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Vorrichtung zur Messung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs von
Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des spezifischen
Kraftstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen, bestehend aus zwei koaxial zueinander
angeordneten drehbaren Scheiben, die durch in eine Zahnteilung am Scheibenumfang
eingreifende Sperrklinken in ihrer Winkelstellung rastierbar sind und von denen
die eine Scheibe eine während des Verbrauchs einer bestimmten Kraftstoffdosis von
der Maschinenwelle her um einen gewissen Winkel verdrehte Zählscheibe ist, während
die mit Mitteln zur Anzeige oder Registrierung versehene andere Scheibe eine Sperrscheibe
ist, die durch an den beiden Scheiben angebrachte Anschläge in eine Stellung geführt
wird, die der nach einem Zählvorgang erreichten Winkellage der Zählscheibe entspricht,
und die durch eine Sperrklinke in dieser Lage festgehalten wird, während die Zählscheibe
nach Aufhebung ihrer Rastierung durch Federkraft in die Ausgangslage zurückgeführt
wird.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist zur Steuerung des
Meßvorganges eine Anzahl von Nockenscheiben vorgesehen, die reibschlüssig miteinwander
gekuppelt sind und die nacheinander die Verbindung zwischen der Maschinenwelle und
der Zählscheibe und den Eingriff der Sperrklinken herstellen.
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In konstruktiver Hinsicht liegt ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten
Ausführung darin, daß außer der die beiden koaxial zueinander angeordneten Scheiben
tragenden Achse nicht weniger als acht weitere Dreh- bzw. Schwenkachsen vorgesehen
sind, die in ihrer Lage einwandfrei justiert sein müssen, wenn eine hinreichende
Genauigkeit der Meßvorrichtung gewährleistet sein soll.
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Im übrigen zeigen die praktischen Erfabrungen mit derartigen auf
engem Raum zusammengebauten Nockensteuerungen, daß sich über eine längere Betriebszeit
keine große Genauigkeit erzielen läßt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
dieser Mängel eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die
sich durch einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau, niedrige Fertigungskosten
und eine ohne Wartung während einer langen Betriebszeit gewährleistete große Genauigkeit
auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Steuerung
des Eingriffs der Sperrklinken sowie einer Antriebsstoßklinke in die Zahnteilung
der zugehörigen Scheiben ein koaxial zu den Scheiben angeordneter drehbarer Steuerbügel
über eine Langlochbohrung mit einem elektromagnetisch betätigten Stößel verbunden
und bei jedem Meßvorgang nacheinander in drei Steuerstellungen schwenkbar ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß zur Steuerung des gesamten Meßvorganges keine weitere Achse erforderlich
ist, da der drehbare Steuerbügel, der den Eingriff aller Klinken steuert, koaxial
zu den beiden Scheiben auf der gleichen Achse angeordnet ist.
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Die Mängel der bekannten Nockensteuerungen sind dabei vollständig
vermieden. Indem der Steuerbügel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung über eine
Langlochbohrung mit dem Stößel verbunden ist, lassen sich die für die Steuerung
des Meßvorganges notwendigen drei Winkelstellungen des Bügels durch Verwendung eines
einfach wirkenden Elektromagneten erreichten.
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In der Zeichnung ist ein Ausfürungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung dargestellt. Die zur Aussendung des elektrischen Impulses nach Verbrauch
einer Kraftstoffdosis dienende Gebervornchtung ist nicht mit veranschaulicht, da
sie nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt. Derartige Vorrichtungen,
die - etwa mit Hilfe einer Membran, einer Membrandose oder eines Kolbens - eine
bestimmte Kraftstoffmenge abmessen und nach Verbrauch dieser Dosis einen elektrischen
Impuls aussenden, sind aus anderem Zusammenhang bereits bekannt und werden daher
im folgenden nicht näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig.
1 eine teilweise geschrLittene Aufsicht auf die erfindungsgemäße Meßvorrichtung
in der ersten Bewegungssteliung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der
Fig. 1, Fig. 3 eine der Darstellung der Fig. 1 entspnechende, teilweise geschnittene
Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung in der zweiten Bewegungsstellung,
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung in der dritten Bewegungsstellung, Fig.
5 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus der Richtung V der Fig. 1.
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Auf der Welle 1 der in der Zeichnung dargestellten Meßvorrichtung
sind koaxial übereinander und unabhängig voneinander drehbar die Sperrscheibe 2,
die Zählscheibe 3 und die bügelförmig ausgebildete Steuervorrichtung 4 angeordnet.
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Die Sperrscheibe 2 und die Zählscheibe 3 sind dabei jeweils mit einer
Rückstellfeder 5 bzw. 6 verhunden, die die beiden Scheiben im Gegenuhrzeigersinn
zu verdrehen suchen. An den einander zugewandten Flächen tragen die Sperrscheibe2
und die Zählscheibe 3 je einen bolzenartigen Anschlag 7 bzw. 8, die sich - wie aus
Fig. 1 hervorgeht - aneinander anlegen können.
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Die Sperrscheibe 2 und die Zählscheibe 3 sind an ihrem äußeren Umfang
mit einer Zahnteilung 2 a bzw. 3 a versehen, in die am äußeren Umfang der beiden
Scheiben fest angeordnete Klinken 9, 10, 11 und 12 je nach der gerade vorhandenen
Bewegungsstellung der Meßvorrichtung eingreifen.
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Die Klinke 9 ist mit dem Anker 13 eines Elektrb magneten 14 verbunden,
der entsprechend den Umdrehungen der Motorwelle, d. h. also proportional zu der
vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke, betätigt wird. Die aus dem Elektromagneten
14 und der in die Zahnteilung 3 a der Zählscheibe 3 eingreifenden Antriebsklinke
9 gebildete Schrittschaltvorrichtung dient somit zum drehzahlentsprechenden Antrieb
der Zählscheibe 3.
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Die Klinke 10, die ebenfalls der Zählscheibe 3 zugeordnet ist, dient
als Sperr- bzw. Rastierklinke und sichert - wie unten im einzelnen erläutert wird
-die Lage der Zählscheibe 3 in der erreichten zweiten Bewegungsstellung (Fig. 3).
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Die ebenfalls mit der Zählscheibe 3 im Eingriff stehende Sperrklinke
11 verhindert demgegenüber während der Aufzugsbewegung der Zählscheibe ein Zurückdrehen
dieser Scheibe infolge des durch die Feder 6 ausgeübten Drehmomentes. Ebenso sichert
die Sperrklinke 12, die (vgl. insbesondere Fig. 5) mit der Sperrscheibe 2 im Eingriff
steht, gegen die Kraft der Feder 5 die jeweilige Lage der Sperrscheibe 2.
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Der Eingriff der einzelnen Klinken 9, 10, 11 und 12 in die zugehörigen
Zahntedlungen wird durch die bügelförmige Steuervorrichtung 4 bestimmt, deren rechter
(kürzerer) Bügelschenkel 4 a sich im Bereich der Klinke 9 und deren linker (längerer)
Schenkel 4 b sich im Bereich der Klinken 10, 11 und 12 befindet.
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Die Betätigung der Steuervorrichtung 4 erfolgt durch den mit dem
Anker 15 eines Elektromagneten 16 verbundenen Stößel 17, der an seinem freien Ende
ein Langloch 18 aufweist, in das ein an der Unterseite 4 c der Steuervorrichtung
angebrachter Bolzen 19 eingreift. Der Elektromagnet 16 wird durch den nach Verbrauch
einer Kraftstoffdosis von der (nicht dargestellten) Gebervorrichtung ausgesendeten
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puls betätigt und zieht dabei den Anker 15 gegen die Kraft der an dem Stößel
17 angreifenden - schematisch angedeuteten - Zugfeder 20 an.
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Die bügelförmige Steuervorrichtung 4 ist ferner mit einem Anschlag
21 versehen, an den sich ein an der Unterseite der Zählscheibe 3 angebrachter Anschlag
22 anlegen kann. Weiterhin trägt die Steuervorrichtung 4 - wie aus Fig. 4 hervorgeht
- eine schwenkbar gelagerte Fallklinke 23, die in ein zur Impulszählung dienendes
Zahnrad 24 eingreift.
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Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen
Meßvorricbtung ist folgendermaßen: Während des Verbrauches einer bestimmten Kraftstoffdosis
wird die Zählscheibe 3 mittels der entsprechend der Motordrehzahl betätigten Antriebsklinke
9 schrittweise im Uhrzeigersinn (Fig. 1) fortgeschaltet. Befindet sich die Sperrscheibe
2 am Anfang dieser Bewegung dabei in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, in der
der Anschlag 7 am Anschlag8 anliegt, so wird die Sperrscheibe 2 bei der Drehung
der Zählscheibe 3 mitgenommen. Die beiden Scheiben werden bei dieser Aufzugsbewegung
in der nach einem Schaltschritt jeweils erreichten Stellung durch die Sperrklinken
11 bzw. 12 festgehalten.
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Ist die Kraftstoffdosis dann verbraucht, so erhält der Elektromagnet
16 durch die (nicht dargestellte) Giebervorrichtung einen Impuls, so daß er seinen
Anker 15 anzieht und die Steuervorrichtung 4 damit in die aus Fig. 3 ersichtliche
(zweite) Bewegungsstellung bringt. In dieser Stellung ist die Antriebsklinke 9 von
der Zählscheibe 3 abgehoben; gleichermaßen sind die Sperrklinken 11 und 12 außer
Eingriff gebracht. Dagegen ist die Sperrklinke 10 in die Zahnteilung 3 a der Zählscheibe
3 eingefallen und hält diese Scheibe damit in der erreichten Winkelstellung, die
ja ein Maß für die während des Verbrauchs der Kraftstoffdosis zurückgelegte Wegstrecke
ist, fest.
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Da in dieser zweiten Bewegungsstellung die Rastierung der Sperrscheibe
2 aufgehoben ist, legt sich der Anschlag 7 der Sperrscheibe 2 an den Anschlag 8
der Zählscheibe 3 an. War die Sperrscheibe 2 daher nicht - wie in dem in der Zeichnung
dargestellten Fall - von Anfang an durch die Zählscheibe 3 bei deren Bewegung mitgenommen
worden, sondern befand sie sich zuvor in einer (rastierten) Stellung, die einem
größeren Winkel entsprach, als er von der Zählscheibe 3 zurückgelegt wurde, so dreht
sich die Sperrscheibe 2 in dieser zweiten Bewegungsstellung unter der Wirkung der
Feder 5 so weit zurück, bis die Anschläge 7 und 8 - wie in Fig. 3 dargestellt -
aneinanderliegen.
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Nachdem damit die mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung zur
unmittelbaren Anzeige oder Registrierung versehene Sperrscheibe 2 in die Winkelstellung
geführt wurde, die der während des Verbrauchs der Kraftstoffdosis zurückgelegten
Wegstrecke bzw. der erfolgten Umdrehungen der Motorwelle entspricht, kann die Rücklaufbewegung
der Zählscheibe 3 beginnen.
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Sie wird dadurch ausgelöst, daß nach Wegfall des von der Gebervorrichtung
ausgesendeten Impulses der Magnet 16 wieder stromlos wird, so daß die Zugfeder20
die Steuervorrichtung in die in Fig. 4 dargestellte Lage führt. Es sei hervorgehoben,
daß diese (dritte) Bewegungsstellung noch nicht identisch ist mit der in Fig. 1
gezeigten (ersten) Bewegung stellung. Da der Bolzen 19 nämlich in dem Langloch
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des Stößeis 17 gleitet, führt der Stößel 17 zunächst eine »Leerlaufbewegung« aus,
ehe er mit der Steuervorrichtung 4 in Eingriff kommt.
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In dieser dritten Bewegungsstellung (vgl. Fig. 4) kommt zunächst
die Sperrklinke 12 mit der Zahnteilung 2 ct der Sperrscheibe 2 in Eingriff und hält
diese Scheibe damit in der dem Meßwert entsprechenden Winkelstellung fest. Demgegenüber
wird durch Abheben der beiden Sperrklinken 10 und 11 die Rastierung der Zählscheibe
3 aufgehoben, so daß diese unter der Wirkung der Feder 6 in ihre Ausgangslage zurückgedreht
wird. In dieser drittenBewegungsstellung ist - ebenso wie in der zuvor erläuterten
zweiten Stellung - die Antriebsklinke 9 außer Eingriff gebracht, so daß die Rücklaufbewegung
der Zählscheibe 3 nicht gestört wird.
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Erst im allerletzten Teil der Rücklaufbewegung legt sich der Anschlag
22 der Zählscheibe 3 an den Anschlag21 der Steuervorrichtung 4 an und dreht diese
damit aus der in Fig. 4 gezeigten dritten Bewegungsstellung in die der Ausgangslage
entsprechende erste Bewegungsstellung (Fig. 1), in der die Antriebsklinke 9 wieder
im Eingriff mit der Zahnteilung 3 a ist und auch die Sperrklinke 11 wieder in die
Zahnteilung 3 a einfällt.
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Die Ausgangslage ist damit wieder erreicht. Während der zuvor ermittelte
Meßwert (d. h. die während des Verbrauchs der letzten Kraftstoffdosis zurückgelegte
Wegstrecke bzw. die entsprechenden Umdrehungen der Motorwelle) noch durch die in
ihrer Winkelstellung justierte Sperrscheibe 2 fixiert ist, kann ein neuer Meßvorgang
bereits beginnen. Die Zahl aufeinanderfolgender Messungen wird dabei durch die Impulszählvorrichtung
24 festgehalten, die bei jeder derartigen Bewegung der Steuervornchtung 4 mittels
der Fallklinke 23 um einen Schritt weitergeschaltet wird.