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Umsteuerungsvorrichtung für-Brennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Änderung des Winkelverhältnisses zweier `'gellen zu einer dritten,
die besonders für Brennkraftmaschinen Anwendung finden kann, um das Winkelverhältnis
zweier Wellen, beispielsweise der Ventilsteuer- und Brennstoffeinspritzwellen, gegeneinander
und gegenüber der Antriebswelle einzustellen.
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Es wurde bereits bei Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, zwischen einer
Antriebs-,velle und einer einzigen weiteren Welle, nämlich der Nocken- oder Ventilantriebswelle,
ein Planetengetriebe zwischenzuschalten zu dem Zwecke, eine Umsteuerung des Motors
zu erzielen. Obgleich hierbei im weiteren Sinne des Wortes allerdings eine Winkelverschiebung
zwischen Antriebs- und Nockenwelle erreicht wurde, geschah dies jedoch nicht im
engeren Sinne der Erfindung, bei welcher ohne Änderung der Umlaufsrichtung des Motors
Winkelverschiebungen zwischen zwei Steuerwellen des Motors herbeigeführt werden
sollen in bezug aufeinander oder aber bzw. und aber der Antriebswelle.
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Bei der bekannten Anordnung bleibt nämlich die Phase der Nockenwellenbewegung
dieselbe in bezug auf die Antriebswelle, und nur das Vorzeichen der Phase ändert
sich; bei der Erfindung hingegen wird ohne Änderung des Vorzeichens, also bei gleichbleibender
Richtung der Drehung sowohl des Motors als auch der Steuerwellen für Brennstoff,
Ventile und gegebenenfalls Brennstoffpumpe, das Winkelverhältnis zwischen zwei Steuerwellen
allein oder einer der letzteren in bezug auf die Antriebswelle geändert. Darüber
hinaus wurde im bekannten Falle nur das Vorzeichen der Phase einer einzigen Welle
gegenüber einer anderen Welle geändert, nicht aber das Phasenverhältnis zweier oder
sogar mehrerer Wellen in bezug auf die unverändert bleibende Phase einer dritten
bzw. weiteren Welle.
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Dementsprechend besteht die Erfindung darin, .daB zwischen einer Antriebswelle
und mindestens zwei oder mehreren weiteren Wellen, von denen die erste die Antriebswelle
einer Brennkraftmaschine und die letzteren Steuerwellen etwa für die Ventilbewegung,
die Brennstoffzufuhr und gegebenenfalls die Brennstoffpumpe sein können, ein Rädergetriebe
eingeschaltet ist, von dem mindestens ein Teil aus epizyklisch bewegbaren Rädern
besteht und durch Herbeiführung einer epizyklischen Bewegung dieser Räder das Phasenverhältnis
einer oder sogar beider angetriebenen Wellen in bezug auf die Antriebswelle geändert
werden kann. In beiden Fällen ändert sich natürlich auch das Phasenverhältnis der
Drehbewegung einer der angetriebenen Wellen in bezug auf die Drehbewegung der anderen
angetriebenen Welle.
In weiterer Durchführung besteht .die Erfindung
darin, daß die Verbindung der epizvklischen Räder mit der Antriebswelle oder aber
mindestens einer der angetriebenen Wellen oder schließlich beider Wellenarten geändert
werden kann, derart, daß einmal nur eine der -angetriebenen Wellen .in ihrer Phasenstellung
in bezug auf die Antriebs= und somit die andere angetriebene Welle geändert wird,
das andere Mal jedoch die Phasenstellung beider .angetriebenen Wellen in bezug auf
die Antriehswelle und somit gegeneinander geändert wird. Hierbei kann eine Kupplung
der epizyklisch bewegten oder aber angetriebenen Räder derart vorgesehen sein, daß
auch eine dritte Welle in ihrer Phasenstellung in bezug auf die Antriebswelle geändert
wird.
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Die Erfindung sei nunmehr an Hand zweier Ausführungsbeispiele der
Zeichnung näher erläutert, in welcher Abb. i und 2 eine Durchführungsform der Erfindung
in An--#vendung auf nur zwei angetriebene Wellen, Abb. 3, 4., 4a jedoch in bezug
auf drei angetriebene Wellen darstellen.
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In beiden Ausführungsbeispielen ist also außer den zwei bzw. drei
angetriebenen Wellen stets noch eine weitere treibende Welle vorhanden.
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Ferner ist in Abb. i eine Seitenansicht und in Abb.2 eine Draufsicht
der Räderanordnung im Schema, in Abb.3 eine Seitenansicht und in Abb. 4 bzw. 4a
in Draufsicht, jedoch in verschiedenen Stellungen, das Rädergetriebe gemäß der zweiten
Durchführungsform der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Antrieb zweier Wellen durch
eine dritte Welle gemäß Abb. i, 2 ist die Antriebswelle mit .einem Stirnrad a fest
verbunden, während eine der angetriebenen Wellen, z. B. für die Brennstoffventile
oder Einspritzung des Brennstoffs, mit dem Stirnrad b und die andere, beispielsweise
zur Ventilsteuerung (Nockenwelle), mit dem Stirnrad d fest verbunden sind. Auf der
Welle des Stirnrades b ist ein Stirnrad c lose drehbar und achsial verschiebbar
angeordnet. Auf derselben Welle ist ein Lenker drehbar angeordnet, welcher ein Stirnrad
f trägt und zuläßt, daß dieses letztere eine epizyklische Bewegung um das Stirnrad
b ausführt.
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Auf der Nockenwelle, welche mit denn Stirnrad d fest verbunden ist,
ist gleichfalls ein Lenker drehbar gelagert, welcher ein Rad e trägt und somit zuläßt,
daß das letztere eine epizyklische Bewegung um das Rad d ausführt. Beide epizyklische
Räder e, f sind schließlich durch einen dritten Lenker in ständigem Eingriff
miteinander erhalten.
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Obwohl die Durchmesser der Räder sinng ema äß verändert werden können
entsprechend den jeweiligen Antriebsverhältnissen, ist in diesem Beispiel der Einfachheit
halber unterstellt, daß sämtliche Räder gleichen Durchmesser besitzen. In Abb. 2
sind die Räder b, f nur -der Deutlichkeit halber mit kleinem Durchmesser
und das Rad e mit größerarn Durchmesser gezeichnet, in Wahrheit also untereinander
sämtlich gleichen Durchmessers.
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Ferner', ergibt die Draufsicht der Abb. 2, daß das Rad a doppelt so
breit ist als die Räder b, c, d, während die epizyklischen Räder e, f gleiche
Breite haben mögen wie das Rad a. Weiter ergibt sich aus dieser Drauf sicbt, d.aß
das Rad b so gegenüber der Zahnfläche des Rades a versetzt ist, daß es niemals mit
der letzteren in kämmenden Eingriff gelangt. Schließlich ergibt,diese Draufsicht,
daß die epizyklischen Räder e, f gleichfalls gegeneinander so versetzt sind,
daß .das Rad' f nur mit den Rädern b, e, nicht aber mit dem Rad c, kämmt,
während das Rad e nur mit den Rädern f, d, nicht aber dem Rad c, kämmt.
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Somit wird das Antriebsrad a direkt über das Rad c das Rad d antreiben
und hierdurch die Ventilsteuerwelle, deren Phase somit in bezug auf das Antriebsrad
a unveränderlich ist. Von dem Rad d wird der Antrieb des Rades b auf der Brennstoff
steuerwelle jedoch über das Paar epizyklischer Räder e, f abgeleitet, so
daß die Phase der Drehbewegung des Rades b in .bezug auf die Ventilsteuerwelle bzw.
das Rad d dadurch geändert werden kann, daß den Rädern e, f durch nicht gezeichnete
Antriebs- und Feststellmittel eine gewünschte epizyklische Bewegung mitgeteilt wird,
die Lenker zwischen den Wellen der Räder f, b bzw. e, d also um die gleichen
Winkel nach der einen oder anderen Richtung verschwenkt werden. Es ist klar, daß
hierbei .auch der Phasenwinkel des Rades b und somit auch der angeschlossenen Welle
in bezug auf das Rad a geändert wird.
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Soll jedoch nicht der Phasenwinkel des Rades b und somit der von diesem
angetriebenen Welle, sondern vielmehr der Phasenwinkel des Rades d und der von diesem
letzteren angetriebenen Welle geändert werden in bezug auf die Phase der Antriebswelle,
so wird das Rad c verschoben, und zwar bezogen auf Abb.2 nach oben in der Zwischenebene.
Hierdurch gelangt es schließlich außer Eingriff mit dem Rad d und in ausschließlichen
Eingriff mit dem epizyklischen Rad f ; der Eingriff mit dem entsprechend breit gehaltenen
Rade a bleibt jedoch aufrechterhalten. Infolgedessen wirken in diesem Falle die
Räder c und f auch in jeder Stellung des letzteren als -bloße Übertragungsräder
zwischen dem Antriebsrads a und dem getriebenen
Rade b, das somit
seine Phase in bezug auf das Antriebsrad a in diesem Falle niemals ändert; die Phase
der Bewegung des Rades d kann jedoch nunmehr gegenüber derjenigen des angetriebenen
Rades b und des treibenden Rades a beliebig in vorbestimmten Grenzen dadurch geändert
werden, daß den Rädern f, b eine epizylaisch#- Bewegung erteilt wird, da dieses
Räderpaar in Eingriff mit den Rädern c, b einerseits und dein Rad d andererseits
steht.
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Ersichtlich ist man derart in der Lage, gegenüber dem Antrieb und
bei einer Brennkraftmaschine gegenüber der Phase der Motorwelle, die irgendwie in:"
dein Antriebsrad a unveränderlich verbunden ist, eine beliebige Phase der mit dein
Rad b verbundenen Brennstoff- oder aber der mit dem Rade d verbundenen Ventilsteuerwelle
bei ungeänderter U.mlaufsrichtung des Motors abwechselnd einzustellen.
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Wohl zu bedenken ist hierbei auch, daß eine gewünschte Phase jeder
der angetriebenen Wellen (Brennstoff- oder Ventilsteuerwelle) auch in bezug auf
die Antriebswelle und somit gegeneinander erreichbar ist. Man kann nämlich -die
Umschaltung des Rades cvorneh:nien in jeder beliebigen Stellung des epizyklischen
Räderpaares e, f; geht man wieder in der Reihenfolge der früheren Beschreibung,
so sieht man, daß in einer beliebigen Stellung der epizyklischen Räder
e, f,
die also durchaus nicht die in Abb. i angegebene normale Stellung sein
muß, die Umschaltung vorgenommen werden kann und daher das Rad b in ganz bestimmter
Phasenstellung zum Antriebsrad a festgelegt «-erden kann durch Überführung des Rades
c aus der in Abb.2 wiedergegebenen Stellung in die andere, in welcher das Rad c
in Abb. 2 nach oben verschoben und somit zur dauernden Kupplung und Feststellung
der gegenseitigen Phase der Räder a und b benutzt wird, -worauf die gewünschte Phaseneinstellung
der Ventilsteuerwelle am Rade d durch änderung der Stellring des Räderpaares e,
f erreichbar ist.
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Geht man nun hierin weiter, hat man derart eine gewünschte Phase des
Rades d hegenüber dem Antriebsrad a eingestellt, so kann man nun im Bedarfsfalle
diese neu eingestellte Phase des Rades d gegenüber dem Rad b beibehalten
und wiederum das Rad b
in seiner Lage dadurch verändern, daß man cias Rad
c in die in Abb. 2 dargestellte- Stellung zurückführt, in welcher die neu eingestellte
Phasenstellung der Räder d und a
dauernd beibehalten und wiederum die
relative Phasenstellung des Rades d einstellbar geworden ist.
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Ersichtlich werden somit durch die Anordnung der Erfindung :Möglichkeiten
und Vorteile erzielt, die mit der bekannten eingangs geschilderten Anordnung weder
erreichbar sind noch dort bedacht waren.
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Im Beispiel der Abb. 3, 4, 4a ist wiederum ein Antriebsrad l angenommen,
das mit einer beliebigen Antriebswelle dauernd verbunden ist, die in gleicher Richtung
umläuft. Es soll nun ermöglicht werden, die Phase einer Welle, die mit einem Stirnrad
o fest verbunden ist und eine Ventilsteuer-bzw. Nockenwelle darstellen möge, ferner
die Phase einer zweiten angetriebenen Welle, die mit einem Stirnrad p fest verbunden
ist und eine Brennstoffregel- oder Einspritzwelle darstellen möge, und schließlich
die Phase einer dritten angetriebenen, mit einem Rad, t fest verbundenen Welle,
welch letztere eine Brennstoffpumpenwelle darstellen möge, gegenüber der Phase des
Antriebsrades und somit dessen Welle einzustellen.
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In diesem Beispiel ist auf der 'Grelle :des Rades o ein Räderpaar
in, na, :das starr miteinander verbunden ist, lose drehbar, jedoch nicht achsial
verschiebbar .angeordnet. Das Rad in möge größeren Durchmesser besitzen als das
Rad ia. Auf der Welle des Rades p ist ein Rad q lose drehbar und achsial verschiebbar
angeordnet. Schließlich ist ein Rad r mittels eines Lenkers drehbar auf der Welle
des Rades o gelagert und in ständigem Eingriff mit dem Rad in einerseits und einem
Rads andererseits, das zwei Zahnkränze in Abstand voneinander mit z«-ischenli Bender
umlaufender Aussparung besitzt und mit Lenkern um die Welle des Rades p drehbar
ist. Die Räder s, r sind ferner miteinander durch Lenker verbunden, wie aus Abb.3
ohne w eiteres ersichtlich, und -stellen somit die epizyklischen Räder dar. Der
in Abb. 4a links liegende Zahnkranz des Rades s kämmt ständig mit dem Rade p.
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Ersichtlich ist das Ra:d q so breit, daß es in der gezeichneten Stellung
der Abb.4 in czide Räder n., o gleichzeitig eingreifen kann.
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In der Stellung der Abb.4 wird die Bewegung des Antriebsrades l auf
die Zahnräder in, n übertragen; das Rad va greift in das Rad q ein, wodurch das
Rad o und somit die Ventilwelle mitgenommen wird. Ferner kämmt das Rad r mit dem
Rad iz und Überträgt seine Drehbewegung auf das Rad s, das mit dem Rad p kämmt undi
:die Brennstoffwelle antreibt. Schließlich kämmt das Rad t mit dem Rad
q und treibt die Pumpenwelle an.
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Durch epizyklische Bewegung der Räder r, s kann somit die Phase der
Drehung des Rades p, also der Inj ektorweHe, in gewünschter Weise verstellt werden
:gegenüber der Phase der Antriebswelle am Rad 1 und
der durch
epizyklische Bewegung nicht veränderten Phase der Drehbewegung der Räder o und t
und somit der mit dem letzteren verbundenen Ventil- bzw. Pumpenwelle.
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Wird aber das Rad q .in der Abb. 4 nach rechts verschoben, so gelangt
es außer Eingriff mit ,dem Rad ia und in Eingriff mit dem rechten Zahnkranz des
Rades s (Abb. 4a). Hierdurch wird der epizyklische Teil r, s des Rädergetriebes
zwischen das Rad n und das Rad o einerseits, ebenso aber -auch zwischen das Rad
ia und das Rad t andererseits eingeschaltet. Man kann daher durch Herbeiführung
einer epizyklischen Bewegung der Räder r, s die Phase der Drehbewegung der angetriebenen
Räder p und o, t .gegenüber derjenigen der Antriebswelle einstellen. Erreicht man
hierbei eine gewünschte Phase der Räder o und t in bezug aufeinander als auch das
Antriebsrad 1, so kann man dann das Rad q in die gezeichnete Anfangsstellung zurückführen
und nunmehr eine bestimmte Phase der Drehbewegung der Inj ektor welle in bezug auf
.die beiden anderen angetriebenen Wellen und somit die Antriebswelle einstellen.
In der letztgenannten Stellung befindet sich das Rad q gerade gegenüber der umlaufenden
Aussparung zwischen den beiden Zahnkränzen s und wird daher von den epizyklischen
Rädern nicht beeinflußt.
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Auch hier können beliebige geeignete Bewegungs- und Feststellmittel
für die Lenker der epizyklischen Räder als auch die Stellung des Rades q vorgesehen
werden.
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Im übrigen kann die Zweckbestimmung der verschiedenen angetriebenen
Räder und der mit diesen verbundenen Wellen beliebig sein.