DE102017130616A1

DE102017130616A1 - Steuerung der Abstimmung eines hydraulischen Spanners durch die Lochgröße in der Kolbennase

Info

Publication number: DE102017130616A1
Application number: DE102017130616.1A
Authority: DE
Inventors: Paul Freemantle; Keith B. Cobb; Glenn E. Swanson
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US10738861B2; KR20180071974A; US20180172116A1; JP7479111B2; JP2018100772A; CN108204386A; CN108204386B

Abstract

Zur Steuerung der Spannerabstimmung bewegt ein Spanner die Durchflussbegrenzung zur Nase des Kolbens hin, die ein Loch mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mmbis 1,1 mmaufweist. Außerdem entfällt dadurch bei der konstruktiven Ausführung des Spanners ein Bauteil. Die Kolbenlochgeometrie umfasst ein einziges Loch oder mehrere Löcher.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydraulischen Spanner. Insbesondere betrifft die Erfindung das Steuern der Öldurchflussmenge in hydraulischen Spannern.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Derzeitige hydraulische Spanner nutzen zur Steuerung der Menge des Öldurchflusses von einem Hochdruckraum des hydraulischen Spanners zur Atmosphäre eine Kunststoffscheibendichtung mit einem spiralförmig gewundenen Pfad. Die Kunststoffdichtung und der gewundene Pfad be- und entlüften durch ein übergroßes Loch in der Nase des Kolbens.
Im Innern des Kolbens ist eine Druckfeder, die auf eine Druckausgleichscheibe drückt, die zur Innenseite der Kolbennase hin abdichtet. Die Dichtung enthält den gewundenen Pfad, der den Fluss des Öls begrenzt, um einen Luftdruckausgleich zu ermöglichen, aber auch, um durch Aufrechterhalten des Öldrucks im Innern des Körpers die Abstimmung des Spanners zu steuern. Hinter dieser Durchflussbegrenzung strömt das Öl durch ein übergroßes Loch in der Nase des Kolbens aus.
1A und 1B zeigen einen Spannerkolben 2 mit einer Druckausgleichscheibe 10. Der Kolben 2 weist ein Kolbengehäuse 4 und einen Hydraulikdruckraum 6 auf. Die Kolbenfeder und der Spannerkörper sind der Übersichtlichkeit wegen entfernt worden. Ein gewundener Pfad 12 in der Druckausgleichscheibe 10 steuert Öldurchflussmenge, Luftdruckausgleich und Spannerabstimmung. Sobald das Öl die Druckausgleichscheibe 10 durchflossen hat, verlässt es den Spanner durch ein übergroßes Loch 16, typisch mit 2 mm Durchmesser, in der Kolbennase 18.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Zur Steuerung der Spannerabstimmung bewegt ein Spanner die Durchflussbegrenzung zur Nase des Kolbens hin, die mindestens ein Loch mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm² aufweist. Die Druckausgleichscheibe entfällt bei der konstruktiven Ausführung des Spanners. Das Kolbenloch kann aus einem einzigen Loch oder mehreren Löchern bestehen.
In einer Ausführungsform umfasst ein Kolben für einen hydraulischen Spanner einen Hohlkolben mit einem Kolbenkörper, der eine Kolbennase mit mindestens einem axialen Loch aufweist, das einen Durchmesser und eine Querschnittsfläche aufweist. Der Durchmesser des mindestens einen Lochs ist kleiner als 1 mm, und die Gesamtquerschnittsfläche des mindestens einen Lochs liegt zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm².
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein hydraulischer Spanner einen Spannerkörper mit einer Bohrung, die durch einen Zulauf mit einer Druckfluidquelle in Fluidverbindung steht, und einen Hohlkolben, der in der Bohrung gleitfähig aufgenommen ist. Der Kolben weist einen Kolbenkörper auf, der eine Kolbennase mit mindestens einem darin ausgebildeten axialen Loch aufweist, wobei der Durchmesser des axialen Lochs kleiner als 1 mm ist und die Gesamtquerschnittsfläche des axialen Lochs zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt. Außerdem weist der Spanner einen Hydraulikdruckraum auf, der durch den Hohlkolben und die Bohrung des Spannerkörpers definiert wird, und eine Kolbenfeder, die im Innern des Hydraulikdruckraums aufgenommen ist, um den Kolben vom Zulauf weg vorzubelasten.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Hohlkolben für einen hydraulischen Spanner einen Kolbenkörper mit einer Kolbennase und mit mindestens einem axialen Loch in der Kolbennase oder einem radialen Loch im Kolbenkörper. Der Durchmesser des axialen Lochs oder des radialen Lochs ist kleiner als 1 mm, und die Gesamtquerschnittsfläche des axialen Lochs oder des radialen Lochs liegt zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm².
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Kolben für einen hydraulischen Spanner einen Hohlkolben mit einem Kolbenkörper, wobei er eine Kolbennase mit mindestens zwei axialen Löchern aufweist, die eine Querschnittsfläche aufweisen. Die Gesamtquerschnittsfläche der mindestens zwei Löcher liegt zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm².
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein hydraulischer Spanner einen Spannerkörper mit einer Bohrung, die durch einen Zulauf mit einer Druckfluidquelle in Fluidverbindung steht, und einen Hohlkolben, der in der Bohrung gleitfähig aufgenommen ist. Der Kolben weist einen Kolbenkörper auf, der eine Kolbennase mit mindestens zwei darin ausgebildeten axialen Löchern aufweist, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der mindestens zwei axialen Löcher zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt. Außerdem weist der Spanner einen Hydraulikdruckraum auf, der durch den Hohlkolben und die Bohrung des Spannerkörpers definiert wird, und eine Kolbenfeder, die im Innern des Hydraulikdruckraums aufgenommen ist, um den Kolben vom Zulauf weg vorzubelasten.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Kolben für einen hydraulischen Spanner einen Hohlkolben mit einem Kolbenkörper, der eine Kolbennase mit einem axialen Loch hat, das einen Durchmesser von weniger als 1 mm aufweist.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein hydraulischer Spanner einen Spannerkörper mit einer Bohrung, die durch einen Zulauf mit einer Druckfluidquelle in Fluidverbindung steht, und einen Hohlkolben, der in der Bohrung gleitfähig aufgenommen ist. Der Kolben weist einen Kolbenkörper auf, der eine Kolbennase mit einem axialen Loch hat, das einen Durchmesser von weniger als 1 mm aufweist. Außerdem weist der Spanner einen Hydraulikdruckraum auf, der durch den Hohlkolben und die Bohrung des Spannerkörpers definiert wird, und eine Kolbenfeder, die im Innern des Hydraulikdruckraums aufgenommen ist, um den Kolben vom Zulauf weg vorzubelasten.
Figurenliste

1A zeigt einen Spannerkolben des Standes der Technik, mit einer Druckausgleichscheibe.
1B zeigt eine Nahansicht einer Druckausgleichscheibe des Standes der Technik.
2 zeigt einen Spanner mit einem axialen Loch zum Abstimmen des Spanners in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt einen Spannerkolben mit einem einzigen axialen Loch in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Spannerkolben mit mehreren axialen Löchern zum Abstimmen des Spanners in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen Spannerkolben mit einem Loch im Kolbenkörper zum Abstimmen des Spanners in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen Spannerkolben mit mehreren Löchern im Kolbenkörper zum Abstimmen des Spanners in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt einen Spannerkolben mit sowohl radialen Löchern im Kolbenkörper als auch axialen Löchern in der Kolbennase zum Abstimmen des Spanners in einer anderen Ausführungsform.
8 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Durchflussmenge und der Querschnittsfläche.
9 zeigt eine grafische Darstellung des Lochdurchmessers versus die Durchflussmenge.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zur Steuerung der Spannerabstimmung bewegt ein Spanner die Durchflussbegrenzung zur Nase des Kolbens hin, die ein Loch mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm² aufweist. Die Kolbenlochgeometrie umfasst ein einziges Loch oder mehrere Löcher. In manchen Ausführungsformen mit einem einzigen axialen Loch weist das Loch einen Durchmesser von weniger als 1 mm auf. Das Loch (die Löcher) in der Kolbennase ermöglicht (ermöglichen) den Wegfall eines Bauteils in der Baugruppe, wodurch Kosten und Komplexität reduziert werden. Das Loch ermöglicht (die Löcher ermöglichen) ferner einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner eingeschlossene Luft entweicht durch die kleinen Löcher in der Nase des Kolbens. Der Öldruck im Hochdruckraum des Kolbens bewegt sich durch die Löcher, um den Grad der Dämpfung am Spanner und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern.
Die Steuerung der Abstimmung des hydraulischen Spanners nutzt eine spezifische Lochquerschnittsfläche, vorzugsweise in der Kolbennase, um die Öldurchflussmenge zu steuern. Die Löcher sind in der Kolbennase vorzugsweise axial angeordnet. Die axialen Löcher in der Kolbennase stellen Öl zum Schmieren der Kette bereit. Alternativ können sich die Löcher in der Seitenwand des Kolbens befinden. Radiale Löcher an der Seite des Kolbens können die Reibung zwischen dem Kolben und der Bohrung dadurch verringern, dass Öl direkt in die Spannerbohrung gespritzt wird. In manchen Ausführungsformen weist der Kolben sowohl axiale Löcher als auch radiale Löcher zum Schmieren der Kette und Verringern der Reibung auf. Die gewünschte Querschnittsfläche kann unter Verwendung eines einzigen Lochs oder von mehr als einem Loch verwirklicht werden. Beispielsweise kann es in Abhängigkeit vom verfügbaren Raum in der Kolbennase oder im Kolbenkörper wie auch von der Durchflussmenge und der Gesamtquerschnittsfläche, die gewünscht sind, zwei Löcher, drei Löcher, vier Löcher, fünf Löcher oder mehr als fünf Löcher geben.
Infolge des Ersetzens der Druckausgleichscheiben durch Löcher verringern sich die Fertigungs- und Montagekosten des Spanners und zwar aufgrund des Wegfalls eines Teils und einer Verringerung der Komplexität.
Die hier beschriebenen Spannerkolben machen die Kunststoffscheibe überflüssig und nutzen stattdessen ein einziges Loch oder eine einzige Öffnung oder mehrere Löcher oder Öffnungen, das/die direkt in der Kolbennase (und/oder im Kolbenkörper) angeordnet ist/sind, indem nämlich stattdessen einfach Mittel für einen Ölaustritt und die Steuerung des Flusses des Öls vom Hochdruckraum zur Atmosphäre bereitgestellt werden.
Das Loch weist (die Löcher weisen) eine spezifische Gesamtquerschnittsfläche auf, die einer Solldurchflussmenge des Öls bei einem bestimmten Druck entspricht. Diese Durchflussmenge steuert die Spannerabstimmung.
Bei alternativen Ausführungsformen könnte der Ölfluss aus einem oder mehreren Löchern in der Seitenwand des Kolbens statt in der Nase erfolgen. Die Öffnungen könnten im Spannerkörper statt im Kolben sein, um ein Ausströmen von Luft zu ermöglichen und den Fluss zu steuern. Die Anzahl der Löcher könnte verändert werden, um den Ölfluss innerhalb der Grenzen der Querschnittsfläche zu steuern.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann ein Laser verwendet werden, um Löcher einer gewünschten Größe zu erzeugen.
Bei manchen Ausführungsformen wird eine einzige Lochgröße gewählt, und die Anzahl der Löcher kann in Abhängigkeit von der Durchflussmenge, die für einen bestimmten Spanner benötigt wird, variieren. In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 0,5 mm auf. In noch anderen Ausführungsformen ist jedes Loch kleiner als ungefähr 0,5 mm Durchmesser. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen liegt die Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher zwischen ungefähr 0,01 mm² und 1,1 mm².
Mit Bezug auf 2: Ein Spannerkörper 55 des Spanners 51 umgrenzt eine zylindrische Bohrung 59 zur gleitenden Aufnahme eines Hohlkolbens 52. Ein Ende der Bohrung 59 weist einen Zulauf 44 in Fluidverbindung mit einer externen Zuführung von Druckfluid (nicht gezeigt) und einer Rückschlagventil-Baueinheit 57 (Kugel, Haltestück, Feder und Sitz) auf. Durch einen Innenumfang des Hohlkolbens 52, die Bohrung 59, die Druckfeder 53 und die Rückschlagventil-Baueinheit 57 wird ein Hochdruckraum 56 definiert. Die Druckfeder 53 belastet den Kolben 52 vom Zulauf 44 weg vor. Der Kolben 52 weist einen Körper 47 mit einem Nasenabschnitt 58 mit einem einzigen axialen Loch 50 auf, das die Atmosphäre mit dem Hochdruckraum 56 verbindet. Obwohl bei dem Spanner von 2 nur ein einziges axiales Loch 50 gezeigt ist, kann sich im Spanner 51 eine beliebige Anzahl axialer Löcher und/oder radialer Löcher befinden, wie nachstehend mit Bezug auf 3 bis 7 beschrieben wird.
3 zeigt einen Kolben 52 mit einem Loch 50 in einer Nase 58 des Kolbens 52. Bei bevorzugten Ausführungsformen weist das Loch 50 eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm² auf. In manchen bevorzugten Ausführungsformen weist das Loch 50 einen Durchmesser auf, der kleiner als 1 mm ist. In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist das Loch einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,5 mm auf. Das Loch 50 ermöglicht einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner 51 eingeschlossene Luft entweicht durch das Loch in der Nase 58 des Kolbens 52 in die Atmosphäre. Der Öldruck im Hochdruckraum 56 bewegt sich durch das Loch 50, um den Grad der Dämpfung am Spanner 51 und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern.
Die gewünschte Querschnittsfläche für einen Luftdruckausgleich/ein Abstimmen kann alternativ unter Verwendung von mehr als einem Loch verwirklicht werden. 4 zeigt einen Kolben 62 mit fünf Löchern 60 in der Nase 68 des Kolbens 62, der den Kolben 52 von 2 ersetzen würde. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt die Gesamtquerschnittsfläche der fünf Löcher 60 im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm². In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 0,5 mm auf. Alle Löcher 60 können von gleicher Größe sein oder eines oder mehrere der Löcher können verschiedene Größen aufweisen, solange die Gesamtquerschnittsfläche erzielt wird. Die Löcher 60 ermöglichen einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner eingeschlossene Luft entweicht durch die Löcher in der Nase 68 des Kolbens 62. Der Öldruck im Hochdruckraum bewegt sich durch das Loch 60, um den Grad der Dämpfung am Spanner und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern. Obwohl es in 4 fünf Löcher 60 gibt, kann es alternativ in Abhängigkeit vom verfügbaren Raum in der Kolbennase oder im Kolbenkörper wie auch von der Durchflussmenge und der Gesamtquerschnittsfläche, die gewünscht sind, zwei Löcher, drei Löcher, vier Löcher oder mehr als fünf Löcher geben. Die Löcher 60 können jeweils von gleicher Größe oder von unterschiedlichen Größen sein, solange die gewünschte Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher erzielt wird.
Die Löcher können sich alternativ an der Seite des Körpers des Kolbens befinden. 5 zeigt einen Kolben 72 mit einem Loch 70 im Körper 73 des Kolbens 72, der den Kolben 52 von 2 ersetzen würde. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt die Querschnittsfläche des Lochs 70 im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm². In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 0,5 mm auf. Das Loch 70 ermöglicht einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner eingeschlossene Luft entweicht durch das Loch im Körper 73 des Kolbens 72. Der Öldruck im Hochdruckraum bewegt sich durch das Loch 70, um den Grad der Dämpfung am Spanner und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern.
Alternativ, wie in 6 gezeigt, können sich mehrere Löcher 80 in der Seitenwand des Körpers 83 des Kolbens 82 befinden. Bei manchen Ausführungsformen mit mehreren radialen Löchern 80 sind die Löcher in gleichmäßigen Abständen angeordnet, um die Kräfte auf den Kolben im Gleichgewicht zu halten. Der Kolben 82 würde den Kolben 52 des Spanners von 2 ersetzen. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt die Gesamtquerschnittsfläche der Löcher 80 im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm². In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 0,5 mm auf. Die Löcher 80 ermöglichen einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner eingeschlossene Luft entweicht durch die Löcher 80 im Körper 83 des Kolbens 82. Der Öldruck im Hochdruckraum bewegt sich durch das Loch 80, um den Grad der Dämpfung am Spanner und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern. Obwohl es in 6 zwei Löcher 80 gibt, kann es alternativ in Abhängigkeit vom verfügbaren Raum im Kolbenkörper wie auch von der Durchflussmenge und der Gesamtquerschnittsfläche, die gewünscht sind, drei Löcher, vier Löcher, fünf Löcher oder mehr als fünf Löcher an verschiedenen Orten entlang des Körpers 83 des Kolbens 82 geben. Die Löcher 80 können jeweils von gleicher Größe oder von unterschiedlichen Größen sein, solange die gewünschte Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher erzielt wird.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem Kolben 92, der mindestens ein Loch 90 in der Nase 98 des Kolbens 92 und mindestens ein Loch 95 im Körper 93 des Kolbens 92 aufweist. Der Kolben 92 würde den Kolben 52 von 2 ersetzen. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt die Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher 90, 95 im Bereich von 0,01 mm² bis 1,1 mm². In manchen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 1,0 mm auf. In anderen Ausführungsformen weist jedes der Löcher einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,1 mm und 0,5 mm auf. Die Löcher 90, 95 ermöglichen einen Luftdruckausgleich, um eine umfassende Spannersteuerung sowie eine Steuerung der Durchflussmenge des Öls für das Abstimmen des Spanners zu ermöglichen. Im Spanner eingeschlossene Luft entweicht durch das Loch 90 in der Nase 98 des Kolbens 92 und das Loch 95 im Körper 93 des Kolbens 92. Der Öldruck im Hochdruckraum bewegt sich durch das Loch 90, 95, um den Grad der Dämpfung am Spanner und somit die Kettenbelastung in der Kraftmaschine zu steuern. Obwohl es in 7 fünf axiale Löcher 90 und zwei radiale Löcher 95 gibt, kann es alternativ in Abhängigkeit vom verfügbaren Raum in der Kolbennase und im Kolbenkörper wie auch von der Durchflussmenge und der Gesamtquerschnittsfläche, die gewünscht sind, zwei Löcher, drei Löcher, vier Löcher oder mehr als fünf Löcher 90 und drei Löcher, vier Löcher, fünf Löcher oder mehr als fünf radiale Löcher 95 an verschiedenen Orten entlang entweder der Nase 98 des Kolbens 92 und/oder des Körpers 93 des Kolbens geben. Die Löcher können jeweils von gleicher Größe oder von unterschiedlichen Größen sein, solange die gewünschte Gesamtquerschnittsfläche aller Löcher erzielt wird.
Zur Bestimmung des Lochdurchmessers und der Anzahl der Löcher bei gegebener Durchflussmenge kann die folgende Gleichung verwendet werden, wobei d = Lochdurchmesser (mm), n = Anzahl der Löcher und F = Durchflussmenge (cm³/s). $d = 2 \sqrt (\frac{F}{72,442 n π})$

Einige bevorzugte Durchmesser für einzelne axiale Löcher bei 4826 kPa (700 psi), die unter Verwendung der vorstehenden Gleichung bei gegebener Durchflussmenge berechnet wurden, sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Erforderliche Durchflussmenge (cm³/s)	Anzahl der Löcher	Lochdurchmesser (mm)
0,75	1	0,115
1	1	0,133
1,75	1	0,175
7	1	0,351
9,5	1	0,409
12	1	0,459
12	1	0,459
14	1	0,496
16	1	0,530
16	1	0,530
19	1	0,578
22	1	0,622
22	1	0,622
26	1	0,676
30	1	0,726
28,4	1	0,707
33,65	1	0,769
38,9	1	0,827
44	1	0,879
52	1	0,956
60	1	1,027
51	1	0,947
60	1	1,027
69	1	1,101
70	1	1,109
80	1	1,186
90	1	1,258

Tabelle 2 zeigt Istdaten für verschiedene Anzahlen von Löchern und verschiedene Lochdurchmesser. Tabelle 2

Anza hl Löch er	Nenndu rchm. (mm)	Loch 1 Durch m. (mm)	Loch 2 Durch m. (mm)	Loch 3 Durch m. (mm)	Loch 4 Durchm . (mm)	Loch 5 Durch m. (mm)	MW Lochdur chm. (mm)	Gesamtf läche (mm²)	Äquivalent er Durchm. (mm) eines einzelnen Lochs	Fluss bei 4826 kPa (cm³/s )
1	0,1	0,0745					0,0745	0,0044	0,0745	0,19
1	0,2	0,1635					0,1635	0,0210	0,1635	1,79
1	0,3	0,2444					0,2444	0,0469	0,2444	3,86
1	0,4	0,389					0,3890	0,1188	0,3890	8,93
1	0,5	0,4989					0,4989	0,1955	0,4989	14,02
2	0,1	0,0794	0,0873				0,0834	0,0109	0,1180	0,88
2	0,2	0,1733	0,1748				0,1741	0,0476	0,2461	4,18
2	0,3	0,2655	0,2695				0,2675	0,1124	0,3783	8,56
2	0,4	0,3962	0,4029				0,3996	0,2508	0,5651	18,25
2	0,5	0,4923	0,5064				0,4994	0,3918	0,7063	28,66
3	0,1	0,0923	0,0786	0,0908			0,0872	0,0180	0,1515	1,35
3	0,2	0,1713	0,1754	0,1685			0,1717	0,0695	0,2975	5,91
3	0,3	0,2692	0,2677	0,2714			0,2694	0,1711	0,4667	12,8
3	0,4	0,4001	0,3986	0,3869			0,3952	0,3681	0,6846	26,89
3	0,5	0,5149	0,5054	0,514			0,5114	0,6163	0,8859	43,9
4	0,1	0,0895	0,0781	0,0801	0,0836		0,0828	0,0216	0,1659	1,67
4	0,2	0,1858	0,1899	0,1838	0,1783		0,1845	0,1069	0,3690	7,73
4	0,3	0,2308	0,2425	0,2398	0,2387		0,2380	0,1779	0,4760	13,88
4	0,4	0,3629	0,3627	0,3531	0,3545		0,3583	0,4034	0,7167	29,62
4	0,5	0,4747	0,4635	0,4693	0,4443		0,4630	0,6737	0,9262	48,9
5	0,1	0,0878	0,0865	0,0894	0,0823	0,0894	0,0871	0,0298	0,1948	2,15
5	0,2	0,1662	0,176	0,1702	0,1712	0,175	0,1717	0,1158	0,3841	9,6
5	0,3	0,2646	0,269	0,2654	0,27	0,268	0,2674	0,2808	0,5979	21,16
5	0,4	0,3812	0,3784	0,3855	0,3795	0,3775	0,3804	0,5683	0,8507	40,6
5	0,5	0,4648	0,4523	0,4553	0,4605	0,464	0,4594	0,8288	1,0273	59,5

Wie in Tabelle 2 gezeigt, steuert die Gesamtquerschnittsfläche des Lochs (der Löcher) die Durchflussmenge bei gegebenem Druck. 8 zeigt den linearen Zusammenhang zwischen der Gesamtquerschnittsfläche (mm²) bei eins bis fünf Löchern mit Durchmessern von 0,1 mm bis 0,5 mm und der Durchflussmenge (cm³/s) bei 4826 kPa (700 psi). Beispielsweise erzielt ein größeres Loch den gleichen Fluss wie zwei kleinere Löcher mit der gleichen Gesamtquerschnittsfläche. Wie in 8 gezeigt, handelt es sich um eine lineare Beziehung 100: In dem Maße, wie sich die gewünschte Durchflussmenge erhöht, nimmt auch die Querschnittsfläche zu. Bei bevorzugten Ausführungsformen ergeben sich für die maximale Durchflussmenge, die für den Spanner benötigt wird, ungefähr 1,1 mm².
In 9 ist der äquivalente Durchmesser (mm) eines einzigen Lochs versus die Durchflussmenge (cm³/s) bei 4826 kPa (700 psi) für die Daten in Tabelle 2 gezeigt.
Eine Sorge bei besonders kleinen Löchern ist, ob das Loch möglicherweise aufgrund von verschmutztem Öl verstopfen könnte. Bei der Erprobung von Lochgrößen wurde festgestellt, dass ein Loch mit einem Durchmesser von 0,1 mm nur unwesentlich schlechter als eine Druckausgleichscheibe abschnitt, die eine Durchflussmenge von 1 cm³/s erforderte. Bei dem Loch mit einem Durchmesser von 0,1 mm ergab sich ein Fluss von rund 0,2 cm³/s bei 4826 kPa (700 psi). Der verschmutzte Bereich umfasste 30 % bis 75 % des Nennwerts (mit Ausnahme eines Kolbens bei 150 µm-Partikeln und sehr hohem Durchfluss). Bei einer äquivalenten Druckausgleichscheibe ergab sich ein Fluss von etwa 0,6 cm³/s bei 4826 kPa (700 psi). Der verschmutzte Bereich umfasste 52 % bis 135 % des Nennwerts (mit Ausnahme eines Kolbens bei 15 µm-Partikeln und sehr hohem Durchfluss). Da sich bei einem Loch mit einem Durchmesser von 0,1 mm ein Fluss von rund 0,2 mm bei 4826 kPa (700 psi) ergeben würde, beträgt die bevorzugte minimale Lochgröße vorzugsweise 0,13 mm, um strömungstechnisch äquivalent bemessen zu sein. Dies kommt einer Querschnittsfläche von 0,013 mm² gleich.
Demgemäß versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich der Veranschaulichung der Grundzüge der Erfindung dienen. Eine hier erfolgte Bezugnahme auf Details der dargestellten Ausführungsformen soll den Schutzbereich der Ansprüche nicht einschränken, die wiederum jene Merkmale aufführen, die als für die Erfindung wesentlich erachtet werden.

Claims

Kolben für einen hydraulischen Spanner, umfassend: einen Hohlkolben mit einem Kolbenkörper, der eine Kolbennase mit mindestens einem axialen Loch aufweist, das einen Durchmesser und eine Querschnittsfläche aufweist; wobei der Durchmesser des mindestens einen Lochs kleiner als 1 mm ist und die Gesamtquerschnittsfläche des mindestens einen Lochs zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei die Gesamtquerschnittsfläche des Lochs mindestens 0,013 mm² beträgt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser jedes Lochs zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser jedes Lochs zwischen 0,1 mm und 1,0 mm liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei das axiale Loch zwei Löcher umfasst, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der zwei Löcher zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei das axiale Loch drei Löcher umfasst, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der drei Löcher zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei das axiale Loch vier Löcher umfasst, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der vier Löcher zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei das axiale Loch fünf Löcher umfasst, wobei die Gesamtquerschnittsfläche der fünf Löcher zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, ferner mindestens ein radiales Loch im Kolbenkörper aufweisend, wobei die Gesamtquerschnittsfläche des axialen Lochs in der Kolbennase und des radialen Lochs im Kolbenkörper zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 1, wobei der hydraulische Spanner Folgendes umfasst: einen Spannerkörper mit einer Bohrung, die durch einen Zulauf mit einer Druckfluidquelle in Fluidverbindung steht, wobei die Bohrung den Hohlkolben aufnimmt; einen Hydraulikdruckraum, der durch den Hohlkolben und die Bohrung des Spannerkörpers definiert wird; und eine Kolbenfeder, die im Innern des Hydraulikdruckraums aufgenommen ist, um den Kolben vom Zulauf weg vorzubelasten.
Hohlkolben für einen hydraulischen Spanner, umfassend: einen Kolbenkörper mit einer Kolbennase und mit mindestens einem axialen Loch in der Kolbennase oder einem radialen Loch im Kolbenkörper; wobei der Durchmesser jedes von dem axialen Loch oder dem radialen Loch kleiner als 1 mm ist und die Gesamtquerschnittsfläche des axialen Lochs oder des radialen Lochs zwischen 0,01 mm² und 1,1 mm² liegt.
Kolben nach Anspruch 11, wobei die Gesamtquerschnittsfläche des axialen Lochs oder des radialen Lochs mindestens 0,013 mm² beträgt.
Kolben nach Anspruch 11, wobei der Durchmesser des axialen Lochs oder des radialen Lochs zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegt.
Kolben nach Anspruch 11, wobei der Durchmesser des axialen Lochs oder des radialen Lochs zwischen 0,1 mm und 1,0 mm liegt.
Kolben nach Anspruch 11, wobei sich das axiale Loch von einer Innenfläche des Hohlkolbens zu einer Außenfläche des Körpers des Kolbens erstreckt.