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Drehzahlabhängig wirkende Einspritzmengen-Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine
mit einer Vorrichtung zum Dämpfen des Einflusses von Drehschwingungen Die Erfindung
bezieht sich auf eine drehzahlabhängig wirkende Einspritzmengen-Regeleinrichtung
einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Dämpfen des Einflusses von Drehschwingungen
der Fliehgewichte tragenden Reglerwelle auf die Verstellbewegung des Regelgestänges
der Einspritzpumpe.
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Bei einer solchen bekannten Regelung ist der Fliehkraftregler auf
der Nockenwelle der Einspritzpumpe angeordnet und die Regelmuffe oder das sonstige
Stellglied des Drehzahlreglers in seiner Bewegungsrichtung starr mit der Regelstange
der Einspritzpumpe gekuppelt. Nachteilig ist dabei, daß sich die entsprechend dem
wechselnden Drehmoment der Brennkraftmaschine entstehenden Drehschwingungen der
Nockenwelle in pendelnden Ausschlägen der Fliehgewichte des Drehzahlreglers auswirken
können, wodurch auch die Regelstange der Einspritzpumpe Pendelbewegungen ausführt,
die im ungünstigen Falle zu einer Absenkung der geförderten Kraftstoffmenge gegenüber
der Sollregelung führen und die Brennkraftmaschine z. B. am Erreichen ihrer Höchstleistung
hindern können.
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Zur Vermeidung des vorgenannten Mangels ist bereits vorgeschlagen
worden, den Fliehkraftregler auf der Nockenwelle der Einspritzpumpe drehelastisch
zu lagern. Infolge der verhältnismäßig großen Masse des Fliehkraftreglers ist es
jedoch schwierig, solche der relativen Verdrehung des Reglers gegenüber der Nockenwelle
entgegenwirkenden Federglieder zu finden, die die notwendige Schwingungsdämpfung
in allen praktisch bedeutsamen Drehzahlbereichen bewirken können. Es müssen also
zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Dämpfung selbst ebenfalls drehzahlabhängig
zu gestalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten
drehzahlabhängig arbeitenden Einspritzmengenregelung eine für alle praktisch vorkommenden
Drehzahlbereiche wirksame Dämpfung gegenüber Ungleichförmigkeiten der Nockenwellendrehung
mit einfacheren Mitteln als bisher zu erreichen.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß in an sich bekannter Weise im Regelgestänge eine Federkupplung vorgesehen
ist, die ein mit dem einen Teil des Gestänges in Verbindung stehendes Gehäuse und
einen im Gehäuse in dessen Verschieberichtung hin- und herverschiebbaren, mit dem
anderen Teil des Gestänges verbundenen, beidseitig gegen die Stirnwände des Gehäuses
über Federelemente abgestützten und nur durch die Kräfte der vorgespannten Federelemente
in einer Mittelstellung gehaltenen Schieber aufweist, und daß in ebenfalls bekannter
Weise Schieber und Gehäuse gemeinsam eine in einer axialen Bohrung des mit der Reglerwelle
rotierenden Fliehgewichtsträgers verschiebbar angeordnete Reglermuffe bilden.
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Durch eine solche Verlegung der Schwingungsdämpfung aus dem eigentlichen
Drehzahlregler heraus in den unmittelbar anschließenden Bereich des verhältnismäßig
leichten Regelgestänges ergibt sich eine sehr einfache Ausbildung und zugleich verbesserte
Wirksamkeit der Dämpfungsvorrichtung.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorspannung der an
sich bekannten, als Schraubenfedern ausgebildeten Federelemente vorzugsweise durch
die unterschiedliche Einschraubbarkeit eines axialen Gehäusedeckels einstellbar.
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Es ist zwar bereits bekannt, die Regelstange einer Einspritzpumpe
mit dem Stellglied eines Fliehgewichtsreglers über in beiden Bewegungsrichtungen
des Stellgliedes wirkende und nach dem Stellglied hin unmittelbar an diesem abgestützte
Federelemente zu kuppeln. Abgesehen davon, daß die einander gegenüberliegenden Federelemente
nicht über ihre bei der Mittelstellung des dort zur Regelstange anschließenden Verbindungsgliedes
eingenommene Lage hinaus entspannt werden können und sich deshalb eine Entlastung
des einen Federelementes nicht zugleich in einer entsprechenden zunehmenden Belastung
des anderen Federelementes auswirken kann, handelt es sich bei der bekannten Anordnung
ausschließlich um
eine gegenüber jeglichen Schwingungen unnachgiebige
Verbindung, bei der die Federelemente lediglich übersteuerbare Endanschläge bilden.
Mit dem erfindungsgemäßen Problem und mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung
hat diese bekannte Anordnung deshalb nichts zu tun.
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Es sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen zwischen dem Stellglied
und dem Regelglied des Reglers eine belastete Reibungsverbindung vorgesehen ist,
welche das übertragbare maximale Drehmoment begrenzt. Eine solche Reibungsverbindung
schützt den Regler zwar vor einer Überbeanspruchung, ist aber nicht geeignet, im
normal auftretenden Drehmomentbereich Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine
von einer Übertragung auf die Reglerarbeit zu bewahren. Andere vergleichbare bekannte
Regler weisen unter Federwirkung stehende mechanische Bremsen auf, die zur Dämpfung
dienen sollen. Auch solche Bremsen haben mit der vorliegenden Erfindung nichts zu
tun, weil sie sich auch auf die normale Regelarbeit im Sinne einer vergrößerten
Trägheit auswirken.
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Schließlich ist es auch bekannt, eine der erfindungsgemäßen ähnliche
Federkupplung im Regelgestänge einer Einspritzpumpe anzuordnen. Abgesehen davon,
daß bei dieser Anordnung lediglich daran gedacht ist, die Regeleinstellung von der
Regelstange her vorübergehend übersteuern zu können, ohne die Einstellung des Regelgestänges
dabei zu ändern, ist die Anordnung der Federkupplung unmittelbar vor der Regelstange
auch nicht dazu geeignet, die bereits auf die Massen des Regelgestänges übertragenen
Schwingungsbewegungen ausreichend zu dämpfen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
es zeigt F i g. 1 die erfindungsgemäße Einspritzmengen-Regeleinrichtung in einer
schematisch gehaltenen Seitenansicht (Einzelheiten der Dämpfungsvorrichtung sind
im Längsschnitt dargestellt), F i g. 2 die Dämpfungsvorrichtung gemäß F i g. 1 in
einem waagerechten Längsschnitt nach der Linie 11-II der F i g. 1.
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Ein übliches, im einzelnen nicht näher dargestelltes Einspritzpumpengehäuse
1 ist in seinem oberen Bereich von einer Regelstange 2 durchsetzt, die hin- und
herverschiebbar ist und dadurch zum entsprechenden Ändern der mittels der Pumpe
eingespritzten Kraftstoffmenge dient. Eine beispielsweise gegen die Kraft einer
nicht dargestellten Rückstellfeder vorgenommene Bewegung der Regelstange 2 (gemäß
F i g. 1) nach links bewirkt eine Vergrößerung der Einspritzmenge, deren Höchstwert
durch einen üblichen (nicht dargestellten) Anschlag der Regelstange 2 begrenzt wird.
Am rechten freien Ende der Regelstange 2 ist über einen waagerecht verlaufenden
Lagerbolzen 3 eine Zugstange 4 angelenkt, an der in nachstehend noch näher
beschriebener Weise Teile der Einspritzmengen-Regeleinrichtung angreifen.
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Im unteren Bereich des Einspritzpumpengehäuses 1 ist eine Nockenwelle
5 gelagert, die parallel zur Regelstange 2 verläuft und einerseits - gemäß F i g.
1 an ihrem linken, nicht sichtbaren Ende - mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine
kuppelbar ist. An ihrem rechten, aus dem Einspritzpumpengehäuse 1 herausragenden
Ende trägt die als Reglerwelle ausgebildete Nockenwelle 5 einen an ihr axial festgelegten
Fliehgewichtsträger 6, entlang dessen Umfang diametral gegenüberliegend zwei Fliehgewichte
7 radial ausschwenkbar gelagert sind. Der Ausschwenkung der Fliehgewichte 7 wirkt
je eine Schraubenfeder 8 entgegen, die sich in der dargestellten Weise an Teilen
des Reglers abstützt. Jedem Fliehgewicht 7 ist weiterhin ein an seinen beiden Enden
gegabelter Winkelhebel 10 zugeordnet, der am Fliehgewichtsträger 6 über einen in
dessen Umfangsrichtung verlaufenden Lagerbolzen 11 gelagert ist. Während das eine
gegabelte Ende jedes Winkelhebels 10 an einem Fliehgewicht 7 mittels Bolzen 9 angelenkt
ist, übergreift die andere Gabel in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise den Fliehgewichtsträger
6. Die beiden dortigen Gabelschenkel sind an ihren freien Enden geschlitzt und dienen
mit ihren Schlitzen zur Führung eines Querbolzens 12, der in der insbesondere aus
F i g. 2 ersichtlichen Weise den Fliehgewichtsträger 6 in etwa waagerecht verlaufenden
Längsschlitzen durchsetzt. Der Querbolzen 12 trägt in einer dortigen axialen Bohrung
des Fliehgewichtsträgers 6 einen Schieber 13, der an der Innenwandung der Bohrung
über ein ihn einschließendes Gehäuse 15 axial zur Bohrung - und damit auch axial
zur Nockenwelle 5 - verschiebbar geführt ist. Dabei ist nicht nur das Gehäuse 15
in der Bohrung des Fliehgewichtsträgers 6, sondern auch der Schieber 13 innerhalb
des Gehäuses 15 längsverschiebbar, zu welchem Zweck auch das Gehäuse 15 an den Durchsetzungsstellen
des Querbolzens 12 mit Längsschlitzen versehen ist. Im Innenraum 14 des Gehäuses
15 befinden sich axial zur Nockenwelle 5 beiderseits des Schiebers 13 Schraubenfedern
16 und 17, die sich einerseits am Schieber 13 und andererseits an
den beiden gegenüberliegenden Stirnwänden des Gehäuses 15 abstützen.
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Am äußeren Ende des mit dem Fliehgewichtsträger 6 und der Nockenwelle
5 über den Querbolzen 12 drehfest gekuppelten Gehäuses 15 schließt axial eine Stange
24 an, die mit dem Gehäuse 15 axial unverschiebbar, jedoch in nur angedeutet dargestellter
Weise relativ verdrehbar gekuppelt ist. An ihrem freien Ende ist die Stange 24 über
einen Gelenkbolzen am unteren Ende eines Doppelhebels 18 angelenkt, der mittels
eines Lagerbolzens 19 an einem freien Ende eines als Winkelhebel ausgebildeten Bedienungshebels
20 angelenkt ist. Das andere, obere Ende des Doppelhebels 18 ist gegabelt und nimmt
in seiner Gabel eine auf der Zugstange 4 verschiebbar gelagerte Schiebemuffe 21
auf; mit der es über entsprechende Stifte gelenkig verbunden ist. Zwischen der Schiebemuffe
21 und dem regelstangenseitig gegabelten Ende der Zugstange ist auf der Zugstange
4 eine Schraubenfeder 22 angeordnet, die bestrebt ist, die Schiebemuffe 21 gegen
einen am freien Ende der Zugstange 4 befindlichen Anschlag 23 nach außen zu verschieben.
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Damit die beiden Schraubenfedern 16,17 in das Gehäuse 15 mit einer
beliebigen Vorspannung eingesetzt werden können, ist die in F i g. 1 linke Stirnwand
des Gehäuses 15 als Deckel 25 ausgebildet, der entsprechend unterschiedlich weit
in das Gehäuse 15 einschraubbar ist.
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Die beschriebene Regelvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei Verstellung
des Bedienungshebels 20 in Richtung des Pfeiles A der F i g. 1 gelangt der Doppelhebel
18 mit seinem Lagerbolzen 19 näher an das Einspritzpumpengehäuse 1 heran, wodurch
auch die Schiebemuffe 21- und über die Schraubenfeder
22 auch die
Zugstange 4 und die Regelstange 2 -entsprechend nach links bewegt bzw. vorgespannt
werden. Da der entsprechenden Verschiebung der Regelstange 2 ein Widerstand entgegenwirkt,
hat die genannte Schwenkung des Bedienungshebels 20 zugleich ein mehr oder weniger
weites Verschieben des Gehäuses 15 in die Bohrung des Fliehgewichtsträgers 6 hinein
zur Folge, wobei die Schraubenfeder 17 mehr als vorher vorgespannt und die Schraubenfeder
16 aus ihrer vorherigen Vorspannung entsprechend entlastet wird.
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Wird die mit der beschriebenen Regelanlage ausgerüstete Brennkraftmaschine
in Betrieb gesetzt, so bewegen sich die Fliehgewichte 7 mit zunehmender Maschinendrehzahl
entgegen der Wirkung der Schraubenfedern 8 nach außen, wodurch die Winkelhebel 10
gemäß F i g. 1 im Uhrzeigersinn geschwenkt werden. Hierdurch ergibt sich eine Verschiebung
des Schiebers 13 (gemäß F i g. 1) nach links, wodurch eine gewisse Entlastung der
Schraubenfedern 17 und 22 entsteht. Die Schraubenfeder 16 wird demgegenüber wieder
etwas mehr vorgespannt. Solange die Brennkraftmaschine noch nicht ihre maximale
Drehzahl erreicht hat, kommt aber die Schiebemuffe 21 noch nicht zur Anlage am äußeren
Anschlag 23, und die Schraubenfeder 17 bleibt auch noch mehr als die Schraubenfeder
16 belastet.
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Die während des Laufs der Brennkraftmaschine auf die Nockenwelle 6
übertragenen ungleichförmigen Drehmomente wirken sich in einer entsprechend pendelnden
Verschiebung der Fliehgewichte 7 und einer entsprechend hin- und hergehenden Schwenkbewegung
der Winkelhebel 10 aus. Nach praktischen Erfahrungen erreichen dabei die
am Querbolzen 12 hervorgerufenen Pendelbewegungen eine Größe von etwa 0,4 mm, und
der dynamische Stoß erreicht seine Höchstwerte bei der radialen Auswärtsbewegung
der Fliehgewichte 7 gegenüber dem Fliehgewichtsträger 6. Diesem Maximalausschlag
entspricht eine Verschiebung des Querbolzens 12 in Richtung des Pfeiles A der F
i g. 1, und die Schraubenfeder 17 wird dabei weiter entlastet, während das Gehäuse
15 den Ausschlag nicht mitmacht. Die Charakteristiken und die Vorspannung der Schraubenfedern
16 und 17 sind dabei so ausgelegt, daß die maximale Dämpfung gerade bei der Höchstdrehzahl
der Nockenwelle 5 erzielt wird.
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Überschreitet die Drehzahl der Nockenwelle 5 den zugelassenen Höchstwert,
dann wird über den Querbolzen 12 auch das Gehäuse 15 (gemäß F i g. 1) nach links
verschoben und der Doppelhebel 18 um seinen Lagerbolzen 19 im Uhrzeigersinn
geschwenkt. Hierbei schlägt die Schiebemuffe 21 schließlich am Anschlag 23 der Zugstange
4 an, und die Wirkung der Schraubenfeder 22 - im Sinne einer Vorspannung der Regelstange
2 nach links - nimmt entsprechend ab und hört schließlich auf. Damit läßt aber auch
die entsprechende Vorspannung der Schraubenfeder 17 im Gehäuse 15 gegenüber der
Spannung der Schraubenfeder 16 nach und das Gehäuse 15 kann sich gegenüber dem Querbolzen
12 entsprechend nach rechts verschieben. Die Schraubenfeder 22 auf der Zugstange
4 kann diese geringfügige Verschiebung jedoch nicht auf die nach ihrer Leerlaufstellung
hin vorgespannte Regelstange 2 übertragen, so daß hierdurch nicht etwa eine - bei
überdrehzahl unerwünschte - Vergrößerung der eingespritzten Kraftstoffmenge möglich
ist.
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Die beschriebene federnde Kupplung der Regelstange 2 mit dem das Stellglied
des Fliehkraftreglers bildenden Schieber 13 verhindert die Übertragung von Schwingungen,
die die Fliehgewichte 7 infolge des ungleichförmigen Drehmomentes der Nockenwelle
5 erfahren, auf die Regelstange 2 der Einspritzpumpe.
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Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten des beschriebenen und
dargestellten Ausführungsbeispiels gebunden. Die erfindungsgemäße Dämpfung kann
beispielsweise in gleicher Weise bei üblichen Drehzahlreglern Anwendung finden.
Hierbei entfallen die Schraubenfeder 22 und die Schiebemuffe 21, während der Doppelhebel
18 unmittelbar an die Zugstange 4 angelenkt ist.