Vorrichtung zum Steuern der Ein- bezw. Auslassventile von Kolbenkraftmaschinen mit fest angeordneten Zylindern und umlaufenden Kurbelwellen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Ein- bezw. Auslassventile von Kolbenkraftmaschinen mit fest angeordneten Zylindern und umlaufen den Kurbelwellen.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Steuervorrich- tunnen, bei welchen die Bewegungen des be treffenden Ventils von Steuerorganen, wie Nocken, Nuten oder andern Führungsflächen an der Kurbelwelle selbst bestimmt werden.
Es wurde nun gefunden, dass es besonders bei mehrzylindrigen Maschinen auf Schwie rigkeiten stösst, eine Ventilsteuervorrichtung zu schaffen, die keine Vergrösserung der Abmessungen der Maschine, insbesondere mit Rücksicht auf ihre Länge und Breite, verursacht, und die so angeordnet werden kann, dass die beweglichen Teile der Ma schine gut beaufsichtigt werden können und die Längsseiten der Maschine gut zugänglich sind, so dass der Anschluss der Maschinen zylinder an zwei längsgehende Rohrleitungen vorgenommen werden kann, von denen die eine als Einlass und die andere als Auslass für sämtliche Zylinder dient.
Die Erfindung bezweckt bei Maschinen der angegebenen Art, wie Dampfmaschinen, Dieselmotoren, Gasmotoren usw., die erwähn ten Nachteile zu beseitigen und kennzeichnet sich dadurch, dass mindestens ein gegebenen falls federbelastetes Ventil durch einen Quer balken mit zwei in der Längsrichtung des betreffenden Zylinders verlaufenden und mit den Enden des Querbalkens gekuppelten Stangen verbunden ist, und dass die Kurbel arme je ein Steuerorgan, wie einen Nocken, eine Nute oder eine andere Steuerfläche be sitzen, wobei diese Steuerorgane für das Ven til derart angeordnet sind, dass sie je eine der Stangen betätigen.
Der Querbalken und die Stangen werden vorzugsweise in der Längsmittelebene der Maschine angeordnet, können aber auch in einer Ebene angeordnet sein,- die innerhalb eines mit der Zylinder achse als Zentrum gedachten und sich bis zu 60 ab der Längsmittelebene erstreckenden Kreissektors liegt.
In der beigefügten Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin dung dargestellt, und zwar an einem Zwei takt-Dieselmotor.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Zy linder und das Kurbelgehäuse und Fig. 2 ein Längsschnitt durch den Zy linder und das Kurbelgehäuse desselben Mo tors, wobei jedoch die Kurbelwelle, die Pleuelstange, der Kolben und die Ventil steuerung nicht geschnitten dargestellt sind; Fig. 3, 4 und 5 zeigen in grösserem Mass stabe einige Einzelheiten der in den Fig 1 und 2 dargestellten Ventilsteuerung.
Der in den Zeichnungen dargestellte Zweitaktmotor weist ein Kurbelgehäuse 1, \? auf, an dessen oberem Teil 2 ein Zylinder 3 festgeschraubt ist. Der obere Teil des Zy linders ist in üblicher Weise von einem Zy linderdeckel 4 abgedeckt. Eine Kurbelwelle 7) ist, im Kurbelgehäuse in Lagern 6 gelagert. Die Kurbelarme 7, 8 sind auf einem Kur belzapfen 9 befestigt, der durch eine Pleuel stange 11 mit einem Kolben 10 verbunden ist. Der Zylinder 3 und der Zylinderdeckel 4 sind mit Kühlmänteln 12 bezw. 13 ver sehen.
Im untern Teil des Zylinders sind Offnungen 14 für den Spülluftzutritt vor- en und im Zylinderdeckel ist ein Aus lassventil 15 angeordnet. Die Spülluft wird durch eine für sämtliche Zylinder gemein same Leitung 16 zugeführt und die Abgase werden durch eine Leitung 17 abgeleitet.
Das Ventil 15 wird durch an den Kurbel armen 7 und 8 vorgesehene Steuerorgane ge steuert, welche aus Nocken 20, 21, die an den an den Kurbelarmen befestigten Gegen gewichten 18, 1.9 ausgebildet sind, bestehen und sich über den kreisförmigen Teil 22 der Gegengewichte erheben. wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Nocken betätigen eine Vorrichtung zum Steuern des Ventils 15, wel che zweiarmige Hebel 24 und 25 besitzt, die je auf am obern Teile 2 des Kurbelgehäuses befestigten Zapfen 23 gelagert sind und an einem Ende Rollen 26 tragen, die auf den Führungsnocken der Gegengewichte rollen.
Die entgegengesetzten Enden der Hebel 24, 25 sind gelenkig mit Zugstangen<B>27,</B> 28 ver bunden, deren obere Enden mit den Enden eines Querbalkens 29 gelenkig verbunden sind. Die Zugstangen sind zweckmässig mit an ihren Enden vorgesehenen Vorrichtungen zur Einstellung ihrer Länge versehen. Diese Vorrichtungen können zum Beispiel aus an den obern Enden der Zugstangen ange schraubten illuttern 30, 31 bestehen, von wel chen die Mutter 30 zum Beispiel mit einer kugelförmigen Fläche gegen eine ebenfalls kugelförmige Fläche einer Scheibe 32 an liegt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Scheibe 32 stützt sich auf eine Feder 33, welche zwischen der erwähnten Scheibe und einem Teller 34 vorgesehen ist. Eine Feder 35, die in einer Kappe 36 angeordnet ist, stützt sich mit ihrem untern Ende gegen einen Teil des Zylinders 3, und die beiden Federn sind bestrebt, den Querbalken 29 nach oben zu drücken und dadurch das Ven til 15 zu schliessen. Durch die beschriebene Befestigung der Zugstangen 27, 28 am Quer balken 29 wird eine gewisse Beweglichkeit und Nachstellbarkeit der Verbindung zwi schen diesen Teilen erreicht, welche unter anderem ermöglicht, dass die Ventilsteuerung nicht vollkommen aussetzt, wenn eine der Zugstangen 27, 28 aus irgend einem Grunde stecken bleibt oder bricht.
Das Ventil 15 kann natürlich in beliebiger Weise mit dem Querbalken 29 verbunden sein. In den Fig. 4 und 5 ist eine Befestigungsmöglichkeit der Ventilspindel dargestellt, durch welche eine gewisse Beweglichkeit zwischen dem Quer balken und der Ventilspindel erhalten wird, so dass die letztere keinen vom Querbalken 29 herrührenden Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt wird. Zu diesem Zwecke sind am obern Ende der Ventilspindel zwei Blöcke 37 befestigt. welche teilweise kugelförmig aus gebildet sind und in Lagern 38, 39 ruhen, die in eine Aussparung in der illitte des Querbalkens 29 eingepasst und daran durch Schrauben 40 festgehalten sind.
Diese An ordnung hat ausser einer gewissen Beweglich- keit zur Folge, dass der Zylinderdeckel mit dem Ventil leicht ausgetauscht werden kann. Das Ventil 15 kann natürlich auch von einer zwischen dem Zylinderdeckel und zum Bei spiel einem an der Ventilspindel vorge sehenen Teller eingespannten Feder gegen seinen Sitz gedrückt werden, wobei die Fe dern 35 in Wegfall kommen.
Während des grössten Teils einer Um drehung der Kurbelwelle befinden sich die Rollen 26 ausser Eingriff mit den Gegen gewichten 18, 19. Die Federn 35 und der Gasdruck im Zylinder drücken dabei das Ventil 15 gegen seinen Sitz und halten den Querbalken 29 und die Zugstangen 27, 28 in gehobener Stellung. Die Rollen 26 befinden sich dann in. solcher Entfernung von der Kurbelwellenmitte, dass ein gewisses Spiel zwischen den Rollen und den zylindrischen Teilen der Gegengewichte vorhanden ist, wenn sich die letzteren unter den Rollen 26 hinwegbewegen.
Laufen die Rollen 26 bei weiterer Drehung der Kurbelwelle auf die Nocken 20, 21 auf, so werden die beiden Zug stangen 27, 28 von den Hebeln 24, 25 nach unten gezogen, so dass der Querbalken 29 nach unten bewegt wird und das Ventil 15 gegen die Wirkung der Federn 35 öffnet. Die Bauart des Querbalkens hat dann zur Folge; dass etwaige Ungleichmässigkeiten zwischen den Nocken 20, 21 der beiden Gegengewichte ausgeglichen werden.
Ein anderer Vorteil der dargestellten Ventilsteuerung besteht darin, dass die Stangen 27, 28 nur Zug beanspruchungen ausgesetzt werden; da. das Ventil 15 nur während solcher Zeitperioden der Kolbenbewegung betätigt wird, in denen der Druck im Zylinder niedrig ist, werden die von den Stangen und der gesamten Ven- tilsteuervorrichtung aufgenommenen Kräfte verhältnismässig klein, weshalb diese Teile kleine Abmessungen erhalten können.
Bei Zweitaktmotoren, bei welchen der Brennstoff in den Zylinder durch eine Pumpe eingeführt wird, welche vom Verdichtungs druck im- Zylinder getrieben wird, ist die Verwendung einer erfindungsgemässen Steuer vorrichtung besonders vorteilhaft, weil dann die übliche Steuerwelle überhaupt überflüssig wird.
Die Erfindung ist nicht auf Zweitakt- Dieselmotoren beschränkt, sondern kann auch bei Verpuffungsmotoren und andern Brenn kraftmaschinen, wie Gasmotoren usw., ver wendet werden; der Erfindungsgedanke kann auch bei Kolbendampfmaschinen Ver wendung finden. Eine grosse Anzahl von baulichen Änderungen können natürlich vor genommen werden. Statt Zugstangen können Druckstangen verwendet werden, wie solche bei Kraftwagenmotoren mit obenliegenden Ventilen oder Seitenventilen zur Anwendung kommen.
Die Stangen können in sämtlichen Fällen mit Hebeln von ähnlicher Art wie die Hebel 24 bezw. 25 verbunden sein, es können aber auch einarmige Hebel verwendet werden und die Hebel können sogar wegge lassen werden und die Zug- oder Druckstan gen für die Ventile unmittelbar von den Steuerorganen betätigt werden. Die mit dem Zylinder ungefähr parallelen Zug- oder Druckstangen können auch in einer Ebene angeordnet sein, die von der Längsmittel- ebene der Maschine abweicht, zum Beispiel in einer innerhalb eines mit der Zylinderachse als Zentrum gedachten und sich bis zu 60 ab der Längsmittelebene erstreckenden Kreis sektors liegenden Ebene.
Es kann also vor kommen, dass der Querbalken und die Stan gen zwecks Raumersparnis, und um andern Teilen der Maschine nicht hinderlich zu sein, in einer durch die Ventilspindelachse gehen den Ebene angeordnet werden müssen, wel che einen gewissen Winkel gegenüber der Längsmittelebene der Maschine bildet. Um die Bewegungen der Stangen zu begrenzen und zu verhindern, dass die Stangen und He bel, z. B. bei einem Ventilfederbruch oder andern Fehlern, eine unzweckmässige oder gefährliche Lage einnehmen, können zum Beispiel federnde Anschläge 41 am Motor vorgesehen sein, welche allzu grosse Bewe gungen der Hebel 24, 25 verhindern.
Die an den Kurbelarmen vorgesehenen Steuerorgane können auch als Nuten in den Kurbelarmen oder als daran befestigte Schei- gen oder als an den Kurbelarmen vorgesehene Ringe oder dergleichen ausgeführt sein, mit -elchen Bolzen, Rollen oder andere Organe zur Übertragung der gewünschten Bewegung auf das Ventil oder die Ventile zusammen wirken können. An Stelle von Ventilen können natürlich auch Schieber oder der gleichen durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung besteuert werden.
In der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist dem Auslassventil des Zylinders eine Steuervorrichtung gemäss der Erfindung zugeordnet. Offenbar kann ein in entsprechender Weise angeordnetes Einlass- ventil ebenfalls in entsprechender Weise ge steuert werden. Bei Maschinen, welche so wohl Ein- als auch Auslassv entile besitzen, können natürlich sämtliche Ventile durch Vorrichtungen gemäss der Erfindung be steuert werden.