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Vorrichtung zum selbsttätigen Verstellen des Wirkungszeitpunktes einer mit stark veränderlicher Drehkraft arbeitenden Vorrichtung, z. B. einer Einspritzpumpe oder eines Zündapparates von Brenn- : kraftmaschine.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen des Zeitpunktes der Wirkung einer mit stark veränderlicher Drehkraft arbeitenden Vorrichtung, insbesondere einer Einspritzpumpe bei Dieselmotoren.
Bei solchen Vorrichtungen, die z. B. mehrere auf dem Wellenumfang versetzte Nocken enthalten, erreicht die Drehkraft in der Druckperiode einen höchsten Wert ; beim darauffolgenden Abfall der Drehkraft geht diese bis auf Null oder wechselt vorübergehend aus der positiven in die negative Richtung, wenn z. B. die den Pumpenkolben bewegende Rolle von der Nockenkurve abgelaufen ist. Vielfach ist diese Periode länger als die Druckperiode. Dieser Betriebszustand wird erfindungsgemäss dazu ausgenutzt, um das Verstellen des Zeitpunktes der Wirkung der erwähnten Vorrichtung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle durchzuführen.
Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dass zwischen der Antriebswelle und der Vorrichtungwelle (Pumpenwelle) eine aus Schwungkörpern und dazwischenliegenden Gleitschuhen gebildete Gliederreihe vorhanden ist, mittels welcher durch Fliehkraft einerseits und durch Federkraft anderseits die Verdreheinstellung der Vorrichtungswelle gegenüber der Antriebswelle erfolgt. Die aus den Schwungkörpern und Gleitschuhen gebildete Gliederreihe ist im Gegensatz zu sonst üblichen Verstelleinrichtungen in sich in gewissem Grade selbstsperrend, derart, dass sie sich spiellos verspannen kann und bei gleichbleibender Drehzahl ein starres Verbindungsglied bildet.
Wenn dagegen die Drehzahl sich ändert, wird zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Drehkraft den Wert Null oder nahezu Null erreicht bzw. diesen noch unterschreitet, die der Änderung der Drehgeschwindigkeit entsprechende Verdrehung der Welle der Vorrichtung gegenüber der antreibenden Welle herbeigeführt.
Die Gleitflächen der Schuhe für die Schwungkörper sind so geneigt, dass der Reibungswinkel an den Gleitstellen nicht überschritten wird und es sind so viele Schwungkörper vorgesehen und diesen ein so grosser radialer Weg ermöglicht, dass innerhalb der Gliederreihe ein verhältnismässig grosser Verdrehwinkel erzielt wird, der durch die Verschiebung der Schwungkörper in der Umfangsrichtung zustande kommt.
Die Vorrichtung wird dadurch verbessert und in jedem Falle die gleichzeitige und gleichmässige Bewegung sämtlicher Schwungkörper bei anderseits dauernd starrer Übertragung erreicht, dass die federbelasteten Schwungkörper zwangsläufig miteinander gekuppelt werden, wobei die Schwungkörper zweckmässig durch Lenker an ein gemeinsames Glied angeschlossen sind. Dadurch ist verhindert, dass ein einzelner Schwungkörper infolge irgendwelcher Umstände (ungleiche Federkräfte, etwas grössere Schwungkörper, veränderte Reibungsverhältnisse) sich bewegt, ohne dass die übrigen Schwungkörper mitgehen oder hinter deren Bewegung zurückbleiben.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
Die Fig. 1-4 veranschaulichen eine Vorrichtung mit voneinander unabhängigen Schwungkörpern, u. zw. zeigt im besonderen die Fig. 1 die Vorrichtung in einem lotrechten Querschnitt, worin die Schwungkörper sich in Ruhelage bei stillstehender Antriebswelle befinden und wobei die Antriebswelle zur Vorrichtungswelle (Pumpenwelle) die normale Stellung einnimmt, so dass eine Verstellung zwischen beiden
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Wellen nicht veranlasst ist. Fig. 2 zeigt einen der Fig. 1 gleichen Querschnitt, wobei die Schwungkörper und die Gleitschuhe eine veränderte Lage einnehmen, d. h. eine Verstellung der Wellen zueinander eingetreten ist. Fig. 3 zeigt einen waagerechten Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 111-111 der Fig. 1. Fig. 4 zeigt einen andern waagerechten Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2,
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Fig. 5 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung, mit voneinander abhängigen Schwungkörpern, im Querschnitt und die Fig. 6 zeigt die Vorrichtung im Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
Der grösseren Anschaulichkeit wegen sind zum Teil auch Einzelglieder der Vorrichtung geschnitten dargestellt, die nicht in den angegebenen Hauptschnittebenen liegen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1-4 sind mit dem einen Teil der Vorrichtung, z. B. mit dem treibenden Teil 1 der Welle 2 die Schuhe 3 vereinigt und die Schuhe 4 sitzen an'dem andern Teil 5, welcher mit der getriebenen-Welle 6 verbunden ist. Zwischen den Schuhen 3 und 4 sind die Schwungkörper 7, 7'und 8, 8'angeordnet, welche entgegen der'Wirkung der Druckfedern 9 das Bestreben haben, durch die Fliehkraft nach aussen gedrückt zu werden. Der Abstand der durch die Schuhe gebildeten Führungen
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hin grösser. Es bestehen noch weitere Schuhe M, welche in besonderen Gleitstücken 11 drehbar gelagert sind, die sich an einer geeigneten Umfangsfläche führen können. Diese Umfangsfläche ist hier beispielsweise die Innenfläche des Teiles 1.
Die zwischen den Schuhen angeordneten Schwungkörper sind verschieden ausgebildet, u. zw. sind die Schwungkörper 7, 7', welche nach aussen hin schmäler werden, schwerer und sitzen lediglich in der einen Hälfte der Vorrichtung, während in der andern Hälfte der Vorrichtung die Schwungkörper 8,
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besitzen, sind so gewählt, dass an den Gleitstellen der Reibungswinkel nicht überschritten wird, wodurch die Sicherheit gegeben ist, dass die Gliederreihe in sich selbstsperrend und, so lange die Drehzahl gleich bleibt, spiellos verspannt ist und als starres Ganzes wirkt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Fig. l-4 ist folgende :
In der der Druckperiode folgenden Periode, in welcher die Drehkraft bis auf einen besonders
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weiter nach aussen wandern. Während der Drehkraftspitze. dagegen können Lagenveränderungen der Schwungkörper und damit eine. Veränderung der Triebteile zueinander nicht eintreten, da die grössere Reibung zwischen den Schwungkörpern und. Schuhen dies verhindert.
Wenn also während der Abfallperiode der Drehkraft die Drehzahl der treibenden Welle zunimmt, verschieben sich zunächst die Schwungkörper 8, 8'entsprechend nach aussen. Dadurch entsteht an den Schuhen 3 und 4 ein Spiel, das auch den Schwungkörpern 7, 7'nunmehr erlaubt, um so viel nach aussen zu gehen, als dies eben das in der Umfangsrichtung sich ergebende Spiel zulässt.
Dabei stellen sich die frei schwenkbaren Schuhe entsprechend ein, und innerhalb der einen Hälfte (bei den nach aussen breiter werdenden Schwungkörpern 8, 8') der die Drehkraft übertragenden Gliederreihe wird in ihrer Umfangsrichtung eine Verkürzung und innerhalb ihrer andern Hälfte (bei den sich nach aussen verjüngenden Schwungkörpern 7, 7') eine entsprechende Verlängerung erzielt.
Der getriebene Teil 6 wird also gegenüber dem treibenden Teil 2 um einen Winkel verdreht, welcher der Abstandsänderung einer Schwungkörperreihe entspricht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 ergibt sich das Vierfache des Winkelweges, welcher an jeder Seite der Schwungkörper auftritt.
Je nach der Grösse dieser in Abhängigkeit von der Drehzahl des treibenden Teiles entstehenden Winkelveränderung erfolgt die Verstellung des Zeitpunktes der Wirkung ; bei der angetriebenen Vorrichtung.
Bei einer Brennstoffeinspritzpumpe wird infolgedessen der Einspritzzeitpunkt jeweils entsprechend verlegt.
Da die nach aussen sich verjüngenden Schwungkörper 7*, y etwas schwerer sind als die nach aussen breiter werdenden Schwungkörper 8, 8'ist der von den ersteren ausgeübte Druck infolge der grossen Fliehkraft grösser und bewirkt nach Eintritt einer Winkelverdrehung sofort wieder einen sicheren Schluss der Gliederreihe.
Die Federn 9 stellen sich den verschiedenen Verdrehwinkeln entsprechend schräg ein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 5 und 6 ist mit dem treibenden Teil 2 der Vorrichtung ein Gleitschuh 12 fest und starr verbunden, während ein zweiter Gleitschuh 13 mit der getriebenen Welle 6 so verbunden ist, dass er sich um einen am Teil 14 angeordneten Zapfen 15 drehen kann : Zwischen
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geformten Vertiefungen 21, 22 als Gegenlager, zu dem Zwecke, eine möglichst gelenkige Verankerung der Federführungen sowohl im zugehörigen Gleitschuh als auch im Umfangs teil 1 der Einrichtung zu erreichen. Dadurch ist auch ein seitliches Ausweichen der Federführungen sowohl an den Gleitschuhen als auch am Umfangsteil der Einrichtung verhindert.
Die frei einstellbaren Gleitschuhe 16, 17, welche nicht unmittelbar mit einem der treibenden Teile der Vorrichtung verbunden sind, sind gegenüber den mit dem einen Triebteil verbundenen Stücken 23 mit Hilfe von mit kugelförmigen Enden 24 versehenen Ankerbolzen 25 so abgestützt, dass sie sich nach allen Richtungen hin frei einstellen können.
Konzentrisch um eine Welle (z. B. 2) der Vorrichtung liegt eine Ringscheibe 26 mit einer Anzahl
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Bei gleichbleibender Drehzahl wirkt die Gliederreihe 12, 7, 16,'1', 13, 8, 17, 8'selbstsperrend und bildet in spielloser Verspannung ein die Drehkraft übertragendes starres Ganzes. Bei Drehzahlschwankungen gehen die Schwungkörper 7, 7', , S'im Zeitpunkt der kleinsten Drehkraftmomente zwischen den Gleitschuhen 12, 13, 16 und 1'1 weiter nach innen oder nach aussen und bewirken eine Winkelverstellung der beiden Wellen 2,6.
Bei einer Veränderung der Stellung der Schwungkörper drehen die Lenker 27 ziehend und schiebend die Ringscheibe 26 um die Welle 2 und verhindern so durch ihre kraftschlüssige Koppelung untereinander oder mit den Schwungkörpern, dass der eine oder der andere Schwungkörper zurückbleibt oder für sich allein vorauseilt und in der Gliederreihe ein zu grosses Spiel entsteht. Während einer Winkelverstellung kann der Gleitschuh 13 sich an seinem Zapfen 15 entsprechend der Änderung der Gleitschuhbahnstellungen frei einstellen, während der Gleitschuh 12 seine Lage beibehält, da er mit dem Teil 1, 2 fest verbunden ist. Auch hier stellen sich die Federn 9 gemäss den verschiedenen Winkelverstellungen schräg ein. Diese Einstellung vollzieht sich infolge der balligen Lagerung ihrer Halte- bolzen 19 sehr leicht.
Ebenso vermögen wegen der balligen Abstützung der Haltebolzen die Schuhe 16, 1'1 jeder Winkelverstellung sehr leicht zu folgen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Bewegung der Schwungkörper nach innen und aussen hin begrenzt und je nach Erfordernis und je nach den baulichen Verhältnissen können die Schwungkörper in beliebig grosser Anzahl vorgesehen sein, wobei mit wachsender Schwungkörperzahl entsprechend grössere Verstellkräfte erreicht werden.
Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Gleitbahnen der Schuhe und Schwungkörper eben gehalten, können aber gegebenenfalls auch kurvenförmig verlaufen.
Die Erfindung lässt sich unter anderm auch für den Antrieb von gewissen elektrischen Maschinen, Zündapparaten od. dgl. verwenden, wie überhaupt in allen Fällen, bei welchen die Drehkraft ähnlichen Schwankungen unterworfen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum selbsttätigen Verstellen des Wirkungszeitpunktes einer mit stark veränderlicher Drehkraft arbeitenden Vorrichtung, z. B. einer Einspritzpumpe oder eines Zündapparates von Brennkraftmaschihen, wobei zwischen mit der treibenden und der getriebenen Welle verbundenen Gleitbahnen die Drehkraft übertragende Schwungkörper angeordnet sind, welche sich unter dem Einfluss der Änderung der Fliehkraft bewegen und dabei durch Einwirkung auf die Gleitbahnen die angestrebte Winkelverstellung erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungkörper zusammen mit dazwischenliegenden Gleitschuhen im Beharrungszustand ein in sich starres Übertragungsglied bilden.