DE839575C

DE839575C - Drehschiebersteuerung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE839575C
Application number: DEC3472A
Authority: DE
Inventors: Ercole Colombo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-05
Filing date: 1950-11-28
Publication date: 1952-05-23

Description

Drehschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen

Die Erfndung ltezieltt sich auf eine Drehschiel>er-

steuerung für brenukrafttnaschinen.

Gemäß der Erfindung ist zur Öffnung und Schlie-

ßung der Eimaß- und :\ttslaßkanäle des Motors, die

sich im Zylinderkopf befinden, ein Drehschieher tnit

stufetm-eiser I)re'hl>e@@-e;ung vorgesehen, durch die

in jeder :1r1>eitsl>erio<le des Motors der Schielter nach

l@eendigung des l#ittla[.i\-organges zum Stillstand ]tis

zu dein .\tthenl>licl< kommt, in dem der Beginn des

.luslaßvorganges fällig ist.

Der kegelige Drelischielter hat eitre Anzahl Durch-

lässe. die gleich der Hälfte der Einlaß- und Auslaß-

kanäle int Zylitlderl<ol>f ist. Der Drehschieber ist so

angeordnet, daß er in seinem Sitz ini Zylindjerkopf

vollkommene Berührung ltat, und er ist zur Er-

zielttng (ler stufenweisen 1)rehung mit einem (ie-

triebe versehen. Während der Kornpression, der Ver-

hrennung und der Expansion steht der Schieber still.

Das Getriebe kann von irgendeiner dem Zweck

angepaßten Art sein, vorzugsweise besteht es in einer

Gruppe von Nocken, die von der Kurbelwelle an-

getrieben werden und so angeordnet sind, daß sie

nacheinander zu geeigneter Zeit auf umlaufende

Organe arbeiten, die in einer Trommel oder einem

ähnlichen Träger angeordnet sind und die eine von

den Nocken mitgeteilte Drehbewegung auf den Dreh-

schieber übertragen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in zwei Aus-

führungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.

Fig. t ist ein Längsschnitt des ersten Ausführungs-

I>eispieles der Dre'h@schiel>ersteuerung am Zylinder

eines Motors;

Fig.2 ist eine schematische Draufsicht auf die wesentlichen Teile der Drehschiebersteuerung nach Fig. i, wie sie am Kopf des Motors angeordnet ist; Fig. 3 ist Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Drebschi_ebersteuerung am Zylinder eines Motors; Fig. 4 ist schematisch eine Draufsicht auf die Arbeitsteile gemäß Fig. 3; Fig. 5 a bis 5 f zeigen schematisch die während des Arbeitskreislaufes des Motors von den Durchlässen im Drehschieber eingenommene Stellung in Beziehung auf die Kanäle im Zylinderkopf und die entsprechende Winkelstellung der Kurbel; F.ig. 6 zeigt die Steuerzeiten in Beziehung zu den Kurbelwinkeln; Fig. 7 zeigt im Diagramm den Ablauf der Winkelverschiebungen des Drehschiebers (Ordinaten 0R) als Funktion der Winkelverschiebungen der Nockenwelle (Abszissen AS).

Wie aus den Fig. i und 3 hervorgeht, befindet sich in dem Zvlinder 1 des Viertaktmotors mit dein Kopf 2 utid zwei Einlaßkanälen A und :4' (Fig. 5 a) und mit zwei Auspuffkanälen S und S', die in Verbindung mit ihren entsprechenden Einlaß- und Auslaßleitungen 3 stehen, unter dem Kopf 2 ein Drehschieber .4 finit den Durchlässen D und D' (Fig. 5 a), die in Form und Abmessungen mit den Ein- und Auslaßkanälen des Zylinderkopfes übereinstimmen und gegeneinander um i8o° versetzt sind.
In dem Beispiel der Fig. i und 2 ist der Drehschieber mit seiner Spindel gleitbar im Innern einer Hohlwelle6 aufgekeilt und wird mit dem Kopf 2 in dichter Berührung durch eine Feder 7 gehalten, die die Spindel 5 umgibt und in einem entsprechend weiten Raum im Innern der Hohlwelle 6 angebracht ist und sich gegen einen Ring und kegelige Halbscheiben 8 legt. Letztere haben ihren Sitz in einer Nut am Ende der Spindel 5.
Zum Antrieb des Drehschiebers 4 befinden sich auf einer parallel zur Spindel 5 liegenden Welle 9 drei Nocken io, von denen jeder auf die Rollenkränze einer Trommel i i wirkt, die auf einer parallel zur Welle 9 und zur Spindel 5 liegenden Welle 12 sitzt.
Diese Welle 12 treibt mittels der Zahnräder 13 und 14 mit einer ihrer eigenen Geschwindigkeit gleichen Geschwindigkeit die Hohlwelle 6, die infolgedessen Drehung des Schiebers 4 hervorruft. Der gesamte Antrieb für den Schieber 4 ist in einem Gehäuse 15 eingeschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und .4 ist der Schieber 4 durch seine Spindel an einem Rotor 16 'aufgekeilt und wird mit dem Kopf 2 des Zylinders mittels einer Feder 7 in Berührung gehalten, die eine am Rotor befestigte Buchse 17 umgibt.
An dem Rotor 16, der sich auf einem Kugellager 18 dreht, ist ein Kranz von Stiften i9 angeordnet, auf die der eine oder der andere von zwei Nocken 2o wirken kann, die auf zwei Wellen 21 befestigt sind. .Auf denselben Wellen 21 sind auch zwei Zahnräder 22 befestigt, die beide mit einem Zahnrad 23 kämmen. Dieses sitzt auf der Hauptwelle 9, die vom Motor beispielsweise durch einen nicht dargestellten Zahnrädersatz angetrieben wird.
Um den Druck, der auf den Schieber während seiner Drehung wirkt, abzufangen, wird ein Stoßstift 24, der in eine Gewindebuchse 25 eingeschraubt ist, durch einen Schwinghebel 26 mittels eines Nockens 27 bewegt, der auf der Welle 9 befestigt ist. Der Nocken ist so gestaltet, daß er während der Drehung des Schiebers das Senken des Stoßstiftes 24 veranlaßt, der mit einem auf dem Rotor 16 durch einen Stift 29 befestigten Stoßstück 28 in Berührung kommt und darauf drückt und den auf den Schieber ausgeübten Druck aufnimmt.
Der aus den Fig. i und 2 ersichtliche Mechanismus wirkt wie folgt: Es sei angenommen, daß der Schieber sich in seiner Anfangsstellung befindet, wie sie durch Fig. 5 a dargestellt ist, d. h. es sind alle Kanäle des Zylinderkopfes 2 abgeschlossen. Es sei weiter angenommen, daß durch irgendein bekanntes Mittel die Nockenwelle 9 mit ihren Nocken io mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird, die für einen Viertaktmotor die Hälfte der Kurbelwellend,rehgeschwindigkeit des Motors ist.
Der erste Nocken, der auf seine entsprechende Rolle wirkt, setzt die Trommel i i in Drehung und infolgedessen den Schieber 4, während die beiden anderen Nocken außer Eingriff bleiben.
Während die Bewegung der Nocken, der Trommel und des Schiebers anhält, beginnen die beiden Durchlässe D und D' des Schiebers in einem gewissen Augenblick die Kanäle S und S' des Zylinders zu überschneiden, und es beginnt die Auspuffphase (Punkt I des Diagramms nach Fig. 7 und 5 b) ; danach kommen für einen Augenblick die Durchlässe des Schiebers zum Stillstand (Punkt I1 des Diagramms nach Fig. 7). Es tritt dann die volle Auspuffphase ein, und der erste Nocken verläßt seine zugehörige Rolle.
Der Schieber dreht sich dann weiter unter der Wirkung des zweiten Nockens, bis die Einströmphase beginnt (Punkt III des Diagramms nach Fig. 7 und 5 d), bis vollständige Überlagerung der Durchlässe D und D' des Schiebers über die Einlaßkanäle A und A' des Zylinders stattgefunden hat (Punkt V des Diagramms, Fig. 7).
Der zweite Nocken weicht dann dem dritten aus, und als letzte Bewegung wird das Ende der Einströmphase erreicht (Punkt VI des Diagramms von Fig. 7 und 5 e), und die Bewegung des Schiebers hört in einer Stellung auf, die svnimetrisch zur Auegangsstellung ist (Punkt \"1I des Diagramms von Fig. 7 und 5 f).
Von diesem Augenblick an verbleibt der Schieber für eine Zeit in Ruhe, die den Phasen der Kompression, Explosion und Expansion entspricht, um seine Bewegung beim Beginn der folgenden Ausströmpha-se mit einem neuen Kreislauf aufzunehmen.

So befindet sich der Schieber bei jeder zweiten Umdrehung der Nocken und nach vier Umdrehungen der Kurbelwelle in derselben Stellung und hat in der Zwischenzeit zwei vollkommene Kreisläufe vollendet.

Die beiden kurzen, fast nur einen Augenblick

währenden Aufenthalte des Schiebers bei vollkom-

mener Überdeckung seiner Durchlässe mit den Ein-

ström- und Ausströmkanä len dienen dazu, die Spii-

lung und die Füllung des Zylinders zu verbessern,

während im Gegensatz dazu der verhältnismäßig

lange Aufenthalt zwischen dem Ende der Einströrn-

periode und dem Beginn der Ausströmperiode dazu

dient, die verschiedenen Organe nicht während der

Kompression, Explosion und Expansion unter Be-

anspruchung zu halten. Während dieser Periode

würde der Innendruck solche Werte erreichen, daß

eine kräftige Reibung zwischen dem Schieber und

dem "Zylinderkopf entsteht, wodurch für den Antrieb

des Getriebes starke Kräfte erforderlich werden.

Um diese Reibung während der Drehung des

Schiebers zu verringern, könnte indessen innerhalb

der Hohlwelle 6 ein ringförmiger Nocken angebracht

sein, der mit der Spindel 5 zusammenarbeitet, um

den Schieber 4 leicht von seinem Sitz im Kopf 2 des

Zylinders abzuheben. Das Profil des Nockens kann

analytisch durch Punkte festgestellt werden oder

schneller graphisch entsprechend dem Bewegungs-

gesetz, dem der Schieber unterworfen ist.

Analog zu dem eben Auseinandergesetzten ist die

Arbeit des Schiebers beim Ausführungsbeispiel

nach den Fig. 3 und .4, bei dem jedoch die gleichen

Ergebnisse mit zwei Nocken statt mit dreien erzielt

werden.

Selbstverständlich sind bei der Durchführung des

vorliegenden Systems Abänderungen an dem oben

Beschriebenen und aus der Zeichnung Ersichtlichen

möglich, wobei das System selbst und der Durch-

führungsmechanismusinnerhalb der Erfindung ver-

bleibt.

Beispielsweise ist es möglich, den Schieber hohl

auszubilden, so daß er durch das umlaufende 01 ge-

kühlt wird. Weiter kann man das auf den Schieber

wirkende Nockengetriebe durch ein anderes ersetzen,

das die gleiche Wirkung hat. Man kann einen Stoß-

dämpfer zwischen dem Nocken und dem Dreh-

schieber anbringen. Man kann die Zahl der Kanäle

und ihre Abmessungen, demgemäß die Anzahl

der Kanalpaare und das Antriebsverhältnis zwischen

der Kurbelwelle und der Nockenwelle und die Ge-

stalt des Drehschiebers in andere gleichwertige ab-

ändern usw.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Drehschiebersteuerung für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Öffnung und zum Schließen der Einström- und Atisst,römkanäle im Zylinderkopf ein Drehschieber mit stufenweiser Bewegung vorgesehen ist, durch die der Schieber während eines jeden Arbeitskreislaufes nach Beendigung des Einströmvorganges zum Stillstand bis zu dem Augenblick kommt, in dem der Ausströmvorgang beginnen soll.
2. Drelischiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (4) eine Anzahl Durchlässe (D, D') aufweist, die gleich der Hälfte der Ein- und Auslaßkanäle im Zylinderkopf ist, ferner vollkommene Flächenberührung mit dem Zylinderkopf hat und zur Erzielung der stufenweisen Drehung mit einem Getriebe verbunden ist.
3. Drehschiebersteuerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Nockensystem zum Antrieb des nrehschiebers (4), dessen Nocken (1o, 20) von einer oder mehreren Nockenwellen (9, 2i) angetrieben werden und so angeordnet sind, daß sie nacheinander auf Drehorgane (i9) wirken, die auf einer Trommel od. dgl. sitzen, die auf den Schieber (,4) die ihr durch die Nocken erteilte stufenweise Drehbewegung überträgt.
4. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (io) übereinander auf einer von der Motorkurbelwelle angetriebenen Welle (9) sitzen und so angeordnet sind, daß jeder von ihnen auf in ihrer Höhe angeordnete Rollenkränze einer Trommel (i i) wirkt, welche ihrerseits den Drehschieber (4) mittels eines Zahnräderpaares (i3, 14) antreibt.
5. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch einen gleichachsig zum Drehschieber (4) angeordneten und mit diesem verbundenen Rotor (i6), dessen kranzartig angeordnete Stifte (i9) zeitweilig mit Nocken (2o) auf Nockenwellen (2i) in Berührung kommen, die durch die Kurbelwelle über eine Hauptwelle (9) und Zahnräder (23, 22) angetrieben werden.
6. Drehschiebersteuerung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (7) auf die Spindel (5) des Drehschiebers (.4) derart wirkt, daß dieser möglichst weit in eine mit ihm verbundene und m.itumlaufende Hohlwelle (6) hineingezogen und somit gegen die untere Fläche des Zylinderkopfes angedrückt wird.
7. Drehschiehersteuerung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberhalb des Drehschiebers (4) angeordneter Stoßstift (24) mit Einrichtungen in Verbindung steht, die ihn in eine solche Lage bringen, daß er die Belastung aufnimmt, die auf dem Drehschieber (4) während seiner Drehung ruht. B. Drehschiebersteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß derineine Gewindemutter (25) eingeschraubte StoßSiift (24) unter der Einwirkung eines Hebels (26) steht, der von einem auf der Hauptwelle (9) des Antriebsgetriebes für den Drehschieber (4) aufgekeilten Nocken (27) gesteuert wird, bei solcher Anordnung des Nockens (27), daß er während der Drehung des Drehschiebers (4) den Stoßstift (24) auf einen Teil (28) niederdrückt, der mit dem Drehschieber (4) verbunden ist.