-
Antriebsvorrichtung für Steuerschieber von schnellaufenden Zweitaktbrennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft den Steuerungsantrieb einer raschlaufenden Zweitaktbrennkraftmaschine
mit Schiebersteuerung, wobei der die hin und hergehende, achsparallele Bewegung
oder um die Achse oszillierende Be-,vegung des Schiebers erzeugende Kurbelzapfen
umschlungen ist durch die äußere Lauffläche der hin und her gehenden bzw. oszillierenden
Pleuelscheibe.
-
Für den Steuerungsantrieb von Zweitaktbrennkraftmaschinen ist weder
ein solches Exzenter- noch Kurbelgetriebe bisher vorgeschlagen worden. Nur für den
Antrieb von Schüttelrutschen ist ein ähnliches Exzentergetriebe vorgeschlagen worden,
aber dieses ist für die bei raschlaufenden Zweitaktbrennkraftmäschinen vorkommenden
Bewegungsausschläge der Steuerung nicht anwendbar, da seine Größe allein fast die
Größe des zu steuernden Arbeitszylinders erreicht.
-
Durch die erfindungsgemäße Anwendung der an sich zum Schieberantrieb
bekannten Kurbel an Stelle eines Exzenters und deren Vereinigung mit einer bestimmten
Pleuellänge, die im Verhältnis zum Kurbelradius noch wesentlich kürzer ist, als
bisher vorgeschlagen wurde, gelang es, einen Steuerungsantrieb für raschlaufende
Zweitaktbrennkraftmaschinen zu schaffen, dessen Abmessungen bequem sein Unterbringen
entweder im Kurbelgehäuse oder oben auf der Maschine erlauben. Dabei weist der erfindungsgemäße
Antrieb kinematische, betriebs-und fertigungstechnische Vorzüge auf, wie sie bis
jetzt in einem Steuerungsantrieb von raschlaufenden Zweitaktbrennkraftmaschinen
noch nicht vereinigt werden konnten. Man sah daher bis jetzt durchweg von der Anordnung
besonderer Steuerschieber ab, zugunsten der einfachen Schlitzsteuerung mit dem Arbeitskolben,
und gab sich mit geringeren spezifischen Leistungen des Zweitaktes zufrieden.
-
Die sechs Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens.
Fig. i zeigt eine Teilansicht und einen Teilschnitt a-a der Fig. 3 parallel zur
Schieberachse des ins Motorkurbelgehäuse hinunterragenden Rohrsteuerschiebers mit
dem dazu gehörenden erfindungsgemäßen Antrieb.
-
Fig. 2 zeigt einen Schnitt b-b der Fig. i durch den Antrieb in der
Antriebskurbelwellenachse und parallel zur Schieberachse.
-
Fig. 3 zeigt einen Schnitt c-c der Fig. i durch den Antriebsschlitten,
dessen Führung und- den Schieber in der Antriebskurbelwellenachse quer zur Schieberachse.
-
Fig. q. zeigt einen Längsschnitt d-d der Fig.5 durch das untere Ende
eines Rohrsteuerschiebers sowie dessen Führung und Antrieb.
-
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt nach Linie e-e der Fig. q. durch denselben
Antrieb und Schieber.
-
Fig. 6 zeigt einen Schnitt sowie eine Ansicht durch den Antriebskurbelzapfen
nach Linie f-f der Fig. q..
In allen sechs Figuren ist i die Steuerkurbelwelle,
Z1 die Achse der Steuerkurbelwelle, R1 der Radius der Steuerkurbelwelle und L, die
Lagerfläche der Steuerkurbelwelle::. i' ist der Kurbelzapfen der Steuerkurbe}= welle,
R'1 der Radius- des Kurbelzapfens,.: L'1 die Lagerfläche des Kurbelzapfens, R der
Kurbelradius und Z'1 die Achse des Kurbelzapfens.
-
ist die Pleuelschei!be, R2 der Radius der Pleuelscheibe, Z2 die Achse
der Pleuelscheibe, L, die Lagerfläche der Pleuelscheibe und E der Abstand der Kurbelzapfenachse
von der Pleuelscheibenachse (wirksamePleuelscheibenlänge).
-
3 ist der Steuerschlitten, F3 die Ausfräsung im Steuerschlitten zur
Montage der Pleuelscheibe, 3' ist das Steuerorgan (Rohrsteuerschieber) und L3 ist
die äußere Lagerfläche des Steuerschlittens.
-
.1 ist der Zylindermantel und .4' die Führungsbahn des Steuerschlittens.
-
In allen sechs Figuren ist nun ersichtlich, daß der Antrieb im Prinzip
einerseits nichts anderes ist als ein einfaches Kurbelgetriebe mit der rotierenden
Kurbelwelle i, mit Kurbelradius R und der Pleuelstange bzw. Pleuelscheibe 2 mit
der wirksamen Stangenlänge E, deren freies Ende Z2 gleichzeitig die Achse der Scheibe
2 bildet, die über ihre Lagerfläche L2 und den Schlitten 3 in der Gleitbahn 4. geführt
ist, und in derselben eine geradlinige hin und her gehende Bewegung ausführt, die
entweder direkt gemäß Fig. i bis 6 oder über entsprechende bewegliche Glieder auf
das Steuerorgan 3' (gemäß Fig. i bis 6) übertragen wird, während andererseits dieses
einfache Kurbelgetriebe die Eigenart aufweist, daß die obige Pleuelscheibe 2 eine
um die Achse Z2 kreisrunde Scheibe bildet, die so groß im Durchmesser 4 X R2 ist,
daß der Kurbelzapfen i' vollständig innerhalb dieser Scheibe 2 zu liegen kommt und
die kreisrunde äußere Begrenzungsfläche L, der Scheibe -, als Lagerfläche ausgebildet
und in dem geradlinig hin und her gehenden Schlitten 3 eingebettet ist.
-
Dadurch wird erreicht, daß weder der Durchmesser 2 X R1 der Steuerkurbelwelle
noch der Durchmesser 2 X R', des Steuerkurbelzapfens begrenzt ist in seiner Größe
durch den Steuerkurbelradius R und die sehr kurze; wirksame Stangenlänge E.
-
Das ermöglicht aber, bei gegebenen Wellena'btnessungen das Verhältnis
J über o.5 hinaus, beispielsweise bis auf o,7o bis 0,75
zu treiben, und somit
das Verhältnis der Maximalbeschleunigungen zueinander in den zwei Umkehrpunkten
der hin und her gehenden Bewegungen oder der oszillierenden Bewegung, so zu wählen,
daß sich für das Eröffnungs- und Abschlußorgan maximale Eröffnungs- und maximale
Abschlußgeschw indigkeiten und über einer gegebenen Zeit und :für einen gegebenen
Bewegungsausschlag ein '. äximaler Zeit X Querschnittfaktor für den gesteuerten
Ein- und Auslafl in den Arbeitszylinder ergibt. .
-
Statt daß die Achse Z. eine geradlinige hin und her gehende Bewegung
ausführt, kann sie auch) eine um ein festes Zentrum oszillierende Bewegung ausführen,
wenn man die Pleuelscheibe 2 statt in einen geradlinig hin und her gehenden Schlitten
3 in einen längs einer gekrümmten Bahn sich bewegenden Schlitten oder auch in einen
um ein festes Zentrum drehbaren Lenker einbaut.
-
Aus allen sechs Figuren ist im weiteren ersichtlich, daß die Lagerfläche
L2 der Pleuelscheibe 2 kugelig ausgeführt ist. Statt als Gleitlager kann die Lauffläche
L. auch als Wälzlager ausgebildet werden.
-
Diese Ausführungsform ermöglicht im Verein mit den Ausfräsungen F3
außer höchster Belastbarkeit auch bei starker Verformung oder Einbauungenauigkeiten
den Einbau der Pleuelscheibe 2 ohne Teilung der entsprechenden Einlagerungsfläche
derselben im Steuerschlitten 3. Der Einbau erfolgt einfach durch Hineinschieben
der Pleuelscheibe 2 in um 9o° aus der Betriebsebene herausgedrehter Lage in die
Ausfräsungen F3 und durch nächheriges- Zurückdrehen der Pleuelscheibe 2 in die Betriebslage.
Diese Bauart eignet sich insbesondere bei Anwendung von im Kurbelzapfen geteilter
Steuerkurbelwelle oder fliegendem Steuerkurbelzapfen. Die Pleuelscheibe 2 kann dabei
ungeteilt sein. Für ungeteilte Steuerkurbelw ellen wird die Pleuelscheibe 2 zum
Einbau auf den Zapfen in< der Zapfenachsebene durch die Zapfenlagerfläche teilbar
ausgeführt.
-
An Stelle der Kurbelwelle könnte auch eine Exzenterwelle verwendet
werden, doch würde dadurch bei gleichem Bewegungsausschlag der ganze Antrieb etwa
doppelt so schwer und doppelt soviel Raum beanspruchen wie im Falle der Ausführungsformen
nach Fig. i bis 6, während die Festigkeit nicht größer wäre. Ein solcher Antrieb
wäre viel zu groß und viel zu schwer, als daß er überhaupt noch zum Steuerungsantrieb
von raschlaufenden Zweitaktbrennkraftmaschinen in Frage käme.
-
Während also der erfindungsgemäße Antrieb kinematisch denkbar günstigste
Bewegungsverhältnisse für die Steuerung des Einlasses und des Auslasses ermöglicht,
ist aus Fig. i bis 6 und aus den Darlegungen ersichtlich, daß der erfindungsgemäße
Antrieb infolge weniger und einfacher, geringster Verformung
unterworfener
und werkstattechnisch aufs genaueste herstellbarer Einzelteile eine auch bei höchsten
Geschwindigkeiten und spezifischen Flächenpres§ungen absolute Betriebssicherheit
und Geräuschlosigkeit gewährleistet.