DE2804021A1 - PISTON ARRANGEMENT - Google Patents
PISTON ARRANGEMENTInfo
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- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/12—Details
- F16J9/20—Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
Description
Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch Friedrich-Ebert-Str.Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch Friedrich-Ebert-Str.
6710 Frankenthal/Pfalz6710 Frankenthal / Palatinate
KolbenanordnungPiston assembly
Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung mit einer zentrisch durch den KoIb en zylinder verlaufenden Stange, auf welcher der Kolben verschiebbar gelagert ist.The invention relates to a piston arrangement with a rod extending centrally through the piston cylinder, on which the Piston is slidably mounted.
Eine derartige Kolbenanordnung findet z.B. bei Hydraulik-Stellmotoren Verwendung, um bei der Positions änderung des Stellkolbens ein Rückführsignal auf den Regelschieber zu übertragen. Zu diesem Zweck wird ein Rückführkolben über eine Rückführfeder gegen ein Ölpolster in einem vom Kolbenzylinder gebildeten Rückführraum gedrückt, der im Regelschieber angeordnet ist. Für einen einwandfreien Regelablauf kommt es darauf an, daß die einzelnen Glieder des Regelkreises möglichst reibungsfrei arbeiten. In bezug auf den Rückführkolben ist daher zu fordern, daß dieser möglichst reibungsfrei im Kolbenzylinder verschiebbar ist.Such a piston arrangement can be found in hydraulic servomotors, for example Use to transmit a feedback signal to the control slide when the position of the actuating piston changes. To this Purpose, a return piston is pressed by a return spring against an oil cushion in a return space formed by the piston cylinder, which is arranged in the control slide. For a proper control process, it is important that the individual elements of the Work as smoothly as possible in the control loop. With regard to the return piston, it is therefore necessary that it be as frictionless as possible is displaceable in the piston cylinder.
Es wurde versucht, diese Forderung durch eine Herstellung des Kolbens mit engsten Toleranzen zu erfüllen, jedoch zeigte sich, daß selbstAn attempt was made to meet this requirement by manufacturing the piston to meet the tightest tolerances, but it turned out that even
Fs/mü bei Fs / mü at
909831/0380909831/0380
bei präzisester Bearbeitung der einzelnen Kolbenteile und der Einhaltung engster Toleranzen ein Kippen des Kolbens nicht vermieden werden kann. Dies ergibt sich insbesondere dadurch, daß die Rückführfeder selbst bei sorgfältigster Herstellung nicht mit derselben Genauigkeit wie die Drehteile des Kolbens hergestellt werden kann. Ferner ist auch nicht zu vermeiden, daß sich die Feder beim Zusammendrücken etwas vereckt und damit dazu beiträgt, daß sich der Kolben beim Verschieben zu verkanten versucht. Ein solches Verkanten führt sofort zu einer Erhöhung der Reibung und damit zur Beeinträchtigung der Regelung.with the most precise machining of the individual piston parts and compliance Tilting of the piston cannot be avoided with the tightest tolerances. This results in particular from the fact that the return spring cannot be made with the same accuracy as the turned parts of the piston, even with the most careful manufacture. Furthermore, it is also unavoidable that the spring squeezes a little when compressed and thus contributes to the piston when Tried to shift. Such tilting immediately leads to an increase in friction and thus to the impairment of the Regulation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung zu schaffen, bei der selbst eine verkantete Verschiebung des Kolbens im Kolbenzylinder zu keiner wesentlichen Erhöhung der Reibung führt.The invention is based on the object of creating a piston arrangement in which even a tilted displacement of the piston in the Piston cylinder does not lead to any significant increase in friction.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs erwähnten Kolbenanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das auf der Stange verschiebbare Lager als Gelenklager ausgebildet ist, und daß der Kolben mit einem balligen Kolbenring an der Kolbenzylinderwand anliegt.This task is based on the piston arrangement mentioned at the beginning according to the invention achieved in that the bearing displaceable on the rod is designed as a pivot bearing, and that the piston rests against the piston cylinder wall with a spherical piston ring.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ballige Oberfläche des Kolbenringes einen Kugelradius gleich dem Radius des Kolbenzylinders hat.According to a further embodiment of the invention it is provided that the spherical surface of the piston ring has a spherical radius equal to the radius of the piston cylinder.
Ferner ist vorgesehen, daß der Kolbenring in einer Ringnut des Kolbenkörpers radial verschiebbar gelagert ist.It is also provided that the piston ring is in an annular groove of the piston body is mounted radially displaceable.
Bei einer gemäß den Merkmalen der Erfindung aufgebauten Kolbenanordnung kann eine ungleichmäßig auf den Kolben wirkende Kraft wohl eine Schrägstellung In a piston arrangement constructed according to the features of the invention a force acting unevenly on the piston can probably cause an inclination
90 983 1/038 090 983 1/038 0
stellung des Kolbens mit sich bringen, jedoch führt dies zu keiner Erhöhung der Kolbenreibung an der Kolbenzylinderwand bzw. auf der zentrisch verlaufenden Stange, da der Kolben um das Kugelstück des Gelenklagers pendeln kann und der Kolbenring mit gleichbleibendem Durchmesser unabhängig von der Schräglage an der Kolbenzylinderwand anliegt. Aufgrund der radial verschiebbaren Lagerung des Kolbenringes in der Ringnut des Kolbenkörpers werden auch geringfügige Abweichungen der zentrischen Lage der Stange bezüglich der Kolbenzylinderwand noch ohne Schwierigkeiten ausgeglichen.bring position of the piston with it, but this does not lead to an increase the piston friction on the piston cylinder wall or on the centrally running rod, since the piston is around the spherical piece of the spherical bearing can oscillate and the piston ring rests against the piston cylinder wall with a constant diameter regardless of the inclined position. Because of the radially displaceable mounting of the piston ring in the ring groove of the piston body, slight deviations in the central position of the rod with respect to the piston cylinder wall are still without Difficulties balanced.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:The advantages and features of the invention also emerge from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the claims and the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Hydraulik-Stellmotor mit einem Rückführkolben gemäß der Erfindung;1 shows a section through a hydraulic servomotor with a return piston according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung des Rückführkolbens.2 shows an enlarged detailed illustration of the return piston.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hydraulik-Stellmotor ist in einem zylindrischen Gehäuse 10 ein Stellkolben 11 angeordnet, der aufgrund des über die Steuerkanten eines Regelschiebers 12 zugeführten Steuer-Öles verschiebbar ist. Der Regelschieber 12 ist an seinem, dem Stellkolben gegenüberliegenden Ende erweitert und als Kolbenzylinder 13 ausgebildet. Durch das Zentrum des Regelschiebers 12 sowie des Kolbenzylinders 13 verläuft eine Einstellspindel 14, auf welcher ein im Kolbenzylinder 13 verschiebbarer Kolben 15 geführt ist.In the hydraulic servomotor shown in Fig. 1, an actuating piston 11 is arranged in a cylindrical housing 10, which due to of the control oil supplied via the control edges of a control slide 12 is movable. The control slide 12 is widened at its end opposite the setting piston and is designed as a piston cylinder 13. An adjusting spindle 14, on which a piston cylinder 13 displaceable piston 15 is guided.
Der Kolben 15 ist über eine Rückführfeder 16 gegen den Stellkolben 11 abgestützt.The piston 15 is against the actuating piston 11 via a return spring 16 supported.
Der Kolben-The piston-
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Der Kolbenzylinder 13 und der Kolben 15 umschließen einen mit Öl gefüllten Rückführraum 17. Bei einer Verschiebung des Stellkolbens 11 wirkt dieser über die Rückführfeder 16 auf den Kolben 15 und überträgt eine Rückstellkraft über das Ölpolster im Rückführraum 17 auf den Regelschieber 12. Dadurch entsteht eine Rückführung für den Regelkreis, deren Abschlüpfende mit Hilfe einer Rückführdrossel 18 eingestellt werden kann.The piston cylinder 13 and the piston 15 enclose a return space 17 filled with oil this acts via the return spring 16 on the piston 15 and transmits a restoring force via the oil cushion in the return space 17 on the control slide 12. This creates a return for the Control circuit, the end of which with the help of a feedback throttle 18 can be adjusted.
In Fig. 2 ist der Aufbau des Kolbens 15 im Detail dargestellt. Der Kolben besteht aus einem ringförmigen Kolbenkörper 20, dessen Mittelbohrung abgesetzt ist und ein Gelenklager 21 aufnimmt. Dabei stützt sich der Einbauring 22 des Gelenklagers an einer Schulter der Mittelbohrung ab. Das Kugelstück des Gelenklagers ist auf der Einstellspindel 14 verschiebbar angeordnet. Der äußere Umfang des Kolbenkörpers 20 ist ebenfalls abgesetzt und nimmt einen Kolbenring 23 auf. Dieser Kolbenring 23 ist ballig ausgeführt, wobei die ballige Oberfläche in der Ebene einer Kugelfläche verläuft, die einen dem Kolbenzylinder entsprechenden Durchmesser hat. Der Kolbenring 23 wird mit einer Ringscheibe 24, welche mit Schrauben 25 gegen den Kolbenkörper verschraubt ist, festgehalten. Diese Ringscheibe steht über den abgesetzten Teil des Kolbenkörpers über, so daß eine umlaufende Ringnut entsteht, in welcher der Kolbenring liegt. Der Durchmesser der Bodenfläche dieser Nut ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Kolbenringes 23, so daß dieser radial in der Nut verschiebbar gelagert ist.In Fig. 2, the structure of the piston 15 is shown in detail. Of the The piston consists of an annular piston body 20, the central bore of which is offset and accommodates a pivot bearing 21. Included the mounting ring 22 of the spherical bearing is supported on a shoulder of the central bore. The spherical piece of the spherical bearing is on the adjustment spindle 14 slidably arranged. The outer circumference of the piston body 20 is also stepped and takes a piston ring 23 on. This piston ring 23 is designed convex, the convex surface runs in the plane of a spherical surface, which one the Piston cylinder has the appropriate diameter. The piston ring 23 is with an annular disc 24, which with screws 25 against the Piston body is screwed, held. This annular disk protrudes over the stepped part of the piston body, so that a circumferential The ring groove is created in which the piston ring is located. The diameter of the bottom surface of this groove is much smaller than the inside diameter of the piston ring 23 so that it is mounted so that it can be displaced radially in the groove.
Die den Kolben 15 mit dem Stellkolben 11 verbindende Rückführfeder 16 ist als gewickelte Schraubenfeder ausgebildet, deren Enden 26 und 27paral-IeI zur Längsachse der Einstellspindel verlaufen. Das Ende 26 ist in eine, entsprechende Bohrung im Stellkolben 11 eingesetzt und wird mit einer Madenschraube 28 festgehalten. Das gegenüberliegende Ende 27 der Rückführfeder 16 ist in eine entsprechende Bohrung des Kolbenkörpers 20The return spring 16 connecting the piston 15 to the actuating piston 11 is designed as a coiled helical spring, the ends 26 and 27paral-IeI run to the longitudinal axis of the setting spindle. The end of 26 is in a, corresponding hole is inserted in the actuating piston 11 and is held in place with a grub screw 28. The opposite end 27 of the return spring 16 is in a corresponding bore of the piston body 20
eingesetztused
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eingesetzt und wird mit Hilfe einer Madenschraube 29 festgehalten.is used and is held in place with the aid of a grub screw 29.
Selbst bei äußerst sorgfältiger Herstellung der Rückführfeder 16 ist es nur sehr schwer möglich, die beiden Enden 26 und 27 genau parallel zueinander abzubiegen. Auch die Einhaltung eines genauen Federdurchmessers ist äußerst schwierig. Aus diesem Grund ergibt sich, daß auf den Kolben 15 außermittige Kräfte allein durch die Einspannung der Feder wirken können, die ein Verkanten des Kolbens bewirken. Durch das Gelenklager 21 einerseits und den balligen Kolbenring andererseits wird jedoch gewährleistet, daß bei einem solchen Verkanten bzw. bei einer Schräglage des Kolbens keine zusätzliche Reibung entsteht, da nämlich der Kolben auf dem Kugelstück des Gelenklagers praktisch reibungsfrei eine pendelnde Bewegung ausführen kann und andererseits der Durchmesser des Kolbens durch die ballige, einer Kugelfläche folgenden Oberfläche auch bei einer Schräglage immer mit gleichem Durchmesser an dem Kolbenzylinder 13 anliegt.Even with extremely careful manufacture of the return spring 16, it is very difficult to precisely locate the two ends 26 and 27 turn parallel to each other. Maintaining an exact spring diameter is also extremely difficult. Because of this, results that on the piston 15 eccentric forces solely due to the clamping the spring can act, causing the piston to tilt. By the spherical bearing 21 on the one hand and the spherical piston ring on the other hand, however, it is ensured that in the event of such a tilting or an inclined position of the piston no additional Friction arises because the piston can execute a pendulum movement with practically no friction on the spherical piece of the spherical bearing and on the other hand, the diameter of the piston due to the spherical surface following a spherical surface, always even in the case of an inclined position rests against the piston cylinder 13 with the same diameter.
Da die Einstellspindel 14 in ihrem vorderen Ende nicht gelagert ist, können sich im Betrieb geringfügige Exzentrizitäten ergeben, die jedoch durch die radial verschiebbare Lagerung des Kolbenringes 23 in der Ringnut des Kolbenkörpers 20 ausgeglichen werden.Since the adjusting spindle 14 is not supported in its front end, Slight eccentricities can arise during operation, but these are caused by the radially displaceable bearing of the piston ring 23 are balanced in the annular groove of the piston body 20.
Durch die Maßnahmen der Erfindung wird jedoch nicht nur ein nahezu reibungsfreies Bewegungsspiel auch für einen gekippten Kolben im Kolbenzylinder gewährleistet, vielmehr läßt sich die Herstellung des Kolbens wesentlich vereinfachen, da nur noch für das Gelenklager und die ballige Oberfläche des Kolbenringes sehr enge Toleranzen bei der Herstellung eingehalten werden müssen. Für die übrigen Teile des Kolbens und insbesondere den Kolbenkörper 20, können wesentlich größere Toleranzen zugelassen werden, da diese Ungenauigkeiten keinerlei Einfluß mehr auf die reibungsfreie Verschiebung des Kolbens im Kolben zylinder haben. Da der in der Ringnut bewegliche Kolbenring auch eine Exzentrizität der Einstellspindel bzw. auf den KolbenBy the measures of the invention, however, not only a nearly Friction-free play is guaranteed even for a tilted piston in the piston cylinder, rather the production of the piston, as there are only very tight tolerances for the spherical bearing and the spherical surface of the piston ring must be adhered to during manufacture. For the remaining parts of the piston and in particular the piston body 20, can be essential larger tolerances are permitted, since these inaccuracies no longer have any influence on the frictionless displacement of the piston have in the piston cylinder. Since the piston ring, which is movable in the ring groove, also has an eccentricity of the setting spindle or of the piston
einwirkendeacting
809831/03S0809831 / 03S0
einwirkende Querkräfte ausgleichen kann, können sich derartige Kräfte nicht mehr reib ungs erhöhend auswirken.can compensate for acting transverse forces, such forces can no longer have a friction-increasing effect.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition |