in which this is received by corresponding recesses in the tappet socket bottom or in the end face of the piston side.
- the force transmission element has corresponding recesses or receptacles for receiving correspondingly bulged areas at the front end of the piston rod or on the plunger bottom.
- the first and second curved, opposite regions of the force transmission element may, for example, have a concave curvature, whereas the oppositely curved regions of the tappet cup and the piston rod have a convex curvature.
- the first concave portion and the second concave portion of the force transmission element, the convex portion of the piston rod and the convex portion of the plunger element double arched, so curved in two spatial directions, be formed, whereas it is of course also possible, of course buckle respective curved areas of the individual components only in one spatial direction.
- curvatures of the convex regions are matched to the concave regions of the force transmission element.
- the force transmission element may thus alternatively be formed as a biconcave lens to accommodate the associated convex portion of the piston rod and the convex portion of the plunger cup, which can be formed as spherical or spherical bulges.
- the force transmission element according to the invention between the end face of the piston rod and the plunger base, a decoupling of these two components can thus be ensured, so that the plunger can tilt independently of the piston rod.
- the power transmission element will assume such a position in a lateral displacement of the plunger, in which the lateral or transverse force to be transmitted by the force transmission element is minimal, so that only small lateral or lateral forces are transmitted to the piston rod.
- Fig. 1 shows a cross section through a known high-pressure pump without a force transmission element
- Fig. 2 shows the pump of Figure 1, wherein the plunger are in a tilted position.
- Fig. 3 shows a cross section through a high-pressure pump with a displacement unit according to the invention with a force transmission element
- Fig. 4 shows an enlarged detail of Figure 3 in the transition region between the piston rod and the plunger bottom with a biconvex force transmission element connected between them.
- Fig. 5 explains the function of the invention
- Fig. 6 shows a transition region between a piston rod and a plunger bottom with a biconcave connected therebetween
- the pump 1 has a housing 2, in which centrally located an engine room 4 is located. From the engine room 4 from four working spaces 5 extend to the outside, in each of which a plunger 10 is arranged. Since the formation of the four work spaces 5 is substantially identical, only the upper work space is shown in detail.
- a slider or "star" 7 which is centrally provided with a through hole in which an eccentric shaft 8 is located. The eccentric shaft 8 rotates with its eccentricity in the passage opening of the slider 7, whereby it is caused to perform a combined translational movement in two directions in the engine room 4, as indicated in Fig. 2 by the double arrows.
- a tappet 10 extends radially outwards from the engine compartment 4, in each of which a tappet 10 is arranged.
- the Work spaces 5 are closed to the outside by a cross-sectionally T-shaped cylinder head 3, which is provided centrally with a cylinder or a cylinder bore 12.
- a suction line 13 to a suction valve 14 and a pressure line 15 to a pressure valve 16.
- a piston or plunger 6 is arranged, on whose front side a collar 9 is shrunk, on which in turn a clamping or spring plate 17 engages to secure the piston 6 at the bottom of the cup-shaped plunger 10.
- the plunger 10 By the translational movement of the "star" 7 in the engine compartment 4 in two directions, the plunger 10 is caused to a lifting movement in the working space 5, whereby, since the piston 6 is connected to the plunger 10, the piston 6 also to a lifting movement in the working cylinder 12 is initiated. By means of this lifting movement, a medium to be pumped can be conveyed via the suction line 13 into the pressure line 12.
- the "star" in the engine room 4 performs not only a vertical, translational, but also a horizontal, translational movement, it slides simultaneously in the horizontal direction on the plunger 10 and at the bottom of the transfer plate 18 along, whereby, as in the Fig. 2 is shown, the plunger 10 is slightly inclined in the working space 5 and tilted in the worst case. Since the piston rod 6 is connected to the plunger 10 via the spring plate 17, such a tilting of the plunger 10 causes a torque is applied to the piston rod 6, for the removal of which the piston rod 6 is usually not designed. Moreover, in the example of FIG.
- a force transmission element 19 is arranged between the end face of the piston rod 6 and the plunger bottom 20 of the plunger 10, as can be seen in overview in FIG. Since in this case the piston 6 is not brought up to the plunger bottom 20 or the plunger bottom 20 forming transfer plate 18, the collar 9 is connected via a modified spring plate 17 with the plunger bottom 20 and the plunger bottom 20 forming transfer plate 18.
- FIGS. 4 and 5 As shown in FIG. 4, between the end face of the piston 6 and the plunger bottom 20 or the transfer plate 18 forming the plunger bottom 20, the force transmission element 19 is fitted.
- the plunger 10, the piston rod 6 and the force transmission element 20 fitted in between are referred to in the context of the present invention as a displacement unit.
- the power transmission member 19 includes upper and lower curved portions which are opposed to each other.
- the two curved portions of the power transmission element are formed convexly curved, wherein the curvature extends in two directions, so that the curved portions form spherical bulges.
- curved regions are formed in opposite directions to the regions of curvature of the force transmission element 19 which in the embodiment shown form concave spherical recesses.
- the curvatures of the spherical recesses in the piston 6 and in the plunger bottom 20 are smaller than the curvatures of the upper and lower curved portions of the power transmission element 19.
- Power transmission element 19 can not automatically center in the recess in the plunger base 20 due to its biconvex lens shape, as would be the case with a spherical shape, a funnel-shaped centering 11 is attached to the end face of the piston 6, which is formed to the force transmission element 19 in the recess to center the plunger floor 20.
- the centering element 11 may, for example, be part of the collar 9 shrunk onto the piston 6.
- the plunger 10 has experienced a lateral force Q via the sliding body 7, as indicated in FIG. 5 by the horizontal arrow. Beside this
- the force-transmitting element 19 has the shape of a biconcave lens, whereas on the end face of the piston 6 and on the front side
- Plunger bottom 20 convex protrusions are formed, which engage in the concave recesses in the power transmission element 19. Also in this embodiment of a displacement unit 6, 19, 10 according to the invention, it can be ensured that the plunger 9 can tilt independently of the piston rod 6, so that no or only little unwanted
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Abstract
Description
Verbesserte Verdrängungseinheit für eine Hochdruckpumpe Improved displacement unit for a high-pressure pump
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das technische Gebiet der Pumpentechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verdrängungseinheit für eine Hochdruckpumpe, welche erfindungsgemäß mit einem speziell ausgebildeten Kraftübertragungselement ausgestattet ist, mit dem gewährleistet werden kann, dass die Kolbenstange der Verdrängungseinheit anders als es bei bekannten Verdrängungseinheiten üblich ist, keine oder nur geringe Seiten- oder Querkräfte während des Betriebs erfährt.The present invention generally relates to the technical field of pump technology. In particular, the invention relates to a displacement unit for a high-pressure pump, which is equipped according to the invention with a specially designed power transmission element, with which it can be ensured that the piston rod of the displacement unit is different from that usual in known displacement units, no or only small lateral or transverse forces during the Operating experiences.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Der Pumpenantrieb einer Hochdruckpumpe umfasst üblicherweise ein Pumpengehäuse, in dem ein Triebwerksraum mit zumindest einem Arbeitsraum ausgebildet ist. In dem Triebwerksraum ist dabei ein Gleitkörper, welcher in der einschlägigen Fachterminologie auch als "Stern" bezeichnet wird, so angeordnet, um in dem Triebwerksraum in zwei Richtungen eine kombinierte translatorische Bewegung in zwei Richtungen auszuführen. In dem zumindest einen Arbeitsraum ist zumindest ein becherförmiger Stößel mit einem Stößelboden angeordnet, um von dem Gleitkörper in dem Arbeitsraum zur Ausführung einer Hubbewegung veranlasst zu werden. Mit dem Stößel ist dabei ein Kolben oder eine Kolbenstange gekoppelt, um in einem Arbeitszylinder zu einer entsprechenden Hubbewegung veranlasst zu werden.The pump drive of a high-pressure pump usually comprises a pump housing, in which an engine room is formed with at least one working space. In the engine room is a slider, which is referred to in the relevant technical terminology as "star", arranged to perform in the engine room in two directions a combined translational movement in two directions. In the at least one working space at least one cup-shaped plunger is arranged with a plunger bottom to be caused by the slider in the working space to perform a lifting movement. With the plunger while a piston or a piston rod is coupled to be caused in a cylinder to a corresponding stroke movement.
Die translatorische Bewegung des Gleitkörpers wird bei derartigenThe translational movement of the slider is in such
Hochdruckpumpen in der Regel durch einen einfachen Kurbeltrieb, eine Exzenteroder eine Nockenwelle oder dergleichen erzeugt, welche in einer Durchgangsbohrung des Gleitkörpers rotiert. Durch die translatorische Bewegung des Gleitkörpers wird auf den Stößel über eine Übertragungsplatte eine Kraft aufgebracht, welche diesen einschließlich des an dem Stößelboden angebrachten Kolbens zu der genannten Hubbewegung veranlasst. Da der Stößel im Arbeitsraum mit geringfügigem Laufspiel eingepasst ist, und da der Gleitkörper nicht nur eine translatorische Bewegung in Hubrichtung des Stößels, sondern auch eine translatorische Bewegung quer dazu ausführt, neigt der Stößel durch die Kraftbeaufschlagung durch den Gleitkörpers dazu, sich im Arbeitsraum zu verkippen, im ungünstigsten Falle sogar zu verkeilen.High pressure pumps usually generated by a simple crank mechanism, an eccentric or a camshaft or the like, which in a Through hole of the slider rotates. Due to the translational movement of the slider, a force is applied to the plunger via a transmission plate, which causes it, including the attached to the plunger bottom piston to said lifting movement. Since the plunger is fitted in the working space with slight running play, and since the slider performs not only a translational movement in the stroke direction of the plunger, but also a translational movement transversely thereto, the plunger tends by the application of force by the slider to tilt in the working space in the worst case even to wedge.
Sofern nicht andere, sehr aufwändige Zwischenbauteile eingesetzt werden, weicht der Kraftangriffspunkt des Gleitkörpers somit aus der Mittelachse aus, so dass zusätzlich zu den gewünschten Hubkräften unerwünschte Seitenkräfte verursacht werden, wodurch sich der Stößel infolge des Laufspiels im Arbeitsraum verkippt (siehe Fig. 2). Da die Kolbenstange in ihrem Arbeitszylinder diese Kippbewegung jedoch nicht nachvollziehen kann, entstehen an der Stirnseite der Kolbenstange zwischen dem Stößelboden bzw. einer den Stößelboden bildenden Übertragungsplatte unerwünscht große Kantenpressungen. Darüber hinaus entstehen durch die Verkippung des Stößels hohe Reibkräfte, welche einen erheblichen Verschleiß sowohl am Stößel selbst wie auch an der Kolbenstange verursachen. Letztendlich erfährt die Kolbenstange durch die Verkippung des Stößels unerwünschte Seiten- bzw. Querkräfte zu deren Abtragung die Kolbenstange in aller Regel nicht ausgelegt ist und die häufig die Laufeigenschaften der Kolbenstange verbessernde BeSchichtungen erforderlich machen.Unless other, very expensive intermediate components are used, the force application point of the slider thus deviates from the central axis, so that in addition to the desired lifting forces undesirable side forces are caused whereby the plunger tilts due to the running clearance in the working space (see Fig. 2). However, since the piston rod can not understand this tilting movement in its working cylinder, undesirably large edge pressures occur at the end face of the piston rod between the plunger base and a transfer plate forming the plunger bottom. In addition, caused by the tilting of the plunger high frictional forces, which cause considerable wear both on the plunger itself and on the piston rod. Ultimately, the piston rod learns by the tilt of the plunger unwanted lateral or transverse forces to the removal of which the piston rod is not designed as a rule and often make the running characteristics of the piston rod improving BeSchichtungen required.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine speziell ausgebildete Verdrängungseinheit für eine Hochdruckpumpe anzugeben, durch dessen Einsatz zu einen die Kolbenstange geringere Seiten- oder Querkräfte erfährt und zum anderen die Kantenpressungen an der Stirnseite der Kolbenstange reduziert werden können.The invention has for its object to provide a specially designed displacement unit for a high pressure pump, through its use experiences a lower the piston rod lateral or transverse forces and on the other hand, the edge pressures on the front side of the piston rod can be reduced.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Verdrängungseinheit für eine Hochdruckpumpe gelöst, welche einen becherförmigen Stößel mit einem Stößelboden, eine Kolbenstange mit einer Stirnseite sowie ein speziell ausgebildetes Kraftübertragungselement umfasst. Dabei ist der Stößel ausgebildet, um in einem Arbeitsraum der Pumpe verschieblich angeordnet zu werden. Die Kolbenstange ist ausgebildet, um in einem Arbeitszylinder der Pumpe bzw. des Zylinders der Pumpe verschieblich angeordnet zu werden. Der Stößel und die Kolbenstange bilden dabei zusammen die Verdrängungseinheit und sind zur Ausführung einer gemeinsamen Hubbewegung miteinander gekoppelt. Hierzu taucht die Kolbenstange mit ihrer Stirnseite in den becherförmigen Hohlraum des Stößels ein und ist am Stößelboden mittelbar über das Kraftübertragungselement unter Verwendung geeigneter Mittel befestigt. Das Kraftübertragungselement ist somit zwischen die Stirnseite der Kolbenstange und den Stößelboden zwischengeschaltet, um unerwünschten Kantenpressungen entgegenzuwirken. Hierzu weist das Kraftübertragungselement einen ersten gekrümmten Bereich und einen zweiten gekrümmten Bereich auf, wobei der erste gekrümmte Bereich dem zweiten gekrümmten Bereich gegenüberliegt. Im Gegensatz dazu bildet der Stößelboden einen zu den gekrümmten Bereichen des Kraftübertragungselementes entgegengesetzt gekrümmten Bereich aus, welcher in dem Stößelbecher liegt. In entsprechender Weise bildet auch die Stirnseite der Kolbenstange einen zu den gekrümmten Bereichen des Kraftübertragungselementes entgegengesetzt gekrümmten Bereich aus. Sofern hier davon die Rede ist, dass ein Bereich gekrümmt ist, wohingegen der andere Bereich entgegengesetzt gekrümmt ist, so bedeutet dies, dass ein gekrümmter Bereich beispielsweise konkav sein kann, wohingegen der andere Bereich beispielsweise konvex sein kann. Das Kraftübertragungselement ist dabei so zwischen der Stirnseite der Kolbenstange und dem Stößelboden bzw. der den Stößelboden bildenden Übertragungsplatte angeordnet, dass der erste gekrümmte Bereich des Kraftübertragungselementes mit dem entgegengesetzt gekrümmten Bereich der Kolbenstange und der zweite gekrümmte Bereich des Kraftübertragungselementes mit dem entgegengesetzt gekrümmten Bereich des Stößelbechers in Eingriff steht.This object of the invention is achieved by a displacement unit for a high-pressure pump, which comprises a cup-shaped plunger with a plunger bottom, a piston rod with an end face and a specially designed power transmission element. In this case, the plunger is designed to be slidably disposed in a working space of the pump. The piston rod is designed to be displaceably arranged in a working cylinder of the pump or the cylinder of the pump. The plunger and the piston rod together form the displacement unit and are coupled together to perform a common lifting movement. For this purpose, the piston rod with its front side immersed in the cup-shaped cavity of the plunger and is attached to the plunger bottom indirectly via the force transmission element using suitable means. The force transmission element is thus interposed between the end face of the piston rod and the plunger bottom to counteract undesirable edge pressures. For this purpose, the force transmission element has a first curved region and a second curved region, the first curved region lying opposite the second curved region. In contrast, the plunger bottom forms an opposite to the curved portions of the force transmission element curved portion which lies in the plunger cup. In a corresponding manner, the end face of the piston rod also forms a region which is curved in the opposite direction to the curved regions of the force transmission element. If it is said here that one area is curved, whereas the other area is curved in opposite directions, this means that one curved area can be concave, for example, whereas the other area can be convex, for example. The power transmission element is arranged between the end face of the piston rod and the plunger bottom or the transfer plate forming the plunger bottom, that the first curved Region of the force transmission element with the opposite curved portion of the piston rod and the second curved portion of the force transmission element with the opposite curved portion of the tappet cup is engaged.
Durch die Anordnung des Kraftübertragungselementes zwischen der Stirnseite der Kolbenstange und dem Stößelboden wird eine Entkopplung des Stößels von der Kolbenstange erreicht, so dass sich der Stößel in seinem Arbeitsraum durch eine seitliche Kraftbeaufschlagung durch den Gleitkörper zwar geringfügig verkippen kann, die dadurch entstehenden Seitenkraft jedoch nicht auf die Kolbenstange übertragen wird, da durch die Zwischenschaltung des Kraftübertragungselementes eine Entkopplung der Kolbenstange und des Stößels sichergestellt werden kann. Darüber hinaus treten an der Stirnseite der Kolbenstange auch keine unerwünschten Kantenpressungen auf, da die Kraftübertragung zwischen dem Stößel und der Kolbenstange über das mit gekrümmten Bereichen verseheneDue to the arrangement of the force transmission element between the end face of the piston rod and the plunger bottom decoupling of the plunger is achieved by the piston rod, so that although the plunger in its working space by a lateral application of force by the slider can tilt slightly, but not the resulting side force on the piston rod is transmitted because a decoupling of the piston rod and the plunger can be ensured by the interposition of the power transmission element. In addition, no unwanted edge pressures occur at the end face of the piston rod, since the power transmission between the plunger and the piston rod over the provided with curved portions
Kraftübertragungselement in kontrollierter Weise sichergestellt wird.Power transmission element is ensured in a controlled manner.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis nach Hertz über die Berührung zweier Körper, ähnlich wie dies bei Kugellagern der Fall ist, zugrunde. Dabei kann im günstigsten Falle als Kraftübertragungselement eine Kugel eingesetzt werden. Da jedoch der zur Verfügung stehende Raum in Hochdruckpumpen in aller Regel begrenzt ist, kann das Kraftübertragungselement als linsenartiges Bauteil mit sich gegenüberliegenden kugeligen, konkaven oder konvexen Oberflächen ausgebildet werden, welches mit entsprechend entgegengesetzt gekrümmten Oberflächenbereichen am Stößelboden bzw. an der Stirnseite der Kolbenstange in Eingriff gelangt, wie dies in der Fig. 3 angedeutet ist. Die maximal übertragbaren Kräfte lassen sich dabei nach Hertz berechnen.The invention is based on the finding of Hertz on the contact of two bodies, similar to the case of ball bearings is the case. In the best case, a ball can be used as the force transmission element. However, since the space available in high-pressure pumps is usually limited, the power transmission element can be formed as a lens-like component with opposite spherical, concave or convex surfaces, which with correspondingly opposite curved surface areas on the plunger bottom or on the front side of the piston rod into engagement reaches, as indicated in Fig. 3. The maximum transferable forces can be calculated according to Hertz.
Im Falle, dass das Kraftübertragungselement als bikonkaves Linsenbauteil ausgebildet wird und sich somit nicht selbsttätig zentrieren kann, lässt sich das Kraftübertragungselement während der Montage in der Kalottenmitte des Stößelbodens bzw. der Stirnseite der Kolbenstange durch ein federndes Bauteil zentrieren. Bei der Dimensionierung der Krümmungsradien des Kraftübertragungselementes, des gekrümmten Bereichs der Stirnseite der Kolbenstange sowie des gekrümmten Bereichs des Stößelbodens sollte darauf geachtet werden, dass die jeweils konvex gekrümmten Bereiche eine genügend große Krümmungsdifferenz gegenüber den konkav gekrümmten Bereichen der jeweils anderen Bauteile aufweisen, um einen ausreichenden Bewegungs- und Kraftausgleich zu ermöglichen. Hierdurch kann, wie später unter Bezugnahme auf die Figuren noch genauer erläutert werden wird, sichergestellt werden, dass sich der Stößel weniger stark verkippt, so dass eine bessere Kraftübertragung zwischen Stößel und Kolbenstange erreicht werden kann, bei der geringere Seitenkräfte übrig bleiben, die problemlos von allen Teilen ausgehalten und übertragen werden können, was sogar BeSchichtungen der Kolbenstange überflüssig machen kann.In the event that the force transmission element is formed as biconcave lens component and thus can not center automatically, can be that Center the power transmission element during assembly in the center of the center of the plunger base or the front side of the piston rod by a resilient component. When dimensioning the radii of curvature of the force transmission element, the curved portion of the end face of the piston rod and the curved portion of the plunger bottom should be taken to ensure that the respective convex curved portions have a sufficiently large curvature difference with respect to the concave curved portions of the other components to a sufficient Allow movement and force balance. In this way, as will be explained in more detail later with reference to the figures, to ensure that the plunger is less tilted, so that a better power transmission between the plunger and piston rod can be achieved in the lower side forces remain, the problem of all parts can be sustained and transmitted, which can even make coatings of the piston rod superfluous.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann das Kraftübertragungselement als Kugel ausgebildet sein. Da eine kugelige Ausbildung des Kraftübertragungselements jedoch aufgrund des knappen zur Verfügung stehenden Platzes in aller Regel sich nur schwer realisieren lässt, kann das Kraftübertragungselement beispielsweise als Bikonvex-Linse oder als rotationssymmetrischer Ausschnitt solch einer Bikonvex- Linse ausgebildet sein. Unter einem rotationssymmetrischen Ausschnitt einer Bikonvex-Linse wird hierbei eine Bikonvex-Linse verstanden, bei der sich die gegenüberliegenden konvexen Linsenabschnitte nicht in einem gemeinsamen Kreis treffen, da die Linse eine geringere radiale Ausdehnung aufweist, als dass sich die gegenüberliegenden konvexen Bereiche in einem gemeinsamen Kreis schneiden könnten. Allgemein gesprochen können die ersten und zweiten gekrümmten, sich gegenüberliegenden Bereiche des Kraftübertragungselementes eine konvexe Wölbung aufweisen und in entsprechender Weise die entgegengesetzt gekrümmten Bereiche des Stößelelementes sowie der Kolbenstange eine konkave Wölbung aufweisen. Eine gute Kraftübertragung und Entkopplung des Stößels vom Kolben kann dann sichergestellt werden, wenn der erste konvexe Bereich und der zweite konvexe Bereich des Kraftübertragungselementes, der konkave Bereich der Kolbenstange sowie der konkave Bereich des Stößelbodens doppelt gewölbt (also in zweiAs already indicated above, the force transmission element may be formed as a ball. However, since a spherical formation of the force transmission element is difficult to realize due to the scarce space available, the force transmission element can be formed, for example, as a biconvex lens or as a rotationally symmetrical cutout of such a biconvex lens. A rotationally symmetrical section of a biconvex lens is understood to mean a biconvex lens in which the opposite convex lens sections do not meet in a common circle, since the lens has a smaller radial extent than that of the opposite convex areas in a common circle could cut. Generally speaking, the first and second curved, opposing regions of the force transmission element may have a convex curvature and in a corresponding manner, the oppositely curved regions of the tappet element and the piston rod have a concave curvature. Good force transmission and decoupling of the plunger from the piston can be ensured if the first convex portion and the second convex portion of the force transmission element, the concave portion of the piston rod and the concave portion of the plunger base double-curved (ie in two
Raumrichtungen gewölbt) ausgebildet sind. Jedoch ist es selbstverständlich ebenfalls möglich, sämtliche gekrümmten Bereiche nur mit einer einfachen Wölbung zu versehen, welche lediglich in einer Richtung gekrümmt sind.Spatial directions arched) are formed. However, it is of course also possible to provide all curved areas only with a simple curvature, which are curved in one direction only.
Um sicherzustellen, dass die von dem Stößel auf die Kolbenstange übertragenen Seiten- oder Querkräfte möglichst gering sind, und um einen ausreichenden Bewegungsausgleich des Stößelelementes gegenüber der Kolbenstange zu ermöglichen, sollte die Krümmung des ersten konvexen Bereichs und des zweiten konvexen Bereichs des Kraftübertragungselementes größer sein als die Krümmung des konkaven Bereichs der Kolbenstange und des konkaven Bereichs desTo ensure that the lateral or transverse forces transmitted by the plunger to the piston rod are as small as possible, and to allow sufficient movement compensation of the plunger member relative to the piston rod, the curvature of the first convex portion and the second convex portion of the force transmission member should be greater than the curvature of the concave portion of the piston rod and the concave portion of the
Stößelbechers. Dabei können die Krümmungen des Kraftübertragungselements gleich groß oder auch unterschiedlich groß sein. Ebenfalls können die Krümmungen des konkaven Bereichs der Kolbenstange und des konkaven Bereichs des Stößelbechers gleich groß oder auch unterschiedlich groß sein.Plunger cup. The curvatures of the force transmission element may be the same size or different sizes. Also, the curvatures of the concave portion of the piston rod and the concave portion of the tappet cup may be equal to or different in size.
Zwar können beliebige linsenartig gewölbte Oberflächen auf Seiten des Kraftübertragungselementes sowie auf Seiten der Kolbenstange bzw. des Stößelbechers zum Einsatz kommen, jedoch lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn sowohl der konkave Bereich der Kolbenstange sowie der konkave Bereich des Stößelbechers als kugelige, also sphärische Ausnehmungen ausgebildet sind.Although any lens-like curved surfaces on the sides of the power transmission element and on the sides of the piston rod or the tappet cup are used, however, good results can be achieved if both the concave portion of the piston rod and the concave portion of the tappet cup designed as spherical, ie spherical recesses are.
In den voranstehenden Passagen wurde eine beispielhafte Ausbildung des Kraftübertragungselementes beschrieben, bei dem dieses von entsprechenden Ausnehmungen im Stößelbecherboden bzw. in der Stirnseite der Kolbenseite aufgenommen wird. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich ebenfalls möglich, dass das Kraftübertragungselement entsprechende Ausnehmungen bzw. Aufnahmen aufweist, um in entsprechender Weise ausgewölbte Bereiche am Stirnende der Kolbenstange bzw. am Stößelboden aufzunehmen. In diesem Falle können die ersten und zweiten gekrümmten, sich gegenüberliegenden Bereiche des Kraftübertragungselementes beispielsweise eine konkave Wölbung aufweisen, wohingegen die entgegengesetzt gekrümmten Bereiche des Stößelbechers sowie der Kolbenstange eine konvexe Wölbung aufweisen.In the preceding passages, an exemplary embodiment of the force transmission element has been described in which this is received by corresponding recesses in the tappet socket bottom or in the end face of the piston side. Alternatively, it is of course also possible in that the force transmission element has corresponding recesses or receptacles for receiving correspondingly bulged areas at the front end of the piston rod or on the plunger bottom. In this case, the first and second curved, opposite regions of the force transmission element may, for example, have a concave curvature, whereas the oppositely curved regions of the tappet cup and the piston rod have a convex curvature.
Auch in diesem Fall kann der erste konkave Bereich und der zweite konkave Bereich des Kraftübertragungselementes, der konvexe Bereich der Kolbenstange sowie der konvexe Bereich des Stößelelementes doppelt gewölbt, also in zwei Raumrichtungen gekrümmt, ausgebildet sein, wohingegen es alternativ dazu selbstverständlich ebenfalls möglich ist, die jeweiligen gekrümmten Bereiche der einzelnen Bauteile nur in einer Raumrichtung zu wölben.Also in this case, the first concave portion and the second concave portion of the force transmission element, the convex portion of the piston rod and the convex portion of the plunger element double arched, so curved in two spatial directions, be formed, whereas it is of course also possible, of course buckle respective curved areas of the individual components only in one spatial direction.
Um eine optimale Kraftübertragung sowie einen ausreichenden Bewegungsausgleich für den Stößel zur Verfügung stellen zu können, ist auch in diesem Fall dafür Sorge zu tragen, dass die Krümmungen der konvexen Bereiche auf die der konkaven Bereiche des Kraftübertragungselementes abgestimmt sind. Insbesondere bedeutet dies, dass die Krümmung des ersten konkaven Bereichs und des zweiten konkaven Bereichs des Kraftübertragungselementes kleiner ist als die Krümmung des konvexen Bereichs der Kolbenstange und des konvexen Bereichs des Stößelbechers.In order to provide an optimal power transmission as well as sufficient compensation for the movement of the plunger, care must be taken in this case too that the curvatures of the convex regions are matched to the concave regions of the force transmission element. In particular, this means that the curvature of the first concave portion and the second concave portion of the force transmitting member is smaller than the curvature of the convex portion of the piston rod and the convex portion of the tappet cup.
Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform des Kraftübertragungselementes, bei dem dieses als Bikonvex-Linse ausgebildet war, kann das Kraftübertragungselement somit alternativ auch als Bikonkav-Linse ausgebildet sein, um den zugehörigen konvexen Bereich der Kolbenstange sowie den konvexen Bereich des Stößelbechers aufzunehmen, welche als kugelige bzw. sphärische Auswölbungen ausgebildet sein können. Durch die Zwischenschaltung des erfindungsgemäßen Kraftübertragungselementes zwischen die Stirnseite der Kolbenstange und den Stößelboden kann somit, wie der Fachmann erkennen wird, eine Entkopplung dieser beiden Bauteile sichergestellt werden, so dass sich der Stößel unabhängig von der Kolbenstange gegenüber dieser Verkippen kann. Fernerhin wird das Kraftübertragungselement bei einer seitlichen Verschiebung des Stößels solch eine Stellung einnehmen, in der die von dem Kraftübertragungselement zu übertragende Seiten- bzw. Querkraft minimal ist, so dass auf die Kolbenstange nur geringe Quer- bzw. Seitenkräfte übertragen werden.In contrast to the previously described first embodiment of the force transmission element, in which this was designed as a biconvex lens, the force transmission element may thus alternatively be formed as a biconcave lens to accommodate the associated convex portion of the piston rod and the convex portion of the plunger cup, which can be formed as spherical or spherical bulges. As a result of the interposition of the force transmission element according to the invention between the end face of the piston rod and the plunger base, a decoupling of these two components can thus be ensured, so that the plunger can tilt independently of the piston rod. Furthermore, the power transmission element will assume such a position in a lateral displacement of the plunger, in which the lateral or transverse force to be transmitted by the force transmission element is minimal, so that only small lateral or lateral forces are transmitted to the piston rod.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen rein exemplarisch erläutert. Die Figuren dienen lediglich der Erläuterung und dürfen insbesondere nicht als Schutzbereich einschränkend aufgefasst werden. Es zeigt:In the following, the present invention will be explained purely by way of example with reference to the accompanying drawings. The figures are merely illustrative and, in particular, should not be construed as limiting the scope of protection. It shows:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine bekannte Hochdruckpumpe ohne ein Kraftübertragungselement;Fig. 1 shows a cross section through a known high-pressure pump without a force transmission element;
Fig. 2 zeigt die Pumpe gemäß Fig. 1, wobei sich deren Stößel in einer verkanteten Stellung befinden;Fig. 2 shows the pump of Figure 1, wherein the plunger are in a tilted position.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Hochdruckpumpe mit einer erfindungsgemäßen Verdrängungseinheit mit einem Kraftübertragungselement;Fig. 3 shows a cross section through a high-pressure pump with a displacement unit according to the invention with a force transmission element;
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 3 im Übergangsbereich zwischen der Kolbenstange und dem Stößelboden mit einem dazwischen geschalteten bikonvexen Kraftübertragungselement; Fig. 5 erläutert die Funktion des erfindungsgemäßenFig. 4 shows an enlarged detail of Figure 3 in the transition region between the piston rod and the plunger bottom with a biconvex force transmission element connected between them. Fig. 5 explains the function of the invention
Kraftübertragungselementes der Fig. 4; undPower transmission element of Fig. 4; and
Fig. 6 zeigt einen Übergangsbereich zwischen einer Kolbenstange und einem Stößelboden mit einem dazwischen geschalteten bikonkavenFig. 6 shows a transition region between a piston rod and a plunger bottom with a biconcave connected therebetween
Kraftübertragungselement.Power transmission element.
In sämtlichen Figuren hinweg sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder übereinstimmenden Bezugsziffern gekennzeichnet. Die Figuren sind nicht maßstäblich, können jedoch qualitative Größenverhältnisse wiedergeben.Throughout the figures, like or similar elements are identified by like or corresponding reference numerals. The figures are not to scale, but can reproduce qualitative proportions.
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der ErfindungDescription of exemplary embodiments of the invention
Im Folgenden wird zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst unterIn the following, for a better understanding of the invention, first under
Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 eine bekannte Hochdruckpumpe beschrieben. Die Pumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem sich zentral angeordnet ein Triebwerksraum 4 befindet. Vom Triebwerksraum 4 aus erstrecken sich vier Arbeitsräume 5 nach außen, in welchen jeweils ein Stößel 10 angeordnet ist. Da die Ausbildung der vier Arbeitsräume 5 im Wesentlichen identisch ist, ist lediglich der obere Arbeitsraum detailliert dargestellt. Im Triebwerksraum 4 befindet sich ein Gleitkörper bzw. "Stern" 7, welcher mittig mit einer Durchgangsöffnung versehen ist, in welcher sich eine Exzenterwelle 8 befindet. Die Exzenterwelle 8 rotiert mit ihrer Exzentrizität in der Durchgangsöffnung des Gleitkörpers 7, wodurch dieser zur Ausführung einer kombinierten translatorischen Bewegung in zwei Richtungen im Triebwerksraum 4 veranlasst wird, wie dies in der Fig. 2 durch die Doppelpfeile angedeutet ist.Referring to Figs. 1 and 2, a known high-pressure pump is described. The pump 1 has a housing 2, in which centrally located an engine room 4 is located. From the engine room 4 from four working spaces 5 extend to the outside, in each of which a plunger 10 is arranged. Since the formation of the four work spaces 5 is substantially identical, only the upper work space is shown in detail. In the engine room 4 is a slider or "star" 7, which is centrally provided with a through hole in which an eccentric shaft 8 is located. The eccentric shaft 8 rotates with its eccentricity in the passage opening of the slider 7, whereby it is caused to perform a combined translational movement in two directions in the engine room 4, as indicated in Fig. 2 by the double arrows.
Wie bereits erwähnt, erstrecken sich von dem Triebwerksraum 4 vier Arbeitsräume radial nach außen, in welchem jeweils ein Stößel 10 angeordnet ist. Die Arbeitsräume 5 werden nach außen durch einem im Querschnitt betrachtet T- förmigen Zylinderkopf 3 verschlossen, welcher mittig mit einem Zylinder bzw. einer Zylinderbohrung 12 versehen ist. Von dem Zylinder 12 erstreckt sich im Zylinderkopf 3 eine Saugleitung 13 zu einem Saugventil 14 und eine Druckleitung 15 zu einem Druckventil 16. In dem Zylinder 12 ist ein Kolben bzw. Plunger 6 angeordnet, an dessen Stirnseite ein Kragen 9 aufgeschrumpft ist, an welchem seinerseits eine Klemm- bzw. Federplatte 17 angreift, um den Kolben 6 am Boden des becherförmigen Stößels 10 zu befestigen.As already mentioned, four working spaces extend radially outwards from the engine compartment 4, in each of which a tappet 10 is arranged. The Work spaces 5 are closed to the outside by a cross-sectionally T-shaped cylinder head 3, which is provided centrally with a cylinder or a cylinder bore 12. Of the cylinder 12 extends in the cylinder head 3, a suction line 13 to a suction valve 14 and a pressure line 15 to a pressure valve 16. In the cylinder 12, a piston or plunger 6 is arranged, on whose front side a collar 9 is shrunk, on which in turn a clamping or spring plate 17 engages to secure the piston 6 at the bottom of the cup-shaped plunger 10.
Durch die translatorische Bewegung des "Sterns" 7 im Triebwerksraum 4 in zwei Richtungen wird der Stößel 10 zu einer Hubbewegung in dem Arbeitsraum 5 veranlasst, wodurch, da der Kolben 6 mit dem Stößel 10 verbunden ist, der Kolben 6 ebenfalls zu einer Hubbewegung im Arbeitszylinder 12 veranlasst wird. Durch diese Hubbewegung kann ein zu pumpendes Medium über die Saugleitung 13 in die Druckleitung 12 befördert werden.By the translational movement of the "star" 7 in the engine compartment 4 in two directions, the plunger 10 is caused to a lifting movement in the working space 5, whereby, since the piston 6 is connected to the plunger 10, the piston 6 also to a lifting movement in the working cylinder 12 is initiated. By means of this lifting movement, a medium to be pumped can be conveyed via the suction line 13 into the pressure line 12.
Da der "Stern" im Triebwerksraum 4 jedoch nicht nur eine vertikale, translatorische, sondern auch eine horizontale, translatorische Bewegung ausführt, gleitet er gleichzeitig in horizontaler Richtung an dem Stößel 10 bzw. an der Unterseite dessen Übertragungsplatte 18 entlang, wodurch, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, der Stößel 10 sich in dem Arbeitsraum 5 leicht schräg stellt und im ungünstigsten Falle verkantet. Da die Kolbenstange 6 mit dem Stößel 10 über die Federplatte 17 verbunden ist, führt eine derartige Verkippung des Stößels 10 dazu, dass auf die Kolbenstange 6 ein Drehmoment aufgebracht wird, zu dessen Abtragung die Kolbenstange 6 jedoch üblicherweise nicht ausgelegt ist. Darüber hinaus ergibt sich im Beispiel der Fig. 2 an der rechten unteren Kante der Stirnseite des Plungers 6 durch die Verkippung des Stößels 10 im Übergangsbereich zum Stößelboden 20 eine unerwünscht hohe Kantenpressung, da sich die Kolbenstange 6 nicht genau so stark verkippen kann, wie der Stößel 10. Letztendlich werden durch die Horizontalbewegung des Gleitkörpers 7 Seiten- bzw. Querkräfte auf den Stößel 10 aufgebracht, welche in unerwünschter Weise auf die Kolbenstange 6 übertragen werden.However, since the "star" in the engine room 4 performs not only a vertical, translational, but also a horizontal, translational movement, it slides simultaneously in the horizontal direction on the plunger 10 and at the bottom of the transfer plate 18 along, whereby, as in the Fig. 2 is shown, the plunger 10 is slightly inclined in the working space 5 and tilted in the worst case. Since the piston rod 6 is connected to the plunger 10 via the spring plate 17, such a tilting of the plunger 10 causes a torque is applied to the piston rod 6, for the removal of which the piston rod 6 is usually not designed. Moreover, in the example of FIG. 2 at the right lower edge of the front side of the plunger 6 by the tilting of the plunger 10 in the transition region to the plunger bottom 20 an undesirable high edge pressure, since the piston rod 6 can not tilt as much as the Tappet 10. Ultimately, by the horizontal movement of the slider 7 lateral or transverse forces on the plunger 10th applied, which are undesirably transferred to the piston rod 6.
Um diesen zuvor beschriebenen negativen Effekten entgegenzuwirken, wird erfindungsgemäß zwischen die Stirnseite der Kolbenstange 6 und den Stößelboden 20 des Stößels 10 ein Kraftübertragungselement 19 angeordnet, wie dies in der Fig. 3 im Überblick zu erkennen ist. Da in diesem Falle der Kolben 6 nicht bis an den Stößelboden 20 bzw. die den Stößelboden 20 bildende Übertragungsplatte 18 herangeführt wird, wird der Kragen 9 über eine modifizierte Federplatte 17 mit dem Stößelboden 20 bzw. der den Stößelboden 20 bildenden Übertragungsplatte 18 verbunden. Durch den Einbau des Kraftübertragungselements 19 zwischen den Stößelboden 20 und die Stirnseite des Kolbens 6 wird eine Entkopplung zwischen dem Kolben 6 und dem Stößel 10 erzielt, so dass sich der Stößel unabhängig von dem Kolben 6 verkippen aber auch translatorisch verschieben kann. Dies kann in der Fig. 3 durch die eingezeichnete translatorische Verschiebung des Stößels 10 nach links erkannt werden.In order to counteract these negative effects described above, according to the invention a force transmission element 19 is arranged between the end face of the piston rod 6 and the plunger bottom 20 of the plunger 10, as can be seen in overview in FIG. Since in this case the piston 6 is not brought up to the plunger bottom 20 or the plunger bottom 20 forming transfer plate 18, the collar 9 is connected via a modified spring plate 17 with the plunger bottom 20 and the plunger bottom 20 forming transfer plate 18. By installing the force transmission element 19 between the plunger bottom 20 and the end face of the piston 6, a decoupling between the piston 6 and the plunger 10 is achieved, so that the plunger can tilt independently of the piston 6 but can also translate translationally. This can be seen in Fig. 3 by the illustrated translational displacement of the plunger 10 to the left.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 die Erfindung genauer erläutert. Wie die Fig. 4 zeigt, ist zwischen die Stirnseite des Kolbens 6 und den Stößelboden 20 bzw. die den Stößelboden 20 bildende Übertragungsplatte 18 das Kraftübertragungselement 19 eingepasst. Der Stößel 10, die Kolbenstange 6 sowie das dazwischen eingepasste Kraftübertragungselement 20 werden dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Verdrängungseinheit bezeichnet.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 4, between the end face of the piston 6 and the plunger bottom 20 or the transfer plate 18 forming the plunger bottom 20, the force transmission element 19 is fitted. The plunger 10, the piston rod 6 and the force transmission element 20 fitted in between are referred to in the context of the present invention as a displacement unit.
Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, umfasst das Kraftübertragungselement 19 einen oberen und einen unteren gekrümmten Bereich, welche sich einander gegenüberliegen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die beiden gekrümmten Bereiche des Kraftübertragungselementes konvex gewölbt ausgebildet, wobei sich die Wölbung in zwei Richtungen erstreckt, so dass die gekrümmten Bereiche sphärische Auswölbungen bilden. Allerdings erstrecken sich die sphärische Auswölbungen nicht so weit radial, als dass sie sich in einem gemeinsamen Kreis schneiden könnten. Vielmehr wird das Kraftübertragungselement 19 radial durch eine Berandung begrenz, so dass das Kraftübertragungselement 19 einen rotationssymmetrischen Ausschnitt einer Bikonvexlinse darstellt.As can be seen from Fig. 4, the power transmission member 19 includes upper and lower curved portions which are opposed to each other. In the embodiment of Fig. 4, the two curved portions of the power transmission element are formed convexly curved, wherein the curvature extends in two directions, so that the curved portions form spherical bulges. However, the spherical extend Bulges not so far radially as to be able to intersect in a common circle. Rather, the force transmission element 19 is limited radially by a boundary, so that the force transmission element 19 is a rotationally symmetrical section of a biconvex lens.
Im Stößelboden 20 sowie in der Stirnseite des Kolbens 6 sind zu den Krümmungsbereichen des Kraftübertragungselementes 19 entgegengesetzt gekrümmte Bereiche ausgebildet, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel konkav gewölbte sphärische Ausnehmungen bilden. Wie erkannt werden kann, sind die Krümmungen der sphärischen Ausnehmungen im Kolben 6 bzw. in dem Stößelboden 20 kleiner als die Krümmungen der oberen und unteren gekrümmten Bereiche des Kraftübertragungselementes 19. Durch diese Abstimmung der Krümmungen aufeinander kann gewährleistet werden, dass sich das Kraftübertragungselement 19 in den Ausnehmungen der Stirnseite des Kolbens 6 bzw. im Stößelboden 20 durch eine Rollbewegung verdrehen kann, wie dies die Fig. 5 zeigt. Da sie dasIn the plunger bottom 20 and in the end face of the piston 6, curved regions are formed in opposite directions to the regions of curvature of the force transmission element 19 which in the embodiment shown form concave spherical recesses. As can be seen, the curvatures of the spherical recesses in the piston 6 and in the plunger bottom 20 are smaller than the curvatures of the upper and lower curved portions of the power transmission element 19. By this coordination of the curvatures successive can be ensured that the force transmission element 19 in The recesses of the end face of the piston 6 or in the plunger bottom 20 can rotate by a rolling motion, as shown in FIG. 5. Since she is the
Kraftübertragungselement 19 aufgrund seiner bikonvexen Linsenform in der Ausnehmung im Stößelboden 20 nicht selbsttätig zentrieren kann, wie dies bei einer Kugelform der Fall wäre, ist an der Stirnseite des Kolbens 6 ein trichterförmiges Zentrierelement 11 angebracht, welches ausgebildet ist, um das Kraftübertragungselement 19 in der Ausnehmung des Stößelbodens 20 zu zentrieren. Dabei kann das Zentrierelement 11 beispielsweise Teil des auf den Kolben 6 aufgeschrumpften Kragens 9 sein.Power transmission element 19 can not automatically center in the recess in the plunger base 20 due to its biconvex lens shape, as would be the case with a spherical shape, a funnel-shaped centering 11 is attached to the end face of the piston 6, which is formed to the force transmission element 19 in the recess to center the plunger floor 20. In this case, the centering element 11 may, for example, be part of the collar 9 shrunk onto the piston 6.
In der Fig. 5 hat der Stößel 10 über den Gleitkörper 7 eine Seitenkraft Q erfahren, wie dies in der Fig. 5 durch den horizontalen Pfeil angedeutet ist. Neben dieserIn FIG. 5, the plunger 10 has experienced a lateral force Q via the sliding body 7, as indicated in FIG. 5 by the horizontal arrow. Beside this
Seitenkraft Q erfährt der Stößel 10 über den Gleitkörper 7 eine vertikale Arbeitskraft P, welche auf den Kolben 6 übertragen werden soll. Solange auf den Stößel 10 nur die horizontale Kraftkomponente Q einwirkt, was in einem der beiden Totpunkte der Exzenterwelle 8 der Fall ist, wird der Stößel 10 geringfügig nach links verschoben, was aufgrund der Anordnung des Kraftübertragungselementes 19 zwischen dem Kolben 6 und dem Stößelboden 20 dazu führt, dass das Kraftübertragungselement 19 entlang der Ausnehmungen in der Stirnseite des Kolbens 6 sowie im Stößelboden 20 abrollt, so dass sich der ursprünglich zentrische Berührpunkt zwischen Kraftübertragungselement 19 und Stößelboden 20 nach rechts in den Punkten A bzw. der Berührpunkt zwischen dem Kraftübertragungselement 19 und der Stirnseite des Kolbens 6 nach links in den Punkt A' verlagert.Side force Q learns the plunger 10 via the slider 7, a vertical working force P, which is to be transmitted to the piston 6. As long as the plunger 10 only the horizontal force component Q acts, which is the case in one of the two dead centers of the eccentric shaft 8, the plunger 10 is slightly shifted to the left, due to the arrangement of the power transmission element 19 between the Piston 6 and the plunger bottom 20 causes the power transmission element 19 along the recesses in the end face of the piston 6 and in the plunger bottom 20 rolls, so that the originally centric point of contact between the power transmission element 19 and plunger bottom 20 to the right in the points A and Touching point between the power transmission element 19 and the end face of the piston 6 to the left in the point A 'shifted.
Wird nun von der Exzenterwelle 8 der Totpunkt überschritten, was zu einer anwachsenden Arbeitskraft P führt, wird auf den Stößel 10 eine immer weiter zunehmende Arbeitskraft P aufgebracht, was dazu führt, dass sich die Berührpunkte A bzw. A' zurück in Richtung der Rotationssymmetrieachse in die Punkte B und B' verlagern, so dass, wenn die Arbeitskraft P ihr Maximum erreicht hat, eine annähernd zentrische Kraftübertragung vom Stößel 10 auf den Kolben 6 sichergestellt werden kann.Now, if the dead center is exceeded by the eccentric shaft 8, which leads to an increasing workforce P, an ever-increasing working force P is applied to the plunger 10, which causes the contact points A and A 'back in the direction of rotational symmetry axis in the points B and B 'relocate, so that when the worker P has reached its maximum, an approximately centric power transmission from the plunger 10 to the piston 6 can be ensured.
Abschließend wird noch unter Bezugnahme auf die Fig. 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verdrängungseinheit kurz beschrieben. Im Unterschied zu dem unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele weist hier das Kraftübertragungselement 19 die Form einer Bikonkav-Linse auf, wohingegen an der Stirnseite des Kolbens 6 sowie amFinally, an alternative embodiment of the displacement unit according to the invention will be briefly described with reference to FIG. 6. In contrast to the exemplary embodiments described with reference to FIGS. 3 to 5, in this case the force-transmitting element 19 has the shape of a biconcave lens, whereas on the end face of the piston 6 and on the front side
Stößelboden 20 konvexe Auswölbungen ausgebildet sind, welche in die konkaven Ausnehmungen in dem Kraftübertragungselement 19 eingreifen. Auch bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängungseinheit 6, 19, 10, kann sichergestellt werden, dass sich der Stößel 9 gegenüber der Kolbenstange 6 unabhängig verkippen kann, so dass keine oder nur geringe unerwünschtenPlunger bottom 20 convex protrusions are formed, which engage in the concave recesses in the power transmission element 19. Also in this embodiment of a displacement unit 6, 19, 10 according to the invention, it can be ensured that the plunger 9 can tilt independently of the piston rod 6, so that no or only little unwanted
Momentenbelastungen auf die Kolbenstange 6 übertragen werden. Darüber hinaus kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel sichergestellt werden, dass durch eine Abwälzung des Kraftübertragungselementes 19 sich dieses bei einer Beaufschlagung durch Horizontal- und Vertikalkräfte in einer für die Kraftübertragung zwischen Stößel 10 und Kolbenstange 6 stets optimale Lage ausrichtet. Auf diese Weise kann die Übertragung unerwünscht hoher Seiten- bzw. Querkräfte auf die Kolbenstange 6 sowie das Auftreten von unerwünschten Kantenpressungen ausgeschlossen oder zumindest reduziert werden.Moment loads are transmitted to the piston rod 6. In addition, it can be ensured in this embodiment that by a rolling of the power transmission element 19, this aligns with an application by horizontal and vertical forces in a for the power transmission between the plunger 10 and the piston rod 6 always optimal position. This way you can the transmission of undesirable high lateral or transverse forces on the piston rod 6 and the occurrence of unwanted edge pressures excluded or at least reduced.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06807781 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |