DE758073C - Einrichtung zur Veraenderung des Versatzwinkels der Kurbelwellen einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Veränderung des Versatzwinkels der Kurbelwellen einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine Brennkraftmaschinen mit zwei gegenläufigen Kolben je Arbeitszylinder arbeiten gewöhnlich mit Gleichstromspülung in der Weise, daß die Spüllufteintrittsöffnungen durch den einen Kolben und die Abgasaustrittsöffnungen durch den anderen Kolben gesteuert werden. Die beiden Kolben arbeiten dabei gewöhnlich auf besondere Kurbelwellen, welche unter sich durch ein Zwanglaufgetriebe verbunden sind. Zwecks Erzielung eines guten Arbeitens der Maschine ist es dabei üblich, die Auslaßöffnungen kurze Zeit vor den Einlaßschlitzen zu öffnen, damit die Abgase sich schon entspannt haben, wenn Frischluft in den Zylinder eingeführt wird. In gleicher Weise läßt man bei einwärts gehenden Kolben die Einlaßöffnungen erst kurze Zeit nach den Auslaßöffnungen abschließen, damit eine Überladung der Maschine möglich ist. Die Zwangsläufigkeit im Eröffnen bzw. Abdecken der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen wird dadurch bewerkstelligt, daß man die beiden Kurbelwellen in einem solchen Winkel zueinander versetzt, daß die vorstehend beschriebene Arbeitsweise ermöglicht wird.
• Bei besonders hoch belasteten Maschinen der erwähnten Art für Sonderzwecke, beispielsweise bei Flugmotoren, die mit einem sehr hohen Spül- und Ladedruck arbeiten, können aber durch die erwähnte Ausgestaltung der Maschine Nachteile auftreten, wenn die Maschine für alle Betriebsverhältnisse ein festes, durch den:! Winkelversatz der Kurbelwellen festgelegtes Verdichtungsverhältnis hat. Dieses Verdichtungsverhältnis muß natürlich in erster Linie so hoch gewählt werden, daß beim Anlassen der kalten Maschine bereits die für ein zuverlässiges Zünden der Maschine erforderliche Temperatur im Verbrennungsraum erzielt wird. Wenn nun eine solche Maschine, wie es beispielsweise bei einem Flugmotor der Fall ist, zeitweise, etwa beim Start des Flugzeuges, mit LTberlast arbeiten muß, so treten infolge der hohen; Verdichtung harte Zündungen und als deren Folge übermäßig hohe Gasdrücke auf, welche eine gefährliche Belastung des Triebwerkes (Kurbelwelle, Getriebe usw.) darstellen. Es ist also in vielen Fällen, insbesondere bei Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Flugzeugen, erwünscht, das Verdichtungsverhältnis regeln zu können, derart, daß die Maschinen beim Anlassen und auch im Leerlauf mit einem hohen Verdichtungsverhältnis, bei Vollast und Überlast jedoch mit einem geringeren Verdichtungsverhältnis arbeiten.
• Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Veränderung des Kurbelwellenversatzwinkels in der Kraftübertragung zwischen den beiden Kurbelwellen ein Planetengetriebe vorzusehen, wobei der Planetenradträger verstellt werden kann. Eine solche Einrichtung hat aber ein hohes Gewicht, und sie ist verwickelt in ihrem Aufbau, und ferner benötigt sie zu ihrer Unterbringung einen erheblichen Platz im Motorgehäuse Ferner ist bei Gegenkolbenmaschinen mit zwei über Zahnräder verbundenen Kurbelwellen schon vorgeschlagen worden, eines der Verbindungszahnräder in der Drehebene gegenüber den festen übrigen Zahnrädern zu verschieben und dadurch eine Änderung des Versatzwinkels der beiden Kurbelwellen zu erreichen. Eine solche Verschiebung eines Verbindungszahnrades ergibt aber einen ungenauen und daher schlechten Zahnradeingriff, Vergrößerung des Zahnspiels und alle damit zusammenhängenden Nachteile schlechter Kraftübertragung, unruhigen Laufes u. dgl., die insbesondere bei schnell laufenden Maschinen untragbar sind.
• Man hat auch schon versucht, die beiden Isurbelwellen einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine über ein Kettengetriebe zu kuppeln und durch Veränderung der Lage der Kettenführungsräder eine Änderung des Versatzwinkels der beiden Kurbelwellen herbeizuführen. Kettengetriebe müssen aber insbesondere bei schnell laufenden Maschinen als völlig ungeeignet angesehen werden infolge ihres unruhigen Laufes und des bei Ketten nicht vermeidbaren großen Spiels.
• Endlich hat man zur Ermöglichung des Betriebes einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine in beiden Drehrichtungen bereits vorgeschlagen, die beiden Kurbelwellen über Zahnräder miteinander zu verbinden und das auf der Kurbelwelle der die Auslässe steuernden Kolben sitzende Zahnrad in der Drehebene mit einem toten Gang zu versehen, derart, daß beim Betrieb in der einen Drehrichtung dieses Zahnrad an dem einen den toten Gang begrenzenden Anschlag und beim Betrieb in der anderen Richtung an dem anderen den toten Gang begrenzenden Anschlag anliegt. Der tote Gang ist :dabei so gewählt, daß bei jeder Drehrichtung ein ganz bestimmter Versatzwinkel zwischen den beiden Kurbelwellen vorhanden ist. Man hat auch schon versucht, diesen toten Gang durch Verwendung von Zahnrädern mit gegenläufiger Schrägverzahnung zu ersetzen, wobei die auf der einen Kurbelwelle sitzenden Zahnräder in axialer Richtung verschiebbar sind und wobei beim Umschalten der Maschine von einer Drehrichtung auf die andere die Verschiebung der Zahnräder und damit die Einstellung des dieser Drehrichtung zugeordneten Versatzwinkels der Steuerwelle selbsttätig erfolgt.
• Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung einer Einrichtung zur regelbaren Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine durch Veränderung des Versatzwinkels der beiden über ein Zahnräderzwanglaufgetriebe in Verbindung stehenden Kurbelwellen, wobei es im Wesen dieser Aufgabe liegt, daß die zu schaffende Einrichtung in ihrem Aufbau einfach ist, keine besondere Wartung und wenig Platz beansprucht, nur geringes Gewicht hat und einfach zu bedienen sein soll.
• Gemäß der Erfindung wird eine solche Einrichtung dadurch verwirklicht, daß ein Teil des Zwanglaufgetriebes durch die Wirkung einer von außen auf ihn einwirkenden Kraft in axialer Richtung verschiebbar ist und in jeder Verschiebelage festgestellt werden kann und ferner mit einem anderen Teil so verbunden ist, daß die axiale Verschiebung des einen Teils eine Änderung der Drehlage des anderen Teils im Sinn einer Änderung des Versatzwinkels der beiden Kurbelwellen herbeiführt.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Übereinstimmende Teile sind in den beiden Abbildungen mit gleichen Bezugzeichen versehen.
• Gemäß Abb. i erfolgt die zwangläufige Verbindung der beiden Kurbelwellen i und 2 über Zahnräder 3, 4 und 5, 6, von denen die Räder 4 und 6 mit einem Zwischenrad 7 im Eingriff stehen. Das Zwischenrad 7 weist zu diesem Zweck zwei Zahnkränze 711 und 7b, und zwar mit Schrägverzahnung auf, von denender Zahnkranz 711 mit dem eine gleiche Verzahnung aufweisenden Zahnrad 4, der Zahnkranz 7b mit dem Zahnrad 6 zusammenarbeitet. Beide Zahnkränze 711 und 7b bilden mit dem Zahnradkörper 7 ein einheitliches Stück, oder sie können auch undrehbar und unverschiebbar an diesem befestigt sein. Der Zahnradkörper 7 ist auf einer im Maschinengehäuse 8 gelagerten Welle g drehbar und in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Er ist mit einem axialen zylindrischen Fortsatz io versehen, welcher an seinem Umfang eine Anzahl von nebeneinanderliegenden Quernuten i i aufweist. In die Quernuten i i greift die Verzahnung eines Zahnritzels 12 ein, welches auf einer Welle 13 sitzt. Durch Verdrehung der Welle 13 mittels eines Schneckentriebes 14, 15 kann eine Verschiebung des Fortsatzes io und damit des Zahnradkörpers 7 in Richtung der Achse der Welle g und damit bei geeigneter Schräglage der Verzahnung der Radkränze 711 und 7b eine Änderung des Versatzwinkels der beiden Kurbelwellen i und 2 über die Räder 3 und 4 erzeugt werden. Bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel würde es schon genügen, wenn nur einer von den beiden Zahnkränzen 711 und 7b und die mit ihm zusammenarbeitenden Übertragungsräder Schrägverzahnung aufweisen.
• Gemäß Abb. 2 ist die Kurbelwelle i der Gegenkolben-Brennkraftmaschine über Stirnräder 3, 4 mit einem Stirnrad i711, die Kurbelwelle :2 über Stirnräder 5, 6 mit einem zweiten Stirnrad 17b verbunden. Die beiden Stirnräder i711 und i7b sind gleichachsig zueinander angeordnet und gelagert auf einer Welle 21. Das Zahnrad i7 b sitzt dabei undrehbar und unverschiebbar auf der Welle 2,1, die an ihrer Umfläche mit einer schraubenförmigen Nut 2o versehen ist. In diese Nut greift ein am Stirnrad i711 angebrachter unnachgiebiger Fortsatz 2o11 ein. Das Stirnrad i711 weist ferner ähnlich wie das Rad 7 nach Abb. i einen zylindrischen axialen Fortsatz io auf, welcher ebenso wie bei der Ausführungsform nach Abb. i mit an seinem Umfang angeordneten und nebeneinanderliegenden Ringnuten i i versehen. ist. In diese Ringnuten greift wieder die Verzahnung eines Zahn@ritzels 12 ein, welches auf einer über ein Schneckengetriebe 14, 15 angetriebenen Welle 13 sitzt. Die Anordnung ist so getroffen, dä_ß lediglich das Zahnrad i711, nicht aber das Zahnrad 17b in axialer. Richtung verschoben werden kann. Bei einer solchen Verschiebung wird die Winkellage des Zahnrades 17" in bezug auf das Zahnrad i7 b und damit auch der Versatzwinkender beiden Kurbelwellen geändert. Der Antrieb der Welle 13 und damit die axiale Verschiebung des Fortsatzes io der Zahnräder 7 bzw. 1711 kann in beiden Fällen entweder von Hand oder selbsttätig durch einen Regler erfolgen, der auf eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine wichtige physikalische Größe anspricht. Die selbsttätige Verstellung kann auch mit einer Handverstellung gleichzeitig angewendet werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur regelbaren Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Gegenkolben-Brennkraftmaschine durch Veränderung des Versatzwinkels der beiden über ein Zahnräderzwanglaufgetriebe- in Verbindung stehenden Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Zwanglaufgetriebes durch die Wirkung einer von außen auf ihn einwirkenden Kraft in axialer Richtung verschiebbar ist und in jeder Verschiebelage festgestellt werden kann und ferner mit einem anderen Teil so verbunden ist, daß die axiale Verschiebung des einen Teils eine Änderung der Drehlage des anderen Teils im Sinn der Änderung des Versatzwinkels der beiden Kurbelwellen herbeiführt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zahnräder (7) zwei Zahnkränze (711, 7b) hat, von denen mindestens einer mit einer Schrägverzahnung versehen ist und mit der einen Kurbelwelle (i), der andere Zahnkranz mit der anderen Kurbelwelle (a) inZwanglaufverbindung steht, und daß dieses Zahnrad in axialer Richtung verschiebbar und in jeder Verschiebelage feststellbar gelagert ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zahnkränze (711, 7b) des Zwischenrades (7) mit je einer Schrägverzahnung versehen sind, die derart ausgebildet sind, daß eine axiale Verschiebung eine Wirkung in gleichem Sinn auf den Versatzwinkel der Kurbelwellen (i, 2) ausübt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurbelwellen (1,:2) unmittelbar oder über Zwischenzahnräder mit je einem von zwei gleichachsig angeordneten. Zahnrädern (i711, 175 in Verbindung stehen, von denen mindestens eines (i711) in axialer Richtung verschieblich gelagert und mit dem anderen (17b) derart schwenkbeweglich verbunden ist, daß bei axialer Ver- Schiebung des einen Rades (17a) eine Änderung seiner Schwenklage gegenüber dem anderen, mit ihm gleichachsigen Rad (17b) erzielt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden gleichachsigen Zahnräder (17b) undrehbar und unverschiebbar auf der beiden Rädern (17a, 17b) gemeinsamen Welle sitzt und daß diese Welle an ihrem Umfang mit einer schraubenförmigen Nut (2o) versehen ist, in die das andere, in axialer Richtung verschiebbare Rad (17a) mit einem zapfenartigen radialen Vorsprung (2o11) eingreift. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: 20 Deutsche Patentschriften Nr. 614 347, 616 451; französische Patentschrift Nr. 76o 499; USA.-Patentschrift Nr. 1 573 319-