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Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler für Drehzahlregler für
eine Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine, bei dem Fliehgewichte an einer
mit einer zur Drehzahl der zu regelnden Brennkraftmaschine proportionalen Drehzahl
umlaufenden Welle angeordnet sind und die Fliehkräfte der Fliehgewichte auf eine
verschiebbare Reglermuffe übertragen werden, deren Verschiebebewegungen auf eine
Kraftstoffzumeßeinrichtung übertragen werden und auf die andererseits Spannungskräfte
einer Reglerfeder einwirken, wobei das Widerlager der Reglerfeder zur Beeinflussung
ihrer Spannungskräfte willkürlich verschiebbar ist, und eine Vorrichtung zur Erzeugung
einer am Widerlager der Reglerfeder angreifenden drehzahlabhängigen, der von den
Fliehgewichten erzeugten Kraft entgegenwirkenden, jedoch diese nicht übersteigenden
Kraft vorgesehen ist.
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Die Erfindung geht aus von der Feststellung, daß bei einer Brennkraftmaschine,
bei der die größte Arbeitsdrehzahl sehr viel größer ist als die kleinste für den
Betrieb vorgesehene Drehzahl, d. h. bei einer Brennkraftmaschine für einen
sehr großen Drehzahlbereich, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Fliehkräfte
an den Fliehgewichten des Drehzahlreglers bei gleichbleibendem Umlaufradius mit
dem Quadrat der Drehzahl wachsen, die an der Drehzahlverstelleinrichtung auftretenden
Kräfte bei hohen Drehzahlen so groß werden, daß dies für eine störungsfreie Betätigung
der Verstelleinrichtung ohne Hilfskraft Schwierigkeiten bereitet. Diese Schwierigkeiten
können nicht dadurch umgangen werden, daß die Fliehgewichte kleiner gemacht werden,
weil bei kleinen Drehzahlen die Fliehgewichte zum überwinden der Reibung im Verstellgestänge
zu der Kraftstoffzumeßeinrichtung ausreichende Kräfte erzeugen müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten
zu beseitigen, so daß im unteren Drehzahlbereich, in dem an den Fliehgewichten nur
kleine Fliehkräfte auftreten, trotz des ungünstigen Verhältnisses zwischen diesen
kleinen Kräften und den zwangläufig auftretenden Reibungen ein genaues Regeln gesichert
ist, andererseits aber bei hohen Drehzahlen zu große Kräfte an der Verstelleinrichtung
vermieden werden.
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Es ist ein Drehzahlregler für eine Antriebsmaschine bekannt, bei dem
Fliehgewichte an einer mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine umlaufenden Welle
angeordnet sind und die Fliehkräfte der Fliehgewichte auf eine verschiebbare Reglernruffe
übertragen werden, deren Verschiebebewegungen auf eine Steuerung der Antriebsmaschine
übertragen werden und auf die andererseits Spannungskräfte einer Reglerfeder einwirken,
wobei das Widerlager der Reglerfeder zur Beeinflussung ihrer Spannungskräfte willkürlich
verschiebbar ist und am Widerlager der Reglerfeder das Stellglied eines zweiten
Reglers derart angreift, daß die Lage des Widerlagers und damit die Spannung der
Reglerfeder von der Einstellung des zweiten Reglers abhängig ist. Dadurch soll der
Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers dadurch verringert werden, daß bei Abweichen
von der Solldrehzahl die Spannung der Reglerfeder mittels des zweiten Reglers verändert
wird. Eine Anpassung an die unterschiedliche Größe der Fliehkräfte bei kleinen und
bei großen Drehzahlen ist hierbei nicht vorgesehen, vielmehr wird im gesamten Betriebsdrehzahlbereich
die gleiche Regelwirkung erwartet (deutsche Patentschrift 380107).
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Es ist weiterhin ein Drehzahlregler für eine Kraftmaschine, insbesondere
Brennkraftmaschine, bekannt, bei dem Fliehgewichte an einer mit zur Drehzahl der
zu regelnden Brennkraftmaschine proportionalen Drehzahl umlaufenden Welle angeordnet
sind und die Fliehkräfte der Fliehgewichte auf eine verschiebbare Reglermuffe übertragen
werden, deren Verschiebebewegung auf eine pneumatischem Druck ausgesetzte Membran
übertragen wird, wobei der pneumatische Druck durch ein Ventilsystem bestimmt wird,
auf dessen Stellglied einerseits eine aus einem drehzahlabhängigen Druck resultierende
Kraft und andererseits die Kraft einer Feder einwirkt, deren Spannung von der Lage
der Reglermuffe bestimmt wird. Auch diese Regeleinrichtung hat den Zweck,
den
Ungleichförmigkeitsgrad so klein wie möglich zu
halten und wirkt im gesamten
Drehzahlbereich der Kraftmaschine in gleicher Weise (deutsche Auslegeschrift
1064 345).
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Bei einem anderen bekannten Drehzahlregler, bei dem Fliehgewichte
an einer mit einer zur Drehzahl der zu regelnden Maschine proportionalen Drehzahl
umlaufenden Welle angeordnet sind und die Fliehkräfte der Fliehgewichte auf eine
verschiebbare Reglermuffe übertragen werden, deren Verschiebebewegungen auf eine
Kraftstoffzumeßeinrichtung übertragen werden und auf die andererseits Spannungskräfte
einer Reglerfeder einwirken, wobei das Widerlager der Reglerfeder zur Beeinflussung
ihrer Spannungskräfte willkürlich verschiebbar ist, ist eine weitere Einrichtung
vorgesehen, durch die bei Erreichen einer Grenzlage des Reglers das Widerlager der
Reglerfeder verstellt wird. Dadurch soll erzielt werden, daß dann, wenn bei einer
bestimmten eingestellten Motorleistung eine Grenzdrehzahl erreicht wird,
d. h. die Grenze der bei dieser Einstellung möglichen Leistungsabgabe erreicht
wird, die Einstellung willkürlich auf eine andere, dem Bedarf besser angepaßte Leistungseinstellung
geregelt wird. Auf das Widerlager der Reglerfeder wirken über diese in jedem Fall
nur die aus dem Fliehgewichten resultierenden Kräfte, und eine Einwirkung auf das
Widerlager erfolgt lediglich zu dem Zweck, dem Regler eine andere Einstellung durch
Veränderung der Lage des einen Endes der Reglerfeder zu geben (österreichische Patentschrift
194 652).
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Bei einem anderen-Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine, bei
dem Fliehgewichte an einer mit einer zur Drehzahl der zu regelnden Brennkraftmaschine
proportionalen Drehzahl umlaufenden Welle angeordnet sind und die Fliehkräfte der
Flieh-Crewichte auf eine verschiebbare Reglennuffe übertragen werden, deren Verschiebebewegungen
auf eine Kraftstoffzumeßeinrichtung übertragen werden, und auf die andererseits
Spannungskräfte einer Reglerfeder einwirken, wobei das Widerlager der Reglerfeder
zur Beeinflussung ihrer Spannungskräfte willkürlich verschiebbar ist, wird diese
willkürliche Verschiebbarkeit dadurch bewirkt, daß zwei Federn, die mit der Reglermuffe
in Wirkungsverbindung stehen, vorgesehen sind, von denen das Widerlager der einen
wahlweise durch ein Druckmittel in eine von zwei möglichen Lagen verstellt werden
kann, während die zweite in Normallage den Lagerpunkt eines Verstellhebels gegen
einen festen Anschlag zieht, wobei aber diese Feder durch einen Elektromagneten
überdrückt werden kann, der den Lagerpunkt des Hebels in eine zweite mögliche Lage
zieht. Bei dieser Einrichtung dienen die zusätzlichen Federn und die durch diese
aufbringbaren Kräfte lediglich dazu, willkürlich vier verschiedene Reglereinstellungen
herbeizuführen (britische Patentschrift 379 914).
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Bei der einzigen der vorgenannten Regeleinrichtungen, bei der eine
drehzahlabhängige zusätzliche Kraft erzeugt und benutzt wird, dient diese der Aufgabe,
einen möglichst kleinen Ungleichförmigkeitsgrad herbeizuführen. Bei den anderen
Einrichtungen werden die auf das Widerlager der Reglerfeder einwirkenden Kräfte
zum Verstellen des Reglers benutzt. Keine der bekannten Einrichtungen kann eine
Anregung zur Lösung der gestellten Aufgabe geben.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine unter
Vorspannung stehende, einseitig fest abgestützte Feder vorgesehen ist, auf deren
freies Ende die in der (ein- gs genannten) Vorrich-..an tung vorzugsweise von einem
auf eine Arbeitsfläche einwirkenden drehzahlabhängigen Druck oder von Zusatzfliehgewichten
verursachte drehzahlabhängige Kraft einwirkt und die Feder gegen ihre Vorspannung
zusammendrückt, wobei ein mit dem Widerlager der Reglerfeder verbundener Anschlag
vorgesehen ist, gegen den bei einer vorbestimmten Zusammendrückung der Feder ein
mit deren freiem Ende verbundener, die drehzahlabhängige Kraft über den Anschlag
auf das Widerlager der Reglerfeder übertragender Gegenanschlag anliegt.
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Dadurch wird erzielt, daß bei kleinen Drehzahlen der Anschlag nicht
zum Anliegen und somit die die drehzahlabhängige zusätzliche Kraft erzeugende Vorrichtung
nicht zur Wirkung kommt und somit die Fliehkräfte der Fliehgewichte ungemindert
auf die Reglermuffe einwirken können. Bei einer bestimmten Drehzahl aber erreicht
die in der Vorrichtung erzeugte drehzahlabhängige Kraft eine solche Größe, daß sie
die vorgespannte, einerseits fest abgestätzte Feder so weit zusammendrückt, daß
der Anschlag zum Anliegen kommt und bei weiterem Steigen der drehzahlabhängigen
Kraft ein die Kraft der genannten Feder übersteigender Teil derselben den Fliehkräften
der Fliehgewichte im Sinn einer Entlastung der Kräfte am Stellzeug entgegenwirkend
zur Wirkung kommt, ohne im übrigen aber die WirkunC des Reglers an sich zu beeinflussen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt schematisch einen Drehzahlregler mit einer von
einem Druck beaufschlagten Fläche; F i g. 2 zeigt schematisch einen Drehzahlregler
mit Zusatzfliehgewichten.
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In F i g. 1 ist mit 1 die Welle des Drehzahlreglers
bezeichnet, deren Drehzahl proportional zu der der zu regelnden Maschine ist. Mit
der Welle 1 fest verbunden ist eine Scheibe 2, an der Gelenke 3 angeordnet
sind, in denen Winkelhebel 4 gelagert sind. An den äußeren Enden der Winkelhebel
4 befinden sich Fliehgewichte 5. Die kürzeren Schenkel der Winkel" hebel
4 drücken gegen eine Muffe 6, welche mit einer Abgreifernut 7 versehen
ist. In die Abgreifernut 7
greift ein Gleitstein 8 ein, welcher mit
einer Schubstange 9 verbunden ist, die gelenkig mit einem Hebel
10 verbunden ist. Der Hebel 10 ist in einem Gelenk 11 gelagert,
das fest im Gehäuse des Drehzahlreglers angeordnet ist. Der Hebel 10 weist
an seinem freien Ende einen Zapfen 12 auf, welcher in ein Langloch 13 in
einer Stange 14 eingreift. Die Stange 14 ist in der Kraftstoffzumeßeinrichtung
15 gelagert. Die Muffe 6 ist durch eine Reglerfeder 16 gegen
die Muffe 17 abgestützt. Die Muffe 17 weist eine Nut 18
auf,
in die ein Gleitstein 19 eingreift, der an einem Ende des Betätigungshebels
20 angeordnet ist. Der Betätigungshebel 20 ist in einem Gelenk 21 gelagert, welches
fest in der Maschine angeordnet ist. Die Muffen 6 und 17 sind auf
der Welle 1 verschiebbar gelagert, sind aber nicht gegenüber der Welle
1 drehbar. An der Muffe 17 ist ein topfförmiger Körper 37
angeordnet.
Dem gegenüber ist ein zweiter topfförmiger Körper 40 angeordnet, der ebenfalls auf
der Welle 1 verschiebbar gelagert ist. Die topfförmigen Körper
37 bzw. 40 weisen Auflageflächen (Anschläge) 46 bzw. 47 auf und umschließen
eine Feder 38, die sich einerseits gegen den topfförmigen Körper
40
abstützt und die. andererseits gegen einen Bund 39
abgestützt ist, der mittels
eines Stiftes 28 fest mit der Welle 1. verbunden ist. Der topfförmige
Körper 40 ist mit einer Stange 22 verbunden, die mittels eines Gelenkes
23 mit dem Hebel 25 verbunden ist, der in einem Gelenk 24 elagert
ist, das seinerseits fest im 9 t' Gehäuse des Drehzahlreglers angeordnet
ist. Das zweite Ende des Hebels 25 ist über ein Gelenk 26 mit einer
Stange 27 verbunden, die mit einer Membran 29 verbunden ist. Die Membran
29 ist in einen Rahmen 30 eingespannt und schließt einen geschlossenen
Raum 31 ab, der mit einem Anschluß 32
versehen ist, an dem eine D#uckleitung
33 angeschlossen ist. Die Druckleitung 33 führt zu einem nicht dargestellten
Gebläse, wobei der von diesem Gebläse erzeugte Druck proportional zu der Drehzahl
der zu regelnden Brennkraftmaschine und damit zu der Drehzahl der Welle
1 ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die umlaufende Welle
1 nimmt über die Scheibe 2, die Gelenke 3 und die Winkelhebel 4 die
Fliehgewichte 5 mit, die infolge der bei der Drehung auftretenden Fliehkraft
bestrebt sind, sich nach außen zu bewegen, wobei die kurzen Enden der Winkelhebel
4 gegen die Muffe 6 drücken. Andererseits drückt die Reglerfeder
16 gegen die Muffe 6, so daß diese eine Lage annehmen wird, die sich
als Gleichgewichtslage zwischen der von den Fliehgewichten 5
erzeugten Kraft
und der von der Reglerfeder 16 erzeugten Kraft ergibt. Diese Lage wird über
den Gleitstein 8, die Stange 9, den Hebel 10 und die Stange
14 auf die Kraftstoffzumeßeinrichtung 15 übertragen. Die von der Reglerfeder
16 ausgeübte Kraft wird weiterhin auf die Muffe 17 übertragen. Soll
die von der Reglerfeder 16 ausgeübte Kraft verändert werden, so muß die Muffe
17 mittels des Betätigungshebels 20 verschoben werden. Der in dem geschlossenen
Raum 31 wirkende Druck wirkt auf die Membran 29 und wölbt diese nach
außen. Die Durchwölbung der Membran 29 wird auf die Stange 27, den
Hebel 25
und über die Stange 22 auf den topfförmigen Körper 40 übertragen.
Der topfförmige Körper 40 wird dabei gegen die Kraft der Feder 38 verschoben,
bis die Auflageflächen (Anschläge) 46 und 47 gegeneinander anliegen. Wölbt die Membran
29 sich unter dem in dem geschlossenen Raum 31 herrschenden Druck
noch weiter durch, so wird die diese Durchwölbung bewirkende Kraft wiederum auf
den topfförmigen Körper 40 übertragen, und dabei wird die Differenzkraft zwischen
der durch die Stange 22 auf den topfförmigen Körper 40 übertragenen Kraft und der
Kraft der Feder 38 über die Auflageflächen 46 und 47 auf den topfförmigen
Körper 37 und von diesem auf die Muffe 17 übertragen. Soll nunmehr
die Muffe 17
mittels des Betätigungshebels 20 entgegen der Kraft der Reglerfeder
16 verschoben werden, so braucht nicht die gesamte Kraft der Reglerfeder
16 mittels des Betätigungshebels 20 überwunden zu werden, sondern lediglich
diejenige Kraft, um die die Kraft der Reglerfeder 16 größer ist als die zwischen
den Auflageflächen 46 und 47 übertragene Kraft.
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Bei der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung ist die Wirkungsweise
der Teile 1 bis 21 die gleiche wie bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung.
An die Muffe 17 ist ein topfförmiger Körper 37 angelehnt, der in seinem
Innenteil eine Feder 38 aufnimmt. Die Feder 38 ist einerseits gegen
einen Bund 39 abgestützt, welcher fest mit der Welle 1 verbunden ist,
und sie ist andererseits gegen einen zweiten topfförmigen Körper 40 abgestützt,
der ebenfalls einen Teil der Feder 38
umschließt. Auf der Welle
1 ist weiterhin fest eine Scheibe 41 angeordnet, an der Gelenke 42 vorgesehen
sind, in denen Winkelhebel 43 gelagert sind. Die Winkelhebel 43 weisen an ihrem
einen Ende Gleitköpfe 44 auf und sind an ihrem freien Ende mit Zusatzfliehgewichten
45 versehen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die sich drehende
Welle 1 nimmt über die Scheiben 2 und 41 die Gelenke 3 bzw. 42 und
die Winkelhebel 4 bzw. 43, die Fliehgewichte 5 bzw. Zusatzfliehgewichte 45
mit. Die Wirkungsweise der Teile 1
bis 21 ist die gleiche wie vorstehend beschrieben.
Bis zu einer gewissen Grenzdrehzahl ist die von den Zusatzfliehgewichten 45 auf
die Winkelhebel 43 und über die Gleitköpfe 44 auf den topfförmigen Körper 40 ausgeübte
Kraft so klein, daß die Feder 38 den topfförmigen Körper 40 so weit zurückdrückt,
daß zwischen den Auflageflächen (Anschlägen) 46 und 47 ein freier Raum verbleibt.
Bei zunehmender Drehzahl wird die von den Zusatzfliehgewichten 45 ausgeübte Kraft
größer und drückt die Feder 38 so weit zusammen, daß die Auflageflächen 46
und 47 aufeinander zu liegen kommen. Wenn die Auflageflächen 46 und 47 sich berühren,
wird die von den Zusatzfliehgewichten 45 erzeugte und die Kraft der Feder
38 übersteigende Kraft auf den topfförmigen Körper 37 und über diesen
auf die Muffe 17 übertragen und sie wirkt dort der von den Fliehgewichten
5 erzeugten und über die Winkelhebel 4 und die Reglerfeder 16 übertragenen
Kraft entgegen. Soll jetzt über den Betätigungshebel 20 die Muffe 17 verschoben
werden, so ist zur Verschiebung der Muffe 17 gegen die Kraft der Reglerfeder
16 eine geringere Kraft erforderlich, als dann erforderlich wäre, wenn die
Bauteile 37 bis 47 nicht vorhanden wären, wie das bei den bisher bekannten
Drehzahlreglern der Fall ist.