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Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlregler, insbesondere für die Brennstoffpumpe von
Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem verstellbaren Drehzahlbereich und besteht im wesentlichen darin, dass mindestens zwei gleichzeitig wirkende Reglerfedern vorgesehen sind, von denen mindestens eine dem Regler einen mit dem Reglerausschlag zunehmenden Widerstand und mindestens eine andere einen mit dem Reglerausschlag abnehmenden Widerstand entgegensetzt, und dass zur Veränderung des Drehzahlbereiches eine dieser beiden Federgruppen (insbesondere durch Änderung der Vorspannung) verstellt werden kann.
Zweckmässig werden hiebei die Federn derart ausgebildet, dass die Feder bzw. Federn mit ansteigen- dem Widerstand einen verhältnismässig steil ansteigenden Widerstand, die Feder bzw. Federn mit fallen- dem Widerstand einen weniger steil abfallenden Widerstand auf den Regler ausüben, so dass sich ins- gesamt ein verhältnismässig schwach ansteigender resultierender Widerstand bzw. eine entsprechende
Regelcharakteristik ergibt. Die Verstellvorrichtung wirkt hiebei zweckmässig auf die Federn mit steil ansteigendem Regelwiderstand ein. Die Erfindung ist für alle Verwendungszwecke, insbesondere jedoch für Fahrzeugmaschinen verwendbar. Von besonderem Vorteil ist sie für Triebwagen, da die
Drehzahl innerhalb eines grossen Drehzahlbereiches regelbar ist. Reglerfedern mit verstellbarer Spannung sind an sich bereits bekannt.
Indessen konnte bei den bekannten Einrichtungen der erfindungsgemässe
Erfolg nicht erreicht werden. Wurde z. B. eine weiche Feder vorgesehen, so war unter Umständen ein so grosser Verstellhub notwendig, dass sich Schwierigkeiten in der Anordnung und Abmessung der Reglerorgane ergaben, sofern überhaupt der erforderliche Drehzahlbereich beherrscht werden konnte. Wurde anderseits eine zu harte Feder verwendet, so war der Regler zu unempfindlich und konnte seine Aufgabe nicht ordnungsmässig erfüllen.
Die Erfindung vereinigt demgegenüber die Vorteile einer weichen Reglerfederung mit denjenigen einer harten Reglerfederung, ohne deren Nachteile zu übernehmen, u. zw. in der Weise, dass die selbsttätige Regelung des Reglers, d. h. die Einwirkung des Reglers auf die Brennstoffpumpe unter der Wirkung einer resultierenden weichen Reglerfederung steht und demnach beliebig empfindlich gemacht werden kann, dass aber anderseits trotzdem zur Einstellung des Reglers auf einen oberen oder unteren Drehzahlbereich nur ein verhältnismässig geringer Verstellhub entsprechend einer harten Reglerfederung erforderlich ist.
Erzielt wird dieses Ergebnis durch die Überlagerung der beiden einander entgegengesetzt wirkenden verhältnismässig harten Reglerfedern miteinander entgegengesetzten Regelcharakteristiken, wobei beide Federn gleichgerichtete Widerstandskräfte auf die Reglerverstellung ausüben und hiebei zusammen eine resultierende weichetFederung ergeben, während zur Einstellung des Drehzahlbereiches von Hand od. dgl. lediglich die eine dieser beiden verhältnismässig harten Einzelfederungen verstellt zu werden braucht. Es ist ersichtlich, dass man hiebei mit beliebig harten Einzelfedern infolge der Differenzwirkung ihrer Federhärten eine beliebig weiche Gesamtfederung erzielen und trotzdem einen sehr grossen Drehzahlbereich beherrschen kann.
Wird hiebei zur Verstellung die Feder mit steil ansteigender Regelcharakteristik verwendet, so kann ein besonders kurzer Verstellhub erzielt werden. Auch ist die Verstellung dieser Feder einfacher und zweckmässiger durchzuführen als die Verstellung der Feder mit abfallender Regeleharakteristik, sofern letztere Feder ordnungsgemäss arbeiten soll.
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Die abfallende Charakteristik der Gegenfeder bzw.-federn wird zweckmässig dadurch erreicht, dass die Federn als Zugfedern zwischen den Reglergewichten angeordnet und in der Nähe der durch die
Drehpunkte der Reglergewichte gezogenen Verbindungslinie an die Reglergewichte angeschlossen werden, so dass sich der für die Reglerverstellung wirksame Hebelarm mit zunehmendem Regleraussehlag ver- ringert und die Wirkungsachse der Federn bei ausgeschlagenen Reglergewichten durch oder nahezu durch die Drehpunkte derselben hindurchgeht. Diese Anordnung ergibt die günstigste Regeleharakte- ristik ; eine Verstellung der Federspannung derartig angeordneter Zugfedern würde jedoch im wesent- lichen nur die Steilheit der abfallenden Regelcharakteristik verändern, dagegen den Drehzahlbereich nicht wesentlich beeinflussen.
Auch aus diesem Grunde ist es zweckmässig, zur Änderung des vom Regler einzustellenden Drehzahlbereiches eine Verstellbarkeit der Feder mit zunehmender Federcharakteristik vorzusehen.
Zur Vervollständigung der Regelung kann weiter in bekannter Weise eine besondere Leerlauffederung vorgesehen werden.
Weiter ist erfindungsgemäss ein einziges Organ vorgesehen, durch welches einerseits die Liefermenge der Pumpe von der Stoppstellung über die Leerlaufstellung bis zur Volleistung und anderseits (z. B. nach einem gewissen Hub) der Drehzahlbereich des Reglers insbesondere durch Veränderung der Spannung der Reglerfedern verändert wird. Diese Vereinigung der Vorrichtungen für die Belastungs- änderung der Maschine einerseits und der Drehzahländerung anderseits stellt eine wesentliche Vereinfachung der Anordnung und Bedienung der Maschine dar. Sie wird insbesondere auch durch die Verringerung des zur Spannungsverstellung der Reglerfedern erforderlichen Verstellhubes ermöglicht.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung in sieben Figuren dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Regler in der Stoppstellung, Fig. 2 in der Leerlaufstellung, Fig. 3 in der Volllaststellung, Fig. 4 gibt die Verstellung des Reglers wieder, Fig. 5 die Anordnung der dritten Reglerfeder, Fig. 6 die Charakteristik der Reglerfedern, Fig. 7 die sich auf den Reglerhub bezogene Regelungcharakteristik bei verschieden eingestellten Reglerfedern.
Gemäss Fig. 1 ist in dem Reglergehäuse 1 die Reglerspindel 2 gelagert, die die um die Zapfen J ausschwingenden Fliehkraftgewichte 4 trägt. Zugfedern 5 greifen in Gelenken 6 derart an, dass sie bei ausgeschlagenen Gewichten diese in die innere Stellung zurückzuziehen suchen, von einer gewissen
Stellung ab jedoch durch irgendwelche Anschläge 7 festgehalten werden, während die Gewichte weiter I zusammengehen können. Durch den Hebelarm 8 wird die auf die Brennstoffpumpe wirkende Regler- muffe 9 verstellt. Im oberen Gehäuseteil ist die Büchse 10 gelagert, die vom Kettenrad 11 (Fig. 4) aus über die Spindel 12 und das Schraubenrad 13 verdreht werden kann. In den unteren Teil der Büchse 10 ist ein Flachgewinde eingeschnitten, auf das eine Mutter 14 aufgeschraubt ist.
Diese ist mit dem Arm 15 im Schlitz 16 des Gehäuses geführt und somit gegen Verdrehen gesichert. Am Arm. M greift mittels eines mit einem Langlochschlitz 17 versehenen Lenkers 18 der unter der Wirkung der Zugfeder 19 stehende zweiarmige Hebel 20 derart an, dass der Arm 15 am oberen Ende des Langloehschlitzes 17 an- liegt. Am Ende des Hebels 20 ist der von der Reglermuffe 9 verstellbare Hebel 21 angelenkt, durch welchen in bekannter Weise die Förderleistung der Pumpe verändert wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Stoppstellung befindet sich die Mutter 14 in ihrer höchsten Stellung.
Beim Herunterschrauben in die Leerlaufstellung (Fig. 2) wird nur die Pumpenfüllung durch Verstellen des Gestänges 18, 20 beeinflusst. Hiebei wird die Reglermuffe 9 lediglich durch die Leerlauffeder 22 belastet. Die Federn 23 und 24 stützen sich dagegen mit ihren unteren Enden zunächst gegen einen
Federteller 25, welcher seinerseits durch einen festen Anschlag 26 in einem Abstand e von der Regler- muffe 9 gehalten wird. Das obere Ende der Feder 23 stützt sich anderseits gegen feste stiftförmige
Anschläge 27, welche die Feder in der unwirksamen Stellung unter leichter Spannung halten, jedoch auch fehlen können. Erst nach einem gewissen Abwärtshub der Mutter 14 wird die Feder 23 von den
Anschlägen 28 der Mutter erfasst und wachsen gespannt. Nach einem weiteren Hub erfolgt auch die
Spannung der Feder 24 mittels der Anschläge 29 der Mutter 14 (s. Fig. 3).
Die Brennstoffpumpe ist hiebei inzwischen auf volle Füllung gestellt worden, so dass das Gestänge 18 zum Stillstand gekommen ist und der Stift 15 ohne weitere Einwirkung auf die Pumpe im
Schlitz 17 gleitet. Fig. 3 zeigt die Vollaststellung. Infolge Ausschlagen der Gewichte 4 liegt die Reglermuffe 9 unmittelbar am Federteller 25 auf, so dass der Regler nunmehr ausser der Wirkung der Leerlauffeder 22 auch derjenigen der Federn 23 und 24 sowie auch jener der unmittelbar an den Gewichten angreifenden Federn 5 unterliegt. Letztere sind hiebei vorzugsweise derart angeordnet, dass sie im Augenblick der Berührung der Muffe 9 mit dem Federteller 25 von den mit den Reglergewichten verbundenen Gelenken 6 erfasst und von den Anschlägen 7 abgehoben werden.
Die Wirkungsweise der Regelung ist aus Fig. 6 und 7 ersichtlich. In Fig. 6 sind die Charakteristiken der einzelnen Regelfeder in ihrer Auswirkung auf die Reglermuffe 9 dargestellt, wobei über dem Hub jeweils in bekannter Weise die Federspannungen in bezug auf die Achsrichtung des Reglers aufgetragen sind.
Die Gerade 30-31-32-33 stellt hiebei das Diagramm der Leerlauffeder 22, die Gerade 34- 3J-36-37-38 das Diagramm der starken Feder 23 und die Gerade 37-39-40 (iiber der Grund-
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linie 31-38) dasjenige der Zusatzfeder 24 dar, so dass sich aus den beiden Federn 23 und 24 das resultierende Diagramm 34-31-40 ergibt.
Es sei angenommen, dass sich im Augenblick der Berührung des Federtellers 25 durch die Reglermuffe 9 die Feder 23 unter der durch den Punkt 35 gekennzeichneten von der Mutter 14 bewirkten
Vorspannung stehe, während z. B. die Leerlauffeder 22 auf den Punkt 32 vorgespannt ist. Der gesamte zur Regelung zur Verfügung stehende Hub der Reglermuffe 9 sei h=41-4. 3, welcher sich aus einem Leerlaufhub e=41-42 und einem Belastungshub f=42 -43 zusammensetze. Während des Leerlaufhubes e ist lediglich die Leerlauffeder 22 in Wirksamkeit und wird hiebei vom Punkt 31 auf 32 gespannt.
Im Punkt 42 des Hubes wird die Feder 23 wirksam, welche im weiteren Hub f der Reglermuffe bis zum vollen Ausschlag der Reglergewichte auf die Spannung 36 gebracht wird.
Gleichzeitig mit der Feder 23 werden jedoch auch die Federn 5 zwischen den Fliehkraftgewichten wirksam, indem sie durch diese von den Anschlägen 7 abgehoben werden. Die Angriffspunkte 6 dieser Federn sind hiebei schräg ausserhalb der Drehpunkte 3 angeordnet, so dass sie bei einem Ausschlagen der Fliehkraftgewichte 4 sich in bezug auf die Kraftrichtung der Federn 5 dem äusseren Totpunkt nähern.
Der Hebelarm a, mit welchem die Federn 5 auf den Regler einwirken, verringert sich hiebei nahezu auf Null. Bezeichnet man mit F die Federspannung mit P die auf die Reglermuffe ausgeübte Kraft, mit c
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auf die Reglermuffe ausgeübte Kraft mit zunehmendem Ausschlag abnimmt. In der Fig. 6 entspricht dies der Charakteristik 44-43. Da die Federn 5 und 23 gleichzeitig in Wirkung sind, ergibt sich durch
Summierung der Charakteristiken 35-36 und 44-43 als resultierende Charakteristik die Gerade 45-36.
Wie ersichtlich, ist diese sehr viel flacher als die Charakteristik 35-. 36 der regelbaren Feder 23. Die
Wirkung der Leerlauffeder 22, welche während des Hubes 'von 32 auf 33 weitergespannt wird, wurde hiebei der Übersichtlichkeit halber nicht berücksichtigt, da sie in diesem Bereich nur von untergeordneter Bedeutung ist.
Es werde nun die Mutter 14 um einen Betrag H niedergeschraubt. Dies hat zur Folge, dass die Feder 23 auf den Wert 46-47 und gleichzeitig die Feder 24 auf den Wert 47-39 vorgespannt wird. Der Hub y vollzieht sich demnach innerhalb des Diagrammabschnittes z Die Addition der unver- ändert bleibenden Charakteristik 49-48=44-43 der Zugfedern 5 zur Charakteristik 39-40 der beiden Federn 23 und 24 (bzw. einschliesslich der Leerlauffeder) ergibt die Resultierende 50-40.
Durch entsprechend andere Einstellung der Mutter 14 kann irgendein beliebiger Abschnitt der Charakteristik in der Breite des Hubes/* zwischen den Punkten 42 und 48 (soweit möglich, auch ausserhalb dieses Bereiches) zur Wirksamkeit gebracht werden, so dass sich in stetiger Folge jeweils eines der in Fig. 7 übereinandergelagerten Diagramme zwischen den Kurven 45-36 und 50-40 ergibt. Es ist somit infolge des jeweiligen Zusammenwirkens der Feder 23 (bzw. 24) mit den Federn 5 möglich, mit einem verhältnismässig geringen Verstellhub H der Mutter 14 einen grossen Regelbereich mit flacher Charakteristik zu beherrschen.
In Fig. 6 ist durch die Kurve 51-52-53-50-40 das Diagramm einer bzw. zweier nacheinander zur Wirkung kommender Federn dargestellt, welche ohne Gegenfedern 5
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diagramms. Der Punkt 53 entspricht dem Punkt 37, in welchem die zweite Feder (24 in der erfindungsgemässen Ausführung) vom Anschlag 29 erfasst und zur Wirkung gebracht wird.
Beispielsweise könnte die Leerlaufregelung zwischen den Punkten 31 und 32 zweckmässig den Drehzahlbereich etwa zwischen 200-300, die Vollastregelung zwischen den Punkten 45 und 40 den Drehzahlbereich zwischen 1000 und 1700 umfassen, wobei der jeweilige Regelabschnitt f z. B. einer Drehzahldifferenz von etwa 70 Umdrehungen entspricht.
Zweckmässig ist ferner die Verstellung der Mutter 14 derart vorgesehen, dass beim Abwärts- ; chrauben derselben zunächst (ohne Beeinflussung der Reglerfedern 23 und 24) die Pumpe auf Vollast gestellt wird und erst hierauf die Spannung der Federn erfolgt. Die Verwendung zweier Federn 23 und 24 hat den Zweck, eine gemeinsame Charakteristik mit einem für die Regelung günstigen (mehr parabel- ' (irmigen) Verlauf 34-37-40 zu erhalten. Statt dessen könnten jedoch auch nur eine Feder oder mehr ils zwei Federn vorgesehen werden. Auch könnte eine dem Erfindungsgedanken entsprechende Wirkung ; egebenenfalls auf andere Weise und mit andern Mitteln erzielt werden.
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