DE202067C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf Ventilsteuerungen mit Exzenterantrieb. Die bisher bekannten Steuerungen dieser Art weisen verschiedene Mangel auf, wie an der Hand von Fig. ι der Zeichnung erläutert werden soll. . In dieser Figur ist eine Ventilsteuerung mit Exzenterantrieb schematisch dargestellt, bei welcher das Ventil α durch einen am Steuerhebel b angeordneten Hubdaumen c unter

ίο Vermittelung einer an der Ventilspindel vorgesehenen Rolle d geöffnet und durch eine Ventilfeder e geschlossen wird. Mit / ist die Lage der Achse der Steuerwelle und mit g die Exzenterscheibe bezeichnet. Die Exzenterstange h ist bei i mit dem Steuerhebel b gelenkig verbunden. Der Mittelpunkt k der Exzenterscheibe g beschreibt mit einer Umdrehung der Steuerwelle den bei punktierten Linien dargestellten Exzenterkreis.

Bei Steuerungen der geschilderten Art wird die Exzenterscheibe von der Kurbelwelle aus zweckmäßig derart angetrieben, daß sie beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen,' die im Viertakte arbeiten, mit der Hälfte der Umdrehungszahl der Kurbelwelle, bei Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen und Dampfmaschinen dagegen mit derselben Umdrehungszahl wie die Kurbelwelle umläuft. Diese Wahl des Übersetzungsverhältnisses ist aus baulichen Gründen vorzuziehen und bietet außerdem bei Zweitakt- und Dampfmaschinen den Vorteil, daß die Exzenterscheibe unmittelbar auf der Kurbelwelle angeordnet werden kann. Die Steuerung muß hierbei so eingerichtet sein, daß bei jeder Umdrehung der Steuerwelle das zu steuernde Ventil einmal geöffnet wird.

Dieser Bedingung suchte man dadurch zu entsprechen, daß man für die Ventilbewegung ein Bogenstück des Exzenterkreises ausnutzte, welches zu beiden Seiten eines der beiden Totpunkte des Exzenterkreises gelegen ist. In Fig. ι der Zeichnung ist dieses Bogenstück mit m-n bezeichnet und liegt zu-beiden Seiten des unteren Totpunktes des Exzenterkreises. Durchläuft der Mittelpunkt k der Exzenterscheibe g den Bogen m-n, z. B. im Sinne des Pfeiles 11, so wird das Ventil α durch den Hubdaumen c geöffnet, während der Hubdaumen c eine für das Ventil unwirksame Schwingung ausführt, wenn der Mittelpunkt der Exzenterscheibe den übrigen Teil des Exzenterkreises durchläuft. Der für die Ventilbewegung ausnutzbare Weg eines Punktes der Exzenterstange ist durch die Projektion des Bogens mn auf die Gerade i-k, d. h. durch die Pfeilhöhe k-l des Bogens m-n, dargestellt. Da nun dieser Weg sehr klein ist im Verhältnisse zu der zugehörigen Winkelverdrehung m-f-n der Steuerwelle, so ist eine derartige Steuerung mit dem Nachteile einer sogenannten schleichenden Ventilbewegung behaftet.

Um diesem Übelstande abzuhelfen, hat man zwei zwischen den beiden Totpunkten des Exzenterkreises symmetrisch zur Geraden i-k liegende Bogenstücke o-p und q-r des Exzenterkreises (Fig. 1) für die Ventilbewegung ausgenutzt. Durchläuft der Mittelpunkt k der Exzenterscheibe g eines der beiden genannten Bogenstücke, so erfährt die Exzenter- ' stange eine Verschiebung in ihrer Längsrichtung, welche annähernd gleich der zu dem betreffenden Bogenstücke gehörigen Sehne o-p bzw. q-r ist. Es entspricht somit bei dieser Art der Steuerung im Vergleiche

mit der zuerst beschriebenen Exzentersteuerung einem bestimmten Drehwinkel der Steuerwelle ein wesentlich größerer nutzbarer Weg der Exzenterstange, so daß sich eine günstigere Ventilbewegung erzielen läßt. Da aber das Ventil in diesem Falle bei jeder Umdrehung der Steuerwelle nicht einmal, sondern zweimal geöffnet wird, so muß man, um ein richtiges Steuern des Ventiles zu erzielen,

ίο die Exzenterscheibe mit der Hälfte'der sonst • üblichen Umgangszahlen umlaufen lassen, d.h.-man muß sie bei Viertaktmaschinen mit der Übersetzung 1:4, bei Zweitakt- und

Dampfmaschinen mit der Übersetzung 1 : 2 von der Kurbelwelle aus antreiben. Eine solche Verminderung der Umdrehungszahl ist aber, wie eingangs erwähnt, unerwünscht und macht auch für Zweitakt- und Dampfmaschinen eine besondere Steuerwelle unter allen Umständen erforderlich.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Ventilsteuerung mit Exzenterantrieb zu schaffen, welche ähnlich wie die zuletzt beschriebene Steuerung eine günstige Ventilbewegung her-^ vorruft, und bei welcher trotzdem die Steuerwelle mit der üblichen Umgangszahl, d. h. bei Viertaktmaschinen mit der Hälfte der Umgangszahl der Kurbelwelle, bei Zweitakt- und Dampfmaschinen dagegen mit derselben Umgangszahl umläuft wie die Kurbelwelle.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in den Fig. 2 bis 4 in einem Ausführungsbeispiele veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 2 eine Ventilsteuerung mit Exzenterantrieb für das Einlaßventil einer Kraftmaschine in Verbindung mit einem Teile des Arbeitszylinders in einem durch die Ventilspindel senkrecht zur Achse des Arbeitszylinders gelegten Schnitte,

Fig. 3 den Schnitt nach 3-3 der Fig. 2, von oben gesehen, und

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung bei einer anderen Lage der Steuerungsteile.

Auf dem Arbeitszylinder A ist das Ventilgehäuse B angeordnet, welches den Ventilsitz B¹ aufnimmt und die Ventilhaube C trägt. In der letzteren ist ein Gleitstück D in senkrechter Richtung verschiebbar, welches mit der den Ventilkörper E tragenden Ventilspindel E¹ starr verbunden ist. Eine Ventilfeder F, welche sich einerseits gegen den Ventilkörper E und andererseits gegen die Ventilhaube C stützt, sucht das Ventil EB¹ geschlossen zu halten. In dem Gleitstücke D ist eine Durchbrechung d^l für den freien Arm G eines Steuerhebels G G¹ vorgesehen. Letzterer ist an der Ventilhaube C in später erläuterter Weise schwingbar gelagert. An dem Arme G¹ des Steuerhebels G G¹ greift die Stange H¹ eines Exzentergetriebes JHH¹ an, dessen Exzenterscheibe J auf der Steuerwelle K der Kraftmaschine sitzt. Das freie Ende des Armes G des Steuerhebels G G¹ ist als Hubdaumen g² ausgebildet und dazu bestimmt, mit einer Rolle d² zusammenzuarbeiten, welche im Gleitstücke D gelagert ist. Die Anordnung des Exzentergetriebes ist so getroffen, daß der Hubdaumen g² bei einer Umdrehung der Steuerwelle zweimal durch seine aus Fig. 2 und 4 ersichtliche Mittellage hindurchschwingt, und zwar jedesmal dann, wenn der Mittelpunkt 2¹ der Exzenterscheibe J die mit o-p und q-r -bezeichneten Bogenstücke des durch punktierte Linien angedeuteten Exzenterkreises durchläuft.

Neben dem Exzentergetriebe JHH¹ ist auf der Steuerwelle K ein zweites Exzentergetriebe LMM¹ angeordnet, dessen Exzenterscheibe L gegen die Exzenterscheibe J um einen Winkel von etwa 90° versetzt ist. Die Exzenterstange Ai¹ dieses Exzentergetriebes greift an einer gabelförmigen Schwinge N an, deren Arme den Arm G¹ des Steuerhebels umfassen und mittels zweier Zapfen n¹ von verhältnismäßig großem Durchmesser an der Ventilhaube C schwingbar gelagert sind.: In diesen Zapfen n¹ ist die Achse g³ des Steuerhebels G G¹ exzentrisch zur Drehachse der Schwinge N gelagert. Die Anordnung der Teile ist so getroffen, daß sich die Achse g^z in ihrer höchsten Lage befindet, wenn die Exzenterscheibe L ihre untere Totpunktlage einnimmt (Fig. 2), und daß die Achse g^% sich in ihrer tiefsten Stellung befindet, wenn die Exzenterscheibe L ihre obere Totpunktlage einnimmt (Fig. 4). Andererseits sind die Verhältnisse so gewählt, daß die Rolle d² bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Lage der Achse g³ in der Bahn des Hubdaumens g² des Steuerhebels G G¹ liegt, jedoch bei der aus Fig. 4 ersichtlichen Lage der Achse g^s von dem durch seine Mittellage hindurchschwingenden Hubdaumen g² nicht getroffen wird.

Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Steuerung soll von der aus Fig. 2 ersichtlichen Stellung ihrer Teile ausgegangen werden. In dieser Stellung hat der Mittelpunkt f¹ der Exzenterscheibe J das Bogenstück o-p zur Hälfte durchlaufen, so daß der Steuerhebel G G¹ diejenige Stellung einnimmt, bei welcher der Hubdaumen g² sich in seiner Mittelstellung befindet. Da sich hierbei gleichzeitig die Exzenterscheibe L in ihrer unteren Totpunktlage befindet, so ist die Rolle d² vom Hubdaumen g² angehoben und das Ventil EB¹ geöffnet worden. Läuft nun die Steuerwelle K im Sinne des Pfeiles χ (Fig. 2) um, so schwingt der Steuerhebel G G¹ im Sinne des Pfeiles y (Fig. 2) aus. Hat hierbei der Mittelpunkt z¹ der Exzenterscheibe J das Bogenstück i^l-p (Fig. 2) durchlaufen, so hat der Hubdaumen g² die Rolle d² verlassen,

und das Ventil hat sich unter der Wirkung der Feder F geschlossen. Nach der? ersten Vierteldrehung der Steuerwelle K kehrt der Steuerhebel G G¹ seine Bewegungsrichtung um und schwingt im weiteren Verlaufe der Drehung der Steuerwelle in der dem Sinne des Pfeiles y (Fig. 2) entgegengesetzten Richtung aus. Nach einer halben Umdrehung der Steuerwelle ist der Mittelpunkt 2¹ der Exzenterscheibe J in die aus Fig. 4 ersichtliche Lage gekommen, in welcher er das Bogenstück q-r zur Hälfte durchlaufen hat. Der Steuerhebel G G¹ ist hierbei wiederum in seiner Mittelstellung angelangt. Mit der Scheibe J hat sich aber auch die Exzenterscheibe L gedreht, so daß deren Mittelpunkt I¹ aus der in Fig. 2 wiedergegebenen unteren Totpunktlage '_t in die aus Fig. 4 ersichtliche obere Totpunktlage übergegangen ist. Bei dieser letzteren Stellung der Exzenterscheibe L nimmt aber, die Achse g^s ihre tiefste Lage ein, bei welcher, wie oben erwähnt, der Hubdaumen g² die Rolle d² nicht mehr treffen kann. Es bleibt also das Ventil EB¹ geschlossen, wenn der Mittelpunkt i¹ der Scheibe J das Bogenstück q-r durchläuft. Hat der Mittelpunkt i¹ drei Viertel vom Umfange des Exzenterkreises durchlaufen, so kehrt der Steuerhebel G G¹ seine Bewegungsrichtung abermals um und . schwingt.wie zu Beginn der Drehung-wiederum im Sinne des Pfeiles y (Fig. 2).

Ist der Mittelpunkt i¹ der Exzenterscheibe J bis zum Punkte 0 gekommen, so hat die Exzenterscheibe L die aus Fig: 2 ersichtliche untere Totpunktlage nahezu wieder erreicht. Die Achse g^z nimmt dann bereits eine Lage ein, bei welcher der Hubdaumen g² gegen die Rolle d² treffen kann. Durchläuft der Mittelpunkt i^l das Bogenstück o-i^l (Fig. 2), so trifft der Hubdaumen g¹ gegen die Rolle d² und öffnet damit das Ventil EB¹. Nach einer vollen Umdrehung der Steuerwelle sind somit die Teile der Steuerung wiederum in

die aus Fig. 2 ersichtliche Ausgangslage zurückgekehrt.

Der beschriebene Vorgang läßt zunächst ohne weiteres erkennen, daß das Ventil EB¹ während einer Umdrehung der Steuerwelle nur einmal geöffnet wird. Die Steuerwelle muß somit, um ein richtiges Steuern des Ventiles zu erzielen, bei Viertaktmaschinen mit der Hälfte der Umgangszahl der Kurbelwelle, bei Zweitakt- und Dampfmaschinen

•^ dagegen mit derselben Umgangszahl wie die Kurbelwelle, d. h. in normaler Weise angetrieben werden, so daß die Exzentergetriebe JHH¹ und L MM¹ bei den zuletzt genannten beiden Arten von Kraftmaschinen auch unmittelbar auf der Kurbelwelle angeordnet werden können.

E>a andererseits bei der beschriebenen Steuerung für die Ventilbewegung das Bogenstück o-p des Exzenterkreises nutzbar gemacht ist, welches ebenso gelegen ist wie das mit denselben Buchstaben bezeichnete Bogenstück in Fig. ι der Zeichnung, so bewirkt die beschriebene Steuerung aus dem in der Einleitung erläuterten Grunde dieselbe günstige Ventilbewegung wie die in der Einleitung an zweiter Stelle beschriebene Ventilsteuerung.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß Ventilsteuerungen bekannt sind, bei welchen die Lage der Drehachse des Ventilhebels (Steuerhebels) verändert werden kann. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Zweck, die Füllung zu ändern.

Claims (3)

Pate nt-An Sprüche:

1. Ventilsteuerung mit Exzenterantrieb, welche während einer Umdrehung der Exzenterscheibe zwei auf öffnen des Ventiles hinwirkende Bewegungen ausführt, für die Bogenstücke des Exzenterkreises ausgenutzt sind, die nahezu in der Mitte der von den Totpunkten des. Exzenterkreises begrenzten Halbkreise liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerung paarschlüssige Organe eingeschaltet sind, welche bei jeder Umdrehung der Exzenterscheibe die eine auf Öffnen des Ventiles hinwirkende Bewegung der Steuerung unwirksam machen.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Drehachse (g³) des Steuerhebels (G G¹) selbsttätig derart verändert wird, daß die das Öffnen des Ventiles vermittelnden Organe (d² und g²) nicht in Berührung miteinander kommen können, wenn der Exzentermittelpunkt den einen zwischen den beiden Totpunkten des Exzenterkreises liegenden Halbkreis durchläuft.

3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (g^B) des Steuerhebels (G G¹J in dem Zapfen (η^Λ) einer Schwinge (N) exzentrisch gelagert ist, welche mit einem auf der Steuerwelle (K) angeordneten zweiten Exzentergetriebe (LMM¹) in Verbindung steht, dessen Exzenterscheibe (L) gegen die Exzenterscheibe (J) des Steuer-Exzentergetriebes (JHH¹) um etwa 90⁰ versetzt ist.

Hierzu .1 Blatt Zeichnungen.