DE226296C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 226296 KLASSE 60. GRUPPE

£>t..3ng. OSCAR RECKE in RHEYDT, Rhld.

Fliehkraftregler. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Juni 1909 ab.

Der Fliehkraftregler, welcher den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, gehört zu der Gruppe der sogenannten Kegelpendelregler. Das neue Merkmal des vorliegenden Reglers besteht darin, daß um die senkrecht zur Reglerwelle stehende Schwingachse nicht mehrere, sondern nur ein einziges Pendel, und zwar ein in sich ausbalanciertes starres Doppelpendel schwingt, dessen Ausschlag durch eine

ίο oder mehrere zwischen den Fliehgewichten und dem mit der Reglerwelle fest verbundenen Teil eingespannte Federn aufgenommen werden. Die Angriffspunkte dieser Federn einerseits an den Fliehgewichten des starren Doppelpendels, andererseits an dem mit der Regler welle umlaufenden »festen« System lassen sich, wie noch gezeigt werden soll, derart wählen, ■■ daß der Ausschlag der Fliehgewichte stets annähernd genau der Geschwindigkeitszunahme proportional ist, so daß der Ungleichförmigkeitsgrad für alle Stellungen des Reglers nahezu konstant bleibt.

Der neue Fliehkraftregler ist zunächst in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung in drei zueinander senkrechten Projektionen in einer Ausfiihrungsform veranschaulicht, während in Fig. 4 der Regler schematisch dargestellt ist.

Wie insbesondere aus diesem Schema ersichtlich ist, schwingt auf der die Reglerwelle, α senkrecht schneidenden und mit ihr fest verbundenen Achse b ein Doppelpendel, dessen beide Schwunggewichte c, c durch den Doppelärm d starr miteinander verbunden sind und in gleichem Abstande von der Pendelachse b einander gegenüberliegen. Der Fliehkraft dieser Schwunggewichte wirken die Federn e entgegen, welche einerseits mittels der Zugstangen f an den Schwunggewichten in dem Punkte t angreifen, andererseits an den mit der Reglerwelle α fest verbundenen Stützpunkten g aufgehängt sind. Schlagen also die Fliehgewichte aus ihren inneren Stellungen c¹ in die äußeren Stellungen c aus, so werden die Federn entsprechend angespannt. Der Ausschlag der Fliehgewichte kann durch einen mit dem Doppelarm d fest ν erbundenen Arm h etwa unter Vermittlung der Gelenkstange i auf die Reglermuffe k übertragen und zur Verstellung der Steuerung nutzbar gemacht werden.

Die konstruktive Durchbildung eines solchen Reglers ist in den Fig. 1 bis 3 in einem Aus-, _: führungsbeispiel dargestellt. Im vorliegenden Falle ist zu beiden Seiten der Regler welle je ein aus einem zusammenhängenden starren Guß-■ stück bestehendes Doppelpendel c, c auf der Achse b schwingend angeordnet. Jedes Doppelpendel schlägt also in einer zur Reglerwelle parallelen Ebene aus. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform beide Doppelpendel durch die Querstangen 1 miteinander starr verbunden, an denen (bzw. an besonderen Querbolzen) die zu den Federn führenden Zugstangen f bzw. die zur Reglermuffe führende Gelenkstange /■ angreifen. Die Zugfedern, welche ■· dem Ausschlag der Fliehgewichte entgegenwirken, sind dementsprechend mitten zwischen den beiden Doppelpendeln in der die Längsachse des Reglers enthaltenden Mittelebene angeordnet. Beide miteinander starr verbundenen Doppelpendel könnte man natürlich auch als ein einziges Doppel pendel auffassen und dementsprechend ausführen. In diesem

Falle kennte das Doppelpendel gegebenenfalls in der durch die Reglerwelle gelegten Mittelebene selbst angeordnet sein und in dieser Mittelebene ausschwingen, wie es den bisher bekannten Kegelpendelreglern entspricht.

Das ganze Getriebe ist in ein Reglergehäuse m

eingekapselt, welches auf der mit der Regler-

. welle fest verbundenen Nabe η befestigt ist.

Mit der Nabe sind die beiden senkrecht zu ihr

ίο stehenden Arme ο (Fig. 2) fest verbunden, deren' Längsachse die Pendelachse b enthält. An den Enden dieser- beiden Arme 0 ist je ein aus einem starren Gußstück bestehendes Doppelpendel c, d auf dem konischen Ende der Achse b leicht schwingbar gelagert.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, sind die Angriffspunkte der Federn an den Fliehgewichten und an dem mit der Reglerwelle fest verbundenen Gehäuse in einer solchen bestimmten Weise gewählt, daß der Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers nahezu konstant ist. Dies soll in folgendem an Hand der schematischen Fig. 5 und des Diagramms Fig. 6 kurz erläutert werden.

Wie nämlich aus Fig. 5, aber auch bereits aus Fig. ι und 4 ersichtlich ist, greifen die Federn an den Fliehgewichten nicht im Schwerpunkt .s der letzteren, sondern in je einem zum Schwerpunkt exzentrisch liegenden Punkte t an. Beim Ausschlag des Doppelpendels nimmt dieser Angriffspunkt, wie aus Fig. 5 rechts ersichtlich, in der innersten Lage die Stellung t, in der Mittellage die Stellung t_x und beim größten Ausschlag die Stellung t₂ ein. Die Fliehkraft Q des Schwunggewichtes c besitzt bei jeder dieser Stellungen einen bestimmten Hebelarm x, X₁, x₂ in bezug auf die Schwingachse b. Schlägt man nun mit diesen Hebelarmen, wie aus der rechten Seite der Fig. 5 ersichtlich, um den Drehpunkt b Kreisbögen und zieht an diese von den Federangriffspunkten t, ^₁ und i₂ aus die zugehörigen Tangenten f, /Ί und f,,, so schneiden sich die beiden äußersten Tangenten f und f₂ in einem Punkte g_t

♦5 des festen Systems. Zieht man durch diesen Punkt eine Parallele zur Reglerwelle a, so schneidet die dritte Tangente f_L diese Parallele im Punkte g„. Den zwischen g\ und g, liegenden mittleren Puntit g erhält man auf diese Weise als den Angriffspunkt der Feder, deren Kraftmoment also jetzt bei jeder Stellung des Pendels nahezu genau mit dem gleichen Hebelarm χ auf die Schwingachse b einwirkt, wie die zugehörige Fliehkraft Q des Pendels. Wie aus Fig 5 ersichtlich, ist der exzentrische. Angriffspunkt t der Feder am Fliehgewicht derart gewählt, daß der Exzenterarm t, s mit der Symmetrielinie s, s des Döppelpendels einen Winkel von 45⁰ .einschließt, so daß in der Lage des

öo Pendels, in welcher die Strecke t, s auf der Rotationsachse ß senkrecht steht, ihre Richtung durch den Punkt g₂ hindurchgeht. Bei sämtlichen Stellungen des Reglers fallen zwar beide. Kräfte P und Q im allgemeinen nicht mehr in die gleiche Richtung, besitzen aber trotzdem, wie erläutert, annähernd genau den gleichen Hebelarm x, X₁, r₂ in bezug auf die Schwingachse b.

Hieraus ergibt sich nun, daß der Ausschlag des .Doppelpendels nahezu genau proportional der jeweiligen Geschwindigkeitszunahme wird. Im Diagramm Fig. 6 ist auf der Abszisse der Ausschlag des Fliehgewichtes aufgetragen, während die zugehörigen Ordinaten die jeweiligen Federmomente P X p (Fig. 5 links) angeben, deren Größe ja ohne Schwierigkeit für jede Stellung des. Reglers aus der schematischen Figur abgeleitet werden kann. Es ergibt sich für die Momente P X φ eine bestimmte Kurve. Bedeutet nun m die Masse des Schwunggewichtes c und χ bzw. y die rechtwinkligen Koordinaten des Schwerpunktes s in bezug auf das Achsenkreuz, ferner tu die Winkelgeschwindigkeit des Reglers, so muß nach obigem infolge der beschriebenen Aufhängungsart der Federn für jede Stellung des Reglers das Federkraftmoment gleich dem Zentrifugalmoment der Schwunggewichte sein, d. h. es besteht für jede Stellung die Gleichung:

P · p = w² · m ■ χ ■ y.

Berechnet man nun aus dieser Gleichung für jede Stellung des Reglers die zugehörige Größe von w, wodurch sich die Tourenzahl η ergibt, und trägt man diese Tourenzahl im Diagramm Fig. 6 als Ordinate auf, so ergibt sich eine Kurve, die nahezu geradlinig verläuft, d. h. die Zunahme der Geschwindigkeit ist annähernd genau proportional dem Fliehgewichtsausschlag. Der Ungleichförmigkeitsgrad des ioo Reglers ist also bei allen seinen Lagen fast genau konstant: Ferner ist bei richtiger Wahl der. Punktlagen auch der Muffendruck und die Verstellkraft der Muffe bei einer gegebenen Tourendifferenz nahezu konstant.

Es ist übrigens ohne weiteres ersichtlich, daß der neue Regler in jeder Lage, d. h. sowohl mit horizontaler als mit vertikaler oder schräg geneigter Spindel anstandslos arbeiten kann.

Die Kraftmomente F'Xp, welche von den Zugfedern auf die Pendelachse b ausgeübt werden, können schädliche Biegungsmomente auf die Reglerwelle α zur Folge haben. Diese können nun leicht dadurch kompensiert werden, daß man in der Nähe des Angriffspunktes g der Feder ein bestimmtes Gegengewicht q (Fig. 4) an der Reglerwelle bzw. an dem mit der Welle rotierenden Teil (dem Gehäuse) anbringt. Die Masse m, dieses Gegengewichtes q ist derart zu bemessen, daß sein bei der Drehung des Reglers um die Pendelachse ausgeübtes Zentrifugalmoment In₁ · ξ · η · ω² dem Federkraft-

moment P X p genau das Gleichgewicht hält, so daß die Gleichung besteht':

P · p = OT₁ ■ ξ · η · ω².

Da das Zentrifugalmoment des Schwunggewichtes für alle Lagen nahezu konstant bleibt, so ist auch die Ausbalancierung durch das konstante Zentrifugalmoment des Gegengewichtes q für alle Lagen annähernd genau erreicht.

ίο Die konstruktive Anordnung dieses Gegengewichtes q ist aus Fig. ι und- 3 ersichtlich. Im vorliegenden Falle sind die beiden Bodenwände des Gehäuses m in der Nähe der Angriffsstellen g der Federn mit entsprechenden Ver- Stärkungen q versehen, welche die von den Federn auf das Gehäuse und auf die Reglerwelle ausgeübten Biegungen einerseits infolge ihres kräftigen Querschnittes in sich aufnehmen, andererseits diesen Biegungen durch ein bei der Drehung des Reglers entstehendes Zentrifugalmoment das Gleichgewicht halten. In Fig. 7 bis 12 endlich ist eine Anwendungsart des neuen Reglers veranschaulicht, bei welcher er mit der Steuerung derart zusamirienarbeitet, daß beide Teile, d. h. der Regler und das von ihm beeinflußte Exzenter in gewissem Sinne ein zusammenhängendes Getriebe bilden. Es findet zu diesem Zwecke ein umlaufendes Kegelwinkelgetriebe Verwendung, d. h. ein Getriebe, welches dazu dient, zwei Scheiben 2 und 3, von denen die erste fest auf der WeIIe sitzt, die zweite das zu verstellende Exzenter 4 trägt, während des Betriebes um einen entsprechenden Winkel gegeneinander zu verdrehen. Zu diesem Zwecke ist irii voliegenden Falle das eine Fliehgewicht c des Doppelpendels durch die Gelenkstange i mit dem Arm 5 verbunden, welcher fest auf der zur Pendelachse b parallelen Querachse 6 sitzt, derart, daß das Getriebe b, i, 6 etwa ein Gelenkparallelogramm bildet. Die Querachse 6 ist in der auf der Reglerwelle α befestigten Scheibe 2 drehbar gelagert und überträgt jede ihr durch den Ausschlag des Reglers mitgeteilte Drehung mittels eines an ihr unter spitzem Winkel befestigten Armes 7 (Fig. 8), an dessen Ende ein drehbarer Kulissenstein 8 sitzt, auf die zu verdrehende Scheibe 3, indem der Kulissenstein 8 in einen Führungsschlitz 9 dieser Scheibe eingreift.

Beim Ausschlag des Reglers wird also die Scheibe 3 um eine zur Regler welle α parallel und exzentrisch liegende Achse 10 verdreht, und hierdurch wird das an der Scheibe 3 befestigte Expansionsexzenter 4 o. dgl. verstellt.

In den Fig. 7 bis 10 ist die konstruktive Ausbildung dieser Einrichtung dargestellt, während in Fig. 11 eine sc'hematische Darstellung des Reglergetriebes, in Fig. 12 ein schaubildliches Schema des Umlaufgetriebes veranschaulicht ist. In der letzteren Figur ist die Scheibe 2, um die wesentlichsten Getriebeteile sichtbar zu lassen," nicht als ganze Scheibe, sondern nur als ein mit der Umlaufwelle α fest verbundener Arm 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersieht-' lieh, daß die im Teil 2 drehbar'gelagerte Querachse '6 beim Ausschlag des Reglers durch die Gelenkarme i verdreht wird·, und daß hierbei der' schräge Arm 7 den Teil eines Kegels beschreibt, dessen kreisförmige Basis 11 punktiert eingezeichnet ist. Durch diese Bewegung wird die Scheibe 3 und das mit der letzteren fest verbundene Exzenter 4 relativ zum Teil 2 um die exzentrische Achse 10 verdreht. Das Schema des Reglergetriebes ist, wie erwähnt, . in Fig. 11 dargestellt. Mit dem Doppelpendelarm d ist der Doppelarm h fest verbunden, dessen eine Hälfte zu dem Parallelogrammgetriebe h, i, 5 gehört, während die andere Hälfte des Doppelarmes mittels der Gelenkstange 12 die auf der Reglerwelle verschiebbare Muffe 13 erfaßt. An dieser Muffe 13 kann etwa eine Ölbremse angreifen, welche die Ausschläge des Reglers dämpft. Ferner aber kann die Muffe 13 auch noch dazu benutzt werden, um den Regler während des Betriebes etwa durch größere oder geringere Belastung entsprechend zu beeinflussen und seine Tourenzahl zu verstellen.

Aus Fig. 7 bis 10 ist ersichtlich, daß der ganze Regler in ein Blechgehäuse m eingekapselt ist, aus welchem auf der einen Seite das Umlaufgetriebe 2,3,4, auf der anderen Seite die Muffe 13 hervorragt. Auf diese Weise ist der Regler mit dem Umlaufgetriebe zu einem konstruktiven Ganzen vereinigt. Die Gegengewichte q, welche durch ihr Zentrifugalmoment der von den Federn auf die Umlaufwelle ausgeübten Biegung das Gleichgewicht halten, sind in diesem Falle innerhalb des Gehäuses als besondere auf der Reglerwelle ioo befestigte Gußstücke ausgebildet. Der Gelenkarm i, welcher das Umlaufgetriebe bewegt, greift an dem einen Gegengewicht c, der Gelenkarm 12 dagegen, welcher die Muffe 13 erfaßt, an dem anderen Gegengewicht c an.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Fliehkraftregler mit einem einzigen, um eine die Reglerwelle (a) senkrecht schneidende Achse (b) schwingenden, in sich ausbalancierten starren Doppelkegelpendel (c, d, c), dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ausschlag entgegenwirkenden Federn (e) mit ihrem einen Ende an den Fliehgewichten in je einem exzentrisch zu deren Schwerpunkt liegenden Punkte (t) angreifen und mit ihrem anderen Ende in dem mit der Reglerwelle fest verbundenen Teil an solchen Punkten (g) aufgehängt sind, daß die Hebelarme der Federkräfte und der Fliehkräfte in bezug auf die Schwingachse (t>) des Doppelpendels bei jedem

   Ausschlag des letzteren einander gleich sind bzw. zu einander in gleichem Verhältnis stehen, derart, daß für alle Lagen des Reglers der Ausschlag der Fliehgewichte fast genau proportional der Geschwindigkeitszunahme ist.
2. 2. Eine Ausführungsform des Fliehkraftreglers nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der im festen System liegenden Angriffsstellen (g) der Federn an dem mit der Reglerwelle (a) umlaufenden Teil Gegengewichte (q) derart angeordnet sind, daß die Fliehkraft der letzteren der von den Federn auf die Reglerwelle ausgeübten schädlichen Biegung das Gegengewicht hält.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.