DE814557C

DE814557C - Fliehkraftregler

Info

Publication number: DE814557C
Application number: DEH718A
Authority: DE
Inventors: Fritz Heinzmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-02
Filing date: 1949-12-02
Publication date: 1951-09-24

Description

Fliehkraftregler Die Erfindung betrifft Verbesserungen, die insbesondere an sog. Leerlauf- und Endreglern Anwendung finden, die auch zweistufige Regler genannt werden. Das Fliehkraftdiagramm eines solchen Reglers ist in Abb. 2 dargestellt, in welchem die Fliehkraft F über dem Reglerhub s aufgetragen ist. Im Leerlaufhub a-b arbeitet der Regler nur mit den Leerlauffedern. Im Punkt b legen sich die Schwungkörper gegen Federteller an, gegen die die stark vorgespannten Endfedern abgestützt sind. Von b bis c steht die Steuerung nicht unter dem Einfluß des Reglers. Im Punkt c nehmen die Schwungkörper bei ihrem weiteren Ausschlag die Endfedern mit. Der Regler arbeitet also im Endhub c-d sowohl mit den Leerlauffedern als auch mit den Eildfedern. Zwischen (las IZeglerverstellglied und das Steuerungsorgan ist ein Hebel geschaltet, dessen Drehachse zum Zweck der Drehzahlverstellung durch ein mittels Bedienungshebel oder Fußpedal zu betätigendes Schaltglied, z. B. einen Verstellexzenter, verlagert wird. Von a bis b und von c bis d erfolgt die Regelung selbsttätig durch den Fliehkraftregler, während zwischen b und c die jeweils gewünschte Betriebsdrehzahl durch ständige Verstellung des Bedienungshebels oder Fußpedals eingeregelt wird.
Bisher fanden für die Leerlauf- und Endregelung hauptsächlich Fliehkraftregler mit gelenkig an den Winkelhebeln angehängten Schwungkörpern und mit radial angeordneten Druckfedern Verwendung. Die Baumaße der Kraftmaschinen werden im Zuge der Entwicklung durch Steigerung des Kompressionsdruckes und der Drehzahlen bei gleichbleibender Leistung immer kleiner: Es muß deshalb auch vom Fliehkraftregler gefordert werden, daß sich seine Baumaße bei gleichbleibendem Arbeitsvermögen verkleinern. Diese Forderung muß mit einer möglichst einfachen Bauart erfüllt werden. Eine weitere Anforderung an einen neuzeitlichen Fliehkraftregler besteht darin, daß er auch unter stärksten Erschütterungen, wie sie an Dieselmotoren auftreten, die größte Betriebssicherheit gewährleistet. Diesen Anforderungen entspricht am meisten der Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern, die die Gestalt von abgestumpften Kegeln haben. An demselben ist die Gelenkverbindung zwischen Winkelhebeln und Schwungkörpern nicht vorhanden. Die hierfür erforderlichen rechteckigen Durchbrüche sind nicht vorhanden, so daß ein größeres Schwungkörpergewicht in dem gleichen Einbauraum untergebracht werden kann. Auch hat ein solcher Regler weniger Einzelteile. Er ist einfacher zu fertigen, weil er die für die besagte Gelenkverbindung erforderlichen, nach Feinpassung zu fertigenden Paßstellen nicht hat. Ein weiterer Vorzug dieser Bauart gegenüber Fliehkraftreglern mit gelenkig an den Winkelhebeln angehängten Schwungkörpern ist die größere Betriebssicherheit, weil an den letzteren besonders die Gelenkstellen zwischen den Winkelhebeln und Schwungkörpern zufolge der Massenwirkungen der Schwungkörper einem besonders großen Verschleiß unterworfen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen, durch welche der Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern für die Zwecke der Leerlauf- und Endregelung brauchbar gemacht und einfacher und betriebssicherer gestaltet wird.
In den Zeichnungen sind im wesentlichen zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Abb. i den Fliehkraftregler an einer durchgehenden Welle angeordnet, und zwar in der oberen Hälfte im Längsschnitt und in der unteren Hälfte in der Längsansicht, Abb. 2 das Diagramm der Fliehkräfte F aufgetragen über dem Reglerhub s, Abb.3 in der oberen Hälfte den Schnitt nach Linie A-B in Abb. i und in der unteren Hälfte den Schnitt nach Linie C-D in Abb: i, Abb. 4 eine Draufsicht des Fliehkraftreglers nach Abb. i bis 3, Abb. 5 einen Schnitt nach Linie C-D-E in Abb. i, jedoch mit einer andersartigen Gelenkverbindung zwischen Schwungkörpern und Hülse, Abb.6 einen inneren Federteller in der bisher bekannten Ausführung, Abb. 7 den Gelenkbolzen 15 zwischen Schwungkörpern und Hülse in Abb.5, der Deutlichkeit halber herausgezeichnet in Längsansicht und Draufsicht, Abb. 8 dasselbe für den Gelenkbolzen 5 in Abb. 3, Abb. 9 den Fliehkraftregler mit Regulierstift, und zwar in der oberen Hälfte im Längsschnitt und in der unteren Hälfte in der Längsansicht, Abb. io den Schnitt nach Linie G-H-I in Abb. 9, Abb. i i den Schnitt nach Linie K-L in Abb. 9, Abb. 12 die Kappe 2o in Abb.9, der Deutlichkeit halber herausgezeichnet.
Abb. i bis 4 zeigen den Fliehkraftregler mit fest mit denWinkelhebeln verbundenen Schwungkörpern, angeordnet an einer durchgehenden Welle. Die Schwungkörper i sind im Achsstück 2 drehbar gelagert durch die Achsstückbolzen 3. Sie greifen mit den Armen ,4 unter Vermittlung der Gelenkbolzen $ an den Nasen 21 bzw. 22 der Hülse 6 an, die durch ein nicht gezeigtes Gestänge mit dem Steuerungsorgan der Kraftmaschine in Verbindung gebracht wird. In den Schwungkörpern i sind die Gelenkfederteller 7 gelenkig gelagert. Im Leerlaufhub wirken nur die Leerlauffedern 8 der Fliehkraft der Schwungkörper i entgegeh. Wenn die Schwungkörper i nach außen gehen, treffen die Gelenkfederteller 7 nach Zurücklegung des Leerlaufhubes a-b (s. das Fliehkraftdiagramm Abb. 2) gegen die inneren Federteller 9, die während des Leerlaufhubes a-b gegen den Bund io der zur Befestigung der Federmuttern i i dienenden Schrauben 12 abgestützt sind. Im Endhub c-d nehmen die Gelenkfederteller 7 die Federteller 9 mit, so daß der Regler im Endhub mit allen drei Federpaaren 8, 13 und 14 arbeitet.
Abb. 9, io und i i zeigen den Fliehkraftregler in fliegender Anordnung, wie er mittels Konus am Ende der Welle befestigt ist. Die Schwungkörper i greifen mit den Armen 4 unter Vermittlung der Gelenkbolzen 16 an dem Querstück 17 an, das sich in einem Schlitz des Achsstückes 2 führt und mit dem Regulierstift 18 fest verschraubt ist.
Der Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern wurde bisher ausgeführt mit Gelenkfedertellern,die runde Gelenkzapfen haben. An den unter Federbelastung stehenden runden Zapfen tritt beim Ausschlagen der Schwungkörper eine gleitende Reibung auf. Dieselbe verbraucht nutzloserweise einen großen Teil des im Leerlaufhub a-b verfügbaren, an sich geringen Arbeitsvermögens, so daß für die Verstellung des Steuerungsorgans fast kein nutzbares Arbeitsvermögen zur Verfügung bleibt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern für die Zwecke der Leerlauf- und Endregelung brauchbar gemacht dadurch, daß die inneren Federteller io durch in den Schwungkörpern in Schneiden gelagerte Gelenkfederteller 7 mitgenommen werden. Damit wird die Reibung an dieser Stelle auf ein Minimum verringert und das Arbeitsvermögen in der Leerlaufdrehzahl fast ganz zur Verstellung des Steuerungsorgans nutzbar gemacht.

An Fliehkraftreglern, die an einer durchgehenden Welle angeordnet sind, erfordert die Hülse eine gewisse Lagerlänge und bedingt somit eine zusätzliche Baulänge des Fliehkraftreglers. Bisher wurde eine Verkürzung der Hülse erzielt dadurch, daß die sich mit ihrer Bohrung auf der Welle führende Hülse eine zweite Führung erhält durch über das Achsstück hinweggreifende Nasen von kreisringstückförmigem Querschnitt. Diese Nasen führen sich in entsprechen-

den Nuten des Achsstückes. Die Schwungkörper-

arme greifen in von innen in die Hülse eingearbeitete

Nuten ein. \Vollte man die Schwungkörperarme von

außen an der Hülse angreifen lassen, so müssen sie

zu weit nach außen gekröpft werden. Die Bearbei-

tung der Hülsennasen und der kreisringstück-

f<irinigen Nuten im Achsstück ist schwierig. Ins-

besondere ist das Schleifen der kreisringstück-

förmigen Achsstiicknuten nur mit besonderen Werk-

zeugmaschinen und mit besonderen Schleifscheiben

möglich. Die zusätzliche Führung der Hülse wird

gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich ein-

facher erzielt dadurch, daß die Hülsennasen 21 sich

mit zwei parallel zueinander verlaufenden Plan-

flächen in entsprechenden Schlitzen des Achsstückes 2

führen. Diese Hülsennasen sind innen zylindrisch

ausgearbeitet und führen sich mit dieser zylindri-

schen Rundung unmittelbar auf der Reglerwelle. Die

I3olirting der I Nilse ist somit nicht abgesetzt, sondern

kann durchgehend in einem Arbeitsgang mit ein-

fachen \Verlkzetigen bearbeitet werden. Ebenso

lassen sich die seitlichen Planflächen der Hülsen-

nasen und die entsprechenden Führungsflächen im

Achsstiickschlitz mit normalen Werkzeugen ge-

nauestens schleifen. Die Schwungkörperarme 4

können von außen an den Hülsennasen 21 angreifen,

so claß die Hülse einfacher wird.

Die Gelenkverbindung zwischen den Schwung-

l:('3r1)ec-ii und der Hülse erfolgte in der bisher be-

kannten Weise durch Gleitsteine, die in Gleitstein-

bolzen in den Scliwungkörperarmen drehbar ge-

lagert sind. DieGleitsteinbolzenwerden durch Kerb-

stifte oder konische Stifte mit den Schwungkörpern

verstiftet. Die Gleitsteine gleiten in Nuten, die in die

Hülsennasen eingearbeitet sind. Gemäß der vor-

liegenden Erfindung geschieht diese Gelenkverbin-

dung in einfacherer Weise und unter Vermeidung

der Gleitsteine sowie ohne zusätzliche Sicherungs-

eleinente durch zylindrische Bolzen 5 oder 15, die an

einem Ende durch zwei parallel zueinander stehende

Flüchen angeflacht sind. Gemäß Abb. 3 und 8 sind

die Gelenlaiolzen 5 mit ihrem zylindrischen Ende in

den 11iilseniiasen 2 1 der Hülse 6 drehbar gelagert

und greifen mit (lein angeflachten Ende in Schlitze

der Schwungkö rperarnie 4 ein. Abb. 5 und 7 zeigen

ein anderes Beispiel dieser Gelenkverbindung. In

diesem halle sind die Bolzen 15 in den Schwung-

körperarnien 4 drehbar gelagert und greifen mit dem

angeflachten Ende in Schlitze der Hülsennasen 22

ein, die in diesem Falle über das Achsstück hinweg-

greifen. In beiden 1# <illen legen sich die Bolzen 5 bzw.

15 mit (lern Absatz des angeflachten Teiles zu dem

zylindrischen Teil unter der Wirkung der Flieh-

kraft gegen die Schwungkörperarme 4 an und

können nicht Herausfliegen.

Abt. 9, 1o und 1r zeigen einen fliegend angeord-

neten Fliehkraftregler mit Regulierstift 18. Bei

dieser _\nordnungsweise wurden bisher im allge-

meinen Scliwuiigkörper mit je zwei Armen ver-

wendet. Die `rerbindung zwischen diesen Schwung-

körperarmen und dem Regulierstift geschieht in der

bisher bekannten 1'Veise im allgemeinen durch einen

Querbolzen. 1)erselhe geht quer durch den Regulier-

Stift durch und wird in den beiden Schwungkörperarmen des einen Schwungkörpers in Rundlöchern auf Gleitsitz eingepaßt. Die beiden Arme des anderen Schwungkörpers erhalten senkrecht zur Achsrichtung lang geformte Löcher, in denen der Querbolzen entsprechend seinem Bogenausschlag mit Linienberührung hin und her gleitet. Diese Langlöcher sind einem verhältnismäßig schnellen Verschleiß unterworfen. Durch den alsdann auftretenden toten Gang wird die Genauigkeit der Regulierung vermindert und der Regelvorgang verzögert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein sich mit zwei parallelen Planflächen in einem Schlitz des Achsstückes 2 führendes Querstück 17 vorgesehen, an dem je ein Arm 4 der Schwungkörper r mittels Gelenkbolzen 16 angreift. Das Querstück 17 ist mit dem Regulierstift 18 fest verschraubt. In dieser Ausführung besteht an allen Gelenkstellen Flächenberührung, so daß die Betriebssicherheit und die Genauigkeit der Regelung erhöht werden.

An den bisher bekannten Leerlauf- und Endreglern wurden Federteller in der Ausführung nach Abb.6 verwendet. Dieselben gleiten an den zur Befestigung der Federmuttern dienenden Schrauben 12 mit Laufsitz und stützen sich mit ihren inneren Planflächen gegen entsprechende Planflächen der Bunde ro. Bei den auf die inneren Federteller drückenden Federn ist in jedem Falle mit einem Schiefwirken zu rechnen, durch welches ein Ecken der Federteller entsteht. Die inneren Federteller 23 reiben infolgedessen an den Schrauben 12. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden innere Federteller 9 verwendet, die sich mit einem Innenkonus gegen den entsprechend konisch angearbeiteten Bund der Schrauben 12 abstützen und mit einem Außenkonus von den entsprechend konisch ausgesenkten Gelenkfedertellern 7 mitgenommen werden. In dieser Weise bewegen sich die Teller 9 vollständig frei und ohne jegliche Reibung. Die Eigenreibung wird dadurch weiter vermindert und der Nutzeffekt des Fliehkraftreglers vergrößert.
Die Sicherung der Gelenkbolzen 3 gegen Herausfallen geschieht in der bisher bekannten Weise vielfach durch einen Kerbstift oder konischen Stift, durch den der Bolzen mit dem Achsstück verstiftet wird. Diese Sicherung ergibt keine unbedingte Betriebssicherheit. Die Löcher zur Einbringung des Kerbstiftes oder konischen Stiftes müssen sorgfältig gebohrt werden, weil der Sicherungsstift sonst unter der Wirkung der Fliehkraft und der Erschütterungen in der Kraftmaschine herausfallen kann. Auch muß diese Sicherung von Hand erfolgen. Die einwandfreie Ausführung und die Betriebssicherheit sind von der Zuverlässigkeit der mit der Durchführung betrauten Arbeitskraft abhängig. In anderer Weise geschieht die Sicherung durch drei Kerbe, die am Ende des Gelenkbolzens eingeschlagen werden. Noch anders kann das Ende des Gelenkbolzens umgestaucht werden, damit eine feste Verbindung entsteht. Diese beiden Sicherungsarten ergeben die Gefahr, daß die Augen der Schwungkörper gegen die Paßflächen zwischen Schwungkörper und Achsstück festgeklemmt werden, weil beide Sicherungsarten eine Art Nietung darstellen. In anderer Weise kann der Gelenkbolzen an einem Ende eine Kerbzahnung erhalten, mit welcher er in den Schwungkörper eingeschlagen wird. Mit dieser Sicherung besteht die Gefahr, daß der Gelenkbolzen bei nicht einwandfreier Passung oder bei starken Erschütterungen unter der Wirkung der Fliehkraft herausfallen kann. Nach der vorliegenden Erfindung geschieht die Sicherung der Gelenkbolzen 3 gemäß Abb. 3 und io in der Weise, daß der Bolzen etwas kürzer ausgeführt wird und mittels einer Stauchvorrichtung oder einer Nietmaschine eine ringförmige Wulst am Ende des Schwungkörpers i gegen das Ende des Gelenkbolzens 3 angestaucht wird. Da diese Stauchung in der Mittelachse des Bolzens erfolgt und die Wulst sich ringförmig gegen den Bolzen legt, kann eine Verklemmung zwischen Schwungkörper und Achsstück nicht eintreten. Der Arbeitsgang geht außerordentlich schnell vor sich.
In Abb. 5 ist noch eine andere einfache Sicherung dargestellt, die sowohl zur Sicherung der Gelenkholzen 3 als auch (wie in Abb. 3 und 9 gezeigt) zur Sicherung der Federmuttern ii verwendet werden kann. Dieselbe geschieht durch konisch gepreßte Ringe 24. In das Ende der zur Befestigung der Federmuttern dienenden Schrauben 12 bzw. in das Ende der Gelenkbolzen 3 werden Nuten eingearbeitet, deren Innendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des konischen Ringes 24 so abgestimmt ist, daß der konische Ring in diese Nut einfedert, wenn er nach dem Überstreifen über den äußeren Bund plangedrückt wird. Diese Sicherung ist außerordentlich fest und betriebssicher.
In der bisher bekannten Weise müssen einstufige Fliehkraftregler andere Schrauben 12 erhalten als zweistufige Fliehkraftregler, weil der Bund io wegfallen muß. Sie müssen außerdem andere Gelenkfederteller 7 haben, die die Zentrierränder für die inneren Federn haben müssen. Gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich serienmäßig fertiggestellte zweistufige Fliehkraftregler dadurch in einstufige Fliehkraftregler umstellen, daß man in die Gelenkfederteller 7 Kappen 2o einlegt, die den Bund io der Schrauben 12 umgreifen. Gegen diese Kappen drücken die inneren Federn 25 und 26 und werden durch dieselben zentriert.
Die zur Befestigung der Federmuttern i i dienenden und in das Achsstück 2 eingeschraubten Schrauben 12 werden in der bisher bekannten Weise mit dem Achsstück 2 hart verlötet. Das Achsstück 2 und die Schrauben 12 müssen dabei auf 750 bis 8oo° erhitzt werden. Die einwandfreie Hartlötung ist von der Wahl des hierfür verwendeten Lotes und Flußmittels und von der Zuverlässigkeit der damit betrauten Arbeitskraft abhängig. Die Sicherung der Schrauben 12 geschieht gemäß der vorliegenden Erfindung auf kaltem Wege dadurch, daß das Achsstück 2 gegen das Einschraubgewinde des Bolzens 12 z. B. in der Pfeilrichtung M (s. Abb. 3) mit einem Ringstemmer oder einem ähnlichen Werkzeug verstemmt wird. Der Arbeitsgang kann maschinell mit großer Geschwindigkeit vorgenommen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Die Elemente derselben können auch in anderer Kombination wie gezeigt und beschrieben angewandt werden. Verschiedene dieser Elemente können z. B. Verwendung finden für Fliehkraftregler mit mit den Winkelhebeln gelenkig verbundenen Schwungkörpern und radial angeordneten Druckfedern oder für Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern und mit axial angeol-dnetenDruckfedern, ferner anstatt für zweistufige Fliehkraftregler auch für einstufige Fliehkraftregler.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Fliehkraftregler mit fest mit den Winkelhebeln verbundenen Schwungkörpern und gelenkig in den Schwungkörpern gelagerten Gelenkfedertellern in der Ausführung als Leerlauf-und Endregler, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Federteller (9) durch in den Schwungkörpern (i) in Schneiden gelagerte Gelenkfederteller (7) mitgenommen werden.
2. Fliehkraftregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) sich mit zwei parallel zueinander verlaufenden Planflächen der Hülsennasen (2i) in entsprechenden Schlitzen des Achsstückes (2) und mit den inneren zylindrischen Flächen dieser Nasen unmittelbar auf der Welle führt.
3. Fliehkraftregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungkörper (i) mit der Hülse (6) gelenkig verbunden sind durch zylindrische Bolzen (5 bzw. 1s), die an einem Ende durch zwei parallel zueinander verlaufende Flächen angeflacht sind und mit diesen Flächen mit in die Hülsennasen (2i oder 22) bzw. in die Schwungkörperarme (4) eingearbeiteten Schlitzen so im Eingriff stehen, daß der Absatz zwischen dem zylindrischen und dem angeflachten Teil der Bolzen (5 bzw. 1s) sich unter der Wirkung der Fliehkraft gegen die Schwungkörperarme (4) anlegt.
4.Fliehkraftregler nach Anspruch i mit Regulierstift, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungkörper (i) mit einem mit dem Regulierstift (i8) fest verschraubten Querstück (i7) gelenkig verbunden sind, das sich in einem rechteckigen Schlitz des Achsstückes (2) führt.
5. Fliehkraftregler nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Federteller (9) sich mit einem Innenkonus gegen die Bunde (io) abstützen und mit einem Außenkonus von den entsprechend konisch ausgesenkten Gelenkfedertellern (7) mitgenommen werden.
6. Fliehkraftregler nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung der Gelenkbolzen (3) dadurch erfolgt, daß eine ringförmige Wulst am Ende der Bohrung des mit dem Gelenkbolzen befestigten Reglerteiles gegen das Ende des Gelenkbolzens durch Schlag angestaucht wird.
7. Fliehkraftregler nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung der Gelenkbolzen (3) oder der Federmuttern (i i) durch konisch gepreßte und nach dem Überstreifen über den äußeren Bund plangedrückte und damit in eine entsprechende Nut des Bolzens einfedernde Ringe erfolgt. R.
Fliehkraftregler nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umstellung von einem zweistufigen in einen einstufigen Regler durch Kappen (20) erfolgt, die den Bund (1o) der Schrauben (12) umgreifen und gegen welche die inneren Enden der Federn (25 und 26) drücken und durch dieselben zentriert werden.
9. Fliehkraftregler nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung der zur Befestigung der Federmuttern dienenden Schrauben (12) dadurch erfolgt, daß.das Achsstück (2) 'gegen das Einschraubgewinde der Schrauben (12) mit einem Ringstemmer oder einem ähnlichen Werkzeug verstemmt wird.