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Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für Kraftmaschinen derjenigen Art, bei welcher
für jeden Zylinder zwei oder mehrere Einlaß- und Auslaiventile vorgesehen sind,.
die mit ihren Spindeln in schräger Richtung angeordnet sind, so daß wenigstens zwei
Ventilspindeln in einer gemeinsamen Ebene liegen und durch einen einzigen Antrieb
mit Hilfe von Schwinghebeln betätigt werden, von denen der eine den anderen antreibt.
Das Neue besteht darin, daß zwischen zwei gleichartigen Ventilen die Drehachsen
zweier Schwinghebel liegen, deren einander zugekehrte innere Enden sich aufeinander
abwälzen, während die äußeren Enden auf den Spindeln aufruhen und sie antreiben,
wobei einer von den Schwinghebeln jedes Paares an seinem äußeren Ende gleichzeitig
mit dem zugehörigen Antrieb in Verbindung steht.
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Bei einer bekannten Einrichtung ist gleichfalls ein Paar von Ventilen,
die dieselbe Wirkung ausüben, zueinander schräg gestellt, während das andere Ventilpaar
in gleicher Weise angeordnet ist, aber da alle Ventile in einem mit geneigten Seiten
versehenen Zylinderkopf angeordnet sind, so liegt die das eine Paar enthaltende
Ebene parallel zu der des anderen Paares. Zwei Hebel betätigen jedes Ventilpaar,
indem ihre äußeren Enden die Ventile bewegen, während ihre inneren Enden sich aufeinander
abwälzen. Bei der bekannten Anordnung schwingen jedoch die Hebel nicht in derselben
Ebene, #und das Glied, welches sie bewegt, tritt nicht in Berührung mit dem anderen
Ende des einen Hebels, sondern es steht in Berührung mit demjenigen Teil eines Hebels,
welcher auf dem anderen Hebel abrollt; die Folge davon sind lange und kompliziert
ausgestaltete Drehzapfen, von denen der eine über dem anderen sitzen muß, um die
beiden Reihen von Ventilen von demselben Ende der Maschine anzutreiben, während
andererseits die Zugänglichkeit der Zündkerze dadurch beeinflußt wird und der Zylinderkopf
so verbaut ist, daß die Luft nicht genügend zu dem Zylinderkopf zutreten und ihn
kühlen kann.
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Die Anordnung der Ventile und Hebel nach der vorliegenden Erfindung
hält die einzelnen Teile auseinander und gestattet den Gebrauch von sehr einfachen
Hebelformen und Dreh-, zapfen, die nur wenig Raum auf dem Zylinderkopf einnehmen
und für die Kühlung und für die Zugänglichkeit zur Zündkerze genügend Raum lassen:
Die Drehpunkte der Hebel können verstellbar eingerichtet werden, so daß von oben
her sehr leicht eine Einstellung vorgenommen werden kann.
Mehrere
beispielsweise Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt
Fig. z bis 5 in Draufsicht, Seitenansicht und Schnitt entlang der Linien A-A bzw.
B-B bzw. C-C einen Zylinderkopf mit einer Ventilsteuerung nach der Erfindung, Fig.
6 eine andere Ausführung der Hebellagerung, Fig. 7 und 7a eine weitere Ausführungsform
der Hebellagerung, Fig.8 und 9 in Draufsicht und Seitenansicht eine Ausführungsform,
bei welcher Nockenscheiben mit schrägen bzw. konischen Arbeitsflächen verwendet
sind, Fig. io und ii in etwas schematischer Darstellung in Draufsicht und Seitenansicht
eine weitere Ausführungsmöglichkeit und Fig. 1a und 13 zusätzliche Ansichten der
Ausführung nach Fig.,io und it.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung gemäß Fig. i bis 5
ist ein Motorzylinder mit einer halbkugeligen oder gewölbten Verbrennungskammer
a (Fig. 3) versehen, an die vier hängende Ventile b, b1, b2, b3 in gleichmäßigen
Abständen rings um die Zylinderachse verteilt angebaut sind. Die Längsachsen dieser
Ventile sind gleichmäßig unter einem Winkel von 4.5° gegen die Zylinderachse geneigt,
so daß die Achsen von zwei diametral gegenüberliegenden Ventilen, wie z. B: von
b und b2, gegeneinander um go° geneigt sind, während die Achsen von je zwei benachbarten
Ventilen in ein und derselben Ebene liegen und um 6o° gegeneinander geneigt sind.
Man kann sich am besten vorstellen, daß die Achsen der Ventile die Kanten einer
auf der Spitze stehenden vierseitigen Pyramide bilden.
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Die Ventile b und b3, welche in einer Ebene liegen und gemäß Fig.
i die linke Seite dieser Pyramide bilden, werden als Einlaßventile, die Ventile
b1 und b2 jedoch, welche in der Ebene der gegenüberliegenden Pyramidenfläche liegen,
werden als Auspuffventile verwendet. Jedes Paar dieser Ventile, also die beiden
Einlaß- oder die beiden Auslaßventile, werden gleichzeitig durch ein Paar zweiarmige
Schwinghebel c, c3 auf der Einlaßseite und cl, C auf der Auslaßseite betätigt, welche
in derselben Ebene schwingen, welche jeweils die zugehörigen beiden Ventilachsen
mit enthält.
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Die Schwingachsen d, dl, d2, d3 jedes Paares der zweiarmigen
Hebel sind im rechten Winkel zu der Ebene der beiden zugehörigen Ventilachsen angeordnet,
und die Unterseiten e, -e1, e2, e3 ihrer voneinander abgewandten Enden besitzen
ein passend abgerundetes und für die Abwälzung eingerichtetes Profil, mit welchem
sie das obere Ende der einzelnen Ventilspindeln in der bekannten und üblichen Weise
berühren, Der Ausschlag der Hebelenden erfolgt vorzugsweise um einen gleichen Betrag
auf- und abwärts einer Linie, welche im rechten Winkel zu der betreffenden Ventilachse
verläuft und die Schwingachse des betreffenden Hebels schneidet. Die Enden e und
ei können mit Nachstelleinrichtungen versehen sein (vgl. e in Fig. 4).
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Die Hebel c und c3, cl und c2 stehen miteinander, und zwar mit den
beiden inneren Enden ihrer Arme, in Eingriff. Die Berührungsflächen e4, e5,
es, e' sind sowohl an der Unterseite des einen als auch an der Oberseite
des anderen Hebels mit einem abwälzbaren Profil versehen, so daß in der mittleren
Hebelstellung die Berührungslinie auch halben Weges zwischen den beiden Schwingachsen
liegt und im rechten Winkel die Verbindungslinie dieser beiden Drehachsen schneidet.
Die Anordnung der Paare von zweiarmigen Hebeln ist auf beiden Seiten des Zylinders
dieselbe, nur dient das linke Paar zur Steuerung der Einlaßventile und das rechte
Paar zur Steuerung der Auspuffventile, wie aus Fig. i deutlich zu erkennen ist.
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Ein nach außen ragendes Ende des Hebels c3 auf der Einlaßseite des
Motors und ein ebensolches des., Hebels c2 auf der Auspuffseite ist' nach oben verlängert,
um eine Anschlagfläche ee bzw. e3 zu schaffen. Um nun die genannten Ventilhebel
zu betätigen, ist ein weiteres Paar von Nocken gesteuerter zweiarmiger Schwinghebel
f, f1 (Fig. 5) angeordnet, welche die genannten Flächen e$ bzw. 0 berühren und in
einem erheblichen Winkel zu den Ventilhebeln angeordnet sind. Die Enden der beiden
äußeren Arme dieser Hebel betätigen, wie gesagt, die Enden der Einlaß-bzw. Auslaßventilhebel
c3 und c2. Die inneren, einander benachbarten Enden der beiden Hebel f, f1 arbeiten
Seite an Seite, indem sie zweckmäßig durch ein Paar in der Zeichnung nicht dargestellter
- Stoßstangen betätigt werden, welche ebenfalls Seite an Seite in einer durch die
Zylinderachse gelegten Ebene angeordnet werden können und in diesem Falle, zweckmäßig
parallel mit dieser Achse laufend, die N achstelleinrichtungen f l,
fa treffen.
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Die Drehachsen dieser beiden nockengesteuerten Hebel f, f1 können
zweckmäßig je in einer Ebene angeordnet werden, welche die Drehachsen eines der
beiden Paare von Einlaß- bzw. Auslaßhebeln c, cl, c2, c3 enthält, und die
genannten Achsen können im rechten-Winkel oder doch unter einem erheblichen Winkel
zueinander innerhalb dieser Ebenen angeordnet werden: Dieselbe Ebene -kann
auch
zweckmäßig als geometrischer Ort für die Berührungsflächen der außenliegenden Enden
der nockengesteuerten Hebel und der Ventilsteuerhebel in ihrer mittleren Stellung
gewählt werden. Die eigentlichen Berührungsflächen zwischen je zweien dieser Hebel
erhalten eine passende Krümmung mit Rücksicht auf ihre gegenseitige Bewegung. Wahlweise
kann auch ein Zwischenstück mit einem gewissen Spiel zu einer Art Pendelbewegung
zwischen diesen beiden Endflächen der Hebel eingeschaltet werden, oder auch eine
Kugel, welche in einem Paar V-förmiger Rillen arbeitet, eine Rille auf der Oberseite
in der Richtung des nockengesteuerten Hebels, die andere auf der Unterseite in der
Richtung des Ventilhebels.
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Die Anordnung der nockengesteuerten Stößel kann je nach Erfordernis
gewählt werden. Z. B. können diese Stößel in einem zweckmäßigen Abstand voneinander
in einer Ebene angeordnet werden, welche im rechten Winkel zur Kurbelwelle und parallel
oder auch nicht parallel mit der Zylinderachse verläuft. In diesem Falle können
die nockengesteuerten Hebel in derselben Ebene liegen und einander gleich sein.
Es kann aber auch jede geeignete Abänderung der benachbarten Enden dieser beiden
Hebel getroffen werden, um ihre Form der Anordnung der verwendeten Stößel anzupassen.
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Wie aus Fig. q. ersichtlich, können die Schwinghebel auf Zapfen
d, dl, d2, d3 mit Rollen- oder Kugellagern g gelagert sein, sie können aber
auch nach Art eines Wälzhebels gelagert sein. Eine zweckmäßige Anordnung dieser
Art ist in Fig.6 dargestellt. Die Hebel lt sind mit ihrem Mittelstück durch parallel
zu ihnen verlaufende Schlitze hl hindurchgeführt, welche in dem hohlen Halter lag
und in dem Führungseinsatz h3 in ausreichender Länge mit Rücksicht auf den vollen
Ausschlag des Hebels vorgesehen sind. In dem Hebel selber ist eine Öffnung 1a4 angebracht.
Durch diese und den Führungseinsatz h3 ist ein Widerlager las hindurchgesteckt,
gegen das der Hebel angepreßt wird. Dieses Widerlager hat eine gerade Anlegefläche
hl, vorzugsweise im rechten Winkel zur Resultierenden der an den Hebelenden angreifenden
Kräfte. Die Fläche las wird von der Abwälzfläche 1a' berührt, welche den
unteren Rand der Öffnung h4 in dem Hebel h bildet. In dieser Weise wirkt das Querstück
h5 als Widerlager für den in dem Schlitz spielenden Hebel. Ein Gewindenippel he,
welcher in den hohlen Halter !t2 eingeschraubt werden kann und das Einsatzstück
berührt, kann durch Drehung nachgestellt und in jeder gewünschten Stellung durch
eine Gegenmutter h9 o. dgl. festgestellt. werden. Fig. 7 und 7a zeigen eine abgeänderte
Ausführung der Lagerung nach Fig.6, derart, daß die Einstellvorrichtung nicht jenseits
des Hebels, sondern zwischen Hebel und - Zylinder liegt.
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Bei dieser Anordnung ist der Hebel i auf einem Widerlager i5 abgestützt,
welches durch einen Führungseinsatz i3 hindurchgeht. Dieser wird von einem hohlen
Halter i2 geführt, welcher am Zylinderkopf befestigt ist. Der Hebel ist in gleicher
Weise wie bei dem vorhergehenden Beispiel in einem Schlitz in dem Führungseinsatz
und dem Halter geführt. Der Führungseinsatz ist ebenfalls an seinem inneren Ende
mit einem Querbolzen i8 versehen, welcher auf beiden Seiten in Schlitze iis eingreift,
welche an beiden Seiten des Halters angebracht sind, und zwar in Richtung eines
Durchmessers, welcher im rechten Winkel zu dem Schlitz verläuft, in dem der Hebel
spielt.
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Die Enden des Bolzens i$ ragen als Zapfen über den Umfang des genannten
Halters hinaus, und dieser ist außen mit einem Gewinde versehen; auf welchem sich
. eine Mutter il abwärts gegen diese Zapfenenden schrauben läßt. Hierdurch kann
der Führungseinsatz i3 bewegt und damit der Hebel i nachgestellt werden. Der untere
Rand der Mutter i9, welcher sich gegen die Zapfen legt, kann mit einer Anzahl kleiner
Rasten.v ersehen werden, welche die genannten Zapfen erfassen und dadurch eine ungewollte
Drehung der Mutter i9 nach erfolgter Einstellung verhindern.
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Die Öffnung i4 in dem Hebel und die zusammenwirkenden Flächen i° und
i' des Widerlagers bzw. der Öffnung sind ganz gleicher Art wie bei der vorher
beschriebenen Ausführungsform.
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Die gemäß der Erfindung bisher zwar nur in Verbindung mit zwei Einlaß-
und zwei Auspuffventilen beschriebene Steuerung kann ebensogut auch auf eine größere
Anzahl-von Ventilen, z. B. drei Einlaß- und drei Auspuffventile, angewendet werden.
Es kann dabei der Winkel, wie beschrieben, zwischen dem nockengesteuerten Hebel
und dem ersten Ventilhebel und dann ein weiterer Winkel in ganz gleicher Weise zwischen
dem zweiten Ventilhebel und dem dritten Ventilhebel angeordnet werden. Die Steuerung
kann auch für eine Drei-Ventil-Anordnung verwendet werden, bei der dann ein Ventil
in der beschriebenen Weise durch einen nockengesteuerten Hebel betätigt würde, welcher
mit einem Ventilhebel in Eingriff steht, wobei dieser Ventilhebel keinen weiteren
Arm besitzt, während auf der anderen Seite, wo es sich um zwei Ventile handelt,
der nockengesteuerte Hebel mit dein ersten Ventilhebel
in Eingriff
stehen würde, welcher seinerseits mit dem zweiten Ventilhebel zusammenwirken und
ihn betätigen würde.
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Es kann auch eine Anordnung an der Maschine so getroffen werden, wie
dies in Fig. 8 und 9 in bezug auf den Antrieb von zwei Paaren von Ventilhebeln mit
Hilfe von Nockenscheiben an Stelle von Stoßstangen dargestellt ist. Eine Nockenwelle
j ist quer zur Zylinderachse und im rechten Winkel zu den zwei Paaren von Schwinghebeln
k1, k2 bzw. k, k3 angeordnet, und zwar in einer Ebene, der auch die Achsen der beiden
Ventile 12 und 13 auf dieser Seite des Zylinders angehören. Die genannte
Nockenwelle j kann durch eine senkrechte Welle j1 mittels Schrauben- oder Schneckenradgetriebe
j2, j3 in Umdrehung versetzt werden. Die nach außen ragenden Arme k2, k3 sind an
ihren Enden nach oben zu mit Daumen m, na' versehen, wodurch sie zur Zusammenarbeit
mit den Nockenscheiben j4, j5 geeignet sind, welche auf .der genannten Welle j oberhalb
der vorspringenden Enden dieser Hebelarme sitzen. Die Nocken sind so zur Umdrehungsachse
geneigt, daß sie stets eine Berührungslinie mit der Berührungsfläche der Daumen
nt, ml auf der den Ventilen abgekehrten Seiten ergeben.
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Die letzterwähnte Anordnung ist zwar in Verbindung mit einer einzylindrigen
Maschine beschrieben, sie ist jedoch natürlich auch in gleicher Weise für mehrzylindrige
Maschinen verwendbar; besteht der Antrieb in einer oberhalb der Zylinderköpfe angeordneten
gemeinsamen Nockenwelle der beschriebenen Art, so können die Nockenscheiben entweder
unmittelbar auf die Ventilsteuerhebel einwirken oder unter Zwischenschaltung von
weiteren schwingenden Zwischenhebeln.
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Eine weitere Art der Anordnung einer Ventilsteuerung nach der Erfindung
ist in Fig. io bis 13 dargestellt. In diesem Falle sind zwei Paare von Schwinghebeln
n, n3 bzw. iZ', n2 zwischen zwei Seitenplatten oder Laschen o gelagert, während
das eine Ende dieser Laschen in angegossenen Armen p am Zylinderkopf derart gelagert
ist, daß die genannten Laschen um die Achse des Schwinghebels n2 drehbar sind; die
anderen Enden der Laschen hingegen ragen über den Drehpunkt des Schwinghebels n'
hinaus und sind dort durch ein Gelenk q und einen mit Rechts- und Linksgewinde versehenen
Bolzen q' sowie Gegenmuttern q3 an dessen beiden Enden mit dem Zylinderkopf derart
verbunden, daß an dieser Stelle eine Nachstellung erfolgen kann.
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Bei dieser Anordnung werden auch Schwinghebel r und r1 verwendet,
welche in der bereits beschriebenen Weise durch Stoßstangen betätigt werden. Diese
Schwinghebel sind beispielsweise zwischen je einem Paar Plätten s und s' gelagert,
welche an entsprechende Ansätze t, t' des Zylinderkopfs angeschraubt oder sonstwie
befestigt sind. Wahlweise kann an Stelle der genannten angegossenen Arme p auch
ein gabelartiges Stück p1 verwendet werden, welches mit Hilfe einer Schraube p2
am Zylinderkopf befestigt ist. .
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Auch bei der letztbeschriebenen Anordnung kann je nach Wunsch an Stelle
der Laschen o eine Lagerung in hohlen Haltern und Einsatzstücken gemäß Fig.6, 7
oder 7a angewendet werden.