DE3744275A1 - Mechanischer drehzahlregler fuer eine brennkraftmaschine mit einstellbarem ungleichfoermigkeitsgrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Drehzahlregler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dieselangetriebenen Generatoren, insbesondere bei Drehstrom-Generatoren, muß aus technischen Gründen die Stromfrequenz in bestimmten Grenzen konstant gehalten werden, wobei die Frequenz-Schwankung eine bestimmte Gren­ ze nicht überschreiten darf. Hierbei hat ein mechanischer Drehzahlregler die Aufgabe, bei jeder Belastungsänderung eine möglichst kleine Drehzahländerung aufzuweisen, ohne instabil, das heißt ohne ins Schwingen zu geraten.

Bei Überschreitung der Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine oder bei plötzlichem Lastabwurf hat der Regler die Aufga­ be, die von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge bis auf die, die für den Leerlauf der Brennkraftmaschine nötig ist, zu reduzieren. Dabei stellt der Regler die Drehzahl für den hohen Leerlauf, mit mehr oder weniger großem Ungleichförmigkeitsgrad, und schiebt die Regel­ stange der Einspritzpumpe so, daß sie die dazu erforder­ liche Einspritzmenge einstellt.

Der Ungleichförmigkeitsgrad (Ufg) des Reglers (das ist die bleibende statische Drehzahländerung in Abhängigkeit von der Belastung), sowie dessen Ausregelzeit hängen u. a. von den Herstellungstoleranzen der Reglerbauteile ab. Bedingt durch die zulässigen Fertigungs- und Bautoleranzen ergibt sich auch für den Ufg eine Toleranzbandbreite, so daß es vorkommen kann, daß gleiche Brennkraftmaschinen mit glei­ chen Reglern ausgestattet werden, und dennoch verschiedene Ungleichförmigkeitsgrade aufweisen. Dieser Ufg-Unterschied kann insbesondere bei parallel laufenden Drehstromaggrega­ ten nachteilig sein, da hier eine gleichmäßige Lastvertei­ lung auf alle Aggregate nur erreicht wird, wenn die Un­ gleichförmigkeitsgrade der einzelnen Regler gleich sind. Ist das nicht der Fall, so ist gleiche Lastverteilung nur in einem Lastpunkt, z. B. bei Vollast, oder nach einer Parallelverschiebung einer der beiden Reglerkennlinien durch andere Drehzahleinstellung zu einem Schnittpunkt mit der anderen Reglerkennlinie möglich.

Ferner ist eine Änderung der Reglercharakteristik bei Verwendung gleicher Brennkraftmaschinen je nach Einsatz­ art, z. B. bei Fahrzeugantrieb, Baumaschinen oder als Schiffsantrieb, erforderlich, um den Regler dem gewünsch­ ten Drehmomentverlauf so anzupassen, daß damit auch die erforderliche Regelkennlinie gefahren werden kann.

Ein mechanischer Fliehkraftregler mit Ufg-Verstellung ist aus der Druckschrift US-PS 26 45 474 bekannt. Die Füße der Fliehgewichte verstellen die Reglermuffe, wobei die Flieh­ kraft mit der Kraft einer Regelfeder im Gleichgewicht steht. Die Bewegung der Muffe wird durch einen Regelhebel auf die Regelstange der Einspritzpumpe übertragen. Die Regelfeder greift einerseits am Regelhebel an, und ist auf der anderen Seite an einer Buchse befestigt, die auf einem Zapfen gelagert ist. Die Buchse kann in die Federwindung hineingedreht werden und verkürzt die wirksame Windungs­ zahl, wodurch die Federsteifigkeit sich ändert und demzu­ folge der Ufg eingestellt werden kann. Der Zapfen ragt mit einem Ende aus dem Reglergehäuse heraus und ist mittels Hebelwerk verdrehbar gelagert, um bei Bedarf die Vorspann­ kraft zu ändern. Der Abregelbeginn sollte durch Verände­ rung der Federvorspannung geändert werden und die Abregel­ kennlinie wird dann durch die geänderte Federsteifigkeit bestimmt.

Diese Lösung ist im Aufbau kompliziert und verursacht bei der Feder unnötige Vorbelastung. Darüber hinaus ist die Veränderung der Steifigkeit der Feder durch die Bauweise des Regelmechanismus nur bis zu einer bestimmten Grenze wirksam.

Der Erfindung liegt die Aufabe zugrunde, einen Drehzahl­ regler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiter­ zubilden, daß auf einfache Weise der Ufg des Reglers fein eingestellt werden kann, ohne die einmal eingestellte Federvorspannkraft zu ändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die Eingriffslinie der Federkraft wird in ihrer Lage auf dem federbelasteten Hebelarm variiert. Das Produkt aus Federkraft und Hebelarm bildet in jeder neuen Lage zusam­ men mit der Kraft der Fliehgewichte einen neuen Gleichge­ wichtszustand, so daß die Steigung der Abregelkurve einge­ stellt wird.

Der an der Regelfeder angreifende Hebelarm ist durch eine einfache Einstellvorrichtung fein einstellbar, wodurch die Steigung der Abregelkennlinie den Betriebsanforderungen bzw. der Einsatzart der Brennkraftmaschine angepaßt wer­ den kann.

Die Einstellvorrichtung besteht aus einer Gewindewelle, die in im Hebelarm axial angebrachte Gewindebohrung ge­ führt ist. Die Gewindewelle weist auf dem Umfang eine umlaufende Nut auf und ist mit einer Kontermutter in ihrer Lage arretierbar. Die Regelfeder sitzt auf einem Federtel­ ler, dessen Unterteil axial durch den Hebelarm geht und beweglich in die Nut am Umfang der Gewindewelle angreift.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nungen verwiesen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen mechanischen Drehzahlregler in schematischer Darstellung mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrich­ tung.

Fig. 2 einen Reglerabschnitt gemäß Fig. 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Einstellvor­ richtung zusammenwirkend mit einer anderen im Schnitt A-A gezeigten Federteller­ variante.

Fig. 3 einen Reglerabschnitt gemäß Fig. 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Einstell­ vorrichtung zusammenwirkend mit einer anderen im Schnitt A-A gezeigten Federtel­ lervariante.

In Fig. 1 ist schematisch ein mechanischer Drehzahlregler 1 dargestellt. Auf dem Ende der Nockenwellenachse 22 bzw. auf deren Verlängerungsteil 3, sitzt eine mit einer Dich­ tung 5 versehene Hülse 4, auf der eine axial verschiebbare Muffe 2 gleitet. Im Fliehgewichtsträger 6, der mit der Hülse verbunden ist, gleiten zwei Fliehgewichte 7, die sich durch die Fliehkraft bewegen, und mit ihren Füßen die Muffe 2 auf der Hülse verschieben. Die Muffe verschiebt ihrerseits den Hebelarm 11 des Regelhebels 8, der unter der Kraft der Feder 14 steht. Der Regelhebel 8 ist gehäu­ sefest auf der Achse 21 gelagert, und ist mit seinem He­ belarm 10 mit einem Zwischenhebel 19 bei Achse 23 verbun­ den, der zu der hier nicht gezeichneten Regelstange der Einspritzpumpe hinführt. Die Spannkraft der Drehzahlfeder wird durch den Fahrhebel 28 geändert. Der Fahrhebel dient, durch die Federbeeinflussung, zur Verstellung der Leer­ laufdrehzahl zwischen dem fest eingestellten niederen Leerlauf und dem hohen Leerlauf der Einspritzpumpe. Mit­ tels der Einstellschraube 29 und der Kontermutter 30 wird der hohe Leerlauf korrigiert. Zur Einstellung des niederen Leerlaufs dient ein mit Gewinde und Vierkantkopf 32 verse­ hener Verstellteil 31, der auf dem oberen Federteller 34 wirkt und mit der Kontermutter 33 in seiner Lage arretiert werden kann. Durch das Verstellteil 31 geht vom Federtel­ ler 34 ein Verstellarm 35 durch, der unter der Kraftwir­ kung des Fahrhebels 28 steht und dessen Führung mit einem O-Ring 36 dicht gehalten ist. Auf den Hebelarm 9 wirkt eine auf einem Federteller 13 sitzende Regelfeder 14, die im Gleichgewicht mit der Fliehkraft der Fliehgewichte steht. Der wirksame Hebelarm der Federkraft (a) ist durch Verdrehen der Gewindewelle 16 veränderbar. Die Gewindewel­ le 16 verläuft axial durch den Hebelarm 9 in zwei Bohrun­ gen 24, 26 und ist mit einer Kontermutter 17 arretiert. Auf dem auf den Umfang der Gewindewelle umlaufenden Nut 25 greift der Federteller mit seinem Federtellerunterteil 12 durch einen am Hebelarm 9 vorgesehenen Hohlraum 15 ein, so daß bei Ein- oder Ausdrehen der Gewindewelle 16 der Feder­ teller mit der daraufsitzenden Regelfeder axial verschoben wird. Die einzustellende Hebelarmlänge (a) wird erreicht, indem die Kontermutter 17 gelöst, die Gewindewelle 16 im Stillstand der Brennkraftmaschine am Schraubenschlitz 18 auf dem gewünschten Maße verdreht und mit der Kontermutter in ihrer neuen Lage arretiert. Die Gewindewelle und die darauf eingeschraubte Kontermutter sind von außen durch einen am Reglergehäuse 20 dicht einschraubbaren Deckel 37 leicht zu erreichen.

Durch die Veränderung der Hebelarmlänge (a) von der Feder­ angriffslinie zur Drehachse 21 des Regelhebels wird die Abregelkennlinie in der gewünschten Richtung geändert. Durch einen längeren Hebelarm wird das Moment der Feder­ kraft um die Drehachse 21 erhöht, so daß eine größere Fliehgewichtskraft und damit eine höhere Drehzahl nötig ist, um die Abregelung auszulösen. Bei einem kurzen Hebel­ arm wird das Moment der Federkraft um die Drehachse 21 verringert, so daß eine kleinere Drehzahl ausreicht, um das Kräfte-Gleichgewicht zwischen Feder und Fliehgewichten einzustellen und dementsprechend wird auch die Regelung einsetzen.

Fig. 2 zeigt einen Reglerabschnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit einem anderen Federteller 13. Der Federteller ist mit dem Unterteil 12 durch einen Bolzen 12 gelenkig verbunden, wodurch die Einstellarbeit wesentlich erleichtert wird. Der Federteller ist mit seinem Unterteil so konstruiert, daß das Gebilde aus beiden Teilen beim Ein- oder Ausdrehen der Gewindewelle 16 kippsicher bleibt.

Für eine noch feinere Abstimmung des Reglers, insbesondere zum Ausgleich der Toleranzwirkung der Bauteile, ist die Variante gemäß Fig. 3 vorgesehen. Das Unterteil 12 besteht dabei aus einem Kubus mit zwei seitlichen Aufnahmezapfen 38, worauf der Federteller 13 sattelartig gelenkig sitzt. Das Unterteil kann aus leichtem Werkstoff entweder zusam­ mengesetzt oder aus dem Vollen gedreht werden.

Als Kippsicherung ist bei dem Federteller eine Nase 13′ vorgesehen, die am Unterteil beim Kippen zum Anliegen kommt.

Mit diesen Verstellmechanismen kann einerseits die Tole­ ranzwirkung bei den Reglerbauteilen ausgeglichen werden, so daß der gewünschte Ufg mit wenigen Handgriffen leicht und exakt korrigiert werden kann, andererseits kann auch die Abregelkennlinie des Reglers dem Einsatz der Brenn­ kraftmaschine angepaßt werden. Insbesondere bei parallel laufenden Drehstromaggregaten können die Ungleichförmig­ keitsgrade der einzelnen Regler gleichgestellt werden, so daß eine gleiche Lastverteilung erreicht wird.

Claims (6)

1. Mechanischer Drehzahlregler für eine Brennkraftma­ schine, der drehzahlabhängig angetriebene Fliehgewichte (7) aufweist, welche eine Muffe (2) axial verschieben, die einen auf einer Achse (21) gelagerten Regelhebel (8) gegen die Kraft einer auf einem Arm (9) des Regelhebels sitzen­ den Regelfeder (14) verschiebt, und auf die Regelstange einer Einspritzpumpe einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Wirkungsachse der Regelfeder (14) zur Achse (21) des Regelhebels (8) veränderbar ist.

2. Mechanischer Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsachse der Regelfe­ der (14) am Angriffspunkt auf dem Regelhebelarm (9) durch eine Einstellvorrichtung (27) verschiebbar ist.

3. Mechanischer Drehzahlregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (27) aus einer in einer Gewindebohrung eingeschraubten Gewinde­ welle (16) besteht, die mit einem Federteller (13) zusam­ menwirkt und auf dem Umfang eine umlaufende Nut (25) auf­ weist, wobei die Gewindewelle in ihrer Lage durch eine Mutter (17) arretierbar ist.

4. Mechanischer Drehzahlregler nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (14) auf dem Federteller (13) sitzt, dessen Unterteil (12) in die Nut (25) der Gewindewelle (16) eingreift.

5. Mechanischer Drehzahlregler nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federteller-Unterteil (12) sattelartig ausgebildet ist und gelenkig mit dem Federtel­ ler (13) durch einen Bolzen (12′) verbunden ist.

6. Mechanischer Drehzahlregler nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federteller-Unterteil (12) aus einem Kubus mit zwei seitlichen Aufnahmezapfen (38) besteht, worauf der Federteller (13) gelenkig eingesetzt ist.