-
Antriebsvorrichtung für Steuerschieber von Zweitaktbrennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft,eine AntrIebsvorrichtung für hin und her gehende oder/und
oszillierende Steuerschieber von Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei welchen der die
Bewegung des Schiebers erzeugende Kurbel- oder Exzentersteuerzapfen ganz oder teilweise
durch die zum Steuerzapfen exzentrischen Laufflächen einer Pleuelscheibe umschlungen
ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Bohrung für den Steuerzapfen
in demjenigen Pleuelsch@eibenteil ,angebracht ist, der über seine äußere Lagerfläche
den Schieber während der Steuerung der Schlitze verzögert' bzw. beschleunigt.
-
Die Fig. i bis 6 veranschaulichen zwei vollständige Steuerungen (Rohrschiebersteuerung
und Kolbenschiebersteuerung) mit dem Steuerorgan, den Ein- und Auslaßkanälenlund
dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus des Steuerorgans sowie dem Weg-Zeit-Diagramm
des Arbeitskolbens und des Steuerorgans während einer vollen Kurbelwellenumdrehung.
-
Die ganze Steuerung besteht aus vier zusammenarbeitenden Teilen, nämlich
der Exzenter- oder Kurbelwelle i reit Zentrum Au,nd Lauffläche A' und dem Steuerzapfen,
d. h. Exzenter- oder Kurbelzapfen B-B' mit Zentrum B und Lauffläche
B', .der Ple@uelscheibe 2 mit dem hin rund her gehenden und gleichzeitigen
Drehzentrum C und den dazugehörenden Drehlaufflächen C2 und C2', auf denen die Pleuelscheibe
2 direkt in den konzentidschen Lag@erfl.ächen C3 und C3" des hin und her gehenden
Steuerschlittens 3 drehbar eingelagert ist, -und der um den Abstand C-B exzentrisch
zum Drehpunkt C angeordneten, den Steuerzapfen B-B' ,aufnehmenden Lagerbohrung B2'.
Der Steuerschlitten 3 bildet vorzugsweise ein Stück mit dem Steuerorgan E oder ist
mit ihm starr oder durch entsprechende bewegliche Glieder verbrunden. Der Schlitten
3 wird in dementsprechenden, die seitlichen Kräfte aufnehmenden Gleitrahmen q. geführt.
-
Vorzugsweise kann der hin und h.-,r gehende Steuerschlitten 3 auch
ersetzt werden durch ein -um einen festen Zapfen oszillierendes, die Pleuelsch.eibe
umfassendes Steuergehäuse, dessen freies oszillierendes Ende direkt oder durch einen
Lenker mit dem zu bewegenden Steuerschieber verbunden ist.
-
Aus der Schnittzeichnung i einer Rohr-Schiebersteuerung und der Schnittzeichnung
5 einer Kolbenschieberstejuerung und dem zur Rohrschseberste,uerung i gehörenden
Steuercliagramm q. ist nun ersichtlich; d.aß gemäß der Erfindung die Bohrung für
den Steuerzapfen B-B' in demjenigen Pleuelscheibenteil 2' -angebracht ist, der über
seine äußere Lagerfläche C2 die Geschwindigkeit des Schiebers E während des Eröffnens
beispielsweise der
Einlaßschlitze G von einem Maximum (entsprechend
der maximalen Neigung der Weg-Zeit-Kurve) auf o verzögert und während des. Schließens
wiederum auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt. In demselben Steuerthai; gramm wird
während der Steuerung der Aus-' Mschlitze H die maximale Abwärtsgeschwin= digkeit
des Schiebers E vom Zapfen B-B' direkt über das Segment 2' und dessen äußere Lagerfläche
C2' auf o verzögert und nach Überschreiten der unteren. Totlage wiederum beschleunigt.
-
Die Anordnung der BohrungB2 in diesem Segment der Pleuelscheibe 2
ermöglicht es, die dem Schlitten oder Winkelhebel 3 angischliffenen, den Segmentflächen
C2' und C2" entsprechenden konzentrischen Laufflächen C3 und C3 " .als Sektoren
miteinander gleichen oder vöneinand; r verschiedenen Krümmungsradien auszubilden,
wobei im letzteren Falle der effektive Lagerflächensektor C3 bei x' anfängt und
bei y' :aufhört, während der Lagerfl.ächensektor C3' im gleichen Sinne fortlaufend
bei x" beginnt und bei y" aufhört. Der aus Gewichts- und Raumgründen abgeschnittene
Lagerflächensektor y'-x' wird in seiner Aufgabe ersetzt durch den Lagerflächensektor
C3', während der ebenfalls aus Gewichts- und Raumgründen abgeschnittene gestrichelte
Lagerflächensektor x"-y" ersetzt wird durch den Laufflächensektor C3 . Die erfindungsgemäße
Anordnung der Bohrung BJ in der Pleuelscheibe 2 hat die «=eitere vorteilhafte Eigenart,
daß bei kleinstem Abstand B-C und den praktisch vorkommenden Kräften die Lagerflächen
B', C2' iund C2" bzw. C3 und C3' in ihren Größen und Krümmungsradien genau in, mit
den kinematisch und betriebstechnisch begründeten Forderungen. gewählt werden können,
ohne daß sie praktisch unmöglich werden. Im besonderen ist es ein Vorteil, daß ,auf
Grund des Erfindungsgedankems die Lagerung der Pleuelscheibe 2 nicht gebunden ist
an eine geschlossene Lagerfläche, deren konstanter minimaler Krümmungsradius gegeben
ist durch den Kurbelzapfendurchmesser und dessenAbstand vom hin rund her gehenden
Zentrum (s. gestrichelte Ergänzungsbogen y'-x', Fig. i), sondern daß diese Lagerfläche
ebenfalls aus zwei Sektoren zusammengesetzt werden kann, wovon der- eine vollkommen
in übereinstimmung mit den auf ihn wirkenden Kräften un"d dem aufzunehmenden Steuerzapfen,
d. h. Kurbel- oder Exzenterzapfen B-B', und dem vorhandenen Raum in seinem Krümmungsradius
sehr groß und der ,andere unter bedeutendem Platz- und Gewichtsgewinn. ebenfalls
in Übereinstimmung mit den .auf ihn wirkenden Kräften fast beliebig klein gewählt
werden kann. Die Einschlußwinkel a und (3 der konzentrischen Laufflächensegmente
C2' und C2' .können auch durch schuhartige A@ bestaltungM (Fig. 5) der Pleuelscheibe
2 stark ver-,grüßert werden. Diese Maßnahme erfordert enprechende Ausfräsungen N
(Fig. 5) im "Deckel des Steuerschlittens 3, welcher aber ohne Schwierigkeiten entsprechend
gestaltet werden kann, ohne daß sich weder das Gewicht noch der benötigte Raum für
den Antrieb vergrößert.
-
In allen Ausführungsformen des Antriebes werden die Lagerflächen C2
,und C2' bzw. C3 . und C." vorzugsweise kugelig ausgeführt. Das Weg-Zeit-Diagramm
in Fig. q. der erfindungsgemäßen Steuerung ist derart entstanden, daß waagerecht
die Zeit einer ganzen Kurbelwellen@umdrehung und senkrecht die zu jedem Zeitpunkt
gehörige Stellung der Arbeitskolbenoberkante und der RohTschiebersteuerkanten aufgetragen
wurde. Im Punkte a am unteren Arbeitsraumende, nachdem der mit 5 bezeichnete Arbeitskolben
2/3 seines ganzen Hubes S1( zurückgelegt hat, gleitet seine Oberkante mit maximaler
Geschwindigkeit über die Oberkante der Auslaßschlitze H' des Rohrsteuerschiebers
E, der erst i/5 seines ganzen HubesSs zurückgelegt hat und dessen Auslaßschlitze
H' gleichzeitig über die Oberkante der Auslaßschlitze H im Zylinder F herabgleiten.
Daraus ist klar ersichtlich, daß während der ganzen Hochdruckperiode und während
der ganzen Expansionsperiode im Arbeitsraum der Steuerschieber sich kaum ,aus seiner
Totlage herausbewegt hat, und im Punkt b, etwas später, wenn die Höhe hA der Auslaßschlitze
H' freigelegt ist, gleitet die Unterkante der Ei.nlaßschlitze G' im Rohrsteuerschieber
E am oberen Arbeitsräumende mit der maximalen Schiebergeschwindigkeit über die Oberkante
der Einlaßschlitze G,im Zylinder F. Der Abschluß des Auspuffes erfolgt durch Übergleiter
der Ar-,beitskolbenoberkante über die Oberkante der Einlaßschlitze H' im Rohrsteuerschieber
E im Punkt c. In diesem Moment haben die Einlaßschlitze G' ihre maximaleEröffniung
las kaum überschritten. Im Punkte d, etwas später, werden die Spülschlitze G' des
Rohrste erschiebers durch Übergleiter ihrer Unterkante mit der maximalen Schiebergeschwindigkeit
über die Oberkante der Spülschlitze G im Zylinder F abgeschlossen.
-
Sowohl das Eröffnen des Auslasses wie das Eröffnen und Schließen des
Einlasses durch den erfindungsgemäßen Steuerungsantrieb erfolgt also mit maximaler
Geschwindigkeit.
-
Will man :aus baulichen Gründen den Auspuff nahe dem oberen Zylinderende
und den Einlaß am unteren Zylinderende anordnen, so muß die Drehrichtung der Maschine
in der anderen Richtung gewählt werden, oder aber
der Rohrsteuerschieber
muß dem Arbeitskolben @um den gleichen Winkel voreilen, wie er ihm jetzt nacheilt.
-
Oder soll die Maschine umsteuerbar sein, dann muß die Steuerwelle
der Arbieitskurbelwelle gegenüber um den doppelten Vof- und Nacheilwinkel vierdrehbar
sein. Derartige Maschinen können also ohne Wendegetriebe in jedes beliebige Fahrzeug
für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung eingebaut werden.