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Einrichtung zur selbsttätigen Beseitigung des bei Steuerungen für
Brennkraftmaschinen o. dgl. durch Temperaturänderungen auftretenden Spiels Die Erfindung
richtet sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen Beseitigen desjenigen Spiels,
welches bei Steuerungen für Brennkraftmaschinen o. dgl. infolge von Temperaturänderungen
störend auftritt. Die Erfindung macht von dem Ausgleich durch einen verstellbar
gelagerten Hebel Gebrauch und kennzeichnet sich wesentlich dadurch, daß das verstellbare
Lager, z. B. Exzenter, für den Schwinghebel durch einen Hebelarm o. dgl. mit einer
Dämpfungsvorrichtung verbunden ist, die bei den normalen Betriebsdrücken als ein
festes Widerlager wirkt, jedoch bei dem durch die Temperaturschwankungen hervorgerufenen
länger andauernden Druck im Steuergetriebe nachgibt.
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Die Einrichtung ist einfach und billig herzustellen; es hat sich gezeigt,
daß sich das Spiel im Getriebe wirksam ausgleicht, einen ruhigen Lauf und andere
Vorteile mit sich bringt, die aus der vollkommenen Beseitigung des Spiels unter
allen Arbeitsbedingungen hervorgehen.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht; es sind: Abb. r Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit
Tellerventilen nebst der Einrichtung gemäß der Erfindung, Abb.2 Aufsicht auf einen
Teil der Maschine gemäß Abb. r, Abb. 3 Längsschnitt durch die hydraulische Kammer,
Abb. q. Ausführungsform mit einer Maschine mit L-Kopf, d. h. seitlich vom Zylinder
angeordneten Ventilen, Abb.5 vergrößerte Einzelheit des Steuergetriebes der Abb.
q, Abb.6 andere Ausführungsform entsprechend Abb. z.
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Die in Abb. z dargestellte Maschine hat hängende Ventile. Der Kolben
.6 arbeitet in dem Zylinder q., und im Zylinderdeckel ist eins der üblichen Ventile
8 veranschaulicht. Eine sogenannte Rattenfallenfeder (Scharnierfeder) to drückt
das Ventil gegen seinen Sitz. Statt dessen könnte auch eine Schraubenfeder .angewandt
werden.
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Das Ventil wird durch den Schwinghebel i2 bewegt, dessen entgegengesetzter
Arm von der Stoßstange 14 beeinflußt wird. Das untere Ende der Stange stützt sich
auf die übliche Nockenwelle 16.
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18 ist eine hohle Achse, die mit C51 aus dem Kurbelkasten gefüllt
wird; diese Einzelheit ist nicht gezeichnet. Auf der Achse r8 ist die exzentrische
Scheibe 2o drehbar und auf diesem Exzenter der Schwinghebel 12 gelagert.
In
der Achse 18 und im Exzenter 2o sind übereinstimmende Bohrungen 18' und 20' vorgesehen,
die dem Öl den Zutritt zu den Tragflächen gestatten. An dem Exzenter : o ist der
Arm 22 angebracht, dessen freies Ende sich auf deni Kolben 24 stützt, der im Zylinder
26 wirkt. Der obere Teil des Kolbens 2¢ hat kleineren Durchmesser, so daß er zusammen
mit dem Zylinder einen ringförmigen Raum 28 bildet. Der Behälter 28 steht durch
Kanäle 3o mit der ölgefüllten Kammer 32 in Verbindung, die zwischen dem geschlossenen
Ende des Zylinders und der Unterfläche des Kolbens gebildet ist. An geeigneter Stelle
ist in dem Kanal ein Rückschlag;entil3d. eingeschaltet, welches durch die Feder
25 nachgiebig in seine Schlußstellung gedrückt wird. Bohrungen 36 führen von der
Kammer 32 zu der Zylinderwandung. Eine verhältnismäßig schwache Schraubenfeder 38
umgibt das untere Ende d.o des Kolbens 24 und drückt ihn federnd nach oben.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Das Ventil 8 wird durch
die Drehung des Schwinghebels i2 geöffnet, die durch eine Aufwärtsbewegung der Stoßstange
14 bei der Drehung des Nockens auf der Welle 16 hervorgerufen wird. Das Ventil wird
wieder geschlossen, und die Teile werden durch die Feder io in ihre Anfangslage
zurückgeführt, sobald der höchste Punkt des Nockens überschritten ist. Im Verlauf
des Betriebes werden die Teile warm, besonders der Ventilschaft und die Stoßstange.
Die daraus folgende Ausdehnung dieser Teile verursacht einen beträchtlichen Aufwärtsdruck
gegen beide Enden des Schwinghebels 12. Das bewirkt eine Verdrehung des Exzenters
2o im Uhrzeigersinne, und dieser Bewegung wirken der Kolben 24 und seine Feder 38
entgegen. Gleichwohl ist der Druck ausreichend, um den Kolben abwärts zu drücken
und Öl aus der Kammer 32 durch die Kanäle 36 und den Spielraum zwischen dem Kolben
2q. und der Zylinderwand hinauszudrücken. Da die Ausdehnung der Teile infolge der
Erwärmung schrittweise vor sich geht, so vollzieht sich ebenso der Ausfluß des Öls
aus der hydraulischen Kammer auf dem beschriebenen Weg. Hat der Kolben seine neue
Stellung erreicht, so bleibt er wesentlich fest, zumal die Feder 38 und der von
dem Öl im Zylinder gebotene Widerstand hinreichend stark sind, um dein in gewöhnlichem
Betriebe auf die Steuerung ausgeübten Druck zu widerstehen. Zu jeder Zeit und auch
während .des Verlaufs der Einregelung arbeitet die Ventilsteuerung ohne bemerkenswerten
Spielraum. Kühlen sich die Teile wieder ab und ziehen sie sich infolgedessen zusammen,
so wird die Feder 38 entspannt und drückt den Kolben 2q. nach oben, wodurch das
Exzenter entgegengesetzt zum Ulirzeigersinne gedreht und der entstandene Spielraum
ausgeglichen wird. Im Betriebe geht diese Nachstellung übereinstimmend mit der Zusammenziehung
der Teile vor sich, so daß tatsächlich zu keiner Zeit ein Spielrauen vorhanden ist.
Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 24 fließt das Öl aus dein Behälter
28 durch die Kanäle 30 und über das Ventil 34, und zwar infolge der durch
die Aufwärtsbewegung des Kolbens hervorgerufenen Luftverdünnung. 'Ist der Gleichgewichtszustand
erreicht, so setzt sich das Ventil 34 auf seinen Sitz, und die Flüssigkeit wirkt
wieder wie vorher als eine feste Stütze.
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Sollte der Zylinder 26 ganz leer von Öl sein, so stößt der untere
Endteil d.o des Kolbens 24. auf den Boden des Zylinders 26. In dieser Stellung der
Teile sitzt das Exzenter 2o lose auf seiner Achse, und die Arbeit des Ventils geht
mit Geräusch vor sich; die Ventile arbeiten aber gleichwohl weiter, und das Geräusch
zeigt dem Bedienungsmann an, daß die Zylinder 26 nachgefüllt werden müssen.
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In Abb. d. ist die Anwendung der Erfindung bei einem Motor mit sogenanntem
-Kopf veranschaulicht, bei dem ein Hebel zwischen die Nockenwelle und den Ventilstangenkopf
geschaltet ist. Die Nockenwelle 5o wirkt gegen den Schwinghebel 52, der seinerseits
mit dem Ventilstangenkopf 54 des Ventils 56 in Eingriff steht. Der Schwinghebel
52 ist bei 58 gelagert, und der Angriffspunkt des Hebels mit der Nockenwelle
liegt zwischen dem Drehpunkt des Hebels und der Berührungsstelle des Hebels mit
dem Ventilstangenkopf. Infolgedessen kann hier der Nocken als Stützpunkt für den
Hebel aufgefaßt werden, wie noch erläutert werden wird. Der Hebel ist in derselben
Weise gelagert wie der Schwinghebel 12 in Abb. r. Er ist also auf der exzentrischen
Büchse 6o drehbar, die ihrerseits auf der festen Achse 62 drehbar sitzt. Die Achse
62 kann hohl sein und als Behälter für den Schmierstoff dienen. Sowohl die Achse
als auch das Exzenter 6o lassen sich mit übereinstimmenden Bohrungen63,63'versehen,
um den Zutritt des Öls zu den Gleitflächen zu gestatten. Das Exzenter 6o ist mit
einem Arm 6.4 versehen, der sich gegen den Kolben 2. einer Dämpfungseinrichtung
legt. die im Wesen mit der in Abb. 3 veranschaulichten übereinstimmt. Die Feder
38' im Zylinder drückt dauernd den Kolben 2q.' nach oben und sucht das Exzenter6o
im Uhrzeigersinn zu verdrehen, wodurch eine Abwärtsbewegung. der Achse des Schwinghebels
52 hervorgerufen wird. Dieser Hebel schwingt jetzt um den Nocken als Stützpunkt
und bewirkt, daß sein mit dem Ventilstangenkopf in Eingriff stehendes Ende nach
oben steigt und dadurch
den toten Gang in der Einrichtung aufzuheben
sucht. Bei ,der Ausdehnung des Ventilschafts und des Stangenkopfs wird das einwärts
gerichtete Ende des Schwinghebels abwärts gedrängt, wodurch das Exzenter öo entgegengesetzt
zum LThrzeigersinne verstellt wird. Dieser Bewegung wirken die Feder 38'
und die Flüssigkeit in der hydraulischen Kammer entgegen. Der Vorgang braucht nicht
im einzelnen nochmals beschrieben zu werden, da er derselbe ist, wie er schon ge-#,childert
wurde.
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Der Anteil an der iin Steuergetriebe auftretenden Kraft, der gewöhnlich
auf den Kolben 2d.' übertragen wird, kann irgendein gewünschtes Maß haben. Bei dem
gezeichneten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis i : 5. Das ist ungefähr das
Verhältnis der Exzentrizität zu der Länge des Arms 6.1. Infolge dieses übersetzungsverhältnisses
wird der Druck in erträglichen Grenzen gehalten.
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Bei der Ausführung gemäß Abb. 6 stellt i2 einen Teil des Schwinghebels
dar, der auf der exzentrischen Büchse 2o gelagert ist. An der Büchse ist der Arm
22 angebracht, der sich auf den Kolben 2q.' im Zylinder 26' stützt. Die soweit beschriebene
Bauart ist die gleiche wie in Abb. i. Bei dieser Ausführungsform gelangt jedoch
der Schiiiierstoff zu der hydraulischen Kammer 32' von einei äußeren Quelle, beispielsweise
aus der Schmierleitung der Maschine unter dem üblichen Pumpendruck. Es wird also
die Leitung ioo von der Pumpe zu der Kammer geführt und in ihren Anschluß das federbelastete
Rückschlagventil i o2 eingeschaltet. Bei dieser Anordnung steht das Öl in der Kammer
32' jederzeit unter dem Druck der Ölpumpe; infolgedessen kann die in Abb. 3 gezeichnete
Feder 38 weggelassen --erden. Steht der Kolben 2.4' unter Druck, so schließt
sich das Ventil io-2, und das Öl in der livdraulischen Kammer dient als Stütze,
um das Exzenter 2o in seiner jeweiligen Stellung zu halten. Bei dieser Ausführungsform
wird ebenfalls der Spielraum zwischen dem l@olben und dem Zylinder dazu herangezogen,
um den Austritt des Öls bei der Ausdehnung der Teile infolge der Erwärmung u. dgl.
zu gestatten. In der Leitung ioo kann ein Druckminderungsventil angebracht sein,
um das Auftreten eines übergroßen Drucks gegen den Kolben zu verhüten.
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Die Erfindung läßt sich mannigfach abändern. An Stelle des Kolbens
2:4 kann beispielsweise eine Membran o. dgl. treten. Der Zufluß neuen Öls zur Kammer
32 mag durch eine Druckvorrichtung geschehen statt lediglich durch die Schwerkraft,
wie es dargestellt ist. Ein besonderer Abfluß ist für den Austritt des Ölüberschusses
vorzusehen, obwohl sich der Spielraum zwischen Kolben und Zylinder für gewöhnlich
als ausreichend erwiesen hat. An Stelle des Exzenters kann eine Kurbel angewandt
werden. Ferner kann statt eines Exzenters für jeden Schwinghebel eine einzige exzentrische
Achse oder Büchse für mehrere Schwinghebel vorgesehen werden. Beider gewöhnlichen
Bauart mit L-Kopf, wo ein Schwinghebel 52 i, Abb. 4.) fehlt, kann man die Einrichtung
zum Ausgleichen des toten Ganges unmittelbar an der Nockenwelle vorsehen, indem
man diese in exzentrischen Lagern anbringt, die mit der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung
versehen sind. Diese Anordnung hat allerdings den -Nachteil, daß keine Vorkehrung
gegen ungleiche Erwärmung der Steuergetriebe der benachbarten Zylinder vorgesehen
ist, so daß diese Anordnungen leicht mit etwas Geräusch arbeiten könnten. Die Anordnung
der Erfindung ist besonders zweckmäßig, wo die Schwinghebel auf Hohlwellen sitzen,
die als Schmierbehälter in der beschriebenen Weise dienen, wodurch eine bequeme
Anordnung zum Schmieren .der Gleitflächen geschaffen ist. Gleichzeitig ist, namentlich
bei der Ausführungsform gemäß Abb. i, eine günstige Anordnung für die Erneuerung
des Öls in dem Behälter 28 geschaffen, indem das Öl von den Hebellagern herabträufeln
kann. Bei der Bauart gemäß Abb. i wird jeder Ölüberschuß durch die Leitung
70, welche die Stoßstange umgibt, und durch die üblichen Kanäle, wie sie
beispielsweise bei 7? um die Führung der Stoßstange angeordnet sind, zum Kurbelkasten
zurückgeleitet.
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Es hat 'sich bei tatsächlicher Erprobung gezeigt, daß die beschriebene
Einrichtung über einen längeren Zeitraum befriedigend ohne toten Gang und infolgedessen
ohne Geräusch arbeitet.