DK142922B - Hydraulisk omstyringsmekanisme for en stempelforbrændingsmotor. - Google Patents

Description

142922

Opfindelsen angår en hydraulisk omstyringsmekanisme for en stempelforbrændingsmotor, navnlig en skibsmotor, med en styreaksel, som bærer knaster til styring af brændselsindsprøjtning og/eller ventiler i 5 motorcylindrene, og som er koblet til motorens krumtapaksel gennem en dødgangskobling, der har en første koblingspart i form af et med krumtapakslen forbundet drivhjul, en anden koblingspart i form af en med styreakslen fast forbundet medbringer samt mindst én 10 i den ene af de to koblingsparter indbygget hydraulisk drejestempelmotor med en i forhold til styreakslen excentrisk drejningsakse, hvilken hydraulisk motors stempel er fast forbundet med hovedlejetappen af en omstyringskrumtap, hvis excentriske lejetap er dreje-15 ligt lejret i en i et kulissestyr i den anden koblingspart forskydelig glidesko, hvilken krumtap er understøttet af glidelejer i henholdsvis den hydrauliske motors endevægge og giideskoen.

En omstyringsmekanisme af denne art er beskre-20 vet i dansk patentskrift nr, 130 255. Når forbrændingsmotoren skal omstyres fra frem til bak eller omvendt, sættes det ene kammer i den eller de hydrauliske motorer under højt tryk, f.eks. 30-40 bar, og ved den heraf betingede drejning af omstyringskrumtappen eller 25 -krumtappene fra en yderstilling til den anden yderstilling drejes de to koblingsparter i forhold til hinanden. Herved ændres den relative vinkelstilling af styreakslen og de på denne monterede styreknaster i forhold til forbrændingsmotorens krumtapaksel sva-30 rende til den ønskede ændrede omdrejningsretning af krumtapakslen.

Ved den i patentskrift nr. 130 255 beskrevne omstyringsmekanisme har omstyringskrumtappens lejring i glidelejer vist sig at kunne give anledning til en 35 ret betydelig lejefriktion og tilsvarende modstand mod krumtappenes drejning under omstyringsforløbet.

142922 2

Dette kan i nogle tilfælde føre til, at omstyringen ikke kan gennemføres, fordi det disponible arbejds-tryk af hydraulikvæsken er utilstrækkeligt til at overvinde modstanden. Man er derfor senere gået over 5 til at lejre omstyringskrumtappen eller -krumtappene i rulle- eller nålelejer, som vist i dansk patentskrift nr. 133 169, hvorved lejefriktionen reduceres så meget, at problemet er elimineret. Til gengæld kan der nu opstå det problem, at lejeringenes løbe-10 flader kan blive permanent deformeret som følge af det høje specifikke anlægstryk mellem fladerne og lejernes rulleelementer under normal drift af forbrændingsmotoren, hvor der ikke foregår nogen rotation i lejerne, samtidig med at disse skal overføre 15 hele drejningsmomentet fra forbrændingsmotorens krumtapaksel til styreakslen.

Samtlige de ovenfor nævnte problemer er ifølge nærværende opfindelse løst ved, at der mellem den hydrauliske motors cylinder og omstyringskrumtappens 20 hovedlejetap er ringformede lækagespalter, og at der gennem krumtappen er boret kanaler, som forbinder et kammer mellem hovedlejetappens ene leje og den tilgrænsende lækagespalte med krumtappens lejer i glide-skoen.

25 Gennem lækagespalterne og kanalerne er samt lige omstyringskrumtappes lejer permanent i strømningsforbindelse med begge den hydrauliske motors arbejds-kamre, og specielt er lejerne under et omstyringsforløb i forbindelse med det arbejdskammer, som står 30 under højt hydraulisk tryk. Som følge heraf bliver lejerne under omstyringsforløbet smurt med olie ved et tryk, som væsentligt overstiger det normale smøreolietryk til styreakslen og koblingens øvrige komponenter (normalt omkring 1,5 til 2 bar), og det 35 viser sig, at man ved denne foranstaltning nedsætter friktionen i lejerne så meget, at omstyringen selv 3 142922 i betragtning af det noget forøgede forbrug af højtryksolie forløber glat uden risiko for, at omstyrings-krumtappens drejning går i stå. Samtidig bibeholdes fordelene ved glidelejernes relativt store kontakt-5 areal og tilsvarende lille fladetryk under forbrændingsmotorens normale drift, hvor omstyringskrumtappen står stille i forhold til de to koblingsparter. Den permanente forbindelse fra hydraulikmotorens arbejds-kamre til lejerne sikrer, at der også under forbræn-10 dingsmotorens normale drift, hvor arbejdskamrene er tilsluttet det sædvanlige smøreoliesystem, opretholdes en tilstrækkelig smøreoliefilm i de stillestående lejer.

Lækagespalterne medfører en vis strømning 15 af olie fra højtrykskammeret til lavtrykskammeret under en omstyring, men ved passende dimensionering af spaltevidderne og diametrene af de borede kanaler er det muligt at begrænse denne strømning til en for gennemføring af omstyringsforløbet uskadelig lav 20 værdi.

I tysk fremlæggelsesskrift nr. 1 303 585 er beskrevet en hydraulisk servomotor udformet som en reverserbar drejestempelmotor, hvori tætningsringe mellem stempel og cylinder tjener til afspærring af 25 motorens to arbejdskamre fra hinanden. Tætningsringene er udformet og indbygget således, at den del af hver tætningsring, som ved den aktuelle vinkelstilling af drejestemplet ligger ud for cylinderens højtrykskammer, løftes af olietrykket og derved til-30 lader en strømning af olie til stemplets lejer. Samtidig presser olietrykket den del af hver tætningsring, som i øjeblikket ligger ud for lavtrykskammeret, mod tætningsfladerne på stemplet og cylinderen.

Hver tætningsring udfører således afvekslende en 35 tætningsfunktion og en ventilfunktion, som indebærer, 142922 4 at dens enkelte afsnit under hver drejning af stemplet deformeres mellem to yderstillinger. I sammenligning med denne kendte konstruktion angiver den foreliggende opfindelse en væsentlig enklere og 5 driftssikrere løsning på smøringsproblemet uden indbygning af tætningsorganer, som under motorens drift udsættes for gentagne deformationer.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den noget skematiske tegning, 10 på hvilken fig. 1 viser et aksialt snit gennem en udførelsesform for omstyringsmekanismen ifølge opfindelsen, fig. 2 et tilsvarende snit i større skala gennem mekanismens hydrauliske motor, 15 fig. 3 et snit efter linien A-A i fig. 2, og fig. 4 et snit efter linien B-B i fig. 2.

Den på tegningen anskueliggjorte omstyringsmekanisme til en i øvrigt ikke nærmere vist forbrændingsmotor indbefatter en aksel 1, som i den viste ud-20 førelsesform er relativt kort og ved sine ender bærer flanger 2, hvormed den fastgøres til de to halvdele af styreakslen, som bærer knaster til styring af brændselsindsprøjtningspumper og udstødsventiler. Forbrændingsmotoren tænkes at være en direkte omstyr-25 bar totaktsmotor, hvor samme knaster benyttes ved frem og bak, blot med en vinkelforsætning i forhold til krumtapakslen.

Til akslen 1 er fastgjort en medbringer 3, som har en med akslen parallel, excentrisk boring, 30 hvori en hydraulisk cylinder 4 er fastgjort ved hjælp af bolte 5, som går gennem cylinderens endedæksel 6 og en underliggende flange på cylinderen.

En omstyringskrumtap 7 har en hovedlejetap 8, som ved hjælp af to glidelejer 9 og 39 er under-35 støttet i henholdsvis cylinderen 4's bundvæg og i 5 142922 dækslet 6. Krumtappen 7 har endvidere en i forhold til tappen excentrisk vortetap 10, som er forbundet med tappen 8 ved hjælp af en arm 11.

Ved hjælp af to til tappen 10 fastgjorte lejeringe 5 12 og 13 er tappen understøttet i en glidesko 14, som er radialt forskydelig i et kulissestyr 15 i et kædehjul 16, der ved hjælp af to rullelejer 17 er drejeligt lejret på akslen 1 ved siden af medbringeren 3. Gennem en eller flere ikke viste kæder er 10 hjulet 16 forbundet med forbrændingsmotorens ikke viste krumtapaksel.

Til hovedlejetappen 8 er der fastgjort et radialt udragende vingestempel 18, som sammen med et i den hydrauliske cylinder 4 fastgjort udfyldnings-15 stykke 19 afgrænser to arbejdskamre i cylinderen.

I periferien af udfyldningsstykket 19 og stemplet 18 er der indfældet tætningslister henholdsvis 20 og 21 til afspærring mellem arbejdskamrene.

Som vist og beskrevet mere detaljeret i de to 20 ovenfor nævnte patentskrifter kan hvert af de to arbejdskamre i cylinderen 4 med henblik på omstyring af forbrændingsmotoren tilsluttes henholdsvis en kilde og et dræn for hydraulikvæske gennem boringer 22 og 23 i cylinderens væg og flugtende boringer 25 i medbringeren 3, ikke viste udvendige olierør, ringformede fordelingskanaler 24 og 25 i medbringeren 3's nav, to koaksiale kanaler 26 og 27 i akslen 1 og en pakdåse 28. Vedrørende øvrige detaljer i koblingen og systemet for tilførsel og 30 bortledning af hydraulikvæske henvises til de nævnte patentskrifter.

På begge sider af vingestemplét 18 er der i henholdsvis cylinderen 4 og dækslet 6 fastgjort en ring 29, som omgiver henholdsvis hovedlejetappen 35 8 og dennes i dækslet 6 understøttede forlængelse 142922 6 30 med et relativt lille spillerum. Ved en diameter af hovedlejetappen på 220 mm kan spillerummet være ca.

0,07-0,15 mm. To radiale boringer 31 og 32 i tappen 8 udmunder ved deres ene ende i et ringformet 5 kammer 33 mellem lejebøsningen 9 og den nærmest liggende ring 29, og ved deres modsatte ender udmunder boringerne 31 og 32 i en aksial boring 34 i tappen. Boringen 34 er lukket ud mod forlængelsen 30, og dens modsatte ende fortsætter i en skrå boring 10 35, der går gennem armen 11 og ud gennem overfladen af vortetappen 10 mellem dennes to lejeringe 12 og 13.

De to ringe 29 er fortrinsvis fremstillet af et materiale, som ikke fremkalder rivning af de mod-15 stående overflader på ringene eller hovedlejetappen 8 og dennes forlængelse 30, dersom disse overflader under et omstyringsforløb kommer til at berøre hinanden på grund af elastiske deformationer i omstyringsmekanismen .

20 Når der gennem det ikke beskrevne styresystem for den hydrauliske motor tilføres hydraulikolie ved højt tryk til det ene af de to arbejdskamre, som af-grænses af stemplet 18 og udfyldningsstykket 19 i cylinderen 4, drejes stemplet og dermed omstyrings-25 krumtappen 7 som beskrevet i de to nævnte danske patentskrifter fra sin ene yderstilling til sin modsatte yderstilling, og som følge af de af ringene 29 dannede spalter kan olie ved det nævnte høje tryk strømme ud til de to glidelejer 9 og 39 og smøre 30 disse ved forhøjet tryk. Fra kammeret 33 kan olie endvidere strømme gennem boringerne 31, 32, 34 og 35 til smøring af vortetappens to lejeringe. Når omstyringsforløbet er afsluttet, reduceres trykket i begge hydraulikmotorens arbejdskamre til det sædvanlige 35 smøretryk, og de nævnte ringspalter og boringer sik-