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Drehschieber. Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschieber, der
im besonderen für Verbrennungskraftmaschinen Verwendung findet. Der Schieber ist
mit einem auf dem Umfang des Schiebers beweglichen Schuh und einem unter Federwirkung
stehenden Keil ausgerüstet, um eine selbsttätige Ausgleichungsvorrichtung zu bilden.
Die Verbindung zwischen dem Schuh und dem Keil erfolgte bisher durch ein Gelenkorgan,
welches die radial wirkenden
Kräfte zu übertragen hatte. Bei der
Verschiebung der' Vorrichtung nach der einen oder anderen Seite, bedingt durch die
Abnutzung des Schiebers, erfolgte bisher ebenfalls eine Verschiebung der Lagerstelle
zwischen dem Schuh und dem Keil. Dadurch wurde der Drehschieber selbst einer einseitigen
Belastung unterworfen, und estrateineeinseitige Abnutzung der Schieberfläche ein.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß der Schuh, der in
an sich bekannter Weise eine im wesentlichen konzentrisch zur Innenfläche verlaufende
Rückenfläche aufweist, mit dem Keil derart verbunden ist, daß die kurvenförmig verlaufende
Rückenfläche sich auf der Fläche des beweglichen Keiles abrollt. Wenn bei dieser
Anordnung eine Verschiebung des Keiles bzw. des Schuhes stattfindet, dann bleibt
die Berührungslinie zwischen Schuh und Keil ständig in derselben Ebene liegen. Der
Drehschieber wird somit durch die Wirkung der Feder über den Keil vollkommen symmetrisch
beansprucht, so daß eine einseitige Abnutzung nicht mehr eintritt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch den Schieber und einen Teil des Zylinders.
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Abb. 2 ist ein Längsschnitt nach der Abb. i, um 9o° gedreht, durch
einen Teil des Schiebers einer Mehrfachzylindermaschine, wobei die zu zwei Zylindern
führenden Kanäle dargestellt sind.
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Abb.3 ist die Schnittansicht eines Teiles der Abb. i in vergrößertem
Maßstabe..
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Die Erfindung ist auf Maschinen anwendbar, die eine bestimmte Zylinderanzahl
besitzen. In der Abb. i ist einer dieser Zylinder mit i und der Zylinderkanal mit
2 bezeichnet. Zwei dieser Kanäle, die zu zwei Zylindern führen, sind in der Abb.
2 dargestellt.
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Das wassergekühlte Schiebergehäuse 3 erstreckt sich in der Längsrichtung
oberhalb der Köpfe der Zylinderreihe und besitzt eine unvollständige zylindrische
Bohrung, in welcher der Schieber 4 sich in der -durch den Pfeil dargestellten Richtung
dreht. Auf der einen Seite jedes Zylinderkanals ist ein Einlaßkanal 5 vorgesehen,
der mit dem Vergaser in Verbindung steht. Auf der anderen Seite befindet sich der
Auspuffkanal 6. Der Schieber ist mit Ausnehmungen 7 versehen, welche den
Zylinclerkanal einmal mit dem Auspuffkanal und bei einer anderen Stellung mit dem
Einlaßkanal verbinden, wie es bei Drehschiebern all-;emein bekannt ist.
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Der innere Mantel des Gehäuses besitzt kurvenförmige Sitzflächen 8,
9, io, die Teile einer zylindrischen Bohrung bilden und die sich oberhalb des .Auspuffkanals,
zwischen dem Auspuffkanal und dem Zylinderkanal und zwischen dem Zylinderkanal und
dem Einlaßkanal befinden. Oberhalb des zuletzt genannten 'Sitzes ist die innere
Mantelfläche des Gehäuses bei i i zurückgesetzt und abgeflacht.
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An der oberen Seite, d. h. an der entgegengesetzten Seite vom Zylinderkanal
besitzt das Gehäuse eine Kammer 12, die zur Aufnahme der Ausgleichvorrichtung dient.
Die obere Decke der Kammer ist keilförmig ausgebildet und liegt schräg quer zum
Schieber. Auf dieser Fläche gleitet ein Keil 13, welcher entgegengesetzt der Drehrichtung
des Schiebers durch eine oder mehrere Federn 14 beeinflußt wird. Die Wirkung der
Feder wird auf einen in der Umfangsrichtung des Schiebers beweglichen Schuh 15 übertragen,
der mit dein Keil in Verbindung steht. Die zylindrische kurvenförmig gebogene Innenfläche
des Schuhes, welche den beweglichen Teil des Schiebergehäuses bildet, wirkt mit
einer Umfangsfläche des Schiebers von beträchtlicher Ausdehnung zusammen und steht
unter der Beeinflussung des Reibungswiderstandes des Schiebers. Die Wirkung der
Federn ist derartig, daß sie den Schuh gegen den Schieber drücken und letzterer
auf seinen Sitz in dem Ventilgehäuse gepreßt wird. Bei einer Abnutzung oder bei
einem Wechsel der Temperaturzustände während des Laufes der Maschine, wo das Bestreben
auftritt, daß sich der Schieber itn Durchmesser verkleinert oder das Gehäuse vergrößert,
bewegt sich der Keil gleitend nach rechts und nimmt ,den Schuh mit, wobei eine Verschiebung
des Schuhes auf dem Umfang des Schiebers erfolgt, so daß kein Spielraum zwischen
Schieber und Sitzfläche entstehen kann. Wenn der Schieber stark erwärmt wird und
sich ausdehnt, oder wenn das Gehäuse sich zusammenzieht, bewegt der Schieber infolge
seiner vergrößerten Reaktionswirkung den Schuh auf dem Umfang des Schiebers nach
links. Dadurch erfolgt auch eine Bewegung des Keiles nach links entgegen der Wirkung
der Federn, wodurch eine Vergrößerung des Durchmessers der Lagerfläche innerhalb
des Gehäuses hervorgerufen und ein Festbrennen des Schiebers vermieden wird. Auf
diese Weise wird ein Ausgleich der Kräfte jederzeit aufrechterhalten, so daß zwischen
Sitzflächen und Schieber nur der notwendige Spielraum bleibt, der für die einwandfreie
Wirkung notwendig ist, wodurch einerseits ein Entweichen der Gase und andererseits
ein Festbrennen vermieden wird. Der auf den Schieber infolge der Kompression oder
der Explosion in dem Zylinder kommende Radialdruck wird durch den Schuh, :den Keil
und die Keillagerfläche aufgenommen. Das Winkelverhältnis ist so, daß die Federn
ständig in Wirkung sind, um den Schuh nach innen zu
gegen die Mitte
des Schiebers zu drücken, daß sie aber nicht gezwungen werden, einen direkten radialen
Gegendruck des Schiebers aufzunehmen. Der Schuh liegt in allen Stellungen frei,
um seine Bewegung auf der Rückenfläche auszuführen, um sich so selbsttätig dem Schieber
anzupassen.
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Die Erfindung betrifft im besonderen die Lagerung des Schuhes auf
dem Gegendruckglied und in Verbindung mit diesem, um hin und her gehende Bewegungen
nach rechts und links auszuführen. Zu diesem Zwecke verläuft die Außenfläche 16
des Schuhes kurvenförmig und konzentrisch mit der Innenfläche, d:e sich auf den
Schieber legt. Die gebogene Außenfläche des Schuhes stützt sich unmittelbar auf
der ebenen unteren Fläche 17 des Keiles ab. Der Schuh wird auf diese Weise bei einer
Bewegung auf dem Keil abrollen. Wenn man in Erwägung zieht, daß der Keil sich vorwärts
und rückwärts quer zum Schieber bewegt, und daß der Schuh auf dem zylindrischen
Schieber geführt-- wird, um um die Zylinderachse Schwingbewegungen auszuführen,
so ist ersichtlich, daß, wenn verschiedene Stellen auf der Außenseite des Schuhes
sich zu verschiedenen Zeiteinheiten auf dem Keil abstützen, der Berührungspunkt
oder die Berührungslinie sich niemals mit Bezug zum Raum verschiebt. Daraus folgt
mit Bezug auf Abb. r, daß eine festliegende Mittel- oder Radiallinie vom Mittelpunkt
des Schiebers zum Abstützpunkt des Schuhes mit dem Keil gezogen "werden kann, so
daß ein festliegendes Winkelverhältnis zwischen einer solchen Linie oder ihrer Senkrechten
und der Gleitfläche zwischen Keil und Keilführung in dem Gehäuse besteht. Dieses
ist ein wichtiges Merkmal gemäß der Erfindung, weil der einmal gewählte Winkel sich
während der ganzen Betriebsdauer des Schiebers nicht verändert.
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Die Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Bauart, bei welcher
der Stützpunkt des Schuhes zum Keil sich nach hinten und vorn bei der Bewegung der
einzelnen Teile verschiebt, so daß der oben beschriebene Winkel sich ständig ändert.
Eine Folge davon ist, daß .der Schieber, wenn die Teile sich in einer Richtung bewegen,
um eine entstandene Abnutzung oder ein Zusammenschrumpfen des Schiebers aufzunehmen,
der Schieber immer schwerer seine Reaktionswirkung auszuüben imstande ist, um den
Keil, wenn notwendig, zurückzuschieben. Man kommt schließlich zu einem Punkt oder
Winkel bei der immer weiter zunehmenden Abnutzung, über welchen hinaus der Drehschieber
die verschiebbaren Teile der Ausgleichsvorrichtung nicht mehr bewegen kann und diese
zueinander festgelegt werden. Wenn anderseits bei einer derartigen Bauart der Schieber
den Keil zurückdrückt, um eine Ausdehnung zu kompensiere, dann wird die Reaktionswirkung
gegen-die Federn größer, je weiter sich die Teile bewegen. Bei dem Schieber gemäß
der Erfindung bleibt der sogenannte Arbeitswinkel, in welchem die Kräfte vom Schieber
durch den Schuh auf den Keil übertragen werden, immer derselbe.
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Die Verbindung zwischen dem Schuh und dem Keil ist derartig, daß die
Feder den Keil nach rechts drückt, während durch den vergrößerten Reibungswiderstand
des Schiebers mit Bezug zum Schuh dieser nach links bewegt wird, erfolgt mittels
eines Riegelorgans oder einer gleichwertigen Einrichtung, durch welche die Beanspruchungen
von dem einen Teil auf den anderen oder umgekehrt übertragen werden. Dieses Riegelorgan
nimmt jedoch nicht den Radialdruck auf. Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt,
sind halbkugelförmige Ausnehmungen einander gegenüberliegend in den miteinander
in Berührung kommenden Flächen des Schuhes und des Keiles vorgesehen und liegt in
diesen Ausnehmungen eine Kugel r$, wie es aus der Abb.3 ersichtlich ist. Die Kugel
ist jedoch im Durchmesser zu klein, um den Radiaischub aufzunehmen, der -nur unmittelbar
von der kurvenförmigen Oberseite 16 des Schuhes auf die Fläche 17 des Keiles übertragen
wird, auf welcher sich der Schuh abrollt, ohne einen wesentlichen. Widerstand am
Keil zu finden.
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Wie aus der Abb. a hervorgeht, sind vorzugsweise zwei oder mehrere
Riegelorgane vorgesehen, die in der Längsrichtung des Schuhes und des Keiles räumlich
voneinander getrennt liegen. Sämtliche in Frage kommenden Bewegungen sind äußerst
gering und ist verständlich, daß der Kurventeil 16 auf der Oberseite des Schuhes
nur einen kurzen Bogen darstellen braucht, obgleich es für die Herstellung einfacher
ist, die ganze Oberseite des Schuhes kurvenförmig- auszubilden. Es ist ersichtlich,
daß das Riegelorgan nicht unbedingt lose, mit Bezug zu den beiden Gliedern; angeordnet
werden braucht, und daß eine entsprechende Anordnung getroffen werden kann, wo der
Schuh und der Keil zwangläufig miteinander verbunden sind, wenn sie sich in der
oben beschriebenen Weise gegeneinanderlegen.
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Es kann ein Schuh und ein Keil vorgesehen sein, oder die Schuhe und
die Keile können in eine entsprechende Anzahl von Abschnitten in der Längsrichtung
des Schiebers unterteilt werden.
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In engem Zusammenhang mit obigem Erfindungsmerkmal steht eine besondere
Anordnung, wodurch der Druck vom Zylinder aus einseitig auf den Schieber wirkt oder
stärker auf die eine Seite als auf die andere Seite zur Wirkung gelangt, mit Bezug
auf die Mittel-
Linie, die von der Mitte des Schiebers aus zum Stützpunkt
zwischen dem Schuh und dem Keil gezogen werden kann. Diese Seite dieser Linie, auf
welche der Druck zur Wirkung kommt, ist die Seite des Einlaßkanals. Dieser Zweck-
wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Zylinderkanal 2 seitlich der geometrischen
Längsachse des Zylinders angeordnet wird, wie es aus der Abb. i hervorgeht. Die
Folge des nach oben und etwas seitlich gerichteten Gasdruckes auf den Schieber und
des nach unten gerichteten Druckes der Ausgleichsvorrichtung ist das Bestreben,
den Schieber etwas nach unten gegen, die Auspuffseite zu zu drücken. Auf diese Weise
wird ein genügender Anpreßdruck des Schiebers auf seinem Sitz erreicht, im besonderen
auf die Sitzflächen zwischen Zylindereinlaß 2 und Auspuffkanal 6 und zü beiden Seiten
des letzteren. Es wird so eine Undichtigkeit vom Auspuff zum Zylinder oder vom Zylinder
zur Kammer 12 vermieden. Gleichzeitig wird ein genügend dichter Abschluß zwischen
Zylinderkanal und Einlaßkanal5 erreicht. Die Drehung des Schiebers in der durch
den Pfeil dargestellten Richtung zusammen mit der Wirkung der Ausgleichsvorrichtung
ist bestrebt, den Schieber etwas nach rechts auf seinem Sitz in dem unteren Teil
des Schiebergehäuses zu verschieben. Diese Bestrebung wird jedoch durch die einseitige
Wirkung des Zylinderdruckes vermieden. Versuche haben gezeigt, daß, wenn die Kanäle
auf den verschiedenen Seiten des Schiebergehäuses- so angeordnet werden, der Zylinderdruck
in der Mittelachse zur Wirkung kommt, oder wenn die Druckwirkung nach der Auspuffseite
zu den Schieber beeinflußt, daß dann der Schieber sich nach der Einlaßseite des
Gehäuses zu verschiebt: Dadurch wird nicht nur eine Undichtigkeit hervorgerufen,
welche die Arbeitsweise beeinträchtigt, sondern der Schieber wird auch an diagonal
gegenüberliegenden Ecken abgenutzt, im besonderen an der unteren Kante oder Ecke
des Einlaßkanals und an der diagonal gegenüberliegenden .Kante der Kammer 12, wodurch
die Kammerwandung an dieser Ecke stark abgeschliffen wird. Ferner schleift sich
der Schieber bei einer Abnutzung nicht nach unten zu in das Gehäuse ein, um eine
genaue zylindrische Lagerfläche und einen dichten Abschluß zu behalten, sondern
die Wirkung des Schiebers wird allgemein fehlerhaft. Diese Zustände werden durch
Verschiebung des Zylinderkanals nach der Einlaßseite zu, mit Bezug auf die Mittellinie,
durch die Mitte des Schiebers und den Stützpunkt des Schuhes 15 auf dem Keil 13
vermieden. Denselben Erfolg würde man erreichen, wenn die Ausgleichvorrichtüng nach
der Seite des Einläßkanals zu verlegt wird.