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Gerät für Maschinen mit einer sich drehenden Welle zur Anzeige des
Augenblickswertes des Verbrauchs eines strömenden, in der Maschine zum Verbrauch
bestimmten Mediums Die Erfindung betrifft ein Gerät für Maschinen mit einer sich
drehenden Welle zur Anzeige des Augenblickswerts des Verbrauchs eines strömenden,
in der Maschine zum Verbrauch bestimmten Mediums in Abhängigkeit von der Drehzahl
dieser Welle, d. h. ein Gerät, welches entweder die auf eine Volumeinheit des betreffenden
Mittels bezogene Drehzahl der Welle oder, was auf das gleiche hinausläuft, das Volumen
des benutzten Mittels bezogen auf eine bestimmte Drehzahl dieser Welle, anzeigen
soll. Falls die Maschine ein Motor ist, der ein Kraftfahrzeug antreibt, kann diese
Drehzahl bei einem gegebenen tSbersetzungsverhältnis zwischen der Motorwelle und
den Rädern des Fahrzeuges durch die von dem Kraftfahrzeug durchfahrene Entfernung
ausgedrückt werden.
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Mit derartigen Geräten kann also in jedem Augenblick eine Aussage
über den Augenblickswert des Verbrauchs des Motors in einer der üblichen Ausdrucksweisen
erhalten werden, z. B. in Litern Brennstoff je Iookm oder in mit einer Gallone Brennstoff
zu durchfahrende Meilen, oder
auch in Litern für eine gewisse Drehzahl
des Motors. Offenbar gestattet die Verwendung derartiger Geräte die günstigste Benutzung
des Motors, d. h. seine Benutzung mit dem geringsten Verbrauch.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Geräte zur Anzeige
des Verbrauchs für Verbrennungsmotore so auszubilden, daß sie besser als bisher
den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen.
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Gemäß der Erfindung bestehen derartige Geräte im ~ wesentlichen aus
einem Tachometer, dessen Anzeigeorgan einerseits einer sich gleichsinnig mit der
Drehzahl der sich drehenden Welle ändernden Antriebskraft und andererseits einer
mittels einer elastischen Vorrichtung ausgeübten Rückholkraft ausgesetzt ist und
wobei die Kenngrößen der elastischen Vorrichtung in Abhängigkeit von den Anderungen
des Augenblickswerts der der Maschine zugeführten Menge des zum Verbrauch bestimmten
Mediums so veränderbar sind, daß sich die Rückholkraft gleichsinnig mit dem Augenblickswert
der Menge des zum Verbrauch bestimmten Mediums verändert. Vorteilhafterweise kann
die elastische Vorrichtung durch eine Blattfeder gebildet sein, welche an einem
Ende fest eingespannt und am anderen Ende mit dem Anzeigeorgan verbunden ist, wobei
die Ausbildung der Vorrichtung so getroffen ist, daß die Nutzlänge der Feder umgekehrt
proportional zu den Anderungen des Augenblickswerts der Menge des zum Verbrauch
bestimmten Mediums veränderbar ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Veränderung
der Nutzlänge der Feder durch einen Hebel geschieht, der durch die Mittel zur Veränderung
der Kenngrößen der elastischen Vorrichtung entsprechend der Größe des Augenblickswerts
der Menge des zum Verbrauch bestimmten Mediums um eine Achse verdrehbar ist und
in der Nähe seines einen Endes die Feder an einer veränderlichen Stelle gegen eine
Rippe drückt. Es kann zweckmäßig sein, daß die Rippe eine ebene Fläche bildet und
die Feder in der Ruhestellung an dieser anliegt. Mit besonderem Vorteil kann der
Hebel eine Rolle tragen, welche durch eine Feder so gegen die Feder gedrückt wird,
daß diese stets an der Stelle der Rolle an der Rippe anliegt.
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Zweckmäßigerweise können die Mittel zur Veränderung der Kenngrößen
der elastischen Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Augenblickswert der Menge des
zum Verbrauch bestimmten Mediums durch einen Druck beeinflußt werden, welcher an
einer Stelle des die Maschine mit Mengen des zum Verbrauch bestimmten Mediums speisenden
Systems herrscht.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielshalber erläutert.
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Fig. I zeigt in einer teilweise geschnittenen schematischen Seitenansicht
ein erfindungsgemäßes Gerät zur Anzeige der Verbrauchs; Fig. 2 und 3 sind eine von
der Seite gesehene Teilansicht des Geräts der Fig. I bzw. ein Schnitt längs der
Linie III-III der Fig. I; Fig. 4 zeigt in gleicher Weise wie Fig. I eine andere
Ausführungsform eines Geräts zur Anzeige des Verbrauchs.
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Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem Tachometer I mit einem
sich drehenden Anzeigeorgan, z. B. einer Trommel, einem Zifferblatt oder vorzugsweise
einem Zeiger 2, welcher vor einem festen Zifferblatt 3 spielt. Das Tachometer ist
mit einer von dem Motor angetriebenen sich drehenden Welle durch eine vorzugsweise
biegsame Transmission 4 (Fig. 2) verbunden und übt auf eine Achse 5, auf welcher
der Zeiger 2 sitzt, ein Antriebsmoment aus, welches sich gleichsinnig mit der Geschwindigkeit
der Welle ändert und durch eine Rückholfeder ausgeglichen wird.
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Das Tachometer 1 weist eine beliebige (mechanische, elektrische,
magnetische usw.) Bauart auf und ist so ausgehildet, daß einer bestimmten Geschwindigkeit
ein auf die Achse 5 des Zeigers 2 wirkendes ebenfaIIs bestimmtes Antriebsmoment
entspricht. Da derartige Tachometer an sich bekannt sind, erscheint die Beschreibung
oder die Darstellung einer bestimmten Ausführungsform überflüssig.
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Diesem Gerät werden nun Mittel zugeordnet, welche die Kenngrößen
der Rückholfeder in Abhängigkeit von den Änderungen des Augenblickswerts der den
Motor speisenden Brennstoffmenge so verändern, daß sich das Rückholmoment gleichsinnig
mit der Brennstoffmenge ändert.
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Gemäß einer vorteilhaften Lösung erhält die Rückholfeder die Form
eines Federbatts 6, weIches an einem Ende fest eingespannt und an dem anderen Ende
mit der Achse 5 des Zeigers verbunden ist, z. B. mittels eines biegsamen Bandes
7, welches sich auf eine auf der Achse 5 des Zeigers sitzenden Trommel 8 aufwickelt.
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Die Anordnung ist nun so ausgebildet, daß einer Vergrößerung des
Augenblickswerts der Durchflußmenge eine Verkleinerung der Nutzlänge der Feder 6,
d. h. unter sonst gleichen Umständen eine Vergrößerung der Spannung derselben und
des Rückholmoments entspricht und daß einer Verringerung des Augenblickswerts der
Durchflußmenge eine Vergrößerung der Nutzlänge der Feder 6, d. h. unter sonst gleichen
Umständen eine Abnahme der Spannung derselben und des Rückholmoments entspricht.
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Hierfür ist z. B. ein Schwenkhebel 9 (Fig. 1 und 4) vorgesehen, welcher
um so mehr in der Pfeilrichtung um seine Schwenkachse 10 schwenkt, je größer der
Augenblickswert der Durchflußmenge ist. An einem Ende dieses Hebels g ist eine Rolle
II angeordnet, welche von einer in einer Aussparung I3 des Hebels g gleitenden Gabel
12 getragen wird und in radialer Richtung unter der Einwirkung einer Feder 14 (s.
Fig. 3) steht. Diese Rolle drückt auf die Feder 6, welche zweckmäßig durch Schrauben
15 an einer dem Gestell des Geräts angehörenden Rippe6 befestigt ist.
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Die Kenngrößen der Federn 6 und 14 werden nun so gewählt, daß die
Feder 6 an der Stelle der Rolle II die Rippe6 berührt, so daß der wirk-
same
Abschnitt der Feder 6 tatsächlich durch die Rolle begrenzt wird.
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Wenn das Tachometer kein Antriebsmoment auf den Zeiger 2 ausübt (bei
stillstehendem Motor), liegt die Feder 6 an der ihr gegenüberliegenden Rippe 16
auf ihrer ganzen Länge an. Hierfür ist z. B die Rippe 16 geradlinig, und das gesamte
Federblatt 6 ist in der Ruhestellung ebenfalls geradlinig. Der Hebel 9 kann dann
schwenken, ohne eine Verstellung des Zeigers 2 zu bewirken.
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Wenn das Tachometer ein Antriebsmoment bestimmter Größe auf den Zeiger
2 ausübt (wenn der Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit läuft), hebt sich
der jenseits der Rolle II liegende freie Abschnitt der Feder 6 von der Rippe I6
ab, und die Spannung der Nutzlänge der Feder 6 nimmt gleichzeitig mit der Abnahme
derselben, d.h., gleichzeitig mit der Zunahme des Augenblickswerts der Brennstoffmenge
zu. Das auf den Zeiger 2 ausgeübte Rückholmoment nimmt gleichzeitig mit der Spannung
der Nutzlänge der Feder 6 zu.
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Bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Motors wird somit der Zeiger
2 um so mehr im Gegenuhrzeigersinn verdreht, je größer der Augenblickswert der Durchflußmenge
ist. Ferner wird bei einem gegebenen Augenblickswert der Brennstoffmenge der Zeiger
um so mehr im Uhrzeigersinn verstellt, je größer die Geschwindigkeit des Motors
ist.
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Bei geeigneter Bemessung aller Teile des Geräts (Kenngrößen der Federn,
Länge der Hebelarme usw.) entspricht offenbar einem bestimmten Augenblickswert des
Verbrauchs, d. h., einem Verhältnis zwischen dem Augenblickswert der Durchflußmenge
und dem Augenblickswert der Geschuindigkeit des Motores, eine und nur eine Gleichgewichtsstellung
des Zeigers 2, so daß das Zifferblatt 3 unmittelbar in Augenblickswerten des Verbrauchs
geeicht werden kann, z. B. in Litern für 100 km oder, was auf das gleiche, jedoch
in einem anderen Maßstab hinausläuft, in Meilen je Gallone.
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Die Mittel zur Verdrehung des Hebels g in Abhängigkeit von dem Augenblickswert
der Brennstoffmenge können ein Kapselsystem enthalten, in welchem als den Augenblickswert
der Brennstoffmenge darstellender Faktor der an einer Stelle des Vergasungssystems
des Motors herrschende Druck wirkt.
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Bei der Anwendung auf Motore, bei welchen der Brennstoff in dem Vergasungssystem
unter der Einwirkung eines durch einen Druckabfall erzeugten Unterdrucks austritt,
kann in dem Kapselsystem der Unterdruck zur Einwirkung gebracht werden, welcher
in der Ansaugeleitung 17 des Motors (Fig. I) an einer geeignet gewählten Stelle
vor dem Drosselorgan I8 des Vergasungssystems herrscht, z. B. an der Stelle der
Austrittsöffnungen 19 des Systems. Dieser Unterdruck wird mittels einer zweckmäßig
einen kalibrierten Durchlaß 21 enthaltenden Leitung 20 in einer Kammer 22 zur Einwirkung
gebracht, deren eine Wand durch eine Membran 23 gebildet wird. Diese Membran 23
ist durch eine Stange 24 mit dem Schwenkhebel 9 verbunden, und eine Feder 25 wirkt
den Verstellungen der Membran 23 unter der Einwirkung des in der Kammer 22 herrschenden
Unterdrucks entgegen. Die Feder 25 kann natürlich durch Systeme mit mehreren Federn
ersetzt werden, welche die Herstellung einer beliebigen Gesetzmäßigkeit für die
Verstellung des Hebels g in Abhängigkeit von dem Augenblickswert der Brennstoffmenge
gestatten.
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Offenbar entspricht jedem Wert des Augenblickswerts der Brennstoffmenge
eine bestimmte Luftmenge in der Ansaugeleitung 17 des Motors, d. h. ein bestimmter
Unterdruck in der Kammer 22 und somit auch eine bestimmte Stellung der Stange 24
und eine bestimmte Stellung des Hebels 9.
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Bei der Anwendung auf Motore mit einem sogenannten Druckvergaser
wird der Brennstoff in die Ausaugeleitung 17 des Motors durch eine zweckmäßig jedoch
nicht unbedingt hinter dem Drosselorgan 18 liegende Oeffnung 26 (Fig. 4) unter der
Einwirkung des Drucks eingesprizt, welchem der Brennstoff in einer Kammer 27 von
einem kalibrierten Hauptdurchlaß 28 ausgesetzt ist. Der Druck in der Kammer 27 wird
durch eine durch ihr Gehäuse 29 schematisch dargestellte Vorrichtung in Abhängigkeit
von der Luftmenge in der Leitung I7 geregelt, welche im allgemeinen durch den in
einem vor dem Drosselorgan I8 angeordneten Venturirohr 30 herrschenden Unterdruck
bestimmt wird. Der in der Kammer 27 herrschende Brennstoffdruck wird über eine Leitung
20 in einem Kapselsystem zur Einwirkung gebracht, welches dem unter Bezugnahme auf
Fig. 1 beschriebenen entspricht. Der einzige Unterschied besteht darin, daß hier
einer Vergrößerung des Augenblickswerts der Brennstoffmenge eine Ausweitung der
Kammer 22 und eine Verstellung der Stange 24 nach oben (und nicht eine Zusammenziehung
der Kammer 22 und eine Verstellung der Stange 24 nach unten, -wie auf Fig. I) entspricht,
wobei die Anlenkung der Stange 24 an dem Hebel g so abgeändert werden muß, daß dem
Zeiger 2 Verstellungen in dem gleichen Sinn wie in Fig. I erteilt werden.
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Hierfür wird die Stange 24 an dem Hebel g an einer Stelle angelenkt,
welche zwischen der Schwenkachse IO desselben und der Rolle (Fig. 4) liegt, anstatt
an einer Stelle, welche in bezug auf die Schwenkachse IO (Fig. I) auf der der Rolle
II abgewandten Seite liegt. Es ist zu bemerken, daß der gleiche Schwenkhebel 9 für
die beiden Anwendungen benutzt werden kann, wenn er mit zwei Augen 3IaX 3Ib versehen
wird, von denen bei jeder Anwendung nur eines benutzt wird.