DE402904C - Steuerung von Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

• Steuerung von Kolbenmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen. Zum Steuern des Ein- und Auslasses von Kolbenmaschinen, wie Motoren, Kompressoren, Pumpen usw., insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, ist die Verwendung von flachen oder gewölbten Schiebern bekannt. Hierbei erhielten die Schieber im wesentlichen nur eine zwangsweise Steuerbewegung durch Steuerstangen u. dgl. Die Abdichtung der Schieber gegen die Ein- und Auslaßöffnungen erfolgte durch Federn, Packungen und sonstige Dichtungsmittel. Diese Art der Steuerung hat Nachteile, insbesondere diejenigen, daß sie große Reibung und daher starke Schmierung verlangt, die aber wiederum die Gasdichtigkeit an den Schiebergehäusen hinabsetzt u. dgl. m.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird nun im Gegensatz hierzu durch die im Zylinder auftretenden Druckdifferenzen jedem Schieber eine quer zu seiner zwangläufigen, oben erwähnten Steuerbewegung gerichtete zweite Bewegung erteilt. Durch die letztere Bewegung, welche ein freies, seitliches Hin- und Herschwingen des Schiebers darstellt, wird eine Andichtung der jeweils in Abwechslung als Lauffläche dienenden einen der beiden Flächen des Schiebers ohne jedes mechanische Hilfsmittel erzielt.
• Die Erfindung wird bei Steuerung angewendet, bei welcher jeder Schieber zwischen zwei Führungsflächen in einem ringsum geschlossenen Raume mindestens im wesentlichen parallel . zu den Führungsflächen bleibend, quer zur Richtung seiner zwangläufigen Steuerbewegung frei hin und her beweglich angeordnet ist.
• Die Erfindung zeitigt wesentliche neue Vorteile, welche weiter unten angegeben sind. In der Zeichnung ist in einem Ausführungsbeispiel eine Einrichtung dargestellt, mit welcher sich das Verfahren ausüben läßt. Es zeigt: Abb. i einen Motor im Achsialschnitt, während Abb. 2 einen Ouerschnitt durch den Motorzylinder und Abb. 3 bis io Einzelheiten und Abänderungen an demselben zeigen.
• Am mit Wassermantel 22 versehenen Außenmantel 15 des Zylinders x des Explosionsmotors sind Einlaß- und Auslaßöffnungen 2o und bei diesen Führungsflächen =5a angeschliffen. Über diesen ist bei jedem Schieber 2 eine rahmenartige Platte 6 (Abb. 6) angeordnet, welche eine Ausnehmung 6a hat von der Form der vom Schieber 2 bei seinen Steuerbewegungen bestrichenen Fläche. Die Platte 6 ist etwas dicker als der Schieber 2. Nach außen ist sie abgedeckt von einer Deckelplatte 7, welche mit durch die Platte 6 gehenden Schraubenbolzen am Zylinder dicht festgeschraubt ist, so einen ringsum geschlossenen Raum bildend, in dem sich der Schieber sowohl zwangläufig in Steuerrichtung a auf und ab, aber auch frei in Richtung b hin und her bewegen kann. Der Schieber 2 hat T-Form, (Abb. 1, 2, 6, 7, 8, 9, io), damit er, dünn gehalten, sich nicht durch die von den Gasen herbeigeführte Erhitzung wirft, wodurch dis Abdichtung gest)rt würde. Bei dem Ausfüh rungsbeispiel nach Abb. 5 hat er zu diesem Zwecke nur einen oberen seitlichen Arm. Auf seiner dem Zylinder zugekehrten Seite ist er mit nicht durchgehenden Ausnehmungen 21 versehen, deren Ränder 21a rechtwinklig zu den Seitenflächen des Schiebers stehen. Diese Ausnehmungen 2i verfolgen den Zweck, feste Unreinheiten, wie Kondensate, von den Führungsflächen abzuschaben und in sich bis zur Reinigung des Motors aufzunehmen, damit sie die Abdichtung und die Bewegung des Schiebers in Richtung b nicht ungünstig beeinflussen. Die Rahmenplatte hat demselben Zweck dienende Ausbuchtungen ig. Die Innenseite i5b des Deckels und die Fläche i5#, des Zylinders, welche abwechselnd als Führungsflächen für den Schieber 2 dienen, haben ebenfalls Ausnehmungen zum Auffangen von festen Unreinheiten. An der Außenseite des Schiebers :z ist durch einen ringförmigen An-;atz 17 eine Ausnehmung 18 geschaffen, in welche lose der obere, umgebogene Teil der Steuerstange 3 als Mittel zur zwangläufigen Steuerbewegung a des Schiebers eingreift. Infolge dieses losen Zusammenhanges des Schiebers mit der Steucrstange kann derselbe sich so verstellen, daß der Abstand zwischen der Mittelebene des Schiebers 2 und der Längsachse der Steuerstange 3 sich verändern kann, daß entweder zwischen der Innenseite des Schiebers 2 und der Führungsfläche 15a ein Spielraum entsteht, in welchem Falle dann die Außenseite des Schiebers der dann als Führungsfläche dienenden. Innenseite 15b des Deckels 7 anliegt, oder daß zwischen der äußeren Seite des Schiebers 2 und dem oberen Ende der Steuerstange 3 ein Spielraum entsteht, in welch letzterem Falle dann die innere Seite des Schiebers 2 fest gegen die Führungsfläche 15a anliegt. In ersterem Falle wird durch den Schieber eine Durchbrechung 2.4 des Deckels 7 für die Steuerstange 3 und eine der Einlaß- oder Auslaßöffnungen 2o des Zylinders entsprechende Durchbrechung des Deckels gasdicht abgeschlossen und im letzteren Falle die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 2o des Zylinders. Diese freie Hin- und Herbewegung des Schiebers 2 nach zwei entgegengesetzten Richtungen, welche man gewissermaßen als ein taktmäßiges »Atmen« des Schiebers bezeichnen kann, wird nicht mechanisch, sondern durch die Druckdifferenzen im Zylinder erzeugt. Bei Überdruck im Zylinder entsteht die Stellung nach Abb. i, und bei Unterdruck liegen die Schieber den Führungsflächen 15a an. Zweckmäßig werden dabei die Steuerungsorgane die auf angetriebenen Achsen 12 sitzenden Nocken ii so anordnen, daß die Steuerbewegungen jeweils im Augenblick der kleinsten Druckdifferenz vorgehen, so daß neben Kleinhaltung der Schieber äußerst wenig Kraft zu ihrer Bewegung b nötig ist.
• Die Steuerstange 3 greift unten lose über einen Stift 8 einer zum übrigen Steuermechanismus gehörigen Stange io und ist in einer Büchse 5 lose geführt, welche mit ihrem oberen kegelförmigen Ende (Abb. i und q.) in eine ebenfalls kegelförmige Aussparung 13 eines Winkelstückes .4 eingreift, das am Zylinder starr befestigt ist. Mittels einer Feder 16, die einerends gegen einen Bund 5a der Büchse 5 preßt, anderends gegen einen an der Steuerstange 3 festen Bund 3a, wird die Büchse 5 von unten fest in ihr Lager 13, ,¢ eingepreßt. Dieses hat einen seitlichen Schlitz 1q., welcher dem Durchmesser der Stange 3 entspricht. Hierdurch ist es möglich, mit einer geeigneten Zange die Stange 3 unten vom Stift 8 abzuheben und nun, da sie ja auch oben bei i5 nur lose seitlich eingreift, seitlich mit Büchse 5 und Feder 16 herauszuziehen, so daß man nach Abnehmung des Deckels 7 leicht die Schieber 2 herausnehmen kann. Zur seitlichen Abnehmung der Stange 3 sind aber keinerlei Verschraubungen o. dgl. zu lösen, wie dies bei bisherigen Konstruktionen nötig wa-.
• Das bisher beschriebene Ausführungsbeispiel weist von jeder Seite des Zylinders je nur eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung vor. Versuche ergaben aber, daß die Anordnung von je zwei Einlaß- und Auslaßöffnungen übereinander sich vorteilhaft bewährt. Hierzu ist der Schieber 2 dann als Doppelschieber ausgebildet und hat, wie in Abb. io erkennbar ist, einen durchgehenden Schlitz 25, wodurch zwei steuernde Querbalken 23 und 2¢ gebildet sind, so daß derselbe Schieber gleichzeitig die beiden übereinanderliegenden Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen steuert.
• jahrelange praktische Versuche mit einem Automobilmotor mit frei »atmenden« Schiebern nach vorliegender Erfindung ergaben, daß dieselben ohne jede Ölung arbeiten und mit einer so geringen Reibung, daß die Abnutzung auf ein prakti#,ch nicht in Betracht kommendes Minimum beschränkt ist. Auf den Laufflächen hat sich Hochglanzpolitur gebildet. Die Dichtung erfolgte ohne Federn und mechanische Hilfsmittel beiderseits, und der Lauf des Motors war des Schwebens der Schieber wegen äußerst leicht. Auch ermöglichen die Kleinheit und Leichtigkeit des Schiebers die Schwebekonstruktion.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerung von Kolbenmaschinen, ins; besondere Verbrennungskraftmaschinen, mit Hilfe einer oder mehrerer zwangsweise bewegter Flachschieber, dadurch gekennzeichnet, daß durch die im Zylinder auftretenden Druckdifferenzen jedem Schieber (2) eine quer zu seiner zwangläufigen Steuerbewegung (a) gerichtete zweite Bewegung (b) erteilt wird und durch letztere, freie, seitliche Hin- und Herbewegung (b) dcs Schiebers eine Abdichtung an der jeweils in Abwechslung als Lauffläche dienenden einen der beiden Flächen des Schieber erzielt wird.
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbewegungen jeweils im Augenblick der kleinsten Druckdifferenz vorgenommen werden, um das freie, seitliche Hin- und Herschwingen des Schiebers zu erleichtern.
3. 3. Steuerung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (2) zwischen zwei Führungsflächen (15a und 15b) in einem ringsum geschlossenen Raume (6a), mindestens im wesentlichen parallel zu den Führungsflächen bleibend, quer zur Richtung seiner zwangläufigen Steuerbewegung (a) frei hin und her beweglich angeordnet ist.
4. 4.. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd während des Betriebes sich auf der einen Seite des Schiebers, zwischen diesem und der Führungsfläche (15a) für denselben, ein Spielraum bilden kann und auf der andern Seite des Schiebers ein Spielraum zwischen diesem und dem dortigen Mittel (3) zur zwangsweisen Steuerung des Schiebers sich bilden kann.
5. 5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Schieber eine Steuerstange (3) mit einem Querstück lose in eine Ausnehmung (18) am Schieber eingreift, so daß der Abstand zwischen der Mittelebene des Schiebers und der Achse der Steuerstange sich während des Betriebes verändern kann ohne Unterbrechung des zwangläufigen Antriebes des Schiebers.
6. 6. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Führungsfläche (1s") am Zylinder und der dieser zugewendeten Seite (23) des Schiebers mindestens eine Fläche (15a oder 23) mit Ausnehmungen (21) versehen ist, deren Ränder (21a) rechtwinklig zur Fläche liegen, zum Auffangen fester Unreinheiten. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des geschlossenen Raumes zwischen der Führungsfläche (15a) am Zylinder und einer Deckelplatte (7) eine rahmenartige Platte (6) angeordnet ist, welche eine Ausnehmung (6a) in Form der vom Schieber (?) bestrichenen Fläche besitzt und etwas dicker ist als der Schieber, so daß sie dem von ihr umfaßten Schieber seine beiden verschiedenartigen Bewegungen (a und b) erlaubt. B. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (6a) seitliche Ausbuchtungen (1g) hat zum Auffangen fester Unreinheiten. g. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (3) unten mit dem übrigen Mechanismus (io) lose verbunden ist und in eine seitlich offene Führung (14) eingreift, so daß sie, da sie auch am Schieber lose angreift, ohne die Lösung von Befestigungsmitteln seitlich abgenommen werden kann. 1o. Steuerung nach Anspruch 3 mit Doppelschieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschieber zwei Querarme (23, 24) besitzt, mit denen er je zwei übereinanderliegende Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen gleichzeitig steuert. 1i. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber T-Form hat, um trotz Dünnehaltens ein Verziehen durch heiße Gase zu verhindern.