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Brennkraftmaschine mit parallelen, um eine mittlere Achse im Kreise
angeordneten Zylindern und mit Kurvenschubgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf
eine Nockenscheibenbrennkraftmaschine, in der die Zylinder parallel zur und auf
einem Kreisumfang um die zumindest eine Nockenscheibe tragende Hauptachse angeordnet
sind. Die Nockenscheibe selbst, welche quer auf der Achse sitzt ' weist eine
Nockenbahn auf, die mit den freien Enden der fest an den sich in den Zylindern bewegenden
Kolben befestigten Kolbenstange zusammenwirkt.
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Bei den bisher bekannten Maschinen gleicher Art ist die Kraftübertragung
zwischen den Kolbenstangenenden und der Nockenbahn derart, daß dauernd ein rollender
Kontakt zwischen den beiden Teilen ausgeübt wird. Dadurch ist die zu übertragende
Kraft während des Arbeitshubes beschränkt. Der Hauptzweckder Erfindung ist die Anordnung
gleitender wie auch rollender Organe an den Kolbenstangenenden, in denen der Kontakt
zwischen den Kolbenstangenend-en und der Nockenbahn gleitend ist während des Arbeitshubes
der Kolben und rollend während der anderen Kolbenhübe.
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Weiter wird durch die Erfindung eine Anordnung von Gleitorganen in
solcher Weise angestrebt, daß ein Drehen der Kolbenstangen um ihre Längsachsen währendderHubbewegungen
vermieden wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnun-en, welche eine Ausführungsform,
angepaßt an einen Zweitakt-Gegenkolbenmotor, darstellen, näher erläutert.
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Fig. i zei g t eine Seitenansicht einer bevorzugten, in der
Ebene entwickelten Nockenbahnform gemäß
der Erfindung, in welcher
zwei hintereinanderfolgende Kolbenstangen abgebildet sind, in einer schema,tischen
Darstellung; Fig.:2 zeigt einen Querschnitt durch eine bevorzugte Kolbenstangenform
nach der Linie II-II in Fig.--i; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch diese
Kolbenstange nach der Linie III-III in Fig. i; Fig. 4 ist ein Querschnitt durch
die Kolbenbahn nach der Linie IV-IV in Fig. i; Fig. 5 ist eine Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform der in der Ebene entwickelten Nockehbahn mit zwei
hintereinanderfolgenden Kol,benstangen, schematisch dargestellt; Fig.
6 zeigt einen Querschnitt - nach der Linie VI-VI in Fig-
5;
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie VII-VII in Fig.
5;
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.
5;
Fig. 9 zeigt einen waagerechten Schnitt durch zwei benachbarte Kolbenstangen
und deren Anordnung gemäß eines Kreisumfanges.
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In Fig. i wird die Nockenbahn i, von welcher der Teil 2,
3, 4 übereinstimmt mit der Auslaß- und ,Spülperiode des Zylinders, zu welchem
die Kolbenstange 5 gehört, in der Richtung des Pfeiles 6 bewegt zufolge
der Abwärtsbewegung der ihren Arbeitshub ausübenden Kolbenstangen, wovon eine mit
7 angedeutet ist. Letztere hat einen gleitenden Kontakt mit der Nockenbahn,
da ein solcher Kontakt besser zur Übertragung großer Kräfte geeignet ist afs ein
rollender Kontakt. Hauptsächlich liegt der Grund der besseren Kraftübertragung durch
einen gleitenden Kontakt darin, daß eine steifere Konstruktion und eine bessere
Schmierung ermöglicht werden. Dieses ist von großer Bedeutung, wenn es sich um Maschinen
hoher Leistung, z. B. Schiffsantriebmaschinen, handelt.
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Bei 2#, wo der Arbeitshub beendet ist durch Öffnun,g des Auslasses,
teilt sich die Nockenbahn in zwei Teile 8 . und 9, die zueinander
etwas verschoben sind. Der erstere Teil, 8, gerät in Kontakt mit der Rolle
i o, welche am Ende der Kolbenstange angeordnet ist, wenn der Auslaß- und Spülhub
anfängt.. Dieser Hub ist ein solcher, bei dem Kraft von -der Nockenscheibe,
auf die Kolbenstange übertragen werden muß. Diese Kraft ist relativ klein im Vergleich
zu der Effekti-#fkraft des Kolbens, aber sie kostet Leistung und verrringert die
Nutzleistung des Motors. Der rollende Kontakt aber verringert den Verlust an Nutzleistling.
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Die Anordnung der Rolle i o am Ende i i der Kolbenstange wird deutlich
in den Fig. 2 und 3 ge-
zeigt. Die Rolle weist zwei Achsstümpfe i?, -und 13
auf, die in den Lagern 14 ruhen, welche Lager aus irgendwelchem geeigneten Lagermaterial
bestehen können. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Rolle auf eine weitergehende
Achse zu lagern. Der Achsstumpf 13 trägt eine kleine Rolle 15,
die dazu bestimmt
ist, während der Anlaßperiode des Motors den Kolben den Saughub- ausüben zu lassen,
weil während der Anlaßperiode in der Brennkammer kein Überdruck vorhanden ist. Die
Rolle 15 erzeugt dazu Kontakt mit einer separaten Nockenbahn 16, welche im Querschnitt
aus der Fig. 3 ersichtlich ist.
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Es geht aus der Fig. 3 klar hervor, daß, wenn die Rolle io
in Kontakt mit dem Nockenbahnteil 8
kommt, zwischen dem Kolbenstangenende
und dem Teil 9 Spielraum vorhanden ist.
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In der Fig. 4 wird ein Nockenbahnprofil gezeigt, dessen beide Teile
8 und 9 in derselben Ebene liegen und daher die Rolle io frei bleibt,
da das Kolbenstangenende in Kontakt steht mit der Nockenbalin, wodurch ein gleitender
Kontakt entsteht. Da die Rolle io symmetrisch am Kolbenstangenende angeordnet ist,
liegen die Kräfte auf einer Linie, so daß kein biegendes Moment vorhanden ist und
die Kolbenstange nicht gebogen wird.
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. Inden Fig. 5 bis 8 ist eine andere Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, in der am Kolbenstangenende an beiden Seiten zwei Rollen
17 und 18 angeordnet sind, welche mittels Lager ig und 2o auf ausspringenden
Achsstümpfen 21 und 22 ruhen, welche Achsstümpfe fest am Külhenstangenende befestigt
sind.
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Die Hilf srolle 23 ist in der Nähe auf einem separaten Achsstumpf
24 an der X olbenstange angeordnet.
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Der untere Teil 25, 26, 27 der Nockenbahn teilt sich in drei
Teile:28,:29, 30, wobei die Teile 2,8, 30
gleiche Funktionen haben
und daher symmetrisch zu beiden Seiten des Teiles 29 angeordnet sind. Bei den Stellen,
wo ein gleitender Kontakt zwischen dem Kolbenstangenende und der Nockenbahn erwünscht
ist, zeigt der Querschnitt der Nockenbahn eine ebene Oberfläche (s. Fig.
8). Die Nockenbahn für die Hilfsrolle 23 ist mit 31 angedeutet.
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In theoretischer Hinsicht wäre es besser, das Nockenbahnprofil nach
den Fig. 4 und 8 über die ganze Länge auszubreiten. Dann würde sich aber
eine Nockenscheibenmaschine ergeben, die nur für eine Umdrehungsrichtung geeignet
wäre. Eine solche Maschine wäre aber unbrauchbar für Schiffsantrieb u. dgl., weil
zu diesem Zweck Maschinen erforderlich sind, die in beiden Umdrehungsrichtungen
laufen müssen. Aus dieser Erwägung ergibt sich eine symmetrische Anordnung der zusammengesetzten
Nockenbahnforni beiderseits der unteren toten Punkte.
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Zur Vermeidung unzulässiger Beschleunigungen bei den oberen toten
Punkten hat die Nockenbahn dort eine solche Form, daß der Kontakt zwischen den Kolbenstangenenden
und der Nockenbahn rollend ist.
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Da die Zylinder auf einem Kreisumfang angeordnet sind, ist es zur
Erzeugung eines rein rollenden Kontaktes erforderlich, den Rollen eine kegelähnliche
Gestalt zu geben, wobei die Kegelspitze in der Mitte der Hauptachse liegt.
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Durch Änderungen im Verlauf der Nockenbahn ist es möglich, die Dauer
der Ansangung, Spülung und Aufla#dung zu regulieren, wodurch eine Steigerung der
Nutzleistung erreicht werden kann.
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Die Gleitlagger 32 (Fig. 2) und 33 (Fig. 6) haben
die
Aufgabe, die Kolbenstangen bei ihren Hinundherbewegungen zu führen, wobei zu gleicher
Zeit ein Drehen um deren Längsachse unmöglich sein soll.
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In der Ausführungform nach Fig. 9 kann der durch den Verschleiß
größer werden-de Spielraum eingestellt werden, und zwar durch eine radiale Verschiebung
der keilförmigen Teile 36, welche die Lagerteile 34 tragen.