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Rohrschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen Rohrschieberstieuerungen
für Brennkraftmaschinen, bei denen Rohrschieber den Eih-und Auslaß des Brennstoffes
regeln, und ihrerseits sowohl in ihrer Achsrichtung als auch in ihrer Umfangsrichtung
hin und her bewegt werden, sind bekannt. Bei Ventilsteuerungen dieser Art wurde
eine von der Kurbelwelle der Maschineangetriiebe:ne Steuerwelle benutzt, welche
an eine Stange o:. dgl. angeschlossen war, die zum Rohrschieber führte. Durch Wahl
einer Winkelabkröpfung auf dieser Steuerwelle wurde dann dem Rohrschieber eine in
der Achsrichtung und in der Umfangsrichtung ergehende Hinundherbewegung übermittelt,
deren Größe der Größe der Bahn des Verbindungspunktes zwischen Stange und Steuerwelle
entsprach. Nach der vorliegenden Erfindung wird die Steuerbewegung von der Steuerwelle
auf den Rohrschveber durch einen Hebel unter Vermittlung eines Verbindungsorgans
übertragen, welches sich von der Steuerwelle zu diesem Hebel erstreckt. Das freie
Ende des Hebels ist gelenkig in bekannter Weise mit dem Rohrschieber verbunden,
und zwar ist der Abstand der Verbindungssteile am. Rohrschieber von dem Schwingpunkt
des Hebels größer als der Abstand der Verbindungsstelle zu dem zur Steuerwelle führenden
Verbindungsorgan von dem Schwingpunkt des Hebels, so daß der Schieberweg größer
wird als der Weg des an den Hebel angreifenden Organs.
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Der Schwingpunkt des Hebels ist ist einem gegenüber einem anderen
Teil der Kraftmaschine einstellbaren Lagerteil unterstützt, so daß du- rch Verstellung
des Lagerteiles gegenüber der Maschine eine Veränderung der Arbeitsweise des Hebels
und damit eine Veränderung der öffnungs- oder S.chlußbedingungen für die Einlaß-
und Auslaßöffnunggen für die Gase herbeigeführt werden kann.
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Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar.
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Abb. i isst ein Schnitt durch eine solche Brenn'kraftmaschine mit
einem Rohrschleber; Abb. ia zeigt das -Ende des an den Rohrschieber angeschlossenen
Hebels; Abb.2 zeigt eine etwas anders ausgebildete Ausführungsform des Rohrschiebers
mit der gleichen Steuerung; Abb.3 ist eine Seitenansicht der einstellbaren Lagerung
des Hebelschwingpunktes; . Abb. q. ist eine Seitenansicht der Maschine, teilweise
im Schnitt, Abb.5 zeigt einen Teilschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform;
Abb. 6 ist eine - Seitenansicht für eine Vorrichtung zur Verstellung des Lagers
für den--- Hebelschwingpunkt während des Betriebes:
Abb.7 zeigt
die in Abb.5 und 6 darger stellte Maschine in Außenansicht; Abb.8 stellt eine andere
Anordnung zur Veränderung des Lagerpunktes für den Hebel. dar; Abb.9 zeigt eine
zusätzliche Anordnung zur Verstellung der Eintritts- und Austrittsöffnungen für
.die Gase in abgeänderter Ausführungsform; Abb. io ist eine weitere Ausführungsform
für diese Verstellvorrichtung; Abb. i i Lind 12 sind schematische Ansichten von
Ausführungsformen der' Maschine" in welchen die Verstellung der Lagerung des Hebels
selbsttätig bei verschiedenen Arbi.-itszuständen der Maschine erfolgt.
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Die Kurbelwelle io (Abb. 2) ist an ihrer Abkröpfung i i durch die
Kolbenstange 12 mit dem Arbeitskolben 13 verbunden, der im Zylinder 14 hin und her
bewegt wird, und dieser Zylinder hat bei 15 eine Einlaßöffnung, bei 16 eine Ausstoßöffnung
für Gase.
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Der Rohrschieber 17 schmiegt sich an die Wände des Zylinders 14 an
und hat nach Abb. i an seinem oberen Ende die Ausschnitte 18, i9, die bei seinem
Spiel in Eindeckung mit den Fenstern 15 und 16 des Zylinders geraten, um die Beschickung
und Ausstoßung des Brennstoffes zu überwachen.
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Die Steuerwelle 20 wird auf beliebige Weisie von der Kurbelwelle io
angetrieben, vorzugsweise so, daß sie je eine Umdrehung auf zwei Umdrehungen der
Kurbelwelle macht. Nach Abb. ¢ hat diese Steuerwelle in Gegenüberstellung zu jedem.
Zylinder 14 Abkröpfungen 21, welche jedoch nicht unbedingt parallel zur Achse der
Steuerwelle noch zu sich selbst sind, sondern, wie aus Abb. ¢ hervorgeht, im Winkel
zueinander stehen. Von jeder Abkröpfung erstreckt sich ein Verbindungsorgan 22 zu
.einem Hebel 2,5, durch welchen .die Bewegung der Abkröpfung auf .den Rohrsclüeber
17 übertragen wird. An der Verbindungsstelle zwischen. dem Organ 22 und dem Hebel
25 hat letzterer .einen nach Art einer Kugelzone ausgebildeten Ring 24, der von
einer entsprechenden Hohlkugelzone 23 des Verbindungsorgans 22 Lmfaßt wird, so daß
also der Hebel 25 unter .dein Einfluß der winkelartigen Abkröpfungen 21 nach allen.
Richtungen hin bewegt werden kann. Die Sicherung des Kugelzonenringes 24 an dem
Hebel 2.5 erfolgt einerseits durch einen Bund 26 und anderseits durch einen aufgeschobenen
Kragen oder eine Mutter 27.
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Zum Anschluß des Hebels 2 5 an den Rohrschieber und zur übermittlung
einer Bewegung auf diesen Rohrschieber sowohl in. Achsrichtung als auch in der Umfangsrichtung
desselben ist auch am Ende des Hebels 25 ein Kugelzonenring 28 befe5ti't, der in
eineri kugelartig ausgedrehten Sockel --9 des Rohrschiebers 17 eingreift.
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Auch das andere Ende des Hebels, das hier als Schwingpunkt dient,
hat einen Kugelzolnenring 3o in einem Hohlkugelsockel 21 :einer in das Gehäuse 39
eingesetzten Platte 35. Die beschriebene Verbindung zwischen Steuerwelle und Hebel
25 übermittelt durch den Hebel dem Rohrschieber eine hin und her gehende
Bewegung und eine Schwingbewegung Umseine Achse, und zwar ist der von dem Rohrschieber
durchschrittene Pfad größer als der Pfad des Angriffspunktes zwischen Kurbel 22
und Hebel 25. Es wird dadurch möglich, die Steuerwelle kleiner auszuführen
als in bekannten Rohrschieberstenerungen dieser Art. Auch wird dadurch wieder ,erreicht,
daß eine durch die Steuerwelle 2o hindurchgehende Bohrung 32 das Schmiermittel auf
alle Abkröpfungen 21 verteilt, trotzdem diese Bohrung geradlinig gehalten ist.
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Während in Abb. i die Steuerwelle 2o unterhalb des Hebels 25 liegt,
ist sie in Abb. 5 über diesen Hebel verlegt. Diese Anordnung hat einen Vorteil,
weil ja der Rohrschieber 17 während des Verdichtungs- und Arbeitshubes der Maschine
die Zylinderöffnu,n.gen 15, 16 geschlossen hält und nur während des Saughubes und
des Auspuffhubes sie öffnet und schließt. Die Verbindungsstange 22 steht im wesentlichen
senkrecht mit Bezug auf die Kurbel 21, und infolge der Kürze dieser Pleuelstange
wird - der Rohrschieber die Hälfte seines Weges oder weniger von seinem höchsten
Punkt aus zurückgelegt haben, .wenn die Kurbel sich von ihrem höchsten Punkt nach
abwärts um ungefähr 9ö° bewegt hat. Bei der in Abb. 5 dargestellten Anordnung muß
die Bewegung des Rohrschiebers während jenes Teiles der Umdrehung, der mit dem Verschluß
der Zylinderöffnungen zusammenfällt, kleiner sein als bei der Anordnung nach Abb.
i. Die Gesamtbewegung des Rährschiebers für eine gewisse Zylinderöffnung _ist demnach
kleiner., oder die Zylinderöffnung kann für eine bestimmte Rohrschiebexbewegung
größer sein, wenn die Steuerwelle oberhalb des Hebels 25 verlegt ist.
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Der Schwingpunkt des Hebels 25 ist verstellbar angeordnet. Durch diese
Verstel'1-barkeit können Ungenauigkeiten ausgeglichen werden oder aber die Zeitpunkte
der öffnung und Schließung der Einlaß- und Auslaßöffnungen 15 und 16 können dadurch
verändert werden.
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Die Verstellung nach Abb. i bis 4 geschieht dadurch, daß der hohlkugelförmige
Sockel 21 einer Platte oder Haube 35 zuge-
hört, die ihrerseits wieder meiner
-anderen Platte 37 angeordnet ist. Die zylindrische
Fläche 36, an
welcher die Haube 35 in Eiergriff mit der Platte 37 steht, ist exzentrisch zur Zylinderfläche
38, in welcher die Platte 37 mit dem Gehäuse 39 in Eingriff= steht. Es geht dies
besonders aus Abb.3 hervor. Die Achse 36' ist dort die Achse der Bohrung 36 der
Haube. Sie liegt senkrecht unterhalb der Achse 31' des Sockels 31, während die Achse
38' der zylindrischen Bohrung etwas in wagerechter Richtung verschoben ist. Durch
Verdrehung der Haube z5 mit Bezug auf die Platte 37 oder durch Verdrehung der Platte
37 mit Bezug auf das Gehäuse 39 kann also eine Verstellung des Schwingpunktes des
Hebels herbeigeführt werden. Diese Verdrehung der Haube 35 und der Platte 37 wird
nach Abb.3 dadurch erleichtert, daß ihre Flanschen an gegenüberliegenden Stellen
abgeflacht sind. Nach ihrer Einstellung werden diese Teile in der gewünschten Lage
durch Klammern 4o gesichert (Abb. 4), die ihrerseits durch Stiftschrauben 41 gegen
das Gehäuse gedrückt werden. Bei einer Verdrehung der Platte 37 wird der Rohrschieber
in seiner Achsrichtung verstellt, während bei Verstellung der Haube35 eine Verdrehung
um die Achse erreicht wird.
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Dis eben beschriebene Verstellung mag hauptsächlich dann wertvoll
sein, wenn es sich darum handelt, Ungenauigkeiten mit der Herstellung auszugleichen.
Soll jedoch eine selbsttätige Einstellung dieses Schwingpunktes des Hebels während
des Betriebes des Motors erfolgen, so können die in Abb. 5 bis 12 gezeigten Verrichtungen
benutzt werden. -Nach Abb. 5 ruht der Kugelring 3o des Hebels a5 in einer vierdrehbaren
Buchse 45, die nach Abb. 6 eine zylindrische Umfangsfläche 46 aufweist. Die Achse
des Sockels 31 in dieser Buchse ist jedoch wagerecht von der Achse der Umfangsfläche
46 verschoben, und bei Verdrehung der Buchse 45 wird demnach eine Verstellung des
Sockels 31 aufwärts oder abwärts stattfinden, verbunden mit einer ganz geringen
Verschiebung nach rechts (Abb.6). Durch diese Verstellung wird der Zeitpunkt, bei
dem die Auspufföffnungen anfangen, sich zu öffnen, und der Zeitpunkt, bei dem die
Einlaßöffnung:en ihre Abschließung beendigen, verstellt. Jene Zeitpunkte, an welchen
die Schließung der Auspufföffnungen beendigt ist und die Freigabe der Einlaßöffhungen
beginnt, werden nicht verändert. Um eine solche Verstellung herbeizuführen, sind
die Buchsen 45 nach Abb. 7 mit je einem Arm 5o ausgerüstet, und fliese Arme sind
durch eine Schiene 52 verbunden und an einen Tritthebel ;3 angeschlossen, der im
Bereich des Wärters liegt. Für gewöhnlich wird die Schieine 52 durch die Feder 54
nach der einen Richtung hingedrängt; bei einem Druck auf den Hebel 53 werden alle
Buchsen 4 5 verdreht und damit gleichzeitig eine Verstellung aller Steuerhebel 25
vorgenommen. Die Buchsen werden dadurch in Stellung gehalten, daß sie durch angeschraubte
Platten 51 abgedeckt ::=erden. Diese Verstellung kann also vom Wärter zu beliebigen
Zeiten vorgenommen werden.
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Eine rein selbsttätige Verdrehung dieser Buchsen wird nach Abb.8 in
übereinstilm: rrung mit Änderungen in der Umdrehungszabl der Maschine vorgenommen.
Die Schiene 52 hat an dem linken Ende (Abb.8) einen Kolben in einem Zylinder 56,
und dieser Zylinder ist an eine Ölkammer 57 angeschlossen. Da der Öldruck der Maschine
sich mit der Geschwindigkeit ' ändert, so wird bei -einer Änderung der Geschwindigkeit
demnach hier eine Verstellung der Buchse 45. erreicht.
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Nach Abb. i spielt ein Kolben 55a der Schiebe 52 in einem Zylinder
56a, der in der Unterdruckleitung 58 der ganzen Maschine verbunden ist. Hier wird
also eine Verschiebung des Kolbens 55a und damit eine Verstellung des Schwinguingshebels
der Steuerhebel unter dem Einfluß des Unterdrucks in der Leitung 58 stattfinden.
Die Feder 54a führt die Schiene wieder in die ursprüngliche Lage zurück, wenn der
Unterdruck dies gestattet, und eine Bohrung 56t' des Zylinders 56a b;eaufschlagt
den Kolben 55a von der einen Seite aus n'-- atmosphärischer Luft.
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Nach Abb. 12 sind d',ese beiden selbsttätigen Steuerarten miteinander
verlegt, und zwar wirken sie entgegengesetzt. Bei einer Steigung der Umdrehungszahl
und Erhöhung des Öldrucks wird die Schiene 52 das Bestreben haben, nach links zu
wandern, während der Unterdruck in der Einlaßleitung 58 das Bestreben hat, den Kolben
55a nach rechts zu verrücken. Die Feder hat das Bestreben, die Schirene 52 in der
ursprünglichen Lage zu sichern. Diese Feder istdurch einen Hebel 59 auch mit -einer
Stange 59a verbunden, die von Hand aus betätigt werden kann. In der geneigten Stellung
hat die Feder das Bestrcben, die Schiene 62 nach rechts zu verschieben, so daß die
Überwachung der Steuerung im wesentlichen von der Drehzahl der Maschine abhängt.
Die Anderung des Öldrucks spielt dann keine große Rolle. Wird durch die Stange 59a
der Hebel 59 in die gestrichelte Lage gelegt, so wird die Ventilsteuerung bei Änderung
des Öldrucks mehr beeinflußt. Man hat es also in der Lage, die beiden Überwachungsvorrichtungen
zu vereinigen, um die Ventilsteuerung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder
in Abhängigkeit von dem Überdruck zu überwachen.
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Nach Abb. i drücken die entzündeten Gase auf den oberen Rand des Rohrschiebers
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und helfen: dazu mit, ihn nach abwärts zu stoßen. Bei der in
Abb. z gezeigten Ausführungsform gleitet der obere Rand des Rohrschiebers 17 meiner
ringförmigen. Tasche, welche durch den Zylinder-14 einerseits und einen Stutzen
61 anderseits gebildet wird. Hier wird also der Druck der entzündeten. Gase auf
den. Rohrschieber nicht einwirken.
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Im Zusatz zur Verstellungsvorrichtung, die auf denn Schwingpunkt :des
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einwirkt, kann auch eine Steuerung vorgesehen sein, .die die Freigabe der
Öffnungen 15, 16 beeinflußt. Eine solche Anordnung ist 'm Abb.9 und io gezeigt,
und diese Anordnung kann entweder im Zusatz zur Verstellung des Schwingpunktes,
wie erwähnt, angeordnet sein oder unabhängig davon. Nach Abb. 9 befindet sich zwischen
dem Stutzen 61 am oberen Ende .des Zylinders 14 und dem Rohrschieber 17 eine Gleithülse
65. Diese Gleithülse ist vorzugsweise i. Achsrichtung geschlitzt oder wenigstens
teilweise geschlitzt, um sich fest gegen. die Innenfläche des Rohrschiebers 17 anzuschmiegen.
Je nach der Einstellung dieser Gleithülse wird die Durchtrittsöfnung 15 und 16 mehr
oder weniger abgedeckt, und die Verschiebung dieser Hülse kann nun auf verschiedene
Weise stattfinden. Nach Abb.9 haben Schwingzapfen 67 exzentrisch angeordnete kurze
Stutzen 44 welche in Bohrungen der Gleithülse 65 eindringen. Bei einer Verdrehung
dieser Zapfen 67 wird also diese Gleithülse bzw. der mit dem betreffenden Zapfen
66 verbundene Teil der Gleithülse mehr oder weniger gesenkt oder hochgestellt. Die
Ausschwingung der Zapfen 67 erfolgt :durch Anne 68, die daran angeschlossen sind.
Während !nAbb.9 eine Hülse 65, aus zwei getrennten Hälften bestehend, gezeigt ist,
kann natürlich auch eine ungeteilte Hülse 65 verwendet werden, und die Arme 68 erstrecken.
sich nach entgegengesetzten Richtungen, um eine entsprechende Verstellung der beiden
Hälften gleichzeitig besorgen zu können. Die Arme 68 können nun entweder vorn Hand
verstellt werden, ähnlich wie dies in Abb. 7 mit Bezug auf die Buchse 45 gezeigt
ist, oder sie können selbsttätig durch Einrichtungen der in Abb.8, 11 und 12 gezeigten
Art verstellt werden.
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Die in Abb. io .dargesteRte Gleithülsie 65 ist eine ungeteilte Hülse.
Sie ist durch eine senkrecht geführte Stange 7o unter Vermittlung des abgebogenen
Zapfens 71 mit einem exzentrischen Zapfen 72 eines zylindrischen Klotzes 73 verbunden,
der in einer Buchse ähnlich der Buchse 45 ruht. Der Zapfen 72 durchsetzt eine ,exzentrische
Bohrung dieser Buchse, und letztere ist, wie die Buchse 45, durch einen Arm 5o an
die gemeinsame Verstellungssch:ene 5a angeschlossen. Es wird also auch hier bei
einer Versdung der Schiene 52, gleichgültig, ob dies von. Hand oder selbsttätig
,geschieht, eine Verstell_ ung der zusätzlichen Hülse 65 stattfinden.
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Das. Diagramm am unteren Teil. der Abb. 5 zeigt die Wirkung dieser
Verstelllung der Rohrschüeber, gleichgültig, ob dieselbe durch Veränderung des Schwingpunktes
der Steuerhebe1 z5 oder durch Verstellung .der S.chieberhülse 65 erreicht wird.
Wenn. der Schwingpunkt oder die Hülse in ihrer tiefsten Lage stehen, dann tritt
die Öffnung der Auspufffenster 16 am spätest möglichen Punkt im Zyklus der Maschine
ein, während Schließung der Einlaßöffnungen 15 an dem frühest möglichen Punkt einsetzt.
Diese Einstellung sichert ein hohes Drehmoment bei Umdrehungszahlen. Wird der Schwingpunkt
31 der Hebel oder die zusätzliche Hübe 65 nach oben hin verstellt, dann beginnt
die; Freigabe der Auspufföffnungen 16 im Arbeitszyklus der Maschine früher, und
die Schließung der Einlaßfenster 15 tritt-etwas später ein.
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Befindet sich der Schwingpunkt 31 oder die Schieberhülse 65 in ihrer
höchsten Einstellung, dann setzt die Freigabe der Auspufföffnung 16 am frühest möglichen
Punkt und die Schließung der Einlaßfenster 15 am spätest möglichen Punkt ein, um
eine hohe Leistung bei großer Geschwindigkeit zu erreichen.
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Die Verstellung des Anfangspunktes der Freigabe des Auslaßfensters
16 und die Verstellung des Endpunktes der Verschließung des Einlaßfensters 15 ist
eine in einem Kreisbogen herbeigeführte Verstellung. Die beiden Verstellungen. finden
nach entgegengesetzten Richtungen hin statt und können, wenn gewünscht, einander
gleichgemacht werden.