Naschine, insbesondere Zweitaktverbrennungskraftmaschine, mit feststehenden Zylindern, deren Kolben mittelst einer Kurvenbahn umlaufende Schwungmassen antreiben. Die Erfindung betrifft die Gestaltung der Kurvenbahnen für Maschinen; insbesondere für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, mit feststehenden Zylindern und umlaufenden Schwungmassen, welche von den Kolben durch Vermittlung einer Kurvenbahn angetrieben werden.
Die Kurvenbahnform wurde bisher ohne Be rücksichtigung der Beschleunigungs- und Ver zögerungskräfte entworfen, man gestaltete sie mit Rücksicht auf die Arbeitsvorgänge im Zylinder der Maschine. Dabei müssen doppelte Bahnen, eine innere und eine äussere Bahn, vorgesehen werden, da, wenn die Kolben zum Beispiel mittelst Rollen auf die Kurvenbahnen wirken, diese Kolben während des Ganges der Maschine abwechselnd an der einen oder anderen Bahn anliegen. Beim Übergang von der einen zur anderen Bahn treten Stösse auf, weil zwischen den beiden Bahnen und den Rollen etwas Spiel vorhanden sein muss.
Diese Stösse erzeugen, weil sie immer an den selben Stellen auftreten, Vertiefungen in der Bahn, die infolge der dadurch stärker wer- denden Stösse immer weiter ausgeschlagen werden. Auch die Lager der Rollen leiden durch diese Stösse.
Das Abheben der Rollen von der Bahn ist auf folgendes zurückzuführen: Bei einer Zwei- taktverbrennungskraftmaschine z. B. liegt im Verlaufe einer Zweitaktperiode die Rolle wäh rend des Explosionshubes unter der Wirkung des auf den Kolben ausgeübten Druckes dauernd an der' äusseren Bahn an, ebenso im ersten Teil des darauffolgenden Verdichtungs hubes, wo von dieser Bahn aus der Kolben beschleunigt wird. Im zweiten Teil dieses Hubes verlässt aber die Rolle die Bahn, so bald der durch die Verdichtung der Ladung bewirkte Druck auf den Kolben kleiner wird als die Kraft herrührend von der Verzögerung, die von der zugehörigen Bahnstrecke zu gelassen wird.
Nach der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch behoben, dass durch dauernden Kraftschluss zwischen Bahn und Rolle diese immer nur an einer Bahn anliegt. Dies ist dadurch erreicht, dass die dem Ver- zögerungsteil des Verdichtungshubes ent sprechenden Bahnteile so ausgestaltet sind, dass die Verzögerungskraft des Kolbens stets kleiner ist als der Verdichtungsdruck.
Die Zeichnung betrifft zwei beispielsweise Ausführungsformen der Alaschine nach der Erfindung.
Fig. 1 ist ein zum Teil schematisch ge zeichneter Längsschnitt ,durch eine Aus führungsform der Maschine; Fig, 2 und 3 sind Schaubilder für die Konstruktion der Kurven bahn nach Fig. 1; Fig. 4 zeigt einen Teil der Schwungmassen einer anderen Ausführungs form.
In dem feststehenden Zylinder 1 der Ma schine spielen nach Fig. 1 zwei gegenläufige Arbeitskolben 2, 3, die durch Kolbenstangen 4 reit Querhäuptern 5 fest verbunden sind. Diese sind in Führungen 6 verschiebbar und tragen Rollen 7, welche mit einer Kurvenbahn zu sammenwirken, die aus sechs Kurvenbalrn- elementen b-a-U besteht, von denen jedes einer Zweitaktperiode entspricht. Die Kurven- balrn ist in einer Schwungscheibe 8 vorgesehen, die mit der anzutreibenden Welle in nicht gezeichneter Weise verbunden ist.
Durch den Arbeitskolben 2 werden die Auspuffschlitze 9 gesteuert und durch den Arbeitskolben 3 die Spülschlitze 10 für den Eintritt der Spülluft. Der Brennstoff wird durch die Offnung 11 in den Zylinder 1 ein geführt. Beim Explosionshube werden durch den Druck der Gase die Kolben 2, 3 mit den Rollern 7 gegen die Kurvenbalrnteile a-b gedrückt, wodurch die Schwungscheibe 8 irn Sinne des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils arngetrieberr wird.
Nach erfolgtem Hubwechsel im Punkte b liegen die Rollen 7 etwa auf dem der Kurvenbahnstrecke b-c entsprechen den Teil des Verdichtungshubes noch gegen die Kurvenbahn an, da die Massen der Kol ben 2, 3 und der mit ihnen verbundenen Teile 4, 5, 7 durch den Druck der Kurven bahn auf die Rollen 7 beschleunigt werden müssen. Etwa vom Punkte c müssen diese Massen verzögert werden.
In Fig. 2 ist e die Verdichtungslinie des Diagramms der Maschine, die Ordinaten bis zu dieser Linie geben daher den jeweiligen Verdichtungsdruck an, welchen zum Beispiel der Kolben 2 erfährt. Dieser Verdichtungs- druck soll stets grösser sein als die Kraft herrührend von der Verzögerung des Kolbens, welche die Bahnstrecke c-a zulässt. Daher wird der Gestaltung dieser Bahnstrecke eine Beschleunigungslinie f zugrunde gelegt, die unterhalb der Verdichtungslinie e "liegt.
Die auf dem ersten Teil des Verdichtungshubes durch die Kurvenbahn b-c-a auf den Kol ben ausgeübten Beschleunigungskräfte, die im Diagramm nach Fig. 2 durch den unterhalb der Abszisse liegenden Teil der Linie f dar gestellt sind, werden auf dem zweiten Teil des Hubes negativ, der oberhalb der Abs- zissenachse liegende Teil der Linie f stellt also die Verzögerungskräfte des Kolbens 2 dar,
welche die Kurvenbahnstrecke c-a zrr- lässt. Da die Linie f unterhalb der Linie e liegt, werden die Rollen. 7 auf der zweiten Hälfte des Verdichtungshubes mit einer Kraft gegen die Kurvenbahn c -a gedrückt, die den Ordinaterrstrecken zwischen den Linien f und e entspricht. Aus der Beschleunigungslinie f wird die Geschwindigkeitskurve g und aus dieser ebenso die Balingrundkurve <I>lt</I> ent wickelt.
Die einzelnen Höhen i in der Bahn grundkurve werden in entsprechendem Mass stab von einem Kreisbogen aus nach innen aufgetragen; der um den Drehungsmittelpunkt der Maschine mit einem Radius beschrieben ist, dessen Länge durch den Rollenmittelpunkt in der äusserstem Totlage bestimmt wird. Auf diese eise ergibt sich die Bahnlinie h des Rollenmittelpunktes (Fix. 3). Um einzelne Punkte dieser Bahnlinie mit dem Rollenradius r geschlagene Kreisbogen ergeben die aus zuführende Bahnkurve a-b-c-a.
Die Bahnkurve für den Explosionshub kann an sich anders gestaltet werden, zweck mässig aber wird sie als Spiegelbild der Ver- diclrtungsbahnkurve ausgeführt, namentlich wenn die Maschine umsteuerbar sein soll.
Die Rollen 7 liegen dann auf dein ganzen Doppelhub der Kolben 2, 3 an der Kurven bahn a-b-c-a an, so dar man mit einer einzigen Bahn auskommt. Eine in Fig. 1 nicht gezeichnete innere Bahn dient nur dazu, dass beim Andrehen der Maschine, wo noch keine Explosionskräfte auf die Kolben wirken, diese die der Bahn entsprechenden Bewe gungen ausführen.
Vorteilhaft erteilt man den Kolben 2, 3 eine möglichst hohe Geschwindigkeit, um mit möglichst kleinen Zylinderabmessungen eine grosse Maschinenleistung zu erzielen. Die er reichbare Kolbengeschwindigkeit wächst mit der Steilheit der Beschleunigungslinie f im Diagramm. Diese Linie selbst aber darf, damit keine Aufhebung des Kraftschlusses eintritt, die Verdichtungslinie e nicht über schneiden. Es wird also die grösstmöglicbste Geschwindigkeit erzielt, wenn die Beschleu nigungslinie f dicht unter der Verdichtungs linie e verläuft.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die mit der Kurvenbahn b-c-a versehenen Teile der Schwungscheibe 8 aus Segmenten 12 zusammengesetzt, die mit der Schwung scheibe in nicht gezeichneter Weise fest oder einstellbar verbunden sind, um die Kurven bahn leicht herstellen und nachstellen zu können. Die Stossstellen 13 sind an die Punkte<I>b</I> der Kurvenbahn b-a-b, also an die Stellen verlegt, an welchen die Kolben 2, 3 in ihrer äusseren Totlage stehen.
Die an die Stossstellen 13 angrenzenden Bahnstücke 7n zweier benachbarter Segmente 12 sind nach einem Kreisbogen um den Drebmittelpunkt x (I'ig. 1) der Schwungscheibe 8 hergestellt.
Kurz vor Beendigung des Explosionshubes werden die Auspuffschlitze 9 und die Spül schlitze 10 durch die Kolben 2, 3 geöffnet, so dass im Innern des Zylinders 1 nur noch der Druck der Spülluft herrscht. Die Be lastung der Kurvenbahn durch die Rollen 7 ist daher am Ende des Explosionshubes und zri Beginn des Verdichtungshubes, also beim Übergang der Rollen von einem Segment 12 auf das benachbarte Segment 12,<B>nur</B> gering. Auch werden keine Beschleunigungsdrücke auf die Stossstellen 13 durch die Kolben 2, 3 ausgeübt, da diese beim Übergang von einem Segment 12 auf das benachbarte keine ra dialen Bewegungen ausführen.
Die Kurvenbahnstücke m könnten auch nach einem Kreisbogen hergestellt werden, dessen Mittelpunkt in der Nähe des Dreh mittelpunktes x der Schwungscheibe 8 liegt.