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Regelvorrichtung für eine mit einem elektrischen Stromerzeuger gekuppelte
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge Bei Vorrichtungen zur Regelung der Drehzahlen von
Maschinen ist es bekannt, mehrere auf den Fliehkraftregler wirkende Federn gleichzeitig
oder nacheinander in ihrer Spannung zu ändern. Da diese Änderung mittels eines Handrades
und einer Schraubenspindel vorgenommen wird, entsteht der Nachteil, daß für den
Betrieb der Maschine gefährliche Drehzahlbereiche nur bei äußerst sorgfältiger Bedienung
vermieden werden können und auch dann nicht nur einen besonderen Anzeigeapparat,
sondern vor allem die ganze Aufmerksamkeit der Bedienung während der Verstellung
erfordern.
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Bei Fahrzeugen mit durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen elektrischen
Stromerzeuger, der den Betriebsstrom für die elektrischen Motoren zum Antrieb des
Fahrzeuges liefert, ergeben sich oft Betriebsverhältnisse, bei denen die Erzeugung
des zum Betrieb notwendigen Stromes nicht die volle Leistung der Brennkraftmaschine
erfordert. In solchen Fällen ist es vorteilhaft; eine kleinere Leistung statt bei
der höchsten bei einer kleineren Drehzahl zu erzeugen. Dadurch wird die Brennkraftmaschine
geschont und ihre Lebensdauer verlängert. Es läßt sich aber nicht vermeiden, daß
zwischen der niedrigsten und der höchsten im Betrieb vorkommenden Drehzahl Drehzahlbereiche
auftreten, während derer die Kurbelwelle sehr hohen, von Torsionsschwingungen herrührenden
zusätzlichen Beanspruchungen ausgesetzt und bei längerem Verharren in denselben
gegebenenfalls bis zum Bruch gefährdet ist.
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Die Erfindung, die sich auf eine Regelvorrichtung für eine mit einem
elektrischen Stromerzeuger gekuppel te B rennkraftmaschine für Fahrzeuge mit einem
Drehzahlregler der Brennkraftmaschine bezieht; der mit zuschaltbaren Organen (z.
B. Federn) versehen ist, die bei Umschaltung der Brennkraftmaschine von einem Drehzahlbereich
auf einen anderen zugeschaltet werden, bezweckt nun, die Nachteile der bekannten
Drehzahlregelvorrichtungen zu vermeiden und verschiedene nacheinander einschaltbare
Drehzahlbereiche für den Fahrbetrieb bei einfacher Bedienung der Brennkraftmaschine
und völligem Ausschluß einer Gefährdung derselben durch zusätzliche, von Törsionsschwingungen
herrührende Beanspruchung zu ermöglichen. Sie besteht darin, daß innerhalb des Gesaintdrehzahlbereiches
der Brennkraftma'schine beim Umschalten die Drehzahl durch den Regler über zu- und
abschaltbare Reglerfedern selbsttätig auf verschiedene, außerhalb der kritischen
Drehzahl liegende Drehzahlbereiche einstellbar ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen
schematisch dargestellt.
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Fg. t ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Lage der Regelbereiche
gegenüber
den zusätzlichen Belastungen für die Kurbelwelle, die
von Torsionsschwingungen verursacht werden.
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Fg.2 zeigt- ein Schema des Erfindungsgegenstandes. .
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Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Ausführungsart nach Fig. 2.
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In Fig. i sind zer, x, y, z die maximalen zusätzlichen Beanspruchungen
der Kurbelwelle durch Torsionsschwingungen, die bei den Drehzahlen n"" nl, ny und
n, auftreten. Dazwischen liegen die Minima a, b, c. Für die mit dem Stromerzeuger
gekuppelte Brennkraftmaschine sind drei in der Nähe der Minima liegende Betriebsdrehzahlen
n1, n2 und res vorgesehen, denen zur Leistungsregelung die Drehzahlbereiche I, II
und III zugeordnet sind.
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-In Fig. 2 ist die Brennkraftmäschine durch ihre - Kurbelwelle
i angedeutet, die über Kegelradgetriebe 2, Welle 3 und Armkreuz 4 die Kugeln 5 antreibt,
die sich auf den unteren Kugelteller 6 stützen und, durch die Fliehkraft nach außen
getrieben, den oberen Kugelteller 7, den unteren Federteller 8 und den Hebelarm
9 anheben, so daß die Stange io ein nicht eingezeichnetes Steuerorgan, z. B. ein
Organ zur Verminderung der Brennstoffzufuhr, in einem drehzahlvermindernden Sinne
verstellt.
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In dem Drehzahlbereich I nach Fig. i hält die Feder i i den Schwungmassen,
den Ku geln 5, das Gleichgewicht. Um- während des Betriebes die Drehzahlbereiche
II und III ' einzustellen, dient der Schalter 16, der eine der Anzahl Drehzahlbereiche
entsprechende Zahl Schaltstellungen ni-n,3 hat.
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In der Schaltstellung n, des Schalters 16 ist die Kontaktschiene 17
mit dem einen Pol der Stromquelle 18 durch die Leitung ig, verbunden. Zurre Einstellen-
des Drehzahlbereiches II wird der Schalter 16 in die Schaltstellung aal gedreht.
Die Kontaktschiene 17 schließt dabei den Stromweg: Leitungen i.9 und 2o, Solenoid
2i und Rückleitung 22. Das vom Strom durchflossene Solenoid 21 zieht den Anker 23
an und verstellt damit den Lufthahn 24 so, daß die Druckluft zuführende Rohrleitung
25, mit der Rohrleitung 26, woran der Druckluftzylinder 27 angeschlossen ist, verbunden
wird. Dadurch wird Druckluft in den Zylinder 27 über dem Kolben 28 eiregeführt,
der sich nach abwärts bis zum Ende des Zylinders 27 bewegt. Der Kolben 28 nimmt
die Kolbenstange 29 mittels des Anschlages 30 mit und führt den mit der Kolbenstange
29 verbundenen Hebel 13 aus der Stellung I in. die Stellung II über. Dabei drückt
der Hebel 13 den oberen Federteller 12 herunter, so daß 'für den Drehzahlbereich
II die Feder 14 zur Feder i i zugeschaltet -wird. - Für das Einstellen des Drehzahlbereiches
III wird der Schalter 16 nach reg verstellt. Die Schiene 17 schließt dann einen
Stromkreis über die Leitungen i9 und 31, das Solenoid 32 und die Rückleitung z2.
Der vom Solenoid 32 angezogene Anker 33 verbindet durch Drehung des Hahnes 34 die
Druckluft zuführende Rohrleitung 35 mit der Rohrleitung 36, woran der Druckluftzylinder
37 angeschlossen ist. Der Kolben 38 ist durch die Kolbenstange 29 mit dem Hebel
13 und mit dem Kolben 28 verbunden, so daß er bei eingestelltem Drehzahlbereich
1I bereits eine der Stellung II des Hebels 13 entsprechende Lage einnimmt. Die durch
Rohrleitung 36 zugeführte Druckluft drückt den Kolben 38 in die Endstellung im Zylinder
37 herunter. Der Kolben 38 führt mittels der Kolbenstange 29 den Hebel 13 aus der
Stellung II in die Stellung III über. Dabei gleitet die Kolbenstange 29 durch den,
stillstehenden Kolben 28. Der Hebel 13 drückt beim übergang von II nach III den
Federteller 12 so weit herunter, daß für den Drehzahlbereich III die Feder 15 den
Federn i i und 14 zugeschaltet wird.
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Durch das Zuschalten der Feder 14 für den Drehzahlbereich II und der
Feder 15 für den Drehzahlbereich III zur Feder i i wird je-
weils eine Verschiebung
und eine größere Neigung der Federcharakteristik erreicht, so daß für die vorbestimmten
Drehzahlen aa, bis res Drehzahlbereiche mit stabiler Charakteristik entstehen, die
vorzugsweise denselben Ungleichförmigkeitsgrad haben.
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Beim Zurückschalten des Schalters 16 von aas nach n2 wird das Solenoid
32 stromlos, und der Lufthahn 34 wird durch die Feder 39 zurückgedreht, so daß-
die Druckluft über dem Kolben 38 durch die Leitung 36 und die bffnung 4o ins Freie
entweicht. Dadurch gehen der Kolben 38, die Kolbenstange 29, der Federteller i2@
in Lagen der Stellung II des Hebels 13 zurück, und die Feder 15 wird zum Einstellen
des Drehzahlbereiches II abgeschaltet. Beim Rückschalten des Schalters 16 von n2
nach n, wird das Solenoid 2i stromlos, und der Lufthahn 24 wird durch die Feder
41 zurückgedreht. Die Druckluft über dem Kolben 28 entweicht durch die Rohrleitung
26 und die Öffnung 42. Infolgedessen gehen der Kolben 28, die Kolbenstange 29 und
der Federteller 12 in ihre Anfangsstellung zurück, und die Feder 14 wird zum Einstellen
des Drehzahlbereiches I abgeschaltet.
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In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der der
obere Federteller als Druckluftkolben 46 ausgebildet ist und von dem Ringkolben
47 umschlossen wird. Der Ringraum ¢8 ist an die Rohrleitung 26 des Lufthahnes 24
angeschlossen. Wird in der geschriebenen Weise durch den Lufthahn 24
Luft
in den Ringraum 48 geleitet, so senkt der Kolben 47 sich bis zum Anschlag 49 und
nimmt den Kolben 46 mit, der für den Drehzahlbereich II die Feder 14 zuschaltet.
Der Raum über dein Kolben 46 ist mittels der Rohrleitung 36 an den Lufthahn 34 angeschlossen,
so daß in diesen Raum Druckluft zum Einstellen des Drehzahlbereiches III eingelassen
wird. Dadurch senkt sich der Kolben 46 in seine Endstellung und schaltet die Feder
15 zu den anderen. Durch Ablassen der Druckluft, wie beschrieben, aus den genannten
Räumen erfolgen die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge.
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Bekanntlich treten die maximalen, von Torsionsschwingungen herrührenden
zusätzlichen Beanspruchungen bei durch die Konstruktion bestimmten Drehzahlen auf,
bei denen ein dauernder Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ohne Gefährdung der
Kurbelwelle (gegebenenfalls bis zum Bruch) nicht möglich ist. Infolgedessen müssen
die Betriebsdrehzahlen in Gebieten der minimalen zusätzlichen Beanspruchungen genannter
Art a, b, c (Fig. i) liegen. Wenn man nun bei einer mit elektrischem Stromerzeuger
gekuppelten Brennkraftmaschine für Fahrzeuge verschiedene nacheinander einschaltbare
Betriebsdrehzahlen wählt, so müssen beim Übergang von einer zur anderen Gebiete
maximaler Beanspruchungen durchfahren werden.
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Durch die Erfindung wird. erreicht, daß die zusätzlichen Organe 14,
15, die beim Umschalten von einem Drehzahlbereich auf einen anderen vom Führerstand
aus zugeschaltet werden, selbsttätig die Einstellung des Drehzahlreglers auf die
diesen Organen zugeordneten Drehzahlbereiche II und III bewirken. Dadurch werden
die maximalen Beanspruchungen entsprechenden Drehzahlen nx und ny, unabhängig vom
Fahrzeugführer und ohne die Kurbelwelle i zu gefährden, stets rasch durchfahren,
so daß die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers sich ausschließlich auf den Fahrweg
richten kann.
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Damit zur Verringerung der für den Fahrbetrieb notwendigen Schalter
derWendeschalter zum Schalten der zusätzlichen Organe 14, 15 benutzt werden kann,
ist z. B., wie in Fig.2 angegeben, gegenüber der Kontaktschiene 17 eine zweite,
43, mit der gleichen Zahl Schaltstellungen zai-n3 angebracht. Mit der Schiene 17
werden in bekannter Weise die Stromkreise für Vorwärtsfahrt V ge-
schlossen,
mit der Schiene 43 die für Rück-`vär tsfahrt R.
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Um u. a. den Kurbelwinkel der Voreinspritzung bei höheren Drehzahlen
vergrößern zu können, kann die Einstellung der -Brennstoffzufuhr von dem Schalter
16 aus geschehen, indem z. B. in Fig. 2 mit dem Arm 4..4 des Hebels 13 und der Stange
45 -z. B. in bekannter Weise das Brennstoffeinspritzventil oder die Brennstofförderung
beeinflußt wird.
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Die Zuschaltung der zusätzlichen Organe kann drisch den Fahrschalter
in bekannter Weise so verriegelt werden, daß bei. stillstehendem Fahrzeug nur der
niedrigste Drehzahlbereich eingestellt werden kann. An Stelle der Federn i 1, 14,
15 können ähnlich wirkende Mittel, wie z. B. Gewichte, angewendet und die Zahl der
einzustellenden Drehzahlbereiche beliebig groß gewählt werden. Dabei können statt
des Druckluftzylinderpaares 27 und 37 mehrere Druckluftzylinder um den Regler herum
angeordnet sein.
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Auch kann die Einstellung der Brennstoffzufuhr durch den Schalter
16 mittels einer an die Druckluftleitungen 26 und 36 angeschlossenen Hilfsmotorenv
orrichtung, ähnlich wie Druckluftzylinder 27, 37 mit Hebel 13, 44 und Stange 45,
bewirkt werden. Ferner können statt der elektropneumatischen Übettragungsmittel
zwischen dem Schalter 16 und den Organen 14, 15 auch ausschließlich mechanische,
elektrische, pneumatische oder hydraulische Übertragungsmittel oder jede Kombination
hieraus angeordnet werden.