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Umsteuervorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Umsteuervorrichtung für BrennkraStmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen.
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Die Änderung des Drehsinns einer Brennkraftmaschine kann bekanntlich
dadurch bewirkt werden, daß die die Ein- und Auslaßglieder betätigenden Steuerorgane
auf einer Steuerwelle angeordnet sind, welche mittels einer Schleppkupplung angetrieben
wird, die während des Umsteuervorgangs selbsttätig um den Umsteuerwinkel verdreht
wird. Man hat bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um bei solchen Schleppkupplungen
das Flattern der Kupplungshälften zwischen den beiden Anschlägen zu verhindern und
ein die Drehmomentschwankungen überwindendes Anliegen der Klauen in den Endlagen
zu gewährleisten. So hat man bereits angeregt, durch entsprechende Ausbildung des
Scheitels der auf der Steuerwelle um den Umsteuerwinkel verdrehbar angeordneten
Steuerorgane die Stöße zwischen Nocken und treibendem Anschlag zu verhindern.
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In den meisten Fällen werden jedoch zu dem genannten Zweck federnde
Elemente zwischen den Kupplungshälften angeordnet. So werden beispielsweise in Verbindung
mit abgeschrägten Klauen der Kupplungshälften axiale Federn vorgesehen, die erst
nach Überwinden eines bestimmten Drehmomentes ein Ausrücken der einen Kupplungshälfte
und damit ein Verdrehen der Steuerorgane ermöglichen. Solche Vorrichtungen sind
auch schon in Verbindung mit einer die Steuerwelle beim Umsteuern anhaltenden Bremse
vorgeschlagen worden.
Eine andere bekannte Vorrichtung weist radiale
federnde Bolzen in der einen Kupplungshälfte und entsprechende Aussparungen in der
dagegen verdrehbaren Hälfte auf. Um ein einwandfreies Umsteuern bei dieser Vorrichtung
zu ermöglichen, muß jedoch durch ein besonderes Gestänge vor dem Umsteuern der Raststift
herausgezogen werden, wodurch die Kupplung wesentlich komplizierter wird. Auch Schleppkupplungen,
bei denen die Kupplungshälften mittels eigener Hebel ausgerückt werden, und Kupplungen,
deren Spannfeder als Torsionsfeder ausgebildet ist, wurden bereits angewendet. Bei
letzterer Anordnung sind zum Zweck des Spannens der Feder beim Umsteuern zusätzlich
eine Bremse und eine weitere Kupplung erforderlich.
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Allen diesen bekannten Kupplungen gemeinsam ist jedoch der Nachteil,
daß die installierte Federkraft nur unvollkommen ausgenutzt wird, da diese nicht
in Richtung der auftretenden Kräfte, d. h. in Umfangsrichtung wirkt. Dadurch sind
entsprechend größere Federn erforderlich bzw. die Wirkung derselben ist beeinträchtigt.
, Diese den bisher bekanntgewordenen Umsteuervorrichtungen anhaftenden Mängel werden
erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch behoben, daß eine oder mehrere Druckfedern
lenkerartig zwischen dem Zahnkranz und dem Mitnehmer der Welle derart angeordnet
sind, daß die Federkraft in beiden Endstellungen tangential oder annähernd tangential
an den Umfang der Welle gerichtet ist. Deren Gesamtkraft ist dabei so bemessen,
daß trotz des dem Dieselbetrieb anhaftenden ungleichförmigen Laufes- die Mitnehmerflächen
am Antriebsrad und an der Welle stets in kraftschlüssiger Berührung miteinander
bleiben und ein sogenanntes Flattern ausgeschlossen ist. Die Umsteuerung der Welle
erfolgt in der Weise, daß im Augenblick des Anlassens der Brennkraftmaschine die
Welle mittels einer Bremsvorrichtung festgehalten wird: Der Zahnkranz wird sodann
durch die Dreh-Bewegung der Kurbelwelle in der neuen Dreh= richtung mitgenommen
und um den Umsteuerwinkel gegenüber der Welle verdreht.
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Es ist zwar z. B. bei elektrischen Wippenschaltern bekannt, die Druckfedern
so anzuordnen, daß sie in den beiden Endstellungen unter möglichst günstiger Ausnutzung
der Federkraft im gleichen Sinn beansprucht werden. Die Anwendung für den erfindungsgemäßen
Zweck ermöglicht jedoch einen wesentlich einfacheren Aufbau der bisher üblichen
Umsteuervorrichtungen für -Brennkraftmaschinen.
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In der Zeichnung ist die prinzipielle Wirkungsweise einer Umsteuervorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i in schematischer Weise einen
vollständigen Umsteuervorgang in drei Einzelstellungen, Fig. 2 einen Schnitt durch
die Umsteuervorrichtung, Fig. 3 eine Ansicht der Umsteu.ervorrichtung. Die Kurbelwelle
i dreht sich beispielsweise bei der linken der drei dargestellten Einzelstellungen
in der angegebenen Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn. Die direkte Verbindung zwischen
Kurbelwelle i und Antriebsrad 2 der Welle 3, entweder mittels Stirnrädergetriebe
oder mittels Kettentrieb, ist durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Das Antriebsrad
2 weist eine segmentartige Ausnehmung q. auf, in welcher ein Anschlag 5 der Welle
3 gleiten kann. Die nötige Anpreßkraft für die kraftschlüssige Verbindung dieser
Teile 2 und 3 wird durch Druckfedern ausgeübt, welche schematisch jedoch nur durch
die eine Feder 6 angegeben sind. Wird jetzt die Brennkraftmaschine umgesteuert und
in der geänderten Drehrichtung angelassen, so wird von der Anlaßluft ein Teil abgezweigt
und einer Bremse zugeführt, welche die Welle 3 für kurze Zeit festhält. Das ausgeübte
Bremsmoment ist um einen gewissen Betrag größer als das Gesamtrückstellmoment aller
Druckfedern zusammen. Das Antriebsrad .2 wird daher von der Kurbelwelle i aus so
lange mitgenommen, bis der Anschlag 5 an der anderen Seite der segmentartigen Ausnehmüng
q. wieder zur Anlage kommt. -Der Winkel, um den sich dabei Teil 2 und Teil 3 gegeneinander
verdrehen lassen, ist der notwendige Umsteuerwinkel. Nach Durchfahren der instabilen
Mittellage der Rückstellfedern 6, wie sie in der mittleren Darstellung angegeben
ist, kommen das Antriebsrad 2 und der Anschlag 5 an der gegenüberliegenden Begrenzungsfläche
wieder zur Anlage. Maßgebend für die Größe des hierbei auftretenden Aufsetzschlages
ist nicht etwa die durch die beschleunigende Federkraft der sich ausdehnenden Rückstellfedern
der Welle 3 erteilte Winkelgeschwindigkeit, sondern - da. ja die Welle 3
durch die Bremse festgehalten und die Brennkraftmaschine langsam angelassen wird
- die von der Kurbelwelle nach .-Durchlaufen des Umsteuerwinkels erreichte Winkelgeschwindigkeit.
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In den Fig. 2 und 3 ist die konstruktive Lösung der Umsteuervorrichtung
nach der Erfindung in ihren prinzipiellen Elementen dargestellt. Mit der Welle 3
ist starr verbunden die Bremsscheibe 7, gegen deren Bremsfläche 8 sich die nicht
dargestellten Bremsbacken legen können. Diese werden von einem Bremszylinder aus
betätigt, welcher während des Anlaßvorganges der Brennkraftmaschine durch einen
Teil der Anlaßluft beaufschlagt wird und dadurch die Bremswirkung auslöst. Der Antrieb
der Welle 3 und des Antriebsrades 2 erfolgt mittels des Zahnkranzes 9, welcher über
eire vorgeschaltetes Stirnzahnrädergetriebe direkt mit der Kurbelwelle in Verbindung
steht. . Die Kraftübertragung vom Zahnkranz 9 auf das Antriebsrad 2 und damit auf
die Welle 3 ist n Fig: 3 dargestellt und erfolgt mittels des Anschlages 5. Durch
die vier Rückstellfedern. 6 wird ein mit der Welle 3 fest verbundener Anschlag 5,
welcher in einer segmentartigen Ausnehmung q. gleitend angeordnet ist, kraftschlüssig
gegen die eine Anlagefläche des Antriebsrades 2 gepreßt. Bei einem Umsteuervorgang
wird die Welle 3 mittels der Bremse 7, 8 für einen Augenblick festgehalten, so daß
sich der Zahnkranz 9 gegenüber dem Antriebsrad 2 und der Welle 3 so lange verdrehen
kann, bis die Fläche io des Anschlages
5 und die Fläche ii wieder
zur gegenseitigen Anlage kommen. Dieser Verdrehungswinkel ist größenmäßig der jeweilige
Umsteuerungswinkel der Brennkraftmaschine.