DE3700573A1

DE3700573A1 - Piston machine, in particular axial or radial piston machine

Info

Publication number: DE3700573A1
Application number: DE19873700573
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Nonnenmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-01-10
Filing date: 1987-01-10
Publication date: 1988-07-21

Abstract

The piston machine has a rotor (6) which is arranged on a stationary control pin (5) and in the radial piston bores of which pistons (8), which are supported on a lift-generating ring (11), are guided slidingly. A high-pressure slot (15) and a low-pressure slot (14) are designed in the control pin. From the high-pressure control slot (15), a throttle bore (27) leads to a pressure space (24), from which in turn a duct (28) leads to a point between the two control slots. The mouth of this duct comes, on each rotation, to be connected to a piston bore (7), in particular when the piston bore is not connected to the two control slots. In this manner, an increase in pressure is achieved in the piston bore before it comes to be connected to the high-pressure control slot (15). As a result, primarily the conveying flow pulsation and secondarily the pressure pulsation of the piston machine are significantly reduced. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Maschinen ergibt sich der Nachteil, daß infolge der Kompressibilität hydraulischer Druck flüssigkeiten (beim üblichen Druckniveau von Kolbenpumpen bis zu 2%) erhebliche Ungleichförmigkeiten (Pulsationen) des Flüssigkeits stroms auftreten. Bei hohem Druck liegen diese Pulsationen weit über der theoretischen Ungleichförmigkeit nach dem Verdrängungsgesetz, insbesondere bei auf kleinen Hub eingestellten verstellbaren Maschinen. Man könnte dem dadurch begegnen, daß man eine sehr viel größere Anzahl von Kolben vorsieht, hierfür wäre jedoch der Aufwand viel zu groß.The invention relates to a piston machine according to the genus Main claim. In such known machines, the Disadvantage that due to the compressibility hydraulic pressure liquids (at the usual pressure level of piston pumps up to 2%) considerable irregularities (pulsations) of the liquid currents occur. At high pressure, these pulsations are far above the theoretical non-uniformity according to the displacement law, especially when adjustable to a small stroke Machinery. You could counter this by having a lot provides for a larger number of pistons, but this would be an effort way too big.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Un gleichförmigkeitsgrad und damit die Geräuschbildung wesentlich redu ziert sind. Dies wird erreicht durch eine verbesserte Umsteuerung von der Niederdruck- zur Hochdruckseite im Totpunkt. The piston machine according to the invention with the characteristic note Painting the main claim has the advantage that the Un Degree of uniformity and thus the noise significantly reduced are adorned. This is achieved through improved redirection from the low pressure to the high pressure side at dead center.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention result from the Subclaims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Beschreibung und der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 einen Längs schnitt durch eine Radialkolbenpumpe, in Fig. 2 in perspektivischer Darstellung den Steuerkörper der Radialkolbenpumpe, in Fig. 3 eine Schemazeichnung der Erfindung, in Fig. 4 ein Diagramm.An embodiment of the invention is shown in the description and the drawing. This shows in Fig. 1 is a longitudinal section through a radial piston pump, in Fig. 2 in a perspective view the control element of the radial piston pump, in Fig. 3 is a schematic diagram of the invention in Fig. 4 is a graph.

Description of the embodiment

Die Radialkolbenpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, das auf der einen Seite durch einen Deckel 2 verschlossen ist. Im Gehäuse ist eine mittige, durchgehende Längsbohrung 3 ausgebildet, sowie eine sich daran anschließende zylindrische Ausnehmung 4. In der Längsbohrung 3 ist ein Steuerzapfen 5 befestigt, z.B. durch Einpressen, welcher in die Gehäuseausnehmung 4 ragt. Auf diesem Teil des Steuerzapfens ist ein Rotor 6 gleitend gelagert, in dem mehrere radial verlaufende Zylinderbohrungen 7 ausgebildet sind, in denen Kolben 8 gleiten. Diese sind gelenkig mit Gleitschuhen 9 verbunden, die sich mit ihren Gleitschuhsohlen an der Innenfläche 10 eines zylindrischen Hubrings 11 abstützen, welcher fest oder verstellbar in der Gehäuseausnehmung 4 angeordnet ist. Durch seine exzentrische Lage werden den Kolben Hubbewegungen erteilt. Die exzentrische Lage ist im Bild nicht zu erkennen, da die Exzentrizität senkrecht zur Bildebene liegt. Zur Fesselung der Gleitschuhe an den Hubring sind Halteringe 12, 13 vor gesehen.The radial piston pump has a housing 1 , which is closed on one side by a cover 2 . A central, continuous longitudinal bore 3 is formed in the housing, as well as an adjoining cylindrical recess 4 . A control pin 5 is fastened in the longitudinal bore 3 , for example by being pressed in, which projects into the housing recess 4 . A rotor 6 is slidably mounted on this part of the control pin, in which a plurality of radially extending cylinder bores 7 are formed, in which pistons 8 slide. These are connected in an articulated manner to sliding shoes 9 , which are supported with their sliding shoe soles on the inner surface 10 of a cylindrical lifting ring 11 , which is arranged in the housing recess 4 in a fixed or adjustable manner. Due to its eccentric position, the pistons are given stroke movements. The eccentric position cannot be seen in the image because the eccentricity is perpendicular to the image plane. Retaining rings 12 , 13 are seen in front of capturing the sliding shoes on the cam ring.

Im Steuerzapfen sind in der Ebene der Kolbenbohrungen 7 zwei Steuer schlitze 14, 15 ausgebildet, die über ebenfalls im Steuerzapfen aus gebildete Längskanäle 16, 17 und Durchbrüche 16 A, 17 A mit radial im Gehäuse 1 verlaufenden, nach außen dringenden Kanälen 18, 19 verbun den sind. Am Steuerzapfen sind die zwischen den Steuerschlitzen 14, 15 gelegenen Stege mit 18, 19 bezeichnet, an welchen sich die Tot punkte (innerer JT und äußerer AT) befinden.In the control pin 7 two control slots 14 , 15 are formed in the plane of the piston bores, which are also connected in the control pin from longitudinal channels 16 , 17 and openings 16 A , 17 A with radially extending in the housing 1 , outwardly penetrating channels 18 , 19 that are. On the control pin , the webs located between the control slots 14 , 15 are designated 18, 19 , at which the dead points (inner JT and outer AT) are located.

Der Rotor 6 ist über eine Kreuzgelenkkupplung 21 von einer Trieb welle 20 angetrieben, welche im Deckel 2 in einem Doppelkugellager 22 gelagert ist.The rotor 6 is driven via a universal joint coupling 21 by a drive shaft 20 which is mounted in the cover 2 in a double ball bearing 22 .

Im Steuerzapfen 5 befindet sich ein mittiger Raum 24, der beid seitig durch Deckel 25, 26 dicht verschlossen ist. Hierzu wird ins besondere auf die Fig. 2 und 3 verwiesen. Vom Steuerschlitz 15 führt eine Drosselbohrung 27 zum Raum 24. Vom Raum 24 geht außerdem ein Kanal 28 aus, der am Steg 18 zwischen den Steuerschlitzen 14 und 15 mündet, und zwar an einer Stelle, die vorzugsweise im Bereich der seitlichen Begrenzung der Schlitze liegt. Insbesondere liegt die Mündung an einer Erweiterung 7 A, wie sie an jeder Kolbenbohrung 7 ausgebildet ist. Die Mündung des Kanals 28 liegt etwa in der Mitte des Stegs 18, und zwar so, daß dann, wenn die Erweiterung 7 A einer Kolbenbohrung 7 mit der Mündung in Verbindung kommt, die Verbindung der Kolbenbohrung 7 mit den Steuerschlitzen 14, 15 unterbrochen ist.In the control pin 5 there is a central space 24 which is sealed on both sides by covers 25 , 26 . For this purpose, reference is made in particular to FIGS. 2 and 3. A throttle bore 27 leads from the control slot 15 to the space 24 . A channel 28 also extends from the space 24 and opens at the web 18 between the control slots 14 and 15 , specifically at a point which is preferably in the area of the lateral boundary of the slots. In particular, the mouth lies on an extension 7 A , as is formed on each piston bore 7 . The mouth of the channel 28 lies approximately in the middle of the web 18 , in such a way that when the extension 7 A of a piston bore 7 comes into connection with the mouth, the connection of the piston bore 7 with the control slots 14 , 15 is interrupted.

Es sei angenommen, daß der Steuerschlitz 14 der Niederdruck-Steuer schlitz (ND) ist, der Steuerschlitz 15 der Hochdruck-Steuerschlitz (HD). Vom Hochdruck-Steuerschlitz 15 wird der Raum 24 mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel versorgt. Sein Volumen ist min destens so groß wie das Volumen zweier Kolbenbohrungen 7.It is assumed that the control slot 14 is the low pressure control slot (ND), the control slot 15 is the high pressure control slot (HD). The space 24 is supplied with high-pressure fluid from the high-pressure control slot 15 . Its volume is at least as large as the volume of two piston bores 7 .

Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt als Beispiel die theoretische Förderstrompulsation einer Kolbenpumpe für drucklosen Betrieb (strichpunktierte Kurve) und für hohen Arbeitsdruck (ausgezogene Linie). Der Massenfluß am Pumpenausgang erleidet jeweils einen Ein bruch, wenn eine Zylinderbohrung mit noch nicht komprimiertem Druck mittel auf die Hochdruckseite gelangt. Das Kompressionsvolumen für den Zylinderinhalt fehlt am momentanen Förderstrom. Im weiteren Ver lauf erreicht dann der Massenstrom einen Wert, der etwas über der theoretischen Verdrängung liegt. Dank der Kompressibilität ist die Dichte des Mediums nunmehr erhöht, und die Pumpe fördert somit etwas mehr Masse in die Förderleitung als bei drucklosem Betrieb. Der an fängliche Einbruch des Förderstromverlaufs ist etwas von der gewähl ten Umsteuergeometrie abhängig. Er kann kurz und steil, oder auch länger und flacher aussehen. Die im Interesse der Gleichförmigkeit wünschenswerte Streckung über eine ganze Teilung würde aber sehr viel größere Kolbenzahlen erfordern als üblich. Mit herkömmlichen Mitteln ist es nicht möglich, den Einbruch zu vermeiden.The diagram according to FIG. 4 shows as an example the theoretical flow pulsation of a piston pump for depressurized operation (dash-dotted curve) and for high working pressure (solid line). The mass flow at the pump outlet suffers a break when a cylinder bore with medium that has not yet been compressed reaches the high pressure side. The compression volume for the cylinder content is missing from the current flow. In the further course of the mass flow then reaches a value that is slightly above the theoretical displacement. Thanks to the compressibility, the density of the medium is now increased, and the pump conveys a little more mass into the delivery line than when the system is not under pressure. The initial slump in the flow rate is somewhat dependent on the selected reversing geometry. It can look short and steep, or longer and flatter. The stretching over an entire division, which is desirable in the interest of uniformity, would however require much larger numbers of pistons than usual. It is not possible to avoid the break-in with conventional means.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Kolbenmaschine behebt diesen Mangel. Die Steuergeometrie ist nun so gestaltet, daß über den Winkelbereich, in dem der Druckanstieg in der Zylinderbohrung er folgen soll (von der Niederdruck- zur Hochdruckseite), Verbindung vom Raum 24 durch die Erweiterung 7 A der Zylinderbohrung 7 zu dieser besteht. Der Querschnitt der Drosselbohrung 27 ist so gewählt, daß das Volumen des Raums 24 annähernd gleichförmig vom Hochdrucksteuer schlitz 15 mit Druckmittel versorgt wird. Wenn die Maschine im Betrieb ist, wird durch die Rotation des Rotors 6 in Pfeilrichtung D über einen kleinen Drehwinkelbereich am Steg 18 bzw. äußeren Tot punkt AT Verbindung hergestellt zwischen der Zylinderbohrung 7 und dem Kanal 28. Über diesen Winkelbereich erfolgt der zusätzliche Druckanstieg in der Zylinderbohrung, wobei das notwendige Kom pressionsvolumen dem Raum 24 entnommen wird. Die Versorgung des Raums 24 mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel erfolgt - dank der Drosselbohrung 27 - über einen deutlich längeren Zeitraum.The design of the piston machine according to the invention eliminates this defect. The control geometry is now designed so that over the angular range in which the pressure rise in the cylinder bore he should follow (from the low pressure to the high pressure side), connection from the space 24 through the extension 7 A of the cylinder bore 7 to this. The cross section of the throttle bore 27 is selected so that the volume of the space 24 is approximately uniformly supplied by the high pressure control slot 15 with pressure medium. When the machine is in operation, the connection between the cylinder bore 7 and the channel 28 is established by the rotation of the rotor 6 in the direction of arrow D over a small angle of rotation range on the web 18 or outer dead point AT. The additional pressure increase in the cylinder bore takes place over this angular range, the necessary compression volume being taken from the space 24 . The supply of the room 24 with high-pressure fluid takes place - thanks to the throttle bore 27 - over a significantly longer period.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung kann primär die Förderstrom pulsation und sekundär die Druckpulsation der Verdrängermaschine für hohe Drücke deutlich verringert werden. Sie läßt sich - wie schon eingangs erwähnt - bei jeder sogenannten schiebergesteuerten Maschine (Axialkolben- und Radialkolbenmaschine) verwirklichen.The flow according to the invention can primarily the flow pulsation and secondary the pressure pulsation of the displacement machine for high pressures can be significantly reduced. You can - as already mentioned at the beginning - with each so-called slide-controlled Realize machine (axial piston and radial piston machine).

Claims

1. Piston machine, in particular axial or radial piston machine, with pistons ( 8 ) sliding in a rotor ( 6 ) in piston bores ( 7 ), which are supported with their ends protruding from the rotor on a member ( 11 ) which produces a stroke, and in which the rotor is in operative connection with a control body controlling the pressure medium ( 5 ), such as control play or control pin, in which control slots ( 14 , 15 ) are provided, which are assigned to the high-pressure and low-pressure sides and are separated by webs ( 18 , 19 ), characterized in that that a throttling connection (27) leads from the high-pressure control slot (15) to a pressure chamber (18) from which a channel runs out (28), the control slot at the web (18) and about at the outer dead center between the low pressure and the high pressure control slot opens - based on the direction of rotation D of the rotor - and periodically has connection to the piston bores ( 7 ).

2. Machine according to claim 1, characterized in that the Mün extension point of the opening on the web channel ( 28 ) is outside the long edge of the control slots and that a lateral extension ( 7 A ) is formed on the piston bore, with the mouth of the channel ( 28 ) comes into contact with every revolution of the rotor.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the space ( 24 ) is at least twice as large as that of a piston bore.

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure chamber ( 24 ) in the control pin ( 5 ) of a radial piston machine is formed.