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WO2009015726A1 - Reciprocating piston machine - Google Patents

Reciprocating piston machine Download PDF

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Publication number
WO2009015726A1
WO2009015726A1 PCT/EP2008/004751 EP2008004751W WO2009015726A1 WO 2009015726 A1 WO2009015726 A1 WO 2009015726A1 EP 2008004751 W EP2008004751 W EP 2008004751W WO 2009015726 A1 WO2009015726 A1 WO 2009015726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
pivoting
dead space
pivot
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/004751
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tilo SCHÄFER
Uwe Becker
Jan Hinrichs
Willi Parsch
Björn FAGERLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ixetic Mac GmbH
Original Assignee
Ixetic Mac GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Mac GmbH filed Critical Ixetic Mac GmbH
Priority to DE112008001531T priority Critical patent/DE112008001531A5/en
Publication of WO2009015726A1 publication Critical patent/WO2009015726A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • F04B27/1072Pivot mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating engine according to the preamble of claim 1.
  • Reciprocating engines of the type discussed here are known. They are used, for example, as a CO 2 refrigerant compressor, hereinafter referred to as KMV, for regulating the interior temperature in motor vehicles.
  • KMV CO 2 refrigerant compressor
  • Such reciprocating engines comprise a pivoting element which has a variable pivot angle with respect to a plane on which the axis of rotation of a shaft of the reciprocating engine is perpendicular.
  • the pivoting element is pivotally connected to at least one driver element, via which the pivoting element also cooperates with the shaft, so that upon rotation of the shaft, the pivotal element also rotates.
  • Such machines also have at least one axially along the shaft arranged piston which is movably mounted in a cylinder bore of the reciprocating piston machine and which cooperates with at least one valve arrangement.
  • the valve arrangement preferably comprises a valve plate and a plurality of inlet and outlet valves. Due to the design of such reciprocating engines remains between the valve assembly and the at least one piston, a so-called dead space, when the piston was far into the cylinder bore - caused by a pivoting movement of the pivoting element - hineinverlagert. The piston can not be moved directly to the valve assembly, so at this but remains at a distance to this.
  • the object of the invention is therefore to provide a reciprocating engine, which on the one hand has a good starting behavior and good efficiency, on the other hand has acoustically optimized properties at large pivot angles of the pivot member.
  • the reciprocating engine is characterized in that it has a variable dead space volume. This is changed so that on the one hand give good starting characteristics, on the other hand, the noise is minimal at large tilt angles.
  • a preferred embodiment of the reciprocating engine is characterized in that the dead space volume existing between the piston and the valve arrangement depends on the swivel angle of the swivel element. Due to this configuration of the reciprocating engine changes when a change in the pivoting winkeis the pivot element and the dead space volume, which can thus be optimized in terms of high demands on the reciprocating engine.
  • a reciprocating piston engine which is distinguished by the fact that the dead space volume becomes larger with increasing pivoting angle of the pivoting element and becomes smaller as the pivoting angle decreases. This ensures that at large swivel angles a larger dead space volume is present, resulting in a reduction in noise of the reciprocating engine when operating with large swivel angles.
  • the reciprocating engine at small pivoting angles on a small dead space volume so that very good starting characteristics and a good efficiency of the reciprocating engine can be guaranteed.
  • a reciprocating engine which is characterized in that the pivot member and the driver element are aligned relative to each other so that at large pivot angles of the pivot member, the distance between a point of the driver element and the intersection of the central axis of the piston with the working surface of the pivot member is smaller as with small swivel angles.
  • the advantageous change in the distance between the point of engagement of the driver element and the intersection of the center axis of the piston with the working surface of the pivot element described here also changes the maximum penetration depth of the piston into the cylinder bore, so that the dead space volume can be regulated in dependence on the pivot angle ,
  • a reciprocating engine in which the point of application of the driver element is arranged in such a distance from the shaft in the bore of the pivot member that it is located in the radial direction outside the central axis of the piston.
  • the point of engagement of the driver element protrudes beyond the center axis of the piston.
  • a reciprocating engine which is characterized in that a bore in the pivoting member has at least one portion which is arranged at an angle to a plane in which the pivoting element lies.
  • the addressed here section is arranged in the region of the bore, in which the point of application of the driver element is arranged.
  • the driver element has a first surface and the pivot member has a cooperating with the first surface second surface and these surfaces together form a wedge gear.
  • Figure 1 is a sectional view of an assembly of a reciprocating piston engine according to the prior art
  • Figure 2 is a sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a simplified sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a sectional view of an assembly of a reciprocating piston engine according to the prior art.
  • the reciprocating engine has at least one piston 1, which is movably mounted in a cylinder bore 3 introduced into the reciprocating piston along a central axis M of the piston 1.
  • the central axis M of the piston 1 extends concentrically to the central axis of the cylinder bore 3.
  • a piston bridge 5 is provided, which causes the oscillating movement of the piston 1.
  • the assembly shown in FIG. 1 is arranged in a so-called drive chamber of the reciprocating piston engine (not shown here).
  • a shaft 7 for example, with a drive shaft of an internal combustion engine of a motor vehicle, not shown, cooperates, not shown here.
  • a driver element 9 is provided which rotates together with the shaft 7 about a rotation axis D.
  • the driver element 9 is mounted in a bore 11 of a pivoting element 13 and has a driver head 15, which is here exemplified spherical and around which the pivot member 13 is articulated.
  • the pivoting element 13 is here exemplified as a pivot ring, but also conceivable is the design as a swivel or swash plate.
  • the pivoting element 13 is arranged between the sliding shoes 17 and 17 'below the piston bridge 5, so that the pivoting element 13 can thus rotate underneath it and thereby causes a displacement of the piston 1 via the piston bridge 5, wherein the sliding shoes 17 and 17' pivot within the Enable piston bridge 5 and protect the pivot member 13 from wear.
  • the pivoting element 13 is, as can not be seen in FIG. 1, fastened by means of pins arranged in bearing sleeves, which extend perpendicular to the image plane of FIG. 1, to a guide body, which is preferably designed as a guide sleeve.
  • the guide body is axially displaceably mounted on the shaft 7 and thus allows the pivoting of the pivot member 13 by a pivot angle ⁇ relative to a plane E 1 on which the axis of rotation D of the shaft 7 is perpendicular.
  • the pivoting angle ⁇ of the pivoting element 13 can be adjusted via pressure and mass forces in the drive chamber of the reciprocating engine. The greater the swivel angle ⁇ , the greater the maximum stroke of the piston 1 and thus the delivery mass flow of the reciprocating engine.
  • the start of the reciprocating engine takes place in a starting position of the pivoting element 13, not shown here, wherein this is pivoted ⁇ with respect to the plane E at a small pivot angle.
  • the pivot angle ⁇ of the pivot member 13 is set larger, so that the piston 1 further displaced out of the cylinder bore 3, the stroke of the piston 1 is thus increased to suck in more mass flow, compress and eject again.
  • the piston 1 assumes a position in which it reaches a maximum is pushed far to the right in the cylinder bore 3, so its stroke is minimal.
  • This arrangement defines a certain distance of the piston 1 to the valve arrangement 21 and thus a certain dead space volume.
  • FIG. 1 makes it clear that in this case there is a dead space of width b between the end of the piston 1 facing away from the piston bridge 5 and a valve arrangement 21 only indicated here, which defines a dead space volume 23.
  • the reciprocating engine is designed for this position of the piston 1, so that the smallest possible dead space results.
  • FIG. 1 makes it clear that with an increasing pivoting angle ⁇ of the pivoting element 13, the distance r of the radially outer end of the pivoting element 13 decreases towards the axis of rotation D of the shaft 7, so that pivoting and displacement of the pivoting element 13 about the driving head 15 of the driving element 9 takes place.
  • the dead space volume 23 remains constant at all swivel angles ⁇ of the swivel element 13. This is due to the fact that the minimum stroke of the piston 1 is always the same, so that the piston can always be displaced equally far into the cylinder bore 3, independently of the swivel angle ⁇ , when the driver head 15 is in the region of the piston bridge 5.
  • Figure 2 shows a sectional view of an assembly of a Hubkol- benmaschine according to a first embodiment of the present invention.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of Figure 1.
  • FIG. 2 Shown again in FIG. 2 are the driver head 15 arranged in the pivoting element 13 and that fastened to the shaft 7
  • the bore 11 in the pivot member 13 has a portion 25th on, in which the engagement point 19 of the driver element 9 is arranged and which is designed such that it is arranged at an angle ß to a plane B, in which the pivoting element 13 is located.
  • the driver element 9 or its driver head 15 has a first surface 27 and the pivot element 13 has a second surface 29 which interacts with the first surface 27 as a kind of sliding / rolling bearing.
  • the point of application 19 whose axial position is predetermined by the attachment of the driver element 9 on the shaft 7, does not change its axial position with a change in the pivot angle ⁇ , while the intersection S its axial position on the central axis M of the piston 1 in dependence on the pivot angle ⁇ changed.
  • the point of intersection S virtually moves on the central axis M to the right in the direction of the valve arrangement 21.
  • the larger distance between the intersection point S and the driver element 9 also reduces the dead space volume 23, since the piston 1 has a smaller minimum lift by the amount of the increased distance between the point of application 19 and the point of intersection S, that is, be displaced further into the cylinder bore 3 can.
  • the portion 25 of the bore 11 also pivots about the driving head 15, with the surface 29 on the surface 27 of the driving head 15 slides along so that the thinner end of the wedge formed by the surfaces 27 and 29 between the intersection point S and the point of application 19 and the distance between them is thus smaller.
  • intersection point S according to FIG. 2 thus assumes a further axial position displaced to the left on the central axis M in the direction of the
  • Attack point 19 As it is the case for smaller pivot angles ⁇ . Due to the smaller distance of the minimum stroke of the piston 1 is increased. Its minimum stroke position is assumed by the piston 1 when the driver element 9 is located in the region of the piston bridge 5 during a rotation of the shaft 7.
  • the maximum penetration depth of the piston 1 into the cylinder bore 3 is reduced by the amount by which the distance between the Intersection S and the point 19 is smaller.
  • the dead space volume 23 is thus larger.
  • the wedge gear mechanism causes the distance between the point of intersection S and the point of application 19 of the driver element 9 to diminish at larger pivoting angles ⁇ of the pivoting element 13 and the dead space volume 23 is thereby increased, or the width b of the dead space greater becomes.
  • the piston 1 can also move further into the cylinder bore 3 move in when the driver element 9 is in the region of the piston bridge 5, so that the dead space volume 23 is smaller.
  • the opposite the plane B inclined portion 25 of the bore of the pivot member 13 is not limited to the embodiment shown here. Rather, numerous other embodiments are conceivable which ensure a variable dead space volume 23, in particular as a function of the swivel angle ⁇ of the swivel element 13.
  • the angle ⁇ can be varied in order to realize different changes of the dead space volume 23 with respect to a change in the swivel angle ⁇ .
  • FIG 3 shows a simplified sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a second embodiment of the present invention.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of the preceding figures.
  • the piston bridge is not shown here, via which the piston 1 is coupled to the pivoting element 13. In this respect, reference is made to Figures 1 and 2.
  • the embodiment according to FIG. 3 of the present invention has, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, no section which is inclined at an angle to the plane B.
  • FIG. 3 makes it clear that the point of application 19 of the driver element 9 is arranged at such a distance R from the axis of rotation D of the shaft 7, not shown here, in the bore 11 of the pivot element 13, that it is viewed in the radial direction outside the central axis M of the piston 1 lies.
  • the distance R between the axis of rotation D and the point of application 19 of the driver element 9 is thus greater than the distance R 1 between the axis of rotation D and the center axis M of the piston first
  • the distance r increases and the swiveling element 13 executes a swiveling movement about the swivel head 15, wherein surfaces 27 'and 29' of the driver head 15 and of the Swivel element 13 slide along each other and roll against each other, so there is a rolling / sliding movement instead.
  • the distance between the engagement element 19 and the intersection point S decreases at larger pivot angles ⁇ , thereby reducing the maximum penetration depth of the piston 1 into the cylinder bore 3 and thus increasing the dead space volume 23 or the width b of the dead space ,
  • the dead space volume 23 is dependent on the pivoting angle ⁇ of the pivoting element 13, so that ⁇ is a large dead space volume 23 is preferably present at large swivel angles and so vibrations, pulsations and airborne sound are attenuated during operation with large swivel angles ⁇ by the large dead space volume 23 in an advantageous manner.
  • the acoustic behavior of a reciprocating engine at large swivel angles ⁇ is thus significantly improved.
  • the present invention also makes it possible that with small pivoting angles ⁇ of the pivoting element 13 a small dead space volume 23 is present, so that the starting behavior is not impaired. Due to the variable dead space volume 23, the present invention advantageously makes it possible to combine good starting behavior with a small dead space volume 23 and small swivel angles ⁇ with the acoustic advantages of a large dead space volume 23 at large swivel angles ⁇ .
  • a dead space volume 23 dependent on the swivel angle ⁇ can be realized in various ways. It is crucial that the pivoting element 13 and the driver element 9 are aligned with each other so that the distance between the point 19 of the driver element 9 and an intersection point S of the pivot member 13 changes in a change of the pivot angle ⁇ .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to a reciprocating piston machine having at least one piston (1) cooperating with a valve arrangement (21), comprising a clearance volume (23) present between the piston (1) and the valve arrangement (21), and comprising a pivot element (13), preferably designed as a pivot ring, that has a variable pivot angle (a) relative to a plane (E) on which the rotational axis (D) of a shaft (7) stands upright, said pivot element being connected to a drive element (9) in a jointed fashion, by way of which the pivot element (13) cooperates with the shaft (7).

Description

Hubkolbenmaschine reciprocating engine

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reciprocating engine according to the preamble of claim 1.

Hubkolbenmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise als CO2-Kältemittelverdichter, im Folgenden kurz als KMV bezeichnet, zur Regulierung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Derartige Hubkolbenmaschinen umfassen ein Schwenkelement, das einen variablen Schwenkwinkel gegenüber einer Ebene aufweist, auf der die Drehachse einer Welle der Hubkolbenmaschine senkrecht steht. Das Schwenkelement ist gelenkig mit wenigstens einem Mitnehmerelement verbunden, über welches das Schwenkelement außerdem mit der Welle zusammenwirkt, sodass bei einer Drehung der Welle sich auch das Schwenk- element dreht. Durch die Regelung der Druck- und Massenverhältnisse in einem das Schwenkelement aufnehmenden Triebraum kann der Schwenkwinkel des Schwenkelements verändert werden. Derartige Maschinen weisen auch wenigstens einen axial entlang der Welle angeordneten Kolben auf, der in einer Zylinderbohrung der Hub- kolbenmaschine beweglich gelagert ist und der mit wenigstens einer Ventilanordnung zusammenwirkt. Die Ventilanordnung umfasst vorzugsweise eine Ventilplatte sowie mehrere Einlass- und Auslassventile. Bedingt durch die Bauweise derartiger Hubkolbenmaschinen verbleibt zwischen der Ventilanordnung und dem wenigstens einen Kolben ein sogenannter Schadraum, wenn der Kolben maximal weit in die Zylinderbohrung - bewirkt durch eine Schwenkbewegung des Schwenkelements - hineinverlagert wurde. Der Kolben kann nicht direkt bis an die Ventilanordnung verlagert werden, also an dieser anliegen, sondern bleibt in einem Abstand zu dieser. Bei einer Verlagerung des Kolbens in der Zylinderbohrung verbleibt ein Restmedium in dem Schadraum, der so quasi als Speicher des zu verdichtenden Mediums der Hubkolbenmaschine wirkt. Dies wirkt sich je- doch negativ auf das Startverhalten und den Wirkungsgrad der hier angesprochenen Hubkolbenmaschine aus. Aufgrund der dämpfenden Wirkung eines großen Schadraums, der quasi als Gasspeicher wirkt, ist eine Hubkolbenmaschine mit einem kleinen Schadraumvolumen wünschenswert. Bekannte Hubkolbenmaschinen mit einem kleinen Schadraumvolumen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie bei großen Schwenkwinkeln, bedingt durch Vibrationen und Pulsationen, sehr laute Geräusche von sich gibt.Reciprocating engines of the type discussed here are known. They are used, for example, as a CO 2 refrigerant compressor, hereinafter referred to as KMV, for regulating the interior temperature in motor vehicles. Such reciprocating engines comprise a pivoting element which has a variable pivot angle with respect to a plane on which the axis of rotation of a shaft of the reciprocating engine is perpendicular. The pivoting element is pivotally connected to at least one driver element, via which the pivoting element also cooperates with the shaft, so that upon rotation of the shaft, the pivotal element also rotates. By regulating the pressure and mass ratios in a drive element receiving the pivot element, the pivot angle of the pivot element can be changed. Such machines also have at least one axially along the shaft arranged piston which is movably mounted in a cylinder bore of the reciprocating piston machine and which cooperates with at least one valve arrangement. The valve arrangement preferably comprises a valve plate and a plurality of inlet and outlet valves. Due to the design of such reciprocating engines remains between the valve assembly and the at least one piston, a so-called dead space, when the piston was far into the cylinder bore - caused by a pivoting movement of the pivoting element - hineinverlagert. The piston can not be moved directly to the valve assembly, so at this but remains at a distance to this. In a displacement of the piston in the cylinder bore remains a residual medium in the dead space, which acts as a kind of memory of the medium to be compressed of the reciprocating piston engine. However, this has a negative effect on the starting behavior and the efficiency of the reciprocating piston engine mentioned here. Due to the damping effect of a large dead space, which acts as a sort of gas storage, a reciprocating engine with a small dead space volume is desirable. However, known reciprocating engines with a small dead space volume have the disadvantage that they give loud noises at large swivel angles, due to vibrations and pulsations.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hubkolbenmaschine zu schaffen, die einerseits ein gutes Startverhalten und einen guten Wirkungsgrad aufweist, andererseits bei großen Schwenkwinkeln des Schwenkelements akustisch optimierte Eigenschaften aufweist.The object of the invention is therefore to provide a reciprocating engine, which on the one hand has a good starting behavior and good efficiency, on the other hand has acoustically optimized properties at large pivot angles of the pivot member.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein variables Schadraumvo- lumen aufweist. Dieses wird so verändert, dass sich einerseits gute Starteigenschaften ergeben, andererseits die Geräuschentwicklung bei großen Schwenkwinkeln minimal ist.To solve this problem, a reciprocating engine with the features of claim 1 is proposed. The reciprocating engine is characterized in that it has a variable dead space volume. This is changed so that on the one hand give good starting characteristics, on the other hand, the noise is minimal at large tilt angles.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass das zwischen dem Kolben und der Ven- tilanordnung vorhandene Schadraumvolumen vom Schwenkwinkel des Schwenkelements abhängt. Durch diese Ausgestaltung der Hubkolbenmaschine ändert sich so bei einer Änderung des Schwenk- winkeis des Schwenkelements auch das Schadraumvolumen, welches somit hinsichtlich der hohen Anforderungen an die Hubkolbenmaschine optimiert werden kann.A preferred embodiment of the reciprocating engine is characterized in that the dead space volume existing between the piston and the valve arrangement depends on the swivel angle of the swivel element. Due to this configuration of the reciprocating engine changes when a change in the pivoting winkeis the pivot element and the dead space volume, which can thus be optimized in terms of high demands on the reciprocating engine.

Besonders bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, die sich da- durch auszeichnet, dass das Schadraumvolumen mit zunehmendem Schwenkwinkel des Schwenkelements größer und mit abnehmendem Schwenkwinkel kleiner wird. Dadurch wird erreicht, dass bei großen Schwenkwinkeln ein größeres Schadraumvolumen vorhanden ist, was zu einer Geräuschreduktion der Hubkolbenmaschine beim Betrieb mit großen Schwenkwinkeln führt. Andererseits weist die Hubkolbenmaschine bei kleinen Schwenkwinkeln ein kleines Schadraumvolumen auf, sodass besonders gute Starteigenschaften und ein guter Wirkungsgrad der Hubkolbenmaschine gewährleistet werden können.Particularly preferred is a reciprocating piston engine, which is distinguished by the fact that the dead space volume becomes larger with increasing pivoting angle of the pivoting element and becomes smaller as the pivoting angle decreases. This ensures that at large swivel angles a larger dead space volume is present, resulting in a reduction in noise of the reciprocating engine when operating with large swivel angles. On the other hand, the reciprocating engine at small pivoting angles on a small dead space volume, so that very good starting characteristics and a good efficiency of the reciprocating engine can be guaranteed.

Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Schwenkelement und das Mitnehmerelement so relativ zueinander ausrichtbar sind, dass bei großen Schwenkwinkeln des Schwenkelements der Abstand zwischen einem Angriffspunkt des Mitnehmerelements und dem Schnittpunkt der Mittelachse des Kolbens mit der Arbeitsfläche des Schwenkelements kleiner ist als bei kleinen Schwenkwinkeln. Durch die hier beschriebene vorteilhafte Änderung des Abstands zwischen dem Angriffspunkt des Mitnehmerelements und dem Schnittpunkt der Mittelachse des Kolbens mit der Arbeitsfläche des Schwenkelements ändert sich auch die maximale Eindringtiefe des Kolbens in die Zylinderbohrung, sodass auf diese Weise das Schadraumvolumen in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel reguliert werden kann. Auch bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei der der Angriffspunkt des Mitnehmerelements in einem solchen Abstand zu der Welle in der Bohrung des Schwenkelements angeordnet ist, dass er in radialer Richtung gesehen außerhalb der Mittelachse des Kolbens liegt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Angriffspunkt des Mitnehmerelements in radialer Richtung gesehen über die Mittelachse des Kolbens hinausragt. Durch diese besondere Ausgestaltung wird erreicht, dass bei einer Änderung des Schwenkwinkels des Schwenkelements der Abstand zwischen dem Angriffspunkt des Mit- nehmerelements und dem Schnittpunkt der Mittelachse des Kolbens mit der Arbeitsfläche des Schwenkelements und damit die maximale Kolbeneindringtiefe in die Zylinderbohrung variiert werden können.Furthermore, a reciprocating engine is preferred, which is characterized in that the pivot member and the driver element are aligned relative to each other so that at large pivot angles of the pivot member, the distance between a point of the driver element and the intersection of the central axis of the piston with the working surface of the pivot member is smaller as with small swivel angles. The advantageous change in the distance between the point of engagement of the driver element and the intersection of the center axis of the piston with the working surface of the pivot element described here also changes the maximum penetration depth of the piston into the cylinder bore, so that the dead space volume can be regulated in dependence on the pivot angle , Also preferred is a reciprocating engine, in which the point of application of the driver element is arranged in such a distance from the shaft in the bore of the pivot member that it is located in the radial direction outside the central axis of the piston. In particular, it can be provided that, viewed in the radial direction, the point of engagement of the driver element protrudes beyond the center axis of the piston. By means of this particular configuration it is achieved that, when the pivot angle of the pivot element changes, the distance between the point of engagement of the driver element and the intersection of the center axis of the piston with the working surface of the pivot element and thus the maximum piston penetration depth into the cylinder bore can be varied.

Schließlich wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Bohrung in dem Schwenkelement we- nigstens einen Abschnitt aufweist, der unter einem Winkel zu einer Ebene angeordnet ist, in der das Schwenkelement liegt. Der hier angesprochene Abschnitt ist dabei in dem Bereich der Bohrung angeordnet, in dem auch der Angriffspunkt des Mitnehmerelements angeordnet ist. Hier findet bei einem Verschwenken des Schwenk- elements um das Mitnehmerelement, also bei einer Veränderung des Schwenkwinkels, eine Veränderung des oben beschriebenen Abstandes zwischen dem Angriffspunkt des Mitnehmerelements und dem Schnittpunkt der Mittelachse des Kolbens mit der Arbeitsfläche des Schwenkelements statt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Mitnehmerelement eine erste Fläche und das Schwenkelement eine mit der ersten Fläche zusammenwirkende zweite Fläche aufweist und diese Flächen zusammen ein Keilgetriebe bilden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Finally, a reciprocating engine is preferred, which is characterized in that a bore in the pivoting member has at least one portion which is arranged at an angle to a plane in which the pivoting element lies. The addressed here section is arranged in the region of the bore, in which the point of application of the driver element is arranged. Here, upon pivoting of the swivel element about the driver element, ie upon a change in the swivel angle, a change in the above-described distance between the point of engagement of the driver element and the intersection of the central axis of the piston with the working surface of the swivel element takes place. It can be provided in particular that the driver element has a first surface and the pivot member has a cooperating with the first surface second surface and these surfaces together form a wedge gear. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

Figur 1 Eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik;Figure 1 is a sectional view of an assembly of a reciprocating piston engine according to the prior art;

Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, undFigure 2 is a sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a first embodiment of the present invention, and

Figur 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß einem zweiten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.3 is a simplified sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a second embodiment of the present invention.

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik. Die Hubkolbenmaschine weist wenigstens einen Kolben 1 auf, der in einer in die Hubkolbenmaschine eingebrachten Zylinderbohrung 3 entlang einer Mit- telachse M des Kolbens 1 beweglich gelagert ist. Die Mittelachse M des Kolbens 1 verläuft konzentrisch zur Mittelachse der Zylinderbohrung 3. An dem Kolben 1 ist eine Kolbenbrücke 5 vorgesehen, welche die oszillierende Bewegung des Kolbens 1 bewirkt. Die in Figur 1 dargestellte Baugruppe ist in einem hier nicht dargestellten soge- nannten Triebraum der Hubkolbenmaschine angeordnet.Figure 1 shows a sectional view of an assembly of a reciprocating piston engine according to the prior art. The reciprocating engine has at least one piston 1, which is movably mounted in a cylinder bore 3 introduced into the reciprocating piston along a central axis M of the piston 1. The central axis M of the piston 1 extends concentrically to the central axis of the cylinder bore 3. On the piston 1, a piston bridge 5 is provided, which causes the oscillating movement of the piston 1. The assembly shown in FIG. 1 is arranged in a so-called drive chamber of the reciprocating piston engine (not shown here).

Auch erkennbar aus Figur 1 ist eine Welle 7, die beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten Antriebswelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise kupplungslos, zusammenwirkt. An der Welle 7 ist ein Mitnehmerelement 9 vorgesehen, wel- ches sich zusammen mit der Welle 7 um eine Drehachse D dreht. Das Mitnehmerelement 9 ist in einer Bohrung 11 eines Schwenkelements 13 gelagert und weist einen Mitnehmerkopf 15 auf, der hier beispielhaft kugelförmig ausgebildet ist und um den das Schwenkelement 13 gelenkig gelagert ist. Das Schwenkelement 13 ist hier beispielhaft als Schwenkring ausgebildet, denkbar ist jedoch auch die Ausgestaltung als Schwenk- oder Taumelscheibe. Das Schwenkelement 13 ist zwischen Gleitschuhen 17 und 17' unter der Kolbenbrücke 5 angeordnet, sodass sich das Schwenkelement 13 also unter dieser hindurchdrehen kann und dabei über die Kolbenbrücke 5 eine Verlagerung des Kolbens 1 bewirkt, wobei die Gleitschuhe 17 und 17' das Schwenken innerhalb der Kolbenbrücke 5 ermöglichen und das Schwenkelement 13 vor einem Verschleiß schützen.Also visible from Figure 1 is a shaft 7, for example, with a drive shaft of an internal combustion engine of a motor vehicle, not shown, cooperates, not shown here. On the shaft 7, a driver element 9 is provided which rotates together with the shaft 7 about a rotation axis D. The driver element 9 is mounted in a bore 11 of a pivoting element 13 and has a driver head 15, which is here exemplified spherical and around which the pivot member 13 is articulated. The pivoting element 13 is here exemplified as a pivot ring, but also conceivable is the design as a swivel or swash plate. The pivoting element 13 is arranged between the sliding shoes 17 and 17 'below the piston bridge 5, so that the pivoting element 13 can thus rotate underneath it and thereby causes a displacement of the piston 1 via the piston bridge 5, wherein the sliding shoes 17 and 17' pivot within the Enable piston bridge 5 and protect the pivot member 13 from wear.

Das Schwenkelement 13 ist, wie in Figur 1 nicht erkennbar ist, mittels in Lagerhülsen angeordneten Stiften, die senkrecht zur Bildebe- ne von Figur 1 verlaufen, an einem vorzugsweise als Führungshülse ausgebildeten Führungskörper befestigt. Der Führungskörper ist axial auf der Welle 7 verschieblich gelagert und ermöglicht so das Verschwenken des Schwenkelements 13 um einen Schwenkwinkel α gegenüber einer Ebene E1 auf der die Drehachse D der Welle 7 senkrecht steht. Der Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13 lässt sich über Druck- und Massenkräfte in dem Triebraum der Hubkolbenmaschine einstellen. Je größer der Schwenkwinkel α ist, desto größer ist der maximale Hub des Kolbens 1 und damit der Fördermassenstrom der Hubkolbenmaschine.The pivoting element 13 is, as can not be seen in FIG. 1, fastened by means of pins arranged in bearing sleeves, which extend perpendicular to the image plane of FIG. 1, to a guide body, which is preferably designed as a guide sleeve. The guide body is axially displaceably mounted on the shaft 7 and thus allows the pivoting of the pivot member 13 by a pivot angle α relative to a plane E 1 on which the axis of rotation D of the shaft 7 is perpendicular. The pivoting angle α of the pivoting element 13 can be adjusted via pressure and mass forces in the drive chamber of the reciprocating engine. The greater the swivel angle α, the greater the maximum stroke of the piston 1 and thus the delivery mass flow of the reciprocating engine.

Der Start der Hubkolbenmaschine erfolgt in einer hier nicht dargestellten Startposition des Schwenkelements 13, wobei dieses unter einem kleinen Schwenkwinkel α gegenüber der Ebene E verschwenkt ist. Je nach gewünschtem Massenausstoß der Hubkol- benmaschine wird der Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13 größer eingestellt, sodass sich der Kolben 1 weiter aus der Zylinderbohrung 3 hinausverlagert, sich der Hub des Kolbens 1 also vergrößert, um mehr Fördermasse anzusaugen, zu verdichten und wieder auszustoßen.The start of the reciprocating engine takes place in a starting position of the pivoting element 13, not shown here, wherein this is pivoted α with respect to the plane E at a small pivot angle. Depending on the desired mass output of the Hubkol- benmaschine the pivot angle α of the pivot member 13 is set larger, so that the piston 1 further displaced out of the cylinder bore 3, the stroke of the piston 1 is thus increased to suck in more mass flow, compress and eject again.

Die Funktionsweise einer Hubkolbenmaschine ist im Übrigen hinreichend bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden soll.The operation of a reciprocating engine is otherwise well known, so it will not be discussed further here.

Wenn sich bei einer Rotation des Schwenkelements 13 der Mitneh- merkopf 15 im Bereich der Kolbenbrücke 5 befindet, insbesondere, wenn ein Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 auf der Mittelachse M des Kolbens 1 liegt, nimmt der Kolben 1 eine Position ein, in der er maximal weit nach rechts in die Zylinderbohrung 3 hineingeschoben ist, sein Hub also minimal ist. Diese Anordnung defi- niert einen bestimmten Abstand des Kolbens 1 zur Ventilanordnung 21 und damit ein bestimmtes Schadraumvolumen. Figur 1 macht deutlich, dass dabei ein Schadraum der Breite b zwischen dem der Kolbenbrücke 5 abgewandten Ende des Kolbens 1 und einer hier nur angedeuteten Ventilanordnung 21 vorhanden ist, der ein Schad- raumvolumen 23 definiert. Im Idealfall wird die Hubkolbenmaschine auf diese Position des Kolbens 1 ausgelegt, sodass sich ein möglichst kleiner Schadraum ergibt.If during a rotation of the pivoting element 13 the driving head 15 is located in the region of the piston bridge 5, in particular if a point of application 19 of the driving element 9 lies on the center axis M of the piston 1, the piston 1 assumes a position in which it reaches a maximum is pushed far to the right in the cylinder bore 3, so its stroke is minimal. This arrangement defines a certain distance of the piston 1 to the valve arrangement 21 and thus a certain dead space volume. FIG. 1 makes it clear that in this case there is a dead space of width b between the end of the piston 1 facing away from the piston bridge 5 and a valve arrangement 21 only indicated here, which defines a dead space volume 23. Ideally, the reciprocating engine is designed for this position of the piston 1, so that the smallest possible dead space results.

Beim Start der Hubkolbenmaschine, wenn also das Schwenkelement 13 unter einem kleinen Schwenkwinkel α zu der Ebene E angeordnet ist, ist ein kleines Schadraumvolumen 23 notwendig, um ein optimales Startverhalten der Hubkolbenmaschine zu gewährleisten. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Hubkolbenmaschinen ist das Schadraumvolumen 23 konstant, sodass ein kleines Schadraumvolumen 23 bei großen Schwenkwinkeln α, beziehungsweise bei großem Kolbenhub, zu lauten, insbesondere durch Vibrationen verursachten Geräuschen der Hubkolbenmaschine führt. Das Schad- raumvolumen 23 hängt dort lediglich von der vom Hersteller festgelegten Schadraumgröße ab.When starting the reciprocating engine, so if the pivot member 13 is arranged at a small pivot angle α to the plane E, a small dead space volume 23 is necessary to ensure optimum starting behavior of the reciprocating engine. In known from the prior art reciprocating engines that is Dead space volume 23 constant, so that a small dead space volume 23 at large swivel angles α, or at high piston stroke, to noise, in particular caused by vibration noise of the reciprocating engine leads. The dead space volume 23 there depends only on the dead space size specified by the manufacturer.

Figur 1 macht deutlich, dass sich bei einem zunehmenden Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13 der Abstand r des radial äußeren Endes des Schwenkelements 13 zu der Drehachse D der Welle 7 hin verkleinert, sodass ein Verschwenken und Verschieben des Schwenkelements 13 um den Mitnehmerkopf 15 des Mitnehmerelements 9 stattfindet. In der in Figur 1 dargestellten bekannten Hubkolbenmaschine bleibt dabei das Schadraumvolumen 23 bei allen Schwenkwinkeln α des Schwenkelements 13 konstant. Dies ist da- durch bedingt, dass der minimale Hub des Kolbens 1 immer gleich groß ist, der Kolben also unabhängig vom Schwenkwinkel α immer gleich weit in die Zylinderbohrung 3 verlagert werden kann, wenn sich der Mitnehmerkopf 15 im Bereich der Kolbenbrücke 5 befindet.FIG. 1 makes it clear that with an increasing pivoting angle α of the pivoting element 13, the distance r of the radially outer end of the pivoting element 13 decreases towards the axis of rotation D of the shaft 7, so that pivoting and displacement of the pivoting element 13 about the driving head 15 of the driving element 9 takes place. In the known reciprocating piston engine shown in FIG. 1, the dead space volume 23 remains constant at all swivel angles α of the swivel element 13. This is due to the fact that the minimum stroke of the piston 1 is always the same, so that the piston can always be displaced equally far into the cylinder bore 3, independently of the swivel angle α, when the driver head 15 is in the region of the piston bridge 5.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkol- benmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.Figure 2 shows a sectional view of an assembly of a Hubkol- benmaschine according to a first embodiment of the present invention. The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of Figure 1.

In Figur 2 dargestellt sind wiederum der in dem Schwenkelement 13 angeordnete Mitnehmerkopf 15 und das an der Welle 7 befestigteShown again in FIG. 2 are the driver head 15 arranged in the pivoting element 13 and that fastened to the shaft 7

Mitnehmerelement 9. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Bohrung 11 in dem Schwenkelement 13 einen Abschnitt 25 auf, in dem auch der Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 angeordnet ist und der derart ausgestaltet ist, dass er unter einem Winkel ß zu einer Ebene B angeordnet ist, in der das Schwenkelement 13 liegt.Carrier element 9. In the embodiment shown here, the bore 11 in the pivot member 13 has a portion 25th on, in which the engagement point 19 of the driver element 9 is arranged and which is designed such that it is arranged at an angle ß to a plane B, in which the pivoting element 13 is located.

Das Mitnehmerelement 9 beziehungsweise dessen Mitnehmerkopf 15 weist eine erste Fläche 27 und das Schwenkelement 13 eine zweite Fläche 29 auf, die mit der ersten Fläche 27 quasi als Gleit- /Wälzlager zusammenwirkt.The driver element 9 or its driver head 15 has a first surface 27 and the pivot element 13 has a second surface 29 which interacts with the first surface 27 as a kind of sliding / rolling bearing.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass die beiden Flächen 27 und 29 ein Keilgetriebe bilden. Das Keilgetriebe bewirkt bei einem Verschwenken des Schwenkelements 13 um den Mitnehmerkopf 15 herum beziehungsweise bei einer Veränderung des Abstands r, dass sich der Abstand zwischen dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 und einem Schnittpunkt S der Mittelachse M des Kolbens 1 mit einer Arbeitsfläche 31 des Schwenkelements 13 verändert.From Figure 1 it can be seen that the two surfaces 27 and 29 form a wedge gear. When the pivot element 13 is pivoted about the driver head 15 or when the distance r changes, the wedge mechanism causes the distance between the point of application 19 of the driver element 9 and an intersection point S of the center axis M of the piston 1 with a working surface 31 of the pivot element 13 changed.

Wird das Schwenkelement 13 beispielsweise aus der in Figur 2 dargestellten Position zu einem kleineren Schwenkwinkel α zu der Ebene E gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Abstand r größer wird, schiebt sich der durch die Ausgestaltung der Bohrung 11 gebildete Keil zwischen den Angriffspunkt 19 und die Arbeitsfläche 31 , sodass der Abstand zwischen dem Schnittpunkt S und dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 größer wird.If the pivoting element 13, for example, pivoted from the position shown in Figure 2 to a smaller pivot angle α to the plane E counterclockwise, the distance r is larger, the wedge formed by the configuration of the bore 11 between the point of application 19 and pushes Working surface 31 so that the distance between the intersection S and the point 19 of the driver element 9 is larger.

Der Angriffspunkt 19, dessen axiale Position durch die Befestigung des Mitnehmerelements 9 an der Welle 7 vorgegeben ist, verändert seine axiale Position bei einer Änderung des Schwenkwinkels α nicht, während der Schnittpunkt S seine axiale Position auf der Mittelachse M des Kolbens 1 in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel α verändert. Bei einer Vergrößerung des Abstands zwischen dem Schnittpunkt S und dem Angriffspunkt 19 wandert der Schnittpunkt S quasi auf der Mittelachse M nach rechts in Richtung der Ventilanordnung 21.The point of application 19, whose axial position is predetermined by the attachment of the driver element 9 on the shaft 7, does not change its axial position with a change in the pivot angle α, while the intersection S its axial position on the central axis M of the piston 1 in dependence on the pivot angle α changed. When the distance between the point of intersection S and the point of application 19 increases, the point of intersection S virtually moves on the central axis M to the right in the direction of the valve arrangement 21.

Durch den größeren Abstand zwischen dem Schnittpunkt S und dem Mitnehmerelement 9 verringert sich auch das Schadraumvolumen 23, da der Kolben 1 um den Betrag des vergrößerten Abstands zwischen dem Angriffspunkt 19 und dem Schnittpunkt S einen kleineren Minimalhub aufweist, also weiter in die Zylinderbohrung 3 verlagert werden kann.The larger distance between the intersection point S and the driver element 9 also reduces the dead space volume 23, since the piston 1 has a smaller minimum lift by the amount of the increased distance between the point of application 19 and the point of intersection S, that is, be displaced further into the cylinder bore 3 can.

Bewirken die Druckverhältnisse in der Hubkolbenmaschine umgekehrt, dass das Schwenkelement 13 größere Schwenkwinkel α aufweist, der Abstand r also kleiner wird, schwenkt auch der Abschnitt 25 der Bohrung 11 um den Mitnehmerkopf 15 herum, wobei die Flä- che 29 an der Fläche 27 des Mitnehmerkopfs 15 entlang gleitet, so- dass das dünnere Ende des durch die Flächen 27 und 29 gebildeten Keils zwischen dem Schnittpunkt S und dem Angriffspunkt 19 liegt und der Abstand zwischen ihnen somit kleiner wird.Conversely, if the pressure conditions in the reciprocating piston engine cause the pivoting element 13 to have larger pivoting angles α, ie if the distance r becomes smaller, the portion 25 of the bore 11 also pivots about the driving head 15, with the surface 29 on the surface 27 of the driving head 15 slides along so that the thinner end of the wedge formed by the surfaces 27 and 29 between the intersection point S and the point of application 19 and the distance between them is thus smaller.

Der Schnittpunkt S gemäß Figur 2 nimmt somit eine weiter nach links verlagerte axiale Position auf der Mittelachse M in Richtung desThe intersection point S according to FIG. 2 thus assumes a further axial position displaced to the left on the central axis M in the direction of the

Angriffspunkts 19 an, als es der Fall bei kleineren Schwenkwinkeln α ist. Durch den kleineren Abstand wird der Minimalhub des Kolbens 1 vergrößert. Seine Minimalhubposition nimmt der Kolben 1 dann ein, wenn sich bei einer Drehung der Welle 7 das Mitnehmerelement 9 im Bereich der Kolbenbrücke 5 befindet.Attack point 19, as it is the case for smaller pivot angles α. Due to the smaller distance of the minimum stroke of the piston 1 is increased. Its minimum stroke position is assumed by the piston 1 when the driver element 9 is located in the region of the piston bridge 5 during a rotation of the shaft 7.

Die maximale Eindringtiefe des Kolbens 1 in die Zylinderbohrung 3 wird um den Betrag verringert, um den der Abstand zwischen dem Schnittpunkt S und dem Angriffspunkt 19 kleiner wird. Das Schadraumvolumen 23 wird somit größer.The maximum penetration depth of the piston 1 into the cylinder bore 3 is reduced by the amount by which the distance between the Intersection S and the point 19 is smaller. The dead space volume 23 is thus larger.

Es zeigt sich also, dass das Keilgetriebe bewirkt, dass sich bei größeren Schwenkwinkeln α des Schwenkelements 13 der Abstand zwi- sehen dem Schnittpunkt S und dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 verkleinert und das Schadraumvolumen 23 dadurch vergrößert wird, beziehungsweise die Breite b des Schadraums größer wird.It thus turns out that the wedge gear mechanism causes the distance between the point of intersection S and the point of application 19 of the driver element 9 to diminish at larger pivoting angles α of the pivoting element 13 and the dead space volume 23 is thereby increased, or the width b of the dead space greater becomes.

Bei kleineren Schwenkwinkeln α hingegen, wenn also der Abstand r größer wird und somit das durch die Fläche 27 und 29 realisierte Keilgetriebe den Abstand zwischen dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 und dem Schnittpunkt S vergrößert, kann sich auch der Kolben 1 weiter in die Zylinderbohrung 3 hineinbewegen, wenn sich das Mitnehmerelement 9 im Bereich der Kolbenbrücke 5 befindet, sodass das Schadraumvolumen 23 kleiner wird.In the case of smaller pivoting angles α, on the other hand, ie if the distance r increases and thus the wedge gear realized by the surfaces 27 and 29 increases the distance between the point of application 19 of the driver element 9 and the point of intersection S, the piston 1 can also move further into the cylinder bore 3 move in when the driver element 9 is in the region of the piston bridge 5, so that the dead space volume 23 is smaller.

Der gegenüber der Ebene B geneigte Abschnitt 25 der Bohrung des Schwenkelements 13 ist nicht auf die hier dargestellte Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr sind noch zahlreiche weitere Ausgestaltungen denkbar, die ein variables Schadraumvolumen 23, insbesondere in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13 gewährleisten.The opposite the plane B inclined portion 25 of the bore of the pivot member 13 is not limited to the embodiment shown here. Rather, numerous other embodiments are conceivable which ensure a variable dead space volume 23, in particular as a function of the swivel angle α of the swivel element 13.

Beispielsweise kann der Winkel ß variiert werden, um unterschiedliche Änderungen des Schadraumvolumens 23 gegenüber einer Änderung des Schwenkwinkels α zu realisieren. Gleichwohl ist es auch denkbar, ein mehrstufiges Keilgetriebe auszubilden, also mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Winkeln ß vorzusehen. Denkbar ist es aber auch, den Mitnehmerkopf 15 so auszugestalten, dass mit einer gewöhnlichen zylindrischen Bohrung im Schwenkelement 13 ein Keilgetriebe realisiert wird, dass also beispielsweise der Mitnehmerkopf 15 nicht kugelförmig sondern oval oder mit abge- schrägten Flächen versehen ausgeführt ist, um so ein Keilgetriebe zwischen dem Mitnehmerelement 9 und dem Schwenkelement 13 zu realisieren.For example, the angle β can be varied in order to realize different changes of the dead space volume 23 with respect to a change in the swivel angle α. However, it is also conceivable to form a multi-stage wedge gear, so provide several sections ß with different angles. It is also conceivable, however, to design the driver head 15 in such a way that a wedge mechanism is realized with an ordinary cylindrical bore in the pivoting element 13, ie that the driver head 15 is not spherical but oval or provided with bevelled surfaces, in other words a wedge mechanism between the driver element 9 and the pivot member 13 to realize.

Figur 3 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung der vorangegangen Figuren verwiesen wird. Aus Gründen der Vereinfachung ist hier die Kolbenbrücke nicht dargestellt, über welche der Kolben 1 mit dem Schwenkelement 13 gekoppelt ist. Insofern wird auf die Figuren 1 und 2 verwiesen.Figure 3 shows a simplified sectional view of an assembly of a reciprocating engine according to a second embodiment of the present invention. The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of the preceding figures. For reasons of simplification, the piston bridge is not shown here, via which the piston 1 is coupled to the pivoting element 13. In this respect, reference is made to Figures 1 and 2.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 der vorliegenden Erfindung weist im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 keinen Abschnitt auf, der gegenüber der Ebene B unter einem Winkel geneigt ist. Die Bohrung, in der das Mitnehmerelement 9 gelagert ist, ist also rein zylindrisch.The embodiment according to FIG. 3 of the present invention has, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, no section which is inclined at an angle to the plane B. The bore in which the driver element 9 is mounted, so it is purely cylindrical.

Figur 3 macht deutlich, dass der Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 in einem solchen Abstand R zu der Drehachse D der hier nicht dargestellten Welle 7 in der Bohrung 11 des Schwenkelements 13 angeordnet ist, dass er in radialer Richtung gesehen außerhalb der Mittelachse M des Kolbens 1 liegt.FIG. 3 makes it clear that the point of application 19 of the driver element 9 is arranged at such a distance R from the axis of rotation D of the shaft 7, not shown here, in the bore 11 of the pivot element 13, that it is viewed in the radial direction outside the central axis M of the piston 1 lies.

Vorzugsweise ist der Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9, wie in Figur 3 dargestellt, mit einem solchen Abstand R zu der Drehach- se D der Welle 7 angeordnet, dass er in radialer Richtung gesehen über die Mittelachse M des Kolbens 1 hinausragt. Der Abstand R zwischen der Drehachse D und dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 ist somit größer als der Abstand R1 zwischen der Drehachse D und der Mittelachse M des Kolbens 1.Preferably, the engagement point 19 of the driver element 9, as shown in Figure 3, with such a distance R to the Drehach- D se the shaft 7 arranged that it extends in the radial direction seen over the central axis M of the piston 1. The distance R between the axis of rotation D and the point of application 19 of the driver element 9 is thus greater than the distance R 1 between the axis of rotation D and the center axis M of the piston first

Schwenkt das Schwenkelement 13 im Uhrzeigersinn, sodass der Schwenkwinkel α also zunimmt und der Abstand r kleiner wird, so vergrößert sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerkopfs 15 und dem Schnittpunkt S, in welchem die Mittelachse M des Kolbens 1 die Arbeitsfläche 31 des Schwenkelements 13 schneidet, wenn sich das Mitnehmerelement 9 im Bereich der hier nicht dargestellten Kolbenbrücke befindet. Der Minimalhub des Kolbens 1, also dessen maximale Eindringtiefe in den Zylinder 3, wird dadurch kleiner und das Schadraumvolumen 23 größer.Swings the pivot member 13 in a clockwise direction, so that the pivot angle α increases so and the distance r is smaller, so increases in this embodiment, the distance between the point 19 of the driver head 15 and the intersection S, in which the center axis M of the piston 1 the Working surface 31 of the pivot member 13 intersects when the driver element 9 is located in the region of the piston bridge, not shown here. The minimum stroke of the piston 1, so its maximum depth of penetration into the cylinder 3, is thereby smaller and the dead space volume 23 larger.

Wird der Schwenkwinkel α durch die Druckverhältnisse in der Hubkolbenmaschine kleiner, so vergrößert sich der Abstand r und das Schwenkelement 13 führt eine Schwenkbewegung um den Schwenkkopf 15 aus, wobei wie in dem Ausführungsbeispiel zu Figur 2 Flächen 27' und 29' des Mitnehmerkopfs 15 und des Schwenkelements 13 aneinander entlang gleiten und aneinander abwälzen, es findet also eine Wälz- /Gleitbewegung statt.If the swivel angle α is smaller due to the pressure conditions in the reciprocating piston, the distance r increases and the swiveling element 13 executes a swiveling movement about the swivel head 15, wherein surfaces 27 'and 29' of the driver head 15 and of the Swivel element 13 slide along each other and roll against each other, so there is a rolling / sliding movement instead.

Durch das Verschwenken gegen den Uhrzeigersinn, also in Richtung kleinerer Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13, vergrößert sich der Abstand zwischen dem Angriffselement 19 und dem Schnittpunkt S. Der Schnittpunkt S wandert dabei quasi auf der Mittelachse M des Kolbens 1 nach rechts in Richtung der Ventilanordnung 21. Durch die Vergrößerung des Abstands zwischen dem Angriffselement 19 und dem Schnittpunkt S jedoch vergrößert sich auch die maximale Eindringtiefe des Kolbens 1 in die Zylinderbohrung 3, so- dass bei kleineren Schwenkwinkeln α das Schadraumvolumen 23 kleiner wird.By pivoting counterclockwise, ie in the direction of smaller pivot angle α of the pivot member 13, the distance between the engagement member 19 and the intersection S. increases the intersection point S moves quasi on the central axis M of the piston 1 to the right in the direction of the valve assembly 21st , By increasing the distance between the engagement element 19 and the point of intersection S, however, the maximum penetration depth of the piston 1 into the cylinder bore 3 increases, so that at smaller pivoting angles α the dead space volume 23 becomes smaller.

Wie oben bereits beschrieben wurde, verkleinert sich der Abstand zwischen dem Angriffselement 19 und dem Schnittpunkt S bei größeren Schwenkwinkeln α, sodass dadurch die maximale Eindringtiefe des Kolbens 1 in die Zylinderbohrung 3 verkleinert wird und somit das Schadraumvolumen 23 beziehungsweise die Breite b des Schadraums vergrößert wird.As has already been described above, the distance between the engagement element 19 and the intersection point S decreases at larger pivot angles α, thereby reducing the maximum penetration depth of the piston 1 into the cylinder bore 3 and thus increasing the dead space volume 23 or the width b of the dead space ,

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung einer Hubkolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit in vorteilhafter Weise möglich, ein variables Schadraumvolumen 23 beziehungsweise eine variable Breite b des Schadraums zu realisieren. Dabei ist das Schadraumvolumen 23 abhängig vom Schwenkwinkel α des Schwenkelements 13, sodass vorzugsweise bei großen Schwenkwinkeln α ein großes Schadraumvolumen 23 vorhanden ist und so Vibrationen, Pulsationen und Luftschall beim Betrieb mit großen Schwenkwinkeln α durch das große Schadraumvolumen 23 in vorteilhafter Weise gedämpft werden. Das akustische Verhalten einer Hubkolbenmaschine bei großen Schwenkwinkeln α wird so wesentlich verbessert.Due to the advantageous embodiment of a reciprocating engine according to the present invention, it is thus possible in an advantageous manner to realize a variable dead space volume 23 and a variable width b of the dead space. In this case, the dead space volume 23 is dependent on the pivoting angle α of the pivoting element 13, so that α is a large dead space volume 23 is preferably present at large swivel angles and so vibrations, pulsations and airborne sound are attenuated during operation with large swivel angles α by the large dead space volume 23 in an advantageous manner. The acoustic behavior of a reciprocating engine at large swivel angles α is thus significantly improved.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es außerdem, dass bei kleinen Schwenkwinkeln α des Schwenkelements 13 ein kleines Schadraumvolumen 23 vorhanden ist, sodass das Startverhalten nicht beeinträchtigt wird. Durch das variable Schadraumvolumen 23 ermöglicht es die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise, ein gutes Startverhalten bei einem kleinen Schadraumvolumen 23 und kleinen Schwenkwinkeln α mit den akustischen Vorteilen eines großen Schadraumvolumens 23 bei großen Schwenkwinkeln α zu vereinen.The present invention also makes it possible that with small pivoting angles α of the pivoting element 13 a small dead space volume 23 is present, so that the starting behavior is not impaired. Due to the variable dead space volume 23, the present invention advantageously makes it possible to combine good starting behavior with a small dead space volume 23 and small swivel angles α with the acoustic advantages of a large dead space volume 23 at large swivel angles α.

Ein von dem Schwenkwinkel α abhängiges Schadraumvolumens 23 lässt sich auf verschiedene Art und Weise realisieren. Entscheidend ist, dass das Schwenkelement 13 und das Mitnehmerelement 9 so zueinander ausrichtbar sind, dass sich der Abstand zwischen dem Angriffspunkt 19 des Mitnehmerelements 9 und einem Schnittpunkt S des Schwenkelements 13 bei einer Änderung des Schwenkwinkels α verändert.A dead space volume 23 dependent on the swivel angle α can be realized in various ways. It is crucial that the pivoting element 13 and the driver element 9 are aligned with each other so that the distance between the point 19 of the driver element 9 and an intersection point S of the pivot member 13 changes in a change of the pivot angle α.

Für die Realisierung eines über dem Schwenkwinkel α veränderbaren Schadraumvolumens 23 ist es auch denkbar, die hier gezeigten Ausführungsbeispiele zu kombinieren, also beispielsweise ein Keilgetriebe zwischen der Arbeitsfläche 31 des Schwenkelements 13 und einen Versatz des Angriffspunkts 19 gegenüber der Mittelachse M vorzusehen. For realizing a dead space volume 23 that can be changed over the swivel angle α, it is also conceivable to combine the exemplary embodiments shown here, that is, to provide, for example, a wedge mechanism between the working surface 31 of the swivel element 13 and an offset of the point of application 19 with respect to the central axis M.

BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES

I KolbenI piston

3 Zylinderbohrung3 cylinder bore

5 Kolbenbrücke 7 Welle5 piston bridge 7 shaft

9 Mitnehmerelement9 driver element

I 1 BohrungI 1 hole

13 Schwenkelement13 pivoting element

15 Mitnehmerkopf 17 Gleitschuh15 driving head 17 sliding shoe

17' Gleitschuh17 'shoe

19 Angriffspunkt19 point of attack

21 Ventilanordnung21 valve arrangement

23 Schadraumvolumen 25 Abschnitt23 Dead space volume 25 Section

27 erste Fläche27 first area

27' erste Fläche 29 zweite Fläche27 'first surface 29 second area

29' zweite Fläche29 'second surface

31 Arbeitsfläche31 work surface

E Ebene M MittelachseE plane M central axis

D Drehachse α Winkel ß WinkelD rotation axis α angle ß angle

S Schnittpunkt R AbstandS intersection R distance

R' Abstand b BreiteR 'distance b width

B Ebene r Abstand B level r distance

Claims

Ansprüche claims 1. Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem mit einer Ventilanordnung (21) zusammenwirkenden Kolben (1), mit einem zwischen dem Kolben (1) und der Ventilanordnung (21) vorhandenen Schadraum- volumen (23) und mit einem vorzugsweise als Schwenkring ausgebildeten Schwenkelement (13), das einen variablen Schwenkwinkel (α) gegenüber einer Ebene (E) aufweist, auf der die Drehachse (D) einer Welle (7) senkrecht steht, und das gelenkig mit wenigstens einem Mitnehmerelement (9) verbunden ist, über welches das Schwenkelement (13) mit der Welle (7) zusammenwirkt, gekennzeichnet durch ein variables Schadraumvolumen (23).1. Reciprocating piston engine having at least one piston (1) cooperating with a valve arrangement (21), having a dead space volume (23) present between the piston (1) and the valve arrangement (21) and having a pivoting element (13), preferably designed as a pivoting ring. which has a variable swivel angle (α) with respect to a plane (E) on which the axis of rotation (D) of a shaft (7) is perpendicular, and which is articulated to at least one driver element (9) via which the swivel element (13 ) cooperates with the shaft (7), characterized by a variable dead space volume (23). 2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schadraumvolumen (23) vom Schwenkwinkel (α) des Schwenkelements (13) abhängt.2. Reciprocating piston engine according to claim 1, characterized in that the dead space volume (23) from the pivot angle (α) of the pivoting element (13) depends. 3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schadraumvolumen (23) mit ansteigendem Schwenkwinkel (α) des Schwenkelements (13) größer wird.3. Reciprocating piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that the dead space volume (23) with increasing pivot angle (α) of the pivoting element (13) becomes larger. 4. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement (13) und das in einer Bohrung (11) darin gelagerte Mitnehmerelement (9) so relativ zueinander ausrichtbar sind, dass bei großen Schwenkwinkeln (α) des Schwenkelements (13) der Abstand zwischen einem Angriffspunkt (19) des Mitnehmerelements (9) und dem Schnittpunkt (5) der Mittelachse (M) des Kolbens (1) mit einer Arbeitsfläche (31) des Schwenkelements (13) kleiner ist als bei kleinen Schwenkwinkeln (α). 4. Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting element (13) and in a bore (11) mounted therein driving element (9) are aligned relative to each other so that at large pivoting angles (α) of the pivoting element (13) the distance between an engagement point (19) of the driver element (9) and the intersection (5) of the central axis (M) of the piston (1) with a working surface (31) of the pivoting element (13) is smaller than at small pivoting angles (α). 5. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt (19) des Mitnehmerelements (9) in einem solchen Abstand (R) zu der Welle (7) in der Bohrung (11) des Schwenkelements (13) angeordnet ist, dass er in radialer Richtung gesehen außerhalb der Mittelachse (M) des Kolbens (1) liegt.5. Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the engagement point (19) of the driver element (9) at such a distance (R) to the shaft (7) in the bore (11) of the pivoting element (13) is arranged, that it is located in the radial direction outside the central axis (M) of the piston (1). 6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt (19) des Mitnehmerelements (9) in einem solchen Abstand (R) zu der Welle (7) in der Bohrung (11) des Schwenk- elements (13) angeordnet ist, dass er in radialer Richtung gesehen über die Mittelachse (M) des Kolbens (1) hinausragt.6. Reciprocating piston engine according to claim 5, characterized in that the engagement point (19) of the driver element (9) at such a distance (R) to the shaft (7) in the bore (11) of the pivoting element (13) is arranged, that it extends in the radial direction beyond the central axis (M) of the piston (1). 7. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Bohrung (11) in dem Schwenkelement (13), in dem der Angriffspunkt (19) des Mit- nehmerelements (9) angeordnet ist, wenigstens einen Abschnitt (25) aufweist, der unter einem Winkel (ß) zu einer Ebene (B) angeordnet ist, in der das Schwenkelement (13) liegt.7. A reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that a region of the bore (11) in the pivoting element (13), in which the engagement point (19) of the driver element (9) is arranged, at least one portion (25) has, which is arranged at an angle (ß) to a plane (B), in which the pivoting element (13) is located. 8. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (9) eine erste Fläche (27) und das Schwenkelement (13) eine mit der ersten Fläche (27) zusammenwirkenden zweite Fläche (29) aufweist, und dass diese Flächen (27,29) ein Keilgetriebe bilden, das auf den Abstand zwischen dem Angriffspunkt (19) des Mitnehmerelements (9) und dem Schnittpunkt (S) der Mittelachse (M) des Kolbens (1) mit der Arbeitsfläche (31) des Schwenkelements (13) wirkt. 8. A reciprocating engine according to claim 7, characterized in that the driver element (9) has a first surface (27) and the pivot element (13) cooperating with the first surface (27) second surface (29), and in that these surfaces (27 , 29) form a wedge gear acting on the distance between the point (19) of the driver element (9) and the intersection (S) of the central axis (M) of the piston (1) with the working surface (31) of the pivot element (13) ,
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