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Rohrschieberantrieb für Zweitaktbrennkraftmäschinen Die Erfindung
betrifft den Rohrschieberantrieb für Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei dem jeder
Rohrschieber von einem mit zwei Kurbel- oder Exzentertrieben verbundenen Lenker
eine achsparallele- und eine urn die Schieberlängsachs.e schwingende Bewegung erhält,
deren Bahn in jedem Punkt der Schieberlauffläche eine in sich geschlossene Kurve
bildet.
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Die Erfindung besteht darin, da.ß die beiden Antriebskurbel bzw. Exzenterzapfen
voneinander verschiedene Kurbelradien aufweisen und -daß der Antriebskurbel- bzw.
Exzen terzapfen mit größerem Kurbelradius, über eine Pleuelstange bzw. Pleuelscheibe
mit dem Lenker verbunden ist und über denselben hauptsächlich die hin und her gehende
Bewegung des Schiebers erzeugt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt des schematischen Beispieles einer
Brennkraftmaschine, -Fig.2 einen Querschnitt derselben nach Linie A-B in Fig.i,
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Fig.3 ein Zeitsteuerdiagramm dieses Beispieles, Fig. 4 ein anderes
Zeitsteuerdiagramm, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 5, Fig. 7 einen Längsschnitt nach Linie
E-F in Fig. 5.
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In Fig. i und 2 sind schematisch ersichtlich der Zylinder i, Rohrsteuerschieber
2 mit Mitnehmerzapfen 2', Zylinderdeckel 3, Arheitskolben q., die Pleuelstange 5,
Kurbelwelle6, diebeidenRohrsteuerschieberantriebskurbelwellen 7, das Exzenter 7',
Steuerkurbelzapfen 7", die Pleuelstange 8, der Zapfen g, Exzenterstein i o, Antriebslenker
i i mit Schlittenführung i i F des Exzentersteines, das Lagergehäuse.13 und die
Drehnuß 1q. am Mitnehmerzapfen 2'.
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Bei dem in Fig. i und 2 veranschaulichten Rohrsteuerschieberantrieb
werden: die beiden Steuerwellen 7 von der Kurbelwelle mit gleicher Drehzahl angetrieben.
Die HorizontalkompQnente der Bewegungskurve C des Schiebers wird von .einem mit
dem Kurbelzapfen 7" der einen Rohrsteuerschieberantriebswelle 7 gleichsinnig und
mit in bezug auf den Kurbelzapfen 7" keiner oder nahezu keiner Winkelversetzung
umlaufenden Exzenter 7' mittels des Exzentersteines io auf die Schlittenführung
i
i' des Antriebslenkers i i übertragen, während die Vertikalkomponente vom Kurbelzapfen
7" mittels der Pleuelstange 8 auf den Zapfen 9, der im Antriebslenker i i gelagert
ist und .mit diesem gezwungenermaßen die Horizontalbewegung - mitmacht, übertragen
wird. Der Zapfen 9 bewegt sich daher nicht auf einer vertikalen, sondern auf einer
Kurve entsprechend der Bewegungskurve C. Diese Tatsache erlaubt, da der Zapfen 9
sich mit dem Kurbelzapfen 7" gleichsinnig, aber in kleinerem Maße aus der Mittellage
herausbewegt, die Verwendung einer Pleuelstange 8, deren Länge gleich dem Kurbelradius
oder noch kleiner ist, ohne daß der Winkelausschlag der Pleuelstange 8 aus der Vertikalen
unzulässig groß wird. Statt die Horizontalkomponente der " Bewegungskurve C vermittels
des Steines i o und der Gleitbahn i i' vom Steuerzapfen 7' auf den Lenker i i zu
übertragen, kann dies auch direkt durch :eine Pleuelstange erfolgen, die mit demeinenEnde
am Steuerzapfen 7' und mit,dem anderen Ende am Lenker i i angeschlossen ist. Während
also die eine Welle sowohl die vertikalen wie horizontalen Bewegungskomponenten
des Lenkers erzeugt, dient die zweite Welle lediglich zur Parallelführung des Lenkers
i i. Statt den Lenker durch eine zweite Steuerwelle 7 parallel zu führen, könnte
der Lenker i i auch eine um einen Drehpunkt schwingende Bewegung ausführen. Der
zur ParalleIführung nötige zweite Kurbeltrieb 7, 7", 8 des Lenkers i i wird dabei
ersetzt durch einen um ein festes Zentrum schwingenden weiteren Lenker oder durch
einen in einer festen Bahn hin und her gehenden Kreuzkopf. Eine ähnliche Arbeitsweise
des Lenkers i i kann auch erreicht werden mit zwei Wellen, von denen die eine den
Steuerzapfen 7" mit Pleuel 8 trägt und entsprechend auf den Lenker wirkt, während
die zweite Welle über ein Exzenter, das direkt im Lenker läuft, auf diesen einwirkt.
Gegenüber diesen Antrieben hat der Antrieb mit Zweiwellenparallelführung den Vorteil;
daß er in bezug auf die Schieberlängsachse eine symmetrische Bewegungskurve C ergibt
und sämtliche Kräfte von, den beiden Wellen aufgenommen %,,erden, da der ganze Antrieb
an diesen beiden Wellen hängt und keine andere Abstützung im Gehäuse oder sonstwo
erforderlich ist, `In den Zeitste uerdiagrammen (Fig. 3 und4) ist waagerecht eine
Umdrehung der Kurbel-,welle in Graden, die auch als beliebige Zeiteinheiten aufgefaßt
werden können, aufgetragen, und über jeder Kurbelstellung sind die entsprechenden
Stellungen -der festen Steuerkanten A, `und Au des Auspuffes ,A, ferner
B, und B" der Spülschlitze B und &' und B,," der überladeschlitze B',
die beweglichen Steuerkanten So und SU und 2o des Schiebers und die bewegliche Steuerkante
4v des Kolbens aufgetragen. Die Pfeile deuten die Drehrichtung der Kurbelwelle und
die entsprechenden Bewegungsrichtungen von Kolben und Schieber in den Diagrammen
an. Der Abstand a der beiden Scheitelgeraden der Schieber und Kolben Wegzeitkurven
bilden die Phasendifferenz zwischen der Kolben- und Schieberbewegung. Trotz dieser
Phasendifferenz sind über die Dauer der maximalen Auf-und Abwärtsgeschwindigkeiten
diese Bewegungen des Schiebers, und Kolbens einander gleichgerichtet.
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Ebenfalls aus, Fig. i und den beiden Diagrammen 3 und 4 ist ersichtlich,
daß die Steuerung der Schlitze durch den Schieber in seiner Totzone schärferen Richtungswechsels,
also mit größerer Beschleunigung, erfolgt und daß .die Differenz der maxirnalen
Beschleunigungen der beiden Be"vegungstotzonen der hin und her gehenden Bewegung
des Schiebers durch ein möglichst großes VerhältnisKurbelradius/Pleuelstangenlänge
des die hin und her gehende Bewegung des Schiebers erzeugenden Kurbeltriebes möglichst
groß gemacht wurde. Die beiden Totzonen mit voneinander verschiedenen maximalen
Beschleunigungen werden durch die beiden Zonen größter Tangentenneigung der Wegzeitkurve,
also größter Geschwindigkeit, voneinander getrennt. Dadurch, daß der Lenker i i
außer der hin und her gehenden Bewegung parallel zur Schieberachse noch eine Bewegung
rechtwinklig zu dieser ausführt, kann das obige Verhältnis gleich i oder größer
oder sogar kleiner gewählt werden.
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Das Diagramm in Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen in Fig.3
nur dadurch, daß der Spülzeitquerschnitt b zugunsten eines möglichst großen überladezeitquerschnittes
b' kleiner gemacht wurde. In einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i äußerst sich
das so, daß entsprechend den etwas geänderten Steuerzeiten im Zylinder i die Höhe
der Spülschlitze Betwas kleiner und die Höhe der Ladeschlitze B' etwas größer gemacht
werden muß.
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Die Ordinaten der vertikal schraffierten Flächen a, b und
b' zeigen den Verlauf der lichten Schlitzhöhen an, die, mit den zugehörigen
Schlitzbreiten multipliziert, den Querschnittsverlauf des Auslasses A, des. Auspuffes
ins Freie oder in, die Auspuffturbine des Eintrittes B der Spülluft und des Eintrittes
B' der überladeluft oder des Ladegemisches ergeben. Durch Umkehren der Drehrichtung
der Kurbelwelle und der Schieberantriebswelle oder, was aufs gleiche herauskommt,
durch Verdrehen der Schieberantriebswelle in, bezug auf die Kurbelwelle
um
eine gleiche oder nahezu gleich große Nacheilung können die Aus.puffschlitzeAstatt
am äußeren Arbeitsraumende am inneren Arbeitsraumende angeordnet werden,. während
die Einlaßschlitze B für die Spülluft in diesem Falle statt am inneren Arbeitsraum-ende
am äußeren Arbeitsraumende angeordnet werden.
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In den Fig.3 und ¢ entsprechen die eingeklammerten Bezeichnungen
a, a' und b der Bewegungsrichtung der punktierten Pfeile.
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Aus Fig. 5, 6 und 7, die die konstruktive Lösung und Anwendung des
in Fig. i und 2 an einer Einzylindermascbine schematisch dargestellten Antriebes
bei einer Maschine mit fächer- oder sternförmig angeordneten Zylindern darstellt,
ist ersichtlich, daß die Anordnung der Antriebswellen 7 so gewählt wird, daß an
eine Antriebswelle 7 zwei Antriebslenker i i gekuppelt sind, und zwar so, daß für
den einen Antriebslenker i i die Horizontalkomponente der Bewegungskurve mittels
des Exzenters 7' und Exzentersteines io und die Vertikalkomponente mittels. des
Kurbelzapfens 7" und der Pleuel 8 erzeugt wird, während für den andern Antriebslenker
i i nur die Vertikalkomponente, mittels des zweiten Kurbelgetriebes bewerkstelligt
wird, die für die Parallelführung des Antriebslenkers i i nötig ist. Die Länge der
Pleuelstangen des Antriebes der vertikalen hin und her gehenden Bewegung des Rohrsteuerschiebers
ist so kurz, daß man nicht mehr Reit Pleuelstangen auskommt, sondern den Durchmesser
der Lauffläche des Zapfens q so groß machen muß, da.ß der Kurbelzapfen innerhalb
der Lauffläche des. Zapfens q zu liegen kommt, die Pleuelstange also zu einer runden
Scheibe wird, oder aber die Laufbahn 9 wird in zwei zur Verbindungslinie der Zentren
des Kurbelzapfens und Zapfens 9 symmetrische Laufbahnsektoren unterteilt, der eine
den Kurbelzapfen umschließen de Sekto r 9' mit gleichem Radius wie die Pleuelstange,
der andere, 9", mit kleinerem Radius.
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Dadurch, daß die Laufflächen 9' und 9" des Pleuels 8 sowie die entsprechenden
Laufflächen der Antriebslenker i i um das. Drehzentrum 9 kugelig hergestellt sind,
wird stets gleichmäßiges Tragen der Laufflächen sowohl zwischen den Pleueln 8 und
Antriebslenkern i i und Pleueln 8 und Kurbelzapfen 7" der Schieberantriebswelle
7 gewährleistet, da sich die Pleuel8 bei Ungenauigkeiten oder kleinen Deformationen
des Kurbelzapfens 7" infolge ,der kugeligen Laufbahnen 9' und 9" selbst einstellen.
Daß die Laufbahn der Schlittenführung i i' sowie die entsprechende Lauffläche i
o' des. Exzentersteines i o zylindrisch hergestellt sind, hat zur,Folge, daß die
Laufflächen i o' und ii", die außer den horizontal wirkenden Massenträgheitskräften
infolge der Schwingungsbewegung auch noch die Normaldrücke der Pleuel resultierend
aus der vertikalen Schieberbewegung aufzunehmen haben, stets. über die ganze Breitegleichmäßig
tragen und außerdem der Antriebslenker gegen Drehen um das. Zentrum g der kugeligen
Laufflächen 9' und 9" gesichert ist. Die Übertragung der Bewegung vom Antriebslenker
i i auf den Zapfen 2' am Schieber 2 erfolgt über das Lagergehäuse 13, das am Antriebslenker
i i mittels zweier Stiftschrauben befestigt ist, und über die im Lagergehäuse 13
kugelig gelagerte Drehnuß 14. Trotz der Kröpfung des Antriebsfenkers i i wirken
an diesem keine Kippmomente, da die Zentren der beiden Pleuel 8 und der Drehnuß
14 in einer Ebene liegen.