Regeleinrichtung mit Fliehgewichtregler. Die Erfindung betrifft eine Regelein- richtung mit Fliehgewichtregler, in welchem durch den Ausschlag der Fliehgewichte die gegenseitige Stellung zweier gleichachsiger Drehglieder in der Drehrichtung verändert wird.
Bei bekannten Reglern dieser Art ist jedes Fliehgewicht mittels eines Zapfens oder dergleichen an dem einen Drehglied schwenk bar gelagert, wobei die Schwenkachse in Be zug auf dieses Drehglied unverschiebbar ist. In Bezug auf das andere Drehglied ist das Fliehgewicht sowohl schwenkbar als auch in der Richtung senkrecht zur Schwenkachse verschiebbar geführt.
Die Teile des Flieh gewichtes, die sich in der Nähe der Achse des genannten Zapfens befinden, können ihre Lage in hezug auf das erstgenannte Dreh glied nur wenig ändern und infolgedessen unter dem Einfluss der Kräfte, denen sie unterworfen sind, nur geringe Arbeit leisten.
Es sind andere Regler der .eingangs er wähnten Art bekannt, bei .denen jedes Flieh gewicht zwischen zwei Führungsflächen Blei- tet, von denen die eine am einen, die andere am andern Drehglied vorgesehen ist. Solche Regler können so ausgebildet sein, dass alle Teile jedes Fliehgewichtes beim. Verstellen Wege von derselben Grösse und Richtung zu rücklegen und in entsprechendem Masse an der Leistung der Verstellarbeit teilhaben. Die mit den Führungsflächen versehenen Teile der Drehglieder nehmen aber viel Platz ein,
so dass in einem gegebenen Einbauraum nur verhältnismässig kleine Yliehgewichte untergebracht werden können.
Gemäss der Erfindung können bei ver hältnismässig geringen Aussenabmessungen des Reglers ein grosser Verstellwinkel und eine grosse nutzbare Verstellarbeit dadurch erzielt werden, dass jedes Fliehgewicht mit jedem der beiden Drehglieder durch je einen Zapfen schwenkbar verbunden ist, der an einem der beiden Organe, die er verbindet (Fliehgewicht bezw. Drehglied), in der Rich tung senkrecht zu seiner Achse verschiebbar geführt und am andern dieser beiden Organe unverschiebbar gelagert ist.
Wegen des kleinen Durchmessers, der dem Fliehgewichtregler mit der erfindungsgemä ssen Anordnung gegeben werden kann, kann diese auch bei Regeleinrichtungen von Vorteil sein, wo durch den Regler ein Organ in der Richtung der Achse der Drehglieder verstellt werden soll. In diesem Falle kann ein längs dieser Achse verschiebbares Glied mit den beiden Drehgliedern z. B. über gegeneinan der geneigte Führungen derart gekuppelt sein, dass eine Änderung der gegenseitigen Stellung der Drehglieder in der Drehrichtung eine Achsialverschiebung dieses Gliedes be wirkt.
In den Zeichnungen. sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt im Achsialschnitt nach der Linie A-A von Fig. 2 eine im Antrieb eines Hilfsapparates einer Brennkraftmaschine an gebrachte Verstellvorrichtung; Fig. 2 ist ein nach der Linie B-B senk recht zur Achse geführter Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 bei kleiner Dreh zahl;
Fig. 3 ist ein entsprechender Schnitt durch dieselbe Vorrichtung bei hoher Dreh zahl; Fig. 4 ist eine teilweise schematische Dar stellung einer Regeleinrichtung; Fig. 5 zeigt eine Einzelheit dieser An lage im Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 4.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das Gehäuse eines Brennkraftmaschinen-Hilfsapparates und 2 dessen Welle, die von der Brennkraft maschine aus über eine mit der Welle 2 gleichachsige Welle 3 und die nachstehend beschriebene Verstellvorrichtung angetrieben wird.
Diese hat den Zweck, die Stellung der Welle 2 des Hilfsapparates in Bezug auf die Welle 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl der letzteren in der Drehrichtung zu ver ändern, so dass die Arbeitsphasen des Hilfs apparates in Bezug auf diejenigen der Brenn- kraftmaschine je nach der Drehzahl ver schoben werden.
Der Hilfsapparat kann bei spielsweise ein Zündapparat sein; dann wird durch die Verstellvorrichtung der Zündzeit- Punkt in Bezug auf den Zeitpunkt verstellt, wo sich der Arbeitskolben der Brennkraft- maschine am Ende seines Verdichtungshubes im innern Totpunkt befindet.
Der Hilfs apparat kann auch eine Brennstoffeinspritz- pumpe sein, wobei durch die Verstellvorrich- tung der Zeitpunkt der Brennstoffeinsprit zung in Bezug auf den genannten Zeitpunkt im Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine ver schoben wird.
Die Welle 3 ist in dem am Gehäuse 1 an geflanschten Gehäuse 4 der Verstellvorrich-, tung gelagert und durch einen Bund 5 und einen Stellring 6 gegen achsiale Verschie bung gesichert. Die Welle 2 ist im Gehäuse 1 gelagert und ebenfalls mittels eines Bundes 7 und eines Stellringes 8 gegen Längsver-, Schiebungen gehalten: Ihr der Welle 3 zuge wandtes Ende bildet einen Zapfen 9 von klei nerem Durchmesser als die genannten Wel len, an .den sich ein Vierkant 10 anschliesst.
Auf den Vierkant ist die Nabe eines das eine Drehglied bildenden zweiarmigen Hebels 11 aufgeschoben, der infolgedessen mit der Welle 2 drehfest verbunden ist. Ein zweiter, das andere Drehglied darstellender Hebel 12, des sen zwei Arme gleich lang und gleich ausge- gebildet sind wie die Arme des Hebels 11, besteht aus einem Stück mit der Wedle 3.,
Auf dem Zapfen 9 der Welle 2 .ist ein Führungsstück 16 mit zwei einander senk recht zur Achse dieser Welle gegenüber stehenden Stiften 17 drehbar gelagert; diese Stifte gehen durch seitliche Einschnitte 18 in den Naben der Hebel 11 und 12 und tra gen zur Führung der Fliehgewichte 13 und 14 bei, die' längs ihnen verschiebbar sind. Diese Fliehgewichte sind prismatisch mit kreissegmentförmigem Grundriss und haben Ausnehmungen 15, die Raum für die Arme und Naben der Hebel 11 und 12 bieten.
Fer ner ist in jedem Fliehgewicht eine Ausspa rung vorgesehen, in der das eine Ende einer Druckfeder 20 seinen Sitz hat, während das andere Ende dieser Feder an einem Feder teller 19 gelagert ist, der auf das Ende des entsprechenden Stiftes 17 geschraubt ist. In jedem der Fliehgewichte 13 und 14 sind zwei Zapfen 21 drehbar gelagert; diese sind in ihrer Mitte 22 auf eine Länge abge flacht, die der Breite der im Fliehgewicht für die Hebel 11 und 12 vorgesehenen Aus- nehmung 15 entspricht.
Diese abgeflachten Teile der Zapfen sind in maulförmigen Ge- radführungen 23 an den Enden der Arme der Hebel 11 und 12 senkrecht zur Zapfenachse verschiebbar geführt, und zwar läuft von den beiden an jedem Fliehgewicht gelagerten Zapfen der eine in einer am Hebel 11, der andere in einer am Hebel 12 vorgesehenen Geradführung. Jedes Hebelende nimmt die volle Breite der Ausnehmung 15 des Fliehgewichtes ein, in der es sieh befindet, so d43 sowohl die Fliehgewichte als auch die Zapfen 21 durch die Hebel 11 und 12 daran verhindert sind, sich in der Richtung der Zapfenachse zu verschieben.
Bei kleiner Drehzahl der Wedle 3, d. h. bei kleiner Drehzahl .der Brennkraftmaschine, drücken die Federn 20 die Fliehgewichte 13 und 14 gegeneinander, wobei auch die Enden der Hebel 11 und 12 aufeinander liegen und miteinander umlaufen (Fig. 2).
Mit zunehmender Drehzahl verschiebt die a-uf die Fliehgewichte 13 und 14 wirkende Fliehkraft diese Gewichte entgegen der Kraft der Federn 20 von der Drehachse weg gegen, die in Fig. 3 gezeigte Stellung. Diese Figur ist in der Zeichnung so gelegt, dass die Stifte 17 und die Fliehgewichte 13 und 14 parallel zu :denselben Teilen in Fig. 2 stehen.
Bei dieser Betrachtungsweise er scheint die Lageänderung Ader Fliehgewichte als reine Parallelverschiebung längs -den Stiften 17, wobei in bezug Tauf diese der Hebel 11 mit der Welle 2 im Uhrzeigersinn und der Hebel 12 mit der Welle 3 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird.
Nimmt man an, dass die "Wellen 2 - und 3 im Uhrzeigersinn umlaufen, so wird also die Welle 2 in bezug auf die Welle 3 mit zunehmender Drehzahl in der Drehrichtung nach vorn verstellt, und der vom Hilfsappa rat bewirkte<B>V</B>organg, z.
B. die Brennstoff- einspritzung bezw. die Erzeugung eines elektrischen Zündfunkens, erfolgt jeweils in einem früheren Zeitpunkt in bezuauf das Arbeitsspiel .der Brennkraftmaschine.
Man kann die Lageänderung der 1Flieh-, gewichte auch in bezug auf .einen ,der Hebel 11 und .12! betrachten. Nach dieser Betrach tungsweise ist die Verschiebung jedes Flieh gewichtes nicht eine reine Parallelverschie bung wie bei der ersten Betrachtungsweise.
Sie, ist aber auch nicht eine blosse Schwen kung des Fliehgewichtes um eine an dem einen oder andern Hebel (Drehglieds 11 bezw. 12 feste Achse, wie die Bewegung der Fliehgewichte bei den bekannten Achsen reglern. Die Bewegung des Fliehgewichtes stellt sich vielmehr dar als eine Drehung um die Achse jedes Zapfens 21, verbunden mit einer Pärallelversehiebung des Fliehgewich tes, bei welcher dieser Zapfen, 21 in der Ge- radführung 23 läuft.
Da sich infolge dieser Parallelverschiebung es Fliehgewichtes der Abstand zwischen :dessen Schwerpunkt und der Rotationsachse der Wellen 2 und 3 im gleichen Sinne ändert wie infolge der be kannten Schwenkbewegung, bewirkt die ge nannte Parallelverschiebung eine Vergrösse rung :der nutzbaren Verstellarbeit. Auch be wirkt diese Parallelverschiebung des Flieh- gewichtes in bezug auf :
den einen Hebel 11 bezw. 1.2 eine zusätzliche Verstellung des andern Hebels, so dass der Winkel, um den die beiden Wellen 2 und 3 gegenseitig in der Drehrichtung verstellt werden, grösser ist als bei blosser Schwenkung -des Fliehgewich tes um den erstgenannten; Hebel.
Die Zapfen 21 könnten an den entspre- chenden Enden der Hebel 11 bezw. 12 un- verschiebbar, wenn auch drehbar gelagert und ;an den Fliehgewichten, .z. B. in Lang löchern, senkrecht zu ihrer Achse verschieb bar geführt sein. Diese Variante ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
In der Regeleinrichtung nach den= Fig. 4 und 5 ist eine von einer Kraftmaschine ange triebene Welle 24 bei 25 in einem Gehäuse 26 gelagert. Auf diese Welle ist frei drehbar eine Hülse 27 aufgeschoben, .die ihrerseits in einem Lager 28 an einem andern Gehäuse teil 29 gelagert ist.
Auf der Welle 24 ist mittels eines Keils 30 ein zweiarmiger, das eine Drehglied darstellender Hebel 31 be- festigt, der dieselbe Aufgabe hat wie der Hebel 12 im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, und der wie dieser an den Enden seiner beiden Arme mit einer Gerad- führung 23 versehen ist. Das andere Dreh glied wird durch einen zweiten gleichartigen Hebel 32, der dem Hebel 11 im ersten Aus führungsbeispiel entspricht und mit der Hülse 27 aus einem Stück besteht, gebildet.
In je einer Geradführung 23 der Hebel 31 und 32 ist je ein in der Mitte abgeflachter Zapfen 21 senkrecht zu seiner Achse ver schiebbar geführt, der im Fliehgewicht 13 drehbar, aber nicht verschiebbar gelagert ist. In den Geradführungen an den andern Enden der Hebel 31 und 32 ist in gleicher Weise je ein in der Zeichnung nicht sichtbarer Zapfen geführt, der im zweiten, ebenfalls nicht sichtbaren Fliehgewicht gelagert ist.
Zwischen der Hülse 27 und der Nabe des Hebels 31 ist auf der Welle 24 ein Führungs stück 16 drehbar gelagert, das gleich ausge bildet ist wie das mit derselben Bezugsziffer bezeichnete Führungsstück in Fig. 1 bis 3. Wie dieses, dient es zur Führung der Flieh gewichte an Stiften 17 und zur Lagerung von Druckfedern, die entgegen der Fliehkraft auf die Fliehgewichte wirken.
Die Hülse 27 hat beim Lager 28 einen Bund 33 und einen Stellring 34, die ihre achsiale Verschiebung verhindern. Auch die Welle 24 kann sich achsial nicht verschieben, da ein auf ihr befestigter Stellring 35 sich einerseits auf das Gehäuse 26, anderseits über die Naben des Hebels 31 und des Füh rungsstückes 16 auf die Hülse 27 abstützt.
Die Hülse 27 ist mit einem Steilgewinde 36 versehen, das in ein entsprechendes Gegen gewinde einer Muffe 37 eingreift. Die Welle 24 trägt. an ihrem über die Hülse 27 hinaus ragenden Ende eine Büchse 38, die mit ihr durch einen Keil 39 (Fig. 5) drehfest und durch eine Mutter 40 längsfest verbunden ist. Die Büchse 38 ist aussen mit Nuten 41 ver sehen, die parallel zu ihrer Achse laufen und in die einwärtsgerichtete Vorsprünge der Muffe 37 eingreifen.
Das Steilgewinde 36 und die Nuten 41 mit den -dazwischen lie genden Stegen bilden gegeneinander geneigte Führungen, über welche die längs der Achse von Hülse 27 und Büchse 38 verschiebbare Muffe 37 mit den beiden Drehgliedern 31 und 32 gekuppelt ist.
Diese Muffe ist frei drehbar in einem Ring 42, der zwischen einer Schulter 43 und einer auf die Muffe geschraubten Ringmutter 44 gehalten ist und die achsialen Bewegun gen der Muffe mitmacht. Der Ring 42 ist mit Zapfen 45 versehen, an denen die Arme eines in Fig. 4 nur noch schematisch ange- deuteten Gabelhebels 46 angreifen. Auch die nachfolgend beschriebenen Organe sind, weil an sich bekannt,
nur noch schematisch und zum Teil im Verhältnis zu den bisher be sprochenen stark verkleinert dargestellt.
In einem Langloch 47 am andern Ende des Gabelhebels 46 greift mittels eines Zap fens 48 eine Stange 49 an, die von Hand in ihrer IAngsrichtung verstellt werden kann. In seiner Mitte ist der Gabelhebel 46 durch einen Lenker 50 mit dem einen Ende des Steuerhebels 51 verbunden. Das andere Ende dieses Hebels ist an einer Stange 52 ange- lenkt, die längsverschiebbar ist und deren Verschiebung die zu regelnde Grösse, z.
B. die Zufuhr der Energie zur Kraftmaschine, be einflusst. Auf der Stange 52 sitzt der Kol ben 53 eines Druckflüssigkeits-Servomotors. Zu den beiden Arbeitsräumen 54 und 55, die dieser Kolben im Zylinder 56 des Servo- motors trennt, führt je eine Leitung 57 bezw. i 58. Diese Leitungen sind beide über einen an beiden Enden, offenen Steuerzylinder 59 mit einer Druckflüssigkeitszuleitung 60 verbun den.
Im Steuerzylinder 59 gleitet ein Steuer- schieber,61, der mittels einer Stange 62 zwi schen Stange 52 und dem Lenker 50 am Steuerhebel 51 angelenkt ist. Der Steuer schieber 61 ist so ausgebildet, dass er in sei ner aus der Zeichnung ersichtlichen Mittel lage die Leitungen 57 und 58 absperrt. In seiner obern Endlage verbindet er die Zu leitung 60 mit der Leitung 57 und die Lei tung 58 mit dem untern offenen Ende des Zylinders: 59; in seiner untern Endlage ver bindet er die Zuleitung 60 mit .der Leitung 58 und die Leitung 57 mit dem obern offe nen Ende des Steuerzylinders.
Bei steigender Drehzahl der von der Kraftmaschine angetriebenen Welle 24 ent fernen sich .die Fliehgewichte entgegen ihrer Federbelastung von der Drehachse. Das in der Fig. 4 sichtbare Fliehgewicht bewegt sich bei der in -der Figur festgehaltenen Drehstellung vom Betrachter der Figur weg; das in der Figur nicht sichtbare, an den ab gebrochen gezeichneten Armen der Hebel 31 und 32 angreifende Fliehgewicht bewegt sich zugleich in diametral entgegengesetzter Rich tung.
Dadurch wird der Hebel 32 in bezug auf den Hebel 31 im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) verstellt, und .die Hülse 27 mit dem Steilgewinde 36 wird im gleichen Masse in bezug auf die Welle 24 und die auf ihr feste Büchse 38 verstellt. Durch ihr Eingrei fes in die Nuten 41 der Büchse 38 ist die Muffe 37 gezwungen, ebenfalls mit dieser Büchse umzulaufen, so dass bei der Drehung der Hülse 27 deren Gewinde 36 die Muffe 37 in achsialer Richtung verschiebt, und zwar wandert im betrachteten Fall, wo die Dreh zahl zunimmt und die Hülse 27 der Welle 24 im Uhrzeigersinn voreilen muss, die Muffe 37 nach unten. Dabei nimmt sie den Ring 42 mit .den Zapfen 45 mit.
Die von Hand verstellbare Stange 49 werde .in diesem Augenblick nicht verstellt; dann dreht sich der Hebel 46 unter leichter Längsverschiebung entgegen dem Uhrzeiger- sinn, um den Zapfen 48 und zieht auch .den Lenker 50 nach unten. Da die Arbeitsräume 54 und 55 beiderseits des Kolbens 53 je mit einer bestimmten Menge Druckflüssigkeit ge füllt und die Leitungen 57 und 58 zunächst durch den Steuerschieber 61 abgesperrt sind, verschiebt sich die Stange 52 vorläufig nicht.
Der Lenker 50 zieht dann mittels des Steuer- hebels 51 und der Stange 62 den Steuerschie- ber 61 nach unten, so dass dieser den Zufluss der Druckflüssigkeit von der Zuleitung 60 über die Leitung 58 nach dem Arbeitsraum 55 und deren Abfluss aus dem Arbeitsraum 54 über die Leitung 57 nach dem offenen obern Ende des Zylinders 59 freigibt. In folgedessen,
wird der Kolben. 53 von der in den Raum 55 einströmenden Flüssigkeit nach oben gedrückt. Dabei nimmt er die .Stange 52 mit und stellt dadurch einerseits die zu regelnde Grösse entsprechend der neuen Dreh zahl der Welle 24 ein; anderseits hebt er -das rechte Ende des Steuerhebels 51 und .damit den Steuerschieber 61, bis dieser in seine ur sprüngliche Lage zurückgeführt ist, wo die Leitungen 57 und 58 abgesperrt sind.
Da dann keine Druckflüssigkeit in den Raum 55 nachfliesst, steht der Kolben 53 wieder still, und zwar entspricht, wenn .der Schieber 61 seine Ausgangslage einnimmt, jeder Stellung des Lenkers 50 eine bestimmte Stellung der Stange 52.
Bei abnehmender Drehzahl werden die Fliehgewichte von ihren Federn gegen die Drehachse verschoben; die Hülse 27 wird in bezug auf die Welle 24 entgegen dem Uhr zeigersinn gedreht, die Muffe 37 und der Lenker 50 nach oben, der Steuerschieber 61 vorübergehend nach oben und schliesslich die regelnde. Stange 52 nach unten verschoben.
Durch Verschieben der von Hand bedien ten Stange 49 kann der Lenker 50 auch un abhängig vom Fliehgewichtregler zusätzlich verstellt werden, wodurch die beschriebenen Vorgänge im Servomotor herbeigeführt wer den; wird die Stange 49 nach oben verstellt, so geht die Stange 52 nach unten und um gekehrt.
Der Servomotorzylinder 56 kann in sei nen Aussenabmessungen ungefähr gleich gross gewählt werden wie die Aussenabmessungen des Fliehgewichtreglers mit dem Verstell- mechanismus, 27, 37, 38, 42, so dass er mit dessen Gehäuse zu einem Aggregat von ge- drängter Form zusammengebaut werden kann. In. einem solchen Aggregat kann auch die Steuervorrrichtung 59, 61 leicht unterge bracht werden.