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Rohrschieber für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen
Rohrschieber für Brennkraftmaschinen, bei welchen der Kolben im Rohrschieber gleitet,
dessen Außenfläche mehrere in einem Abstand voneinander liegende ringförmige Arbeitsleisten
hat, die in der Zylinderbohrung gleiten. Der Rohrschieber steht also nicht auf seiner
ganzen Länge in Gleiteingriff mit der Zylinderbohrung, wodurch die Reibung vermindert
wird.
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Die Erfindung bezweckt, die namentlich bei den Explosionen auftretenden
Reibungsdrücke zwischen dem Rohrschieber und der Zylinderbohrung zu verringern,
indem dafür gesorgt wird, daß zwischen den beiden ringförmigen Arbeitsleisten des
Rohrschiebers, von denen die obere in bekannter Weise die Ein- und Auslaßkanäle
enthält, ein mit kleinerem Durchmesser versehener Teil liegt, der während der höchsten
Arbeitsdrücke sich gegenüber den Einlaß- und Auslaßöffnungen des Zylinders befindet.
Bei den bekannten Maschinen sind die die Einlaß-und Auslaßkanäle aufweisenden Arbeitsleisten
so breit, daß der kleinere Durchmesser des Rohrschiebers stets außer Eindeckung
mit den Einlaß- und Auslaßkanälen in der Zylinderwandung bleibt, so daß bei den
höchsten Arbeitsdrücken die Arbeitsleisten mit erhöhtem Druck nach auswärts gedrückt
werden, was eine unerwünschte Erhöhung der Reibung zur Folge hat.
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Ferner wird erfindungsgemäß der mit den Einlaß- und Auslaßkanälen
versehene Teil des Rohrschiebers derart urrund verzerrt, daß die Eimaß- und Auslaßkanäle
in Umfangsstellen sich befinden, die einen größeren Krriimmungsradius haben als
der normale Krümmungsradius des Rohrschiebers, während der Krümmungsradius der zwischen
den die Kanäle aufweisenden Teilen liegenden Umgangsteile des Rohrschiebers kleiner
ist als der normale Krümmungsradius. Der Rohrschieber wird also gewissermaßen an
den Stellen der Kanäle mit nach auswärts springenden Teilen versehen, welche nachgiebig
gegen die Innenwandung des Zylinders drücken, um wenigstens an den Stellen der Kanäle
eine gute Abdichtung aufrechtzuerhalten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. z ist ein senkrechter Schnitt einer Brennkraftmaschine mit dem
neuen Rohrschieber; Abb. =a ist ein Teilschnitt in vergrößertem Maßstabe einer abgeänderten
Ausführungsform des Rohrschiebers; Abb. 2 ist eine Seitenansicht des Rohrschiebers;
Abb. 3 ist ein Querschnitt des Rohrschiebers, wobei in übertriebener Weise schematisch
die Verzerrung der Rohrschieberwandung dargestellt ist, und Abb. q. zeigt im Querschnitt
einlun Zylinder mit Rohrschieber, wobei schematisch die Drücke dargestellt sind,
welche infolge der Verzerrung
des Rohrschiebers auf die Zylinderwandung
ausgeübt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in einer Brennkraftmaschine
A mit hin und her gehendem und um seine Achse schwingendem- Rohrschieber dargestellt.
Der Rohrschieber B ist in dem Zylinder io beweglich angeordnet, um die Einlaßkanäle
und die Auslaßkanäle des Zylinders in üblicher Weise zu steuern, indem nämlich diese
Kanäle mit den Schieberkanälen ix, i2 und dem Kanal 15 (Abb.3) zusammenarbeiten,
von denen der letztere größer ist, da er sowohl als Einlaß- als auch als Auslaßkanal
dient. Die Zylindereinlaß-und Auslaßkanäle 13 und 1q. stehen- mit entsprechenden
Einlaß- und Auslaßleitungen 16, 17 in Verbindung. Das obere Ende des Zylinders wird
durch den gewöhnlichen Zylinderkopf C verschlossen, der teilweise in die Verbrennungskammer
18 hineinragt. Der Rohrschieber wird durch die Antriebsvorrichtung D in Bewegung
gesetzt, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Kurbel ig besteht,
welche von einer Steuerwelle 2o getragen wird, wenn es sich um eine gewöhnliche
Viertaktmaschine handelt. Die Kurbel i9 ist mit dem Rohrschieber durch einen Kurbelarm
2i verbunden. Im Innern des Rohrschiebers B befindet sich der Kolben 22, der durch
die Kolbenstange 2¢ mit der Kurbelwelle 23 verbunden ist.
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Aus der Abb. 2 ist ersichtlich, daß der Rohrschieber B mit einer ringförmigen
Arbeitsleiste 25 versehen ist, die einen größeren Durchmesser hat als die benachbarten
Teile des Rohrschiebers. In dieser Arbeitsleiste sind nun die Einlaß- und Auslaßkanäle
11, 12 und 15 angeordnet, und zwar ist die Arbeitsleiste in Achsrichtung so lang,
daß sie genügend weit über die Kanäle hinausragt, um eine gute Abdichtung herzustellen.
Unterhalb und oberhalb der Arbeitsleiste 25 hat der Rohrschieber einen kleineren
Durchmesser, wie bei 26 bzw. 27 gezeigt ist. Vorzugsweise wird an der Übergangsstelle
von der Arbeitsleiste 25 zu den Teilen 26 und 27 eine unterschnittene Ringnut 28
angeordnet, welche zur Ansammlung und Verteilung von Schmieröl dient. In der Abb.
i a ist die Arbeitsleiste 25' mit den Ringzonen 26' und 27' durch konische Teile
28' verbunden, durch welche eine etwas gleichmäßigere Schmierung erzielt wird.
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Der Rohrschieber B ist ferner noch mit einer zweiten Arbeitsleiste
29 versehen, welche vorzugsweise in der Nähe des unteren Endes der Zylinderbohrung
zu liegen kommt, wie aus der Abb. i ersichtlich ist. Diese Arbeitsleiste 29 wird
ebenfalls durch Ringnuten 3o begrenzt. In der Abb. ia ist an Stelle der Ringnut
3o eine konische Ringfläche 30' vorgesehen, welche demselben Zweck dient als die
bereits erwähnten konischen Ringteile 28'.
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Die Arbeitsleisten 25 und 29 werden ungefähr mit einem Spielraum von
0,05 mm oder weniger in den Zylinder io eingepaßt. Die anderen Teile des
Rohrschiebers werden jedoch vorzugsweise derart ausgeführt, daß sie vollständig
außer Berührung mit dem Zylinder bleiben. In dieser Weise werden die Reibungsverluste
der Brennkraftmaschine wesentlich verringert, und es wird eine gute Arbeitsleistung
der Maschine erzielt. In der in der Abb. i dargestellten Lage beginnt gerade der
Einsaughub der Maschine, und wenn die Kurbelwelle 36o' verdreht worden ist, dann
ist das eingesaugte Brennstoffgemisch verdichtet und kann entzündet werden, wobei
in diesem Zeitpunkt der Kolben 22 die in der Abb. i dargestellte Lage einnimmt,
jedoch hat sich die Steuerwelle 2o lediglich um i8o ° verdreht, so daß die Arbeitsleiste
25 des Rohrschiebers in der Ringtasche im oberen Ende des Zylinders liegt, während
der Teil 26 des Rohrschiebers gerade gegenüber den Zylinderkanälen ix und
1q. liegt. Wenn nun die Zündung stattfindet, dann wird infolge des Explosionsdruckes
der Rohrschieber radial nach auswärts gedehnt, und zwar an Stellen, die mit genügend
großem Spielraum von der Innenwandung des Zylinders entfernt liegen, so daß Reibungsverluste
zwischen dem Rohrschieber und dem Zylinder während der Explosion verhütet werden.
Da ferner die Arbeitsleisten 25 und 29 verhältnismäßig schmal im Verhältnis zur
Gesamtlänge des Rohrschiebers sind, so werden die Reibungsverluste infolge der Verschiebung
dieses Rohrschiebers sehr wesentlich verringert, und zwar liegen die Reibungsflächen
des Rohrschiebers stets da, wo die Reibungsverluste am geringsten werden. Infolge
dieser neuartigen Ausbildung des Rohrschiebers ist es möglich, ungewöhnlich genaue
Passungen zwischen dem Zylinder und dem Rohrschieber an denjenigen Stellen herzustellen,
wo sich die Rohrschieberkanäle befinden, so daß an dieser Stelle eine äußerst gute
Abdichtung entsteht.
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Als besonderes praktisches Ausführungsbeispiel sei erwähnt, daß die
ringförmigen Arbeitsleisten 25 und, 29 bei einer Zylinderbohrung von 85 mm Durchmesser
mit einem Spielraum von o,0125 mm eingepaßt werden können, während die Ringzonen
26, 27 und 31 ungefähr einen Spielraum von 0,05 mm in dieser Zylinderbohrung
haben. Der Spielraum für die Ringzonen 26, 27 und 31 soll jedoch nicht wesentlich
o,o5 mm überschreiten, um eine Ölschicht von gewöhnlicher Beschaffenheit zwischen
dem Zylinder und der Außenwandung der Zonen 26, 27 und 31 aufrechtzuerhalten.
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Gemäß den Abb. 3 und q. wird zwecks Erzielung einer noch besseren
Abdichtung des Rohrschiebers an den Stellen, wo sich die Einlaß-und Auslaßkanäle
befinden, eine Verzerrung des Rohrschiebers vorgenommen, derart, daß an den Stellen
der Ein- und Auslaßkanäle die Rohrschieberwandung
nachgiebig nach
auswärts gedrückt wird. Der ursprünglich genau hohlzylindrisch hergestellte Rohrschieber
B wird also aus seiner genauen zylindrischen Form heraus- und mehr in eine rechteckige
Form gebogen, und zwar hauptsächlich in der Nähe der Einlaß- und Auslaßkanäle 11,
12 und 15. Zwecks einfacher Herstellung dieser Verzerrung wird beispielsweise lediglich
der obere Teil des Rohrschiebers verzerrt, und zwar ungefähr von der unteren Nut
28 an bis zum oberen Ende.
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Zwecks Verzerrung des Rohrschiebers wird der Durchmesser 33 desselben,
der zwischen den Kanälen 11, 12 und 15 liegt, verkleinert, und die Durchmesserstellen
34, die durch die Kanäle hindurchgehen, werden vergrößert, so daß ge-. wissermaßen
nach auswärts federnde Teile 35 entstehen, zwischen welchen nach einwärts gebogene
Teile 36 liegen, und zwar liegen diese Teile 36 zwischen je zwei aufeinanderfolgenden
Kanälen. Diese Verzerrung der Hülse ist in der Abb. 3 in übertriebener Weise dargestellt.
Wenn nun dieser verzerrte Rohrschieber in den Zylinder eingesetzt wird, dann werden
die nach auswärts ragenden Stellen 35 und die nach einwärts ragenden Stellen 36
im wesentlichen durch den Zylinder wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückgedrückt,
in der sie einen genauen Hohlzylinder bilden; jedoch die ursprünglich nach auswärts
gebogenen Teile 35 haben die Neigung, nach auswärts zu federn und liegen daher gegen
die innere Zylinderwandung mit größerem Druck an als die ursprünglich nach einwärts
gebogenen Teile 36. Es entstehen in dieser Weise an denjenigen Stellen, wo sich
die Kanäle befinden, Druckzonen 37, deren Drücke nach auswärts gegen die Zylinderwandung
gerichtet sind, wie schematisch in der Abb. 4 gezeigt ist. Diese Druckzonen erstrecken
sich vorzugsweise über die Grenze der Zylinderkanäle genügend weit hinaus, um einen
genügend dichten Abschluß zu bilden. Die ursprünglich nach einwärts gerichteten
Teile 36 des Rohrschiebers üben jedoch nach ihrer Einsetzung in den Zylinder einen
verhältnismäßig niedrigen Druck gegen die Zylinderwandung aus, was auch vollkommen
ausreichend ist. Gemäß der Erfindung ist es von Wichtigkeit, daß die größten Drücke
dort erfolgen, wo die Kanäle angeordnet sind, da an diesen Stellen gewöhnlich die
größten Undichtheiten entstehen.