DE947042C

DE947042C - Centrifugal governor for power machines with speed adjustment

Info

Publication number: DE947042C
Application number: DEM18281A
Authority: DE
Inventors: Walter Benz
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1953-04-24
Filing date: 1953-04-24
Publication date: 1956-08-09

Description

Fliehkraftregler- für Kraftmaschinen mit Drehzahlverstellung Die bekannten Kraftmaschinenregler, welche eine Drehzahlverstellung während des Betriebes zulassen, sind mit feststehenden Reglerfedern ausgerüstet, deren Kräfte über Winkelhebel den radial auswärts gerichteten Fliehkräften der umlaufenden Reglergewichte entgegenwirken. Diese Anordnung war bisher notwendig, um die Spannung der Reglerfedern mittels eines Verstellgliedes entsprechend der geforderten Drehzahl ändern zu können, Die Kraftübertragung über die federbelasteten Winkelhebel besitzt jedoch den Nachteil, daß die in der Lagerung dieser Hebel wirksamen Reibungskräfte die Eigenreibung des Reglers so stark vergrößern, daß er auf kleine Drehzahlschwankungen überhaupt nicht, auf größere Drehzahländerungen nur stark verzögert anspricht. Dies verursacht bei periodisch auftretender Belastung ein dauerndes Pendeln des Reglers und damit der Drehzahl und macht den Regler für Fälle, bei denen hohe Drehzahlgleichheit bei leicht schwankender Belastung gefordert wird, völlig ungeeignet. Es sind zur Abhilfe -dieses Übels schon verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden - wie Lagerung derWinkelhebel in Schneiden oder in Wälzlagern -doch haben diese Ausführungen wegen ihrer zu geringen Lebensdauer nicht voll befriedigt. An Kraftmaschinen, deren Regler für konstante oder nur in kleinen Grenzen veränderliche Drehzahlen wirksam sein sollen, wurde zur Beseitigung des genannten Nachteiles auch schon vorgeschlagen, die Reglerfedern mit den Fliehgewichten umlaufend anzuordnen. Diese Anordnung vermeidet zwar den Nachteil der hohen Reibung, da hierbei nur die Verstellkräfte zur Kraftmaschine über Winkelhebel übertragen werden müssen, läßt aber in ihrer bekannten Gestaltung keine Änderung der Federspannung zur- Drehzahlverstellung während des Betriebes zu.Centrifugal governor for power machines with speed adjustment The known power machine regulators, which allow a speed adjustment during operation, are equipped with fixed regulator springs whose forces counteract the radially outward centrifugal forces of the rotating regulator weights via angle levers. This arrangement was previously necessary in order to be able to change the tension of the regulator springs by means of an adjusting member according to the required speed. that it does not respond at all to small fluctuations in speed and only with a long delay to larger changes in speed. If the load occurs periodically, this causes the controller to oscillate continuously, and thus the speed, and makes the controller completely unsuitable for cases in which a high level of speed equality is required with slightly fluctuating loads. There are to remedy the situation - this evil has become known various measures - such as storage derWinkelhebel in cutting or in roller bearings have -Yes not fully satisfied these statements due to their low life. On prime movers, the governor of which should be effective for constant speeds or speeds that can only be changed within small limits, it has already been proposed to arrange the governor springs with the centrifugal weights on a circumferential basis in order to eliminate the disadvantage mentioned. This arrangement avoids the disadvantage of high friction, since only the adjustment forces have to be transmitted to the engine via angle levers, but in its known design does not allow any change in the spring tension for speed adjustment during operation.

Bei einer weiteren bekannten Bauart eines Fliehkraftreglers kann zwar die Spannung der Reglerfedern, welche mit den Fliehgewichten umlaufend angeordnet sind, während des Betriebes geändert werden. Hierbei sind aber die Reglerfedern so gelagert, daß ihre Mittelachsen mit dem Weg des Schwerpunktes des jeweils zugehörigen Fliehgewichtes einen Winkel einschließen. Dies hat eine zusätzliche Kraftkomponente in den Lagerstellen der Fliehgewichte zur Folge, womit wiederum große Reibungskräfte mit den bereits im vorhergehenden beschriebenen Nachteilen auftreten.In another known type of centrifugal governor, although the tension of the regulator springs, which are arranged around the centrifugal weights can be changed during operation. But here are the regulator springs stored so that their central axes with the path of the center of gravity of each associated Flyweight include an angle. This has an additional force component in the bearing points of the flyweights, which in turn results in large frictional forces occur with the disadvantages already described above.

Darüber hinaus besteht bei der letztgenannten Bauart der weitere Nachteil, daß die Verstellkräfte zur Änderung der Spannung der Reglerfedern durch ein besonderes Drucklager aufgenommen ,verden müssen, das infolge seiner dauernden Belastung einer schnellen Abnutzung unterliegt. Schließlich ist noch von Nachteil, daß, einerseits bedingt durch die senkrechte Anordnung der Reglerachse und andererseits durch die Verlegung des die Füllung der Kraftmaschine beeinflussenden Gliedes an den Außenumfang der den Regler tragenden Wellen, eine Ausgleichsfeder solcher Stärke notwendig wird, daß durch sie das Regelergebnis nachteilig beeinflußt wird.-Es ist eine weitere Bauart eines Reglers bekanntgeworden, welche die vorstehend' beschriebenen Nachteile teilweise dadurch vermeidet, daß die Reglerfedern so in den umlaufenden Reglergewichten angeordnet sind, daß ihre Mittelachsen mit dem Weg des Schwerpunktes der Reglergewichte zusammenfallen. Die Änderung der Federspannung wird bei dieser Bauart durch biegsame Verbindungsmittel bewirkt, die über Rollen nach außen geführt sind. Bei dieser Anordnung bleibt der Nachteil bestehen, daß die Rückdruckkräfte der Reglerfedern als Axialkraft von einem Drucklager aufgenommen werden müssen, welches demzufolge einer hohen Abnutzung und Störanfälligkeit ausgesetzt ist.In addition, there is the further disadvantage of the last-mentioned design, that the adjustment forces to change the tension of the regulator springs by a special Pressure bearing added, must verden, as a result of its permanent load a subject to rapid wear and tear. Finally, it is also disadvantageous that, on the one hand caused by the vertical arrangement of the controller axis and, on the other hand, by the Relocation of the element influencing the filling of the engine to the outer circumference of the shafts carrying the regulator, a compensating spring of such strength is necessary, that the result of the rule is adversely affected by them.-It is another Design of a controller has become known, which has the disadvantages described above partially avoids that the regulator springs so in the rotating regulator weights are arranged so that their central axes align with the path of the center of gravity of the controller weights to coincide. The change in the spring tension is made in this design by flexible Causes connecting means that are guided to the outside via rollers. With this arrangement the disadvantage remains that the back pressure forces of the regulator springs as an axial force have to be absorbed by a thrust bearing, which consequently has a high level of wear and is susceptible to failure.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung; einen Regler, bei welchem die Spannung der mit den Fliehgewichten umlaufenden Reglerfedern ' während des Betriebes veränderbar ist, so zu gestalten, -daß bei weitem Verstellbereich der Drehzahl die hohen Reibungskräfte und damit die großen Bewegungswiderstände sowie die hohe Lager-Belastung der bishergen.Reglerbauarten vermieden werden, so daß der Regler -eine für jeden Betriebsfall ausreichende Empfindlichkeit besitzt.In contrast, it is the object of the invention; a regulator in which the tension of the regulator springs rotating with the flyweights during operation is changeable to be designed in such a way -that with a wide adjustment range of the speed high frictional forces and thus the great resistance to movement as well as the high load on the bearings of the previous controller types are avoided, so that the controller - one for everyone Case has sufficient sensitivity.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Fliehkraftregler der genannten Art, bei dem die Reglerfedern so in den umlaufenden Reglergewichten angeordnet sind, daß ' ihre Mittelachsen- mindestens annähernd mit dem Weg des Schwerpunktes der Reglergewichte zusammenfullen, an den Hebeln zur Übertragung der Einstellbewegung für die Spannung der Reglerfedern Fliehgewichte vorgesehen werden; deren Fliehkräfte bei der jeweiligen Drehzahl des Reglers das Einstellgestänge für die Wahl der Federspannung mindestens teilweise vom Rückdruck der Reglerfedern entlasten- Eine solche Ausbildung kommt außer der Ansprechempfindlichkeit auch der Lebensdauer und Betriebssicherheit des Reglers zugute, weil damit Belastungen der Reglerlagerung in Achsrichtung ausgeschaltet werden.This object is achieved according to the invention in that in a Centrifugal governor of the type mentioned, in which the governor springs so in the revolving Controller weights are arranged that 'their central axes at least approximately with the way of the center of gravity of the regulator weights together on the levers for transmission the adjustment movement for the tension of the governor springs flyweights provided will; whose centrifugal forces at the respective speed of the controller the adjustment linkage for the choice of the spring tension at least partly from the back pressure of the regulator springs Relieve- Such a training comes in addition to the responsiveness also the The lifespan and operational reliability of the controller benefit, because this puts stress on the Controller bearings in the axis direction can be switched off.

Der weiteren Erfindung gemäß ist es vorteilhaft,. die zur Weiterleitung der vom Regler ausgehenden Impulse dienende Welle innerhalb zweier ineinandergesteckter Hohlwellen zu lagern, von denen die eine in an sich bekannter Weise der Halterung der Reglergewichte dient, während die andere'die Einstellbewegung auf die zur Sparmungsänderung der Reglerfedern dienenden Organe überträgt. Es ist zwar außerdem bekannt,, eine zur Weiterleitung der vom Regler ausgehendem Impulse dienernde Welle innerhalb einer Hohlwelle,. welche den eigentlichen Regler trägt, anzuordnen, doch kann erst die erfindungsgemäße Anordnung von drei ineinandergesteckten Wellen, von denen zwei »HohIwelIen sind, eine Verringerung des Gewichtes und der dadurch bedingten Massen- und Reibungseinflüsse bewirken, so daß bei einem Regler von der Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht, keine Verfälschung des. Regelergebnisses eintritt.According to the further invention it is advantageous. those for forwarding The shaft serving the impulses emitted by the controller within two nested shafts To store hollow shafts, one of which in a known manner of the holder The regulator weights are used, while the other 'adjusts the adjustment movement to change the savings the governor springs serving organs transfers. Although it is also known, a for forwarding the impulses emanating from the controller within a Hollow shaft ,. which carries the actual controller, but only the inventive arrangement of three nested shafts, two of which »Hollows are, a reduction in weight and the resulting mass and cause frictional influences, so that in a controller of the type on which the invention relates, no falsification of the control result occurs.

Die Fig. i, 2 und 3 zeigen eine Ausführung des erfindungsgemäßen Fliehkraftreglers in sciraubiIdlicher Darstellung und teilweisem Schnitt. Hierbei zeigt Fig. r die Gesamtansicht, während bei den Fig. 2 und 3 verschiedene Teile zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen sind. ' Der Aufbau des Fliehkraftreglers ist irre einzelnen folgender: Zwei HohlwelIen i und 2 und. eine Welle 3 sind ineinander verschiebbar angeordnet. Die Welle i dient als Antriebswelle des Reglers,. wozu sie ein Zahnrad-4, das mit einem weiteren, an der nicht gezeigten Kraftmaschine vorgesehenen Rad im Eingriff steht, trägt. Die Welle i setzt sich im Halter 5 fort, an welchem die beiden Doppelwinkelhebel 6 und 7.schwenkbar bei 8 bzw. g angelenkt sind. Diese Winkelhebel tragen die RegIergewichte so und ii, welche vorzugsweise quader--förmig gestaltet sind, um in verhältnismäßig einfacher Weise ihre gewichtsmäßig genaue Herstellung zu ermöglichen. Die Reglergewichte io und i i stehen unter dem Einfluß der Reglerfedern 12, von welchen die eine in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Diese Reglerfedern stützen sich über Federteller 13 an Winkelhebeln 14 bzw. 15 ab, welche bei 16 bzw. 17 ebenfalls am Halter 5 schwenkbar gelagert sind. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Winkelhebel 6 und 7 ihre Bewegungen über einen Ring 18 auf die mitlaufende Verstellwelle 3 übertragen. Mit der Verstellwelle 3 sind, wie wiederum Fig, i zeigt, das Drucklager ig- und die Hebel 2o sowie 21 verbunden, zwecks Beeinflussung z. B. der Regelstange der Einspritzpumpe eines Dieselmotors.FIGS. 1, 2 and 3 show an embodiment of the centrifugal governor according to the invention in a full view and in partial section. Here, FIG. R shows the overall view, while in FIGS. 2 and 3 different parts have been omitted for better clarity. The structure of the governor is as follows: Two hollow shafts i and 2 and. a shaft 3 are arranged to be displaceable within one another. The shaft i serves as the drive shaft of the controller. For which purpose it carries a gear-4 which meshes with a further gear provided on the engine, not shown. The shaft i continues in the holder 5, on which the two double angle levers 6 and 7 are pivotably articulated at 8 and g, respectively. These angle levers carry the control weights so and ii, which are preferably designed in the shape of a parallelepiped, in order to enable them to be manufactured with precise weight in a relatively simple manner. The regulator weights io and ii are under the influence of the regulator springs 12, one of which is not visible in the drawing. These regulator springs are supported by spring plates 13 on angle levers 14 and 15, which are also pivotably mounted on holder 5 at 16 and 17, respectively. From Fig. 2 it can be seen that the angle levers 6 and 7 transmit their movements via a ring 18 to the adjusting shaft 3 moving along. With the adjusting shaft 3, as again Fig, i shows, the thrust bearing ig- and the levers 2o and 21 are connected, for the purpose of influencing z. B. the control rack of the injection pump of a diesel engine.

In Fig. 3 sind die übertragungsmittel gezeigt, mittels welcher den Reglerfedern 12 während des Betriebes in stufenloser Weise verschiedene, die jeweilige Solldrehzahl bestimmende Vorspannungen mitgeteilt werden können. Die Hohlwelle 2 stützt sich mittels ihrer Scheibe 22 an .den Ansätzen 23 der Winkelhebel 14 bzw. 15 ab, wobei die Scheibe mittels der Nase 24 jedes Winkelhebels zum Umlaufen mit dem Halter 5 gebracht wird. Wie Fig. i zeigt, übertragen die in nicht näher dargestellter Weise zur Drehzahländerung willkürlich beeinflußbaren Hebel 25 und 26 die Verstellbewegungen über ein Drucklager 27 auf die Hohlwelle 2, die sie ihrerseits über die Scheibe 22 an die Winkelhebel 14 und 15 weitergibt, welche mittels der Teller 13 die Spannung der sich andererseits in den Gewichten 1o, i i abstützenden Reglerfedern ändern. An den Winkelhebeln 14, 15 sind Fliehgewichte 28 und 29 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise angebracht, welche den Zweck haben, durch die von ihnen gelieferten Kräfte bei jeder eingestellten Drehzahl den Rückdruck der Reglerfedern 12 in einem solchen Maße auszugleichen, daß" zwar eine sicher Anlage der Scheibe 22 an den Ansätzen 23 der Hebel 14 und 15 erreicht ist, darüber hinaus aber das Lager 27 nicht durch größere Kräfte beansprucht wird.In Fig. 3, the transmission means are shown by means of which the Regulator springs 12 during operation in a continuously variable manner different, the respective Setpoint speed determining biases can be communicated. The hollow shaft 2 is supported by means of its disk 22 on .den lugs 23 of the angle lever 14 or 15 from, the disc by means of the nose 24 of each angle lever to rotate with the holder 5 is brought. As shown in FIG. I, the transmitted in not shown in detail Way to change the speed arbitrarily influenceable levers 25 and 26 the adjustment movements Via a thrust bearing 27 on the hollow shaft 2, which it in turn over the disc 22 to the angle levers 14 and 15, which by means of the plate 13, the tension the regulator springs supported on the other hand in the weights 1o, i i change. On the angle levers 14, 15 flyweights 28 and 29 are shown in FIG Manner attached, which have the purpose, by the forces supplied by them at each set speed, the back pressure of the regulator springs 12 in such a To compensate for the extent that "although a safe investment of the disc 22 on the approaches 23 of the levers 14 and 15 is reached, but beyond that the bearing 27 is not through greater forces are required.

Der alle umlaufenden Teile tragende Halter 5 ist fliegend innerhalb der Regeleinrichtung gelagert. Die Scheibe 22 der Stellwelle 2 findet an der letzteren an einem balligen Bund 30 ihre Auflage, wodurch erreicht ist, daß die Reglerfedern 12 gleichmäßig verstellt werden.The holder 5, which carries all rotating parts, is overhung within the control device. The disk 22 of the control shaft 2 is supported on the latter on a spherical collar 30 , which means that the regulator springs 12 are adjusted evenly.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Reglers ist folgende: Im Betrieb der zu regelnden Maschine wird der Regler über das Zahnrad 4 angetrieben. Hierbei üben die mit dem Halter 5 umlaufenden Reglergewichte 1o und 1i Fliehkräfte aus, in deren Wirkungsebene die gemeinsame Mittelachse der beiden Reglerfedern 12 liegt. Die gegen die Spannung letzterer Federn ausgeführten Radialbew.egungen der Reglergewichte übertragen sich über die doppelarmigen Hebel 6 und 7 auf den Ring 18 (Fig. 2) der Verstellwelle 3 und veranlassen axiale Bewegungen der letzteren. Diese Bewegungen werden weiter über das Drucklager 19 sowie die Hebel 2o und 21 z. B. der Regelstange der Einspritzpumpe der Kraftmaschine zugeleitet.The mode of operation of the controller described is as follows: In operation of the machine to be controlled, the controller is driven via gear 4. Here the regulator weights 1o and 1i rotating with the holder 5 exert centrifugal forces, in whose plane of action the common central axis of the two regulator springs 12 lies. The radial movements of the regulator weights against the tension of the latter springs are transmitted via the double-armed levers 6 and 7 to the ring 18 (Fig. 2) of the Adjusting shaft 3 and cause axial movements of the latter. These movements are further on the thrust bearing 19 and the levers 2o and 21 z. B. the control rod fed to the injection pump of the engine.

Die jeweilige Drehzahl, auf welcher der Regler die Kraftmaschine zu halten hat, ist durch die Vorspannung der mit den Reglergewichten io, i i umlaufenden Reglerfedern 12 bestimmt. Soll diese Drehzahl aus irgendwelchen Gründen geändert werden, so wird durch entsprechendes Betätigen der Hebel 25 und 26 die Hohlwelle 2 axial verschoben, wobei die umlaufende Scheibe 22 über die Ansätze 23 die Winkelhebel 14 und 15 entweder im Sinne der Erhöhung der Federspannung (Drehzahlvergrößerung) oder der Verringerung der Federspannung (Drehzahlverkleinerung) um die Achsen 16 bzw. 17 schwenkt. Die von den Fliehgewichten 28 und 29 der umlaufenden Winkelhebel 14 bzw. 15 ausgeübten Fliehkräfte sorgen dabei bei jeder gewählten Drehzahl dafür, daß das Drucklager 27 in der bereits erwähnten Weise weitgehend von Kräften entlastet wird.The respective speed at which the controller drives the engine has hold is due to the bias of the circulating with the controller weights io, i i Regulator springs 12 determined. Should this speed be changed for some reason are, by appropriately actuating the levers 25 and 26, the hollow shaft 2 axially displaced, the circumferential disk 22 via the lugs 23, the angle lever 14 and 15 either in the sense of increasing the spring tension (increasing the speed) or the reduction of the spring tension (reduction in speed) around the axes 16 or 17 pivots. That of the flyweights 28 and 29 of the rotating angle lever 14 or 15 centrifugal forces exerted at each selected speed ensure that that the thrust bearing 27 largely relieved of forces in the manner already mentioned will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Centrifugal governors for power machines with governor springs, which are arranged circumferentially with the flyweights and their tension for the purpose Setting of different machine speeds during operation with the help of Transmission levers is infinitely variable, the regulator springs so in the revolving Regulator weights are arranged so that their central axes are at least approximately with the path of the center of gravity of the controller weights coincide, characterized in that that on the levers (14, 15) to transfer the setting movement to the regulator springs (12) centrifugal weights (28, 29) are provided, the centrifugal forces of which at the respective Speed of the controller the adjustment linkage for the choice of the spring tension at least partially relieve the back pressure of the regulator springs.

2. Centrifugal governor according to claim 1, characterized in that the shaft (3) serving for forwarding the pulses emanating from the controller is mounted within two nested hollow shafts (i, 2), one of which (1) in a manner known per se of the holder = the regulator weights (io, i1) are used, while the other (2) transfers the adjustment movement to the levers (14., 15) used to change the tension of the regulator springs. -Respected publications: German Patent Nos. 228683, 348556; French patent specification No. 577221.