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Umsteuer- und Regelungsvorrichtung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen.
Es sind bereits Umsteuer- und Regelungsvorrichtungen für mehrzylindrige Verbrennungskraftmäschinen
bekannt, bei denen Zwischenstücke Verwendung finden, die in sämtliche oder einige
der Steuerungen hineingeschoben sind und an der Ventilbewegung (Steuerbewegung)
teilnehmen, und welche die Aufgabe haben, die Steuerrollen in oder außerhalb des
Wirkungskreises der Nocken für den Vorwärts- oder Rückwärtsgang zu führen. Gemäß
dem Hauptgedanken der vorliegenden Erfindung sind diese Zwischenstücke oder die
Steuerteile, welche gegen die Zwischenstücke anliegen, mit Umsteuerkämmen versehen,
welche hinsichtlich Ausdehnung und Lage gegeneinander den verschiedenen Zwecken
der Ventile angepaßt sind, während die Zwischenstücke mit Armen, Kurbeln oder Exzentern
zwangläufig verbunden sind; letztere sind zweckmäßig auf einer oder mehreren zur
Steuerwelle parallel angeordneten Umsteuerwelle fest, und zwar dadurch angebracht,
daß sie durch Drehen der Umsteuerwelle die Zwischenstücke nach der einen oder der
anderen Seite drehen oder verschieben können; hierdurch werden unter der Einwirkung
der Umsteuerkämme die Abstände zwischen den gegen die Zwischenstücke anliegenden
Steuerungsteilen verändert und dadurch die Steuerrollen in oder außerhalb des Wirkungskreises
der Vorwärts-oder Rückwärtsnocken der Steuerwelle geführt.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt, die mehrere beispielsweise
Ausführungsformen wiedergibt.
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Fig. I und 2 stellen die Vorrichtung mit einem drehbaren Zwischenglied
für ein Luft-oder Auspuffventil dar, wobei I die Steuerwelle und 2 bzw. 3 die Nocken
für die Vor-bzw. Rückwärtsbewegung bedeuten. Die Nocken 2 und 3 arbeiten mit der
Steuerrolle 4 eines Hebels 5 zusammen, an dessen anderem Ende das Zwischenglied
6 drehbar befestigt ist. Die Rolle 7 ist auf dem mit dem Ventil direkt oder indirekt
verbundenen Steuerkolben.8 angebracht. Das mit einem Umsteuerkamm und einem Arm
versehene Zwischenglied 6 ist durch ein Gelenk g mit einem Arme io verbunden, der
fest auf der dreh-' baren Urnsteuerwelle i i angebracht ist, auf welcher auch der
Hebel 5 lose drehbar sitzt. Der Umsteuerkamm des' Zwischengliedes 6 wird durch den
Arm io gedreht und arbeitet unter. der Wirkung der Zugfeder 12 mit der Rolle 7 zusammen.
Bei der in Fig. i dargestellten Lage des Armes io hält das Zwischenglied 6 die Maschinenteile
5 und 8 in solcher Entfernung voneinander, ' daß die Steuerrblle 4 innerhalb des
Wirkungskreises des Nockens 2 für .den Vorwärtsgang fällt. Wird der Arm io in die.
mit o bezeichnete
Lage gedreht (s. Fig. 2), so wird auch das Zwischenglied
gedreht, so daß die Entfernung der erwähnten Maschinenteile 5 und 8 für die Außerbetriebstellung
der Steuerrolle 4 genügt (in der Zeichnung strichpunktiert angegeben). Infolgedessen
kann die Steuerwelle ungehindert verschoben werden, so daß der Nocken 3 für den
Rückwärtsgang der Steuerrolle 4 gegenübertritt und letztere somit die Rücksteuerung
einleitet.
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Sämtliche den Ventilen eines mehrzylindrigen Motors zugehörigen Arme
Io (s. Fig. I und 5) sind fest angebracht auf einer oder mehreren gemeinsamen Umsteuerwellen
II, die auch die verschiedenen Ventilhebel 5 drehbar tragen. Die Arme Io sollen
am zweckmäßigsten derart angebracht sein, daß ihre Mittellinien in derselben Ebene
liegen. Da einige Ventile, z. B. die Auslaßventile (s. Fig. I und 5) und gegebenenfalls
auch die Luftventile, während des Betriebes des Motors sowohl mit Brennstoff als
auch mit Druckluft stets in Tätigkeit sein sollen, während andere, z. B. die Anlaßventile
(s. Fig. 3 und 7), nur beim Betrieb mit Druckluft tätig sind, oder die Brennstoffeinlaßventile
(s. Fig.4 und 8), die beim Betrieb mit Druckluft untätig, aber beim Betrieb mit
Brennstoff tätig sein sollen, so müssen, j e nach den verschiedenen Arbeitszwecken
dieser Ventile, die Steuernocken ihrer Zwischenglieder (6 bzw.9) von verschiedener
Ausdehnung und Stellung im Verhältnis zueinander (vgl. Fig. I bis 4 und 5 bis 8)
sein, um durch Drehung der Umsteuerwelle II und der Arme Io in die in den Fig. I
und 5 mit a, b, c, d, o, d1, c1, b1, a1 bezeichneten Stellungen ein diesen Stellungen
entsprechendes bestimmtes Zusammenwirken der verschiedenen Ventile der Motorzylinder
erzielen zu können, zum Zwecke, Anlassen und Umsteuerung in gewünschter Bewegungsrichtung
des Motors oder das Anhalten des Motors zu ermöglichen.
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An den Ventilen einiger Zylinder können zweckmäßig die Umsteuerkämme
der Zwischenglieder 6 bzw. 9 für Ventile mit demselben Arbeitszwecke verschiedene
Ausdehnung und Stellung im Verhältnis zueinander erhalten, so daß sämtliche Zylinder
bei Anlassen oder Umsteuerungen vom Arbeiten mit Druckluft, durch die Drehung der
Umsteuerwelle i i, einzeln oder gruppenweise nach und nach zum Arbeiten mit Brennstoff
übergehen.
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Fig. 3 und 4 zeigen einige der drehbaren Zwischenglieder (die Anne
Io, das Gelenk 9, der Hebel s usw. sind in den Figuren nicht dargestellt, bestehen
aber aus ähnlichen Einzelteilen, wie die in Fig. I dargestellten) mit ihren Umsteuerkämmen
für die Anlaß-bzw. Brennstoffeinlaßventile in ihrer Anwendung für zwei Gruppen von
Zylindern. Das in Fig. I und a dargestellte Zwischenglied 6 für die Luft- und Auspuffventile
ist mit Rücksicht auf die in Fig. 3 und 4 dargestellten Teile bemessen, wobei die
Mittellinien für die Arme Io sämtlich in derselben Ebene liegen. Die Buchstaben
in Fig. I bezeichnen verschiedene Steuerstellungen für die Arme Io. Der Winkel a-d
gilt für die Vorwärtsbewegung, d-o-d1 für die Haltelage und d1-a1 für den Rückwärtsgang.
Die mit Buchstaben bezeichneten Linien schneiden die Umsteuerkammbahnen der durch
Fig. 3 und 4 dargestellten Zwischenglieder in Punkten, in welchen oder in der Nähe
von welchen die Rollen 7 anliegen werden, wenn die Arme Iö in die in Fig. I dargestellten,
mit denselben Buchstaben bezeichneten, hierzu entsprechenden Stellungen gedreht
worden sind. Die Lage a (al) bezeichnet die Bewegung für die Druckluftzuführung
zu den beiden Zylindergruppen, b (b1) die Lage für die Zuführung von Druckluft zur
zweiten Gruppe und von Brennstoff zur ersten Gruppe, c (c1) die Lage für die Zuführung
von Brennstoff für beide Zylindergruppen.
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Während der Drehung der Umsteuerwelle von c nach d (c1-d1) wird die
GeschwAndigkeit des Motors von voll bis langsam oder Null in geeigneter Weise von
einer auf der Umsteuerwelle i i angebrachten Kammscheibe reguliert, welche hierbei
mittels einer einfachen Übersetzung die Kolben oder Saugventile der Brennstgffpumpen
so beeinffußt, daß die ' Schlagweiten derselben verändert werden, Durch eine andere
auf der Umsteuerwelle II angebrachte Kammscheibe wird die Brennstoffpumpe des ,betr.
Zylinders in geeigneter Weise in Betrieb gesetzt, nachdem das dazu gehörige. Anlaßventil.außer
Wirksamkeit getreten ist, oder umgekehrt. Wie aus Fig. ¢ hervorgeht, haben (die
Kammflächen zwischen den letzterwähnten Lagen eine geringe Neigung, zum Zweck, die
eingeblasene Luftmenge hinsichtlich der Brennstoffmenge zu regeln.
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Die Umsteuerwelle i i ist als mit der Steuerwelle i verbunden gedacht,
und zwar durch eine beliebige Anordnung, derart, daß, wenn die Arme io zwischen
d und d, gedreht werden und die Steuerrollen4 somit außerhalb des Wirkungskreises
der Steuerwellennocken2 oder 3 liegen, die Steuerwelle z und deren Nockenscheiben
in geeignete Lage für Vorwärts- oder Rückwärtsgang achsial verschoben werden können.
Hierdurch wird die vollständige Umsteuerung unid Geschwindigkeitsregelung der Maschine
durch ein einziges, mit der Umsteuerwielle i i verbundenes Handrad ermöglicht.
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Fig 5 bis 8 zeigen die Steuerung mit verschiebbarem Zwischenglied. Fig.5 und 6 zeigen
diese Ausführungsform in Anwendung auf ein Luft- oder Auspuffventil. Die Ziffern
bezeichnen Steuerteile, wie die vorher beschriebene Ausführungsform mit drehbarem
Zwischenglied, mit Ausnahme des verschiebbaren Zwischengliedes 9, welches mit einer
Stange gelenkig mit dem Arm Io verbunden ist, wobei 6 eine auf dem Hebel 5 angebrachte
Rolle bezeichnet. Der Umsteuerkamm auf dem Zwischenglied g kann, durch Verschiebung
des letzteren von dem Arm Io, mit den Rollen 6 und 7 zusammenarbeiten, gegen welche
das Zwischenglied von der Feder I2 gedrückt wird. Bei der in Fig. 5 dargestellten
Lage des Armes Io hält das Zwischenglied 9 die Teile 5 und 8 in solcher Entfernung
voneinander, daß die Steuerrolle 4 innerhalb des Wirkungskreises des Nockens 2 für
den Vorwärtsgang fällt. Wird der Arm Io in die mit o bezeichnete Lage gedreht, so
wird die Entfernung der erwähnten Maschinenteile 5 und 8 genügend vermindert, um
die Steuerwelle ungehindert zu verschieben, so daß der Nocken 3 für den Rückwärtsgang
der Steuerrolle 4 gegenübersteht, welche alsdann durch Verschieben des Zwischengliedes
9 in den Wirkungskreis des Nokkens 3 für den Rückwärtsgang geführt werden kann.
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Fig. 7 und 8 zeigen schematisch einige der verschiebbaren Zwischenglieder
(die Arme Io, der Hebel s usw. sind in den Figuren nicht dargestellt, bestehen aber
aus ähnlichen Einzelbeilen, wie die in Fig. 5 dargestellten) für die Anlaß- und
Brennstoffeinlaßventile von drei Gruppen von Zylindern, die mit Umsteuerkämmen in
ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, ausgerüstet sind, so daß die Zylindergruppen
für Betrieb mit Druckluft eingeschaltet werden können, um dann bei der Verschiebung
der Zwischenglieder nach und nach für den Betrieb mit Brennstoff eingeschaltet werden
zu können. Das in Fig. 5 und 6 dargestellte Zwischenglied 9 für die Luft- und Auspuffventile
ist mit Rücksicht auf den aus Fig.7 und 8 ersichtlichen Abstand bemessen. Die Mittellinien
für die Arme Io liegen wie bei der ersten Ausführungsförm in derselben Ebene. Die
Buchstaben in Fig.5 bezeichnen verschiedene Steuerlagen für die erwähnten Arme Io.
Der Winkel a-e gilt für die Vorwärtsbewegung, e-o-e1 für die Ruhelage, und e1 und
a1 für den Rückwärtsgang. Die mit Buchstaben bezeichneten Linien schneiden die Umsteuerkammbahnen
der durch Fig.7 und 8 dargestellten Zwischenglieder in Punkten, in welchen oder
in der Nähe von welchen die Rollen 6 und 7 anliegen werden, wenn die Arme Io in
die in Fig. 5 dargestellten, mit denselben Buchstaben bezeichneten, hierzu entsprechenden
Stellungen gedreht worden sind. Die Lage a (dl) bezeichnet gen Drucklufteinlaß für
sämtliehe Zylindergruppen, die Lage b (b1) den Drucklufteinlaß für die zweite und
dritte Gruppe der Zylinder und die Brennstoffzufuhr für die erste Gruppe, c (c1)
die Lage für die Druckluftzufuhr zur dritten Gruppe und die Brennstoffzufuhr für
die erste und zweite Gruppe, d (d1) endlich die Lage für die Brennstoffeinfuhr für
sämtliche Gruppen. Von der Lage d nach e (d1 und e1) wird die Geschwindigkeit der
Maschine wie auch der eingeblasenen Luftmenge und der Brennstoffmenge in derselben
Weise wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform verändert. Die Steuerwelle
I wird in derselben Weise wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform durch die
Drehung der Umsteuerwelle II zwischen den Lagen a-o-e1 verschoben. Die Ausführungsform
nach Fig. 5 bis 8 ermöglicht also eine vollständige Umsteuerung und Geschwindigkeitsregelung
der Maschine durch ein einziges, mit der Umsteuerwelle I i verbundenes Handrad.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung geht aus Fig. 9 und I r
hervor, wo die Kammscheibe 6 -dreh- und verschiebbar auf dem Hebelarm 5 angebracht
ist, und zwar zwischen den beiden Endpunkten desselben, wovon der eine mit dem Ventil
8 leitbar verbunden ist, während der andere die Rolle d. trägt. ' Die Rolle 7, welche
mit der Kammscheibe 6 zusarcnmenarbeitet, ist auf .der festen Stütze 2o angebracht.
Die Kammscheibe 6 wird durch die Feder 12 gegen die Rolle 7 und Hebelärm 5 gepreßt.
Durch Drehen bzw. Verschieben der Kanunscheibe 6 kann der Abstand zwischen dem Hebelarm
5 und der Stütze 2o verändert werden, so daß,die Rolle d. innerhalb oder außerhalb
des Wirkungskreises der betreffenden Steuerwelle oder Nockenscheibe geführt wird.
-In Fig. io ist die feste Stütze 2o an Stelle des Vcntiles 8 getreten. Die Wirkungsweise
der Anordnung ist jedoch in .der Hauptsache dieselbe wie vorher.
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In den durch Fig. 9 bis i z gezeigten Ausführungsformen können auch
die Umsteuerkämme für die Anlaß- und Brennstoffeinlaßventile ähnlich, wie in, Fing.
3 und:q. und 7 und 8 dargestellt, angeordnet sein. Die erwähnten Ausführungsformen
ermöglichen auch die Umsteuerung und Geschwindigkeitsregelung des Motors durch ein
einziges; mit der Umsteuerwelle i i verbundenes Handrad - oder einen Hebel.
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Die Umsteueranordnung känn sowohl für Vier-- als Zweitaktmotoren verwendet
werden.
Viertaktmotoren können auch in geeigneter Weise als Zweitaktdruckluftmotoren
umgesteuert werden, und zwar dadurch, daß man die betreffenden Umsteuerkämme so
anordnet, daß das Luftventil dabei geschlossen ist und die Auspuff- und Anlaßventile
durch Betätigung von zwei um I8o° versetzten Steuerwellennocken im Zweitakt arbeiten.
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Die achsiale Verschiebung der Steuerwelle I wie auch die Regelung
der Brennstoffpumpe kann auch durch eine besondere, von der Umstcuerwelle II unabhängige
Vorrichtung erfolgen. In diesem Falle braucht die Drehbewegung der Umsteuerwelle
II nur den Winkel a-o oder a1-o (s. Fig. i und 5) zu umfassen.
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Die Umsteuerkämme für die Anlaß- und Brennstoffeinlaßventile können
ebenfalls so angeordnet sein, daß die Ventile in einer anderen Ordnung, als wie
in Fig. 3 und 4 und 7 und 8 gezeichnet, ein- oder ausgeschaltet werden. Die Brennstoffeinlaßventile
bzw. deren Umsteuerkämme können hierbei eine solche Form erhalten, daß die Ventile
auch dann in Wirksamkeit sind, wenn der betreffende Zylinder mit Druckluft arbeitet.
Die Umsteuerkämme der Anlaßventile wie auch die der Brennstoffeinlaßventile lassen
sich mit derselben Ausdehnung und Stellung im Verhältnis zueinander ausführen, so
daß sämtliche Zylinder vom Betrieb mit Druckluft zum Betrieb mit Brennstoff gleichzeitig
übergehen.
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Um die Einregulierung der Lage der Umsteuerkämme zu erleichtern, können
zweckmäßig die Stangen, welche die Zwischenstücke der Brennstoffeinlaßventile, evtl.
auch die der anderen Ventile, mit dem Arm 1o verbinden, hinsichtlich ihrer Länge
einstellbar sein. Das Spiel zwischen der Steuerrolle und Steuerwelle - Nockenscheibe
- kann auch mittels einer Stellschraube geregelt werden, welche die in senkrechter
Richtung verschiebbar auf dem Hebel 5 angebrachte Rolle 6 beeinflußt.
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Außer den hier beschriebenen Ausführungsformen, die miteinander in
verschiedener Weise vereinigt werden können, sind selbstverständlich auch andere
Ausführungsformen möglich. So kann z. B. für die Drehung oder die Verschiebung der
Zwischenglieder anstatt eines Armes Io, ein Exzenter, eine Kurbel o dgl. treten.
Das Zwischenglied 6 und die P clle 7 in Fig. I bis 4 können ebenfalls ihre Stellcn
vertauschen. Die Rollen 6 und 7 können durch eine Gleitfläche ersetzt werden. An
Stelle der Umsteuerkämme kann das Zwis@hcnglied mit einer oder mehreren Rollen versehcen
werden und der Hebel 5 oder der Maschinenteil 8 an Stelle der Rollen mir festen
Umsteuerkämmen versehen werden. Der Hebels oder der Maschinenteil 8 (der z. B. ein
Hebel sein kann) kann durch Stangen 2I, Hebel 22 o. dgl. mit der Steuerrolle oder
dem Ventil verbunden werden. Auch kann die Umsteuerwelle II in anderer Weise, als
in der Zeichnung dargestellt ist, angebracht werden. Ein Teil der Ventile kann zweckmäßig
mit einer Umsteuervorrichtung eines anderen Systems versehen werden.