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Pleuelstange für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf Pleuelstangen für Brennkraftmaschinen mit einem auf dem Kolben oder Kurbelzapfen
sitzenden Exzenter, das eine zusätzliche Verschiebung des Kolbens am oberem. Totpunkt
des Auspuffhubes zwecks vollständiger Austreibung der Verbrennungsgase bewirkt.
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Bei -der üblichen Ausbildung der Brennkraftmaschinen ist es bekanntlich
ummöglich, den Kolben bis zum Kopf des Zylinders, zu heben, ,da ein gewisser Zwischenraum
notwendig ist, um die während des Kompressionstaktes verdichteten frischen Gase
aufzunehmen. Ein Teil. der verbrannten Gase verbleibt also unvermeidlich in dem
Zylinder, nachdem das Auspuffventil geschlossen ist.
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Man hat bereits .eine Pleuelstange mit einem auf dem Kolben- oder
Kurbelzapfen sitzenden Exzenter benutzt, das bei Drehung um i8o° zum oberen Ende
des Zylinders während des Auspuffhubes den Kolben bis zum Zylinderkopf verschieben
sollte, um die Verbrennungsgase vollständig auszutreiben. Dabei sollte dieses Exzenter
außerdem den Kolben während des Verdichtungshubes in seiner tiefsten Lage halten.
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Dass Exzenter allein kann jedoch nicht das gewünschte Ergebnis liefern;
denn es kann unmöglich die Hublänge des Kolbens ändern, ohne daß vorher die Drehbewegung
dieses Exzenters eingeleitet und dadurch der Kolben in @ bezug. auf die Kolbenstange
exzentrisch verlagert: wird.
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Man hat bereits mehrere Mittel zur Einleitung der Drehung des Exzenters,
beispielsweise Federn, vorgeschlagen; aber die fdr
das Exzenter
erforderliche Drehung um i8o° sowie die Schmierung bildeten dabei schwer lösbare
Aufgaben, und die zur Lösung vorgeschlagenen Mittel besaßen zum mindesten immer
eine zweifelhafte Wirkung. Gemäß vorliegender Erfindung werden diese Schwierigkeiten
dadurch überwunden, daß mit dem auf dem Kolben- oder Kurbelzapfen sitzenden Exzenter
,ein Nocken verbunden ist, der in seine Mittelstellung mittels eines unter Druck
einer Feder stehenden, auf der Pleuelstange angeordneten Stößels zurückgeholt wird
und infolge des auf seinen Umfang wirkenden Federdruckes die Drehung des Exzenters
einleitet.
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Der mit dem Exzenter verbundene Nocken kann dabei als einfacher, nur
auf einem Teil seines Umfanges unter der Wirkung des Stößels stehender, eine gleichförmige
Schwingungsbewegung bei bestimmten Kolbenbewegumgen ausführender Nocken ausgebildet
sein; dabei kann der Nocken eine solche Form aufweisen, daß er nur an seinen Enden
unter der Einwirkung des Stößels steht, während auf dem Mittelteil seines Umfanges
die Stößelwirkung aufhört. Der Nocken kann auch als ein mit seinen beiden Erhöhungen
wirkender, eine .ständige Umlaufbewegung während der Kolbenbelvegungen ausführender
Doppelnokken ausgebildet sein, auf den der Stößel. stetig einwirkt.
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Nachstehend soll an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert werden,
in weicher Weise die Erfindung ausgeführt werden kann.
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Fig. i zeigt im Aufriß einen Doppelnocken; der fest mit dem in den
Pleuelstangenfuß eingesetzten Exzenter verbunden ist.
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Fig. 2 ist ein Schnitt durch II-II der Fig. i und zeigt den Einbau
dieses Doppelnockens und des Exzenters auf der Kolbenachse.
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Fig.3 bis 6 zeigen schematisch die Wirkungsweise des Doppelnockens.
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Fig. 7 und 8 zeigen. verschiedene Ausführungsformen eines Nockens,,
der bei. bestimmten Kolbenbewegungen eine ungleichförmige Schwingungsbewegung ausführt.
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Fig. 9 zeigt die Anordnung von zwei Doppelnocken.
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Bei der in Fig. i und 2 dargestellten Anordnung ist die Achse i des
Kolbens 2 mit der Pleuelstange'3 durch ein Exzenter 4 verbunden, das sich im Innern
der Lauffläche drehen kann. die im Pleuelstangenfuß vorgesehen ist. Die Achse i
führt durch das Exzenter 4 durch eine Bohrung 6 hindurch, deren Mittelpunkt c' sich
in dem Abstand e' vom Mittelpunkt o der Exzenterscheibe 4 befindet. An diese Scheibe
ist in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 7, ein
Nocken 8 angesetzt, der bei dem dargestellten Beispiel als Doppelnocken ausgebildet
ist. Ein Stöße19, der in Flanschen io und i i der Pleuelstange 3 geführt ist und
unter dem Einfluß einer Feder 12 :steht, drückt ständig auf diesen Nocken
von unten nach oben über eine Rolle 13, welche auf dem Umfang dieses Doppelnokkens
8 läuft.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebener pleuelstangenanordnung ist
folgende: Es sei angenommen, daß der Kolben sich an seinem oberen Totpunkt am Ende
des Auspuffhubes befinde. Zu Beginn des darauffolgenden Einströmtaktes übt die durch
die Kurbelwelle mitgenommene Pleuelstange auf die Achse i eine nach unten gerichtete
Beanspruchung aus, während der Kolben infolge seiner Trägheit auf die Achse eine
nach oben gerichtete Beanspruchung ausübt. Das Exzenter wird auf diese Weise einem
Drehmoment ausgesetzt und sucht die in Fig.3 dargestellte Lage einzunehmen. Diese
Stellung entspricht der Lage, in welcher der Kolben sich am äußerstem Punkt seines
Aufwärtshubes gegenüber dem Zylinderkopf befindet und seine Abwärtsbewegung beginnt.
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Gegen Mitte des Einströmhubes des Kolbens überwiegt die Wirkung des
Stößels. 9 auf den Doppelnocken 8, und das durch den Doppelnocken 8 mitgenommene
Exzenter 4 nimmt die in Fig. 4 angegebene Stellung ein, in welcher die Achse i in
bezug auf die Pleuelstangenachse versetzt ist. Der Stößel wirkt dabei auf den konzentrischen
Teil a, b des Doppelnockens 8, so daß seine Wirkung aufgehoben wird.
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Am Ende des Einströmhubes verschwindet die Beschleunigung der Bewegung
der Pleuelstange und ändert ihr Vorzeichen. Ebenso verhält es sich mit der Bewegung
des Kolbens, und das entwickelte Drehmoment sucht das Exzenter 4. in die in Fig.
5 dargestellte Lage zu bringen. Während des V erdichtungshäbes wird der Kolben immer
in der tiefstmöglichen Stellung gehalten, welche der in Fig.5 gezeigten Exzenterlage
entspricht.
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Wenn der Kolben wieder hochsteigt, um seine Auspuffbewegung ,auszuführen,
wirkt der Stößelg auf den Doppelnocken 8 und dreht ihn, um ihn in die in Fig. 6
dargestellte Lage, d. h. in seine Mittelstellung, zu bringen. Gegen Ende des Auspuffhubes
wird die Beschleunigung der Pleuelstangenbewegung aufgehoben und ändert ihr Vorzeichen,
während unter der Einwirkung der Trägheit der Kolben selbst weitersteigt. Das Exzenter
nimmt dann die in Fig.3 dargestellte Lage ein, in welcher der Kolben den oberen
Teil des Zylinders erreicht und fast den Zylinderkopf berührt, so daß für eine vollständige
Austreibung der Gase gesorgt wird.
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Da also beim Auspuff=takt sich keinerlei
Gegendruck
der entwickelten Trägheitskraft widersetzt, bewirkt die Kolbenachsedurchihre Verschiebung
zum oberen Zylinderende eine Hubbewegung des Kolbens, die bis zur Berührung mit
dem Zylinderkopf führt, so daß der vollständige Auspuff der verbrannten Gase bewirkt
wird, wogegen beim Kompressionstakt der durch die verdichteten frischen Gase erzeugte
innere Gegendruck gerade sich der Wirkung der Trägheitskraft widersetzt, so daß
hierbei der Kolben nicht die oberste Stellung einnimmt und auf diese Weise in dem
oberen Teil :des Zylinders den zur Unterbringung der komprimierten frischen Gase
notwendigen Raum läßt.
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Die vorstehend beschriebene Steuerung bietet keinerlei Schwierigkeiten
hinsichtlich der Schmierung, so daß die übliche Schmierungsweise genügt, ohne daß
Änderungen an derselben vorgenommen werden müßten.
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Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung im einzelnen Änderungen
an der Vorrichtung zur Steuerung der anfänglichen Verschiebung des Exzenters vorgenommen
werden können. Insbesondere kann natürlich die Nockenform entsprechend der Schubbeanspruchung,
welche der Necken unter dem Einfluß einer Feder o. dgl. ausüben muß, geändert werden.
Auch kann der Necken mit dem Exzenter ein starres Ganzes- bilden, und die Exzenter-Nocken-Einheit
kann in gleicher Weise auf dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle oder auf der Achse des
Kolbens oder auch auf diesen beiden Teilen angeordnet werden, um den Hub des Kolbens
zu verändern. Obwohl die Form des oben beschriebenen Doppelnockens den Vorteil bietet,
daß sie eine umlaufende Bewegung ergibt, bei der eine bessere Auswuchtung der Organe
als bei einer hin und her gehenden Bewegung erfolgt, kann diese Nockenform schließlich
in der in Fig. 7 und 8 angegebenen Weise geändert werden.
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Gemäß Fig.7 führt der Nocken eine hin und her gehende Schwingbewegung
aus und unterliegt dem Schub des Stößels 9 von c bis d, um in seine Mittelstellung
gebracht zu werden.
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Der Necken gemäß Fig. 8 ist der Wirkung des Stößels nur an seinen
Enden ausgesetzt, während keinerlei Einwirkung dieses Stößels am Mittelteil seines
Umfanges zwischen e und f auftritt. Diese Ausführungsform bietet insofern Vorteile,
als der Necken weniger breit und daher leichter im Kolben unterzubringen ist. Natürlich
kann man auch zur Vervollkommnung der Auswuchtung zwei Doppelnocken anbringen, wie
in Fig.9 gezeigt ist. Man wird dabei z. B. zwei Necken 8 und 8' zu beiden Seiten
der Exzenterscheibe 4 befestigen, und zwei unter dem Druck einer zentralen Feder
i a stehende Rollen 13 und I .-können die Verlagerung der Exzenterscheibe in einem
gewünschten Augenblick gestatten. Die Wirkungsweise bleibt dabei natürlich dieselbe
wie früher.