DE3318942C2

DE3318942C2 - Displacement machine for converting linear forces and linear movements into torques and rotating movements or vice versa

Info

Publication number: DE3318942C2
Application number: DE19833318942
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenter Dipl Ing Eckhardt
Original assignee: ECKHARDT HANS GUENTER DIPL ING
Current assignee: ECKHARDT HANS GUENTER DIPL ING
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2003-05-26
Also published as: DE3318942A1

Description

Verdrängerkraft- und Arbeitsmaschinen, wie Brennkraftmaschinen, Hydraulik- bzw. Pneumatikpumpen und -motoren, Kolbenverdichter, Schwenkantriebe u. a., setzen als Motoren die geradlinigen Kräfte, welche ihre mit Druckkräften beaufschlagten, in abgedichteten Bahnen (Zylindern) geführten Verdränger (Kolben) längs dieser Bahnen aufbringen, über auf die Abtriebswelle wirkende Schubkurbeltriebe oder setzen als Schwenkantriebe die um die Drehachse konzentrisch drehenden, auf die umlaufenden Drehflügel wirkenden Druckkräfte unmittelbar in Drehmomente um; als Pumpen und Verdichter setzen sie umgekehrt die drehende Arbeitsbewegung der Antriebsmaschine in geradlinige Arbeitsbewegungen um.Displacement and work machines, such as internal combustion engines, Hydraulic or pneumatic pumps and motors, piston compressors, Swivel drives u. a., set the linear forces as motors, which applied their pressure forces in sealed Paths (cylinders) guided displacers (pistons) along these paths apply, via thrust crank drives acting on the output shaft or set as rotary actuators concentrically around the axis of rotation rotating pressure forces acting on the rotating blades immediately in torques; as pumps and compressors they set conversely the rotating working movement of the drive machine in rectilinear work movements around.

Alle bisher bekannten Maschinen der genannten Art haben den Nachteil, daß die in Richtung der Verdrängerbewegung wirkenden Arbeitsdruck- und Massenkräfte durch die beweglichen Teile des Schubkurbeltriebes Lagerstellen im feststehenden Gehäuse zugeführt und in den Lagern gegen das Gehäuse abgestützt werden, wobei durch die Relativbewegungen in diesen Lagern Reibungsverluste entstehen, die den Wirkungsgrad verschlechtern. So werden z. B. bei Kolbenpumpen und -motoren mit Kurbelwellen die in Richtung der Zylinderachse wirkenden Kolbenkräfte in den Pleuel- und Kurbelwellenlagern abgestützt, oder es werden z. B. bei Einheiten mit Schräg- oder Taumelscheiben bzw. mit Kurven bahnen entweder die von den Kolben bzw. Pleueln mitgenommenen Triebscheiben vermittels Lagern gegen das Gehäuse abgestützt, oder die Kolben bzw. Pleuel werden vermittels besonderer Gleitschuhe gegen fest mit dem Gehäuse verbundene Schräg- bzw. Taumelscheiben beweglich abgestützt. Auch bei Kurvenbahnen erfolgt eine Abstützung ggf. über Gleitschuhe direkt gegen das Gehäuse.All previously known machines of the type mentioned have the disadvantage that that the working pressure acting in the direction of the displacement movement and mass forces due to the moving parts of the thrust crank mechanism Bearings fed in the fixed housing and in the bearings are supported against the housing, whereby by the relative movements In these bearings there are friction losses that affect efficiency worsen. So z. B. with piston pumps and motors Crankshafts the piston forces acting in the direction of the cylinder axis supported in the connecting rod and crankshaft bearings, or there will be e.g. B. in units with swash plates or swash plates or with curves either move the pistons or connecting rods driven pulleys by means of bearings against the housing supported, or the pistons or connecting rods become special Sliding shoes against inclined or Swash plates movably supported. In the case of curved tracks, support may also be provided with sliding shoes directly against the housing.

Auch bei Schwenkantrieben entstehen durch die Abstützung des Schwenk körpers gegen das Gehäuse hohe Lagerkräfte mit Reibung. The support of the swivel also results in part-turn actuators body against the housing high bearing forces with friction.

Ferner haben die meisten der bisher bekannten Maschinen der genannten Art den Nachteil, daß im Verlaufe der Arbeitsbewegung durch die Schrägstellung der Verdrängerelemente (Pleuel) Kräfte auf die Ver dränger (Kolben) einwirken, die einen Winkel zu der Bewegungsrichtung der Verdränger in der Zylinderachse bilden und somit Kolbenseitenkräfte erzeugen, die wiederum zusätzliche schädliche Reibungsverluste und damit mehr Verschleiß und schlechteren Wirkungsgrad bedingen. Bei Kolben, die nur mittels der Zylinderbohrung geführt werden und ohne Pleuel auf die Triebscheibe einwirken, entstehen durch die Hebelwirkung der am Kolbenkopf schräg angreifenden Kräfte nachteiligerweise zusätzliche Klemmkräfte zwischen Kolben und Zylinderbohrung.Furthermore, most of the previously known machines have the aforementioned Kind of the disadvantage that in the course of the labor movement by the Inclination of the displacement elements (connecting rods) forces on the ver push (piston), which is an angle to the direction of movement form the displacer in the cylinder axis and thus piston side forces generate, which in turn additional harmful friction losses and thus cause more wear and poorer efficiency. With pistons, which are only guided by means of the cylinder bore and without connecting rods act on the drive pulley are caused by the leverage of forces acting obliquely on the piston head disadvantageously additional Clamping forces between the piston and cylinder bore.

Auch bei Verdrängermaschinen, bei denen Verdrängerelemente mit verformbaren Wandungen verwendet werden, wie Faltenbälge, Bälle oder Schläuche, werden die Verformungskräfte über Exzenter oder Schräg- bzw. Taumelscheiben auf die Verdrängerelemente gebracht, die wiederum die Reaktionskräfte der Verformung über starke Lager unter Relativ bewegung auf das Gehäuse überleiten. Auch bei diesen Maschinen ist der Aufwand für die Lagerung erheblich, und die Lagerverluste bedingen ebenfalls Verschleiß und schlechteren Wirkungsgrad.Also in displacement machines, where displacement elements with deformable walls are used, such as bellows, balls or Hoses, the deformation forces are eccentric or inclined or swash plates on the displacement elements, which in turn the reaction forces of the deformation over strong bearings under relative Transfer movement to the housing. This is also the case with these machines Effort for the storage considerably, and the storage losses cause also wear and poor efficiency.

Nach der Patentschrift US 37 95 179, entgegengehalten, sind Ver drängermaschinen bekannt, bei welchen durch Anordnung biegsamer Pleuelelemente, bestehend aus druck- und/oder zugfesten, aber biege weichen Röhren Kräfte und Medienströme in reibungsarmer Weise und in günstiger Verteilung zwischen Zylinderblock und Zylindertrommel übertragen bzw. übergeleitet werden. Aber auch bei dieser Anordnung sind Lagerungen von Zylinderblock und Zylindertrommel gegen das Gehäuse unter den genannten Nachteilen erforderlich.According to US Pat. No. 3,795,179, Ver press machines known in which by arrangement more flexible Connecting rod elements, consisting of pressure and / or tensile but flexible soft tubes forces and media flows in a low-friction manner and in a favorable distribution between the cylinder block and cylinder drum transferred or transferred. But even with this arrangement are bearings of the cylinder block and cylinder drum against that Housing required under the disadvantages mentioned.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat zum Ziele, durch Weglassen über flüssiger Lagerungen den Bauaufwand zu verringern, die Reibungsver luste und den Verschleiß zu vermindern und damit den Wirkungsgrad und die Lebensdauer sowie die Druckbelastbarkeit und damit die Leistungsdichte zu erhöhen. Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.This is where the invention comes in. It aims to by omitting liquid bearings to reduce the construction effort, the Reibungsver loss and reduce wear and thus efficiency and the service life as well as the pressure resistance and thus the Increase power density. This goal is achieved by the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the dependent claims Chen specified.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Abbildungen näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of two illustrations explained in more detail.

In der Abb. 1 ist als Beispiel des Erfindungsgegenstandes ein schlitzgesteuerter Hydromotor dargestellt. In Fig. 1, a slot-controlled hydraulic motor is shown as an example of the subject matter of the invention.

(1) ist ein Verdrängersystem, bestehend aus Kolben und Zylinder bohrungen, die auf einem Teilkreis achsparallel angeordnet sind. (2) stellt eine Zylindertrommel dar, (3) eine Triebscheibe mit Lagerzapfen, (4) die Lagerung dieser Triebscheibe; (5) sind biegsame Pleuel elemente, (6) Bahnführungselemente. (7) ist eine Zugfessel, z. B. ein Seil, ein biegsamer Zugstab, eine ein- oder mehrgliedrige Kette aus Kardangelenken o. ä., (8) eine drehsteife Kupplung, bestehend aus mehreren Scheiben, die durch axial bewegliche Mitnehmerstifte verbunden und durch Federele mente auf Abstand gehalten werden. (9) ist das Außengehäuse, in welchem die drehenden Teile (2) und (3) winklig zueinander gelagert sind. (16) ist eine Ausgleichsscheibe zur selbsttätigen Einstellung des Druckes im Steuerspalt, die auf dem Zapfen der Zylindertrommel axial einstellbar befestigt ist.( 1 ) is a displacement system consisting of pistons and cylinder bores, which are arranged axially parallel on a pitch circle. ( 2 ) represents a cylinder drum, ( 3 ) a drive pulley with a bearing journal, ( 4 ) the bearing of this drive pulley; ( 5 ) are flexible connecting rod elements, ( 6 ) track guiding elements. ( 7 ) is a traction restraint, e.g. B. a rope, a flexible tension rod, a one or more link chain made of universal joints or the like, ( 8 ) a torsionally rigid coupling, consisting of several disks, which are connected by axially movable drive pins and are kept at a distance by Federele elements. ( 9 ) is the outer housing in which the rotating parts ( 2 ) and ( 3 ) are mounted at an angle to each other. ( 16 ) is a shim for automatic adjustment of the pressure in the control gap, which is fastened axially adjustable on the pin of the cylinder drum.

Der dargestellte Hydromotor arbeitet folgendermaßen: Die Verdrän gerkolben (1) können in den Zylinderbohrungen der drehbar gela gerten Kolbentrommel (2) gleiten, wenn deren Anschlußbohrungen in an sich bekannter Weise mit den Steuerschlitzen des mit dem Außengehäuse (9) fest verbundenen Steuer- und Zuführungssystems zusammenwirken. Die Kräfte des über die Zuleitungen unter Druck einströmenden Mediums drücken die über die Steuerung jeweils mit der Hochdruckleitung verbundener Kolben aus ihrer Zylinderbohrung heraus und erzeugen über die Pleuelelemente (5) an der durch ihre Lagerung (4) schräggestellten Triebscheibe (3) ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung. Die über die Steuerung mit der Niederdruck leitung verbundenen Kolben werden durch die Bewegung der Trieb scheibe (3) in ihre Zylinderbohrung hineingedrückt und schieben das entspannte Medium.The hydraulic motor shown works as follows: The displacement piston ( 1 ) can slide in the cylinder bores of the rotatably mounted piston drum ( 2 ) if its connecting bores in a manner known per se with the control slots of the control and supply system firmly connected to the outer housing ( 9 ) work together. The forces of the medium flowing in under pressure via the supply lines push the pistons connected to the high-pressure line out of their cylinder bore and generate a torque or, respectively, via the connecting rod elements ( 5 ) on the drive pulley ( 3 ) inclined by their bearings ( 4 ). a rotary motion. The pistons connected to the low pressure line via the control system are pushed into their cylinder bores by the movement of the drive disc ( 3 ) and push the relaxed medium.

Die Kupplung (8) überträgt Drehmoment und Drehbewegung der Trieb scheibe (3) auf die Zylindertrommel (2), so daß (2) und (3) synchron und winkeltreu miteinander umlaufen. Ihrer durch die Neigung der Triebscheibe (3) gegen die Bewegungsrichtung der Verdrängersysteme (1) verursachten Krümmung setzt die Kupplung (8) auf Grund ihrer Biege weichheit wenig Biegewiderstand entgegen, überträgt aber anderer seits auf Grund ihrer Drehsteifigkeit Drehmomente zwischen Zylinder trommel (2) und Triebscheibe (3) ohne wesentliche drehwinklige Ver formung.The clutch ( 8 ) transmits torque and rotary movement of the drive disc ( 3 ) to the cylinder drum ( 2 ), so that ( 2 ) and ( 3 ) rotate synchronously and at right angles to one another. Its curvature caused by the inclination of the drive plate (3) against the direction of movement of the displacer (1) puts the clutch (8) due to their bending softness little bending resistance to, but transmits the other hand, due to its torsional stiffness torques between the cylinder drum (2) and Drive pulley ( 3 ) without significant angular deformation.

In den Scheiben der Kupplung (8) sind Bohrungen als Bahnführungs elemente (6) für die Pleuelelemente (5) und die Fessel (7) vorhanden, welche wegen der stetigen Krümmung der Kupplungsmittellinie ebenfalls stetig gekrümmte Mittellinien bilden. Die radialen Bahnführungs kräfte der Pleuelelemente (5) - radial in Bezug auf den Krümmungsradius ihrer Führungsbahn - auf der Druckseite erzeugen im Zusammen hang mit den in der Krümmungsebene der Mittellinie liegenden Haltekräften der Fessel (7) das Abtriebsdrehmoment des Hydro motors, welches an dem mit der Zylindertrommel (2) fest verbun denen Lager- und Wellenzapfen abgenommen wird. Die Fessel (7) verhindert eine axiale Auswärtsbewegung des Lagerzapfens der Triebscheibe (3) und führt den von den Pleuelelementen (5) auf die Trieb scheibe (3) ausgeübten axialen Druck unmittelbar als Zugkraft an die Zylindertrommel (2) zurück. Hierbei verformt sich die Fessel (7) während des Umlaufes lediglich in Biegerichtung, also unter nur geringen Formänderungsverlusten. Die Axialkräfte brauchen nicht durch relativbewegliche Lager abgestützt zu werden, so daß axiale Lagerreibungsverluste nicht entstehen.In the discs of the clutch ( 8 ) holes are provided as web guide elements ( 6 ) for the connecting rod elements ( 5 ) and the shackle ( 7 ), which also form continuously curved center lines because of the constant curvature of the coupling center line. The radial web guiding forces of the connecting rod elements ( 5 ) - radial with respect to the radius of curvature of their guideway - on the pressure side in conjunction with the holding forces of the restraints ( 7 ) lying in the plane of curvature of the center line generate the output torque of the hydraulic motor, which at the the cylinder drum ( 2 ) firmly connected which bearing and shaft journal is removed. The shackle ( 7 ) prevents an axial outward movement of the bearing pin of the drive pulley ( 3 ) and leads the axial pressure exerted by the connecting rod elements ( 5 ) onto the drive pulley ( 3 ) directly as a tensile force to the cylinder drum ( 2 ). In this case, the bondage ( 7 ) deforms only in the bending direction during the revolution, that is to say with only slight loss of shape. The axial forces do not need to be supported by relatively movable bearings, so that axial bearing friction losses do not occur.

Das Kippmoment an Triebscheibe (3) und Zylindertrommel (2), bewirkt durch die einseitigen Druckkräfte auf der Druckseite des Teilkrei ses, wird in den Radiallagern der Triebscheibe (3) und der Zylinder trommel (2) abgestützt.The tilting moment on the drive pulley ( 3 ) and cylinder drum ( 2 ), caused by the one-sided pressure forces on the pressure side of the partial circle, is supported in the radial bearings of the drive pulley ( 3 ) and the cylinder drum ( 2 ).

Der Vorteil der Anordnung nach Abb. 1 besteht darin, daß aufwendige Axiallager überflüssig sind, die bei herkömmlichen Maschinen einen erheblichen Anteil der Herstellungskosten sowie des Baugewich tes beanspruchen und erhebliche Reibungsverluste bedingen, wodurch sie auch die hauptsächlichen Verschleißstellen sind.The advantage of the arrangement according to Fig. 1 is that complex axial bearings are superfluous, which in conventional machines take up a significant proportion of the manufacturing costs and construction weight and cause considerable frictional losses, which means that they are also the main points of wear.

Ferner ist vorteilhaft, daß die Kolben nur geringfügig mit Quer kräften beaufschlagt werden. Deshalb können sie in gewichts- und kostensparender Weise wesentlich kürzer sein, auch die Zylindertrommel, als bei bisherigen Hydromotoren. Auf Grund gerin gerer Lager- und Reibungsverluste haben Hydromotoren nach dem Gegenstand der Erfindung einen besseren Wirkungsgrad. It is also advantageous that the pistons are only slightly transverse forces are applied. Therefore you can and to be significantly shorter in a cost-effective manner, even that Cylinder drum than with previous hydraulic motors. On the bottom Hydromotors have lower bearing and friction losses Object of the invention a better efficiency.

Ein weiteres Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist als ventil gesteuerte Pumpe in Abb. 2 dargestellt.Another example of the subject of the invention is shown as a valve-controlled pump in Fig. 2.

Hier sind die Verdrängungsräume (1) als zylindrische Hohlkörper elemente mit elastischen Wandungen (10) dargestellt, als Faltenbälge gestaltet. Der Zylinderblock (2) ist hier mit dem ortsfesten Gehäuse (9) verbunden. Die gegen die Mittelachse des Zylinderblocks (2) schräggestellte Triebscheibe (3) ist hier mit ihrem Radiallager (4) in einer Schwungscheibe (11) gelagert, die ihrerseits im Außengehäuse (9) gelagert und mit dem Antriebswellen zapfen verbunden ist. Pleuelelemente (5) (Abb. 1) entfallen hier. Die Fessel (7) ist hier als zugvorgespannte Schraubenfeder mit rechteckigem Drahtquerschnitt ausgebildet, die bei diesem Beispiel durch ihre Außenflächen gleichzeitig die Aufgabe der Bahnführungs elemente (6) für die Hohlkörperelemente (10) übernimmt. Die biegeweichen, aber drehsteifen Hohlkörperelemente (10) bilden gleichzeitig die drehsteife Kupplung (8) zwischen Triebscheibe (3) und Zylinderblock (2). In den mit einem Ansaug kanal (12) verbundenen Einlaßbohrungen sind Ansaugrückschlagventile (13) angeordnet, während Auslaßrückschlagventile (14) in einen Auslaß ringkanal (15) führen.Here the displacement spaces ( 1 ) are shown as cylindrical hollow body elements with elastic walls ( 10 ), designed as bellows. The cylinder block ( 2 ) is connected to the stationary housing ( 9 ). The drive disc ( 3 ) inclined against the central axis of the cylinder block ( 2 ) is mounted here with its radial bearing ( 4 ) in a flywheel ( 11 ), which in turn is mounted in the outer housing ( 9 ) and is connected to the drive shaft. Connecting rod elements ( 5 ) ( Fig. 1) are omitted here. The shackle ( 7 ) is designed here as a tension-biased coil spring with a rectangular wire cross section, which in this example also performs the task of the web guiding elements ( 6 ) for the hollow body elements ( 10 ) through its outer surfaces. The flexible but torsionally rigid hollow body elements ( 10 ) simultaneously form the torsionally rigid coupling ( 8 ) between the drive pulley ( 3 ) and the cylinder block ( 2 ). In the inlet bores connected to a suction port ( 12 ), suction check valves ( 13 ) are arranged, while outlet check valves ( 14 ) lead into an outlet ring channel ( 15 ).

Die Arbeitsweise der Pumpe nach Abb. 2 ist folgende:
Durch den drehenden Antrieb der Schwungscheibe (11) wird die Achse des Radiallagers (4) auf einem Kegelmantel geführt, die Triebscheibe (3) folgt dieser Bewegung, wird aber durch die Kupplung (8) an einer Drehung um ihre Achse gehindert, so daß sie lediglich eine Taumel bewegung ausführen kann. Infolge der Taumelbewegung, die auch die Fessel (7) ohne Drehbewegung relativ zum Zylinderblock (2) mitmacht, werden die Hohlräume der Hohlkörperelemente (10) periodisch verkleinert und wieder vergrößert, so daß ein Ansaughub und ein Druckhub periodisch folgen. Beim Ansaugen aus dem Ringkanal (12) werden in an sich bekannter Weise die Ansaugrückschlagventile (13) geöffnet und die Auslaßrückschlagventile (14) geschlossen, beim Ausdrücken in den druckseitigen Ringkanal (15) umgekehrt die Ventile (13) geschlossen und (14) geöffnet.The operation of the pump according to Fig. 2 is as follows:
By rotating the flywheel ( 11 ), the axis of the radial bearing ( 4 ) is guided on a conical surface, the drive disc ( 3 ) follows this movement, but is prevented from rotating about its axis by the clutch ( 8 ), so that it can only perform a wobble movement. As a result of the wobble movement, which the shackle ( 7 ) also undergoes without rotating movement relative to the cylinder block ( 2 ), the cavities of the hollow body elements ( 10 ) are periodically reduced and enlarged again, so that a suction stroke and a pressure stroke follow periodically. When sucking from the ring channel ( 12 ), the suction check valves ( 13 ) are opened in a manner known per se and the outlet check valves ( 14 ) are closed; when they are pressed out into the pressure-side ring channel ( 15 ), the valves ( 13 ) are closed and ( 14 ) are opened.

Die Pumpe nach Abb. 2 hat gegenüber bekannten Konstruktionen die gleichen Vorteile wie der Hydromotor nach Abb. 1. Hier liegt der besondere Vorteil in der Möglichkeit einer einfachen Ventil steuerung. Ferner ist für Verwendung im Bereich der Wasser hydraulik wegen des Fortfalls von Gleitflächen, die im Wasser bereich liegen, ein besonderer Vorteil gegeben.The pump according to Fig. 2 has the same advantages over known designs as the hydraulic motor according to Fig. 1. Here the particular advantage lies in the possibility of simple valve control. Furthermore, a particular advantage is given for use in the field of water hydraulics because of the elimination of sliding surfaces which are in the water area.

In anderweitiger Ausbildung des Erfindungsgegen standes können an Stelle axialer Anschlußbohrungen der Zylindertrommel (2), (Abb. 1) und axialer Steuerschlitze in an sich bekannter Weise auch radiale Steuerungssysteme angewendet werden. Auch können in an sich bekannter Weise die Achsen der Verdränger einen mehr oder weniger großen Schrägungswinkel gegen die Mittel achse der Maschine bilden, also an Stelle auf einem Zylinder- auf einem Kegelmantel liegen.In another embodiment of the subject of the invention, radial control systems can also be used in a manner known per se instead of axial connection bores of the cylinder drum ( 2 ), ( Fig. 1) and axial control slots. Also, in a manner known per se, the axes of the displacers can form a more or less large helix angle against the central axis of the machine, that is to say they lie on a cylinder on a conical surface instead.

Durch Begrenzung des Drehwinkels mittels Anschlägen auf einen bestimmten Maximalwert kleiner als 360° kann der Erfindungs gegenstand als Schwenkantrieb, bei Begrenzung auf einen höheren Maximalwert als 360° als Schraubantrieb verwendet werden.By limiting the angle of rotation to one by means of stops Certain maximum value less than 360 ° can be the invention object as part-turn actuator when limited to one higher maximum value than 360 ° can be used as screw drive.

Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes bei räum lich parallleler, engbenachbarter Anordnung von zwei oder mehr Maschinen ist erfindungsgemäß dadurch besonders gekennzeichnet, daß bei eng nebeneinander angeordneten Maschinen die Trieb scheiben (3) in ihrem Durchmesser so ausgeführt werden, daß sich benachbarte Triebscheiben (3) berühren und aufeinander unter Formschluß, z. B. durch Verzahnung oder Ketten, oder unter Reibungskraftschluß, z. B. mittels Reibbelegen, kraftschlüssig aufeinander abrollen.A further development of the subject of the invention with spatially parallel, closely adjacent arrangement of two or more machines is particularly characterized according to the invention that in closely arranged machines, the drive discs ( 3 ) are designed in diameter so that adjacent drive pulleys ( 3 ) touch and one another with positive locking, z. B. by teeth or chains, or with frictional engagement, z. B. roll frictionally on each other.

Der besondere Vorteil besteht darin, daß bei ausreichender Länge der Berührungslinie und bei äußerer Umschlingung mit einem Band oder einer Kette die Kippmomente der Triebscheiben gegeneinander ausgeglichen und die Lagerung (4) eingespart werden können.The particular advantage is that with a sufficient length of the line of contact and with external wrapping with a band or chain, the tilting moments of the drive pulleys can be compensated for each other and the storage ( 4 ) can be saved.

Eine räumliche Tandem- bzw. Kettenanordnung von zwei oder meh reren Verdrängermaschinen gemäß dem Erfindungsgegenstand ist erfindungsgemäß dadurch besonders gekennzeichnet, daß für in Achsrichtung eng beieinander angeordneten Maschinen zur me chanischen Verbindung nur ein gemeinsamer Wellenzapfen bzw. eine gemeinsame Steuerung vorgesehen wird, oder daß die Kreisbögen der jeweiligen Fessel (7) bis zu einem Halbkreis verlängert werden, so daß die jeweiligen Enden der Fesseln (7) ineinander übergehen, wobei der Abtrieb im ersteren Falle von den jeweils freibleibenden Wellenzapfen, im übrigen aber in allen Fällen auch von Zahn- oder Kettenrädern oder anderen Getriebeelementen abgegeben werden kann, die auf den Wellen zapfen reitend angebracht sind.A spatial tandem or chain arrangement of two or more displacement machines according to the invention is particularly characterized in that only a common shaft journal or a common control is provided for machines mechanically connected in the axial direction, or that the arcs the respective shackle ( 7 ) are extended to a semicircle, so that the respective ends of the shackles ( 7 ) merge into one another, the output in the former case from the respective free shaft journals, but in all other respects also from gear wheels or chain wheels or other gear elements can be delivered, which are mounted mounted on the journal journal.

Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß Bauelemente einge spart werden.Such an arrangement has the advantage that components are turned on be saved.

Maschinen gemäß dem Erfindungsgegenstand können auch lediglich mit einer einzigen Verdrängereinheit ausgestattet sein; anderer seits ist aber auch eine Anordnung von vielen Verdrängereinhei ten möglich, indem diese auf mehreren konzentrischen Teilkreisen, ggf. mit unterschiedlichen Kolben- bzw. Zylinderdurchmessern, angeordnet werden.Machines according to the subject of the invention can also only be equipped with a single displacement unit; other On the other hand, there is also an arrangement of many displacement units possible by placing them on several concentric circles, possibly with different piston or cylinder diameters, to be ordered.

Im letzten Falle können durch Trennung der Steuerungssysteme auch verschiedene Druckstufen in einer Einheit zusammengefaßt werden.In the latter case, the control systems can be separated also different pressure levels combined in one unit become.

Die in Abb. 1 als einfache biegsame Stäbe aus elastischem Material dargestellten Pleuelelemente (5) haben den Vorteil, daß sie bei entsprechender Auswahl des Materials geräuschdämpfend wirken. Sie können z. B. auch als Perlenkette, Druckschrauben feder, Stützkörperkette aus zylindrischen Druckkörpern mit balligen Berührungsflächen u. dgl. ausgebildet sein; sie können auch durch eine biegsame Fessel verbunden sein und dadurch Zug kräfte übertragen. Hierfür erhalten sie zweckmäßigerweise eine Mittelbohrung. Dies ist vorteilhaft für selbstansaugende Pumpen oder zur Beherrschung der Massenkräfte bei höheren Drehzahlen.The connecting rod elements ( 5 ) shown in Fig. 1 as simple flexible rods made of elastic material have the advantage that they have a sound-absorbing effect when the material is selected appropriately. You can e.g. B. also as a pearl necklace, pressure screw spring, support body chain made of cylindrical pressure bodies with convex contact surfaces u. like. be formed; they can also be connected by a flexible shackle and thereby transmit tensile forces. For this purpose, they expediently receive a center hole. This is advantageous for self-priming pumps or for mastering the inertial forces at higher speeds.

Die Führung der Pleuelelemente (5) kann zwecks Verminderung der Reibung auch mittels Kugelführungen bewirkt werden.The connecting rod elements ( 5 ) can also be guided by means of ball guides in order to reduce the friction.

An Stelle zylindrischer Verdrängerkolben sind Kugelkolben ver wendbar; bei Einsatz solcher Kugelkolben in unter Zulaufdruck arbeitenden Pumpen haben diese die an sich bekannten Vorteile. Instead of cylindrical displacement pistons, spherical pistons are used reversible; when using such ball pistons in under inlet pressure Working pumps have the advantages known per se.

Bei der Ausführung nach Abb. 2 ist die Anbringung von Aus gleichsmassen an der Schwungscheibe (11) für die exzentrisch taumelnden Bauteile zweckmäßig.In the embodiment according to Fig. 2, it is advisable to apply equalizing dimensions to the flywheel ( 11 ) for the eccentrically tumbling components.

Die Fessel (7) kann als Kette jeder Art, als hochfestes Zug seil aus Stahldraht bzw. Glas-, Aramid- oder Kohlenstoff-Faser oder z. B. auch als einvulkanisierte Schraubenfeder ausgebil det sein. Sie kann aber auch als gerader, nicht biegsamer Stab in einem einzigen Kardangelenk aufgehängt sein, welches mit der Zylindertrommel (2) und der Triebscheibe (3) synchron um läuft und daher kein Drehlager zu haben braucht.The shackle ( 7 ) can be a chain of any kind, as a high-strength train rope made of steel wire or glass, aramid or carbon fiber or z. B. also be trained as a vulcanized coil spring. But it can also be suspended as a straight, non-flexible rod in a single universal joint, which runs synchronously with the cylinder drum ( 2 ) and the drive pulley ( 3 ) and therefore does not need to have a pivot bearing.

Bei der in Abb. 1 dargestellten drehsteifen, biegeweichen Kupplung (8) mit Bahnführungselementen (6) und Mitnehmern können die Pleuelelemente (5) die Aufgabe der Mitnehmer mit übernehmen; an Stelle mehrerer getrennter Kupplungsscheiben kann auch eine aus durchgehendem Flachband bestehende Schraubenfeder vorgese hen werden, oder auch ein Paket flacher Tellerfedern, oder auch ein Faltenbalg, wobei auch diese Kupplungselemente Löcher als Bahnführungselemente haben können, die den Pleuelelementen (5) angepaßt sind. Auch können, ähnlich wie in Abb. 2, jeweils für jedes Verdrängerelement eine Feder aus normalem Runddraht, aus Draht mit rechteckigem Querschnitt oder aus Flachband oder als Tellerfederpaket als einzelne Kupplungselemente der Kupp lung (8) angeordnet und mit ihrer röhrenförmigen Innenwand als Bahnführung vorgesehen werden.In the torsionally rigid, flexible coupling ( 8 ) with web guiding elements ( 6 ) and drivers shown in Fig. 1, the connecting rod elements ( 5 ) can take over the task of the drivers; Instead of several separate clutch disks, a helical spring consisting of a continuous flat band can also be hen, or a package of flat disc springs, or a bellows, whereby these coupling elements can have holes as web guide elements which are adapted to the connecting rod elements ( 5 ). Also, similar to Fig. 2, for each displacement element, a spring made of normal round wire, of wire with a rectangular cross-section or of flat ribbon or as a plate spring assembly can be arranged as individual coupling elements of the coupling ( 8 ) and provided with its tubular inner wall as a web guide .

Die Bahnführungselemente (6) können zwecks Herabsetzung der Flächenpressung und zwecks Schmierfilmbildung an Stelle einfacher Löcher auch als Büchsen ausgebildet werden, wobei auch der Fluidnebel, der wegen der Leckagen im Gehäuse auftritt, als Schmiermittel benutzt werden kann. Schmiermöglichkeiten sind auch durch Verwendung von porösen oder selbstschmierenden Werkstoffen in der Kupplung und den Bahnführungselementen ge geben. The web guide elements ( 6 ) can also be designed as bushes instead of simple holes in order to reduce the surface pressure and to form a lubricating film, whereby the fluid mist that occurs due to the leakages in the housing can also be used as a lubricant. Lubrication options are also available through the use of porous or self-lubricating materials in the coupling and the web guiding elements.

In den Anschlußbohrungen der Zylindertrommel (2) in Abb. 1 können auch an sich bekannte Maßnahmen zur besseren Abdichtung des Steuerspaltes getroffen werden, z. B. die Anordnung von mit Dichtringen versehenen axial beweglichen Dichtbüchsen, die mit zwischen Zylindertrommel (2) und Steuerfläche am Gehäuse (9) befindlichen Dichtscheiben zusammenwirken.In the connection bores of the cylinder drum ( 2 ) in Fig. 1, known measures for better sealing of the control gap can also be taken, for. B. the arrangement of sealing rings provided with axially movable sealing sleeves, which cooperate with the sealing discs located between the cylinder drum ( 2 ) and control surface on the housing ( 9 ).

Für die bei Erläuterung der Abb. 2 beschriebene Ventilsteuerung ergibt sich auf Grund der Möglichkeit, wegen Wegfalls einer Welle die koaxialen Verdrängereinheiten besonders dicht nebeneinander anzuordnen, erfindungsgemäß die vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, daß an Stelle von herkömmlichen kugel- oder kegelförmigen Rückschlagkörpern ein durchgehender Ring vorgesehen wird, der in einer Rille abrollt und dabei die Anschlußbohrung in periodischer Folge verschließt oder freigibt.For the valve control described in the explanation of Fig. 2, the possibility of arranging the coaxial displacement units particularly closely next to one another due to the omission of a shaft results in the advantageous embodiment according to the invention in that a continuous ring is provided instead of conventional spherical or conical check bodies , which rolls in a groove and closes or releases the connection hole in a periodic sequence.

Zum Beispiel wird ein biegeelastischer Ring (14) mit Kreisquerschnitt, der einen größeren Durchmesser als die im Querschnitt trapezför mige Rille hat und der in dieser mit der Druckseite (15) verbunde nen Rille liegt, von den unter Hochdruck stehenden, mit der Rille verbundenen Anschlußbohrungen durch den austretenden Medienfluß nach außen gewölbt, während die unter Saugdruck ste henden Anschlußbohrungen den Ring in die Rille ziehen. Durch die periodische Auswölbung rollt der Ring in der Rille ab. Vorteilhafterweise werden die Auflagestellen des Ringes somit ständig gewechselt und damit der Verschleiß verringert.For example, a flexurally elastic ring ( 14 ) with a circular cross-section, which has a larger diameter than the cross-section trapezoidal groove and which lies in this with the pressure side ( 15 ) connected groove, from the high-pressure connection holes connected to the groove arched outwards by the escaping media flow, while the connection bores under suction pressure pull the ring into the groove. Due to the periodic bulge, the ring rolls in the groove. Advantageously, the contact points of the ring are thus constantly changed and wear is reduced.

Im Falle der Verwendung des Erfindungsgegenstandes als Brenn kraftmaschine oder als Hydraulikmotor mit Ventilsteuerung können in ähnlicher Weise umlaufende elastische Ringe als Ventilkör per oder zur Betätigung von Ein- und Auslaßventilen benutzt werden, indem sie von mitumlaufenden Rollen angedrückt werden und im Falle von Zweitaktmotoren bei jedem, im Falle von Viertaktmotoren bei jedem 2. Umlauf entsprechende Ventile betätigen.In the case of using the subject matter of the invention as a focal point engine or as a hydraulic motor with valve control in a similar manner circumferential elastic rings as a valve body used by or to actuate intake and exhaust valves be pressed by rotating rollers and in the case of Two-stroke engines for everyone, in the case of four-stroke engines for everyone 2. Operate the corresponding valves.

Das Außengehäuse (9) kann mit Anschlußbohrungen für Leckölstrom und Schmiermittel sowie mit Montageöffnungen, Kühlvorrichtungen wie Kühlrippen, Kühlwasserkanälen und -mänteln versehen sein. The outer housing ( 9 ) can be provided with connection bores for leakage oil flow and lubricant as well as with mounting openings, cooling devices such as cooling fins, cooling water ducts and jackets.

Die bei Verdrängermaschinen an sich bekannte Veränderbarkeit des Hubvolumens kann bei dem Erfindungsgegenstand erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Lagerung (4) der Triebscheibe (3) nicht fest im Gehäuse (9), (Abb. 1) bzw. nicht fest in der Schwung scheibe (11) (Abb. 2), sondern auf einer in der Krümmungsebene der Fessel (7) bzw. der Mittellinie der Kupplung (8) liegenden Kurvenbahn verschieblich angeordnet wird, oder daß die Zylindertrommel (2) (Abb. 1) mitsamt der anhängenden Steuerung längs einer Kurvenbahn im Gehäuse (9) verschieblich angeordnet wird.The variability of the stroke volume known per se in displacement machines can be achieved according to the invention in that the bearing ( 4 ) of the drive pulley ( 3 ) is not fixed in the housing ( 9 ), ( Fig. 1) or not fixed in the momentum ( 11 ) ( Fig. 2), but on a curve path lying in the plane of curvature of the bondage ( 7 ) or the center line of the coupling ( 8 ), or that the cylinder drum ( 2 ) ( Fig. 1) together with the attached Control is slidably arranged along a cam track in the housing ( 9 ).

Hierdurch kann die Schrägstellung der Triebscheibe über eine Mittel stellung in eine entgegengesetzte Schrägstellung stufenlos verstellt werden, wobei je nach Größe des Schrägungswinkels in an sich bekannter Weise das Hubvolumen über Null auf einen negativen Maximalwert gebracht und der Volumenstrom umgekehrt werden kann.As a result, the inclination of the drive pulley can be done by means infinitely variable position in an opposite inclined position be, depending on the size of the helix angle in known per se Show the stroke volume above zero to a negative maximum value brought and the volume flow can be reversed.

Die Hubraumveränderung kann auch durch Verschiebung der Zylinder trommel (2) mitsamt ihrer Lagerung und der anhängenden Steuerung, die in solchem Falle mit dem Gehäuse (9) verbunden ist, längs einer Kurvenbahn im Gehäuse (9) vorgenommen werden.The displacement can also be made by moving the cylinder drum ( 2 ) together with its storage and the attached control, which in such a case is connected to the housing ( 9 ), along a curved path in the housing ( 9 ).

Verstellgeräte können in bekannter Weise mechanische Hebel oder Stelltriebe, elektrische oder hydraulische Antriebe sein, die im Stillstand oder im Lauf der Maschine betätigt werden können. Als Antriebs- bzw. Abtriebswelle kann wahlweise der Zapfen der Lagerung (4) an der Seite der Triebscheibe (3) oder der Lager zapfen der Zylindertrommel (2) dienen; es können auch beide gleichzeitig als An- oder Abtrieb dienen.Adjusting devices can be mechanical levers or actuators, electrical or hydraulic drives in a known manner, which can be actuated when the machine is at a standstill or when it is running. As a drive or output shaft, either the journal of the bearing ( 4 ) on the side of the drive pulley ( 3 ) or the journal of the cylinder drum ( 2 ) can serve; it can also serve both as input or output at the same time.

Bei Maschinen nach Abb. 2 können im Falle der Schwenkung der Triebscheibe wegen der damit verbundenen Veränderung der Unwuchten gegen läufig bewegliche Ausgleichsmassen vorgesehen werden.In the case of machines according to Fig. 2, if the drive pulley swivels due to the associated change in the unbalance, it is possible to use balancing masses that can move.

Im Falle der Anwendung des Erfindungsgegenstandes als Maschine mit veränderlichem Hubraum, hier insbesondere als Brennkraftma schine oder als Verdichter, kann zwecks Erzielung eines geringen Totraumes bzw. eines jeweils optimalen Verdichtungsverhältnisses auch der Zylindertotraum veränderbar gestaltet werden. In the case of using the subject matter of the invention as a machine with variable displacement, especially as internal combustion engine machine or as a compressor, can be used to achieve a low Dead space or an optimal compression ratio the cylinder dead space can also be made changeable.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Fessel (7) längenveränderlich gestaltet oder daß verstellbare Füllkörper vorgesehen werden, die veränderbar tief in die Verdrängungssysteme eingeführt werden können.According to the invention, this is achieved in that the fetlock ( 7 ) is variable in length or in that adjustable fillers are provided which can be inserted into the displacement systems at a variable depth.

So können z. B. zylindrische, mit der Kolbentrommel oder mit dem Zylindergehäuse (2) verbundene Kolben oder Stifte vorgesehen werden, die in den Zylinderboden oder die dortseitige Öffnung der Zylinderbohrung eingesetzt und in den Verdrängungsraum verän derbar tief eingeschoben werden, z. B. mit hydraulischem Druck, oder die Fessel (7) kann längenveränderlich gestaltet werden, so daß bei geringer Schrägstellung der Triebscheibe (3) und somit geringerem Hub der Verdrängerelemente diese tiefer in die Bohrungen eindringen und damit der bestehende Totraum verringert wird. Dadurch bleibt das optimale Verhältnis von Hub- zu Totraum beibehalten.So z. B. cylindrical, with the piston drum or with the cylinder housing ( 2 ) connected pistons or pins are provided, which are inserted into the cylinder bottom or the local opening of the cylinder bore and inserted into the displacement space changeable deep, z. B. with hydraulic pressure, or the shackle ( 7 ) can be made variable in length, so that with a slight inclination of the drive disc ( 3 ) and thus less stroke of the displacement elements, these penetrate deeper into the holes and thus the existing dead space is reduced. This maintains the optimal ratio of lifting to dead space.

Maschinen gemäß dem Erfindungsgegenstand können als Kraft- und Arbeitsmaschinen aller Art verwendet werden, z. B. als Kolben pumpen und -verdichter für Medien aller Art, als Pneumatik- oder Hydromotoren bzw. -schwenkantriebe, als Brennkraftmaschinen usw.Machines according to the subject of the invention can be used as power and Working machines of all types are used, e.g. B. as a piston pumps and compressors for media of all kinds, as pneumatic or hydraulic motors or swivel drives, as internal combustion engines etc.

Wegen der wegfallenden Hochdrucklagerungen und damit Wegfall von erhöhten Anforderungen an die Schmierung ist eine besonders gute Verwendungsmöglichkeit für Wasserhydraulik gegeben.Because of the elimination of high-pressure bearings and thus elimination of increased lubrication requirements is one particular good use for water hydraulics.

Claims

1. Displacement machine for converting linear forces into torques and from linear to rotating movements (motor) or vice versa (pump, compressor), in which at least one displacement system ( 1 ) is provided, which exerts pressure or tensile forces by means of a pressure medium on one side on a component provided with inlet and outlet devices (cylinder block or drum) ( 2 ), on the other side on an oblique to the axial linear direction of movement of the displacer system ( 1 ) arranged drive pulley ( 3 ) with a radial Storage ( 4 ) is provided and is rotatable about its axis, and in which pressure-resistant or tensile-resistant but flexible connecting rod elements ( 5 ) or volume-variable hollow body elements ( 10 ) provided with elastic walls are arranged as pressure- or tension-resistant components, that they are guided on curved paths ( 5 a, 5 b), the planes of curvature of which are approximately parallel to the Eb ene, which is formed by the mutually angular axes of the component ( 2 ) and the drive pulley ( 3 ), the reciprocating movements and forces of the connecting rod elements ( 5 ) or the hollow body elements ( 10 ) in the same direction of rotation and torque of the component ( 2 ) and the drive pulley ( 3 ), characterized in that a tensile, ie inelastic in its axis, but otherwise flexible shackle ( 7 ) with its two ends centrally on the component ( 2 ) and the drive pulley ( 3 ) fastened in such a way and arranged in the same direction and in synchronous rotation that the axial movement of the drive pulley ( 3 ) is limited by this restraint under the action of the axial forces transmitted to it by the connecting rod or hollow body elements ( 5 , 10 ), and that between the drive pulley ( 3 ) and the component ( 2 ) a torsionally rigid, but flexible in each plane of curvature, with web guide elements ( 6 ) for the connecting rods elements ( 5 ) or hollow elements ( 10 ) and for the traction shackle ( 7 ) provided coupling ( 8 ) is arranged and connected to the component ( 2 ) and the drive pulley ( 3 ).

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that two or more displacement systems are arranged in parallel, wherein the adjacent drive pulleys ( 3 ) touch and can roll on each other.

3. Displacement machine according to claim 1, characterized in that that for those arranged closely together in the axial direction Displacement systems for mechanical connection only a common one Shaft journal or a common control is provided.

4. Displacement machine according to claim 3, characterized in that the circular arcs of the shackles ( 7 ) are extended to a semicircle ver, so that the respective ends of the shackles ( 7 ) merge into one another, the drive or output from the respective free ends Shaft journal or can be delivered by gear or chain wheels, which are mounted mounted on the shaft journal.

5. Displacement machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that a continuous ring ( 14 ) is provided as a valve control instead of conventional spherical or conical check bodies, which rolls in a groove and thereby the connecting holes on the ring channel ( 15 ) periodically locked or released.

6. Displacement machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearing ( 4 ) of the drive pulley ( 3 ) is arranged displaceably on a cam track lying in the plane of curvature of the bondage ( 7 ), or that the cylinder drum ( 2 ) ( Fig ., together with the appended control along a curved path in the housing (9) is arranged displaceably 1).

7. Displacement machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shackle ( 7 ) is variable in length or that adjustable fillers are provided, which can be inserted bar deep into the displacement systems.

8. Displacement machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting rod elements ( 5 ) and / or the traction shackle ( 7 ) are of multiple articulated design.