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JP2001295753A - Piston assembly for fluid transfer device - Google Patents

Piston assembly for fluid transfer device

Info

Publication number
JP2001295753A
JP2001295753A JP2001086787A JP2001086787A JP2001295753A JP 2001295753 A JP2001295753 A JP 2001295753A JP 2001086787 A JP2001086787 A JP 2001086787A JP 2001086787 A JP2001086787 A JP 2001086787A JP 2001295753 A JP2001295753 A JP 2001295753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
slipper
spherical end
cavity
coupling portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001086787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gordon L Collins
エル コリンズ ゴードン
Noah D Manring
ディー マンリング ノア
Terry D Oltman
ディー オルトマン テリー
Jian Ye
イェ ジャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of JP2001295753A publication Critical patent/JP2001295753A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124Pistons
    • F04B1/126Piston shoe retaining means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston assembly for use generally with a fluid transfer device and, more precisely, a mechanical interface between the piston and slipper of the piston assembly. SOLUTION: The piston assembly for the fluid transfer device has a mechanical coupling for efficiently transmitting an actuating force between the piston and the slipper, thereby maintaining the height of a predetermined thin film of fluid between the slipper and a surface against which the slipper moves. This is achieved by providing both the piston having a formed spherical end portion thereon and the slipper having a cavity to accommodate the spherical end portion, to thereby maintain a predetermined distance between the center of the spherical end portion and a point making contact with a surface inside the cavity of the slipper.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に流体移送装
置で使用するピストン組立体に関し、より詳細には、該
ピストン組立体のピストンとスリッパとの間の機械的イ
ンタフェースに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to a piston assembly for use in a fluid transfer device, and more particularly to a mechanical interface between a piston and a slipper of the piston assembly.

【0002】[0002]

【従来の技術】油圧ポンプ、及び/又は、モータなどの
流体移送装置で使用されるピストン組立体は、当業界お
いて公知である。これらのピストン組立体は、通常ピス
トンに機械的に結合されたスリッパを使用する。機械的
結合は、通常、ピストンの端部に結合された球体を持
ち、これに対応する球体形状を持つスリッパの空洞内に
嵌合する。一旦、ピストンの球体がスリッパの空洞内に
挿入されてしまうと、空洞の壁面の一部がピストンの球
体の上部の周りにスエージングされ、機械的結合を形成
する。このタイプの結合は、1994年1月18日に附
与され、本発明の出願者に譲渡された米国特許第5,2
79,205号において一般的に解説されている。球体
に被せた球体面は適合接触として知られ、周知のよう
に、突出点、及び/又は、他の欠陥を持たない満足すべ
きボールソケット形軸継手を製造することは困難であ
る。結論として、ピストン上の球体とスリッパ内の球面
形空洞との間の接触点は、いかなる確かさであっても反
復することは不可能である。1967年11月28日に
付与され、チェンバレン・インダストリーズ・リミテッ
ドに譲渡された米国特許第3,354,786号の図8
は、通常の球面・球面結合に付随する諸問題を一般的に
低減するラジアルピストンモータ用機械的結合を教示し
ている。この装置においては、1対の弧がピストン内の
空洞に設けられており、球体は、スリッパ上に設けられ
てピストンの空洞内に配置されている。この装置は、既
知の球面・球面結合に存在した既知の欠陥に付随する諸
問題を低減するのに役立つ。既知のスリッパ技術に引き
続き存在する基本的問題は、スリッパと、スリッパが
「乗っている」又は接触している表面との間の流体薄膜
厚の制御である。流体薄膜が薄すぎる場合は、スリッパ
が表面を引きずったり引っ掻いたりし、流体薄膜が厚す
ぎる場合は、過剰な漏洩が起こるであろう。より厚い流
体薄膜は、摩擦及びトルク損失を低減し、一方、より薄
い流体薄膜は、流体漏洩を最少にするので体積効率を増
大する。スリッパとスリッパが乗っている表面との間に
導入される流体流量又は流体容積を制御しようと試みる
多くの既知の装置は、供給流体とスリッパ及び該表面間
の空間との間にオリフィスを取り付けることにより行わ
れる。これは、米国特許第3,354,786号の図1
2において、スリッパ又はシュー116に取り付けられ
たオリフィス144の使用により明瞭に示されている。
ピストンとスリッパとの間に、スリッパとそれが乗って
いる表面との間に最適な流体薄膜厚をもたらし維持する
ように機能するであろう機械的結合を持ち、その流体薄
膜厚が過剰な漏洩を生じることなく適切な潤滑をもたら
すことが必要である。
2. Description of the Related Art Piston assemblies used in fluid transfer devices such as hydraulic pumps and / or motors are well known in the art. These piston assemblies typically use slippers that are mechanically coupled to the piston. The mechanical connection usually has a sphere connected to the end of the piston and fits into the cavity of a slipper having a corresponding sphere shape. Once the piston sphere has been inserted into the slipper cavity, a portion of the cavity wall is swaged around the top of the piston sphere, forming a mechanical bond. This type of connection is disclosed in U.S. Pat. No. 5,2,2, issued Jan. 18, 1994 and assigned to the assignee of the present invention.
79, 205. The spherical surface over the sphere is known as mating contact and, as is well known, it is difficult to produce a satisfactory ball and socket joint without protrusions and / or other defects. In conclusion, the point of contact between the sphere on the piston and the spherical cavity in the slipper cannot be repeated with any certainty. FIG. 8 of U.S. Pat. No. 3,354,786, issued Nov. 28, 1967 and assigned to Chamberlain Industries Limited.
Teaches a mechanical coupling for a radial piston motor that generally reduces the problems associated with conventional spherical-spherical couplings. In this device, a pair of arcs are provided in a cavity in the piston, and the sphere is provided on a slipper and located in the cavity of the piston. This device helps to reduce the problems associated with known defects in known spherical-to-spherical couplings. A fundamental problem that persists with known slipper technology is the control of the fluid film thickness between the slipper and the surface on which the slipper is "on" or in contact. If the fluid film is too thin, the slipper will drag or scratch the surface; if the fluid film is too thick, excessive leakage will occur. Thicker fluid films reduce friction and torque losses, while thinner fluid films increase volumetric efficiency by minimizing fluid leakage. Many known devices that attempt to control the fluid flow or volume introduced between the slipper and the surface on which the slipper rides include mounting an orifice between the supply fluid and the space between the slipper and the surface. It is performed by This is shown in FIG. 1 of US Pat. No. 3,354,786.
At 2, the use of an orifice 144 attached to a slipper or shoe 116 is more clearly shown.
Having a mechanical connection between the piston and the slipper that will function to provide and maintain an optimal fluid film thickness between the slipper and the surface on which it is riding, which fluid film thickness is excessively leaky It is necessary to provide adequate lubrication without causing cracking.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に説明
した問題を1つ又はそれ以上克服することを意図してい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to overcome one or more of the problems set forth above.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様にお
いて、流体移送装置のピストン組立体が準備される。流
体移送装置は、流体流入及び流出ポートを備えたハウジ
ング、ハウジング内に配置された複数のボアを持つバレ
ル、及び、傾斜表面を含み、各々のピストン組立体は、
複数のボアの各ボアに摺動可能に配置され、傾斜表面と
接触している。該バレルは、ハウジング及び傾斜表面に
対して回転する。ピストン組立体は、基準軸線を形成す
るピストンを含み、本体部分と基準軸線に沿って延びる
結合部分とを持つ。通路は、本体部分及びその結合部分
の両方を通って延びる。結合部分は、所定断面寸法の球
面形端部を持つ。ピストン組立体はまた、結合部分を持
つスリッパ、封止及び摺動部分、及び、結合部分と封止
及び摺動部分とを相互連結する通路を含む。封止及び摺
動部分は、フェース面と、フェース面内に形成されてフ
ェース面から内部に向かって延び、フェース面の通路と
連結する陥凹とを持つ。結合部分は、結合部分内に形成
されて結合部分の通路と連結する空洞を持ち、ピストン
の球面形端部を収容するのに十分な大きさの第1の部
分、及び、球面形端部の中心から所定の最大距離におい
てピストンの球面部分との接触を確立するのに十分な大
きさの第2の部分を持つ。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect of the present invention, a piston assembly for a fluid transfer device is provided. The fluid transfer device includes a housing having fluid inlet and outlet ports, a barrel having a plurality of bores disposed in the housing, and a ramp surface, each piston assembly comprising:
Each of the plurality of bores is slidably disposed in the bore and in contact with the inclined surface. The barrel rotates with respect to the housing and the inclined surface. The piston assembly includes a piston defining a reference axis and has a body portion and a coupling portion extending along the reference axis. The passage extends through both the body portion and its coupling portion. The coupling portion has a spherical end with a predetermined cross-sectional dimension. The piston assembly also includes a slipper having a coupling portion, a sealing and sliding portion, and a passage interconnecting the coupling portion and the sealing and sliding portion. The sealing and sliding portion has a face surface and a recess formed in the face surface and extending inward from the face surface and connecting to a passage in the face surface. The coupling portion has a cavity formed in the coupling portion and communicating with the passage of the coupling portion, a first portion large enough to receive a spherical end of the piston, and a first end of the spherical end. It has a second portion large enough to establish contact with the spherical portion of the piston at a predetermined maximum distance from the center.

【0005】本発明の別の態様として、ピストン及びス
リッパを持つピストン組立体を準備する方法が示され、
作動中、スリッパの封止及び摺動表面は、ほぼ凹面形へ
の変形を促される。各段階は、一端に球面形端部を備え
る結合部分を持つピストンを形成する段階、一端に封止
及び摺動表面を持ち、他端にピストンの球面形端部を収
容するのに十分な大きさの、結合部分に形成された空洞
を備える結合部分を持つスリッパを形成する段階、及
び、ピストンの球面形端部と空洞との間に球面形端部の
中心から所定の最大距離で接触点を確立するように空洞
を成形する段階を含む。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a piston assembly having a piston and a slipper,
In operation, the sealing and sliding surfaces of the slipper are urged to deform to a substantially concave shape. Each step comprises forming a piston having a mating portion with a spherical end at one end, having a sealing and sliding surface at one end and large enough to accommodate the spherical end of the piston at the other end. Forming a slipper having a coupling portion with a cavity formed in the coupling portion, and a contact point between the spherical end of the piston and the cavity at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end. Forming a cavity to establish

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】各図を参照し、より詳細には図1
を参照すると、アキシアルピストンポンプなどの流体移
送装置10が示されており、流入及び流出ポート14及
び16、傾斜表面18、バレル20、複数のピストン組
立体22、及び、締め板23を持つハウジング12を含
む。本発明の本質から逸脱することなく、傾斜表面18
が公知の調節可能な斜板(図示しない)上に配置されて
もよいことが分かる。バレル20は、バレル内に形成さ
れてピストン組立体22の各々を収容するようになって
いる複数のボア24を持つ。流体移送装置10は、油圧
ポンプ又は油圧モータのいずれかであってもよいことが
分かる。ピストン組立体22の各々は、ピストン26及
びそれに機械的に結合されたスリッパ28を含む。基準
軸線30は、ピストン26内に形成され、本体部分32
及び結合部分34を通って延びる。通路36は、ピスト
ン26の本体部分32及び結合部分34を通って連続し
て延びる。結合部分34は、所定断面寸法の球面形端部
38を持ち、所定の長さの半径を持つ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Referring to FIG. 1, there is shown a fluid transfer device 10, such as an axial piston pump, including inlet and outlet ports 14 and 16, a sloped surface 18, a barrel 20, a plurality of piston assemblies 22, and a housing 12 having a clamp plate 23. including. Without departing from the essence of the invention, the inclined surface 18
Can be placed on a known adjustable swash plate (not shown). The barrel 20 has a plurality of bores 24 formed in the barrel to accommodate each of the piston assemblies 22. It can be seen that the fluid transfer device 10 may be either a hydraulic pump or a hydraulic motor. Each of the piston assemblies 22 includes a piston 26 and a slipper 28 mechanically coupled thereto. A reference axis 30 is formed in the piston 26 and includes a body portion 32
And extends through the coupling portion 34. Passageway 36 extends continuously through body portion 32 and coupling portion 34 of piston 26. The coupling portion 34 has a spherical end 38 with a predetermined cross-sectional dimension and a predetermined length of radius.

【0007】図1と併せて図2を参照すると、スリッパ
28は、更に詳細に示され、それを通って延びる基準軸
線40を形成し、封止及び摺動部分42及び結合部分4
4を含む。通路46は、封止及び摺動部分42及びスリ
ッパ28の結合部分44を通って延びる。封止及び摺動
部分42は、フェース面48と、フェース面内に形成さ
れ、フェース面48から基準軸線40に沿って内向きに
延びる陥凹50とを含む。陥凹50は、陥凹内の通路4
6と通じている。結合部分44は、第1の部分54、第
2の部分56、及び、底部分58を持つ空洞52を形成
する。第1の部分54は、ピストン26の球面形端部3
8を収容するのに十分な大きさである。第1の部分54
は、フランジ59によって形成され、ピストンの球面形
端部が空洞の第2の部分と接触して置かれると、フラン
ジ59は、球面形端部38の一部分の周りに公知の仕方
でスエージングされる。第2の部分56は、ピストン2
6の球面形端部38と実質的に同一の断面寸法及び形状
を持って第1の部分54に隣接して置かれた球面60を
含む。スリッパ28内の空洞52の底部分58は、球面
60の半径によって定められる中心点から所定の最大距
離「d」において球面60を終わらせるのに十分な大き
さを持ち、基準軸線40に沿って延びる第2の陥凹62
を形成する。所定最大距離「d」は、通常、球面60の
所定半径の長さの60パーセント以下である。第2の陥
凹62は、通路46と通じている。
Referring to FIG. 2 in conjunction with FIG. 1, the slipper 28 is shown in greater detail and forms a reference axis 40 extending therethrough and includes a sealing and sliding portion 42 and a coupling portion 4.
4 inclusive. Passageway 46 extends through sealing and sliding portion 42 and coupling portion 44 of slipper 28. The sealing and sliding portion 42 includes a face surface 48 and a recess 50 formed in the face surface and extending inward from the face surface 48 along the reference axis 40. The recess 50 is provided for the passage 4 in the recess.
It leads to 6. The coupling portion 44 forms a cavity 52 having a first portion 54, a second portion 56, and a bottom portion 58. The first part 54 is the spherical end 3 of the piston 26.
8 is large enough to accommodate First part 54
Is formed by a flange 59 such that when the spherical end of the piston is placed in contact with the second portion of the cavity, the flange 59 is swaged around a portion of the spherical end 38 in a known manner. You. The second part 56 includes the piston 2
6 includes a spherical surface 60 having substantially the same cross-sectional dimensions and shape as the spherical end 38 and located adjacent the first portion 54. The bottom portion 58 of the cavity 52 in the slipper 28 is large enough to terminate the sphere 60 at a predetermined maximum distance "d" from a center point defined by the radius of the sphere 60, and along the reference axis 40. Extending second recess 62
To form The predetermined maximum distance “d” is generally equal to or less than 60% of the length of the predetermined radius of the spherical surface 60. The second recess 62 communicates with the passage 46.

【0008】図3を参照すると、スリッパ28の別の実
施形態が示されている。同様の部材は、同様の部材番号
を持つ。空洞52の第1の部分54は、図2のスリッパ
28の第1の部分54と同じであり、本実施形態の底部
分58は、底面64を持つ。空洞52の第2の部分56
は、円錐状表面66によって形成される。円錐状表面6
6は、ピストン26の球面形端部38がその中で組立て
られた時、接触点が球面形端部38の中心から所定の最
大距離「d」に確実に保たれる大きさ及び形をしてい
る。本実施形態において、円錐状表面の先端角は、10
から30度の範囲にある。所定の最大距離「d」は、通
常、球面形端部38の所定半径の長さの60パーセント
以下である。本実施形態において、円錐状表面66は、
単一直線によって形成されるが、円錐状表面は、もし必
要であれば階段状表面でもよいことが分かる。
Referring to FIG. 3, another embodiment of the slipper 28 is shown. Similar members have similar member numbers. The first portion 54 of the cavity 52 is the same as the first portion 54 of the slipper 28 of FIG. 2, and the bottom portion 58 of the present embodiment has a bottom surface 64. Second portion 56 of cavity 52
Is formed by the conical surface 66. Conical surface 6
6 is sized and shaped to assure that the point of contact is maintained at a predetermined maximum distance "d" from the center of the spherical end 38 when the spherical end 38 of the piston 26 is assembled therein. ing. In the present embodiment, the tip angle of the conical surface is 10
To 30 degrees. The predetermined maximum distance "d" is typically no greater than 60 percent of the length of the predetermined radius of the spherical end 38. In this embodiment, the conical surface 66
Although formed by a single straight line, it will be appreciated that the conical surface may be a stepped surface if needed.

【0009】図4を参照すると、スリッパ28が一般的
に示されており、本発明のスリッパ28の物理的形状
が、流体移送装置10の作動圧力からスリッパに作用す
る力によってどのように影響を受けるかの一般的な図解
を含む。より詳細には、力「F」は、球面形端部38を
通って作用するピストン26からの力を表す。力「F」
は、ピストン26の球面形端部38と反対のピストン2
6の本体部分32の端部に作用するシステム内の作動圧
力によって確立される。複数の反力「RF」は、通路3
6及び46を通ってスリッパ28と傾斜表面18との間
の区域に導かれるシステム内の作動圧力によって確立さ
れる。システム圧力は、フェース面48及び陥凹50内
に作用する。反力矢印「RF」の各々の長さは、加圧流
体が低圧又は大気圧に対して開かれたフェース面48の
外縁部に近づくにつれてその強さが低減することを一般
的に示す。スリッパ28の形は、力「F」が空洞52の
第2の部分56に加えられる位置により直接的に影響を
受ける。図4に示すように、フェース面48及び陥凹5
0は、ほぼ凹面形に変形する。図4に示す形は、例示目
的で誇張されていたことが分かる。しかし、フェース面
48の形は、傾斜表面18とスリッパ28との間に目標
とする流体薄膜を維持するのを補助するため、僅かに凹
面形であることを理解することが重要である。
Referring to FIG. 4, slipper 28 is shown generally and how the physical configuration of slipper 28 of the present invention is affected by the forces acting on the slipper from the operating pressure of fluid transfer device 10. Includes a general illustration of what to receive. More specifically, force “F” represents the force from piston 26 acting through spherical end 38. Power "F"
Is the piston 2 opposite the spherical end 38 of the piston 26
6 is established by the operating pressure in the system acting on the end of the body part 32. The plurality of reaction forces "RF"
Established by the operating pressure in the system guided through 6 and 46 to the area between the slipper 28 and the inclined surface 18. System pressure acts on the face surface 48 and the recess 50. The length of each reaction arrow "RF" generally indicates that its strength decreases as the pressurized fluid approaches the outer edge of the face surface 48 which is open to low or atmospheric pressure. The shape of slipper 28 is directly affected by the location at which force “F” is applied to second portion 56 of cavity 52. As shown in FIG.
0 deforms into a substantially concave shape. It can be seen that the shape shown in FIG. 4 has been exaggerated for illustrative purposes. However, it is important to understand that the shape of the face surface 48 is slightly concave to help maintain a targeted fluid film between the inclined surface 18 and the slipper 28.

【0010】本発明の本質から逸脱することなく、様々
な代替形態が利用されてもよいことが分かる。例えば、
フェース面48の大きさ又は幅は、必要に応じて変更
し、異なるシステム圧力に対する補償、及び/又は、フ
ェース面からの漏洩の制御をすることができるであろ
う。更に、スリッパ28内の空洞52の第2の部分56
に対して、他の形状も使用可能であろう。例えば、その
形状は、ピストン26の球面形端部38の半径よりも大
きな半径により、又は、放物線により形成し得るであろ
う。
It will be appreciated that various alternatives may be utilized without departing from the essence of the invention. For example,
The size or width of the face 48 could be varied as needed to compensate for different system pressures and / or control leakage from the face. Further, the second portion 56 of the cavity 52 in the slipper 28
However, other shapes could be used. For example, the shape could be formed by a radius greater than the radius of the spherical end 38 of the piston 26, or by a parabola.

【0011】産業上の利用可能性 流体移送装置10をポンプとして運用する場合、流体
は、リザーバ(図示しない)などの低圧供給源から流入
ポート14で受け取られ、バレル20が回転しピストン
26が後退する時に、バレル内の各々のボア24を満た
す。一旦、ピストン26が完全後退位置に達し(流体で
満たされる)反対方向に動き出すと、流体は、圧力を受
けて流出ポート16から押し出される。流出ポート16
における圧力は、付随するピストン組立体22の通路3
6及び46を通って、スリッパ28と傾斜表面18との
間の区域に絶え間なく送られる。同様に、流出ポート1
6の流体圧力は、付随するピストン26の端部にも作用
する。図4に関連して前述したように、付随するピスト
ン26の端部に作用する圧力によって作り出された力
は、ピストン26及びスリッパ28を通って送られ、フ
ェース面48と傾斜表面18との関係を流体の薄い膜の
みによって隔てられた非常に密接な摺動及び封止関係に
維持する。
[0011] When operating the availability fluid transfer device 10 on the industry as a pump, fluid is received from the low pressure source such as a reservoir (not shown) in the inlet port 14, the piston 26 rotates the barrel 20 is retracted When filling, each bore 24 in the barrel is filled. Once the piston 26 reaches the fully retracted position (fills with fluid) and moves in the opposite direction, fluid is forced out of the outlet port 16 under pressure. Outflow port 16
At the passage 3 of the associated piston assembly 22
Through 6 and 46, it is constantly fed into the area between the slipper 28 and the inclined surface 18. Similarly, outflow port 1
The fluid pressure of 6 also acts on the associated piston 26 end. As described above in connection with FIG. 4, the force created by the pressure acting on the end of the associated piston 26 is transmitted through the piston 26 and the slipper 28 and the relationship between the face surface 48 and the inclined surface 18 In a very close sliding and sealing relationship separated only by a thin film of fluid.

【0012】本発明によって確立される流体薄膜は、摩
擦接触を低減する一方、スリッパ28及び傾斜表面18
間の区域からの漏洩も最小にする。反力「RF」は、力
「F」とは反対方向に作用するので、スリッパ28内の
空洞52の第2の部分56とピストン26の球面形端部
38との間のインタフェースは、直接的に影響を受け
る。実施形態の各々において、所定の最大距離「d」を
制御することにより、スリッパを目標とする仕方で強制
的に偏向させ、フェース面48及び陥凹50が、均一な
最小流体薄膜高さの維持を助長する凹面形を取る結果に
なる。所定の最大距離「d」を過剰に越える場合、フェ
ース面48は、均一な最小流体薄膜高さを制御する能力
には有害である凸面形に強制変形され得る。フェース面
48の凸面形は、不必要な流体漏洩のほか、過度の磨
耗、及び/又は、傾斜表面18とスリッパのフェース面
48との間の引き擦りをもたらすことがある。
The fluid film established by the present invention reduces frictional contact while reducing slipper 28 and inclined surface 18.
Leaks from intervening areas are also minimized. Since the reaction force "RF" acts in the opposite direction to the force "F", the interface between the second portion 56 of the cavity 52 in the slipper 28 and the spherical end 38 of the piston 26 is direct. Affected by In each of the embodiments, controlling the predetermined maximum distance "d" forces the slipper to deflect in a targeted manner, such that the face surface 48 and recess 50 maintain a uniform minimum fluid film height. The result is to take a concave shape. If the predetermined maximum distance "d" is exceeded excessively, the face surface 48 may be forced into a convex shape which is detrimental to the ability to control a uniform minimum fluid film height. The convex shape of the face surface 48 may result in unnecessary fluid leakage as well as excessive wear and / or rubbing between the sloped surface 18 and the slipper face 48.

【0013】作動中にほぼ凹面形への変形を促される封
止及び摺動フェース面48をもたらすピストン組立体2
2を準備する方法が示される。1つの段階は、球面形端
部38を備える結合部分34を一端に持つピストンを形
成する段階を含む。別の段階は、一端に封止及び摺動フ
ェース面48を、他端に結合部分44を持つスリッパ2
8を形成する段階を含む。空洞52は、結合部分44内
に形成され、ピストン26の球面形端部38を収容する
のに十分な大きさである。別の段階は、ピストン26の
球面形端部38と空洞52との間に、球面形端部38の
中心から所定の最大距離で接触点を確立するために空洞
52を成形する段階を含む。空洞52の形状は、球面
形、円錐形、又は、他の任意の適切な形状であってもよ
い。空洞52が円錐形である場合、それは、一般に10
から30度の間の範囲に収まる所定の先端角を持つであ
ろう。
A piston assembly 2 that provides a sealing and sliding face surface 48 which is urged to deform to a generally concave shape during operation.
The method of preparing 2 is shown. One step involves forming a piston having a coupling portion 34 at one end with a spherical end 38. Another step involves slipper 2 having a sealing and sliding face surface 48 at one end and a coupling portion 44 at the other end.
8 is formed. A cavity 52 is formed in the coupling portion 44 and is large enough to accommodate the spherical end 38 of the piston 26. Another step involves shaping the cavity 52 to establish a point of contact between the spherical end 38 of the piston 26 and the cavity 52 at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end 38. The shape of the cavity 52 may be spherical, conical, or any other suitable shape. If the cavity 52 is conical, it is generally 10
Will have a predetermined apex angle that falls in the range between.

【0014】上記から、本ピストン組立体22は、作動
中、スリッパ28のフェース面48と傾斜表面18との
間の流体薄膜高さを制御するのに効果的な装置をもたら
すことが明らかである。所定の最大距離「d」を制御す
ることにより、フェース面48は、凹面形への偏向を促
され、すなわち、流体の漏洩を最小にしながら、引き擦
り、及び/又は、磨耗を効果的に低減する均一な流体薄
膜高さを持つインタフェースを準備する。本発明の他の
態様、対象、及び、利点は、図面、開示、及び、添付請
求項を検討することにより得ることができる。
From the above, it is apparent that the present piston assembly 22 provides an effective device for controlling the fluid film height between the face surface 48 of the slipper 28 and the inclined surface 18 during operation. . By controlling the predetermined maximum distance "d", the face surface 48 is encouraged to deflect into a concave shape, i.e., effectively reducing scuffing and / or wear while minimizing fluid leakage. Prepare an interface with a uniform fluid film height. Other aspects, objects, and advantages of the invention can be obtained from a study of the drawings, the disclosure, and the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態を組み込んだ流体移送装置の
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fluid transfer device incorporating an embodiment of the present invention.

【図2】図1の流体移送装置から取られたスリッパの1
つの実施形態の拡大図である。
FIG. 2 shows one of the slippers taken from the fluid transfer device of FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of one embodiment.

【図3】図1の流体移送装置から取られたスリッパの別
の実施形態の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of another embodiment of a slipper taken from the fluid transfer device of FIG.

【図4】流体移送装置において使用中にスリッパに作用
する力を図式的に示す、スリッパの拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view of the slipper, schematically illustrating forces acting on the slipper during use in the fluid transfer device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流体移送装置 12 ハウジング 14 流入ポート 16 流出ポート 18 傾斜表面 20 バレル 22 ピストン組立体 23 締め板 24 ボア 26 ピストン 28 スリッパ 30 基準軸線 32 本体部分 34 結合部分 36 通路 38 球面形端部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluid transfer apparatus 12 Housing 14 Inflow port 16 Outflow port 18 Inclined surface 20 Barrel 22 Piston assembly 23 Clamping plate 24 Bore 26 Piston 28 Slipper 30 Reference axis 32 Body part 34 Coupling part 36 Passage 38 Spherical end

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノア ディー マンリング アメリカ合衆国 イリノイ州 61523− 9110 チラコシ ノース ワイルド スプ ルース レーン 13627 (72)発明者 テリー ディー オルトマン アメリカ合衆国 イリノイ州 61523− 1940 チラコシ ウェスト デイビッド アベニュー 1608 (72)発明者 ジャン イェ アメリカ合衆国 イリノイ州 60435− 8583 ジョリエット コレジドー ストリ ート 1700 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Noah Dee Manling Illinois, USA 61523-9110 Chiloco North Wild Spruce Lane 13627 (72) Inventor Terry Dee Altman, Illinois United States 61523-1940 Chiracosi West David Avenue 1608 (72 Inventor Jan Ye United States of America Illinois 60435−8583 Joliet College Street 1700

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体流入及び流出ポートを備えたハウジ
ング、傾斜表面、前記ハウジング内に配置された複数の
ボアを備えて前記ハウジング及び前記傾斜表面に対して
回転するバレル、及び、前記複数のボアの各ボアに摺動
可能に配置され前記傾斜表面と接触する各々のピストン
組立体を持つ、流体移送装置用のピストン組立体であっ
て、 基準軸線を形成し、前記基準軸線に沿って延びる本体部
分及び所定断面寸法の球面形端部を持つ結合部分と、前
記本体部分及び前記本体部分の前記結合部分を通って延
びる通路とを持つピストンと、 結合部分、封止及び摺動部分、及び、前記結合部分と前
記封止及び摺動部分とを相互連結する通路を持つスリッ
パと、を含み、 前記封止及び摺動部分は、フェース面と、前記フェース
面内に形成されて前記フェース面から内向きに延び、前
記フェース面の前記通路と連結する陥凹とを持ち、 前記結合部分は、前記結合部分内に形成されて前記結合
部分の前記通路と連結した空洞を持ち、前記ピストンの
前記球面形端部を収容するのに十分な大きさの第1の部
分と、前記球面形端部の中心から所定の最大距離で前記
ピストンの前記球面形端部との接触を確立するのに十分
な大きさ及び形状の第2の部分とを持つ、ことを特徴と
するピストン組立体。
A housing having fluid inlet and outlet ports, a sloped surface, a barrel rotating with respect to the housing and the sloped surface with a plurality of bores disposed within the housing, and the plurality of bores. A piston assembly for a fluid transfer device having a respective piston assembly slidably disposed in each bore of said bore surface and in contact with said inclined surface, said body defining a reference axis and extending along said reference axis. A piston having a portion and a coupling portion having a spherical end with a predetermined cross-sectional dimension; a piston having the body portion and a passage extending through the coupling portion of the body portion; a coupling portion, a sealing and sliding portion; A slipper having a passage interconnecting the coupling portion and the sealing and sliding portion, wherein the sealing and sliding portion is formed in the face surface and formed in the face surface. A recess extending inward from the face surface and connecting to the passage in the face surface, the coupling portion having a cavity formed in the coupling portion and coupled to the passage in the coupling portion; Establishing contact between a first portion large enough to accommodate the spherical end of the piston and the spherical end of the piston at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end. A second portion of a size and shape sufficient for the piston assembly.
【請求項2】 前記スリッパは、前記結合部分及び前記
封止及び摺動部分を通って延びる基準軸線を形成し、 前記スリッパの前記空洞の第2の部分は、所定の先端角
を持つ円錐状表面により形成される、ことを特徴とする
請求項1に記載のピストン組立体。
2. The slipper defines a reference axis extending through the coupling portion and the sealing and sliding portion, and the second portion of the cavity of the slipper has a conical shape with a predetermined tip angle. The piston assembly according to claim 1, wherein the piston assembly is formed by a surface.
【請求項3】 前記先端角は、10から30度の範囲内
にあることを特徴とする請求項2に記載のピストン組立
体。
3. The piston assembly according to claim 2, wherein said tip angle is in a range of 10 to 30 degrees.
【請求項4】 前記ピストンの前記球面形端部は、所定
の半径を持ち、 前記球面形端部の中心からの前記所定最大距離は、前記
所定半径の60パーセント未満である、ことを特徴とす
る請求項1に記載のピストン組立体。
4. The spherical end of the piston has a predetermined radius, and the predetermined maximum distance from the center of the spherical end is less than 60 percent of the predetermined radius. The piston assembly according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記空洞は、底部分を持ち、 前記スリッパの前記空洞の前記第2の部分は、前記ピス
トンの前記球面形端部と実質的に同じ断面寸法を持つ球
面によって形成され、 陥凹は、前記空洞の底に形成され、前記球面を前記球面
形端部の中心から前記所定最大距離において終わらせる
のに十分な大きさを持つ、ことを特徴とする請求項1に
記載のピストン組立体。
5. The cavity having a bottom portion, wherein the second portion of the cavity of the slipper is formed by a spherical surface having substantially the same cross-sectional dimensions as the spherical end of the piston. The piston of claim 1, wherein a recess is formed in the bottom of the cavity and is large enough to terminate the spherical surface at the predetermined maximum distance from the center of the spherical end. Assembly.
【請求項6】 流入及び流出ポートと傾斜表面とを持つ
ハウジングと、 前記ハウジングに配置され、前記ハウジング及び前記傾
斜表面に対して回転するように作動可能である、複数の
ボアを形成するバレルと、 前記複数のボアの各ボアに各々配置され、前記傾斜表面
と接触するピストン組立体と、を含み、 前記ピストン組立体は、本体部分及び球面形端部を持つ
ピストンと、摺動及び封止部分及び結合部分を持つスリ
ッパとを含み、 前記結合部分は、前記球面形端部の中心からの所定最大
距離において前記ピストンの前記球面形端部との接触を
確立するのに十分な大きさの一部分を持つ空洞を形成す
る、ことを特徴とする、流体移送装置。
6. A housing having an inlet and an outlet port and a ramp surface, and a barrel defining a plurality of bores disposed in the housing and operable to rotate relative to the housing and the ramp surface. A piston assembly disposed in each bore of the plurality of bores and in contact with the angled surface, the piston assembly having a body portion and a piston having a spherical end, sliding and sealing. And a slipper having a coupling portion, wherein the coupling portion is large enough to establish contact with the spherical end of the piston at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end. A fluid transfer device, forming a cavity having a portion.
【請求項7】 ピストン及びスリッパを持ち、作動中に
前記スリッパの封止及び摺動フェース面がほぼ凹面形へ
の変形を促される、ピストン組立体を準備する方法であ
って、 球面形端部を備える結合部分をその一端に持つピストン
を形成する段階と、 一端に封止及び摺動フェース面、及び、他端に前記ピス
トンの前記球面形端部を収容するのに十分な大きさの、
その内部に形成される空洞を備える結合部分を持つスリ
ッパを形成する段階と、 前記ピストンの前記球面形端部と前記空洞との間に、前
記球面形端部の中心からの所定最大距離において接触点
を確立するために前記空洞を成形する段階と、を含むこ
とを特徴とする方法。
7. A method of preparing a piston assembly having a piston and a slipper, wherein during operation the sealing and sliding face of the slipper is urged to deform to a generally concave shape, the method comprising providing a spherical end. Forming a piston having at one end a coupling portion comprising: a sealing and sliding face surface at one end; and a large enough to receive the spherical end of the piston at the other end.
Forming a slipper having a coupling portion with a cavity formed therein; and contacting the piston with the spherical end at a predetermined maximum distance from the center of the spherical end. Shaping the cavity to establish a point.
【請求項8】 前記空洞を成形する段階は、所定の先端
角を持つ円錐状表面を生成する段階を含むことを特徴と
する請求項7に記載の方法。
8. The method of claim 7, wherein shaping the cavity includes creating a conical surface having a predetermined tip angle.
【請求項9】 前記円錐状表面を生成する段階は、前記
所定の先端角を10から30度の範囲内に維持する段階
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein generating the conical surface comprises maintaining the predetermined tip angle within a range of 10 to 30 degrees.
【請求項10】 前記空洞を成形する段階は、前記ピス
トンの前記球面形端部と実質的に同じ断面寸法である球
面を生成する段階を含むことを特徴とする請求項7に記
載の方法。
10. The method of claim 7, wherein shaping the cavity includes creating a sphere having substantially the same cross-sectional dimension as the spherical end of the piston.
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