DE724356C

DE724356C - Swashplate internal combustion engine

Info

Publication number: DE724356C
Application number: DEM145278D
Authority: DE
Inventors: Folke Karl Erik Mannerstedt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-06-08
Filing date: 1939-06-08
Publication date: 1942-08-25

Description

Taumelscheiben-Srennkraftmaschine Taumelscheiben-Brennkraftmaschinen haben trotz ihrer in mehrfacher Hinsicht an sich guten Eigenschaften bisher keine nennenswerte praktische Bedeutung erlangt. Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß in diesen Maschinen sehr ungünstige mechanische Beanspruchungen in den Kraftübertragungsgliedern auftreten, die nur sehr schwer zu beherrschen sind. Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Taumelscheiben-Brennkraftmaschinen ein Luftkissen zwecks Verminderung der mechanischen Beanspruchungen vorzusehen, doch tragen die bisher bekanntgewordenen Vorschläge den tatsächlich auftretenden Kräfteverhältnissen nur vollkommen unzureichend Rechnung und bilden daher keine Lösung der in Frage stehenden Aufgabe.Swash plate internal combustion engine Swash plate internal combustion engines have so far none, despite their properties that are good in themselves in several respects has gained considerable practical importance. This is primarily due to that in these machines very unfavorable mechanical stresses in the power transmission links occur that are very difficult to control. It's already suggested have been, an air cushion for the purpose of reduction in swashplate internal combustion engines the mechanical stresses to be provided, but bear those previously known Proposals are completely inadequate for the balance of power that actually occurs Calculation and therefore do not constitute a solution to the problem in question.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausbildung eines Luftkissens für Taumelscheiben-Brennkraftmaschinen, das eine wesentliche Herabsetzung der in der Maschine",auftretenden mechanischen Beanspruchungen ermöglicht, und gründet sich auf die Erkenntnis, daß dies nur bei Einhaltung bestimmter Druckverhältnisse im Luftkissen möglich ist. Erfindungsgemäß ist das Luftkissen so ausgebildet, daß bei Normallast der Maschine der vom Luftkissen auf einenKolben ausgeübte mittlere Gesamtdruck etwa gleich ist dem von den Zylindergasen auf den Kolben ausgeübten mittleren Gesamtdruck.The present invention aims to form an air cushion for swashplate internal combustion engines, which is a significant reduction in the in of the machine "enables mechanical stresses that occur, and establishes based on the knowledge that this is only possible if certain pressure conditions are observed is possible in the air cushion. According to the invention, the air cushion is designed so that at normal machine load, the mean exerted on a piston by the air cushion Total pressure is approximately equal to that exerted by the cylinder gases on the piston mean total pressure.

Es ist .auch bereits vorgeschlagen worden, zwischen Kolben und Taumelscheibe Federn einzuschalten, die einen Ausgleich der in der Maschine auftretenden Kräfte herbeiführen sollen. Die Anordnung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Luftkissens hat jedoch gegenüber der Anordnung von Federn eine Reihe wichtiger Vorteile. So entspricht der Druckverlauf im Luftkissen sehr gut den auftretenden Massenkräften, derart, daß sich ein weitgehender Ausgleich erzielen läßt, während die Federspannung beim Zusammendrücken der Feder sich geradlinig ändert, was für den vorliegenden Zweck ungeeignet ist. Ferner können durch Federbruch leicht Beschädigungen infolge der dadurch frei werdenden Massenkräfte entstehen, die bei Anordnung eines. Luftkissens ausgeschlossen sein dürften. Das Luftkissen ermöglicht ferner eine einfache und weitgehende Druckregelung der eingeschlossenen Luft, und schließlich kann die eine Seite des das Luftkissen betätigenden Hilfskolbens als Pumpenkolben zur Ladung oder Spülung der Maschine verwendet werden.It has also already been proposed between the piston and the swash plate Engage springs that balance the forces occurring in the machine should bring about. The arrangement of an air cushion designed according to the invention however, has a number of important advantages over the arrangement of springs. So the pressure curve in the air cushion corresponds very well to the mass forces that occur, such that a substantial compensation can be achieved while the spring tension when compressing the spring changes in a straight line, which is for the present Purpose is inappropriate. Furthermore, spring breakage can easily result in damage the mass forces that are released as a result, which when a. Air cushion should be excluded. The air cushion also allows a simple and extensive pressure control of the trapped air, and finally the one Side of the auxiliary piston actuating the air cushion as a pump piston for charging or Rinsing the machine.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist weiter unten an Hand eines Beispiels näher erläutert.The mode of operation of the subject matter of the invention is given below an example explained in more detail.

In der beiliegenden Zeichnung ist in Fig. i eine gemäß der Erfindung ausgebildete sechszylindrige Taumelscheiben-Brennkraftmaschine in Mittellängsschnitt dargestellt, während die Fig. 2 bis 3 einige Diagramme zeigen.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows one according to the invention trained six-cylinder swash plate internal combustion engine in central longitudinal section shown, while Figs. 2 to 3 show some diagrams.

In Fig. i bezeichnet x die Motorwelle und 2 sechs um die Welle herum und parallel zu dieser angeordnete Zylinder, von denen nur einer in der Zeichnung sichtbar ist. Im gezeigten Beispiel enthält jeder Zylinder zwei in entgegengesetztem Sinne laufende Motorkolben 3 und 3a. Die Motorwelle, die aus baulichen Gründen aus zwei bei q. starr miteinander verbundenen Teilen besteht, weist auf jeder Seite einen gekröpften Teil 5, 511 auf, über den die Bewegung der Kolben in unten beschriebener Weise auf die Welle übertragen wird.In Fig. I, x denotes the motor shaft and 2 six around the shaft and cylinders arranged parallel to this, only one of which is shown in the drawing is visible. In the example shown, each cylinder contains two in opposite Meaning running engine pistons 3 and 3a. The motor shaft, which for structural reasons two at q. consists of rigidly interconnected parts, points on each side a cranked part 5, 511, via which the movement of the pistons is described below Way is transmitted to the shaft.

Die Zylinder 2 sind in einem Mittelblock 6 angeordnet, während die gekröpften Teile der Welle in axial außerhalb des Blockes 6 befindlichen Blöcken 7 liegen, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist. Axial außerhalb der Blöcke 7 sind auf jeder Seite weitere Blöcke 7' vorgesehen. Die verschiedenen Blöcke werden mit Hilfe von durch Öffnungen g gehenden Bolzen 8 zusammengehalten.The cylinders 2 are arranged in a central block 6, while the cranked parts of the shaft lie in blocks 7 located axially outside the block 6, of which only one is shown in the drawing. Axially outside the blocks 7, further blocks 7 'are provided on each side. The various blocks are held together with the aid of bolts 8 passing through openings g.

Die Kolben 3 sind außerhalb der Zylinder mit je einem Kopf io versehen, in denen ein Kolbenbolzen ii drehbar gelagert ist. Durch eine vorzugsweise diametral angeordnete Bohrung im Kolbenbolzen erstreckt sich ein zylindrischer Teil i211 von Armen 12 einer sternförmigen Taumelscheibe 13, die mit Hilfe von Rollenlagern iq. auf den gekröpften Wellenteilen 5 bzw. 511 gelagert ist. Die Kolben erteilen bei ihrem Arbeitshub in an sich bekannter Weise durch die Taumelscheiben der Motorwelle eine Drehbewegung.The pistons 3 are each provided with a head io outside the cylinder, in which a piston pin ii is rotatably mounted. By a preferably diametrical arranged bore in the piston pin extends from a cylindrical portion i211 Arms 12 of a star-shaped swash plate 13, which iq with the help of roller bearings. is mounted on the cranked shaft parts 5 and 511. The pistons give at their working stroke in a manner known per se through the swash plates of the motor shaft a twisting motion.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Luftkissen in einem Hilfszylinder 2o eingeschlossen, der an der Außenseite durch einen allen Zylindern gemeinsamen Deckel ig abgeschlossen ist. Im vorliegenden Falle ist für jeden Kolben ein derartiger Hilfszylinder vorgesehen. Der Kolben ist außerhalb des Kopfes 1o mit einer starren Verlängerung 21 versehen, die mit einem Lagerfutter 22 bekleidet ist. An der Verlängerung ist beispielsweise mittels einer Schraube 23 ein Hilfskolben 24. befestigt, der im Zylinder 20 verschiebbar ist. Die Anordnung kann natürlich in einfacher Weise dahingehend abgeändert werden, daß der Hilfszylinder auf einen festen Hilfskolben beweglich und verschiebbar ist, wobei der Zylinderraum beispielsweise ringförmig um den Kolben herum angeordnet sein kann. Ferner können, wenn sich die Bauart im übrigen dazu eignet, zwei oder mehrere Motorkolben ein gemeinsames Luftkissen haben.In the embodiment shown, the air cushion is in an auxiliary cylinder 2o included, which is common to all cylinders on the outside Lid ig is complete. In the present case there is one for each piston Auxiliary cylinder provided. The piston is outside the head 1o with a rigid Extension 21 is provided, which is covered with a bearing lining 22. At the extension an auxiliary piston 24 is attached, for example by means of a screw 23, the is displaceable in the cylinder 20. The arrangement can of course be made in a simple manner be modified so that the auxiliary cylinder on a fixed auxiliary piston is movable and displaceable, the cylinder space, for example, annular can be arranged around the piston. Furthermore, if the type is in the rest is suitable for two or more engine pistons to have a common air cushion.

Im gezeigten Beispiel bewegt sich der Kolben 24. beim Arbeitshub des Kolbens 3 in den Hilfszylinder 2o hinein und verdichtet allmählich die darin befindliche Luft (oder Gas) und speichert in dieser einen Teil seiner Bewegungsenergie auf, wobei die in den Lagern und in den Bewegungsübertragungsgliedern zwischen dem Kolben 3 und der Motorwelle auftretenden Beanspruchungen in entsprechendem Maße vermindert werden. Beim Rückgang des Kolbens wird die im Luftkissen aufgespeicherte Kraft nutzbar gemacht, und man erhält eine dieser entsprechende Verminderung der dabei in den Bewegungsübertragungsgliedern auftretenden Beanspruchungen.In the example shown, the piston moves 24 on the working stroke of the Piston 3 into the auxiliary cylinder 2o and gradually compresses the one located therein Air (or gas) and stores part of its kinetic energy in it, being in the bearings and in the motion transmission links between the piston 3 and the stresses occurring on the motor shaft are reduced accordingly will. When the piston decreases, the force stored in the air cushion can be used made, and one obtains a corresponding reduction in this in the Movement transmission links occurring stresses.

Der das Luftkissen erzeugende Hilfskolben 24 ist doppelt wirkend ausgeführt, wobei seine dem Kolben 3 zugekehrte Seite als Pumpenkolben wirkt. Die derart gebildete Pumpe kann vorteilhaft zur Lieferung von Luft oder Brennstoffmischung für die Spülung und/oder Ladung der Motorzylinder benutzt werden.The auxiliary piston 24 which generates the air cushion is designed to be double-acting, its side facing the piston 3 acts as a pump piston. The so educated Pump can be beneficial for supplying air or fuel mixture for purging and / or charge the engine cylinders.

Die Ein- und Auslaßöffnungen dieser Pumpe werden mit Hilfe eines auf der `Motorwelle befestigten Schiebers 26 geregelt, der für alle Pumpen auf einer Seite des Motors gemeinsam ist. Der Schieber besitzt einen mit Öffnungen versehenen Flansch 27, der während des Druckhubes der Pumpe die im Zylindermantel angeordnete Einlaßöffnung 28 verschließt. Während des Saughubes der Pumpe öffnet der Schieber die Verbindung mit dem Raum 29 zwischen den Zylindern 2o, der durch Kanäle 3o11 in Verbindung mit der freien Luft oder mit einem Vergaser o. dgl. steht. Die Auslaßöffnung der Pumpe ist im Boden des Zylinders 2o angeordnet und steht mit einem allen Zylindern gemeinsamen Sammelkanal 30 in Verbindung, der in einer Wand 31 angeordnet ist, die den Raum 2g vom Kurbelgehäuseraum trennt. Die Verbindung zwischen den Pumpenzylindern und dem Sammelkanal wird durch einen scheibenförmigen, mit Öffnungen versehenen Teil 32 des Schiebers geregelt, der den Kanal 30 nach außen abdeckt. Der Sammelkanal 30 ist durch Kanäle 33 mit einem ringförmigen Raum 34. verbunden, der diellotorzylinder 2 bei den Spülluftschlitzen 35 umgibt.The inlet and outlet openings of this pump are regulated with the aid of a slide valve 26 which is attached to the motor shaft and which is common to all pumps on one side of the motor. The slide has a flange 27 which is provided with openings and which closes the inlet opening 28 arranged in the cylinder jacket during the pressure stroke of the pump. During the suction stroke of the pump, the slide opens the connection with the space 29 between the cylinders 2o, which is in communication with the free air or with a carburetor or the like through ducts 3o11. The outlet opening of the pump is arranged in the bottom of the cylinder 2o and is in communication with a collecting duct 30 which is common to all cylinders and which is arranged in a wall 31 which separates the space 2g from the crankcase space. The connection between the pump cylinders and the collecting channel is regulated by a disk-shaped, with openings provided part 32 of the slide, which covers the channel 30 to the outside. The collecting duct 30 is connected by ducts 33 to an annular space 34 which surrounds the rotor cylinder 2 at the scavenging air slots 35.

Die auf der anderen Seite des Motors befindlichen, von den Kolben 311 betätigten Hilfskolben und die in Verbindung damit angeordneten Pumpen können in gleicher Weise ausgebildet sein wie die oben beschriebenen Einrichtungen, und die Pumpen können mit einer ähnlichen Schieberregelung ausgerüstet sein. Die Zufuhr von vorverdiehteter Luft zu den Zylindern wird zweckmäßig durch einen auf der Motorwelle angebrachten Schieber 39 geregelt. Die Regelschieber für die beiden Pumpengruppen können verschiedene Öffnungszeiten haben oder gegeneinander phasenverschoben sein, falls dies durch verschiedenartige Betriebsverhältnisse (verschiedene Drücke) veranlaßt sein sollte.The auxiliary pistons on the other side of the engine actuated by the pistons 311 and the pumps connected therewith can be designed in the same way as the devices described above, and the pumps can be equipped with a similar slide control. The supply of pre-compressed air to the cylinders is expediently regulated by a slide 39 mounted on the motor shaft. The control slides for the two pump groups can have different opening times or be out of phase with one another if this should be caused by different operating conditions (different pressures).

Zwischen dem die Zylinder 2 enthaltenden Block 6 und den außerhalb davon liegenden Kurbelgehäuseblöcken sind Wände q.o angeordnet. Nahe diesen Wänden sind die als reibungslose Lager ausgebildeten Rahmenlager 41 vorgesehen, und zwecks Abdichtung des Raumes 37 sind Dichtungsringe q.2 angeordnet.Between the block 6 containing the cylinders 2 and the outside crankcase blocks lying therefrom are walls q.o. Near these walls the frame bearings 41 designed as frictionless bearings are provided, and for the purpose Sealing of the space 37 sealing rings q.2 are arranged.

Die Größe des im Hilfszylinder 2o befindlichen Luftkissens und der darin vorkommende höchste Druck schwanken für verschiedene Bauarten. Wie leicht einzusehen ist, sollen die Druckverhältnisse im Luftkissen bei einer gegebenen Maschine in Abhängigkeit von verschiedenen Belastungen und Drehzahlen regelbar sein. Eine derartige Regelung kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß eine gewisse in geeigneter Weise regelbare Luftmenge ausgeblasen wird, wenn die Luft im Kissen verdichtet ist. Die Regelung der Druckverhältnisse des Luftkissens kann auch in der Weise erfolgen, daß Luft von verschiedenem Druck, der regelbar ist, dem Luftkissen zugeführt wird, wenn dieses am geringsten belastet ist. Die zugeführte Luft kann beispielsweise der Spülluftpumpe entnommen werden. Diese beiden Verfahren können auch vereinigt werden. Auch unabhängig von dieser Regelung kann der Raum, in dem das Luftkissen eingeschlossen ist, mit einem zweckmäßig durch ein Ventil oder einen Schieber geregelten Auslaß versehen sein, durch den ein Teil der verdichteten Luft entnommen werden kann, z. B. zwecks Lieferung von Druckluft o. dgl.The size of the air cushion in the auxiliary cylinder 2o and the the highest pressures occurring therein vary for different types. How easy can be seen, the pressure conditions in the air cushion should be for a given machine be controllable depending on different loads and speeds. One such regulation can be done in various ways, e.g. B. in that a certain appropriately controllable amount of air is blown out when the air is compacted in the pillow. The regulation of the pressure conditions of the air cushion can also take place in such a way that air of different pressure, which can be regulated, is fed to the air cushion when it is least stressed. The supplied Air can be taken from the scavenging air pump, for example. These two procedures can also be united. Regardless of this regulation, the room, in which the air cushion is enclosed, with an expedient by means of a valve or a slide valve regulated outlet through which part of the compressed Air can be extracted, e.g. B. for the purpose of supplying compressed air or the like.

Als Beispiel für die Druckverhältnisse sei genannt, daß es für eine Brennkraftmaschine der beschriebenen Art mit einem Verbrennungsdruck von etwa 5o at vorteilhaft ist, ein Luftkissen vorzusehen, das in unbelastetem oder schwach belastetem Zustand einen etwa doppelt so großen Rauminhalt hat als das Hubvolumen des Arbeitskolbens, wobei ein Verdichtungsverhältnis von io für das Luftkissen berechnet ist. In diesem Beispiel steht das Luftkissen bei der geringsten Belastung unter einem Überdruck von ungefähr o,6 at.As an example of the pressure conditions it should be mentioned that it is for a Internal combustion engine of the type described with a combustion pressure of about 5o At least it is advantageous to provide an air cushion that is unloaded or weak loaded condition has a volume about twice as large as the stroke volume of the working piston, with a compression ratio of io calculated for the air cushion is. In this example, the air cushion is subject to the least load an overpressure of about 0.6 at.

Bei normaler Betriebsdrehzahl beträgt der Höchstwert der Massenkräfte, die auf jedes aus Arbeitskolben und Luftkissenkolben bestehende Kolbenaggregat ' wirken, zweckmäßig 5o bis ioo0%, vorzugsweise 6o bis 7o0/0 des höchsten Verbrennungsdruckes, während die höchste Druckkraft des Luftkissens zweckmäßig bis zu 6o bis iio0/0, vorzugsweise 7o bis 8o0/0 des größten Gesamtverbrennungsdruckes beträgt.At normal operating speed, the maximum value of the inertia forces is the piston assembly consisting of working piston and air cushion piston ' act, expediently 5o to 100%, preferably 6o to 7o0 / 0 of the highest combustion pressure, while the highest compressive force of the air cushion is expediently up to 6o to 1010/0, is preferably 7o to 8o0 / 0 of the greatest total combustion pressure.

In den Fig. 2 bis q. sind einige Diagramme unter Zugrundelegung des oben angegebenen Beispiels dargestellt.In Figs. 2 to q. are some diagrams based on the example given above.

Im Diagramm Fig. 2 bedeutet die Abszisse den Kurbelwinkel der -Maschine, während die Ordinaten die in jedem einzelnen Zylinder auftretenden Gesamtkräfte in Kilogramm darstellen. Es bezeichnet G den Druck der Verbrennungsgase, 14T die Wirkung der Massenkräfte und R die Resultierende aus den Kräften G und M. Der größte Wert von R ist also bei einer Maschine ohne Luftkissen entscheidend für die Bemessung der einzelnen Teile eines jeden Arbeitszylinders.In the diagram of Fig. 2, the abscissa denotes the crank angle of the machine, while the ordinates show the total forces occurring in each individual cylinder represent in kilograms. It denotes G the pressure of the combustion gases, 14T the Effect of the inertial forces and R the resultant of the forces G and M. The greatest The value of R is therefore decisive for the dimensioning of a machine without an air cushion of the individual parts of each working cylinder.

In dem in Fig.3 gezeigten Diagramm entsprechen die Linien G und M den in Fig. 2 gezeigten. Das Diagramm der Fig.3 zeigt außerdem noch die Einwirkung des Luftkissens, die durch die Linie L dargestellt ist. Entsprechend dem oben angegebenen Beispiel ist der geringste Druck im Luftkissen zu 1,6 ata, das Verdichtungsverhältnis zu io und das Verhältnis der Flächen des Kolbens 24 zum Kolben 3 zu 2 : i angenommen worden. Wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, hat die Anordnung des Luftkissens ein nahezu vollständiges Verschwinden der Resultierenden Ra im Bereich um 18o' herum zur Folge. Während bei einer Maschine ohne Luftkissen gemäß Fig. 2 der Höchstwert der Resultierenden R etwa 67,j°/0 des Höchstwertes des Verbrennungsdruckes G beträgt, ist infolge der Anordnung des Luftkissens gemäß. Fig. 3 der Höchstwert der Resultierenden nunmehr etwa 40 "/, des Höchstwertes von G. Das Verhältnis zwischen Höchstwert der Resultierenden und Höchstwert des Verbrennungsdruckes ist also bei einer Maschine ohne Luftkissen um etwa 7o0/0 größer als bei einer mit einem Luftkissen von angegebener Größe versehenen Maschine. Dieser Unterschied macht sich bei der Bemessung jedes einzelnen Zylinderaggregates geltend.In the diagram shown in FIG. 3, the lines G and M correspond to those shown in FIG. The diagram in FIG. 3 also shows the action of the air cushion, which is represented by the line L. According to the example given above, the lowest pressure in the air cushion has been assumed to be 1.6 ata, the compression ratio to io and the ratio of the areas of the piston 24 to the piston 3 to 2: i. As can be clearly seen from FIG. 3, the arrangement of the air cushion results in an almost complete disappearance of the resultant Ra in the region around 18o '. While in a machine without an air cushion according to FIG. 2 the maximum value of the resultant R is about 67.1 ° / 0 of the maximum value of the combustion pressure G, due to the arrangement of the air cushion according to FIG. Fig. 3 the maximum value of the resultant now about 40 "/, the maximum value of G. The ratio between the maximum value of the resultant and the maximum value of the combustion pressure is thus about 700/0 greater for a machine without an air cushion than for one with an air cushion of the specified size This difference applies to the dimensioning of each individual cylinder unit.

Der Unterschied wird aber ganz wesentlich größer, wenn man die Einwirkung des Luftkissens auf die Bemessung der auf die Hauptwelle und Hauptlager ausgeübten Kräfte untersucht. Für die Bemessung dieser Teile sind zwei Faktoren maßgebend, nämlich Axialkräfte und durch die'Kolbenkräfte erzeugten Momente. Die Größe dieser Beanspruchungen wird entscheidend beeinflußt von der Größe der Resultierenden Ra im Bereich zwischen go und 270' Kurbelwinkel. Wie aus Fig.3 ersichtlich, wirkt sich das Luftkissen gerade in dem angegebenen Bereich am stärksten aus, und dies hat zur Folge, daß die die Hauptlager beanspruchenden Kräfte durch das Luftkissen in erstaunlich hohem Maße verringert werden, wie dies in Fig. q. dargestellt ist. Dieses Diagramm, das sich über i80 ° erstreckt, gibt ein Bild über die die Hauptlager beeinflussenden Axialkräfte A und Momente B für eine sechszylindrige Maschine. Die oberen Linien A und B sind aus der Resultierenden R des Diagramms der Fig.2 ermittelt worden und beziehen sich somit auf eine Maschine ohne Luftpuffer. Die unteren Linien Aa und Ba zeigen die Verhältnisse für eine Maschine mit Luftpuffer gemäß dem Diagramm der Fig. 3, d. 1i. diese Linien sind aus der Resultierenden Ra der Fig.3 erhalten worden. Man findet, daß die AxialkräftebeiderMaSChine ohne Luftpufferetwa 3,5- und die Momente etwa 2,2mal so hoch sind als bei einer mit einem Luftpuffer ausgerüsteten Maschine. Diese Verhältnisse geben eine Erklärung für den Umstand, daß Taumelscheibenmaschinen bisher keine praktische Bedeutung erlangen konnten. Es ist nämlich so, daß die außerordentlich großen mechanischen Beanspruchungen der praktischen Verwendbarkeit der Taumelscheibenmaschinenhindernd waren. Aus den oben erläuterten Diagrammen geht nun deutlich hervor, daß die Anordnung von Luftpuffern, und zwar von Luftpuffern mit bestimmten Größen und Druckverhältnissen, die mechanischen Beanspruchungen in wesentlichemMaße herabsetzt, wodurch erst die Voraussetzungen für den Bau einer wirtschaftlichen Taumelscheibenmaschine gegeben sind.The difference becomes much greater if one examines the effect of the air cushion on the dimensioning of the forces exerted on the main shaft and main bearings. Two factors are decisive for the dimensioning of these parts, namely axial forces and moments generated by the piston forces. The size of these stresses is decisively influenced by the size of the resultant Ra in the range between go and 270 ' crank angle. As can be seen from FIG. 3, the air cushion has the greatest effect precisely in the specified area, and this has the consequence that the forces loading the main bearings are reduced to an astonishingly high degree by the air cushion, as shown in FIG. is shown. This diagram, which extends over 180 °, gives a picture of the axial forces A and moments B that affect the main bearings for a six-cylinder machine. The upper lines A and B have been determined from the resultant R of the diagram in FIG. 2 and thus relate to a machine without an air buffer. The lower lines Aa and Ba show the relationships for a machine with an air buffer according to the diagram of FIG. 1i. these lines have been obtained from the resultant Ra of FIG. It is found that the axial forces of both the machine without an air buffer are about 3.5 times and the moments about 2.2 times as high as with a machine equipped with an air buffer. These relationships provide an explanation for the fact that swash plate machines have not yet been able to acquire any practical significance. Namely, it is so that the extremely large mechanical stresses were the practical usability of the swash plate machine hindering. The diagrams explained above clearly show that the arrangement of air buffers, namely air buffers with certain sizes and pressure ratios, reduces the mechanical stresses to a considerable extent, whereby the prerequisites for the construction of an economical swash plate machine are given.

Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß die oben geschilderten Verhältnisse für Brennkraftmaschinen üblicher Bauart, also mit senkrecht zu den Zylinderachsen liegender Kurbelwelle, bei weitem nicht von gleicher Bedeutung sind, da ja die Art der Kraftübertragung von den Kolben auf die Maschinenwelle dort eine ganz andere ist. Die in Fig.4 gezeigten Verhältnisse haben also für Maschinen üblicher Bauart keine Geltung.It should be noted in this connection that the above Conditions for internal combustion engines of the usual type, so with perpendicular to the Cylinder axes of lying crankshaft, are by far not of the same importance, since yes the type of power transmission from the piston to the machine shaft is there is completely different. The relationships shown in Figure 4 are more common for machines Type no validity.

' Aus Fig.3 ist ersichlich, daß der vom Luftkissen auf den Kolben ausgeübte mittlere Gesamtdruck Litz etwa gleich ist dem von den Zylindergasen auf den Kolben ausgeübten mittleren Gesamtdruck Gm. Dies gilt bei normaler Belastung der Maschine.'From Fig.3 it can be seen that the air cushion on the piston The mean total pressure exerted by Litz is roughly equal to that of the cylinder gases mean total pressure Gm exerted by the piston. This applies to normal loads the machine.

Ein dem Wert Gera annähernd gleicher Wert Lisa kann natürlich auch mit einem Luftkissen erhalten werden, dessen niedrigster Druck gleich dem atmosphärischen Druck ist. Dazu wäre aber eine sehr große Kolbenfläche für das Luftkissen erforderlich. Für den praktischen Bau der Maschine ist es daher vorteilhaft, eine Vorspannung im Luftpuffer aufrechtzuerhalten, da dadurch die Querschnittsfläche des Luftpuffers wesentlich geringer gehalten werden kann. Als besonders zweckmäßig erwiesen sich die in Fig. i gezeigten Verhältnisse, wonach die Fläche des Hilfskolbens 2o etwa doppelt so groß ist wie die Fläche des Arbeitskolbens 3.Lisa can of course also have a value approximately equal to Gera can be obtained with an air cushion, the lowest pressure of which is equal to atmospheric Pressure is. However, this would require a very large piston area for the air cushion. For the practical construction of the machine it is therefore advantageous to have a preload in the air buffer, as this increases the cross-sectional area of the air buffer can be kept much lower. Proven to be particularly useful the relationships shown in Fig. i, according to which the area of the auxiliary piston 2o approximately is twice as large as the area of the working piston 3.

Die beschriebene Vorrichtung kann auch für Viertakt- oder Mehrtaktmotoren Verwendung finden, wobei darauf zu achten ist, daß die verdichtete Luft den Motorkolben während eines seiner Einwärtshübe, z. B. während des Verdichtungshubes, beeinflussen kann oder auch auf die beiden Rückhübe verteilt werden kann. Das Luftkissen braucht nämlich nicht unmittelbar nach ihrer Aufspeicherung beim Arbeitshub des Kolbens ausgelöst zu werden. Es kann in geeigneter Weise gesperrt oder aufgelagert werden, bis der Zeitpunkt für ihre Rückwirkung gekommen ist. Die von einem Motorkolben aufgespeicherte Luft kann auch einen anderen Motorkolben beim Rückhub oder bei einem seiner Rückhübe beeinflussen. Die Erfindung ist somit nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt.The device described can also be used for four-stroke or multi-stroke engines Find use, taking care that the compressed air hits the engine piston during one of its inward strokes, e.g. B. during the compression stroke affect can or can be distributed over the two return strokes. The air cushion needs namely not immediately after their accumulation during the working stroke of the piston to be triggered. It can be blocked or superimposed in a suitable manner, until the time for their retroactive effect has come. The accumulated by an engine piston Air can also move another engine piston on its return stroke or on one of its return strokes influence. The invention is therefore not limited to that shown in the drawing Embodiment limited.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Swashplate internal combustion engines with one or several air cushions in which air is compressed during the working stroke of the piston and during the The compression stroke of the piston is relaxed, characterized in that at normal load the machine is the mean total pressure exerted by the air cushion on a piston (3) is approximately equal to the mean one exerted by the cylinder gases on the piston (3) Total pressure. z. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the lowest pressure in the air cushion is greater than atmospheric pressure. 3. Internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that the piston (3) with one in one Auxiliary cylinder (20) working auxiliary piston (2q.) Is connected, the area of which is about is twice as large as the area of the piston (3). q .. internal combustion engine -after one of the preceding claims, characterized in that the maximum value of the inertia forces, the piston unit consisting of the working piston (3) and auxiliary piston (2q) act, 50 to 100%, preferably 6o to 70% of the highest combustion pressure is, while the greatest compressive force of the air cushion up to 6o to iio ° Jo, preferably 7o to 8o ° /, of the greatest total combustion pressure. 5. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in; that the auxiliary piston (2q.) double-acting is formed, with one side of this piston acting on the air cushion while the other side is air or a fuel mixture for purging and / or charging of the working cylinder (2) delivers. 6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the space containing the air cushion with an expedient is provided by a valve or a slide controllable outlet through which a Part of the air for the purpose of supplying compressed air or the like can be removed.