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Rohrschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen mit sternförmig angeordneten
Zylindern Gegenstand der Erfindung ist eine Rohrschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen
mit sternförmig angeordneten Zylindern, deren Rohrschieber eine hin und her gehende
axiale und gleichzeitig eine Schwingbewegung ausführen. Diese Steuerbewegungen werden
in bekannter Weise durch an die inneren Enden der Rohrschieber durch Kugelgelenke
o. dgl. angelenkte Steuerkurbelwellen erzeugt. Die Erfindung besteht darin, daß
die Steuerkurbelwellen und die dieselben antreibenden Getriebe leicht zugänglich
und in gedrängter Weise neben dem Kurbelgehäuse angeordnet sind. Dieses ist insbesondere
für Flugzeugmotore von Vorteil, die ständig überwacht werden müssen. Erreicht werden
diese Vorteile dadurch, daß das verbreiterte Antriebszahnrad der einen Steuerkurbelwelle
durch ein Zwischenradgetriebe von der Motorkurbelwelle angetrieben wird und gleichzeitig
mit einem lose auf der Kurbelwelle sitzenden Zahnrad kämmt, das die übrigen Steuerkurbelwellen
antreibt und zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zwischenradgetriebe liegt. Um eine
möglichst gedrängte Anordnung der Lager für die Steuerkurbelwellen möglich zu machen,
sind die Befestigungsflansche der Lager am Umfang mit Einbuchtungen versehen, wodurch
die Einführung der verschiedenen Getriebeteile in Öffnungen des Kurbelgehäuses ohne
Versetzung oder Entfernung anderer Getriebeteile möglich wird. Zwecks genauer Einstellung
der verschiedenen Rohrschieber zueinander sind ferner die einzelnen Zahnräder der
Steuerkurbelwellen gegenüber dem losen Zwischenrad, das mit allen genannten Zahnrädern
kämmt, in an sich bekannter Weise einstellbar angeordnet.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch eine solche Brennkraftmaschine,
und zwar durch einen der Zylinder derselben.
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Abb.2 zeigt schematisch den Antriebsmechanismus für die Schieber,
und Abb.3 zeigt eine Einzelheit des Antriebsmechanismus für den Schieber, auseinandergenommen.
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In Maschinen dieser Art kann mit Bezug auf die Kurbelwelle i o eine
beliebige Anzahl von Zylindern radial angeordnet sein. Gewöhnlich ist dies eine
ungerade Anzahl, wie in Abb.2, in der neun Zylinderachsen bei o-a bis o-i angedeutet
sind, gezeigt ist. Der beispielsweise in Abb. i herausgezeichnete Zylinder A hat
im Innern den zylindrischen Schieber 12 mit Ein- und Auslaßöffnungen 13 und 14.
In seinem Innern bewegt sich der Kolben 15. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine Hauptkurbelstange 1y
angeordnet, und an diese Kurbelstange
sind die anderen Kürbelstängen 18 angelenkt, wie bei i g gezeigt.
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Um diesem Schieber die gewünschte Bewegung zu übermitteln, ist ein
Antriebszahnrad 2o auf der Kurbelwelle i o durch einen Keil 2 i befestigt. Dieses
Antriebszahnrad dreht ein Zahnrad 22, das auf der Vorgelegewelle 23 ebenfalls durch
einen Keil befestigt ist. Die Vorgelegewelle findet ihre Unterstützung in passenden
Lagern 23a und 23b. Nebenapparate, wie sie stets in solchen Maschinen benutzt werden,
werden durch ein Zahnrad 23c in Drehung versetzt, das hier mit dem Zahnrad 22 fest
verbunden ist.
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Die Vorgelegewelle 23 trägt auch Ein Ritzel 24 in Eingriff mit einem
breiten Zahnrad 25, dessen Zähne, in der Achsrichtung gemessen, läng genug sind,
um auch auf ein großes Zahnrad 26 einzugreifen, welches sich lose auf der Buchse
27 dreht, die die Kurbelwelle io umgibt. Dieses Zahnrad 26 dient dazu, die anderen
Zahnräder 25a in Drehung zu versetzen. Diese Zahnräder sind um das Zahnrad 26 herum
entsprechend der Stellung der Zylinder der Maschine verteilt. Das Zahnrad 25 unterscheidet
sich von den Nebenzahnrädern 25a nur darin, daß es, in Achsrichtung gemessen, längere
Zähne aufweist, um nicht nur mit dem Leerlaufrad 26, sondern auch mit dem Ritze124
in Eingriff zu verbleiben.
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Die zum Antrieb der Schieber dienenden Zahnräder 25, 25a haben je
eine Nabe 28 mit einer an der Innenwand angeordneten Keilnut 29, zur Aufnahme des
Keils 3o, der an der Kurbel 3 i des betreffenden Schiebers festsitzt. Die Kurbel
3 i hat einen Kurbelzapfen 32, der mit dem zugehörigen Schieber 12 durch ein Kugelgelenk
33 verbunden ist. Der Kurbelzapfen 32 ist an seinem Kugelgelenk auch in seiner Achsrichtung
gleitbar,. um so die Ausschwingungsbewegung des Schiebers um seine Achse zuzulassen.
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Die Nabe 28 der Antriebsräder 25, 25a befindet sich je in einem Lager
34, das aus einer oder mehreren Buchsen 35 besteht, die mit Flanschenden 36 ausgerüstet
sind. Die Lager 34 sind in passender Anordnung an der Wand 37 durch Bolzen 38 befestigt,
und diese Bolzen treten in Flanschen der Lager ein.
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Es ist von Wichtigkeit, daß nach der vorliegenden Erfindung gleichartige
Zusammenstellungen der Antriebe der Schieber vorgesehen sind, und daß jede dieser
Zusammenstellungen als solche ohne weiteres eingesetzt werden kann, um dadurch den
betreffenden Schieber in Bewegung zu versetzen. Jede Zusammenstellung umfaßt, wie
aus Abb. 3 ersichtlich, eine äußere Lagerhülse 34, eine Buchse 35, die vorzugsweise
in Längsrichtung geteilt ist, das Antriebsrad 25a mit seiner Nabe 28 und die Kurbel
3 i. Es ist ferner bei 39 eine Mutter vorgesehen zum Eingriff auf den Gewindeansatz
40; diese Mutter hält die .eben erwähnten Teile. Sollte die Größe der Zahnräder
so gewählt sein, daß bei der Zusammenstellung dieser einzelnen Teile oder bei der
Einfügung einer ganzen Zusammenstellung in die Gebrauchslage das Lager 34 gegen
die Zähne des Ritzels 24 oder des mittleren Leerlaufrades 26 stößt, so muß dieses
Lager 34 mit einem unregelmäßigen Flansch oder mit einer Tinschnürung oder Ausdrehung
versehen sein, wie bei 41 gezeigt, um mit diesen Teilen nicht in Zusammenstoß zu
geraten.
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Irgendein Umsetzungsverhältnis kann zwischen der Hauptkurbelwelle
und dem Antrieb der Schieber angenommen werden. Um ein tatsächlich ausgeführtes
Beispiel näher zu beschreiben, sei angegeben, daß das Ritzel2o auf der Hohlwelle
27 Zähzie hat, während das damit in Eingriff stehende Zahnrad 22 36 Zähne hat. Es
wird dadurch die Vorgelegewelle 23 mit einer Geschwindigkeit von 3:4 mit Bezug auf
die Kurbelwelle in Drehung versetzt. Das Ritze124 der Vorgelegewelle 23 hat 18 Zähne,
und das Zahnrad 25 hat 27 Zähne. Dadurch wird die Kurbel 3 i für den Schieber mit
einer Geschwindigkeit angetrieben, die der halben Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle
entspricht. Das leerlaufende Zwischenrad 26 seinerseits hat 81 Zähne und dreht sich
also nur mit 1/6 der Winkelgeschwindigkeit _ Die in Abb.2 eingetragenen der Kurbelwelle.
Pfeile geben die Richtung der Drehung an. Zur Erleichterung und Verbilligung der
Erzeugung und aus anderen Gründen wird die Zähnezahl in den Antriebsrädern 25, 25a
so angenommen, daß sie ein bestimmtes Vielfaches der Zylinderzahl ist, und zwar
ist die Zylinderzahl mit einer ganzen Zahl und nicht mit einem Bruch multipliziert,
um die Zähnezahl der Zahnräder 25, 25a zu erhalten. So sind beispielsweise in der
dargestellten Ausführung neun Zylinder angeordnet, und die Zahnräder 25, 25a haben
27, d. h. g-\ 3 Zähne. Will man nun die richtige zeitliche Beziehung der Ventilsteuerung
herbeiführen, so daß die verschiedenen Zylinder -in der richtigen Reihenfolge gesteuert
werden, so ist es nur notwendig, jedes Zahnrad 2 5 um drei Zähne mit Bezug auf das
nächstliegende Zahnrad in der gleichen Richtung zu verdrehen, um so beispielsweise
die Explosion in den neun Zylindern in neun gleichförmigen, über den ganzen Kreislauf
verteilten. Abständen zu bewirken. Man geht beispielsweise von dem durch die Radiallinie
ö-a angedeuteten Zylinder aus und
nimmt den Kolben in diesem Zylinder
in seiner äußersten Totlage an. Es wird dann der hohlzylindrische Schieber eingesetzt,
und zwar so, daß dieser sich in einer Lage befindet, in welcher der Kurbelzapfen
32 ebenfalls in seiner äußeren Totlage ist. Der nächste Zylinder, der im Kreislauf
das Gemisch entzünden soll, sei der Zylinder o-c. Man setzt in diesen Zylinder den
zylindrischen Schieber so ein, daß der Kurbelzapfen 32 dieses Kolbens mit Bezug
auf den im Kreislauf gerade vorher auf Zündung eingestellten Zylinder um 4o° voreilt.
Dies ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
Wird beispielsweise nach dem Schema der Abb. 2 vom Zylinder o-a ausgegangen und
geht man an diesem Schema in Richtung des Uhrzeigers herum, so ist die Zündungsreihenfolge
die folgende: i, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, B. Nach der Einstellung des hohlzylindrischen
Schiebers im Zylinder 3 wäre also der Kolben im Zylinder o-e einzustellen, und auch
hier wird wieder darauf Rücksicht genommen, daß dieser Kolben dem zeitlich nächstgelegenen
Zylinder bzw. Kolben um 40° voreilt.
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Man befolgt diese Regel für die Gesamtanzahl der Zylinder und erhält
dadurch eine Maschine, in welcher die Zündung in allen Zylindern und demnach auch
die anderen Vorgänge des Arbeitskreislaufes in richtigem, zeitlichen Zusammenhang
stattfinden. Zweckmäßig kann jedem Schieberantrieb eine Abweichung von der Voreilung
von 21/2° gegeben werden, so daß sich für die Stellungen der Kurbelzapfen 32 die
aus der Abb. 2 ersichtlichen Werte ergeben.
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Bei der Herstellung einer solchen Maschine wird auf die obige Regel
Rücksicht genommen, inaem Zähne der Zahnräder 25, 25a mit Marken versehen werden.
Jener Zahn an den Rädern 25, 25a wird angemerkt, der bei einer bestimmten Stellung
der Kurbe131 in Eingriff mit dem Zwischenrad 26 tritt.
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Zu dem Zweck der Schmierung hat die Kurbelwelle io eine Bohrung 46,
durch welche das Schmiermittel in Richtung der Pfeile strömt und zu einer Querbohrung
47 gelangt. Die Nabe 48 des Ritzels 2o auf der Kurbelwelle hat ebenfalls eine Radialbohrung
49, welche zur Umfangsnut 5o des Lagers 27 geht. An dem mittleren Leerlaufzahnrad
26 ist nun ein Rohr 51 angeordnet. Dieses Rohr endigt in einer Düse 52, welche gegen
die zu schmierenden Teile hin gerichtet ist. Die Lager 34 haben je ebenfalls Radialbohrungen
53, durch welche das Schmiermittel zu den Buchsen 35 gelangen kann, wie in Abb-
3 gezeigt.
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Bei der Drehung der Kurbelwelle io gelangt das unter Druck zugeführte
Schmiermittel durch die Bohrungen 47 und 49 zum Austritt, wenn diese Bohrungen in
Eindeckung liegen. Das Schmiermittel tritt dann durch die Röhre 5 i und Düse 52
aus. Die Röhre 51 dreht sich mit dem Zahnrad 26, und dadurch wird das Schmiermittel
den verschiedenen Lagern 34 für die Zahnräder 25, 25a zugeführt und auch zu jenen
Zahnrädern und Lagern geleitet, welche als Reduktionsvorgelege zwischen Kurbelwelle
und anderen Zahnrädern eingeschaltet sind.