Hurvenbalinmotor. Bei bekannten Kurvenbahnmotoren treten häufig schlagartige Beeinflussungen und ge genseitiges Gleiten zwischen der Kurvenbahn und den an dieser anliegenden Rollen, durch welche die Kolbenkraft auf die Kurvenbahn übertragen wird, ein. Dies kann zu Brüchen führen und führt auf jeden Fall einen starken und ungleichmässigen Verschleiss der Kurven bahn und der Rollen mit sich. Diese Mängel können durchVerwendung einer doppelseitigen Kurvenbahnsteuerung nicht vollständig beho ben werden, da auch in einer solchen Steue rung ein gewisses Spiel unvermeidlich ist.
Bei einem bekannten Vorschlag ist um jede Rolle und um eine an der Welle der Kurvenbahn befestigte Kurbel herum ein fe dernder Bügel gelegt, der die Rolle beim An lassen in Anlage an der Kurvenbahn halten soll, während davon ausgegangen wird, dass im Betrieb die Kolbenkraft ausreicht, um die erforderliche Anlage zu sichern.
Die vorlie gende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass auch im Betrieb- eine gewisse Federkraft erforderlich ist, die gewisse besondere Bedin gungen erfüllen muss, damit eine Bauart er halten werden soll, die in Zuverlässigkeit mit den kurbelgesteuerten Motoren konkur rieren kann. In gewissen Bewegungsphasen entstehen nämlich Beschleunigungskräfte, wel che die Rollen von der Kurvenbahn abzuheben suchen und welche grösser als die vom Zylin- derdruck herrührende Anpressungskraft wer den können, bezw. doch so gross,
dass die re sultierende Anpressungskraft nicht ausreicht, um die Rollen am Gleiten an der Kurven bahn zu verhindern, wobei unter anderem in Betracht zu ziehen ist, dass das reine Abwäl zen der Rollen mit schwankender Winkelge schwindigkeit vor sich geht und deshalb ge wisse Beschleunigungs- und Verlangsamungs kräfte erfordert.
Es ist deshalb für das zu- zügliche Anpressen der Rollen eine verhält nismässig grosse Federkraft erforderlich, und die Erfindung schlägt nun vor, diese zuzüg- liche Federkraft in der Hauptsache gleich bleibend zu machen, damit die in Frage stehenden kräftigen Federorgane nicht zuviel arbeiten und dadurch Ermüdungsbrüchen aus gesetzt werden sollen.
Gemäss der Erfindung sind Federorgane für die Erzeugung eines Vorspannungsdruckes der Rollen an die Kur venbahn derart abgestützt und bemessen, dass der Vorspannungsdruck wenigstens annähernd konstant und so gross ist, dass im Betrieb die Rollen in allen Bewegungsphasen daran ver hindert werden, sich von der Kurvenbahn abzuheben oder auf dieser zu gleiten.
Dies kann in' besonders zweckmässiger Weise mit tels einer mit der Kurvenbahn umlaufenden - bezw. bei Reaktionsmotoren stillstehenden - Hilfskurvenbahn erreicht werden, welche ein Widerlager für die Federorgane bildet.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels an Hand der Zeichnung, wo Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Motors in senkrechtem Querschnitt, Fig. 2 in Draufsicht, Fig. 3 in Seitenansicht und Fig. 4 einen Schnitt durch einen Schwing hebel mit zugehörigem Hilfsschwinghebel zeigen.
Die Zeichnung ist der Übersichtlichkeit halber stark schematisiert, indem gewisse Einzelheiten, die für das Verständnis der Er findung entbehrlich sind, weggelassen und andere vereinfacht dargestellt sind.
Die Zeichnung zeigt einen Zweitaktmotor mit einem Zylinder 1 mit zwei gegenläufigen Kolben 2 und 3. Der eine dieser Kolben, der sogenannte Auslasskolben 2, steuert den Aus lass 4 des Zylinders, während der andere Kolben, der sogenannte Einlasskolben 3, den Einlass 5 steuert. Die Einspritzdüse des Zy linders ist mit 6 bezeichnet.
An jedem der Kolben 2 und 3 ist eine Pleuelstange 7 bezw. 8 angelenkt, die bei ihrem vom Kolben ab gekehrten Ende. mit einem Schwinghebel 9 bezw. 10 drehbar verbunden ist, der im Ma schinenrahmen gelagert ist und an seinem freien Ende eine Rolle 11 bezw. 12, vorzugs weise (nicht dargestellt) in der Form eines Wälzlagers, trägt. Die Rollen 11 und 12 liegen je von einer Seite an der Mantelfläche einer gemeinsamen Kurvenscheibe 13 an, die an der Abtriebswelle des Motors befestigt ist.
Die Mantelfläche der Kurvenscheibe 13 setzt sich aus einer Anzahl von Abschnitten zusammen, die je einem Doppelhub der Kol ben entsprechen. Bei der gezeigten Ausfüh rungsform hat die Kurvenscheibe vier solche Abschnitte, so dass einer ganzen Umdrehung der Kurvenscheibe und damit der Abtriebs welle vier Doppelhübe entsprechen. Dadurch wird ohne die Verwendung eines zusätzlichen Übersetzungsgetriebes eine Herabsetzung der Tourenzahl des Motors a uf ein Viertel gegen über einem kurbelgesteuerten Zweitaktmotor erzielt. Anstatt vier Abschnitte kann die Kurvenscheibe eine willkürlich andere gerade Anzahl von Abschnitten aufweisen, so da.ss ein anderes Übersetzungsverhältnis, zum Bei spiel 2 : 1, 6 : 1 usw., erreicht wird.
Diese Herabsetzung der Umlaufgeschwindigkeit ist in solchen Fällen von Bedeutung, wo man einen langsam laufenden Motor wünscht, zum Beispiel für Schiffsmotoren und dergleichen.
Mit jedem Schwinghebel 9 bezw. 10 ist ein Hilfsschwinghebel 14 bezw. 15 drehbar verbunden, der ferner mittels eines Torsions- stabes, der in Fig. 4 für den Schwinghebel 9 mit 16 bezeichnet ist, drehelastisch mit dem Hauptschwinghebel verbunden ist. Die Schwinghebel 14 und 15 tragen je an ihrem freien Ende eine Rolle 17 bezw. 18, die an einer mit der Hauptkurvenscheibe 13 fest verbundenen Hilfskurvenscheibe 19 bezw. 20 anliegt.
Die Form und die Lage der Hilfs- kurvenscheibe 19 gehen aus Fig. 1 hervor, und aus dieser Abbildung geht ferner hervor, dass der Hilfsschwinghebel 14 gegenüber dem Hauptschwinghebel 9 um einen Winkel von etwas mehr als 9011 verdreht ist. In Fig. 4 sind der Schwinghebel 9 und der Hilfsschwing- hebel 14 in gleicher Ebene dargestellt, um die Darstellung dieser Hebel übersichtlicher zu machen.
Der Hilfsschwinghebel 14 ist, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, mit einem Stift 21 versehen, der in einer Aussparung 22 des Hauptschwingliebels spielt und dadurch die Drelibarkeit der Schwinghebel zueinander be schränkt, wodurch man sich im Falle von eintretenden Fehlern, zum Beispiel Reissen der Kolben, gegen Überlastung des Torsions- stabes 16 und gegen zu grossen Spielraum zwischen der Kurvenscheibe und den Rollen mit daraus sich ergebenden Schlagwirkungen sichert.
Der Schwinghebel 10 mit zugehöri gem Hilfsschwinghebel 15 ist mit ähnlichen Mitteln versehen, die jedoch nicht dargestellt sind.
Die Mantelfläche der Hilfskurvenscheibe 19 ist der Mantelfläche der Eauptkurven- scheibe 13 derart angepasst, dass der Winkel zwischen dem Hauptschwinghebel und dem Hilfsschwinghebel in allen Phasen des Hubes gleich ist, woraus folgt, dass die Vorspannung, mit welcher die Rolle 11 an die Kurvenscheibe 13 angepresst wird, wenigstens annähernd konstant ist,
so dass der Torsionsstab nur die minimalen gegenseitigen Verdrehungen des Hauptschwinghebels und des Hilfsschwing- hebels elastisch aufnehmen soll, die von un vermeidlichen Ungenauigkeiten in der Ober fläche der Kurvenbahnen sowie von Tempe raturvariationen herrühren.
Da die Anpres- sungskraft der Rolle 17 an die Hilfskurven- scheibe 19 niemals grösser als die genannte konstante Vorspannung zuzüglich der von der Beschleunigung des Hilfsschwinghebels her rührenden verhältnismässig kleinen Kräfte wird, können die Rolle 17 und die Hilfskur venscheibe 13 viel schwächer als die Rolle 11 und die Hauptkurvenscheibe 13, die die ganze Kolbenkraft zu übertragen haben, aus geführt werden.
Die Form der Mantelfläche der Hilfskur venscheibe 20 ist der Übersichtlichkeit halber nicht in Fig. 1 eingezeichnet, würde aber in dieser Abbildung in bezug auf die senkrechte Mittellinie symmetrisch zur Mantelfläche der Hilfskurvenscheibe 19 verlaufen.
Die gezeigte Ausführungsform des Motors ist in baulicher Hinsicht sehr zweckmässig, indem man durch blossen Ausbau der Schwing hebel aus ihren Lagern vollständigen Zutritt zu allen Teilen des Motors erhält.
Die gezeigte Ausführungsform kann übri gens in mannigfacher Weise abgeändert bezw. ergänzt werden, ohne dass vom Erfindungs- gedanken abgewichen wird. Zum Beispiel ist die Verwendung von zwei gegenläufigen Kol ben in einem Zylinder nicht eine notwendige Voraussetzung der Erfindung, sondern man kann auch einen einzigen Kolben oder mehr als zwei auf einen gemeinsamen Verbrennungs raum arbeitende Kolben verwenden. Der Er findungsgedanke lässt sich auch ohne weiteres bei Viertaktmotoren verwirklichen. Der Motor kann selbstverständlich eine beliebige Anzahl von Zylindern umfassen.
Zum Beispiel kön nen mehrere Aggregate der gezeigten Art hintereinander, an einer gemeinsamen Ab triebswelle angeordnet sein. Das kompakte Aneinanderreihen der Hauptkurvenscheiben und der Hilfskurvenscheiben an der Abtriebs welle bringt es mit sich, dass in der Abtriebs welle praktisch keine Torsionsschwingungen entstehen können.
Der Motor kann auch als Reaktionsmotor mit stillstehenden Kurvenbahnen und umlau fendem Zylinderblock ausgeführt sein.
Hurvenbalin engine. In known cam track motors, sudden influences and mutual sliding between the cam track and the rollers resting against it, through which the piston force is transmitted to the cam track, occur frequently. This can lead to breaks and in any case leads to severe and uneven wear on the cam track and the rollers. These deficiencies cannot be completely remedied by using a double-sided cam track control, since a certain amount of play is inevitable in such a control as well.
In a known proposal, a fe-changing bracket is placed around each role and around a crank attached to the shaft of the cam, which is supposed to keep the role in contact with the cam, while it is assumed that the piston force is sufficient during operation to secure the required facility.
The present invention is based on the knowledge that a certain spring force is also required during operation, which must meet certain special conditions so that a type of construction is to be maintained that can compete in reliability with the crank-controlled motors. In certain phases of movement, acceleration forces arise which seek to lift the rollers off the cam track and which are greater than the contact pressure resulting from the cylinder pressure. but so big
that the resulting contact pressure is not sufficient to prevent the rollers from sliding on the curve path, taking into account, among other things, that the pure rolling of the rollers takes place at a fluctuating angular speed and therefore certain acceleration and speed Requires slowing forces.
A relatively large spring force is therefore required for the additional pressing of the rollers, and the invention now proposes to make this additional spring force mainly constant so that the powerful spring elements in question do not work too much and thereby To be exposed to fatigue fractures.
According to the invention, spring elements for generating a preload pressure of the rollers on the curve are supported and dimensioned in such a way that the preload pressure is at least approximately constant and so large that the rollers are prevented from lifting off the curve during operation in all phases of movement or to slide on it.
This can be done in a particularly expedient manner with means of a rotating with the curved path - or. with reaction motors stationary - auxiliary cam path can be achieved, which forms an abutment for the spring elements.
Further details emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing, where Fig. 1 shows an embodiment of the motor in vertical cross section, Fig. 2 in plan view, Fig. 3 in side view and Fig. 4 is a section through a rocker lever show associated auxiliary rocker arm.
For the sake of clarity, the drawing is highly schematic in that certain details that are unnecessary for understanding the invention are omitted and others are shown in simplified form.
The drawing shows a two-stroke engine with a cylinder 1 with two opposing pistons 2 and 3. One of these pistons, the so-called outlet piston 2, controls the outlet 4 of the cylinder, while the other piston, the so-called inlet piston 3, controls the inlet 5. The injection nozzle of the cylinder is labeled 6.
At each of the pistons 2 and 3 a connecting rod 7 is BEZW. 8 hinged, the end facing away from the piston. with a rocker arm 9 respectively. 10 is rotatably connected, which is mounted in the machine frame and Ma and a roller 11 BEZW at its free end. 12, preferably as (not shown) in the form of a roller bearing carries. The rollers 11 and 12 each lie on one side against the outer surface of a common cam disk 13 which is fastened to the output shaft of the motor.
The outer surface of the cam 13 is composed of a number of sections that each correspond to a double stroke of the Kol ben. In the embodiment shown, the cam has four such sections, so that a full revolution of the cam and thus the output shaft correspond to four double strokes. As a result, the number of revolutions of the engine is reduced to a quarter compared to a crank-controlled two-stroke engine without the use of an additional transmission gear. Instead of four sections, the cam disk can have an arbitrarily different even number of sections, so that a different transmission ratio, for example 2: 1, 6: 1, etc., is achieved.
This reduction in rotational speed is important in those cases where a slow running engine is desired, for example for marine engines and the like.
With each rocker arm 9 respectively. 10 is an auxiliary rocker arm 14 respectively. 15 rotatably connected, which is furthermore connected in a torsionally flexible manner to the main rocker arm by means of a torsion bar, which is designated 16 for the rocker arm 9 in FIG. The rocker arms 14 and 15 each carry a roller 17 BEZW at their free end. 18, which on a fixedly connected to the main cam 13 auxiliary cam 19 respectively. 20 is present.
The shape and the position of the auxiliary cam disk 19 can be seen from FIG. 1, and this figure also shows that the auxiliary rocker arm 14 is rotated by an angle of slightly more than 9011 relative to the main rocker arm 9. In FIG. 4 the rocker arm 9 and the auxiliary rocker arm 14 are shown in the same plane in order to make the representation of these levers clearer.
The auxiliary rocker arm 14 is, as shown in Fig. 1 and 3, provided with a pin 21 which plays in a recess 22 of the Hauptschwingliebels and thereby the drelibability of the rocker arm to each other be limited, so that in the event of errors, for example tearing the piston protects against overloading of the torsion bar 16 and against excessive clearance between the cam disk and the rollers with the resulting impact effects.
The rocker arm 10 with associated auxiliary rocker arm 15 is provided with similar means, which are not shown.
The outer surface of the auxiliary cam 19 is adapted to the outer surface of the main cam 13 so that the angle between the main rocker arm and the auxiliary rocker arm is the same in all phases of the stroke, which means that the preload with which the roller 11 is pressed against the cam 13 is at least approximately constant,
so that the torsion bar should only absorb the minimal mutual rotations of the main rocker arm and the auxiliary rocker arm, which result from unavoidable inaccuracies in the surface of the cam tracks and from temperature variations.
Since the pressing force of the roller 17 on the auxiliary cam disk 19 is never greater than the aforementioned constant preload plus the relatively small forces resulting from the acceleration of the auxiliary rocker arm, the roller 17 and the auxiliary cam disk 13 can be much weaker than the roller 11 and the main cam 13, which have to transmit the entire piston force, can be performed.
The shape of the outer surface of the auxiliary cam 20 is not shown in Fig. 1 for the sake of clarity, but would be symmetrical to the outer surface of the auxiliary cam 19 in relation to the vertical center line.
The embodiment of the engine shown is very useful from a structural point of view, by simply removing the rocking lever from its bearings, full access to all parts of the engine is obtained.
The embodiment shown can also bezw modified in many ways. can be added without deviating from the inventive concept. For example, the use of two counter-rotating Kol ben in a cylinder is not a necessary requirement of the invention, but you can also use a single piston or more than two pistons working on a common combustion chamber. The idea of the invention can also be easily implemented in four-stroke engines. The engine can of course comprise any number of cylinders.
For example, several units of the type shown can be arranged one behind the other on a common drive shaft. The compact arrangement of the main cams and the auxiliary cams on the output shaft means that practically no torsional vibrations can occur in the output shaft.
The motor can also be designed as a reaction motor with stationary cam tracks and rotating cylinder block.