DE540411C

DE540411C - Nockenventilsteuerung

Info

Publication number: DE540411C
Application number: DES88758D
Authority: DE
Original assignee: Skinner Engine Co
Current assignee: Skinner Engine Co
Priority date: 1927-12-07
Filing date: 1928-12-07
Publication date: 1931-12-15

Description

Die Erfindung· betrifft Nockenventilsteuerungen, bei denen zwei Ventile gleichachsig angeordnet sind, die von gemeinsamen Nokken gesteuert werden, und bei denen die Nockenbewegung durch Zwischenhebel auf die Ventilspindel übertragen wird.

Gemäß der Erfindung unterliegt ein einziger an der Ventilspindel angelenkter zweiarmiger Zwischenhebel der gleichzeitigen Einwirkung zweier auf zwei unabhängig voneinander arbeitenden Nockenwellen gelagerten Nocken, dem Öffnungsnocken auf der einen und dem Schließnocken auf der anderen Welle, so daß die Resultante dieser beiden Nockenbewegungen auf die Ventilspindel übertragen wird. Es kann somit der Ventilhub durch Verstellung eines Nockens leicht verändert werden. Der Widerstand des Ventils gegen eine Bewegung beeinflußt einen Nokäo ken nicht, da dieser Nocken nur als Auflager dient, so daß man für die Ventilsteuerung einen Regler von kleiner Größe und Leistung, der aber sehr genau ist, verwenden kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt:

Abb. ι ist eine Seitenansicht der Maschine, zum Teil im Schnitt, nach Linie 1-1 der Abb. 3,

Abb. 2 ein Aufriß des Kurventriebes,

Abb. 3 eine Vorderansicht der Maschine, zum Teil im Schnitt, nach Linie 3-3 der Abb. i,

Abb. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3,

Abb. 5, 6, 7 Darstellungen der Nockenwirkung bei verschiedenen Lagen der Kurbel ohne Ventilöffnung,

Abb. 8, 9, 10 Darstellungen der Relativlage der Nocken bei zurückverstellter Kurve zwecks Bewirkens einer Ventilöffnung,

Abb. 11, 12, 13 Darstellungen der Lagen der Kurbel relativ zu den Lagen der Nocken in Abb.. 5, 6, 7,

Abb. 14 eine Darstellung einer Nockenanordmingmit solcher Verstellung der Teile, daß die Ventilbewegung so gesteuert wird, daß der auf der Schräglage der Verbindungsstange beruhende Wirkungsunterschied hinsichtlich der Zylinderenden ausgeglichen wird,

Abb. 15 bis 20 Darstellungen einer anderen Ausführung des Nockentriebes in verschiedenen Lagen.

Der Maschinenrahmen 1 trägt den Maschinenzylinder 2 mit seinen Einlaßkanälen 3, einem mittleren Auslaßkanal 4 und dem längliehen Kolben 5, der die Kanäle 4 wie bei einer Gleichstrommaschine überschleift und durch die Kolbenstange 6 eine Kurbel 7 mit-

tels der nicht dargestellten Pleuelstange treibt und so eine Kurbelwelle 8 dreht.

Diese treibt durch ein Zahnrad 9 und ein Zwischenrad ι ο ein Zahnrad 11 unten an einer Nockentriebwelle 12, die im Rahmen gelagert ist und durch ein Zahnrad 13 am oberen Ende mit einem Zahnrad 14 einer Nockenwelle 15 gekuppelt ist, auf der die Öffnungsnocken 16 befestigt sind.

Eine Hülse 17 ist auf der Welle 12 verschiebbar und wird an Relativdrehung durch einen Federkeil 17° gehindert. Die Hülse trägt eine Schnecke 18 in Eingriff mit einem Schneckenrad 19 einer Nockenwelle 20, die einen Schließnocken 21 trägt.

Ein Träger 22 für den Regler ist auf der "Welle 12 befestigt und hat die Gewichtsarme 23, an denen Schwunggewichte 24 durch Zapfen 25 angelenkt sind. Einwärts ragende Arme 26 der Gewichte 24 sind durch Lenker 27 mit der Hülse 17 verbunden, so daß das Ausschwingen der Gewichte auf die Hülse 17 durch die Teile 26, 27 übertragen wird. Das innere Ende der Arme 26 erfaßt eine Rolle 28 eines Querhauptes 29, das auf der Welle 12 durch Handrad 37 und Feder 34 verschiebbar ist, um die Normalgeschwindigkeit der Maschine, die durch den Regler bestimmt wird, anders einzustellen.

Zwischenhebel 38 arbeiten auf den Nocken 16 und 21, haben Rollen 39 und sind durch Zapfen 40 an die Ventilspindel 41 angelenkt, die in der Führung 42 verschiebbar ist. Die Zwischenhebel werden durch Federn 43 gegen die Nocken gepreßt. An den Ventilspindeln 41 und 44 sitzen die Dampfventile 45 beliebiger Form, die durch, gegen Teller 47 wirkende Federn 46 geschlossen gehalten werden.

Abb. 5 bis 10 zeigen schematisch denVentilhub für verschiedene Nockenlagen. Nach Abb. 5, 6, 7 ist der Nocken 21 relativ zum Öffnungsnocken 16 so verstellt, daß das Ventil überhaupt nicht anhebt. Die Ventilspindeln sind durch die Zapfen 40 angedeutet. Nach Abb. 8, 9, 10 ist der Schließnocken 21 zurückgestellt. Als Resultat ergibt sich ein Öffnen des Ventils, wie im besonderen in Abb. 9 angedeutet. Die Ventilstellungen nach Abb. 8, 9, ι ο entsprechen den Kurbellageii nach 11, 12, 13. Nach Abb. 11 ist die Kurbel 7 in Mittellage. Nach Abb. 12 ist die Kurbel 7 etwas und gemäß Abb. 13 um etwa drei Viertel ihres Hubes vorgeschritten. Nach Abb. 8 liegt das eine Ende des auf das untere Ventil wirkenden Zwischenhebels _auf dem Schließnocken 21 auf, und der Öffnungsnocken 16 hat eben begonnen, das Ventil zu heben.

Nach Abb. 9 hat der Öffnungsnocken 16 das Ventil fast geöffnet,

In der Lage nach Abb. 10 liegt das eine Ende des Zwischenhebels noch auf dem Öffnungsnocken; das andere Ende hat aber die tiefe Fläche des Schließnockens erreicht, so daß in dieser Lage ein vollständiger Abschluß des Ventils vorhanden ist; der Abschlußpunkt mit seiner Lage der Exzenter ist bei der Stellung der Kurbel 7 in dem äußersten Punkte ihres Hubes angedeutet.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung hinsichtlich Veränderung der Stellung des Schließnockens ist folgende:

Bei fester Lage der Schnecke 18 läuft sie mit dem Rade 13 um und dreht die den Schüeßnocken tragende Welle 20 genau in Einklang mit der Öffnungsnockenwelle 15. Bewegen sich aber die Reglergewichte nach innen oder außen, so wird die Schnecke 18 axial auf der Welle 12 verschoben und verstellt dadurch das Rad 19 relativ zum Rade 13 nach rückwärts oder vorwärts und somit den Nocken 21 relativ zum Nocken 16 nach rückwärts oder vorwärts. Diese Veränderung in der Lage des Nockens 21 verändert die Zeit des Ventilschlusses und steuert oder regelt daher den Abschluß des Ventils und die entsprechende Leistung der Maschine. Diese Veränderung am Schließnocken verändert nicht die Wirkung oder Steuerung des Öffnungsnockens, so daß bei jedem Abschlußpunkt das Öffnen des Ventils gleichförmig bleibt. Das Heben oder Öffnen des Ventils wird aber durch die Wirkung des Öffnungsnockens am Zwischenhebel 38 erzielt, und die hohe Oberfläche des Schließnockens wirkt in diesem Augenblick einfach als ein Auflager für den Zwischenhebel bei der Öffnungsbewegung, und da der Öffnungsnocken durch das Triebwerk unmittelbar angekuppelt ist, so wird die zum Öffnen des Ventils nötige Kraft unmittelbar und ganz durch das Triebwerk geliefert, ohne irgendwie das Reglergestänge zu beeinflussen oder zu stören. Auch ist zu beachten, daß die Ventilschließbewegung, welches die durch den Schließnocken gesteuerte Bewegung ist, bewirkt wird, wenn die Rolle an der Schrägfiäche des Nockens abläuft, so daß die Nockenwirkung die Weiterbewegung zu unterstützen sucht, statt sie zu verzögern oder das Reglerwerk zu belasten. Wenn andererseits die Rolle über die tiefe Oberfläche des Schließnockens zur hohen Oberfläche wandert, so wird dies ohne irgendwelche Wirkung am Ventil erzielt und erfordert daher kerne Kraftleistung durch den Regler. Daher kann ein sehr kleiner, aber sehr empfindlicher Regler für die Steuerung benutzt werden.

Vorzugsweise wird der Zwischenhebel nach Abb. 14 angeordnet. Hier ist der Arm des Zwischenhebels zwischen dem Zapfen 40 und der Rolle am Öffnungsnocken etwas kürzer als der Arm vom Punkt 40 zur Rolle am

Schließnocken. Der Abstanda-b ist also etwas kleiner als b-c. Daher wird die zeitliche Steuerung der beiden Zylinderenden etwas verändert, um die Schräglage der Pleuelstange auszugleichen, infolge der sich der Kolben über die eine Hälfte seines Hubes schneller bewegt als über die andere. Daher wird das Abschließen des oberen Zylinderendes etwas wegen der Auswärtsverlegung der Rolle am Schließnocken verfrüht und wegen des entsprechenden Hingehens der hohen Oberfläche unter der Rolle in einer etwas vorgestellten Lage, während am unteren Zwischenhebel diese Auswärtsversetzung der Rolle auf Grund des vergrößerten Abstandes b-c das Schließen des Ventils etwas verzögert. So kann ohne Verwickelung des Auf baus die Ventilwirkung an den beiden Zylinderenden verändert werden, um die Schräglage der Pleuelstange auszugleichen.

Es ist nur ein einziger Nockensatz für beide Ventile erforderlich und kann unmittelbar zwischen den Dampfventilen angebracht werden, so daß der Aufbau sehr gedrängt wird und die bewegten Teile unmittelbar ausgerichtet arbeiten und bequemer herstellbar sind.

Bei der Ausführung nach Abb. 15 bis 20 ist die Ventilspindel 41 durch einen Lenker 48 mit einer Einzelrolle 49 verbunden, die als Zwischenhebel an Nocken 50 und 51 arbeitet. Dies bedingt eine Beschränkung der Nockenausbildung, indem ein getrennter Nokkensatz für jedes Ventilgetriebe nötig wird, weil die Berührung mit der "Einzelrolle 49 nicht so bemessen werden kann, daß man zwei Rollen an gegenüberliegenden Seiten des Nockens um i8o° versetzt wie vorher haben kann. Abb. 15, 16, 17 zeigen die verschiedenen Lagen der Rolle und der Nocken so zueinander, daß das Ventil geschlossen bleibt. Die drei Lagen zeigen die drei Kurbelstellungen. Abb. 18 und 19 zeigen den Nocken 50 in eine Ventilöffnungslage verstellt. Die Mittellagen sind in Abb. 18 gezeigt, die Offenlagen in Abb. 19 und die Schließlagen in Abb. 20.

Claims

Patentansprüche:

1. Nockenventilsteuerung, bei der zwei Ventile gleichachsig angeordnet sind, die von gemeinsamen Nocken gesteuert werden und bei der die Nockenbewegung durch Zwischenhebel auf die Ventilspindeln übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger an der Ventilspindel (41) angelenkter zweiarmiger Zwischenhebel (38) der gleichzeitigen Einwirkung zweier auf zwei unabhängig voneinander arbeitenden Nockenwellen (15, 20) gelagerten Nocken (16, 21) unterliegt, so daß die Resultante dieser beiden Nockenbewegungen auf die Ventilspindel übertragen wird.

2. Nockenventilsteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (16) der einen Nockenwelle (15) im Sinne des Öffnens des Ventils auf den Zwischenhebel (38) wirkt, während der Ablauf des anderen Nockens (21) der anderen Nockenwelle (20) das Schließen des Ventils bewirkt.

3. Nockenventilsteuerung nach Anspruch ι und 2, bei der ein Geschwindigkeitsregler zwecks Füllungsänderung die Nockenwelle axial verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (23, 24) eine Schnecke (18), welche zum Antrieb der Nockenwelle (20) dient, welche den Schließnocken (21) trägt, axial verschiebt und daß dadurch die Nockenwelle (20) relativ zu der anderen Nockenwelle (15) verdreht wird.

4. Nockenventilsteuerung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geringe Verlängerung des einen Hebelarms des Zwischenhebels (38) die Verschiedenheiten im Ventilhub gnf olge der endlichen Pleuelstangenlänge ausgeglichen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen