DE3024344A1

DE3024344A1 - Verstellvorrichtung zur drehzahlabhaengigen aenderung der gegenseitigen drehlage zweier wellen

Info

Publication number: DE3024344A1
Application number: DE19803024344
Authority: DE
Inventors: Heribert Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Kubis; Friedrich Dipl.-Ing. 8504 Stein Sippel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1982-01-21
Also published as: IT1137096B; IT8122437A0; FR2502715A1; SE8104028L; GB2079405A; AR226603A1; SU1034614A3; JPS5738624A; BR8103978A; DD159897A1; KR830006580A

Description

M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg - Nürnberg

NACHSSREICHTJ

Aktiengesellschaft

Nürnberg, den 24. Juni I98O

Verstellvorrichtung zur drehzahlabhängigen Änderung der gegenseitigen Drehlage zweier Wellen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung zur drehzahlabhängigen Änderung der gegenseitigen Drehlage zweier gleichachsig angeordneter Wellen. Derartige Verstellvorrichtungen werden für die Anpassung des Förderbeginnes an die Motordrehzahl bei schneilaufenden Dieselmotoren z.B. für Nutζfahrzeuge, oder dergleichen, aber auch zur Einstellung des Zündzeitpunktes bei anderen Verbrennungsmotoren benötigt, um den Förder- oder Spritzzeitpunkt geschwindigkeitsabhängig anzupassen.

Verstellvorrichtung der vorgenannten Art bestehen im allgemeinen (vgl. DE-OS 27 27 121) aus einem von einer Kurbelwelle angetriebenen Primärteil und einem mit einer Welle für die Einspritzpumpe festverbundenen Sekundärteil, wobei diese Teile relativ zueinander so verstellt werden können, daß mit wachsender Drehzahl die Einspritzung des Kraftstoffes früher erfolgt.

Dabei geschieht die gegenseitige Verstellung mit Hilfe von Fliehgewichten, die bei ihrer drehgeschwindigkeitsabhängigen

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Radialbewegung innerhalb des das Primärteil bildendei Gehäuses zwei Führungsstücke entgegen der Kraft einer Feder

auseinanderdrücken
auseinanderbewegen/, wobei eines der Führungsstücke fest mit dem Primärteil und das andere fest mit dem Sekundärteil verbunden ist. Die Fliehgewichte selbst haben im wesentlichen eine scheibenförmige Ausbildung und gleiten auf den Führungsstücken, die mit ihren den Fliehgewichten zugewandten Seiten entsprechend gekrümmt sind.

Derartige Verstellvorrichtungen haben sich wegen ihrer kompakten und relativ kostengünstigen Bauart in den verschiedensten Ausführungsformen durchgesetzt.

Nachteilig an diesen Verstellvorrichtungen ist, daß besonders der Einfluß der Reibung, aber auch die Macro- und Micro-Struktur der Gleitbahnen an den Führungsstücken und den Fliehgewichten zu einer starken Streuung der Verstellcharakteristik führt. Insbesondere, wenn die ruhende Reibung am Anfang der Fliehbewegung bei noch geringer Fliehkraft überwunden werden muß, kommt es zu unerwünscht großen Streuungen, mit unzulässigen Abweichungen zwischen den Ist- und Soll-Werten. Darüberhinaus werden erhebliche Funktionsstörungen auch im Langzeitbetrieb durch den notwendig eintretenden Reibverschleiß verursacht.

Während der negative Einfluß der Oberflächenformstruktur durch eine besonders präzise - allerdings auch kostenintensive - Bearbeitung unterdrückt werden kann, gelingt es

^ou wegen fertigungsbedingter Streuungen dagegen nicht, den

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Reibwert in so engen Grenzen zu halten, daß der negative Einfluß der Reibung auf die Verstellcharakteristik ein vertretbares Maß erreicht.

Das anzustrebende Ziel, einen exakten Förderbeginn über den gesamten Motordrehzahlbereich sicherzustellen, kann daher mit Verstellvorrichtungen bisheriger Bauart, die nach oben erläutertem Funktionsprinzip arbeiten, nicht erreicht werden. Eine exakte 'Einhaltung des Förderbeginnes bei Dieselmotoren ist jedoch im Hinblick auf gute Wirtschaftlichkeit, geringe Rauchemission und lange Lebensdauer unbedingt erforderlich. Insbesondere erfordern auch inzwischen ergangene, gesetzliche Auflagen besonders hinsichtlich der Einhaltung bestimmter Emissionswerte eine exakte Einhaltung des Förderbeginnes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstellvorrichtung anzugeben, die auf dem oben erläuterten Funktionsprinzip beruht, bei der aber sowohl die Reibung zwischen Führungsstücken und Fliehgewichten elemeniert ist als auch Fehlfunktionen infolge Oberflächenformstrukturmängeln an dem vorgenannten Teil unterbunden sind.

Diese Aufgabe wird mit einer Verstellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Verstellvorrichtung nach der Erfindung ist also im Gegensatz zu bisher üblichen Verstellvorrichtungen der vorgenannten Bauart das Fliehgewicht nicht mehr ein einfacher massiver Zylinder oder eine einfache Scheibe, sondern er

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] besteht aus mindestens zwei Scheiben, welche frei zueinander drehbar sind, wobei durch geeignete Wahl von Durchmesser und/oder der Angriffsflächen an den Führungsstücken eine der Scheiben an dem mit dem Primärteil (Nockenwelle) verbundenen Führungsstück anliegt, während die andere an dem mit dem Sekundärteil (Pumpwelle) verbundenen Führungsstück sich abstützt. Durch diese Maßnahme können dann beide Teile auf den entsprechenden Flächen der Führungsstücke abrollen, wodurch die vorgenannten Nachteile voll vermieden werden.

Besonders vorteilhafte und erfinderische Ausgestaltungen der gemäß der Erfindung zweiteilig auszubildenden Fliehgewichte sind Gegenstand der Unteransprüche. 15

Die Verstellvorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.

In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Verstellvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt der Verstelleinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines in einer Verstellvorrichtung nach der Fig. 1 verwendbaren Fliehgewichtes gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Fliehgewichtes. 30

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In den Fig. I und 2 ist mit I das Antriebsrad der Nockenwelle bezeichnet, in welchem die für die Verstelleinrichtung notwendigen Teile untergebracht sind. Dieses Antriebsrad stellt das Primärteil der Verstellvorrichtung nach der Erfindung dar. Das zu vereteilende Rad ist In den Fig. mit 2 bezeichnet und wird im folgenden verallgemeinernd als Sekundärteil der Verstellvorrichtung bezeichnet.

Im Inneren des Primärteiles 1 sind vier Führungsstüclce 3, 4, 5 und 6 in Form von Segmenthebel gelagert, wobei die Führungsstücke 3 und 4 fest im Nockenwellenrad befestigt sind, während die Führungsstücke 5 und 6 am Sekundärteil 2 befestigt sind.

Die Druckfedern 7 und 8, deren Krafteinwirkung durch je eine Mutter verstellbar ist, wirken auf diese Segmenthebei 3, b, 5 und 6 im Sinne einer Annäherung der Qleitflachen dieser Führungsstücke. Zwischen diesen Gleitflächen sind Fliehgewichte 9 angeordnet, wobei die Fliehgewichte abhängig vom Druck der Federn 7 und 8 über die Gleitflächen nach innen gedrückt werden. Das oben dargestellte Fliehgewicht 9 ist im Ausgangszustand wiedergegeben, während das untere Fliehgewicht in einer mittleren Stellung gezeigt ist.

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Arbeitsweise und Funktion einer derartigen Verstellvorrichtung sind bekannt, so daß nur zusammenfassend darauf hinzuveLsen ist, daß bei ihrem Weg nach außen die Fliehgewichte die Führungsstücke entgegen der Kraft der Federn 7 und 8 auseinander drücken und damit das Sekundärteil 2 in der dargestellten Ausfuhrungsform entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zum Primärteil verstellen.

In der Schnittdarstellung nach Fig. 2 ist der Aufbau der Fliehgewichte 9 zu erkennen. Um die Übersichtlichkeit dieser Fig. nicht mit zu vielen Bezugszeichen zu belasten, ist darüberhinaus in Fig. 3 das entsprechende Fliehgewicht in einer etwas abgewandelten Form im einzelnen dargestellt. Dabei sind bei der Darstellung nach Fig. 3 die den Fliehgewichten zugewandten Teile der Führungsstücke in einer auseinander gezogenen Darstellung wiedergegeben, obwohl diese natürlich im eingebauten Zustand aufgrund der Kraft der Federn 7 und 8 unmittelbar an den einzelnen Scheiben der Fliehgewichte, deren Aufbau nun erläutert wird, anliegen.

Das einzelne Fliehgewicht besteht aus einem Zentralbolzen 15, auf welchem zunächst ein Distanzring 13 fest aufgebracht und seitlich zwei Scheiben 11 aufgepresst und zum Beispiel durch Verstemmen mit dem Zentralbolzen 15 unverdrehbar verbunden sind. Zwischen den beiden Scheiben 11 ist eine Mittelscheibe 12 geführt, die frei drehbar in dem dargestellten Ausführungsbeipiel auf einem Rollenlager 14 gelagert ist. Dabei ist die Mittelscheibe etwas schmäler als der Distanzring 13, damit eine freie reibungslose Führung innerhalb der Seitenscheiben 11 ge-

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währleistet ist.

Das Fliehgewicht stützt sich in einer derartigen Ausführungsform beispielsweise über die Außenscheiben 11, die fest auf dem Bolzen 15 ruhen, an dem mit dem Nockenwellenrad festverbundenen Führungsstück 3 ab, während die Mittelscheibe 12 sich an dem mit dem Sekundärteil 2 befestigten Führungsstück 5 abstützt. Dabei können die einzelnen Scheiben auf den entsprechenden Anlageflächen der Führungsstücke bei ihrem Weg nach außen (vgl. Fig. 1) sich abwälzen, so daß eine Gleitreibung vermieden ist.

Aus einem Vergleich der Fig. 2 und 3 sieht man, daß der Durchmesser der einzelnen Scheiben gleich sein kann (Fig. 2) oder aber auch unterschiedlich (Fig, 3).

Da die beiden Teile frei drehbar zueinander angeordnet sind, spielt der Durchmesser an sich auf die Funktion und insbesondere auch das einwandfreie Abrollen keine Rolle. In jedem Fall ist nur die Anlagefläche der Führungsstücke 3 bis 6 so auszubilden, daß das entsprechende Führungsstück von dem ihm zugeordneten Oberflächenbereich des Fliehgewichtes (also beispielsweise bei einer Ausführungsform nach Fig. 3) das Führungsstück 3 von den äußeren Scheiben und das Führungsstück 5 von der Mittelscheibe, betätigt wird.

Dabei ist darauf hinzuweisen, daß selbstverständlich auch der Durchmesser der Mittelscheibe kleiner als der der äußeren gehalten werden kann, wobei in diesem Fall das entsprechende Führungsstück mit einem entsprechend

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in den Bereich zwischen den Außenscheiben eingreifenden FUhrungssteg versehen werden müßte.

Die Fig. 4 zeigt noch anschaulich, daß das Fliehgewicht in einer Verstellvorrichtung nach der Erfindung auch auf andere Weise realisierbar ist. Bei der in dieser Fig. dargestellten Ausführungsform sind zwei Scheiben nebeneinander frei drehbar auf dem gemeinsamen Bolzen 15' angeordnet, nämlich die Scheibe 11' und die Scheibe 12' . Hierbei steht die Scheibe 11* mit dem Führungsstück 3'

in Berührung, während die Scheibe 12' mit dem Führungsstück 5* zusammenarbeitet. Beide Scheiben 11' und 12' sind dabei über Rollenlager 14* auf dem Zentralbolzen 15' gehalten und gelagert.
15

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Punkten konstruktiv abgeändert werden. So können beispielsweise die Seitenscheiben 11 bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 bzw. Fig. 3 drehbar auf den Bolzen gelagert werden.

Die Mittelscheibe kann in Sonderfällen auch mit Hilfe eines einfachen Gleitlagers oder eines Kugellagers geführt sein. Auch bei einer Ausführungsform nach Fig. 4 kann bei einem der Scheiben ein Lager ganz entfallen und die Scheibe fest aufgesetzt sein, während die andere beispielsweise auch nur über ein Gleitlager geführt sein kann. In jedem Fall wird der angestrebte Vorteil erreicht, daß an der Grenzfläche zwischen Fliehgewicht und Anlagefläche der Führungsstücke keine Gleitreibung auftritt, die die Arbeitsweise der Verstellvorrichtung, wie eingangs erläutert, unregelmäßig und

3" nachteilig beeinflussen würde.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verstelleinrichtung zur drehzahlabhängigen Änderung der gegenseitigen Drehlage zweier gleichakig angeordneter Wellen zur Veränderung des Spritz- oder Zündzeitpunktes bei Verbrennungsmotoren, insbesondere bei schneilaufenden Dieselmotoren, mit einem beispielsweise von einer Kurbelwelle angetriebenen Primärteil (1) und einem beispielsweise mit einer Welle für die Einspritzpumpe festverbundenen Sekundärteil (2) und mit einerseits an Führungsstücken (3, 4) des Primärteiles und andererseits an Führungsstücken (5,6) des Sekundärteiles sich abstützenden Rückstellfedern (7, 8), die dem von zwischen den Führungsstücken geführten Fliehgswichten (9) ausgehenden Druck bei zunehmender Drehzahl entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (9) zweiteilig aus zwei frei zueinander drehbaren Teilen (11, 12) gebildet sind, von denen das eine sich an dem mit dem Primärteil (1) festverbundenen Führungsstück (3 bzw. 4) und das andere an dem mit dem Sekundärteil (2) festverbundenen Führungsstück (5 bzw. 6) abstützt.
2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (9) aus mindestens zwei Scheiben bestehen, von denen mindestens eine (12) frei drehbar auf einen Zentralbolzen (15) geführt ist.

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]
3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (9) aus zwei auf einem Zentralbolzen (15) zusammen mit einem Distanzring (13) angeordneten Scheiben (11), die auf dem g Zentralbolzen (15) unverdrehbar befestigt, vorzugsweise aufgepresst und verstemmt sind bestehen und daß auf dem Distanzring eine Mittelscheibe (12) frei drehbar geführt ist.

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4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe auf einem Rollenlager (14) auf dem Distanzring (13) geführt ist.

5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelscheibe (12) mittels eines Gleitlagers auf dem Distanzring (13) geführt ist.

6. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freidrehbaren Teile (11 bzw. 12) gleichen Durchmesser aufweisen.

7. Verstellvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dafi die Kraft der Rückstellfedern (7* 8) durch an ihren Enden aufgeschraubte Muttern verstell bar ist.

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