DE1523226B2 - Fliehgewichtsdrehzahlregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehgewichtsdrehzahlregler mit mehreren bei Drehzahländerung des Antriebs eine Schwenkbewegung ausführenden Fliehgewichten, die in einen Winkelabstand aufweisenden, sich parallel zur Antriebsachse erstreckenden Schlitzen in einem die Fliehgewichte umgebenden Käfig angeordnet sind.

Bei einem bekannten Fliehgewichtsdrehzahlregler dieser Art (US-PS 21 14 813) ist der Käfig in Form einer senkrecht zur Antriebsachse angeordneten Platte, die an ihrem Außenumfang mit Führungsfingern versehen ist, durch einen axialen Zapfen mit dem Antriebsrotor verschraubt und damit also drehfest verbunden. Der Antrieb der Fliehgewichte erfolgt über die Finger, die gleichzeitig die axiale Auslenkung der Fliehgewichte unter der Wirkung der zentrifugalen Kraft begrenzen. Diese Konstruktion bedingt, daß der radiale Abstand der äußeren Fliehgewichtskante von der Antriebsachse vom Durchmesser des Käfigs abhängt, da die Fliehgewichte von dessen Fingern mitgenommen werden müssen. Andererseits müssen sich die Fliehgewichte bis an die Antriebsachse heran erstrecken, um die gewünschte axiale Schubkraft auf das durch den Regler zu betätigende Ventil ausüben zu können. Dies bedeutet, daß die Gewichte an ihrem Innenrand entsprechend weit nach innen verlängert sein müssen, wodurch sie wiederum, bedingt durch die Drehkraftübertragung am Außenumfang und die axialen Kraftübertragungen zur Ventilsteuerung am Innenumfang, die eine relativ große radiale Erstreckung erforderlich macht, erheblichen Materialbeanspruchungen ausgesetzt sind, die zu unerwünschten Verformungen führen können. Dies kann sich beispielsweise dadurch bemerkbar machen, daß die Füße der Fliehgewichte im Betriebszustand bei hohen Drehzahlen verbogen werden, wodurch die Regelgenauigkeit nachteilig beeinflußt wird.

Desweiteren sind bei dem bekannten Regler die Fliehgewichte in einen Gewichtskörper und einen Nutkörper unterteilt, um einerseits die zum Verstellen des Ventils erforderliche Masse zu besitzen und andererseits in den Fingern des Käfigs am Außenrand geführt zu werden. Diese Ausbildung der Fliehgewichte ist damit ziemlich aufwendig, ohne daß erreicht wird, daß die Gewichte auch an ihrem dem Käfig abgewandten Ende geführt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den bekannten Fliehgewichtsdrehzahlregler so auszubilden, daß die Gewichte nicht nur an beiden Enden sicher geführt werden, sondern auch die von ihnen auf das Regelventil übertragenen Stellkräfte eine zu starke Verformung des Gewichtskörpers selbst völlig aus schließen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das auf der Antriebsachse sitzende Antriebszahnrad an seinem einen Ende mehrere sich axial über die Zahnradbreite hinauserstreckende Segmente aufweist, zwischen die die Fliehgewichte greifen und so bei ihrer Schwenkbewegung gleitend führbar sind und die von einer als Käfig ausgebildeten Kappe umschlossen sind, die den Fliehgewichten als Verschwenkungslager dient. Durch die beiden lose ineinandergreifenden Teile der Kappe und Zahnsegmente wird ein in sich geschlossener Käfig geschaffen, der eine sichere Führung der Fliehgewichte gewährleistet und auch die auf die Gewichte bei der Axialkrafttragung einwirkenden Biegemomente relativ klein hält, weil der Kraftübertragungspunkt zwischen Fliehgewichten und Stellkörper des Ventilsteuerkolbens verhältnismäßig weit von der Antriebsachse entfernt liegt und dadurch ermöglicht, daß die Radialabmessung der Gewichte relativ klein ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsvorschlags läßt sich das Antriebszahnrad mit nach außen gerichteten Zähnen versehen, die sich von dem einen Zahnradende zum anderen erstrecken, und die Kappe läßt sich mit nach innen gerichteten Zähnen versehen, die in die Zwischenräume der erstgenannten Zähne hineinpassen. Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Antriebszahnrad mit einer zentralen Nabe zu versehen, die axial vorsteht und in radialer Richtung nach innen zu von den Segmenten mit Abstand getrennt ist und dazu dient, die nach innen erfolgende Schwenkbewegung der Fliehgewichte zu begrenzen.

Diese Nabe kann auch eine Bohrung erhalten, die dann als Lager für eine Steuerstange dient, welche in Abhängigkeit von der Bewegung der Fliehgewichte axial beweglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Längsschnittansicht einer Kraftstoffeinspritzpumpe, in die der Fliehgewichtsdrehzahlregler eingebaut ist, und

F i g. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung des Fliehgewichtsdrehzahlreglers.

Die in F i g. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzpumpe mit Gehäuse 10 und Pumpenrotor 14, der eine Flügelradförderpumpe 18 antreibt, weist ein Druckregelventil auf, das den Kraftstoff an das Mengenregelventil 34 unter einem Druck abgibt, der der Drehzahl des Antriebsmotors angepaßt ist. Die Abgabe des Kraftstoffs erfolgt durch die Leitung 33. Eine mit 40 bezeichnete Hochdruckeinspritzpumpe weist eine im Rotor 14 befindliche Querbohrung 42 für zwei entgegengesetzt wirkende Tauchkolben 44 auf. Die äußeren Enden der Tauchkolben treffen auf die Schuhe 46, die in den querliegenden Durchgängen 48 verschiebbar gelagert sind. Diese Durchgänge 48 werden von dem gabelförmigen Ende 47 einer getrennten Antriebswelle 60 gebildet, die gegen die Bohrung 42 ausgerichtet ist.

Sobald sich die Antriebswelle 60 dreht, werden die Förderpumpe 18 und die Hochdruckeinspritzpumpe 40 in Umdrehung gehalten, so daß abgemessene Kraftstoffmengen unter Druck an mehrere Kraftstoffpumpenaustrittsöffnungen abgegeben werden, die mit den Kraftstoffeinspritzdüsen eines zugehörigen Verbrennungsmotors in Verbindung stehen.

Das Gehäuse 10 weist eine Kappe 140 auf, die eine Kammer umschließt, in der ein Fliehgewichtsdrehzahlregler 31 angeordnet ist, dessen Aufbau in Fig.2 im Detail dargestellt ist. Das an der Antriebswelle 60 befestigte Antriebszahnrad 65 kämmt mit einem weiteren Antriebszahnrad 64, wodurch eine Antriebsübersetzung für den Regler geschaffen wird. Diese Antriebsübersetzung dient zur Vergrößerung der Drehzahl des Reglers auf etwa das 2,5 bis 4-fache der Pumpendrehzahl, wodurch es möglich wird, den Regler außerordentlich klein zu bauen.

Eine mit Öffnungen versehene Hülse 142 ragt in die Reglerkammer hinein und ist bezüglich des Gehäuses 10 drehfest festgelegt. Die Hülse 142 bildet einen Wellenstumpf, auf dem das Zahnrad 64 so angeordnet ist, daß es den Regler 31 trägt, so daß dieser rotieren kann. Das Zahnrad 64 ist an seinem einen Ende in mehrere sich axial über die Zahnradbreite hinaus erstreckende Segmente 150 unterteilt, und dient damit für den Regler als Käfig. Diese V-förmigen Segmente 150, deren Zahl im Ausführungsbeispiel sechs beträgt, sind in einem solchen Abstand nebeneinander angeordnet, daß mehrere rechteckige Schlitze 152 entstehen, von denen jeder ein Fliehgewicht 154 aufnimmt, das eine in etwa trapezförmige Gestalt besitzt. Die Fliehgewichte 154 sind bei 156 zur Schaffung nach innen gerichteter Finger 158 mit Ausschnitten versehen.

In der Hülse 142 ist eine Steuerstange 34 in axialer Richtung verschiebbar eingebaut und an ihrem inneren Ende mit einer Druckdichtung 160 versehen, die an den Fingern 158 der Fliehgewichte 154 anliegt. Die Fliehgewichte können sich an ihren Ecken 163 in den äußeren Ecken 162 einer Kappe 148 verschwenken. Die Kappe 148 dient somit den Fliehgewichten als Verschwenkungslager 163 und bildet zusammen mit dem Antriebszahnrad 164 für die Fliehgewichte einen vollständigen Käfig. Der Schwerpunkt der Fliehgewichte 154 liegt rechts von dem Verschwenkungslager 163, bezogen auf die Darstellung von Fig. 1, was zur Folge hat, daß beim Rotieren des aus dem Antriebszahnrad 64 und der Kappe 148 gebildeten Käfigs die Gewichte aufgrund der Zentrifugalkraft um das Verschwenkungslager 163 nach außen streben und damit über die Finger 158 und die Druckdichtung 160 eine Axialkraft auf die Steuerstange 34 ausüben. Die Reaktionskraft wird durch die Teile 162 der Kappe 148 übertragen, deren mittige Nabe 149 mit der Druckdichtung 146 der Einstellschraube 144 in Berührung steht, die in eine Öffnung der Stirnwand der Reglerkammer eingeschraubt ist.

Die parallelen Oberflächen der Segmente 150, die die rechteckigen Schlitze 152 bilden, dienen zur zwangsläufigen Führung der Schwenkbewegung der Fliehgewichte 154 und zur Drehung der Gewichte, sobald sich das Zahnrad 64 dreht.

Um jedes Hängenbleiben der Steuerstange 34 zu vermeiden und zu erreichen, daß diese Stange auch auf relativ geringe Drehzahländerungen des Reglers anspricht, wird die Steuerstange 34 zwangsläufig mit Hilfe des Zahnrades 64 durch ein Drehkreuz 164 gedreht, dessen Enden in den beiden Schlitzen 152 im Zahnrad 64 angeordnet sind. In der Mitte des Drehkreuzes 164 befindet sich eine rechteckige Öffnung 166, in die ein am Ende der Steuerstange 34 vorhandener Mitnehmerzapfen 168 eingreift.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist das Antriebszahnrad 64 mit einer geöffneten, langgestreckten zentralen Nabe 170 versehen, die axial vorsteht und in radialer Richtung nach innen zu von den Segmenten 150 mit Abstand getrennt ist und nicht nur dazu dient, die Stabilität des auf der Hülse 142 sitzenden Zahnrades 64 zu verbessern, sondern auch die nach innen erfolgende Schwenkbewegung der Fliehgewichte 154 zu begrenzen, indem sie einen Anschlag bildet.

Aus F i g. 2 läßt sich ersehen, daß jedes sich in axialer Richtung erstreckende Segment 150 des Zahnrads 64 auf seiner äußeren Oberfläche mit zwei Zahnradzähnen 172 versehen ist. Die innere Oberfläche der Kappe 148 weist mehrere radial nach innen vorstehende Rippen 174 auf, in deren Mitte je ein Zahn 176 liegt. Wenn das Zahnrad 64 und die Kappe 148 zusammengesetzt werden, um für die Fliehgewichte 154 einen Käfig zu bilden, wird jeder Zahn 176 zwischen zwei auf den Segmenten 150 befindlichen, zusammenwirkenden Zähnen 172 angeordnet, wodurch die Kappe 148 von dem Zahnrad 64 zwangsläufig angetrieben wird, ohne daß dafür irgendwelche zusätzlichen Teile erforderlich sind. Die Anzahl der Radialrippen 174 entspricht der Anzahl der Segmente 150, wobei die Rippen 174 aufgrund der Schlitze 178 einen Winkelabstand voneinander aufweisen. Die Schlitze 178 fluchten mit den Schlitzen 152 zwischen den Segmenten 150, die zur Aufnahme der Gelenkenden der Fliehgewichte 154 dienen.

Der Abstand zwischen den diametral gegenüberliegenden Oberflächen 175 der Rippen 174 ist etwas geringer als der Außendurchmesser der Zahnradzähne 172, so daß die Segmente 150 etwas nach innen gebogen werden müssen, wenn die Kappe 148 mit den Segmenten in Eingriff gebracht wird. Bei dieser Anordnung wird die Kappe 148 durch die Federkraft der Segmente 150 zwangsläufig und genau konzentrisch mit dem Zahnrad auf den Fliehgewichten gehaltert und durch Reibungskraft mit den Segmenten zusammengehalten.

Die in F i g. 1 gezeigte Einstellschraube 144 ermöglicht eine axiale Verstellung der Steuerstange 34, wenn sich der Fliehgewichtsdrehzahlregler in Ruhe befindet,

und zwar dahingehend, daß die Dosieröffnung dann gerade vollständig geöffnet ist und sich verkleinert, sobald sich der Regler in Drehung versetzt und die Fliehgewichte sich nach außen zu verschwenken beginnen. Auf diese Weise wird die ganze Bewegung der Fliehgewichte auch dann zur Steuerung der Dosieröffnung 41 ausgenutzt, wenn sich bei der Herstellung des Reglers Abweichungen ergeben.

Im Betriebszustand wird die von den Fliehgewichten ausgeübte Zentrifugalkraft in axialer Richtung durch die Druckdichtung 160 hindurchgeleitet, wodurch sich die Steuerstange 34 entgegen dem Druck der Feder 29 nach rechts verschiebt. Dies hat zur Folge, daß der Öffnungsgrad der Dosieröffnung 41 geändert wird. Der Kanal 190 verbindet die die Feder 29 enthaltende Kammer mit dem rund um das entgegengesetzte Ende der Steuerstange 34 laufenden Ringkörper 192, so daß der in der Kammer befindliche Kraftstoff die axiale Lage der Steuerstange 34 nicht beeinflußt. Das linke Ende der Feder 29 steht mit der Steuerstange 34 in Berührung, während ihr rechtes Ende an einer zylindrischen Führung 180 anliegt, die mit einem mittigen Schaft 182 versehen ist, der von einer Steuerfeder 184 umgeben ist. Dieser Schaft sitzt auf den Dichtungsringen 188 auf, sobald der Drosselhebel 25 über die Leerlaufdrehzahl hinaus verschoben wird. Der Drosselhebelsteuerungskörper 186 steht dann über die Dichtungsringe 188 mit dem Ende der Steuerfeder 184 in Berührung, um dadurch die Drehung der Feder 29, der zylindrischen Führung 180 und der Feder 184 an die Steuerstange 34 anzupassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fliehgewichtsdrehzahlregler mit mehreren bei Drehzahländerung des Antriebs eine Schwenkbewegung ausführenden Fliehgewichten, die in einen Winkelabstand aufweisenden, sich parallel zur Antriebsachse erstreckenden Schlitzen in einem die Fliehgewichte umgebenden Käfig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Antriebsachse sitzende Antriebszahnrad (64) an seinem einen Ende mehrere sich axial über die Zahnradbreite hinauserstreckende Segmente (150) aufweist, zwischen die die Fliehgewichte (154) greifen und so bei ihrer Schwenkbewegung gleitend führbar sind und die von einer als Käfig ausgebildeten Kappe (148) umschlossen sind, die den Fliehgewichten als Verschwenkungslager (163) dient.

2. Fliehgewichtsdrehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (64) nach außen gerichtete Zähne (172) aufweist, die sich von dem einen Zahnradende zum anderen erstrecken, und daß die Kappe (148) mit nach innen gerichteten Zähnen (176) versehen ist, die in die Zwischenräume der Zähne (172) hineinpassen.

3. Fliehgewichtsdrehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (64) mit einer zentralen Nabe (170) versehen ist, die axial vorsteht und in radialer Richtung nach innen zu von den Segmenten (150) mit Abstand getrennt ist und dazu dient, die nach innen erfolgende Schwenkbewegung der Fliehgewichte (154) zu begrenzen.

4. Fliehgewichtsdrehzahlregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (170) mit einer Bohrung versehen ist, die als Lager für eine Steuerstange (34) dient, welche in Abhängigkeit von der Bewegung der Fliehgewichte (154) axial beweglich ist.

5. Fliehgewichtsdrehzahlregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (34) mit einem Drehkreuz (164) in Eingriff steht, dessen Enden in den Schlitzen (152) zwischen einem Paar Segmenten (150) angeordnet sind und der dazu dient, die Steuerstange (34) zwangsläufig in Drehung zu versetzen.