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Stellwerk zum Verstellen der Regelstange einer Einspritzpumpe Die
Erfindung bezieht sich auf ein Stellwerk zum Verstellen der Regelstange einer Einspritzpumpe
für Dieselbrennkraftmaschinen in Abhängigkeit von einem Stellsignal, wobei ein Schneckentrieb
vorgesehen ist, dessen Ausgangsglied mit der Regelstange in Verbindung steht und
dessen Eingangsglied durch das Stehsignal wahlweise in beiden Richtungen in Drehung
versetzbar ist.
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Aus der deutschen Patentschrift 858 332 ist bereits ein Stellwerk
bekannt, mit dem die Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine über einen Schneckentrieb
verstellbar ist. Zum Antrieb dieses Schneckentriebs dient ein besonderer Antriebsmotor,
der je nach gewünschter Verstellung in der einen oder der anderen Richtung angetrieben
werden muß. Dieser zusätzliche Motor verteuert das. Stellwerk; besonders bei Dieselmotoren
mit kleineren Leistungen ist deshalb dieser zusätzliche Aufwand unerwünscht.
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Aus der deutschen Patentschrift 1125 232 kennt man auch bereits
eine Möglichkeit, die Einspritzpumpe einer für Fremdzündung eingerichteten Brennkraftmaschine
in der Weise zu verstellen, daß man die Verstellkraft im wesentlichen von der Brennkraftmaschine
selbst ableitet. Hierzu ist eine Magnetkupplung vorgesehen, deren Magnetkraft abhängig
von der Gaspedalstellung ist. Freilich sind für diese Magnetkupplung wegen der im
Betrieb unvermeidbaren Erwärmung komplizierte Kompensationseinrichtungen in Form
von Bimetallstreifen notwendig, die die Herstellung stark verteuern und die Einstellung
komplizieren. Außerdem ergibt sich bei dieser bekannten Einrichtung eine Drehzahlabhängigkeit,
die bei Dieselmotoren unerwünscht ist.
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Schließlich ist aus der deutschen Patentschrift 367 424 auch die Möglichkeit
bekannt, eine rotierende Bewegung über einen Schneckentrieb in eine axiale Bewegung
umzusetzen. Durch zwei Dynamomaschinen, die jeweils einen Teil des Schneckentriebs
beeinflussen, kann die Richtung der axialen Bewegung gesteuert werden. - Durch die
Dynamomaschinen wird diese Einrichtung sehr teuer und ist daher, auch wegen des
für die Dynamomaschinen erforderlichen Raums, für Brennkraftmaschinen weniger geeignet.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kompaktes
Stellwerk zu schaffen, bei dem im Betrieb die Energie zum Verstellen der Regelstange
einer Einspritzpumpe dem Dieselmotor selbst entnommen wird.
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Nach der Erfindung wird dies bei einem eingangs genannten Stellwerk
dadurch erreicht, daß eine elektromagnetisch betätigte Wendekupplung vorgesehen
ist, deren beide antreibende Kupplungsscheiben von einer Maschinenwelle in einander
entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben sind, und daß eine abtreibende Kupplungsscheibe,
die entsprechend dem angelegten Stellsignal mit jeder der antreibenden Kupplungsscheiben
kuppelbar ist, mit dem Eingangsglied des Schneckentriebs verbunden ist.
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Eine solche Wendekupplung ist weitgehend unabhängig von der Betriebstemperatur
und kann angesichts der kleinen erforderlichen Stellkräfte sehr kompakt aufgebaut
werden, so daß sie nur wenig Plafz beansprucht.
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Nach einem den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildenden Merkmal
wird das Stellwerk so ausgebildet, daß in der Verbindung vom Ausgangsglied zur Regelstange
eine steife Feder angeordnet ist und daß die Regelstange mit einem zweiten Stellglied
verbunden ist, das in Abhängigkeit von einem Eingangssignal die Einstellung mindestens
einer bestimmten Regelstangenstellung ermöglicht.
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Mittels dieser Anordnung wird es möglich, die Startübermenge bereits
dann einzustellen, wenn der Dieselmotor noch nicht läuft. In besonders einfacher
Weise wird dabei das zweite Stellglied so ausgebildet, daß es in an sich bekannter
Weise ein Elektromagnet zur Einstellung der Startübermenge ist. Durch die Anordnung
der steifen Feder wird sichergestellt, daß dieser Elektromagnet den Vorrang bei
der Einstellung der Regelstange hat. Der Schneckentrieb verhindert dabei eine Veränderung
der Stellung des ersten Stellgliedes, das währenddessen beispielsweise durch Zentrierfedern
in seiner Ruhelage gehalten wird.
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Nach einem weiteren Merkmal ist das Stellwerk der Erfindung so ausgebildet,
daß das Ausgangsglied mit dem Eingangsglied eines Meßwertgebers verbunden ist. Dieser
Meßwertgeber kann beispielsweise als Rückführglied in einem Regelkreis dienen.
Weitere
Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem in
der Zeichnung dargestellten einzigen Ausführungsbeispiel.
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Die einzige Figur zeigt eine Dieseleinspritzpumpe 10, die von einem
nicht dargestellten dreizylindrigen Dieselmotor über eine Welle 11 angetrieben wird,
die auch eine linke Kupplungsscheibe 12 einer elektromagnetischen Wendekupplung
13 sowie - über ein Wendegetriebe 14 - eine rechte Kupplungsscheibe 15 der Kupplung
13 antreibt, und zwar mit umgekehrter Drehrichtung wie die linke Kupplungsscheibe
12.
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Die linke Kupplungsscheibe 12 hat eine Magnetwicklung 16, deren eines
Ende mit einem Schleifring 17 und deren anderes Ende über das Kupplungsgehäuse mit
einem Ende einer in der rechten Kupplungsscheibe 15 befindlichen Magnetwicklung
18 verbunden ist, deren anderes Ende an einem Schleifring 19 liegt.
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Zwischen den beiden Kupplungsscheiben 12 und 15 liegt eine axial verschiebbare
antreibende Kupplungsscheibe 20, die, wie in der Zeichnung durch die Buchstaben
N (Nordpol) und S (Südpol) angedeutet, aus magnetisiertem permanentmagnetischem
Material besteht, auf das beidseitig Reibbeläge aufgebracht sind, die eine momentenschlüssige
Verbindung mit einer der beiden Kupplungsscheiben 12 oder 15 ermöglichen. Eine Abtriebswelle
22 der Kupplungsscheibe 20 ist in den beiden Kupplungshälften 12 und 15 gelagert
und trägt an ihrem freien Ende eine Spindel- bzw. Schneckenverzahnung 23, die mit
einem mit entsprechender Gegenverzahnung versehenen Ausgangsglied 24 zusammenarbeitet.
Dieses wird bei Drehung der Abtriebswelle 22 längs der Verzahnung 23 abhängig von
der Drehrichtung entweder nach links oder rechts verschoben und ist mit dem einen
Ende eines Gestänges 25 verbunden, in dessen Verlauf eine bei Druck und Zug wirksame
steife Feder 26 angeordnet ist und dessen anderes Ende mit einer Regelstange 27
verbunden ist, die , dazu dient, die pro Hub der Einspritzpumpe 10 geförderte Menge
Dieselkraftstoff einzustellen. Außerdem ist das Gestänge 25 mit einem als Schleifer
32 ausgebildeten Eingangsglied eines als Meßwiderstand 33 ausgebildeten Meßwertgebers
verbunden. An Stelle des Meßwiderstandes kann auch ein induktiver bzw. kapazitiver
Weggeber treten, dessen Ausgangsspannung eine der Regelstangenstellung proportionale
Gleichspannung ist.
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Mit der Regelstange 27 ist auch noch ein als Elektromagnet 28 ausgebildetes
zweites Stellglied verbunden, das dazu bestimmt ist, bei Einlegen eines Schalters
29, der z. B. zusammen mit dem Anlaßschalter betätigt wird, die Regelstange 27 unabhängig
von der Lage des Ausgangsgliedes 24 in ihre linke Endlage zu bringen, in der sie
die größte Fördermenge einstellt. Hierbei wird die Feder 26 entsprechend verformt.
Wenn der Elektromagnet nicht erregt ist, setzt er der Bewegung der Regelstange 27
keinen Widerstand entgegen, so daß ihre jeweilige Lage dann nur von der Lage des
Ausgangsgliedes 24 abhängt, da die Feder 26 steif ist und durch die für die Bewegung
der Regelstange 27 erforderlichen Stehkräfte nicht verformt wird.
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Die im folgenden beschriebenen elektrischen Teile gehören nicht mehr
zum unmittelbaren Erfindungsgegenstand, werden aber zum besseren Verständnis der
Wirkungsweise erläutert. Ein Anschluß des Meßwiderstands 33 ist über Masse mit dem
Minuspol sowie über eine Leitung 34 mit dem Pluspol einer Batterie 35 verbunden,
während der Schleifer 32 über eine Leitung 41 mit einem Schwellwertschalter 40 in
Verbindung steht. Der Schwellwertschalter enthält vier Halbleiterschalter, die jeweils
über Kreuz miteinander gesteuert werden, so daß entweder die Schleifringe 17, 19
spannungslos sind oder jeweils der eine von ihnen mit dem Pluspol der Batterie 35,
der andere mit Masse verbunden ist. Der Schleifring 19 ist über eine Leitung 36
und der Schleifring 16 über eine Leitung 37 mit dem Schwellwertschalter 40 verbunden,
dessen Steuereingang am Ausgang eines elektrischen Reglers 42 liegt, mit dessen
Eingang ein von einem Fahrpedal 43 verstellbarer Meßwertgeber 44 (z. B. ein verstellbares
Potentiometer) sowie ein Tachogenerator 45 verbunden sind, welch letzterer ebenfalls
vom Dieselmotor, z. B. über die Welle 11, angetrieben ist.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Vor oder mit dem Anwerfen
des Dieselmotors wird der Schalter 29 angelegt, so daß der Elektromagnet 28 eingeschaltet
wird und die Regelstange 27 in die Stellung bringt, die der Startübermenge entspricht.
Dabei wird die steife Feder 26 entsprechend gedehnt, und zwar je nach Lage des Ausgangsgliedes
24 mehr oder weniger. Infolge der in der Zeichnung dargestellten Lage der Feder
26 gibt in diesem Augenblick der Schleifer 32 nicht die Lage der Regelstange 27
wieder. Falls dies erwünscht sein sollte, kann man es in einfacher Weise dadurch
erreichen, daß man die Feder 26 rechts vom Schleifer 32 anordnet.
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Die Kupplung 13 kann entweder so ausgebildet sein, daß sie durch den
Elektromagnet 28 eingeschaltet wird und dann, wie ersichtlich, das Anfangsglied
24 ebenfalls nach links bewegt, sobald sich die Welle 11 dreht. Sie kann jedoch
auch Zentrierfedern haben (nicht dargestellt), die ein Einkuppeln durch den Elektromagnet
28 verhindern.
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Bei Erreichen der Startdrehzahl wird der Elektromagnet 28 über eine
entsprechende Sperranordnung ausgeschaltet, so daß er bei laufendem Dieselmotor
nicht mehr eingeschaltet werden kann. Die Stellung der Regelstange 27 wird nun nur
noch von der Lage des Ausgangsgliedes 24 bestimmt. Wird z. B. das Fahrpedal 43 niedergedrückt,
damit der Dieselmotor schneller läuft, so entsteht am Ausgang des elektrischen Reglers
42 ein positiver Spannungssprung, der über den Schwellwprtschalter 40 den Schleifring
17 mit Masse verbindet, während der Schleifring 19 mit dem Pluspol der Batterie
35 verbunden wird. Dann fließt ein Strom durch die beiden Magnetwicklungen 17 und
18, der in ihnen ein Magnetfeld erzeugt, welches die Kupplungsscheibe 20 nach links
zieht, so daß bei dem angegebenen Drehsinn der Welle 11 das Ausgangsglied 24 nach
links verschoben wird. Die Regelstange 27 wird dadurch in Richtung auf größere Einspritzmengen
verschoben, und der Schleifer 32 wird in Richtung zum Batterieanschluß des Meßwiderstands
33 verschoben, so daß schließlich die Spannung zwischen dem Schleifer 32 und dem
Reglerausgang so klein wird, daß der Schwellwertschalter 40 die Kupplung wieder
von der Batteriespannung und Masse abtrennt, wobei die Regelstange 27 in einer bestimmten
Stellung stehenbleibt.
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Wird nun das Gaspedal 43 zurückgenommen, so entsteht am Ausgang des
elektrischen Reglers ein
negativer Spannungssprung. Der Schwellwertschalter
40 verbindet nun den Schleifring 19 mit Masse, während der Schleifring 17 an den
Pluspol der Batterie 35 gelegt wird. Es fließt dann ein Strom über den Schleifring
1.7, die beiden Magnetwicklungen 16, 18, Schleifring 19 nach Masse. Dies hat zur
Folge, daß die Kupplungsscheibe 20 nach rechts gezogen wird und das Ausgangsglied
24 über die Schneckenverzahnung 23 nach rechts verschiebt, so daß die Regelstange
27 in Richtung auf abnehmende Fördermengen verstellt wird. Gleichzeitig wird der
Schleifer 32 ebenfalls nach rechts verschoben, so daß sich die Spannung zwischen
ihm und dem Reglerausgang vermindert, bis schließlich über den Schwellwertschalter
40 gesteuert die Kupplungsscheibe 20 wieder abhebt und die Regelstange 37 in einer
bestimmten Stellung stehenbleibt.
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Das dargestellte Stellwerk hat noch den besonderen Vorteil. daß die
axiale Bewegung der Kupplungsscheibe 20 zu Beginn eines Stellvorgangs in
der gewünschten Regelrichtung wirkt. Zum Beispiel wird beim Kuppeln mit der rechten
Kupplungsscheibe 15, das eine Verstellung der Regelstange 27 nach rechts bewirkt,
bereits durch die Kuppelbewegung die Regelstange 27 etwas nach rechts verschoben,
und ebenso ist es in umgekehrter Richtung beim Kuppeln mit der linken Kupplungsscheibe
12.
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Selbstverständlich ist es zweckmäßig, für die beiden Endlagen des
Ausgangsgliedes 24 Endschalter vorzusehen, deren Kontakte in Serie mit Dioden geschaltet
sind und bei Erreichen einer bestimmten Schaltstellung den Stromfluß in der betreffenden
Richtung sperren.
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Statt der beschriebenen Wendekupplung mit Reibungsbelägen, welche
stets einer gewissen Abnützung unterliegen, ist es auch möglich, eine formschlüssige
Kupplung zu verwenden, bei der z. B. die abtreibende Kupplungsscheibe in ihrer eingeschalteten
Stellung durch einen Bolzen od. dgl. von der antreibenden Kupplungsscheibe mitgenommen
wird.