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Sicherheitsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für Brennkraftmaschinen,
insbesondere Dieselmotoren, mit wenigstens einem über Riemen oder Kette von einer
Zwischenwelle, die direkt über Zahnräder mit der Kurbelwelle in Verbindung steht,
angetriebenen, für die Funktions- und Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine
ausschlaggebenden Hilfsaggregat, wie beispielsweise Kühlgebläse, Ölpumpe
USW.
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Es ist bekannt, bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen, deren Kühlgebläse
über Keilriemen angetrieben wird, eine unter Federkraft stehende, auf einem Hebelarm
angeordnete Spannrolle vorzusehen. Reißt der Riemen, so schwenkt die Spannrolle
bis zu einem Anschlag aus und betätigt damit gleichzeitig einen Schalter. Dieser
Zug- oder Druckschalter schließt einen an die Batterie angeschlossenen Stromkreis
und löst somit auf elektrischem Wege eine Absperrvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr
aus.
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Auf der Basis einer auf einem Hebelarm angeordneten Spannrolle gibt
es eine weitere Abstellvorrichtung, die beim Reißen. des flexiblen übertragungselementes
in Tätigkeit tritt. Auch bei dieser Anordnung schwenkt die Spannrolle um eine Achse
nach außen, sobald sie vom Übertragungselement nicht mehr in der Ausgangsstellung
gehalten wird, und gibt damit die Verriegelung für einen unter Federdruck stehenden
Bolzen frei. Dieser Bolzen steht in gelenkiger Verbindung mit einem Verstellgestänge
und drosselt in seiner entriegelten Stellung die Kraftstoffzufuhr derart, daß die
Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt.
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Es wurden zudem noch, speziell für den Keilriemenantrieb, Abstellvorrichtungen
verwendet, deren Funktion durch eine im Riemenzug angeordnete Keilriemenscheibe
ausgelöst wird, die aus zwei Einzelscheiben besteht, von denen, die eine fest auf
einer Welle und die zweite verschiebbar auf der gleichen Welle durch Federkraft
gegen die erstere gedrückt wird. Der Abstand der beiden Einzelscheiben voneinander
wird durch die Riemenbreite und durch den Radius, mit dem der Riemen die Scheibenachse
umläuft, bestimmt. In dem Augenblick, in dem der Riemen reißt und damit aus der
Keilriemenscheibe läuft, wird unter dem Einfluß der Feder die feste von der verschiebbaren
Scheibe berührt. Dadurch schließt sich ein Kontakt, und auf elektrischem Wege, beispielsweise
über einen Magnet, erfolgt das Abstellen der Brennkraftmaschine.
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Die dargestellten Ausführungen haben den Nachteil, daß die den Abstellvorgang
auslösenden Vorrichtungen außerhalb des Motorgehäuses ungeschützt angeordnet sind
und durch Luftfeuchtigkeit sowie Verschmutzung verschiedentlich funktionsuntüchtig
werden. Flexible übertragungselemente haben heute eine relativ lange Lebensdauer,
so daß die Abstellanlage normalerweise über einen großen Zeitraum hinweg nicht in
Tätigkeit treten muß. Die Folge davon ist erfahrungsgemäß, daß der Abstellmechanismus
durch Verschmutzung oder Korrosion oft versagt oder bei der elektrischen Abstellung
die oxydierten Kontakte eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr nicht auslösen.
Die Brennkraftmaschine kommt in diesen Fällen erst durch Kolben- oder Lagerfresser
zum Stillstand.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß ein
plötzlicher Abfall der Antriebsleistung des bzw. der Hilfsaggregate eine Axialverschiebung
des auf der Zwischenwelle angeordneten Zahnrades auslöst, welches ein Regelgestänge
für die Kraftstoffzufuhr betätigt. Die gesamte Sicherheitsvorrichtung ist somit
innerhalb des Motorgehäuses untergebracht. Außerdem ist ihr Aufbau einfach, denn
sie beschränkt sich im wesentlichen auf die ohnehin zum Antrieb des bzw. der Hilfsaggregate
notwendigen Übertragungsteile. Eine Ausnahme bildet der in einer Ausführungsform
der Erfindung vorhandene Fliehgewichtsbock, der jedoch zugleich eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Vorrichtung zur Sperrung des Anlasserstromkreises so lange beaufschlagt,
wie der Motor sich noch dreht, um bei verfrühter
Betätigung des
Startschalters eine Beschädigung des Anlasserzahnkranzes bzw. des Ritzels auszuschließen.
Die erfindungsgemäße Anordnung stellt. also keinen Mehraufwand gegenüber den bekannten
Ausführungen dar und ist unter dem Einfiuß des Motorenöls ständig im betriebsbereiten
Zustand und zugleich dem Einfluß der Betriebsbedingungen, denen der Motor von außen
her ausgesetzt ist, entzogen.
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Gemäß der Erfindung ist die Regelvorrichtung derart aufgebaut, daß
die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine in dem Augenblick gedrosselt wird, in
dem das an der Zwischenwelle durch die Antriebsleistung der Aggregate, wie Kühlgebläse,
Ölpumpe usw., wirksame Drehmoment stark abfällt. Die Zwischenwelle, die mit Hilfe
eines Riemens oder einer Kette vornehmlich dem Antrieb vorstehender Aggregate dient,
wird mit großem Übersetzungsverhältnis vom Nockenwellenrad angetrieben, wobei das
auf der Zwischenwelle angeordnete Zahnrad dieses Zahntriebes gleichzeitig dazu vorgesehen
ist, ein Regelgestänge zu beaufschlagen. Durch geringe Achsabstände und nahezu gleich
große Treibscheiben ergibt sich vorteilhaft ein Zugmittel, das wenig Platz beansprucht.
Eine große Treibscheibe würde eine beträchtliche Fläche am vorderen Motordeckel
für weitere Kraftabnahmestellen versperren. Diese Kraftabnahmestellen sind aber,
insbesondere an Schleppermotoren, zum Antrieb von direkt anflanschbaren Luftpressern
für Bremsanlagen, von Hydraulikpumpen oder von über eine Gelenkwelle vor dem Fahrzeug
anbaubaren Frontanbaugeräten, wie Heuschwadenrechen, Seilwinden, Schädlingsbekämpfungsgeräte,
Riemenscheiben usw., erforderlich.
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Der Kraftfluß des Stirntriebes, der eine Schrägverzahnung aufweist,
verläuft von der Kurbelwelle über die Nockenwelle zur Zwischenwelle, von der über
Keilriemen oder Ketten die Motoraggregate, wie Kühlgebläse, Ölpumpe usw., angetrieben
werden. Kurbelwellenrad und Nockenwellenrad sitzen fest auf ihren Wellen, wogegen
das dritte Zahnrad drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Zwischenwelle anangeordnet
ist.
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Durch die Antriebsleistung der Hilfsaggregate, die sich über den Keilriemen
oder die Kette auf die Zwischenwelle überträgt, wird an dem auf ihr angeordneten
Zahnrad ein Moment wirksam. Infolge der Schrägverzahnung wandelt sich dieses Drehmoment
in axiale Schubkraft um, die das Zahnrad auf der Zwischenwelle gegen einen Anlagebund
drückt. Dieser Anlagebund ist als Lagerbock für zwei Fliehgewichte ausgeführt und
fest auf der Zwischenwelle angeordnet, und zwar an der Stelle, die einen vollen
Eingriff des Nockenwellenrades mit dem Zahnrad der Zwischenwelle gewährleistet.
Der volle Eingriff der beiden Räder besteht so lange, wie das durch die Antriebsleistung
der Hilfsaggregate hervorgerufene Moment an der Zwischenwelle voll wirksam wird.
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Der Schubkraft, mit der das Zahnrad auf der Zwischenwelle im störungsfreien
Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf die als Fliehgewichtsbock ausgebildete
Anlage drückt, wirkt erfindungsgemäß eine darauf abgestimmte und nahezu gleich große
Stellkraft der Fliehgewichte entgegen. Tritt jetzt beispielsweise durch Materialschäden
oder Ermüdung eine starke Längung bzw. ein Bruch des Keilriemens oder der Kette
ein, wodurch das Moment an der Zwischenwelle stark abfällt oder gleich Null wird,
schiebt die Stellkraft der Fliehgewichte das Zahnrad auf -der Zwischenwelle von
der Anlage und damit aus dem vollen Eingriff mit dem Nockenwellenrad in eine Teileingriffsstellung.
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Dieser Teileingriff bringt keinerlei nachteilige Folgen mit sich,
da einmal, nachdem der Keilriemen oder die Kette gerissen ist, keine Leistung mehr
übertragen werden muß und zum anderen durch die axiale Verschiebung des Zahnrades
die Brennkraftmaschine abgestellt wird.
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Die Abstellung geschieht derart, daß die den Fliehgewichten entgegengesetzte
Stirnseite des auf der Zwischenwelle angeordneten Zahnrades während der Axialbewegung
in Abstellrichtung, die unter dem Ein-$uß der Fliehgewichte erfolgt, ein Gestänge
beaufschlagt, das die Kraftstoffzufuhr an der Pumpe drosselt. Die Drosselung ist
somit abhängig von dem an der Zwischenwelle infolge der Antriebsleistung der Hilfsaggregate,
wie Kühlgebläse, Ölpumpe usw., wirksamen Drehmoment; die Kraftstoffzufuhr wird vollständig
abgesperrt, sobald der Keilriemen bzw. die Kette gerissen ist. Die Brennkraftmaschine
wird auf diese Weise zum Stillstand gebracht, ohne daß die geringsten Schäden an
Kolben und Lagern aufgetreten sind. Erfindungsgemäß ist folgerichtig ein Wiederanlassen
erst dann möglich, wenn ein neues flexibles Zugmittel aufgelegt wurde.
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Zum drehzahlabhängigen Verändern der Ventilsteuerzeiten mittels schrägverzahnter
Antriebsräder für die Nockenwelle, wobei deren Axialverschiebung ein Verdrehen derselben
gegenüber ihrem Antrieb zur Folge hat, ist es bekannt, daß die Axialverschiebung
der Nockenwelle durch die sich aus der Schrägverzahnung ergebende, mit zunehmender
Drehzahl steigende Axialkraft der Nockenwelle gegen die Kraft einer Feder bewirkt
wird. Wohl wird hierbei eine Änderung der Antriebsleistung der Nockenwelle zur selbsttätigen
Regelung der Ventilsteuerzeiten verwendet, und es findet auch eine Axialverschiebung
eines Zahnrades statt. Beim Erfindungsgegenstand dagegen dient die durch einen plötzlichen
Abfall der Antriebsleistung eines durch Keilriemen oder Kette angetriebenen Hilfsantriebs
ausgelöste Axialverschiebung eines Zwischenrades zur Drosselung der Kraftstoffzufuhr
gegebenenfalls bis zum Stillstand der Brennkraftmaschine.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
wiedergegeben, und zwar zeigt Fig.1 die Ansicht auf den vorderen Motordeckel der
Brennkraftmaschine einschließlich der möglichen Kraftabnahmestellen und Fig.2 den
vorderen oberen Teil der Brennkraftmaschine in vergrößerter Darstellung in Richtung
des Pfeiles X der Fig. 1 mit teilweise gebrochenem Motorgehäuse zur Darstellung
der Abstellvorrichtung.
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Die luftgekühlte Brennkraftmaschine 1 mit ihrem wahlweise verwendbaren,
im vorderen Motordeckel 2 angeordneten, Kraftabnahmestellen 3, 3' hat ein Kühlgebläse
4 mit Keilriemenscheibe 5, die mittels eines Keilriemens 6 durch die
Zwischenwelle 7 angetrieben wird, die durch schrägverzahnte Räder über die Nockenwelle
mit der Kurbelwelle in Verbindung steht, deren Drehachsen bei 9 und 8 angedeutet
sind. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 10 ist ins Motorgehäuse 11 eingesteckt und steht
innerhalb des Motorgehäuses 11 mit dem Abstellgestänge 12 und dem Abstellhebel
13 in Verbindung, der bei 14 drehbar gelagert ist. Die Zwischenwelle 7 ist
im vorderen Motordeckel
2 und einer Zwischenwand
15 des Motorgehäuses 11 gelagert und ragt mit dem vorderen Ende 16
aus dem Motordeckel 2 heraus. Die Nabe 17 für die Keilriemenscheibe 18 ist
fest auf dem vorderen Ende 16 der Zwischenwelle 7 angeordnet und trägt
der Keilriemenscheibe 18, bestehend aus zwei Einzelscheiben 19, 19', deren Abstand
durch die Zwischenscheiben 20 verändert werden kann. Nächst der Zwischenwand
15 trägt die Zwischenwelle 7, und zwar fest auf ihr angebracht, den
Fliehgewichtbock 21 mit dem Anlagebund 22. Die Fliehgewichte
23, 23' sind auf den Achsen 24, 24' drehbar gelagert und beaufschlagen
durch ihren Hebelarm 25 je einen der beiden Druckstifte 26 mit einer Kraft,
die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 abhängig ist. Die beiden Druckstifte
26 sind diametral in, der dem Anlagebund 22 zugekehrten Stirnseite des Zwischenwellenrades
27
und parallel zur Zwischenwelle 7 eingesetzt. Das Zwischenwellenrad
27 ist auf dem mit Keilprofil 28 ausgeführten Mittelteil der Zwischenwelle
7 drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet. Die axiale Bewegung des Zwischenwellenrades
27 ist nach der einen Seite durch einen Anlagebund 22 und nach der
anderen Seite durch einen Seegerring 29 begrenzt. Das Zwischenwellenrad
27 wird vom schrägverzahnten Nockenwellenrad 30 angetrieben, wobei
das Zwischenwellenrad 27 im normalen störungsfreien Betrieb im vollen Eingriff mit
dem Nockenwellenrad 30 steht. Beim Reißen des Keilriemens 6 sinkt das bisher
an dem Zwischenwellenrad 27 infolge der Antriebsleistung des Kühlgebläses
4 wirksame Moment auf Null ab. Im gleichen Augenblick wird unter dem Einfluß
der Fliehgewichte 23, 23' das Zwischenwellenrad 27
aus dem vollen Eingriff
vom Anlagebund 22 weg in eine Teileingriffsstellung mit dem Nockenwellenrad
30 geschoben, und der am Gleitbund 31 des Zwischenwellenzahnrades 27 anliegende
und mitbewegte Hebel 13 stellt durch diese Vorschiebung über das Gestänge
12, das mit der Regelstange der Brennstoffeinspritzpumpe 10 in Verbindung
steht, die Brennkraftmaschine ab.