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Fliehgewichtsregler, insbesonder für Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für Einspritzbrennkraftmaschinen
geeigneten Fliehgewichtsregler mit drehelastischem Antrieb, der am Ende einer Welle,
beispielsweise der Einspritzpumpenwelle, fliegend angeordnet ist, wobei mit der
Welle unter Zwischenschaltung eines auf der Welle befestigten hülsenförmigen Lagerzapfens
ein Mitnehmer verbunden ist, mit welchem der auf dem Lagerzapfen drehbar gelagerte
Fliehgewichtsträger unter Zwischenschaltung elastischer Elemente drehelastisch gekuppelt
ist.
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Bei solchen Fliehgewichtsreglern, bei welchen die Fliehgewichte bzw.
die Fliehgewichtsträger drehelastisch mit dem Antrieb verbunden sind, ergeben sich
wesentliche Vorteile in bezug auf die Genauigkeit der Regelung und die Vermeidung
der Aufschaukelung von Reglerschwingungen. Bei den bekannten Fliehgewichtsreglern,
welche am Ende einer Welle angeordnet sind, bereitet aber die drehelastische Kupplung
konstruktive Schwierigkeiten. Bei den bekannten Anordnungen wurde eine drehelastische
Kupplung zwischen Antrieb und Fliehgewichtsträger an der der Welle zugewendeten
Seite des Fliehgewichtsträgers angeordnet, wobei sich Schwierigkeiten in bezug auf
die Lagerung des Fliehgewichtsträgers und auf die Montage ergeben. Die drehelastische
Kupplung ist nur nach Abnahme des Fliehgewichtsträgers zugänglich, wodurch die Auswechselbarkeit
der elastischen Elemente wesentlich erschwert wird. Weiter erfordert die elastische
Kupplung eine gewisse axiale Baulänge, und der Regler mit den Fliehgewichten muß
daher um das für diese elastische Kupplung erforderliche Maß weiter ausladen. Die
erforderliche größere Baulänge bewirkt, daß die Lagerungsbedingungen ungünstiger
werden, da nun der Fliehgewichtsträger weiter über das Wellenende ausladet und bei
diesen bekannten Anordnungen nur über einen Teil seiner Länge gelagert ist. Durch
die unstabilere Lagerung wird jedoch das Entstehen von Schwingungen begünstigt.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist an das Wellenende
ein eine Drehlagerung des Fliehgewichtsträgers bildender Wellenzapfen angeschlossen,
an welchen ein unabhängig vom Lagerzapfen vom Wellenende lösbarer Mitnehmer angeordnet
und mit dem Fliehgewichtsträger gekuppelt ist. Der Mitnehmer ist dabei anliegend
an das innere Ende des Fliehgewichtsträgers angeordnet, so d'aß er den Fliehgewichtsträger
umgreifen muß, um die mit dem Fliehgewichtsträger starr verbundenen Flügel zu erfassen.
Dadurch wird die Größe der Fliehgewichte begrenzt, und das Gewicht und die Abmessungen
werden erhöht. Es ist auch bekannt, die Einspritzpumpenwelle selbst mit einem Flansch
auszubilden, an welchem der Fliehgewichtsträger unter Zwischenschaltung elastischer
Elemente angreift. Eine solche Ausbildung bedingt aber eine Form der Einspritzpumpenwelle,
welche nur schwierig und mit großen Kosten herstellhar ist, ganz abgesehen davon,
daß auch hier die drehelastische Kupplung nur nach Abnahme des Fhehgewichtsträgers
zugänglich ist. Es ist weiter bekannt, den Fliehgewichtsträger unter Zwischenschaltung
einer Gummizwischenlage an der Einspritzpumpenwelle festzulegen. Solche Anordnungen
haben sich jedoch nicht bewährt, da in Ermangelung einer präzisen Lagerung die Lage
des Reglers und des AngrifTspunktes des Regelgestänges am Regler nicht genau festgelegt
ist und daher die Regelung nicht exakt ist.
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Die Erfindung zielt nun darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden, und
besteht darin, daß der Mitnehmer am freien Ende des Fliehgewichtsträgers angeordnet
und mit dem Lagerzapfen drehfest und durch eine Schraube mit der Welle unabhängig
vom Lagerzapfen und Fliehgewichtsträger lösbar verbunden ist, wobei der Lagerzapfen
in an sich bekannter Weise von einer an das Wellenende angeschlossenen Hülse gebildet
ist, daß die Lagerlänge des Lagerzapfens im wesentlichen der Länge des Fliehgewichtsträgers
entspricht, und daß der Mitnehmer gleichzeitig eine Sicherung
gegen
axiale Verschiebung des Fliehgewichtsträgers bildet.
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Es wird nun dadurch, daß der Mitnehmer mit den elastischen Elementen
am freien Ende des Fliehgewichtsträgers angeordnet ist, der Fliehgewichtsträger
mit den Fliehgewichten näher zur Welle verschoben, bzw: es wird dessen Ausladung
über das Wellenende verringert, so daß die Lagerung des Fliehgewichtsträgers mit
den verhältnismäßig schweren Fliehgewichten verbessert wird. Es wird auch der Vorteil
erzielt, daß nun die drehelastische Kupplung an dem frei zugänglichen ausladenden
Ende des Lagerzapfens liegt: Dadurch aber, daß der Mitnehmer unabhängig vom Lagerzapfen
und Fliehgewichtsträger mit der Welle lösbar verbunden ist, werden die Vorteile
der Anordnung der elastischen Kupplungselemente am ausladenden Ende des Lagerzapfens
voll zur Geltung gebracht, da es nunmehr möglich ist, die elastischen Elemente zu
kontrollieren und auszuwechseln, ohne die Lagerung des Fliehgewichtsträgers lösen
zu müssen. Es ist an sich bekannt, die Einspritzpumpenwelle durch einen angesetzten
Zapfen zu verlängern, welcher eine Führung für die Reglermuffe bildet und unter
dessen Vermittlung der Fliehgewichtsträger an der Einspritzpumpenwelle festgespannt
ist. Solche Zapfen stellen jedoch keine Drehlagerung für den Fliehgewichtsträger
dar, welcher fest auf dem Konus der Welle liegt. Die Lagerung des Fliehgewichtsträgers
über seine ganze Länge an dem Lagerzapfen wird dadurch ermöglicht, daß nun der am
ausladenden Ende des Lagerzapfens angeordnete Mitnehmer als Axiallager ausgenutzt
werden kann. gegen welches der Fliehgewichtsträger abgestützt ist. Durch diese Lagerung
wird eine exakte Führung des Fliehgewichtsträgers ermöglicht. Diese große Lagerlänge
wird einerseits dadurch erreicht, daß die den Lagerzapfen bildende Hülse an das
Wellenende angeschlossen ist, und andererseits durch den Umstand, daß der Mitnehmer
am Lagerzapfen festgelegt ist und die zwischengeschalteten elastischen Elemente
zwischen Mitnehmer und Fliehgewichtsträger angeordnet sind. Auf diese Weise kann
der Mitnehmer gleichzeitig die Sicherung gegen axiale Verschiebung des Fliehgewichtsträgers
bilden, was bei einem am Fliehgewichtsträger festgelegten Mitnehmer nicht möglich
wäre. Dadurch aber, daß der Mitnehmer selbst die Sicherung gegen axiale Verschiebung
des Fliehgewichtsträgers bildet, kann im optimalen Falle die ganze Länge des Fliehgewichtsträgers
für die Lagerlänge ausgenutzt werden.
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Weiter wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Fliehgewichtsreglers
ermöglicht, den modernen Anforderungen entsprechende große Fliehgewichte vozusehen,
da keine Bauteile vorhanden sind, welche den Fliehgewichtsträger umfassen und dadurch
die Größe der Fliehgewichte begrenzen. Der Fliehgewichtsträger kann nun mit einer
glatten Lagerbohrung ausgebildet sein, was die Herstellung vereinfacht, und die
den Lagerzapfen bildende Hülse kann im Bereich der Länge des Fliehgewichtsträgers
gleichfalls glatt ausgebildet sein. Der Fliehgewichtsträger kann nun mit seiner
glatten Bohrung auf dem glatten Lagerzapfen axialverschieblich sitzen und ist bei
einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine Federkraft schlüssig an den Mitnehmer
in Anlage gehalten. Die Lage des Fliehgewichtsträgers ist somit in Richtung gegen
das ausladende Ende des Lagerzapfens zu spielfrei begrenzt. Da bei den üblichen
Ausführungsformen eine Verschiebung der Reglermuffe nach außen, d. h. von der Antriebswelle
weg, im Sinne,einer Erhöhung der Einspritzmenge wirkt, weist eine solche Anordnung,
bei welcher die Außenlage des Fliehgewichtsträgers kraftschlüssig und spielfrei
begrenzt ist, den Vorteil auf, daß eine präzise obere Begrenzung der Einspritzmenge
gegeben und eine Überdosierung der Einspritzung, welche den Motor gefährden würde,
verhindert ist. Abgesehen davon kann aber auch die Kraft dieser Feder zur Erzeugung
eines die Drehschwingungen dämpfenden Reibungsmomentes zwischen Mitnehmer und Fliehgewichtsträger
ausgenutzt werden.
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Gemäß der Erfindung ist die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß
der Mitnehmer einen hülsenartigen, in die den Lagerzapfen bildende Hülse eingreifenden
Ansatz aufweist, welcher durch die Spannschraube an der den Lagerzapfen am Wellenende
festlegenden Schraubenmutter festgespannt ist, wodurch die gesonderte Lösbarkeit
des Mitnehmers von der Antriebswelle ohne Lösung des Lagerzapfens ermöglicht ist.
Es wird auch durch diese hülsenartige Ausbildung von Lagerzapfen und Ansatz des
Mitnehmers eine gewisse Elastizität dieser Teile erreicht, so daß beim Anziehen
der Schraubenverbindung eine geringfügige elastische Deformation entsteht, welche
die Schraubverbindung sichert, ohne daß hierfür besondere Federringe od. dgl. erforderlich
wären. Durch entsprechende Ausbildung dieser Teile, welche eine Federung begünstigt,
kann eine spannzangenähnliche Wirkung der Verbindung erreicht werden, die die Sicherheit
gegen Lösung der Verbindung erhöht. Zweckmäßig weist gemäß der Erfindung die den
Lagerzapfen bildende Hülse an ihrem der Welle zugewandten Ende einen Bund mit einem
Abziehgewinde auf. Durch den an dem der Welle zugewendeten Ende dieser Hülse vorgesehenen
Bund wird eine Verstärkung der Hülse erzielt, welche ein Rufweiten derselben verhindert,
was insbesondere bei der üblichen Befestigung des Reglers an einem Konus am Wellenende,
beispielsweise am Ende der Einspritzpumpenwelle, von Vorteil ist. Es ist dann ermöglicht,
den Außendurchmesser der den Lagerzapfen bildenden Hülse, welcher den Lagerdurchmesser
darstellt, sehr klein zu halten, und es ist sogar möglich, diesen Lagerdurchmesser
gleich dem Durchmesser der Antriebswelle des Reglers zu halten. Auf jeden Fall ist
es möglich, den Lagerdurchmesser so klein auszubilden, daß der Durchmesser des Reglers
gegenüber dem Durchmesser eines nicht drehelastisch mit dem Antrieb verbundenen
Reglers nicht vergrößert werden muß. Das Abziehgewinde bietet den Vorteil, daß der
hülsenförmige Lagerzapfen auch dann abgezogen werden kann, wenn der Bund so nahe
am Einspritzpumpengehäuse liegt, daß er mit einem Abziehwerkzeug nicht hintergriffen
werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen an das Ende einer üblichen Einspritzpumpenwelle
angeschlossenen Fliehgewichtsregler samt Reglergestänge in Axialschnitt, während
Fig. 2 eine Stirnansicht des Reglers bei abgenommenem Reglergestänge darstellt;
Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch einen Fliehgewichtsträger und dessen Lagerung
im Anschluß an das Ende einer Einspritzpumpenwelle ähnlich der Anordnung nach Fig.
1, wobei der Einfachheit halber die Fliehgewichte abgenommen sind;
Fig.
4 zeigt eine Stirnansicht des Fliehgewichtsträgers mit seiner Lagerung gemäß Fig.
3.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 stellt 1 das Einspritzpumpengehäuse,
in welchem die Einspritzpumpenwelle 2 gelagert ist, und 3 den Deckel des Reglergehäuses
dar. Das Ende der Einspritzpumpenwelle 2 ist in üblicher Weise mit einem Konus 4
ausgebildet, und ein Gewindezapfen 5 dient zum Festspannen des Fliehgewichtsreglers
am Konus 4. Bei den üblichen Anordnungen, bei welchen die Fliehgewichte nicht drehelastisch
mit der Welle 2 verbunden sind, sitzt der Fliehgewichtsträger unmittelbar auf dem
Konus 4.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist am Konus 4 unter Vermittlung einer Schraubenmutter
6 ein von einer Hülse 7 gebildeter Lagerzapfen festgespannt, auf welchem der Fliehgewichtsträger
8 gelagert ist, welcher die Fliehgewichte 9 trägt. An dem der Welle 2 zugewendeten
Ende weist die Hülse 7 einen Bund 10 auf_, welcher die Hülse im Bereich des Konus
4 derart versteift, daß sie durch die Spannkraft der Schraubenmutter 6 nicht aufgeweitet
werden kann und der Sitz am Konus 4 gesichert ist. Die Festigkeit der Hülse ist
durch den Durchmesser des Bundes 10 bestimmt, und es ist nun möglich, den Lagerdurchmesser
a der Hülse 7 sehr klein auszuführen, was den Vorteil hat, daß der Durchmesser des
Fliehgewichtsreglers selbst klein gehalten werden kann. Wie die Zeichnung zeigt,
ist der Lagerdurchmesser a der Hülse 7 nicht wesentlich größer als der Durchmesser
b der Einspritzpumpenwelle 2, und es erscheint ohne weiteres möglich, auch den Lagerdurchmesser
a der Hülse 7 noch weiter herabzusetzen, beispielsweise derart, daß er gleich dem
Durchmesser b der Welle 2 wird.
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An dem der Antriebswelle 2 abgewendeten ausladenden Ende des Lagerzapfens
7 ist ein mit diesem starr verbundener Mitnehmer 11 angeordnet, in welchen der Fliehgewichtsträger
8 unter Vermittlung elastischer Elemente eingreift. Der Mitnehmer 11 weist die Form
eines Querhauptes auf, und es sind, wie Fig. 2 zeigt, elastische Gummikörper 12
in Ausnehmungen 13 dieses Querhauptes 11 gebettet. Der Fliehgewichtsträger 8 weist
vorstehende Wangen 14 auf, zwischen welchen die Gummikörper 12 gepreßt liegen.
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Der Fliehgewichtsträger 8 weist eine glatte Lagerbohrung 15 auf, und
die Hülse 7 ist im Bereich dieser Lagerbohrung glatt ausgebildet. Der Fliehgewichtsträger
8 ist daher auf der Hülse bzw. dem Lagerzapfen 7 nicht nur drehbar, sondern auch
achsverschieblich gelagert. Zwischen dem Bund 10 und dem Fliehgewichtsträger 8 ist
ein kleines Spiel 16 in Axialrichtung vorgesehen, und eine gegen den Bund
10 abgestützte Druckfeder 17 hält den Fliehgewichtsträger 8 in Anlage mit der glatt
bearbeiteten Fläche 18 des Mitnehmers 11. Durch diese Fläche 18 ist somit die Außenlage
des Fliehgewichtsträgers, das ist in der Zeichnung nach Fig. 1 die rechte Lage desselben,
spielfrei und präzise begrenzt. Eine Verschiebung der Regelstange 19 in Richtung
des Pfeiles c bewirkt eine Erhöhung der Einspritzmenge, woraus sich ergibt, daß
eine Bewegung der Reglermuffe 20 in Richtung des Pfeiles d im Sinne einer Erhöhung
der Einspritzmenge wirkt. Durch die präzise Begrenzung der rechten Endlage des Fliehgewichtsträgers
8 wird somit eine präzise obere Grenze der Einspritzmenge geschaffen, und es wird
eine schädliche Mehrfüllung vermieden. Der Mitnehmer 11 weist einen hülsenartigen
Ansatz 21 auf, welcher in die Hülse 7 eingreift. Die Schraubenmutter 6 ist mit einem
Gewinde 22 ausgebildet, und durch eine Schraube 23 wird der Mitnehmer 11 unter Vermittlung
des hülsenartigen Ansatzes 21 an der Schraubenmutter 6 und damit an der Einspritzpumpenwelle
2 festgespannt. Auf diese Weise ist der Mitnehmer 11 mit der Hülse 7 starr verbunden,
und durch die Elastizität der verhältnismäßig dünnwandigen Teile 7 und 21 wird an
sich eine gewisse Federwirkung erreicht, welche die Schraube 23 gegen Lösen sichert.
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Die Hebelarme 24 der Fliehgewichte 9 sind unter Vermittlung eines
Verbindungsbolzens 25 mit der Reglermuffe 20 verbunden, welche innerhalb des hülsenartigen
Ansatzes 21 axial verschieblich geführt ist. Zu diesem Zweck weist der hülsenartige
Ansatz 21 einen Durchtrittsschlitz 26 und die Hülse 7 einen Durchtrittsschlitz 27
auf. Der Mitnehmer 11 weist eine konische Eindrehung 28 auf, und die Hülse 7 ist
am Ende konisch ausgebildet und sitzt in der Eindrehung 28. Durch einen Sicherungsstift
29 ist überdies noch eine Verdrehungssicherung zwischen Hülse 7 und Mitnehmer 11
geschaffen.
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Am Bund 10 ist ein Gewinde 30 vorgesehen, welches als Abziehgewinde
für den hülsenförmigen Lagerzapfen 7 vom Konus 4 dient. Dies ist dann von Vorteil,
wenn der Bund 10 so nahe am Gehäuse 1 der Einspritzpumpe liegt, daß er mit einem
Abziehwerkzeug nicht hintergriffen werden kann.
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Wie die Zeichnung zeigt, weisen die elastischen Körper 12 eine bogenförmige,
gekrümmte Auflagerfläche auf und sind in den muldenförmigen Ausnehmungen 13 des
Querhauptes 11 untergebracht. Der Krümmungsradius der Mulden 13 ist nun größer als
der Krümmungsradius der bogenförmigen Auflagerflächen der elastischen Körper 12.
Dies hat nun zur Folge, daß sich bei einer Deformation die elastischen Körper 12
in zunehmendem Maße an den bogenförmig gekrümmten Innenflächen der Mulden 13 abstützen,
wobei die Abstützfläche nach Maßgabe der Deformation immer größer wird. Auf diese
Art wird eine progressive Zunahme der Federkraft erreicht, wobei die Progression
abhängig ist vom Verhältnis der Krümmungsradien der muldenförmigen Ausnehmungen
13 und der Autlagerflächen der genannten Körper 12.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 entspricht im wesentlichen der
Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, wobei jedoch hier die elastischen Elemente von
Blattfederpaketen 31 gebildet sind. Die Blattfederpakete 31 liegen außen gegen die
Wangen 14 des Fliehgewichtsträgers 8 an und sind gegen eine Nuß 32 des Mitnehmers
33 gespannt, durch deren Verdrehung die Blattfederenden auseinandergedrückt werden.
Hier ist die Federcharakteristik abhängig von der Form der Nuß 32, an welcher die
Federpakete 31 anliegen. Durch entsprechend gewölbte Formgebung dieser Nuß kann
eine progressive Federcharakteristik erreicht werden. Im übrigen entspricht diese
Ausbildung der Ausbildung nach Fig. 1 und 2.
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Aus der im größeren Maßstab gehaltenen Zeichnung nach Fig. 3 ist die
Verbindung des Endes der Hülse 7 mit dem Mitnehmer 33 klarer ersichtlich. Der Durchtrittsschlitz
27 in der Hülse 7 für den Verbindungsbolzen 25 teilt das Ende der Hülse 7 in zwei
gegeneinander federnde Zungen 7' und 7". Beim Festspannen der Vvibindung unter Vermittlung
der
Schraube 23 werden diese federnden Zungen 7' und 7" durch die
Konusflächen 34 der Eindrehung 28 nach innen an den hülsenartigen Ansatz 21 angedrückt,
wodurch eine spannzangenartige Wirkung entsteht, welche die Verbindung des Mitnehmers
33 gemäß Fig. 3 und 4 bzw. des Mitnehmers 11 gemäß Fig. 1 und 2 mit dem hülsenförmigen
Lagerzapfen 7 und damit auch mit der Einspritzpumpenwelle 2 sichert.