CH624451A5 - Piston engine with means for the balancing of inertia forces - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmaschine mit einer Welle, einer Taumel- oder einer Schrägscheibe, mehreren hin- und hergehenden Kolben, die mit der Taumel- oder Schrägscheibe in Wirkungsverbindung stehen, sowie Mitteln zum Ausgleich der durch die Bewegung der Taumel- oder Schrägscheibe entstehenden Massenkräfte. The invention relates to a piston machine with a shaft, a swash plate or a swash plate, a plurality of reciprocating pistons, which are in operative connection with the swash plate or swash plate, and means for compensating for those arising from the movement of the swash plate or swash plate Mass forces.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge für die Ausbildung von Kolbenmaschinen mit achsparallelen Kolben und einer Taumelscheibe oder Schrägscheibe bekannt geworden. Nachteilig war, dass solche Maschinen trotz Massenausgleiches der Taumelscheibe Vibrationen erzeugten, welche ihren wirtschaftlichen Einsatz hemmten, so dass die Anwendung praktisch auf langsamlaufende Pumpen od. dgl. beschränkt blieb. Numerous proposals for the design of piston machines with axially parallel pistons and a swash plate or swash plate have already become known. The disadvantage was that despite the mass balance of the swash plate, such machines produced vibrations which inhibited their economical use, so that the application remained practically limited to slow-running pumps or the like.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Kolbenmaschine zu schaffen, bei der die nach aussen wirksamen Kräfte vollkommen ausgeglichen sind. The object of the invention is to provide a piston machine in which the forces acting on the outside are completely balanced.

Die erfindungsgemässe Kolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass Drehmoment-Ausgleichsmassen an einander diametral gegenüberliegenden Flächenabschnitten eines die Taumel- oder Schrägscheibe aussen übergreifenden, koaxial zu der als Antriebs- oder Abtriebswelle dienenden Welle umlaufenden Teils befestigt und derart angeordnet sind, dass sie zu dem von den hin- und hergehenden Massen der Kolben und der mit diesen verbundenen hin- und herbewegten Teile auf die Taumel- oder Schrägscheibe ausgeübten Drehmoment durch Zentrifugalkraft ein gleich grosses Gegendrehmoment ausüben. The piston machine according to the invention is characterized in that torque balancing masses are fastened to diametrically opposite surface sections of a part which overlaps the swash plate or swash plate, coaxially with the shaft serving as the drive or output shaft, and are arranged in such a way that they extend towards the shaft - And the masses of the pistons and the associated reciprocating parts exerted on the swashplate or swashplate by centrifugal force exert an equal counter torque.

Dadurch ist es möglich, die bei solchen Maschinen auftretenden, Vibrationen bewirkenden Massenkräfte auszugleichen, ohne dass Schwingungen zweiter Ordnung auftreten, so dass solche Kolbenmaschinen auch mit hoher Drehzahl laufen können. This makes it possible to compensate for the inertial forces that occur in such machines, causing vibrations, without second-order vibrations occurring, so that such piston machines can also run at high speed.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kolbenmaschine, 1 shows a longitudinal section through the piston machine,

Fig. 2 ein Detail der Taumelscheiben-Lagerung, 2 shows a detail of the swash plate mounting,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Kardangelenk, 3 shows a section through the universal joint,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Ausgleiches der Massenkräfte herrührend von den hin- und herbewegten Teilen, 4 shows a schematic representation of the balancing of the mass forces originating from the parts moved back and forth,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Ausgleiches der Zentrifugalkräfte der Taumelscheibe, 5 is a schematic representation of the balance of the centrifugal forces of the swash plate,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Kolbenmaschine mit Schrägscheibe und Massenausgleich. Fig. 6 is a schematic representation of a piston machine with swash plate and mass balance.

Mit der nachfolgend beschriebenen Kolbenmaschine kann sowohl eine hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung umgewandelt werden als auch umgekehrt eine Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung. Die Kolbenkraftmaschine kann entweder ein Motor, insbesondere ein Verbrennungsmotor, ein Kompressor oder eine Pumpe für Flüssigkeiten sein. With the piston machine described below, both a reciprocating movement can be converted into a rotary movement and vice versa, a rotary movement into a reciprocating movement. The piston engine can be either a motor, in particular an internal combustion engine, a compressor or a pump for liquids.

In den Fig. 1-3 ist ein Kompressor dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. 1-3, a compressor is shown and will be described in more detail below.

In einem stationären Zylinderblock 1 befinden sich kranzartig angeordnet mehrere Kolben 2, die in Zylinderbohrungen 9 eine hin- und hergehende Bewegung ausführen können. Beim dargestellten Beispiel sind sechs Kolben 2 vorhanden; es könnte jedoch auch eine grössere oder kleinere Kolbenzahl vorgesehen sein. Der Zylinderblock 1 hat einen kreisförmigen s In a stationary cylinder block 1 there are a plurality of pistons 2 arranged like a ring, which can execute a reciprocating movement in cylinder bores 9. In the example shown, there are six pistons 2; however, a larger or smaller number of pistons could also be provided. The cylinder block 1 has a circular s

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Querschnitt und ist mit einem Fuss 29 oder Gehäuse starr verbunden. Auf der einen Stirnseite des Zylinderblocks 1 ist ein Zylinderkopf 31 mit nicht näher dargestellten Ventilen befestigt, welcher von konventioneller Bauart sein kann. Cross section and is rigidly connected to a foot 29 or housing. On one end of the cylinder block 1, a cylinder head 31 with valves, not shown, is fastened, which can be of conventional design.

Jeder Kolben 2 ist mit einer Kolbenstange 3 gelenkig verbunden. Die Verbindung zwischen Kolbenstange 3 und Kolben Each piston 2 is articulated to a piston rod 3. The connection between piston rod 3 and piston

2 erfolgt über ein sphärisches Gelenk 4. Das andere Ende der Kolbenstange 3 enthält eine Kugelpfanne 8, welche einen Kugelzapfen 7 übergreift. Der Rand der Kugelpfanne 8 ist umgebördelt, so dass die Kolbenstange 3 relativ zum Kugelzapfen 7 beweglich bleibt. Die Kugelzapfen 7 sind je mit einem zylindrischen Befestigungsbolzen 11 verbunden, die in eine Taumelscheibe 12 eingeschraubt sind. Jede Kolbenstange 2 takes place via a spherical joint 4. The other end of the piston rod 3 contains a ball socket 8 which overlaps a ball pin 7. The edge of the ball socket 8 is flanged, so that the piston rod 3 remains movable relative to the ball pin 7. The ball pins 7 are each connected to a cylindrical fastening bolt 11 which is screwed into a swash plate 12. Every piston rod

3 verbindet somit die Taumelscheibe 12 mit einem Kolben 2 über ein winkelbewegliches kraftschlüssiges Doppelgelenk. 3 thus connects the swash plate 12 to a piston 2 via an angularly movable, frictional double joint.

Die Taumelscheibe 12 enthält eine Nabe 14 in die eine Buchse 19 lösbar eingesetzt ist. Die Buchse 19 durchdringt ein Drehlager 9, das starr in einer Scheibe 22 sitzt. Diese Scheibe 22 ist mit einer Welle 23 starr verbunden. Bezüglich dieser Welle 23 ist dieses Drehlager 9 exzentrisch angeordnet. Eine Schraube 13 durchdringt die Buchse 19 und greift mit ihrem Gewinde in die Nabe 14 der Taumelscheibe 12 ein. Die Tau-melscheiben-Längsachse y hat einen Winkel a von 15 ° bis 24 °, vorzugsweise etwa 22° zur Welle 23 bzw. zur Achse x. Das Drehlager 9 hat eine unveränderliche Neigung bezüglich der Scheibe 22. Während einer Umlaufbewegung der Scheibe 22 führt die Taumelscheiben-Längsachse y eine Bewegung auf einem Kegelmantel aus. Die Taumelscheibe 12 kann somit um die Taumelscheiben-Längsachse y eine Relativverdrehung bezüglich der Scheibe 22 ausführen. Die Umsetzung der Drehbewegung der Scheibe 22 in eine Taumelbewegung der Taumelscheibe 12 erfolgt somit im Drehlager 9. Anstelle des in der Zeichnung dargestellten als Gleitlager ausgebildeten Drehlagers 9 könnten auch Wälzlager vorgesehen werden oder die Relativbewegung kann in das Innere der Taumelscheibennabe 14 verlegt werden. The swash plate 12 contains a hub 14 into which a bushing 19 is detachably inserted. The bushing 19 penetrates a pivot bearing 9 which is rigidly seated in a disk 22. This disc 22 is rigidly connected to a shaft 23. With respect to this shaft 23, this rotary bearing 9 is arranged eccentrically. A screw 13 penetrates the socket 19 and engages with its thread in the hub 14 of the swash plate 12. The swash plate longitudinal axis y has an angle a of 15 ° to 24 °, preferably about 22 ° to the shaft 23 or to the axis x. The rotary bearing 9 has an invariable inclination with respect to the disk 22. During a circular movement of the disk 22, the swashplate longitudinal axis y executes a movement on a conical jacket. The swash plate 12 can thus make a relative rotation with respect to the plate 22 about the swash plate longitudinal axis y. The conversion of the rotary movement of the disc 22 into a wobble movement of the swash plate 12 thus takes place in the rotary bearing 9. Instead of the rotary bearing 9 shown in the drawing as a slide bearing, rolling bearings could also be provided or the relative movement can be moved into the interior of the swash plate hub 14.

Die Welle 23 ist entweder die Antriebs- oder Abtriebswelle, je nachdem die Maschine als Motor oder als Pumpe oder Kompressor betrieben wird. Diese Welle 23 ist in zwei in Axialrichtung voneinander distanzierten Wälzlagern 24 gelagert. Die stationäre Abstützung der Wälzlager 24 erfolgt durch einen Lagerkörper 25, welcher mit dem Fuss 29 oder Gehäuse starr verbunden ist. Die Welle 23 und die Zylinderbohrungen 9 der Kolben 2 verlaufen achsparallel. Es wäre indessen auch möglich, dass die Zylinderbohrungen leicht divergieren oder konvergieren. Die geometrische Achse x der Welle 23 und die Taumelscheiben-Längsachse y schneiden sich in einem Punkt P, der sich zwischen dem Lager 24 und dem Zylinderblock 1 befindet. The shaft 23 is either the input or output shaft, depending on the machine being operated as a motor or as a pump or compressor. This shaft 23 is mounted in two roller bearings 24 spaced apart from one another in the axial direction. The rolling bearings 24 are supported in a stationary manner by a bearing body 25 which is rigidly connected to the foot 29 or housing. The shaft 23 and the cylinder bores 9 of the pistons 2 run axially parallel. However, it would also be possible for the cylinder bores to diverge or converge slightly. The geometric axis x of the shaft 23 and the swash plate longitudinal axis y intersect at a point P, which is located between the bearing 24 and the cylinder block 1.

Zwischen der Taumelscheibe 12 und dem Zylinderblock 1 bzw. dem Gehäuse ist ein Kraftübertragungs-Gelenk 20 angeordnet. Dieses Gelenk 20 hat die Aufgabe, eine Drehbewegung der Taumelscheibe 12 relativ zum Zylinderblock 1 zu verhindern, gleichzeitig aber eine Taumbeibewegung der Taumelscheibe 12 zuzulassen und Massenkräfte abzustützen. Wenn sich die Welle 23 dreht, führen somit die Kolben 2 translatorische Bewegungen aus. A power transmission joint 20 is arranged between the swash plate 12 and the cylinder block 1 or the housing. This joint 20 has the task of preventing the swash plate 12 from rotating relative to the cylinder block 1, but at the same time allowing the swash plate 12 to move about and supporting mass forces. When the shaft 23 rotates, the pistons thus perform 2 translatory movements.

Das Kraftübertragungs-Gelenk 20 ist als Kardangelenk oder Kreuzgelenk ausgeführt. The power transmission joint 20 is designed as a universal joint or universal joint.

Das Kraftübertragungs-Gelenk 20 muss zur Aufnahme allseitiger Winkelverlagerungen geeignet sein. Es hat zwei zueinander senkrecht stehende Schwenkachsen 17, 18, die durch einen die Kraftübertragung vermittelnden Koppelring 15 verbunden sind. The power transmission joint 20 must be suitable for absorbing angular displacements on all sides. It has two pivot axes 17, 18 which are perpendicular to one another and are connected by a coupling ring 15 which transmits power.

Die eine Schwenkachse 18 greift in die Taumelscheibe 12 ein und die andere, um 90° versetzte Schwenkachse 17 wird in einem stationären, zentralen Zapfen 16 gehalten. Der Zapfen 16 verläuft koaxial zur Längsachse x und ist mit dem Zylinderblock 1 starr verbunden oder besteht mit diesem aus einem Stück. Zur Zentrierung des Koppelringes 15 sind auf die Schwenkachsen 17, 18 Zentrierringe 21 aufgeschoben. Das Gelenk 20 ist in einer zentralen Vertiefung der Taumelscheibe 12 versenkt angeordnet, um die Baulänge zu verkürzen. Der theoretische Schwenkpunkt dieses Gelenkes 20 liegt im Punkt P und fällt mit dem Schnittpunkt der geometrischen Achse x der Welle 23 und der geometrischen Taumelscheiben-Längsachse y zusammen. Die Mittelpunkte aller Kugelgelenke 7, mit welchen die Kolbenstangen 3 mit der Taumelscheibe 12 verbunden sind, liegen in einer gemeinsamen Querebene z, die rechtwinklig zur Achse y und ebenfalls durch den Punkt P verläuft oder von diesem nur wenig distanziert ist. Dadurch können die von den Kolbenstangen 3 ausgeführten Winkelausschläge klein gehalten werden. Das Gelenk 20 fixiert die Taumelscheibe 12 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung und nimmt auf die Taumelscheibe einwirkende Kräfte auf. Da sich das Gelenk 20 zentral innerhalb des Kranzes der Kolbenstangen 3 befindet, kann es sehr gedrängt gebaut werden. Die Reibungsverluste im Kardangelenk 20 sind klein, da die Achsen keine vollen Drehbewegungen, sondern nur geringe Schwenkwinkel ausführen. One swivel axis 18 engages in the swash plate 12 and the other swivel axis 17, which is offset by 90 °, is held in a stationary, central pin 16. The pin 16 extends coaxially to the longitudinal axis x and is rigidly connected to the cylinder block 1 or consists of it in one piece. To center the coupling ring 15, 18 centering rings 21 are pushed onto the pivot axes 17, 18. The joint 20 is countersunk in a central recess in the swash plate 12 in order to shorten the overall length. The theoretical pivot point of this joint 20 lies at point P and coincides with the intersection of the geometric axis x of the shaft 23 and the geometric swash plate longitudinal axis y. The center points of all ball joints 7, with which the piston rods 3 are connected to the swash plate 12, lie in a common transverse plane z, which is perpendicular to the axis y and likewise through the point P or is only slightly distanced from it. As a result, the angular deflections made by the piston rods 3 can be kept small. The joint 20 fixes the swash plate 12 both in the radial and in the axial direction and absorbs forces acting on the swash plate. Since the joint 20 is located centrally within the ring of the piston rods 3, it can be built very compactly. The friction losses in the universal joint 20 are small, since the axes do not perform full rotary movements, but only small swivel angles.

Bei einer raschen Drehbewegung der Welle 23 erzeugen die Taumelscheibe 12 und die hin- und herbewegten Teile Massenkräfte, die es auszugleichen gilt, wenn an der Maschine Vibrationen vermieden werden sollen. Zu diesem Zwecke ist an der Scheibe 22 ein sich in Axialrichtung erstreckender Rohrteil 27 vorhanden, welcher zusammen mit der Scheibe 22 eine die Taumelscheibe 12 übergreifende Haube 26 bildet. An dieser Haube 26 werden Gewichte angebracht, die bezüglich Lage und Grösse so gewählt werden, dass die entstehenden Massenkräfte ausgeglichen werden. When the shaft 23 rotates rapidly, the swash plate 12 and the parts moved back and forth generate inertial forces which have to be compensated for if vibrations are to be avoided on the machine. For this purpose, there is an axially extending tube part 27 on the disk 22, which together with the disk 22 forms a hood 26 which overlaps the swash plate 12. Weights are attached to this hood 26, which are selected with regard to their position and size such that the resulting mass forces are balanced.

Die Haube 26 kann zudem auch als Schwungrad ausgebildet werden. Dabei wirken auf die Taumelscheibe 12 zwei verschiedene Arten von Massenkräften, die nachfolgend getrennt betrachtet werden. The hood 26 can also be designed as a flywheel. Two different types of inertial forces act on the swash plate 12, which are considered separately below.

In Fig. 4 sind die auf die Taumelscheibe 12 einwirkenden Massenkräfte als Folge der hin- und hergehenden Massen -also namentlich Kolben, Pleuelstange und ein jedem Kolben zugeordneter sektorförmiger Teil der Taumelscheibe 12 - mit A und B bezeichnet. Diese wirken parallel zur Richtung der Achse x, also in Richtung der Kolbenlängsachse. Dabei ist zu beachten, dass im vorderen und hinteren Bewegungsumkehrpunkt die Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte, welche auf den jeweiligen Kolben und damit auf die Taumelscheibe 12 einwirken, extremal sind. In der Mitte des Kolbenhubes sind die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte Null, da der Kolben auf der einen Hälfte des Kolbenhubes beschleunigt und auf der andern Hälfte verzögert wird. Es sei angenommen, dass in Fig. 4 die Taumelscheibe 12 in ihrer einen Extremposition dargestellt sei. Es wird nachfolgend jeweils nur ein Kolben betrachtet. Vorerst sollen die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte ermittelt werden, die vom Kolben 2a und den übrigen hin- und herbewegten Teilen auf die Taumelscheibe 12 ausgeübt werden, wenn die Taumelscheibe 12 eine Halbkreis-Bewegung ausführt, beginnend mit 90° vor der in Fig. 4 dargestellten Extremposition und endigend mit 90° nach dieser Position. Bei der ersten Viertelsdrehung übt der Kolben 2a auf die Taumelscheibe eine anschwellende Verzögerungskraft aus. Bei der zweiten Vierteldrehung wirkt auf die Taumelscheibe von diesem Kolben 2a eine anschwellende Beschleunigungskraft ein. Diese Massenkräfte wirken beide in Richtung des Pfeiles A. Beim diametral gegenüberliegenden Kolben 2b und den mit ihm hin- und hergehenden Teilen ist es gerade umgekehrt, indem dort die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte bezüglich der Taumelscheibe 12 in Richtung des entgegengesetzt gerichteten Pfeiles B wirksam sind. In Fig. 4, the inertial forces acting on the swash plate 12 as a result of the reciprocating masses - namely the piston, connecting rod and a sector-shaped part of the swash plate 12 assigned to each piston - are denoted by A and B. These act parallel to the direction of the axis x, that is, in the direction of the piston longitudinal axis. It should be noted here that the acceleration or deceleration forces which act on the respective piston and thus on the swash plate 12 are extreme in the front and rear movement reversal point. In the middle of the piston stroke, the acceleration and deceleration forces are zero, since the piston is accelerated on one half of the piston stroke and decelerated on the other half. It is assumed that the swash plate 12 is shown in its one extreme position in FIG. 4. Only one piston is considered below. For the time being, the acceleration and deceleration forces are to be determined, which are exerted on the swash plate 12 by the piston 2a and the other parts which are moved back and forth when the swash plate 12 executes a semicircular movement, starting at 90 ° before that shown in FIG. 4 Extreme position and ending at 90 ° after this position. At the first quarter turn, the piston 2a exerts a swelling decelerating force on the swash plate. During the second quarter turn, a swelling acceleration force acts on the swash plate from this piston 2a. These inertial forces both act in the direction of arrow A. In the case of the diametrically opposite piston 2b and the parts reciprocating with it, the reverse is true, in that the acceleration and deceleration forces with respect to the swash plate 12 act in the direction of the arrow B in the opposite direction.

Somit entsteht an der Taumelscheibe 12 ein Drehmoment in s This creates a torque in s on the swash plate 12

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Richtung des Pfeiles C. Dieses Drehmoment gilt es durch ein Gegendrehmoment aufzuheben. Dies wird erreicht durch diametral gegenüberliegende Zentrifugalkraft-Ausgleichsmassen 28 und 34 an der Haube 26. Diese Ausgleichsmassen 28 und 34 sind zueinander axial versetzt. Bei einer Drehung der Haube 26 ergeben sich Zentrifugalkräfte in Richtung der Pfeile D und E und als Folge ihres axialen Abstandes ergibt sich ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles F, also entgegengesetzt gerichtet zum Drehmoment C. Die Ausgleichsmassen 28 und 34, welche das Gegendrehmoment F erzeugen und ihr gegenseitiger Abstand werden so gewählt, dass sie das Drehmoment C genau auszugleichen vermögen. Diese Ausgleichsmassen 28,34 können parallel zur Achse x verschoben werden; vorzugsweise werden sie auf der Haube 26 so angebracht, dass sie von einer durch den Punkt P gehenden, quer zur Achse x verlaufenden Ebene gleichen Abstand haben. In der in Fig. 4 dargestellten einen Extremlage der Taumelscheibe 12 befindet sich die Ausgleichsmasse 34 sowie die obere Hälfte der Taumelscheibe 12 auf der einen Seite einer durch den Punkt P rechtwinklig zur Achse x gelegten Querebene und die andere Ausgleichsmasse 28 sowie die untere Hälfte der Taumelscheibe 12 auf der andern Seite dieser Querebene. Die sich aus mehreren gleichzeitig bewegten Kolben 2 ergebende Resultierende der hin- und hergehenden Massen jeder Kolbenhubhälfte befindet sich in einem radialen Abstand von der Achse x der geringer ist als der radiale Achsabstand der Kolben 2 von dieser Achse x aus Gründen der nicht konstanten, von Null schwellenden und auf Null absinkenden Krafteinwirkung während einer Umdrehung. Direction of arrow C. This torque has to be canceled by a counter torque. This is achieved by diametrically opposed centrifugal force balancing weights 28 and 34 on the hood 26. These balancing weights 28 and 34 are axially offset from one another. When the hood 26 rotates, centrifugal forces arise in the direction of the arrows D and E and, as a result of their axial distance, there is a torque in the direction of the arrow F, that is to say in the opposite direction to the torque C. The compensating masses 28 and 34 which generate the counter torque F. and their mutual distance are chosen so that they are able to exactly balance the torque C. These balancing masses 28, 34 can be moved parallel to the axis x; they are preferably attached to the hood 26 in such a way that they are equidistant from a plane that passes through point P and runs transversely to axis x. In the one extreme position of the swash plate 12 shown in FIG. 4, the balancing mass 34 and the upper half of the swash plate 12 are located on the one side of a transverse plane through the point P perpendicular to the axis x and the other balancing mass 28 and the lower half of the swash plate 12 on the other side of this transverse plane. The resultant of the reciprocating masses of each piston stroke half resulting from a plurality of pistons 2 moving at the same time is at a radial distance from the axis x which is less than the radial center distance of the pistons 2 from this axis x for reasons of the non-constant, zero force swelling and sinking to zero during one revolution.

Nachfolgend sollen anhand von Fig. 5 die durch die Taumelscheibe 12 erzeugten Zentrifugalkräfte und deren Ausgleich erläutert werden. Es sei angenommen, dass durch den-Punkt P eine Querebene z durch die Taumelscheibe 12 gelegt werde. Diese Querebene z verläuft rechtwinklig zur Taumelscheiben-Längsachse y und teilt die Taumelscheibe 12 in einen ersten Scheibenteil 12a und einen zweiten Scheibenteil 12b. Der stationäre Punkt P ist der Schnittpunkt der beiden Achsen x und y. Bei einer Rotation der Welle 23 wirkt auf den ersten Scheibenteil 12a eine Zentrifugalkraft G ein, welche im Schwerpunkt M dieses Scheibenteiles 12a angreift, da dieser eine Kreisbewegung mit dem Radius a um die Achse x ausführt. Diese auf den Scheibenteil 12a einwirkende Zentrifugalkraft G kann durch eine gleich grosse Gegenkraft K ausgeglichen werden, die in der gleichen Ebene wirksam ist. Die an der Haube 26 anzubringende Ausgleichsmasse 38 ist somit unter Berücksichtigung des unterschiedlichen radialen Abstandes des Angriffspunktes von G und K von der Achse x entsprechend zu dimensionieren. Ähnlich verhält es sich mit der auf den zweiten Scheibenteil 12b einwirkenden Zentrifugalkraft H, welche im Schwerpunkt N des Scheibenteiles 12b angreift. M und N befindent sich auf verschiedenen Seiten der Querebene z und G und H sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen wirksam. Der Schwerpunkt N des Scheibentei-s les 12b dreht sich um einenKreis mit dem Radius b. Um diese Zentrifugalkraft H des zweiten Scheibenteiles 12b auszugleichen, wird an der Haube 26 eine Ausgleichsmasse 39 angebracht, welche in der gleichen Ebene wie H eine entgegengesetzte Zentrifugalkraft J erzeugt, so dass sich diese Kräfte in ihrer Wirkung auf die Maschine gegenseitig aufheben. The centrifugal forces generated by the swash plate 12 and their compensation will be explained below with reference to FIG. 5. It is assumed that a transverse plane z is placed through the swash plate 12 through the point P. This transverse plane z runs at right angles to the swashplate longitudinal axis y and divides the swashplate 12 into a first disk part 12a and a second disk part 12b. The stationary point P is the intersection of the two axes x and y. When the shaft 23 rotates, a centrifugal force G acts on the first disk part 12a, which acts on the center of gravity M of this disk part 12a, since this executes a circular movement with the radius a about the axis x. This centrifugal force G acting on the disk part 12a can be compensated for by an equally large counterforce K which is effective in the same plane. The balancing mass 38 to be attached to the hood 26 is thus to be dimensioned accordingly, taking into account the different radial distance of the point of application of G and K from the axis x. The situation is similar with the centrifugal force H acting on the second disk part 12b, which acts in the center of gravity N of the disk part 12b. M and N are on different sides of the transverse plane z and G and H are effective in opposite directions. The center of gravity N of the disk part 12b rotates around a circle with the radius b. In order to balance this centrifugal force H of the second disk part 12b, a balancing mass 39 is attached to the hood 26, which generates an opposite centrifugal force J in the same plane as H, so that these forces cancel each other out in their effect on the machine.

Da sich die Ausgleichsmassen 34 und 39 einerseits und die Ausgleichsmasse 28 und 38 anderseits auf diametral gegenüberliegenden Seiten befinden, besteht die Möglichkeit, die sich jeweils auf einer Seite befindenden Ausgleichsmassen zu einer resultierenden Ausgleichsmasse zusammenzufassen. Since the balancing masses 34 and 39 on the one hand and the balancing masses 28 and 38 on the other hand are located on diametrically opposite sides, it is possible to combine the balancing masses located on each side to form a resulting balancing mass.

Es ist möglich, durch konstruktive Massnahmen den für die Zentrifugalkraft wirksamen Gewichtsanteil des Scheibenteiles 12b klein zu machen, im Vergleich zum Scheibenteil 12a, so dass er praktisch vernachlässigt werden kann. It is possible to make the weight fraction of the disk part 12b effective for the centrifugal force small by comparison with the disk part 12a, so that it can be practically neglected.

Aus Gründen der besseren Anschaulichkeit wurden positive Ausgleichsmassen 28,34, 38, 39 als auf die Haube 26 aufgesetzte Gewichtsteile dargestellt und erläutert. Die gleiche Wirkimg kann durch diametral gegenüberliegende negative Ausgleichsmassen erreicht werden, z. Beispiel durch Ausfrä-sungen in der Haube. In diesem Sinne sollen auch in den Ansprüchen die Ausdrücke «Ausgleichskräfte» und «Ausgleichsmassen» stets als positive oder negative Werte verstanden sein. For reasons of clarity, positive balancing weights 28, 34, 38, 39 have been shown and explained as parts by weight placed on the hood 26. The same effect can be achieved by diametrically opposite negative balancing masses, e.g. Example by milling in the hood. In this sense, the terms "balancing forces" and "balancing masses" should always be understood in the claims as positive or negative values.

Eine Variante besteht darin, die Welle 23 abgekröpft auszu-30 bilden und den abgekröpften Wellenteil, der in Richtung der Achse y ragt in Eingriff mit der Taumelscheibe 12 zu bringen. One variant consists of forming the cranked shaft 23 and bringing the cranked shaft part, which projects in the direction of the axis y, into engagement with the swash plate 12.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsvariante mit einer Schrägscheibe 42 an Stelle einer Taumelscheibe 12 dargestellt. Die Schrägscheibe 42 ist mit der Welle 23 starr verbunden. Die 35 Kolbenstangen 3 sind mit den Kolben 2 starr verbunden und liegen mit ihrem einen Ende gegen die Schrägscheibe 42 an. Die Schrägscheibe 42 ist durch Ausgleichsmassen 44,45 dynamisch ausgewuchtet, welche den Massen 38, 39 in Fig. 5 entsprechen. Daneben sind auf der Haube 26 Ausgleichsmassen 40 28, 34 enthalten, welche dem Ausgleich der hin- und herbewegten Massenkräfte dienen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde. 6 shows an embodiment variant with a swash plate 42 instead of a swash plate 12. The swash plate 42 is rigidly connected to the shaft 23. The 35 piston rods 3 are rigidly connected to the pistons 2 and rest at one end against the swash plate 42. The swash plate 42 is dynamically balanced by compensating masses 44, 45, which correspond to the masses 38, 39 in FIG. 5. In addition, balancing weights 40, 28, 34 are contained on the hood, which serve to balance the reciprocating inertial forces, as was explained in connection with FIG. 4.

Es ist möglich, die Ausgleichsmassen 28,34 hier statt auf ■»s der Haube, direkt auf der Taumelscheibe anzubringen. It is possible to apply the leveling compounds 28, 34 directly on the swashplate instead of on the hood.

An Stelle einer umlaufenden Welle 23 und einem stationären Zylinderblock 1 ist auch die kinematische Umkehrung möglich, so dass die Welle 23 still steht und der Zylinderblock 1 bzw. das Gehäuse rotiert. Instead of a rotating shaft 23 and a stationary cylinder block 1, the kinematic reversal is also possible, so that the shaft 23 stands still and the cylinder block 1 or the housing rotates.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims (9)

624451624451 1. Kolbenmaschine mit einer Welle, einer Taumel- oder einer Schrägscheibe, mehreren hin- und hergehenden Kolben, die mit der Taumel- oder Schrägscheibe in Wirkungsverbindung stehen, sowie Mitteln zum Ausgleich der durch die Bewegung der Taumel- oder Schrägscheibe entstehenden Massenkräfte, dadurch gekennzeichnet, dass Drehmoment-Ausgleichsmassen (28,34) an einander diametral gegenüberliegenden Flächenabschnitten eines die Taumel- oder Schrägscheibe (12,42) aussen übergreifenden, koaxial zu der als Antriebs- oder Abtriebswelle dienenden Welle (23) umlaufenden Teils (26) befestigt und derart angeordnet sind, dass sie zu dem von den hin- und hergehenden Massen der Kolben (2a, 2b) und der mit diesen verbundenen hin- und herbewegten Teile auf die Taumel- oder Schrägscheibe (12,42) ausgeübten Drehmoment (C, Fig. 4) durch Zentrifugalkraft ein gleich grosses Gegendrehmoment (F) ausüben. 1. Piston machine with a shaft, a swash plate or a swash plate, several reciprocating pistons which are in operative connection with the swash plate or swash plate, and means for compensating for the inertia forces resulting from the movement of the swash plate or swash plate, characterized that torque compensation masses (28, 34) are fastened to diametrically opposite surface sections of a part (26) encompassing the swash plate or swash plate (12, 42) on the outside and coaxially with the shaft (23) serving as drive or output shaft, and such are arranged in such a way that they act on the torque (C, FIG. 4) exerted by the reciprocating masses of the pistons (2a, 2b) and the parts reciprocatingly connected to them on the swash plate or swash plate (12, 42) ) apply an equal counter torque (F) by centrifugal force. 2. Kolbenmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment-Ausgleichsmassen (28, 34) am genannten Teil (26), der vorzugsweise haubenförmig ist, in bezug auf dessen Axialrichtung versetzt befestigt sind und dass sie sich beidseits einer durch den Schnittpunkt (P) der Achse (y) der Taumel- oder Schrägscheibe mit der Wellenachse (x) gelegten, rechtwinklig zur Wellenachse (x) verlaufenden Querebene befinden. 2. Piston machine according to claim 1, characterized in that the torque balancing masses (28, 34) are attached to said part (26), which is preferably hood-shaped, offset with respect to the axial direction thereof and that they are on both sides through the intersection ( P) the axis (y) of the swashplate or swashplate with the shaft axis (x), perpendicular to the shaft axis (x), running transverse plane. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Kolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (12) durch eine Querebene (z) in einen ersten und einen zweiten Scheibenteil (12a, 12b) unterteilt ist, die rechtwinklig zur Taumelscheibenachse (y) verläuft sowie durch den Schnittpunkt (P) zwischen dieser und der Wellenachse (x) gelegt ist, dass die Mittel zum Ausgleich der Massenkräfte Zentrifugalkraft-Ausgleichsmassen (38,39) umfassen, wobei jedem dieser beiden Scheibenteile (12a, 12b) eine dieser Zentrifugalkraft-Ausgleichsmassen (38, 39) zugeordnet ist, und dass diese Zentrifugalkraft-Ausgleichs-massen (38, 39) ebenfalls an einander diametral gegenüberliegenden Flächenabschnitten des mit der Welle (23) umlaufenden Teils (26) befestigt und beidseits einer durch den Schnittpunkt (P) gelegten, rechtwinklig zur Wellenachse (x) verlaufenden Querebene angeordnet sind. 3. Piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the swash plate (12) by a transverse plane (z) is divided into a first and a second disc part (12a, 12b) which is perpendicular to the swash plate axis (y) and through The point of intersection (P) between this and the shaft axis (x) is such that the means for balancing the mass forces comprise centrifugal force balancing masses (38, 39), each of these two disc parts (12a, 12b) having one of these centrifugal force balancing masses (38, 39) is assigned, and that these centrifugal force balancing masses (38, 39) are also attached to diametrically opposite surface sections of the part (26) rotating around the shaft (23) and on both sides of a section through the intersection point (P) at right angles to it Shaft axis (x) extending transverse plane are arranged. 4. Kolbenmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerpunkte (N, M) eines Scheibenteils (12a, 12b) und der Schwerpunkt der diesem zugeordneten Zentrifugalkraft-Ausgleichsmassen (38, 39) je in einer rechtwinklig zur Wellenachse (x) verlaufenden Querebene liegen. 4. Piston machine according to claim 3, characterized in that the centers of gravity (N, M) of a disk part (12a, 12b) and the center of gravity of the centrifugal force balancing masses (38, 39) associated therewith each in a transverse plane perpendicular to the shaft axis (x) lie. 5. Kolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment-Ausgleichsmassen (28, 34) und die Zentrifugalkraft-Ausgleichsmassen (38,39) unter Berücksichtigung von Lage und Grösse zusam-mengefasst sind. 5. Piston machine according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the torque balancing masses (28, 34) and the centrifugal force balancing masses (38, 39) are combined taking into account position and size. 6. Kolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (et) der Taumelscheiben-Längsachse (y) relativ zur Wellenachse (x) zwischen 15° und 24°, vorzugsweise bei etwa 22° liegt. 6. Piston machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inclination angle (et) of the swash plate longitudinal axis (y) relative to the shaft axis (x) is between 15 ° and 24 °, preferably about 22 °. 7. Kolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (12) und die Welle (23) oder die mit der letzteren verbundenen Teile durch lösbare Kupplungsorgane (13,19) so miteinander verbunden sind, dass die Montage und Demontage dieser Kupplungsorgane ohne Verschiebung der Taumelscheibe und der Welle relativ zueinander durchführbar ist. 7. Piston machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the swash plate (12) and the shaft (23) or the parts connected to the latter by releasable coupling members (13,19) are connected to each other so that the assembly and Disassembly of these coupling members without displacement of the swash plate and the shaft can be carried out relative to each other. 8. Kolbenmaschine nach Patentanspruch 7, mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (25) eine von der Gehäuseaussenseite zugängliche Öffnung (30) zu einem Taumelscheiben-Lager (9) vorhanden ist. 8. Piston machine according to claim 7, with a housing, characterized in that in the housing (25) from the housing outside opening (30) to a swash plate bearing (9) is available. 9. Kolbenmaschine nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Richtung der Taumelscheiben-Längsachse (y) herausziehbare Hülse (19) in die Taumelscheibe (12) 9. Piston machine according to claim 8, characterized in that a sleeve (19) which can be pulled out in the direction of the swash plate longitudinal axis (y) into the swash plate (12). eingreift, wobei diese Hülse (19) die drehbewegliche Kraftübertragung zwischen der Taumelscheibe (12) und einem von der Welle (23) etwa radial abragenden Teil (22) bewirkt. engages, this sleeve (19) causing the rotatable power transmission between the swash plate (12) and a part (22) projecting approximately radially from the shaft (23).