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Ringschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft
eine Ringschiebersteuerung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen mit sternförmig
angeordneten kreisenden oder ruhenden Zylindern. Zylinder und Ringschieber erfahren
periodisch eine derartige Relativbewegung, daß die öffnungen des Schiebers mit den
entsprechenden öffnungen der Zylinder zu den den Takten bzw. Perioden entsprechenden
Zeitpunkten in Deckung kommen. In der Saug-und Auspuffperiode deckt sich also je
eine Offnung des Ringschiebers mit der dem Takte entsprechenden Öffnung eines Zylinders,
wogegen während des Kompressionshubes und der Explosion die Zylinderöffnung durch
volle Teile des Ringschiebers verdeckt wird.
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Ringschieber und Zylinder müssen möglichst vollkommen abgedichtet
sein. Bisher ist eine vollständig zufriedenstellendeLösung dieser Aufgabe nicht
gelungen. Die Erfindung betrifft in erster Reihe die Vervollkommnung der Abdichtung
der Zylinder bzw. des Schiebers. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
die Zylinderöffnungen mit nachgiebigen Dichtungsbüchsen ausgerüstet und diese mit
regelbarem Druck an den Steuerungsring gedrückt werden, ferner dadurch, claß zwischen
den einzelnen Zylindern nachgiebige Schuhe zur Abdichtung des Ringschiebers angeordnet
werden. Zur weiteren Vervollkommnung der Abdichtung werden die mit dem Ringschieber
in Berührung stehenden Flächen der Dichtungsbüchsen und der Schuhe sphärisch gestaltet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der den gleitenden Dichtungsnuten
zu gebende Flächendruck dadurch geregelt, daß die Schuhe an einem regelbaren Hebelgestänge
angebracht werden. -Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der gemäß der Erfindung
ausgebildeten Brennkraftmaschine.
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Abb. z veranschaulicht einen senkrechten Schnitt durch einen der Zylinder
der Maschine nebst der Gemisclizufubr und den Steuerungsteilen.
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Abb. z zeigt in kleinerem Maßstabe in Seitenansicht die Anordnung
der Zylinder der 1Iaschine nebst der Auswuchtung der die Abdichtung des Ringschiebers
sichernden beweglichen Schuhe.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. z und zeigt die
Ausbildung des Zylinderkopfes und der Ringschieberdichtung. In Abb. 4 und .Ia sind
in ähnlichen Schnitten weitere Ausführungsformen der Ringschieberdichtung dargestellt.
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Abb. 5 und 6 veranschaulichen die Anordnung der an den vollen Teilen
des Ringschiebers
angebrachten I,'-ühlrippen in senkrechtem Schnitt
und in Grundriß, während die Abb. 7 und 8 ähnliche Darstellungen der die Auspufföffnung
des Ringschiebers verdeckenden Rippen sind.
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Die im Ausführungsbeispiel schematisch dargestellte Brennkraftmaschine
ist in bekannter Weise mit mehreren sternförmig angeordneten Zylindern i versehen
(Abb. i und 2), die um die ortsfeste Hauptwelle 2 kreisen. Die Steuerung erfolgt
durch einen Ringschieber 3, der bei der dargestellten Ausführungsform gleichfalls
drehbar angeordnet ist und sich in gleichem Sinne wie die Zylinder i dreht. Der
Ringschieber steht durch Speichen 4 mit dem geschlossenen Getriebegehäuse. 5 der
Maschine in fester Verbindung. Die angetriebene Welle 6 steht mit den Zylindern
i in fester Verbindung, so daß sie direkten Antrieb erhält.
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Zwischen der Umdrehungszahl des Ringschiebers 3 und jener der Zylinder
i -besteht ein festes Verhältnis, welches von der Zylinderzahl und von der Zahl
der Perioden abhängt. Durch die Wahl dieses Verhältnisses wird gesichert, daß die
vollen Teile sowie-die Öffnungen des Ringschiebers 3 (von welchen nur die Saugöffnung
7 in Abb. z dargestellt ist) stets entsprechend den Takten mit den entsprechenden
Öffnungen der Zylinder i in den entsprechenden Zeitpunkten zur Deckung gelangen.
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Zu diesem Zweck muß zwischen das mit dem Ringschieber 3 fest verbundene
Getriebegehäuse 5 und die Zylinder i ein entsprechendes Getriebe eingeschaltet werden.
Das Getriebegehäuse 5 ist mit einer Innenverzahnung 8 versehen, auf welcher ein
lose gelagertes Zahnrad 9 rollt. Dieses Zahnrad steht mit einem weiteren Zahnrad
io in Eingriff, dessen Welle i i in der mit der angetriebenen Welle 6 und mit den
Zylindern i fest verbundenen Wand 12 gelagert ist. Auf der Welle i i sitzt ein größeres
Zahnrad 13, welches auf dem auf der ortsfesten Welle-2 angebrachten Ritzel 14 abrollt.
Das übersetzungsverhältnis des Getriebes 8, 9, io, i3, 14 ist den obigen Bedingungen
entsprechend zu wählen.
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Bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Ringschiebersteuerung
besitzt jeder Zylinder i eine einzige im Zylinderkopf liegende Öffnung 15. Diese
Öffnung ist in einem besonderen Halsteil 16 (Abb. i und 3) ausgebildet, der gleichzeitig
die Mittel zur Abdichtung des Ringschiebers 3 enthält. Bei den in Abb. 1, 3, :1
und .4a dargestellten Ausführungsformen dient zur Abdichtung des Ringschiebers 3
ein besonderer Dichtungsring 17, der im Halsteil 16 lose verschiebbar gelagert ist,
und gemäß der Erfindung wird der Druck, mit welchem der Dichtungsring 17 an den
Ringschieber 3 gepreßt wird, regelbar gestaltet.
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Dies wird bei der Ausführungsform nach Abb. i und 3 dadurch erzielt,
daß der Dichtungsring 17 in einer gegen den Zylinderraum abgeschlossenen ringförmigen
Führung 18 des Halsteiles 16 gleitet und durch eine Feder i9 abgestützt ist, deren
Spannung je nach Bedarf geregelt werden kann.
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Abb. q. veranschaulicht eine Variante dieser Dichtungsart, wobei der
Dichtungsring 17 an seinem inneren Umfange an beiden Enden konische Flächen 2o aufweist.
Auf den Dichtungsring 17 wirkt daher ein Druck, dessen Größe durch die Differenz
der gegen das Zylinderinnere fallenden vollen Projektion x und der dem Ringschieber
zugewandten Projektion v des konischen Teiles des Dichtungsringes bestimmt wird
und durch Wahl der Neigung der Schrägflächen 2o den jeweiligen Anforderungen angepaßt
werden kann.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. q.a ist außer dem innerhalb des
Halsteiles 16 angeordneten verschiebbaren Dichtungsring 17 auch an dem äußeren Umfange
des Halsteiles 16 ein weiterer Dichtungsring 17a angeordnet, der ebenfalls am Halsteil
16 lose gleitbar gelagert ist und gleichfalls mit regelbarem Druck an den Ringschieber
3 gepreßt wird. Bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform wird dieser
regelbare Druck durch eine Flachfeder iga erzeugt, die mit einem Ende an den nachfolgend
ausführlich zu beschreibenden Schuhen 21 befestigt ist und sich mit ihrem anderen
Ende an den unteren Rand des Dichtungsringes 17a anlegt. Durch diese Anordnung wird
eine noch vollkommenere Abdichtung erzielt.
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Der regelbare Anpressungsdruck kann auch in anderer Weise, z. B. durch
Spiralfedern, erzielt werden: Die Versuche des Erfinders haben erwiesen, daß die
axiale Verschiehbarkeit des Dichtungsringes 17 zur Erreichung einer vollständigen
Abdichtung nicht ausreicht, denn es ist erforderlich, daß der Dichtungsring auch
eine Beweglichkeit in der Umfangsrichtung besitzt. Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß
die miteinander in Berührung stehenden Flächen des Dichtungsringes 17 und des Ringschiebers
3 sphärisch ausgebildet (Abb. i), wodurch erreicht wird, daß sich der Dichtungsring
17 nach allen Richtungen, also nicht nur infolge der beschriebenen Verschiebbarkeit
axial, sondern auch in Umfangsrichtung, durch Verdrehung um seine Längsachse, einstellen
kann.
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Die Verdrehung des Dichtungsringes 17 in der Umfangsrichtung kann
noch dadurch gefördert werden, daß am inneren Umfange desselben schräg gestellte
Flügel 17b angebracht
werden. Durch diese Flügel wird der Dichtungsring
während der Saug- und Auspuffperiode in Umdrehung in wechselnder Richtung versetzt,
wodurch auch die Abnützung des Dichtungsringes vermindert und seine Lebensdauer
erhöht wird.
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Der Ringschieber 3 muß nicht nur bei, sonclern auch zwischen den Zylindern
abgedichtet werden. Gemäß der Erfindung dienen zu diesem Zweck frei verschiebbar
gelagerte Schuhe 21 (Abb. i bis 3), «-elche mit ihren zylin-<Irischen Fortsä
tzen 22 die Halsteile 16 von außen umfassen und dadurch auf letzteren geführt sind.
Die Schuhe 21 bilden in ihrer Gesamtheit eine geschlossene Ringfläche und werden
durch die Zentrifugalkraft an den Ringschieber 3 gedrückt. Es hat sich aber gezeigt,
daß, wenn man die Schuhe 21 allein der Zentrifugalkraft überläßt, der Anpressungsdruck
nicht immer gleichmäßig ist und nicht unter allen Umständen den jeweiligen Arbeitsbedingungen
der Maschine entspricht. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, den Anpressungsdruck
der Schuhe 21 regelbar zu gestalten.
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Abb. 2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine Art dieser Regelung.
Am Zylindergestell 23 sind Stützen 2.1 fest angebracht. Die Schuhe 21 sind mit je
zwei Lagern 25 versehen, in «-elchen Lenker 26 lose drehbar gelagert sind. An die
freien Enden dieser Lenker sind Arme 27 angelenkt, die an den freien Enden der Stützen
2d. drehbar gelagert sind und einstellbare Gewichte 28 tragen.
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Durch die Wahl der Länge der Arrne z7 und der Größe bzw. der Entfernung
der Gewichte 28 vom Drehpunkt der Arme 27 kann der Anpressungsdruck der Schuhe 21
leicht den jeweiligen Verhältnissen entsprechend geregelt werden.
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Die mit dem Ringschieber 3 in Berührung stehenden Flächen der Schuhe
21 sind gleichfalls sphärisch gestaltet.
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Das Explosionsgemisch wird der Saugöffnung ; des Ringschiebers durch
die hohle 1laschinenwelle zugeführt. Das Gemisch tritt aus der Welle in das geschlossene
Kurbelwellengehäuse und wird durch einen im Kreise angeordneten trogartigen Stutzen
29 (Abb. i ) sowie durch Saugrohre 3o der Saugöffnung ,7 zugeführt. Die Saugrohre
30 sind an entsprechend ausgeschnittenen Speichen 4. des Ringschiebers 3
befestigt.
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Der Ringschieber 3 erfährt -schon durch seine Umdrehung eine gewisse
Kühlung, es ist aber zweckmäßig, an den vollen Teilen desselben noch besondere Kühlrippen
anzubringen. Abb.5 und 6 zeigen beispielsweise eine zweckmäßige Anordnung dieser
Kühlung. An der äußeren Fläche des Ringschiebers 3 sind Kühlrippen 31 ausgebildet
oder als besondere Stücke befestigt. Erfindungsgemäß sind diese Rippen schaufelförmig
ausgebildet (Abb.6), und zwar derart, claß sich zwischen je zwei Rippen Führungskanäle
32 für die Luft bilden. Der Ringschieber 3 dreht sich in der Richtung der Pfeile
33, wodurch die Luft an der äußeren Seite in der Richtung des Pfeile. 35 angesaugt
und an der inneren Seite in der Richtung des Pfeiles 3.1 herausgedrückt wird. Es
findet also ein fortwährender Luftaustausch statt, durch welchen die Kühlung wesentlich
erhöht wird.
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Abb. 7 und 8 zeigen eine c-,rt des Abschlusses der Auspufföffnungen
des Ringschiebers 3. Gemäß der Erfindung «-erden an den Auspufföffnungen Verschlußkörper
36 angebracht. Diese Körper bilden rechteckige Rahmen, deren Öffnung 37 der Auspufföffnung
des Ringschiebers entspricht. Innerhalt> des Rahmens sind Schaufeln 38 angebracht,
welche entgegen der Umdrehungsrichtung des Ringschiebers 3 (Pfeil 33) gebogen sind.
Während der Umdrehung des Ringschiebers entsteht durch die Anordnung der Schaufeln
38 eine Saugwirkung, welche die Entfernung der Abgase unt-erstützt; und gleichzeitig
wird auf die Schaufeln ein Druck in der Umdrehungsrichtung des Ringschiebers ausgeübt,
welcher für die Drehung des Schiebers förderlich ist.
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Selbstverständlich können die Rippen 38 auch unmittelbar in der Auspufföffnung
de3 Ringschiebers 3 angeordnet sein.
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Vorstehend wurde als Ausführungsbeispiel eine Ringschiebersteuerung
für eine Gemischmaschine beschrieben. Es ist aber ohne weiteres klar, daß die beschriebenen
Anordnungen auch bei Dieselmaschinen o. dgl. Verwendung finden können. Dazu ist
keine Änderung des Erfindungsgedankens erforderlich, sondern es genügt, die bauliche
Ausbildung entsprechend dem Arbeitsprinzip der jeweiligen Maschine zu treffen.