Hubkolbenmaschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hubkolbenmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise als CO ₂ -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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Figur 1 Eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik;

Figur 2 eine Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Figur 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Baugruppe einer Hubkolbenmaschine gemäß einem zweiten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

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.

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.

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 E ₁ 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.

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.

Die Funktionsweise einer Hubkolbenmaschine ist im übrigen hinreichend bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden soll.

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.

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.

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.

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.

In Figur 2 dargestellt sind wiederum der in dem Schwenkelement 13 angeordnete Mitnehmerkopf 15 und das an der Welle 7 befestigte

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Der Schnittpunkt S gemäß Figur 2 nimmt somit eine weiter nach links verlagerte axiale Position auf der Mittelachse M in Richtung des

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 R ¹ zwischen der Drehachse D und der Mittelachse M des Kolbens 1.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezuqszeichenliste

I Kolben

3 Zylinderbohrung

5 Kolbenbrücke 7 Welle

9 Mitnehmerelement

I 1 Bohrung

13 Schwenkelement

15 Mitnehmerkopf 17 Gleitschuh

17' Gleitschuh

19 Angriffspunkt

21 Ventilanordnung

23 Schadraumvolumen 25 Abschnitt

27 erste Fläche

27' erste Fläche

29 zweite Fläche

29' zweite Fläche

31 Arbeitsfläche

E Ebene M Mittelachse

D Drehachse α Winkel ß Winkel

S Schnittpunkt R Abstand

R' Abstand b Breite

B Ebene r Abstand