DE2751846A1

DE2751846A1 - PROCEDURE FOR BALANCING MASS FORCES IN A PISTON MACHINE AND A PISTON MACHINE WITH A SWASHPLATE OR SWASHPLATE TO PERFORM THE PROCEDURE

Info

Publication number: DE2751846A1
Application number: DE19772751846
Authority: DE
Inventors: Hans Bieri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-11-19
Publication date: 1978-06-08
Also published as: CH624451A5; FR2372996B1; SE437417B; FR2372996A1; GB1595600A; SE7713329L

Description

- .,; ^S 6300 Lahn-GieBen 1, 17.11.1977-.,; ^S 6300 Lahn-GieBen 1, November 17, 1977

^ss M/E 13*292M / E 13 * 292

Hans Bieri, Pfäffikon /ZHHans Bieri, Pfäffikon / ZH

Verfahren zum Ausgleich von Masaalcräften bei einer Kolbenmaschine und Kolbenmaschine mit einer Taumelscheibe oder Schrägscheibe zur Durchführung des VerfahrensMethod for balancing masaal forces in a piston machine and a piston machine with a swash plate or swash plate for carrying out the method

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausgleichen von Massrikräften bei einer Kolbenmaschine, mit einer Taumelscheibe oder Schrägscheibe, einer Welle und mehreren hin- und hergehenden Kolben.The invention relates to a method for balancing mass forces in a piston machine, with a swash plate or swash plate, a shaft and several reciprocating pistons.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Kolbenmaschine mit einer Taumelscheibe oder Schrägscheibe, einer Welle und mehreren hin- und hergehenden Kolben zur Durchführung des Verfahrens.The invention further relates to a piston machine with a swash plate or swash plate, a shaft and several reciprocating piston for performing the procedure.

809823/0826809823/0826

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 Vibrationen erzeugten, welche ihren wirtschaftlichen Einsatz hemmten, sodass die Anwendung praktisch auf langsamlaufende Pumpen od.dgl. beschränkt blieb.There are already numerous proposals for the design of piston machines with axially parallel pistons and a swash plate or swashplate became known. The disadvantage was that such machines generated vibrations that made their own inhibited economic use, so that the application or the like practically on low-speed pumps. remained limited.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Kolbenmaschine zu schaffen, bei der es möglich ist, die nach aussen wirksamen Kräfte vollkommen auszugleichen.The object of the invention is to be achieved, a piston engine to create in which it is possible to completely compensate for the external forces.

Das erfindungsgemässe Verfahren mit dem dies ermöglicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die durch die hin- und hergehend bewegten Teile auf die Taumelscheibe oder Schrägscheibe ausgeübten Massenkräfte durch koaxial zur Welle mit dieser umlaufende, entgegengesetzt gerichtete, gleich grosse Ausgleichkräfte ausgeglichen werden.The inventive method with which this is made possible, is characterized in that the reciprocating moving parts act on the swash plate or swash plate exerted inertia forces by coaxially to the shaft with this rotating, oppositely directed, equal balancing forces be balanced.

Die erfindungsgemässe Kolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die durch die hin- und hergehend bewegten Teile auf die Taumelscheibe oder Schrägscheibe ausgeübten Massenkräfte durch koaxial zur Welle umlaufende, entgegengesetzt wirkende, gleich grosse Ausgleichsmassen ausgeglichen sind.The piston machine according to the invention is characterized in that that the inertial forces exerted on the swash plate or swash plate by the moving parts Equal-sized balancing masses rotating coaxially to the shaft and acting in opposite directions are balanced.

Dadurch ist es möglich, die bei solchen Maschinen auftretenden, Vibrationen bewirkenden Massenkräfte auszugleichen, sodass solche Kolbenmaschinen auch mit hoher Drehzahl laufen können.This makes it possible to prevent the To compensate for vibrations causing inertia forces, so that such piston machines can also run at high speed.

Ausserdem wird das Auftreten von Unwuchten zweiter Ordnung vermieden. 809823/0626In addition, the occurrence of imbalances of the second order avoided. 809823/0626

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, Fig. 2 ein Detail der Taumelscheiben-Lagerung, Fig. 3 einen Schnitt durch das Kardangelenk,1 shows a longitudinal section through the piston engine, FIG. 2 shows a detail of the swash plate mounting, 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 inertial forces originating from the reciprocated Share,

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

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Kolbenmaschine mit Schrägscheibe und Massenausgleich.6 shows a schematic representation of a piston machine with a swash plate and a 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 e.'.ne 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 motion into a reciprocating motion. The piston engine can either a motor, in particular an internal combustion engine, a compressor or e. '. ne 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 below described in more detail.

In einem stationären Zylinderblock 1 befinden sich kranzartigIn a stationary cylinder block 1 are in the form of a ring

809823/0626809823/0626

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 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.arranged a plurality of pistons 2, which are in cylinder bores 9 a can perform reciprocating motion. In the example shown, there are six pistons 2; it could however, a larger or smaller number of pistons can also be provided. The cylinder block 1 has a circular cross section and is rigidly connected to a foot 29 or housing. On one end face of the cylinder block 1 is a cylinder head 31 attached with valves not shown, which can be of conventional design.

Jeder Kolben 2 ist mit einer Kolbenstanae 3 gelenkig verbunden. Die Verbindung zwischen Kolbenstange 3 und Kolben 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, sodass die Kolbenstange 3 relativ zum Kugelzapfen 4 beweglich bleibt. Die Kugelzapfen 7 sind je mit einem zylindrischen Befestigungsbolzen 11 verbunden, die in eine Taumelscheibe 12 eingeschraubt sind. Jede Kolbenstange 3 verbindet somit die Taumelscheibe 12 mit einem Kolben 2 über ein winkelbewegliches kraftschlüssiges Doppelgelenk.Each piston 2 is connected in an articulated manner to a piston rod 3. The connection between piston rod 3 and piston 2 is made via a spherical joint 4. The other end of the piston rod 3 contains a ball socket 8 which engages over a ball stud 7. The edge of the ball socket 8 is flanged so that the piston rod 3 remains movable relative to the ball stud 4. The ball studs 7 are each connected to a cylindrical fastening bolt 11 which is screwed into a swash plate 12 are. Each piston rod 3 thus connects the swash plate 12 with a piston 2 via an angularly movable force-fit 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 13The swash plate 12 contains a hub 14 into which a bush 19 is detachably inserted. The bush 19 penetrates a pivot bearing 9, which sits rigidly in a disk 22. This disk 22 is rigidly connected to a shaft 23. Regarding this wave 23 this pivot bearing 9 is arranged eccentrically. One screw 13

durchdringt die Buchse 19 und greift mit ihrem Gewinde in die Nabe 14 der Taumelscheibe 12 ein. Die Taumelscheiben-Längsaxe y hat einen Winkel ©£ von 15° bis 24°, vorzugsweise etwa 22° zur Welle 23 bzw. zur Axe χ. Das Drehlager 9 hat eine unveränderliche Neigung bezüglich der Scheibe 22. Während einer Umlaufbewegung der Scheibe 22 führt die Taumelscheiben-Längsaxe y eine Bewegung auf einem Kegelmantel aus. Die Taumelscheibe 12 kann somit um die Taumelscheiben-Längsaxe 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 Taumelseheibennabe 14 verlegt werden.penetrates the bush 19 and engages with its thread in the hub 14 of the swash plate 12. The swashplate longitudinal axis y has an angle £ of 15 ° to 24 °, preferably about 22 ° to the shaft 23 or to the axis χ. The pivot bearing 9 has an invariable inclination with respect to the disk 22 Orbital movement of the disk 22, the swashplate longitudinal axis y performs a movement on a conical surface. The swash plate 12 can thus execute a relative rotation with respect to the disk 22 about the swash plate longitudinal axis y. The implementation the rotary movement of the disc 22 in a wobbling movement of the swash plate 12 thus takes place in the pivot bearing 9. Instead of the Pivot bearings 9 shown in the drawing, designed as slide bearings, could also be provided with roller bearings or the Relative movement can move into the interior of the swash plate hub 14 be relocated.

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 Axe χ der Welle 23 und die Taumelscheiben-Längsaxe y schneiden sich in einem Punkt P, der sich zwischen dem Laqer 24 und demThe shaft 23 is either the drive or output shaft, depending after the machine is operated as a motor or as a pump or compressor. This shaft 23 is in two in the axial direction bearings 24 spaced apart from one another. The stationary support of the roller bearings 24 is provided 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 piston 2 are axially parallel. However, it would also be possible for the cylinder bores to diverge or converge slightly. The geometric Ax χ of the shaft 23 and the swash plate longitudinal axis y intersect at a point P, which is between the storage 24 and the

ßO902 V06?6ßO902 V06? 6

Zylinderblock 1 befindet.Cylinder block 1 is located.

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 Taumelbewegung 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 The joint 20 has the task of preventing the swash plate 12 from rotating relative to the cylinder block 1, but at the same time to allow a wobbling movement of the swash plate 12 and to support inertial forces. When the shaft 23 rotates, thus lead the pistons make 2 translational movements.

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

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 accommodate all-round Angular displacements be suitable. It has two perpendicular to each other stationary pivot axes 17, 18 which are connected by a coupling ring 15 which mediates the power transmission.

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 Längsaxe χ und ist mit dem Zylinderblock 1 starr verbunden oder besteht mit diesem aus einem Stück. Zur Zentrierung des Koppelringes L5 sind auf die Schwenkachsen 17, L8 Zentrierringe 2L aufgeschoben. Das Gelenk 20 ist in einer zentralen Vertiefung dor Taurne Ischeibe 12 versenkt angeordnet, um die Baulänge zu verkürzen. Der theoretische SchwenkpunktOne pivot axis 18 engages in the swash plate 12 and the other pivot axis 17 offset by 90 ° is held in a stationary, central pin 16. The pin 16 runs coaxial, to the longitudinal axis χ and is rigidly connected to the cylinder block 1 or consists of one piece with it. To the Centering of the coupling ring L5 are pushed onto the pivot axes 17, L8 centering rings 2L. The joint 20 is in a central recess dor Taurne Ischeibe 12 arranged sunk, to shorten the overall length. The theoretical pivot point

H09023/0626H09023 / 0626

AlAl

dieses Gelenkes 20 liegt im Punkt P und fällt mit dem Schnittpunkt der geometrischen Axe χ der Welle 23 und der geometrischen Taumelscheiben-Längsaxe 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 Winkelausschläqe 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.this joint 20 lies at point P and coincides with the point of intersection the geometric axis χ of the shaft 23 and the geometric swash plate longitudinal axis y together. The centers 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 also through the Point P runs or is only slightly distanced from it. As a result, the angular deflections carried out by the piston rods 3 can 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 centrally located within the ring of the piston rods 3, it can be built very crowded. The friction losses in the universal joint 20 are small because 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 Gegengewichte angebracht, die bezüglich Lage und Grosse so gewählt werden, dass die entstehenden Massenkräfte ausgeglichen werden.When the shaft 23 rotates rapidly, the swash plate generates 12 and the reciprocating parts inertial forces that need to be compensated if vibrations are avoided on the machine should be. For this purpose, an axially extending tubular part 27 is provided on the disk 22, which, together with the disk 22, forms a hood 26 that extends over the swashplate 12. On this hood 26 are counterweights attached, which are chosen in terms of position and size so that the resulting inertia forces are balanced.

-sr--sr-

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 ways act on the swash plate 12 of inertial forces, 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, Plenelstange und ein jedem Kolben zugeordneter sektorförmiger Teil der Taumelscheibe 12 - mit A und B bzeichnet. Diese wirken parallel zur Richtung der Axe χ , also in Richtung der Kolbenlängsachse. Dabei ist zu beachten, dass im vordem und hintern Bewegungsumkehrpunkt keine Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte auf den jeweiligen Kolben und damit auf die Taumelscheibe 12 einwirken. Auch 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, in der Mitte des Kolbenweges aber weder eine Beschleunigung noch eine Verzögerung stattfindet. 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 und abschwellende Verzögerungskraft aus. Bei der4 shows the inertial forces acting on the swash plate 12 as a result of the reciprocating masses - namely the piston, plenum rod and a sector-shaped one assigned to each piston Part of the swash plate 12 - marked with A and B. These act parallel to the direction of the axis χ, i.e. in the direction the piston longitudinal axis. It should be noted that there are no acceleration or Deceleration forces act on the respective piston and thus on the swash plate 12. Also in the middle of the piston stroke the acceleration and deceleration forces are zero, since the piston accelerates on one half of the piston stroke and decelerates on the other half, in the middle of the Piston travel but neither acceleration nor deceleration takes place. It is assumed that in FIG. 4 the swash plate 12 is shown in its one extreme position. Only one piston is considered below. For the time being the acceleration and deceleration forces are to be determined, which reciprocated by the piston 2a and the rest Parts are exerted on the swash plate 12 when the swash plate 12 executes a semicircular movement, beginning at 90 ° before the extreme position shown in FIG. 4 and ending at 90 ° after this position. During the first quarter turn, the piston 2a swells the swash plate and decongestant retarding force. In the

809823/062S809823 / 062S

zweiten Vierteldrehung wirkt auf die Taumelscheibe von diesem Kolben 2a eine an- und abschwellende 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.a second quarter turn, an increasing and decreasing acceleration force acts on the swash plate of this piston 2a. These inertial forces both act in the direction of arrow A. With the diametrically opposite piston 2b and the one with it reciprocating parts it is just the other way around, in that there the acceleration and deceleration forces with respect to the Swash plate 12 are effective in the direction of arrow B in the opposite direction.

Somit entsteht an der Taumelscheibe 12 ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles C. Dieses Drehmoment gilt es durch ein Gegendrehmoment aufzuheben. Dies wird erreicht durch das Anbringen von 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 als Folge dieser Ausgleichsmassen 28, 34 Zentrifugalkräfte in Richtung des Pfeile D und E und wegen ihres axialen Abstandes ergibt sich ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles F, das also entgegengesetzt gerichtet ist 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 werden auf der Haube 26 so angebracht, dass die Resultierende durch den Punkt P geht. 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 Axe x gelegtenA torque in the direction of arrow C thus arises at the swash plate 12. This torque applies as a counter torque to cancel. This is achieved by attaching balancing weights 28 and 34 to the hood 26. These balancing weights 28 and 34 are axially offset from one another. When the hood 26 is rotated, these balancing weights result 28, 34 centrifugal forces in the direction of arrows D and E and because of their axial distance there is a torque in the direction of arrow F, which is therefore directed opposite to the torque C. The balancing weights 28 and 34, which generate the counter torque F and their mutual distance are chosen so that they the torque C exactly able to compensate. These balancing masses 28, 34 are attached to the hood 26 so that the resultant through the point P goes. The compensating mass is located in the one extreme position of the swash plate 12 shown in FIG. 4 34 and the upper half of the swash plate 12 on one side of a through the point P at right angles to the axis x

809823/0626809823/0626

Querebene T und die andere Ausgleichsmasse 28 sowie die untere Hälfte der Taumelscheibe 12 auf der andern Seite dieser Querebene T. 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 Axe χ der geringer ist als der radiale Achsabstand der Kolben 2 von dieser Axe χ aus Gründen der nicht konstanten, von Null anschwellenden und auf Null absinkenden Krafteinwirkung während einer Umdrehung.Transverse plane T and the other balancing mass 28 as well as the lower half of the swash plate 12 on the other side of this transverse plane T. The resultant of the reciprocating masses of each piston stroke half is located at a radial distance from the Ax χ which is less than the radial center distance of the piston 2 from this Ax χ for reasons of non-constant, swelling from zero and force that drops to zero during one revolution.

Nachfolgend sollen an Hand von Fig. 5 die durch die Taumelscheibe 12 erzeugten Zentrifugalkräfte und der mit ihr schwingenden Massen, wie Kugelgelenk usw. 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-Längsaxe y und teilt die Taumelscheibe 12 in einen ersten Scheibenteil 12y und einen zweiten Scheibenteil 12b. Der stationäre Punkt P ist der Schnittpunkt der beiden Axen χ 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 Axe χ 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 28 ist somitIn the following, the centrifugal forces generated by the swash plate 12 and the forces that oscillate with it will be shown with reference to FIG Masses, such as ball joints, etc. and their compensation are explained. It is assumed that a transverse plane Z is laid through the swash plate 12 through the point P. This transverse plane Z runs at right angles to the swash plate longitudinal axis y and divides the swash plate 12 into a first plate part 12y and a second plate part 12b. The stationary point P is the intersection of the two axes χ and y. When the shaft 23 rotates, a centrifugal force acts on the first disk part 12a G a, which engages this disk part 12a in the center of gravity M, since this has a circular movement with the radius a around the axis χ. This centrifugal force G acting on the disk part 12a can be caused by an equally large counterforce K, which is effective in the same plane. The balancing mass 28 to be attached to the hood 26 is thus

unter Berücksichtigung des unterschiedlichen radialen Abstandes des Angriffspunktes von G und K von der Axe χ entsprechend zu dimensionieren.taking into account the different radial distance of the point of application of G and K from the axis χ accordingly dimension.

809823/0626809823/0626

isis

Aehnlich verhält es sich mit der auf den zweiten Scheibenteil 12b einwirkenden Zentrifugalkraft H, welche im Schwerpunkt N des Scheibenteiles 12b angreift. M und N befinden sich auf verschiedenen Seiten der Querebene Z und G und H sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen wirksam. Der Schwerpunkt N des Scheibenteiles 12b dreht sich um einen Kreis 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, sodass sich diese Kräfte in ihrer Wirkung auf die Maschine gegenseitig aufheben.The situation is similar with the centrifugal force H acting on the second disk part 12b, which is at the center of gravity N. of the disc part 12b engages. M and N are on different sides of the transverse plane Z and G and H are in each other opposite directions effective. The center of gravity N of the disk part 12b rotates around a circle with the radius b. In order to compensate for this centrifugal force H of the second disk part 12b, a compensating mass 39 is placed on the hood 26 attached, which generates an opposing 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 Ausgleichsmassen 28 und 38 anderseits auf diametral gegenüberliegenden Seiten befinden, besteht die Möglichkeit, die sich jeweils auf einer Seite befindlichen 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 diametrically opposite Sides are located, there is the possibility of the balancing weights located on one side to one summarize the 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, sodass er praktisch vernachlässigt werden kann.It is possible to use constructive measures for the To make centrifugal force effective weight fraction of the disk part 12b small, compared to the disk part 12a, so that it can practically be neglected.

Aus Gründen der bessern Anschaulichkeit wurden positive Ausgleichsmassen 28, 34, 38, 39 als auf die Haube 26 aufgesetzte Gewichtsteile dargestellt und erläutert. Die gleiche Wirkung kann durch diametral gegenüberliegende negative Ausgleichsmassen erreicht w^d^n^^z^Qe^i^R. durch Ausfräsungen in der For the sake of clarity, positive balancing weights were used 28, 34, 38, 39 shown and explained as parts by weight placed on the hood 26. Same effect can be achieved by diametrically opposed negative balancing weights w ^ d ^ n ^^ z ^ Qe ^ i ^ R. through millings in the

Haube. In diesem Sinne sollen auch in den Ansprüchen die Ausdrücke "Ausgleichskräfte" und"Ausgleichsmassen" stets als positive oder negative Werte verstanden sein.Hood. In this sense, the terms "Balancing forces" and "balancing masses" should always be understood as positive or negative values.

Eine Variante besteht darin, die Welle 23 abgekröpft auszubilden und den abgekröpften Wellenteil, der in Richtung der Achse y ragt in Eingriff mit der Taumelscheibe 12 zu bringen.A variant consists in forming the shaft 23 cranked and the cranked shaft part, which extends in the direction of the Axis y protrudes to bring it 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 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 28,34 enthalten, welche dem Ausgleich der hin- und herbewegten Massenkräften dienen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde.In Fig. 6 a variant with a swash plate 42 instead of a swash plate 12 is shown. The swash plate 42 is rigidly connected to the shaft 23. The piston rods 3 are rigidly connected to the piston 2 and lie one end against the swash plate 42. The swash plate 42 is dynamically balanced by balancing weights 44, 45, which correspond to the masses 38, 39 in FIG. In addition, the hood 26 contains balancing weights 28, 34 which serve to compensate for the inertial forces moved to and fro, as was explained in connection with FIG.

Es ist möglich, die Ausgleichsmassen 28, 34 statt auf der Haube, direkt auf der Taumelscheibe anzubringen.It is possible to mount the balancing weights 28, 34 directly on the swash plate instead of on the hood.

An Stelle einer umlaufenden Welle 23 und einem stationären Zylinderblock 1 ist auch die kinematische Umkehrung möglich, sodass 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.

809823/0626809823/0626

Claims

PATENT CLAIMS

Ο- · jMethod for balancing inertia forces in a Piston machine, with a swash plate or swash plate, a shaft and several reciprocating pistons, thereby characterized in that the reciprocating moving parts (2,3,4) act on the swash plate (12) or swash plate (42) exerted inertia forces by coaxially to the shaft (23) rotating, oppositely directed, equally large Balancing forces (28, 34) are balanced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the parts moved back and forth, in particular Piston, connecting rod, joint (2,3,4) exerted on the swash plate (12) or swash plate (42), causing a torque (C) Mass forces by oppositely directed, an equally large counter torque (F) generating, coaxial to the Shaft (23) rotating balancing masses (28, 34) are balanced, and also the swash plate (12) or the swash plate (42) will compensate itself by revolving balancing weights (38, 39).

3. The method according to claim 2, characterized in that the balancing masses (28, 34; 38, 39, 44, 45) on both sides of a through the point of intersection (P) between the swashplate axis (y) and the shaft axis (x) and running at right angles to the shaft axis Transverse plane (T) can be arranged.

4. Piston machine with a swash plate or swash plate, a shaft and several reciprocating pistons for implementation of the method according to claim 1, characterized in that the parts (2, 3, 4) moved to and fro inertia forces exerted on the swash plate (12) or swash plate (42) by counter-rotating coaxially to the shaft (23)

809823/0626809823/0626

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

equalized equalizing masses (28, 34) acting as set are.

5. Piston machine according to claim 4, characterized in that the swash plate (12) additionally has at least one coaxial to the Shaft (23) rotating centrifugal force balancing mass (38, 39) is assigned, which is at least approximately in the plane of the swash plate center of gravity or the centers of gravity (G, H) effective are.

6. Piston machine according to claim 1, characterized in that the balancing masses (28, 34) on one of the swash plate (12) or the swash plate (42) overlapping hood (26) fastened axially offset at diametrically opposite points are.

7. Piston machine according to claim 5, characterized in that the balancing masses (28, 34, 38, 39) on the hood (26) on both sides one through the intersection (P) between the swashplate axis (y) and the shaft axis (x), at right angles to the shaft axis (x) extending transverse plane (T) are arranged.

8. Piston machine according to one or more of claims 4-7, characterized in that the swash plate (12) by a imaginary transverse plane (Z) is divided into a first and a second disk part (12a, 12b), the transverse plane (Z) runs at right angles to the swash plate axis (y) and through the point of intersection (P) between this and the shaft axis (x), and each of these two disc parts (12a, 12b) is assigned a balancing mass (38, 39) which is attached to one another diametrically opposite points on a with the shaft (23) rotating part (26) in the plane of the center of gravity each Disc part (12a, 12b) are arranged.

609823/0626609823/0626

9. Piston machine according to one or more of claims 4-8, characterized in that the balancing masses (28, 34) of the reciprocating parts and the centrifugal force balancing masses (38, 39), taking into account the position and size, are summarized at the approximately opposite points are.

10. Piston machine according to one or more of claims 4-9, characterized in that the swash plate (12) in one Pivot bearing (9) around a swash plate longitudinal axis (y) to the shaft (23) is mounted relatively rotatable and inclined, the swash plate (12) also by a power transmission joint (20) angularly movable on all sides, is non-rotatably supported on the cylinder block (1) or housing, and the theoretical pivot point of the power transmission joint (20) with the intersection (P) the shaft axis (x) and the swash plate longitudinal axis (y) coincide.

11. Piston machine according to one or more of claims 4-10, characterized in that on the swash plate (12) Ball heads (7) are attached, which interact with ball sockets of piston rods (3).

12. Piston machine according to one or more of claims 4-11, characterized in that the angle of inclination («£) the Swash plate longitudinal axis Cy) relative to the shaft axis (x) is between 15 ° and 24 °, preferably at about 22 °.

13. Piston machine according to one or more of claims 4-12, characterized in that the power transmission joint (20) protrudes at least partially into a central recess of the swash plate (12) and the piston rod! (3) outside are arranged in a ring around the joint (20).

14. Piston machine according to one or more of claims 4-13, characterized in that the power transmission joint (20) is a cardan or universal joint, one of which Axis (17) is mounted in a stationary machine part (16) and the other axis (18) in the swash plate (12) (Fig. 3).

15. Piston machine according to one or more of claims 4-14, characterized in that the swash plate (12) and the Shaft (23) or the parts connected to it are connected to one another by releasable coupling elements (13, 19) in such a way that the assembly and disassembly can take place without relative displacement of the two assemblies.

16. Piston engine according to claim 15, characterized in that in the housing (25) one accessible from the outside of the housing There is an opening (30) to the swash plate bearing (9) which is of such a size that at least one connecting element (15, 19) can be inserted and removed between the swash plate (12) and the shaft (23) through this opening (30).

17. Piston machine according to claim 16, characterized in that one in the direction of the swash plate longitudinal axis (y) can be pulled out Sleeve (19) engages in the swash plate (12), which the torque transmission between the swash plate (12) and a part (22) protruding approximately radially from the shaft (23).

809921/0626809921/0626