DE2916869C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Fliehkraftdrehzahlregler für Brenn­ kraftmaschinen nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Aus der CH-PS 2 31 322 ist bereits ein solcher Fliehkraftdrehzahl­ regler bekannt, bei dem die Fliehgewichtsmasse des winkelförmigen Fliehgewichts an einem etwa parallel zur Längsachse des Reglers an­ geordneten Hebelarm eines Winkelhebels festgeschraubt ist. Der die Fliehgewichtsmasse tragende Hebelarm stellt die äußerste radiale Be­ grenzung des Fliehkraftdrehzahlreglers dar und muß dementsprechend eine mindestens teilweise einem Zylindermantel angenäherte Außen­ kontur aufweisen, wenn der Fliehkreisdurchmesser optimal ausgenutzt werden soll. Aus diesem Grund muß dieser Winkelhebel aus einem Stahlschmiede- oder Stahlgußteil hergestellt sein und eine ent­ sprechende Nachbearbeitung erfahren. Dies ergibt allein für den Winkelhebel eine aufwendige und teuere Bearbeitung und entsprechend hohe Herstellungskosten. Die bekannte Bauform hat überdies den Nach­ teil, daß der über die gesamte Länge des Fliehgewichts ragende und die Fliehgewichtsmasse tragende Hebelarm kerb- und biegeempfindlich ist und keine großen Fliehkräfte übertragen kann, d. h. die Einsatz­ möglichkeit des Reglers ist sehr eingeschränkt.

Es ist auch aus der DE-AS 10 32 028 ein Fliehkraftdrehzahlregler ähnlicher Bauart bekannt, der zwei winkelförmige Fliehgewichte ent­ hält. Die aus zwei parallelen Schenkeln bestehenden, die Fliehge­ wichtsmassen tragenden Hebelarme jedes Fliehgewichts umfassen den Flansch des Fliehgewichtsträgers im Bereich der Lagerstellen und sind allerdings einteilig mit den Fliehgewichtsmassen, d. h. aus einem Guß- oder Stahlschmiederohteil gefertigt. Ihre Herstellung ist des­ halb äußerst kostspielig und werkstoffintensiv. Auch andere bekannte winkelförmige Fliehgewichte für Fliehkraftdrehzahlregler von Brenn­ kraftmaschinen sind entweder vollständig aus Gußeisen, aus einem Stahlschmiedestück oder Profilstahlabschnitt hergestellt und erfor­ dern eine aufwendige zusätzliche Bearbeitung. Diese Fliehgewichte haben aus Festigkeitsgründen auch im Bereich des Winkelhebeldreh­ punkts eine relativ große Masse, was eine ungünstige Auswirkung auf die Fliehkraftkennlinie hat. Um ein bestimmtes Regelverhalten des Reglers zu erreichen, kann es jedoch erforderlich sein, der über der Drehzahl aufgetragenen Fliehkraftkennlinie eine nach oben gewölbte Form zu geben, wozu der Schwerpunkt der Fliehgewichtsmasse sich möglichst weit vom Drehpunkt entfernt im Bereich des äußersten Endes des Hebelarms des Winkelhebels befinden muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Fliehkraftdrehzahlregler der gattungsgemäßen Bauart derart auszugestalten, daß bei einer billigen, für die Massenfertigung ge­ eigneten Herstellbarkeit der Fliehgewichte eine in weiten Grenzen frei wählbare bzw. anpaßbare Fliehkraftkennlinie erreichbar ist, so z. B. eine nach oben gewölbte, d. h. nur anfänglich steil ansteigende Kennlinie, und daß die Befestigung der jeweiligen Fliehgewichtsmasse unter Gewährleistung der erforderlichen Materialgüte der beteiligten Bauteile den hohen, bei Dieselbrennkraftmaschinen auf­ tretenden Beschleunigungskräften standhalten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der durch die getrennte Bauweise von Winkelhebel und Fliehge­ wichtsmasse möglichen freien Wahl des Fliehgewichtsmassenwerkstoffs und dessen Formgebung ergibt sich der Vorteil, den Schwerpunkt der Fliehgewichtsmasse so weit vom Winkelhebeldrehpunkt entfernt an­ bringen zu kön­ nen, daß sich die gewünschte Fliehkraftkennlinie mit ei­ nem anfänglich steilen Kraftanstieg ergibt. Die erfin­ dungsgemäße Bauart der Fliehgewichte ermöglicht außer­ dem eine billige Herstellung in großen Stückzahlen ohne kostspielige Nacharbeit und teure Fertigungseinrichtungen. Da die Verschraubung der Fliehgewichtsmasse am Bügel mit extrem hoher, von der Streckgrenze des Schrauben­ werkstoffs bestimmter Vorspannkraft erfolgt, ist die ge­ forderte Sicherheit gegen Lösen der Verbindung gewähr­ leistet (zu "Streckgrenzengesteuertes Anziehen" siehe den Aufsatz "Optimale Schraubverbindung in der Werkstatt", VDI-Nachrichten Nr. 9/2, März 1979, S. 4). Eine absolut sichere Befestigung der Fliehgewichtsmasse läßt sich dabei durch das streck­ grenzengesteuerte Anziehen verwirklichen, wobei auch Fehler in der aus Sinterstahl hergestellten Fliehgewichtsmasse auf einfache Weise erkannt werden.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 die Montage der Fliehgewichtsmasse erleichtert, und durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 kann der Winkelausschlag des Fliehgewichts begrenzt werden. Durch die im Anspruch 4 angegebene Verbindung der Schenkel des Winkelhebels mit dem Lagerbolzen sind die Fliehgewichte extrem hoch belastbar, sicher befestigt und besonders verschleißarm gelagert. Durch die Warm­ nietung wird im Winkelhebel eine gezielte Vorspannung erzeugt, die die Beanspruchbarkeit des Winkelhebels noch weiter verbessert.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise nach der Linie I-I in Fig. 2 geschnittene Seitenansicht der erfindungswesentlichen Bauteile des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das zugehörige Fliehgewicht im Bereich der Befestigungs­ schraube und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3 und

Fig. 5 eine teilweise entsprechend der Linie I-I in Fig. 2 geschnittene Seitenansicht eines zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gehörenden Flieh­ gewichts.

Auf einer Antriebswelle 10 des erfindungsgemäßen Flieh­ kraftdrehzahlreglers ist ein Fliehgewichtsträger 11 be­ festigt, der in einem Flansch 12 zwei im Abstand und rechtwinklig zur Längsachse des Fliehkraftdrehzahlreg­ lers angeordnete Querbohrungen 13 aufweist. In diesen Querbohrungen 13 sind Lagerbolzen 14 drehbar gelagert, welche an ihren über den Flansch 12 des Fliehgewichts­ trägers 11 hinausragenden Enden je eine als Lagerstelle dienende Lagerbohrung 15 eines aus Stahlblech gefertig­ ten Winkelhebels 16 trägt. Der Winkelhebel 16 ist ein Teil eines aus zwei Bauteilen zusammengesetzten Flieh­ gewichts 17, dessen mit 18 bezeichnete Fliehgewichtsmasse aus Sinterstahl gefertigten und durch Befestigungsschrauben 19 an einem Steg 16 e eines Hebelarms 16 a des Winkelhebels 16 festgeschraubt ist (siehe auch Fig. 3 und 4). Der die Fliehgewichtsmasse 18 tragende Hebelarm 16 a des Winkelhebels 16 ist als ein zum Fliehgewichtsträger 11 hin offener U-förmiger Bügel gestaltet, dessen zueinander parallele Schenkel 16 c und 16 d den Flansch 12 des Fliehgewichtsträgers 11 seitlich umfassen und je eine der als die Lagerstelle dienenden Lagerbohrun­ gen 15 enthalten und dessen die beiden Schenkel 16 c und 16 d verbindender Steg 16 e eine von den Lagerbohrungen 15 wegweisende und in der Ruhelage der Fliehgewichte 17 (siehe Fig. 1) mindestens annähernd senkrecht zur Längs­ achse des Drehzahlreglers sich erstreckende Stirnfläche 16 f aufweist, gegen die die Fliehgewichtsmasse 18 durch die zwei Befestigungsschrauben 19 unter extrem hoher, bis an die Streckgrenze des Schraubenwerkstoffs ausgeleg­ ter mechanischer Vorspannung festgeschraubt ist.

Diese hohe mechanische Vorspannung der Befestigungs­ schrauben 19 wird durch "streckgrenzengesteuertes Anziehen" erreicht. Dieses Verfahren gestattet die Wahl relativ klein dimensionierter Schrauben und ergibt die größtmögliche Sicherheit gegen Lösen der Befestigungs­ schrauben, da beim streckgrenzengesteuerten Anziehen das Anziehdrehmoment von untergeordneter Bedeutung ist und der Einfluß der Reibung ebenfalls nicht beteiligt ist. Dieses Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß durch das elektronisch kontrollierte Anziehen Ma­ terialfehler der Fliehgewichtsmasse erkennbar werden, da dann das theoretische Anziehdrehmoment nicht erreicht wird. Es werden somit Fehler durch zu geringe Dichte der aus Sinterstahl hergestellten Fliehgewichtsmassen 18 erkannt, wo­ bei, von der Formgebung und Festigkeit her gesehen, das Sinterpreßverfahren den großen Vorteil aufweist, daß es in der Massenfertigung billige und genaue Teile ergibt. Eine genügend große Festigkeit wird z. B. durch Sinter­ stahlteile mit einer Werkstoffdichte < 70 N/cm² er­ zielt.

Die Fliehgewichtsmasse 18 ist mit einer über den Steg 16 e des Winkelhebels 16 fassenden Nut 21 versehen, deren Nutgrund 21 a gegen die Stirnfläche 16 f des Steges 16 e des Winkelhebels 16 gespannt ist, wodurch die Anbaulage der Fliehgewichtsmasse 18 formschlüssig festgelegt ist. Die Nut 21 hat aber keine Haltefunktion, da die gesamte Haltekraft von der durch das streckgrenzengesteuerte Anziehen der Befestigungsschrauben 19 zwischen dem Nut­ grund 21 a und der Stirnfläche 16 f erzeugten Haftreibung aufgebracht wird. Während der eine Schenkel 16 d des He­ belarms 16 a des Winkelhebels 16 nur die Lagerbohrung 15 trägt, ist der andere Schenkel 16 c mit einem zweiten Hebelarm 16 b verbunden, der an seinem freien Ende einen Kopfbolzen 22 trägt, über dessen gehärtete feingedrehte Mantelfläche 22 a die Fliehkraft der Fliehgewichte 17 auf eine Reglermuffe 23 (siehe dazu wieder Fig. 1) übertra­ gen wird.

Die Reglermuffe 23 überträgt die Regelbewegung der Fliehgewichte 17 über ein von einem Axialnadellager gebildete Drucklager 24 und einen Druckbolzen 25 auf einen hier nur strichpunktiert angedeuteten Regelhebel 26 des Reglers.

Die Fliehgewichtsmasse 18 weist eine unter einem dem Schwenkwinkel entsprechenden Winkel geneigte und dem Flansch 12 des Fliehgewichts­ trägers 11 zugewandte schräge Anschlagfläche als Hubanschlag 27 auf, die mit einer Gegenanschlagsfläche 28 am Flansch 12 des Fliehgewichtsträgers 11 zusammenwirkt.

Bei einem zu einem nicht näher dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel gehörenden und in Fig. 5 im Teil­ schnitt dargestellten Fliehgewicht 17′ ist der mit der Gegenanschlagsfläche 28 des Fliehgewichtsträgers 11 zusammenwirkende Hubanschlag 31 durch eine Anschlagschraube gebildet, die in eine Gewindebohrung 32 der hier mit 18′ bezeichneten, aus Sinterstahl hergestellten, Fliehgewichtsmasse des Fliehgewichts 17′ lagegesichert eingeschraubt ist. Als Verdrehsiche­ rung für diese Anschlagschraube kann z. B. eine kleb­ stoffähnliche flüssige Verdrehsicherung dienen oder an­ dere bekannte Sicherungsmittel. Anstelle der Anschlag­ schraube können selbstverständlich auch entsprechend ausgebildete Anschlagbolzen in der Fliehgewichtsmasse 18′ befestigt werden, die durch verschiedene Längen des über die Fliehgewichtsmasse 18′ vorstehenden Kopfes oder durch Unterlegen von Scheiben zur Einstellung des ge­ wünschten Schwenkwinkels des Fliehgewichts 17′ variiert werden können.

Wie aus Fig. 2 deutlich zu ersehen ist sind die beiden Schenkel 16 c und 16 d des Winkelhebels 16 im Bereich ihrer Lagerstellen 15 durch Warmnieten mit dem Lagerbolzen 14 fest verbunden, der seinerseits in der Querbohrung 13 am Flansch 12 des Fliehgewichtsträgers 11 drehbar gela­ gert ist. Diese Art der Verbindung hat zwei Vorteile: die Lagerbolzen 14 und damit die Fliehgewichte 17 sind auf einer genügend breiten Lagerlänge in der Querbohrung 13 gelagert, die zur Verbesserung der Schmierwirkung auch noch über eine der Schmiermittelzufuhr dienende Bohrung 33 im Flansch 12 des Fliehgewichtsträgers 11 geschmiert wird, und die Warmnietverbindung, die unter Zwischenfügung von gehärteten Scheiben 34 erfolgt, ver­ hindert ein Aufspreizen des bügelförmigen Hebelarms 16 a des Winkelhebels 16 unter den vor allem bei hoher Drehzahl auftretenden und an den Winkelhebeln angrei­ fenden Beschleunigungskräften. Diese Verbindungsart er­ leichtert die wirtschaftliche Fertigung der Winkelhebel 16, da deren Wandstärke so dünn gewählt werden kann, daß die Winkelhebel 16 aus Stahlblech ausgestanzt und danach gebogen werden können.

Claims (4)

1. Fliehkraftdrehzahlregler für Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei winkelförmigen Fliehgewichten, deren als gesondert gefertigtes Teil ausgebildete Fliehge­ wichtsmasse jeweils durch Befestigungsschrauben an ei­ nem Hebelarm eines Winkelhebels festgeschraubt ist, des­ sen anderer Hebelarm auf eine Reglermuffe wirkt und der im Bereich der Verbindung beider Hebelarme eine Lager­ stelle aufweist, mit der jedes Fliehgewicht über einen Lagerbolzen an einem Flansch eines Fliehgewichtsträgers schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die aus Sinterstahl hergestellte Fliehgewichtsmasse (18; 18′) tragende Hebelarm (16 a) des als Biegeteil aus Stahlblech gefertigten Winkelhebels (16) als ein zum Fliehgewichtsträger (11) hin offener U-förmiger Bügel gestal­ tet ist, dessen zueinander parallele Schenkel (16 c, 16 d) den Flansch (12) des Fliehgewichtsträgers (11) seit­ lich umfassen und je eine als die Lagerstelle dienende Lagerbohrung (15) enthalten und dessen die beiden parallelen Schen­ kel (16 c, 16 d) verbindender Steg (16 e) eine von den Lagerbohrungen (15) wegweisende und in der Ruhelage der Fliehgewichte (17; 17′) mindestens annähernd senkrecht zur Längsachse des Drehzahlreglers sich erstreckende Stirnfläche (16 f) aufweist, gegen die die Fliehgewichts­ masse (18; 18′) unter extrem hoher, bis an die Streck­ grenze des Schraubenwerkstoffs ausgelegter mechanischer Vorspannung festgeschraubt ist, wobei die hohe mechanische Vorspannung der Befestigungsschrauben (19) durch streckgrenzengesteuertes Anziehen erreicht wird.

2. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichtsmasse (18; 18′) des Fliehgewichts (17; 17′) eine über den Steg (16 e) des Winkelhebels (16) fassende Nut (21) aufweist, deren Nutgrund (21 a) gegen die Stirnfläche (16 f) des Steges (16 e) gespannt ist.

3. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichts­ masse (18, 18′) in an sich bekannter Weise einen mit einer Gegenanschlagsfläche (28) am Flansch (12) des Fliehgewichtsträgers (11) zusammenwirkenden Hubanschlag (27; 31 ) aufweist und daß als Hubanschlag (31) eine in die Fliehgewichtsmasse (18′) lagegesichert eingeschraubte Anschlagschraube (31) dient.

4. Fliehkraftdrehzahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (16 c, 16 d) des Winkelhebels (16) an den Lagerstellen (15) durch Warmnieten mit dem Lagerbolzen (14) fest ver­ bunden sind, der seinerseits in einer Querbohrung (13) am Flansch (12) des Fliehgewichtsträgers (11) drehbar gelagert ist.