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Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung von Kraftfahrzeugen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung von Kraftfahrzeugen,
durch die bei Erreichen der eingestellten Höchstgeschwindigkeit mittels einer Steuereinrichtung
eine Längenänderung des geteilten, durch ein Gesperre ,verriegelten Brennstoffgestänges
und damit eine L>rosselung der Brennstoffzufuhr bewirkt wird.
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Derartige Vorrichtungen dienen dazu, den Verstellhub der Drosselklappe
bei Vergasermaschinen und der Einspritzpumpe bei Dieselmaschinen auf Grund eines
Iml)ulses, der bei Erreichen der eingestellten Iföchstgeschwindigkeit die Verriegelung
auslöst, zu verkleinern und dadurch die volle Offnung des Drosselorgans oder der
Einspritzpumpe zu verhindern. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist die
dabei erzielbare Verkürzung des Brennstoffgestänges durch die Bauart der Verriegelungsvorrichtung
unveränderlich festgelegt. Das Gestänge kann daher bei den bekannten Vorrichtungen
nur um diesen bestimmten Betrag verkürzt und bei anschließender Wiederherstellung
der Verriegelung um diesen gleichen Betrag wieder verlängert und dadurch auf seine
ursprüngliche Länge gebracht werden. Daraus ergeben sich für Kraftfahrzeuge recht
erhebliche Nachteile. Eine Längenänderung des Brennstoffgestänges, die dem Motor
nur noch die für den Leerlauf erforderliche Kraftstoffmenge
zuzuführen
gestattet, verursacht beim Fahren eine plötzliche, unerwünschte Herabsetzung der
Fahrgeschwindigkeit. Sie erlaubt es nicht, dem Motor kurzzeitig eine Brennstoffmenge
zuzuführen, mit der er auf eine höhere Drehzahl gebracht werden soll. Letzteres
ist z. B. erforderlich, wenn bei der Bergabfahrt oder beim Überschreiten der zulässigen
Höchstgeschwindigkeit zur Bremsung des Fahrzeuges ein niedrigerer Gang eingeschaltet
werden soll.
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Um diesen Mangel wenigstens etwas zu mildern, war man genötigt, die
Gestängeverkürzung nur um einen geringen Betrag vorzunehmen, so daß die Brennstoffzufuhr
nur so weit begrenzt wurde, daß bei einem bestimmten Fahrwiderstand eine beliebig
gewählte Fahrgeschwindigkeit noch erreicht wird. Damit wurde es möglich, sowohl
im Leerlauf für eine Drehzahlerhöhung genügend Brennstoff zuzuführen als auch die
plötzliche Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit beim Wirksamwerden der Verriegelung
bis zu einem gewissen Grade zu verringern. Damit nahm man nun aber wieder den Nachteil
in Kauf, daß bei einem geringeren Fahrwiderstand die Gefahr der Überschreitung der
zulässigen Höchstgeschwindigkeit bestand, da in diesem Falle immer noch erheblich
mehr Brennstoff zugeführt wird, als für den Motorlauf erforderlich ist.
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Nach der Erfindung sind die Mängel beider bekannter Vorrichtungen
dadurch vermieden, daß das Gesperre nur in einer der relativen Bewegungsrichtungen
der Gestängeteile wirksam ist und diese in jeder erzielten Stellung feststellt.
Bei der Lösung der durch das Gesperre bewirkten Verriegelung der beiden Gestängeteile
wird die Länge des Gestänges geändert, z. B. verkürzt. Diese Kürzung erfolgt selbsttätig
um den Betrag, der erforderlich ist, um das Drosselglied ganz oder bis auf die Leerlaufstellung
zu schließen. Der Fahrer kann nun nach erfolgter Unterschreitung der zulässigen
Grenzgeschwindigkeit und Verriegelung des Gesperres die Verkürzung des Gestänges
in beliebigem Maße zurücknehmen, indem er das Bedienungsorgan (Gaspedal) mehr oder
weniger schließt. Bei allen diesen Zwischenstellungen der Bedienungsorgane ist das
Gesperre verriegelt, und die beiden Gestängeteile sind zueinander festgestellt.
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Der Fahrer kann die Fahrt mit einer beliebigen Verkürzung des Gestänges
fortsetzen und diese so wählen, daß er bei voller Öffnung des Bedienungsorgans gerade
die zulässige Grenzgeschwindigkeit nicht mehr erreicht. Bei der Einstellung der
Verriegelung auf diesen Zwischenwert ist der Fahrer der Notwendigkeit enthoben,
die Brennstoffzufuhr dauernd genau zu überwachen; da bei voller Öffnung des Bedienungsorgans
die zulässige Öffnung des Drosselorgans nicht überschritten werden kann, solange
sich die vom Motor verlangte Leistung nicht ändert.
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Dabei wird zweckmäßig dafür gesorgt, daß an der Verbindungsstelle
des geteilten Brennstoffgestänges eine geschwindigkeitsverringernde Vorrichtung
vorgesehen ist, die von der bei der Drosse-l
Jung der Brennstoffzufuhr erfolgenden
Relativbewegung der beiden Gestängehälften in Betrieb gesetzt wird und nach Art
eines hydraulischen Stoßdämpfers oder in Bewegung versetzter Schwungmassen die Relativbewegung
der Gestängehälften verzögert.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die durch die
Teilung gebildeten Gasgestängeteile durch einen ihnen gegenüber beweglichen und
an die Verriegelung angeschlossenen Zwischenkörper verbunden, der bei festgestellter
Verriegelung die Gestängeteile in Richtung einer Verkürzung starr miteinander kuppelt,
dagegen in der anderen Richtung frei zueinander beweglich läßt, während bei freigegebener
Verriegelung die Gestängeteile in beiden Richtungen zueinander beweglich sind.
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Der Zwischenkörper kann dabei aus einer hydraulischen Flüssigkeit
oder auch aus einem mechanischen Teil, z. B. einem Zahnrad bestehen.
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Um das plötzliche Abfallen der Geschwindigkeit beim Wirksamwerden
der Verriegelung zu verlangsamen, ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
mit dem Zwischenkörper eine Dämpfungsvorrichtung verbunden, die den Verkürzungsvorgang
und damit die Brennstoffdrosselung verlangsamt.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung als
Beispiele dargestellt.` Fig. i zeigt ein Einbauschema; Fig. 2 veranschaulicht einen
Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Verkürzungsvorrichtung; Fig.3 zeigt
die Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 2 von unten; Fig. 4 zeigt die Ansicht der
gleichen Vorrichtung von oben gesehen; Fig. 5 ist eine schaubildliche Darstellung
einer anderen Ausführungsform der Verkürzungsvorrichtung.
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Die Verkürzungsvorrichtung nach den Fig. 2 bis 4 ist mit einem Gehäuse
i versehen, das durch die Verschraubung 2 mit dem einen Gasgestängeteil 48 verbunden
ist. Der andere Gasgestängeteil 5o ist an eine Verschraubung 49 angeschlossen, die
über eine Kolbenstange 3 mit einem Kolben 4 fest verbunden ist. Der Kolben ,4 ist
durch mehrere Arme 5 mit der Kolbenstange 3 verbunden.
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Im Kolben 4, der in einem Zylinder 9 des Gehäuses i gleitet, ist ein
Tellerventil 6 vorgesehen, das durch eine Wendelfeder 7 auf seinen Sitz 8 im Kolben
4 gedrückt wird. Die Wendelfeder 7 stützt sich in einer Ringnut 25 eines in den
Kolben eingeschraubten Deckels 51 ab. Das untere und das obere Ende des Zylinders
9 sind durch einen Kanal io, den Zylinderraum i i, Kanäle 12 und 13 sowie Einlaßöffnungen
14 miteinander verbunden. Im Zylinder i i befindet sich ein Steuerkolben 15, der
unter dem Einfluß einer Wendelfeder 16 steht. Durch diese Feder wird der Kolben
15 in der gezeichneten Lage gehalten. Der Steuerkolben 15 bildet den Anker eines
Elektromagneten, der sich aus einer Spule 17, einem Eisenmantel 18 und einem Joch
i9 bzw. 20
zusammensetzt. In der gezeichneten Stellung sperrt der
Steuerkolben 15 den Durchfluß aus dem Kanal io über den Zylinder i i in die Kanäle
12.
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A1ittels einer Schraube 21, die mit einer Mutter 22 gesichert ist,
kann die Endstellung des Steuerkolbens 15 beliebig so eingestellt werden, daß der
Flüssigkeitsstrom in dem gewünschten Ausmaß gedrosselt wird. Durch die Stellung
der Schraube 21 kann also die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Kolben 4. aus
der oberen in die untere Endstellung bewegt, geregelt werden. Zum Ausgleich des
Volunitinterschiedes zwischen der unteren und der oberen Seite des Kolbens 4 dient
ein Sainmelrlurn 23, der nicht ganz mit öl gefüllt ist. I? r steht durch eine durchbohrte
Schraube 24 hindurch finit der Außenluft in Verbindung. Dadurch soll verhindert
werden, daß sich ein Über- oder Unterdruck bildet.
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An dein Gasgestängeteil48 ist das Bedienungsglied für die Geschwindigkeitsregelung,
im vorliegenden Fall der Gasfahrhebel 52 (Fig. i) angeschlossen. Der Gashebel 52
steht in der üblichen Weise unter dem Einfluß der Feder 53. Der Gasgestängeteil
5o ist mit dem Drosselklappenhebel 54 und dadurch mit der Drosselklappe 55 verbunden.
Der Drosselklappenhebel54 steht unter dem Einfluß der Feder 56. Der Elektromagnet
17, 18 ist durch eine Leitung 57 an ein Kontaktgerät 58 angeschlossen, das bei Erreichen
der eingestellten Höchstgeschwindigkeit den Elektromagneten 17, 18 in der Weise
beeinflußt, daß der Kolben 15 angezogen wird. Das Kontaktgerät 58 ist mit einer
Warnlampe 59 und einer Batterie 6o verbunden.
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Die dargestellte Vorrichtung wirkt wie folgt: Die I@.inrichtung ist
in (las Gasgestänge eingebaut, (las bei Erh<ihung der dem Motor zugeführten Brennstoffmenge
auf Druck beansprucht wird. Die mit (lern Drosselklappenhebel 54 verbundene Feder
sucht die DrosselklalTe 55 in die Leerlaufstellung zu ziehen. Ebenso sucht die Feder
53 das Gaspedal 52 in die Leerlaufstellung zurückzuführen. Wird auf den Gashebel
52 keinerlei Bedienungsdruck ausgeübt, dann befindet sich sowohl der Gashebel 52
als auch die Drosselklappe 55 unter dem Eiiifluß derFedern 53 und 56 in derLeerlaufstellung.
Dabei wird auf das Gehäuse i der Verkürzungsvorrichtung sowie auf die Kolbenstange
3 eine Zugkraft ausgeübt, die die Kolbenstange in die obere Endstellung zieht. Die
dabei eintretende Verlängerung des Gasgestänges 48, 5o vollzieht sich rasch, da
der breite, durch das Tellerventil 6 freigegebene Querschnitt einen schnellen Flüssigkeitsaustausch
auf beiden Seiten des Kolbens 4 gestattet.
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Wird ein Bedienungsdruck auf den Gashebel 52 ausgeführt mit dem Ziel,
eine größere Brennstoffmenge zuzuführen, dann ist die Verkürzungsvorrichtung 1,
4 als praktisch starr anzusehen. Die Brennstoffzufuhr kann also beliebig bis zum
Höchstwert geregelt werden. Bei Erreichen dieses Höchstwertes, z. 13. der höchsten
Fahrgeschwindigkeit, wird der Steuerkolben 15 durch den dem Magneten 17 zugeführten
Strom angezogen, so daß je nach der Stellung der Schraube 21 eine mehr oder weniger
langsame Verkürzung des Gestänges eintritt, da die Feder 56 der Drosselklappe nunmehr
ihrem Bestreben, die Drosselklappe 55 zu schließen, nachgeben kann. Dabei wird die
hydraulische Verbindung zwischen den beiden Zylinderenden geöffnet, so daß die Flüssigkeit
aus dem unteren Zylinderraum über den Kanal io, den Zylinder i i, die Kanäle 12
und 13 sowie die öffnungen 14 in den oberen Zylinderraum gelangen kann. Unter dem
Einfluß der Feder 56 bewegt sich daher der Kolben 4 von oben nach unten, wobei die
Gestängeverkürzung eintritt.
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Wird nun der Höchstwert der Geschwindigkeit wieder unterschritten,
dann kommt der Steuerkolben 15 wieder in die gezeichnete Stellung, die Verkürzung
des Gestänges 48, 50 wird unterbrochen; das Gestänge hat sich um einen gewissen
Betrag verkürzt. Der Kolben 4 bleibt dabei in einer Mittelstellung stehen, in der
er sich bei Beanspruchung auf Druck zusammen mit dem Gehäuse 2 wieder wie eine starre
Verbindung verhält. Auch bei vollem Durchtreten des Bedienungshebels 52 kann die
Drosselklappe 55 nun nicht mehr ganz geöffnet werden.
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Liegt die bei dieser Drosselstellung mögliche Fahrgeschwindigkeit
wesentlich unter der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, dann kann der Bedienungshebel
52 auf den Nullwert zurückgenommen werden, worauf das Gestänge um einen beliebigen
Betrag oder auch die ganze Verkürzungslänge wieder verlängert werden kann. Hierbei
bewegt sich der Kolben 4 unter dem Einfluß der Federn 53 und 56 im Gehäuse von unten
nach oben. Ermöglicht wird diese Bewegung dadurch, daß sich das Tellerventil 6 entgegen
dem auf ihn ausgeübten Flüssigkeitsdruck von seinem Sitz 8 abhebt, so daß die Flüssigkeit
aus dem oberen Zylinderraum durch den Kolben hindurch in den unteren Zylinderraum
übertreten kann. Es empfiehlt sich, den Bedienungshebel 52 nicht ganz in
die Leerlauflage zurückzuführen, um das Gestänge 48, 5o nicht auf die größtmögliche
Länge zu bringen. Zweckmäßig wird die Verlängerung nur um einen solchen Betrag vorgenommen,
der ausreicht, um bei voller öffnung des Bedienungsgliedes 52 so viel Brennstoff
zuzuführen, d-aß bei der vorhandenen Belastung des Motors die zulässige Grenzgeschwindigkeit
oder Drehzahl nur wenig unterschritten wird.
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Die gleiche Wirkung kann auch verwendet werden für ein Gestänge, das
bei Erhöhung der dem Motor zugeführten Brennstoffmenge nicht auf Druck, sondern
auf Zug beansprucht wird. In diesem Falle braucht lediglich das Tellerventil 6 umgekehrt
in den Kolben 4 eingesetzt zu werden, und zwar so, daß es sich mit dem Dichtungsrand
auf einen in die Ringnut 25 einzulegenden Dichtungsring stützt. Außerdem müßte die
Wendelfeder 7 gleichfalls umgekehrt werden. Das Tellerventil dichtet dann in der
unteren Endstellung des Kolbens den Kolben so ab, daß er nicht nach oben bewegt
werden kann. Umgekehrt kann aber wieder bei Zurücknahme des Bedienungshebels in
die Leerlaufstellung durch die i dann auftretende Druckbeanspruchung das öl
wiederum
durch den Kolben hindurchfließen, da es das Tellerventil anhebt.
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Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Verkürzungsvorrichtung
arbeitet mit mechanischen Mitteln. Sie ist für ein Gasgestänge bestimmt, das bei
Erhöhung der Brennstoffzufuhr auf Druck beansprucht ist.
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Die beiden Gasgestängeteile 48 und 50 sind mit Zahnstangen
26 und 27 verbunden, die in einem nicht dargestellten Gehäuse zueinander verschiebbar
angeordnet sind. In diesem Gehäuse ist auch die Lagereinrichtung 28 für ein mit
den beiden Zahnstangen 26 und 27 im Eingriff stehendes Zwischenzahnrad 29 befestigt.
Das Zahnrad 29 ist über eine Welle 30 mit einem Sperrad 31 fest verbunden.
Die Welle 30 ist durch eine in axialer Richtung verschiebbare Muffe 32 geführt.
Durch einen Keil 33 wird eine Drehung der Muffe 32 verhindert. Mit der Muffe 32
ist ein weiteres Sperrad 34 verbunden und mit ihr zusammen mit Hilfe eines Bügels
35 in axialer Richtung verschiebbar: Die Sperräder 31 und 34 bilden dabei ein lösbares
Gesperre. Der Bügel 35 ist mit den Kernen von Magneten 36 verbunden. Bei stromlosen
Magneten 36 bringt eine Druckfeder 37 das Sperrad 34 mit dem Sperrad 3i in Eingriff,
wodurch eine Drehung des Zahnrades 29 und damit eine Verkürzung des Gestänges durch
übereinanderschieben der Zahnstange 26 und 27 verhindert ist.
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Auf der Welle 30 befindet sich außerdem ein Sperrad 38, in
welches ein Sperrad 39 eingreifen kann, das unter dem Druck einer Feder 40 steht.
Die Sperräder 38 und 39 bilden ein zweites Gesperre. Auf der Welle 41 des Sperrades
39 ist ein Zahnrad 42 befestigt, das mit einem Ritzel 43 kämmt, auf dessen Welle
44 eine Schwungmasse 45 mit Windflügeln 46 vorgesehen ist.
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Diese Einrichtung wirkt wie folgt: In der Leerlaufstellung des Bedienungsgliedes
52 sucht die Zugfeder 53 das Gestänge 48, 5o zu verlängern. Hierbei wird auf das
Zahnrad 29, die Welle 30 und das Sperrad 31 eine Drehbewegung übertragen,
die durch das Sperrad 34 nicht gehemmt wird. Die Zahnstange 27 kann sich also frei
nach vorn und die Zahnstange 26 frei nach hinten bewegen.
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Bei Ausübung eines Bedienungsdruckes auf den Gashebel 52 wird auf
das Zahnrad 29 durch die Welle 30 und das Sperrad 31 ein entgegengesetzt
gerichtetes Drehmoment übertragen, bei dem das eingerückte Gesperre 34 34 eine Drehbewegung
des Zahnrades 29 verhindert. Das Gestänge 48, 5o kann sich also nicht verkürzen.
Bei Erreichen des Geschwindigkeitsgrenzwertes ziehen die Spulen 36 den Bügel 35
an, der durch seinen Mitnehmer 47 das Sperrad 34 außer Eingriff mit dem Sperrad
31 bringt. Der auf das Gasgestänge 48, 5o ausgeübte Druck kann jetzt eine Drehung
der Welle 3o hervorrufen, da das auf die Welle 3o ausgeübte Drehmoment sich über
das Gesperre 38, 39, den Zahnradantrieb 42, 43 auf das Schwungrad 45 überträgt.
Das Schwungrad 45 beginnt sich langsam zu drehen, wodurch ebenso langsam die Verkürzung
des Gestänges eingeleitet wird.
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Bei Unterschreiten des vorgeschriebenen Geschwindigkeitsgrenzwertes
wird durch die Druck= feder 37 das Gesperre 31, 34 wieder eingerückt, so daß eine
weitere Verkürzung des Gestänges nicht mehr eintreten kann. Auch jetzt kann durch
teilweises oder ganzes Zurücknehmen des Gashebels 52 eine teilweise oder ganze Verlängerung
des Gestänges erreicht werden.
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Die Verzögerung der Gestängeverkürzung durch Beschleunigung einer
Masse, z. B. des Schwungrades 45, ist noch mit einem weiteren beachtlichen Vorteil
verbunden. Die erste durch Erreichen des Grenzwertes ausgebildete Längenänderung
erfolgt, da das Schwungrad beschleunigt werden muß, langsam. Infolgedessen tritt
eine langsame Herabsetzung der Brennstoffzufuhr ein. Wird nun der Grenzwert dauernd
überschritten und der Fahrer veranlaßt, durch dauerndes Zurücknehmen des Bedienungsgliedes
in die Leerlaufstellung und sofortige daran anschließende Öffnung der Drosselklappe
durch Einrücken des Bedienungsgliedes weiterhin Brennstoff zuzuführen, so wird durch
die dann immer wieder auf die Schwungmasse übertragene Drehbewegung ihre Geschwindigkeit
dauernd erhöht. Das selbst-, tätige Schließen der Drosselklappe erfolgt bei jedem
weiteren Versuch immer schneller, so daß auf diese Weise nur eine ganz geringfügige
Brennstoffzufuhr durch diesen pumpenähnlichen Vorgang möglich ist.
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Die Dämpfung kann auch durch eine Luftbremse oder eine ,ähnlich wirkende
Vorrichtung erzielt werden.