DE3907137A1

DE3907137A1 - Fliekraftdrehzahlregler, insbesondere fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3907137A1
Application number: DE3907137A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dluhosch
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1990-09-13
Also published as: IT9067156A0; IT1240123B; IT9067156A1; FR2643991A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftdrehzahlregler, insbe sondere für Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist aus der deutschen Patentanmeldung AZ St 55 983 ein Fliehkraftregler für kleine Verbrennungsmotore bekannt, bei welchem ein winkelartiges Fliehkraftgewicht exzentrisch so an der Kurbelwelle gelagert ist, daß durch ein radiales Ausschwin gen des an dem einen Ende des Winkelhebels angeordneten Flieh kraftgewichtes über das andere Ende des Winkelhebels ein in Richtung der Kurbelwellenachse angeordnetes Regelglied zen trisch zur Kurbelwellendrehachse verschoben wird und dabei gegen eine außerhalb des Motorgehäuses angreifende Feder arbei tet.

Nachteilig bei diesem Regleraufbau ist der relativ große Raum bedarf, welcher für das Ausschwingen des Fliehkraftgewichtes im Gehäuse und die Anordnung der Rückstellfeder benötigt wird.

Der Erfindung liegt u. a. die Aufgabe zugrunde, einen Flieh kraftdrehzahlregler insbesondere für Brennkraftmaschinen zu schaffen, welcher einfach im Aufbau ist, geringen Einbauraum benötigt und dessen Herstellungs- und Montageaufwand nachhal tig vermindert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben.

Mit dieser Ausgestaltung kann der Bauaufwand ebenso wie der Montageaufwand nachhaltig vermindert werden, da es keine Dreh verbindungen mit Lagerbolzen gibt und infolgedessen die hier für erforderlichen engen Bauteiltoleranzen nicht erforderlich sind.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird in nachstehenden Figuren anhand eines Ausführungsbeispieles und dessen Anbaumöglichkeiten bei Brenn kraftmaschinen oder ähnlichen drehzahlgeregelten Einrichtungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftdrehzahlregler an einer einseitigen Kurbelwelle in Ruhelage im Längs schnitt.

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Übertragungsmittel gemäß Fig. 1 nach der Schnittlinie II-II.

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schwenkachse des Fliehge wichtes und Fliehgewichtsträgers gemäß Fig. 1 nach der Schnittlinie III-III.

Fig. 4 eine andere Anbaumöglichkeit des Fliehkraftdrehzahlreg lers an einem Wellenende mittels Zwischenträger.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Kurbelwelle z. B. einer Brenn kraftmaschine bezeichnet, an welcher die Kurbelwange 2 und auf dieser der Hubzapfen 3 sitzt, dessen Mittelachse E mit dem Radius r exzentrisch um die Kurbelwellendrehachse K umläuft.

Am Hubzapfen 3 ist stirnseitig auf einem Befestigungsteil 7 - welches hier als Bundbolzen dargestellt ist - der Fliehkraft drehzahlregler 4, bestehend aus dem Fliehgewichtsträger 6, dem Fliehgewicht 5 und der Feder 9, über die eingespannte Scheibe 8 axial fixiert, aber schwenkbar um die Achse E gelagert.

Das Fliehgewicht 5 wird von der Nabe 6 b des Fliehgewichtsträ gers 6 durchdrungen und sitzt mit seinem Lagerkopf 5 e seit wärts in einer taschenförmigen Lagerschale 6 a des Fliehge wichtsträgers 6 und ist um die Schwenkachse C kippbar. Diese Schwenkachse C liegt auf einer exzentrischen Umlaufbahn mit dem Radius R um die Kurbelwellendrehachse K, wobei dieser Radius R größer ist als der Radius r der um die Kurbelwellen drehachse K exzentrisch umlaufenden Hubzapfenachse E, auf welcher die Befestigung 7 des Fliehgewichtsträgers 6 sitzt. Gegen seitliche Verschiebung des Fliehgewichtes 5 im Fliehge wichtsträger 6 sind - wie in Fig. 3 dargestellt - im Bereich der Kippachse E an der taschenförmigen Lagerschale 6 a beidsei tig Begrenzungsschultern 6 c und 6 d angeformt, zwischen denen der Lagerkopf 5 e sitzt.

Die Feder 9 ist in der Fig. 1 als kegelförmige Schrauben druckfeder dargestellt, könnte für diese Funktion jedoch z. B. auch als zylindrische Schraubendruckfeder oder als wechselsei tig geschichtetes zylindrisches oder kegelförmiges Tellerfeder paket ausgeführt sein. Die Feder 9 sitzt konzentrisch auf der Nabe 6 b des Fliehgewichtsträgers 6 und ist zwischen der Stütz fläche 16 der Scheibe 8 und der Stützfläche 15 am Fliehgewicht 5 eingespannt. In der gezeigten Darstellung liegt dabei die Feder 6 mit ihrer Endwindung mit dem größeren Durchmesser an der Stützfläche 15 des Fliehgewichtes 5 an, während die Endwin dung mit dem kleineren Durchmesser an der Stützfläche 16 der Scheibe 8 anliegt.

Durch ihre Anordnung erfüllt die Feder 9 eine Doppelfunktion.

Einmal wird im statischen Zustand - wie Fig. 1 zeigt - das Fliehgewicht 5 mit seiner Anschlagfläche 13 gegen die partiellen Anschlagstege 12 bzw. der Lagerkopf 5 e in die taschenförmige Lagerschale 6 a am Fliehgewichtsträger 6 ge drückt.

Im dynamischen Betrieb - welcher nachfolgend noch näher erläu tert wird - wirkt die Feder 9 der von der Fliehkraft F auf das Fliehgewicht 5 ausgeübten Kippbewegung um die Achse C entgegen und hält gleichzeitig mit einer Federkraftkomponente den Lager kopf 5 e in der Lagerschale 6 a.

Die Kippbewegung des Fliehgewichtes 5 im dynamischen Betrieb wird durch die Anlage der Anschlagfläche 14 an der Stützfläche 16 der Scheibe 8 begrenzt und bestimmt damit über den Schwenk winkel α den maximalen Reglerweg X auf der Kurbelwellendreh achse K.

Ein Lagerbolzen zur Verbindung von Fliehgewicht 5 und Fliehge wichtsträger 6 ist bei dieser erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr erforderlich.

Die bisher beschriebenen Bauteile, nämlich der Fliehgewichsträ ger 6, das Fliehgewicht 5 und die Feder 9, können durch eine unverlierbare Befestigung der Scheibe 8 auf dem Befestigungs teil 7 als Baueinheit vormontiert werden. Eine Sicherungsmög lichkeit ist z. B. das Verstemmen oder Einrollen der Scheibe 8 in eine Nut am Befestigungsteil 7.

Bei einer Anordnung des Fliehkraftdrehzahlreglers 4 nach Fig. 1 bildet die Scheibe 8 dann gleichzeitig die Anlaufscheibe für das hier nicht gezeichnete Pleuel, z. B. an einer Brennkraft maschine.

Zwischen dem Fliehgewichtsdrehzahlregler 4 und dem Hebel 11, welcher auf die - hier nicht dargestellte - Regeleinrichtung, z. B. die Drosselklappe eines Vergasers an einer Brennkraft maschine, einwirkt, ist ein Übertragungsmittel 10 angeordnet.

Dieses Übertragungsmittel 10 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 an seinem ersten Schaftteil 10 a mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet und um die Achse A mit Radius 10 c abgerundet und lagert drehfest, aber kippbar eingekammert im Fliehgewicht 5.

Die drehfeste Verbindung des Übertragungsmittels 10 mit dem Fliehgewicht 5 wird über die - in Fig. 2 gezeigten - seitli chen Schultern 5 c und 5 d am Fliehgewicht 5 hergestellt, wäh rend die Kippbewegung durch die unteren und oberen Anschrägun gen 5 a und 5 b - wie in Fig. 1 gezeigt - möglich ist. Der Mit telpunkt der Achse A liegt im - wie in Fig. 1 dargestellt - statischen Zustand genau auf der Kurbelwellendrehachse K.

Der zweite im Querschnitt runde Schaftteil 10 b des Übertra gungsmittels 10 ist mit einem kugelförmigen Tastteil 10 d ver sehen, welches den Hebel 11 in einer kalottenförmigen Vertie fung 11 b im Punkt B berührt, welcher ebenfalls auf der Kurbel wellendrehachse K liegt.

Durch eine nicht dargestellte Feder an der Regeleinrichtung - z. B. an einer zusätzlichen Drehzahlfeinregulierung - wird der Hebel 11 immer gegen das Übertragungsmittel 10 vorgespannt und hält dieses verliersicher im Fliehgewicht 5 fest.

Im dynamischen Betrieb - wenn das Fliehgewicht 5 um den Schwenkwinkel α bis zur Anlage seiner Anschlagfläche 14 an der Stützfläche 16 der Scheibe 8 gekommen ist - verlagert sich die Schwenkmittelachse A des Übertragungsmittels 10 um den Mit tenversatz a nach A′ und läuft auf einer exzentrischen Kreis bahn um die Kurbelwellendrehachse K.

Der Berührungspunkt B zwischen dem Übertragungsmittel 10 und dem Hebel 11 verschiebt sich gleichzeitig von B nach B′, wobei sein Regelweg X - durch die vorteilhafte geometrische Festle gung des Drehpunktes D des Hebels 11 - im wesentlichen immer zentrisch zur Kurbelwellendrehachse K verläuft.

Durch das kugelförmige Tastteil 10 d am Übertragungsmittel 10 und die Kugelkalotte 11 b im Hebel 11 als Gegenfläche zentrie ren sich beide Teile - unabhängig vom Betriebszustand - immer im Berührungspunkt B bzw. B′.

Da das Übertragungsmittel 10 andererseits im Fliehgewicht 5 zwar kippbar, aber verdrehfest gelagert ist, wird rückwirkend der gesamte, um die Achse E schwenkbar gelagerte Fliehkraft drehzahlregler 4 in der jeweils günstigsten Betriebslage zen triert.

Durch diesen Effekt entfällt bei der Montage die Notwendigkeit einer auf die Kurbelwellendrehachse K ausgerichteten Anbaulage des Fliehkraftdrehzahlreglers 4 am Hubzapfen 3 oder einem ande ren Zwischenträger 17.

Das freie Ende 11 a des Hebels 11 ist um ca. 180° gebogen und mit einem runden Durchbruch 11 c versehen, dessen Mittelpunkt auf der Kurbelwellendrehachse K liegt und durch den das runde Schaftteil 11 b des Übertragungsmittels 10 ragt.

Durch diese konstruktive Maßnahme wird verhindert, daß sich - z. B. bei schneller Drehzahlerhöhung der Reglerantriebswelle - das kugelförmige Tastteil 11 d des Übertragungsmittels 10 gegen über der Kugelkalotte 11 b im Hebel 11 so stark verdrehen oder kippen kann, daß eine selbsttätige Rückstellung in den zentrie renden Berührungspunkt B auf der Kurbelwellendrehachse K nicht mehr erfolgt.

Das Fliehgewicht 5, der Fliehgewichtsträger 6 und das Übertra gungsmittel 10 sind konstruktiv so gestaltet, daß sie als Spritzgußteile kostengünstig herstellbar sind.

Als Werkstoff hierfür wird vorzugsweise Kunststoff, bei Bedarf mit Füllstoffen versehen und/oder wärmestabilisiert verwendet.

Um speziell diese rotierenden Teile hervorzuheben, kann der Kunststoff in einer hellen Sicherheitsfarbe eingefärbt sein.

Vorgenannte Teile können jedoch auch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden, z. B. aus einer Zinklegierung.

Durch die in Fig. 4 dargestellte Befestigungsmöglichkeit des Fliehkraftdrehzahlreglers 4 auf einem stirnseitig am freien Ende einer Welle 1 befestigten Zwischenträger 17 ergibt sich eine universelle Verwendungsmöglichkeit z. B. an mehrfach gekröpften Kurbelwellen.

Da dieser Zwischenträger 17 formmäßig beliebig ausgebildet sein kann (rund, asymmetrisch, usw.), kann er auch als teil weiser oder vollständiger Massenausgleich z. B. für eine Brennkraftmaschine herangezogen werden.

So kann eine stirnseitig auf der Welle befestigte Riemenscheibe oder ein Zahnrad als Zwischenträger 17 für den Fliehkraftdreh zahlregler fungieren.

Claims

1. Fliehkraftdrehzahlregler, insbesondere für Brennkraftma schinen, welcher auf einer exzentrisch zur Kurbelwellen drehachse umlaufenden Schwenkachse gelagert ist, bei dem die Wegabnahme zentrisch in der Kurbelwellendrehachse verläuft, bei dem die Wegübergabe vom Fliehkraftdrehzahl regler auf das Regelglied punktförmig erfolgt und bei dem der Fliehkraft des Fliehgewichtes eine Federkraft entge genwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) in an sich bekannter Weise als Reg lerantriebswelle dient und daß das Fliehgewicht (5) mit seinem Lagerkopf (5 e) lose in einer Lagerschale (6 a) des Fliehgewichtsträgers (6) sitzt und um die Schwenkachse (C) kippbar ist und daß das Fliehgewicht (5) durch die Feder kraft der Feder (9) in der Lagerschale (6 a) gehalten wird und daß das Fliehgewicht (5) vom Fliehgewichtsträger (6) durchdrungen ist.

2. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Radius (R), auf dem die Schwenkachse (C) des Fliehgewichtes (5) um die Kurbelwellendrehachse (K) umläuft, größer ist als der Radius (r) der exzentrisch umlaufenden Achse (E), auf der die Befestigung (7) des Fliehgewichtsträgers (6) sitzt.

3. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsmittel (10) vom Flieh kraftdrehzahlregler (4) auf einen Hebel (11) zu einer Re geleinrichtung a) im Fliehgewicht (5) drehfest, aber radial auslenkbar um die Achse (A) und b) am Hebelarm (11 a) in einer Kugelkalotte (11 b) drehbar im Punkt (B) gelagert ist.

4. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß durch die schwenkbewegliche Anordnung des Übertragungsmittels (10) im Fliehgewicht (5) ein Mittenver satz (a) des Mittelpunktes der Achse (A) nach (A′) beim Kippen des Fliehgewichts (5) um den Winkel α um die Schwenkachse (C) so ausgeglichen wird, daß der Berührungs punkt (B) des Übertragungsmittels (10) auf dem Weg nach (B′) immer im wesentlichen zentrisch in der Kurbelwellen drehachse (K) liegt.

5. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die der Fliehkraft (F) entgegenwirkende Feder (9) konzentrisch auf dem Fliehgewichtsträger (6) sitzt.

6. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feder (9) als kegelförmige Druckfeder ausgebildet ist, deren Endwindung mit größerem Durchmesser sich auf einer Anschlagfläche (15) am Fliehgewicht (5) ab stützt, während sich die Endwindung mit dem kleineren Durchmesser auf der Anschlagfläche (16) der Scheibe (8) ab stützt.

7. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feder (9) mit dem Fliehgewicht (5), dem Fliehgewichtsträger (6), der Scheibe (8) und der Be festigung (7) durch eine Sicherung eine vormontierte Bau einheit bildet.

8. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feder (9) mit dem Fliehgewicht (5) und dem Fliehgewichtsträger (6) auf der Befestigung (7) axial fixiert, aber um die Achse (E) schwenkbar ist.

9. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das Fliehgewicht (5), der Fliehgewichts träger (6) und das Übertragungsmittel (10) als Spritzguß teile ausgebildet sind.

10. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Fliehgewicht (5), der Fliehgewichts träger (6) und das Übertragungsmittel (10) aus Kunststoff hergestellt sind.

11. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit Füllmaterial ver sehen ist.

12. Fliehkraftdrehzahlreger nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff wärmestabilisiert ist.

13. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Fliehgewichts (5) und des Fliehgewichtsträgers (6) in einer hellen Sicher heitsfarbe eingefärbt ist.

14. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht (5), der Fliehge wichtsträger (6) und das Übertragungsmittel (10) aus Metall hergestellt sind.

15. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 9 und 14, da durch gekennzeichnet, daß das Metall eine Zinklegierung ist.

16. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdrehzahlregler (4) mit der Befestigung (7) direkt auf dem freien Ende des Hub zapfens (3) einer einseitigen Kurbelwelle angeordnet ist.

17. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Scheibe (8) gleichzeitig die An laufscheibe für das Pleuel der Brennkraftmaschine ist.

18. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftdrehzahlregler mit der Befestigung (7) auf einem stirnseitig am freien Ende einer Welle (1) befestigten Zwischenträger (17) angebracht ist.

19. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 15 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zwischenträger (17) als teilweiser/vollständiger Massenausgleich für die Brenn kraftmaschine ausgebildet ist.

20. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 15 und 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zwischenträger (17) von einer Riemenscheibe gebildet wird.

21. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 bis 15 und 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zwischenträger (17) von einem Zahnrad gebildet wird.