SPEED-LIMITING GOVERNOR DEVICE

Abstract: 1. A speed-limiting governor device, in particular for an internal-combustion engine, provided with a stationary housing (1), wherein a driven spring-loaded centrifugal governor (7) is rotatably mounted which, above a predetermined speed of rotation, moves a protruding rod (16) against a spring force into a speed-dependent position as a signal, and with a servo-amplifying means (18) which linearly amplifies the output signal of the centrifugal governor into a considerably greater output of a linearly movable protruding bar (33) of the amplifier, and wherein this protruding bar (33) is provided with a stub axle (34) which extends perpendicularly thereto and about which a bascule lever (35) is mounted freely pivotably, said bascule lever (35) being incorporated in the control system between the power-control member (accelerator pedal) (36, 37) and the fuel-metering means (39, 40), characterised in that the bascule lever comprises a cylindrical disc (35) which on both sides of the protruding bar (33) of the amplifier (18) is in non-slip rolling contact with a respective segment of a cylindrical surface (36, 39), the axes of rotation (37, 40) of which are mounted in the housing (1), which axes extend parallel to the shaft of the cylindrical disc (35), one segment (36) being connected to the accelerator pedal and the other segment (39) being connected to the fuelmetering means, and in that the centrifugal governor (7), the servo-amplifier (18) and the bascule means (35, 36, 39) are accomodated as a unit in a closed housing.

Description: Drehzahlbegrenzende Regelvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahl begrenzende Regelvorrichtung, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, versehen mit einem stillstehenden Gehäuse, worin drehbar ein angetriebener federbelasteter Zentrifugalregler gelagert ist, welcher-oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl gegen die Federkraft als Signal eine heraustretende Stange in eine drehzahlabhängige Stellung bringt, und mit einer Servo-Verstärkervorrichtung, welche das abgegebene Signal des Zentrifugalreglers linear verstärkt zu einem bedeutend höheren Arbeitsvermögen der geradlinig bewegbaren austretenden Stange des Verstärkers, und wobei diese austretende Stange versehen ist von einem senkrecht dazu sich erstreckendenAchsstutzen, um welchen ein Baskülenhebel frei schwenkbar montiert ist, welcher Baskülenhebel im Steuerkreis zwischen dem Leistungs-Einstellorgan (Gaspedal) und der Brennstoffdosiervorrichtung aufgenommen ist. Die durch einen derartigen Regler zu bedienenden Vorrichtungen fragen vielfach eine relativ grosse Verstellkraft, vor allem bei Ottomotoren, wobei der Zentrifugalregler relativ gross und kostbar gestalltet werden müsse, wenn dieser die benötigte Verstellkraft direkt liefern müsste. Deshalb wird ein zwischengeschalteter Servo-Kraftverstärker angewandt, welcher an seiner einen Seite ein eine kleine Verstellkraft benötigendes Kommando zugeführt bekommt vom genannten Zentrifugalregler und an seiner ausgehenden Seite eine grosse Verstellkraft liefern kann. Dazu wird ein hydraulischer Servoverstärker verwendet, welcher seine Leistung einem Druck in einem hydraulischen Medium entnimmt, z.B. der Brennstof- oder Schmieröldruck der zu schützenden Kraftmaschine. Das Ausgangssignal des Verstärkers kennt alle Zwischen stände zwischen einerBetriebsstellung und einer Stopstellung lung. In der Betriebsstellung wird das normale Leistungs Bedienungsorgan direkt gekuppelt sein mit der Brennstoff Dosiervorrichtung, wobei es von keinem Interesse ist, ob Letztere ein Vergaser ist, oder eine Einspritzpumpe oder eine andere gleichartige Vorrichtung. Tritt jedoch oberhalb eine gewissen Drehzahl die drehzahlbegrenzende Regelvorrichtung in Wirkung, dann wird die ausgehende Stange eine andere Position einnehmen und die Brennstoffdosiervorrichtung in die Richtung von geringerer Brennstoffmenge bringen, unabhängig'davon in welcher Position sich das Leistungsbedienungsorgan (Gaspedal) momentan befindet. Oft wird dazu in die mechanischen Transmissionsglieder zwischen dem Leistungsbedienungsorgan (Gaspedal) und der Brennstoffdosiervorrichtung, welche Transmissionsglieder aus Stangen, Hebeln oder auch Kabeln bestehen können, ein sogenannter Baskülenhebel zwischengeschaltet. Dies ist ein Hebel mit einem festen Drehpunkt, wobei das eine Ende mit dem Leistungsbedienungsorgan und das andere Ende mit der Brennstoffdosiervorrichtung verbunden ist. Indem nun der Drehpunkt dieses Baskülenhebels verlagerbar in eine Richtung etwa senkrecht zur Hebelrichtung ausgeführt wird, wird in bekannter Art und Weise die gewünschte Funktion bekommen. Diese mechanischen Mittel werden zum Teil im Freien angebaut, z.B. gegen die Aussenseite eines Motors und sind dadurch leicht beschädigbar und verschleissen schnell durch Schmutz. Die Erfindung beabsichtigt nun um in einer Einheit Folgendes zu kombinieren: der Zentrifugalregler, der Servoverstärker und die Baskülenhebelfunktion, wobei alles in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht werden soll. Nach der Erfindung wird nun die obenbeschriebene drehzahlbegrenzende Regelvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Baskülenhebel aus einer zylindrischen Scheibe besteht, welche belds3itig der austretenden Stange des Verstärkers in schlupffreier abrollender Berührung ist mit jeweils einem Segment einer Zylinderoberfläche, wovon die Rotationsachsen im Gehäuse gelagert sind, welche Achsen sich parallel erstrecken mit der Welle der zylindrischen Scheibe, wobei das eine Segment mit dem Gaspedal und das andere Segment mit der Brennstoffdosiervorrichtung verbunden ist. In Anschluss hierzu kann sofort eine Vorzugsausführungsform genannt werden, wobei die über einander abrollenden Ober flächen mit einer korrespondierenden in einander greifenden Verzahnung versehen sind, wodurch ein zentrales Zahnritzel in Eingriff steht mit den beiden Zahnsegmenten. Es ist jedoch auch möglich dass die drei zvlindrischen Pieae- aDrollenten uPerrlacnen mit dünnenrelastisonen vorgespann-ten Bändern mit einander gekuppelt sind, wobei jeder Band fest verbunden ist in einem Punkt von jedem Paar zusammenwirkender Oberflächen oder dass die Oberflächen mit einer Kettenverzahnung versehen sind und über Ketten mit einander gekuppelt sind. Nach einer weiteren Vorzugsausführungsform wird die Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnritzel in seiner einen Endstellung (Betriebsstellung) sich gleichweit von der einen Seite von der sich durch die Mittellinie der beiden Zahnsegmente erstreckenden Ebene befindet, als an der anderen Seite davon in der anderen Endstellung (Stop-stellung). Es hat sich gezeigt, dass die Erscheinung dass die Ritzelwelle genannte Verbindungsebene zwischen den beiden austretenden Wellen beBseitig ein Wenig verlässt, nichtdestoweniger nur einen vernachlässigbaren Einfluss hat auf das Zahnspiel und also auf das Spiel in der Transmission zwischen dem Leistungsbedienungsorgan (Gaspedal) und der Brennstoffdosiervorrichtung. enn nun obendrein noch Vorspannmittel angewendet werden, sowie Federn, welche das sich bei Verschiebung des Zahnritzels ändernde Zahnspiel zwischen den Segmenten und dem Ritzel immer in dieselbe Richtung kompensieren, dann gibt diese so einfache Lösung eine reproduzierbare Wirkung trotz seiner theoretischen Mangel. Anhand der nachfolgenden Beschreibung von der abgebildeten Vorzugsausführungsform der Erfindung, soll diese näher erläutert werden. In der Figur ist mit 1 das Gehäuse der drehzahlbegrenzenden Regelvorrichtung angedeutet. Das Gehäuse zur linken Seite ist verschlossen durch einen Deckel 2, worin abdichtend eine Antriebswelle 3 gelagert ist, welche Welle durch nicht wiedergegebene Mittel angetrieben wird durch die zu regelnde Maschine, wie z.B. ein Verbrennungsmotor. Die Eingangswelle ist gelagert in einem Kugellager 4 zur linken Seite und zu rechten Seite in einem Kugellager 5 das in einem kolbenförmigen Körper 6 in axialen Sinne im Gehäuse fest fixiert ist. Weil ein Zentrifugalregler 7 an sich bekannt ist, wird dieser nicht in Einzelheiten wiedergegeben, doch die beiden Gewichte 8 und 9 sind mit ihren Scharnierwellen 10 und 11 schwenkbar verbunden an einer mit der Antriebswelle 3 verbundenen Scheibe 12. Bei Rotation der Welle 3 und der Scheibe 12, werden die Gewichte 8 und 9 eine nach aussen gerichtete Zentrifugalkraft erfahren, wodurch diese schwenken wollen um ihre Scharnierachsen 10 und 11. Dabei werden die Gewichte gegengehalten durch die beiden Federn 13 und 14, welche eine derart einstellbare Vorspannung haben dass sie die Zentrifugalgewichte in ihrer innersten Stellung halten bis zu einer Drehzahl welche zirka 80 % der maximal zulässigen Betriebsdrehzahl beträgt. Wird diese eingestellte Drehzahl überschritten, dann werden durch eine günstige Kombination von Zentrifugalkraft gegen Federkarakteristiek, beim Erreichen der maximalen Drehzahl die beiden Zentrifugalgel^zichte vollständig aus geregelt sein und ihre äusserste Stellung erreicht haben. Im Rotationspunkt 15, worauf die beiden Gewichte 8 und 9 einwirken, wird die an den Zentrifugalregler gekuppelte austretende Stange 16 nach rechts verschoben werden bei zunehmender Drehzahl oberhalb der eingestellten Drehzahl. Das Ende der austretenden Stange 16 ruht gegen einen Regelschieber17 welcher die Servo-Verstärkungsvorrichtung 18 steuert. Diese Verstärkungsvorrichtung besteht aus einem Servokolbenl9 welcher in einer zylindrischen Bohrung 20 hin und her bewegen kann. Der Regelschieber17 ist versehen von einer zentralen Längsbohrung in welcher eine schwache Feder 21 untergebracht ist welche mit ihrem linken Ende gegen eine Schulter des Regelschiebers17 drückt und Letzteren immer in Kontakt hält über die austretende Stange 16 mit den Zentrifugalgewichten. Die Feder 21 ruht zur rechten Seite gegen einen Stift 32 welcher in einer Verlengerung 33 des Servokolbens 19 angebracht ist. .)r weC ert]eber17 kann somit unter Einfluss der Bewegung der Zentrifugalgewichte 8 und 9 über eine kurze Strecke nach links und rechts geschoben werden gegenüber den Servokolben 19 und dessen Verlängerung 33, worin der Regelschieber17 abdichtend und gleitend gelagert ist. Über eine externe Quelle hydraulischen Druckmediums, sowie das Schmieröl- oder Brennstoffsystem des Verbrennungsmotors, wird jenes Medium unter Druck über die Leitung 23 dem Verstärker 18 zugeführt. Dieser Druck herrscht, solange der Motor in Betrieb ist, fortwährend in der ringförmigen Kammer 27 und im radialen Verbindungskanal 22. Der Servokolben 19 mit seiner Verlängerung 33 erfährt deshalb fortwährend eine nach links gerichtete Kraft. Der Zylinderraum 26 zur linken Seite des Servokolbens 19 ist über eine axiale Bohrung 25 verbunden mit einer ringförmigen Nute 24 welche konzentrisch mit der zentralen Bohrung für den Regelschieber17 im Servokolben untergebracht ist. Der Regelschieber17 ist ferner von zwei rundlaufenden Nuten 28 bzw. 30 versehen, welche derart angeordnet sind, dass in der Gleichgewichtsstellung - dies ist die Stellung wobei der Servoverstärker eine Stellung einnimt welche korrespondiert mit jener des Regelschiebers 17 - die beiden Nuten 28 und 30 sich gerade links bzw. rechts von der Nute 24 im Servokolben befinden. Da der linke Zylinderraum 26 über die Bohrung 25 in Verbindung steht mit dem Ringkanal 24, ist somit die Verbindung des Raumes 26 in dieser Stellung abgesperrt. Verschiebt sich, ausgehend von der abgebildeten Position des Regelschiebers 17, dieser ein Wenig nach rechts, dann kann Medium unter Druck aus dem Kanal 22 über die Ringnute 28 eintreten in den Ringkanal 24 und weiterströmen können in den Zylinderraum 26. Da die aktive Oberfläche von der linken Seite des Servokolbens 19 grösser ist als die aktive Oberfläche zur rechten Seite und in der abgebildeten Situation praktisch derselbe Druck im Medium links und rechts des Servokolbens herrscht, wird der Kolben sich nach rechts verschieben bis die Nuten 24 und 28 nicht mehr korrespondieren. Der Servokolben hat dann die neue Stellung des Regelschiebers 17 gefolgt und ein neues Gleich gewicht gefunden. Umgekehrt kann Medium aus dem Raum 26 abströmen über Bohrung 25 und Ringkanal 24 wenn die Ringnute 30 im Regelschieber 17 in Verbindung kommt mit der Nute 24. Das Medium kann dann über die Hohlbohrung 21 nach rechts abströmen durch eine Bohrung 31 im Stifft 32. Damit wird das Medium drucklos und kann abströmen in das Gehäuse Gec¯orvichtung. über eine nicht abgebildete Abfuhrvorrich- tung kann das Medium- aus dem Gehäuse abgeführt werden, womit gleichzeitig der Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse be stimmt.wird.-Zur rechten Seite ist der Servokolben 19 bei 33 gabelformig ausgebaut. Senkrecht zur Mittellinie der Vorrichtung ist dort eine Welle 34 angeordnet um welche ein Zahnritzel 35 gelagert ist. Dieses Zahnritzel 35 kann mit dem Servokolben 19 nach links und rechts verstellt werden in Antwort auf verlagerungen des Regelschiebers 17 infolge der Wirkung der Zentrifugalgewichte. Ein Zahnsegment 36 ist and der einen Seite in Eingriff mit dem Ritzel 35 während dieses Regment drehfest angeordnet ist auf einer im Gehäuse gelagerten Welle 37. Ebenso ist ein korrespondierendes Zahnsegment 39 drehfest mit Hilfe einer Welle 40 im Gehäuse gelagert*Diew Wellen 37 und 40 laufen parallel in gleicher Entfernung der Kittellinie der Vorrichtung und sind spielfrei und abdichtend durch die Wand des Gehäuses nach aussen durchgeführt. Jedes Segment ist versehen mit einer einstellbaren Anschlagschraube 38 bzw. 41. Wenn sich das Ritzel 35 in der linken Endstellung befindet, dann ist es in einer gleich grossen Entfernung zur linken Seite der Verbindungslinie durch die beiden ausgehenden Wellen 37 und 40 wie das Ritzel 35 sich in der rechten Endposition zur rechten Seite jener Verbindungslinie befindet. Dies bedeutet dass das sich mit der Verschiebung des Ritzels 35 in axiale Richtung & dernde *Zahnspiel zwischen dem Ritzel und den Segmenten gleich verteilt ist zu beiden Seiten der Mittelposition des Ritzels. Die Welle 37 ist mit bekannten jedoch nicht wiedergegebenen Mitteln, sowie Stangen und Kabeln, verbunden mit dem Leistungs-Bedienungsorgan des Fahrzeuges, also meistens mit dem Gaspedal. Die austretende Welle 40 ist direkt verbunden über nicht wiedergegebene bekannte Verbindungsmittel -ift der Brennstoffdosiervorrichtung, sowie einer Brennstoff Sinspritzpumpe oder einem Vergaser. Bei Anwendung der beschriebenen drehzahlbegrenzenden Regelvorrichtung wird angenommen dass die Brennstoffdosiervorrichtung immer versehen ist mit einer sogenannten Zurückstellfeder welche ein zurückstellendes Drehmoment auf die Welle 40 ausübt, welches Drehmoment durch den Pfeil M angegeben ist. Über das Ritzel 35 und das Segment 36 wird diese Zurückstellkraft in gebräuchlicher Weise über die Welle 37 rückwirken auf das Gaspedal. Sobald der Motor in Betrieb ist, herrscht Mediumdruck in der Zylinderkammer 27, wodurch der Servokolben immer einer nach links gerichteten Kraft unterworfen ist und in der linken Endstellung verharren wird solange der Kolben kein entgegengesetztes Kommando bekommt vom Zentrifugalregler 7. Das Ritzel 35 und der Servokolben 19 befinden sich dabei in der abgebildeten Stellung. Bedienung des Gaspedales wird über die Welle 37 und das Zahnsegment 36 eine Rotation des Ritzels 35 zur Folge haben, was eine gleich grosse Verdrehung der Welle 40 verursacht, welche die Brennstoffdosiervorrichtung folgen lässt. Im Ruhezustand des Motors wird die obengenannte Zurilckstellfeder der Brennstoffdosiervorrichtung ebenfalls dafür sorgen, dass der Servokolben und das Ritzel 35 stets in der linken Endstellung verbleiben. Wird nun in Betrieb die durch die Reglerfedern 13 und 14 eingestellte Drehzahl von zirka 80 C/o der maximum Motordrehzahl überschritten, dann wird der Regelschieber 17 nach rechts bewegen, augenblicklich gefolgt durch eine ebensogrosse Verschiebung nach rechts des Servokolbens 19 und ausserdem des Zahnritzels 75. Wird dabei die Stellung des Gaspedales nicht geändert, wobei deshalb das Zahnsegment 36 in einer fixierten Stellung bleibt, dann wird durch die Regelwirkung der Vorrichtung das Zahnsegment 39 nach rechts verdrehen und über die Welle 40 die Brennstoffdosiervorrichtung in Richtung geringerer Brennstoffmenge versetzen. Demgegenüber wird im grössten Teil des durch den Motor in Betrieb gefahrenen Drehzahlgebiet, das Ritzel 35 sich in der linken Endstellung befinden weil dieses Gebiet sich unterhalb der eingestellten Drehzahl von zirka 80 S befindet. Die Wirkung der Vorrichtung beabsichtigt einen Schutz des Motors gegen die Kombination von hohen Drehzahlen bei hoher Belastung. Und zwar wird bei hohen Drehzahlen die Brennstoffzufuhr reduziert, obgleich das Gaspedal in der maximum Stellung bleibt und bei niedrigeren Drehzahlen wird die Wirkung des Gaspedales unbeeinflusst weitergeleitet zur Brennstoffdosiervorrichtung, womit der Motor das volle Drehmoment abgeben kann. Überflüssigereise wird darauf gewiesen, dass die beschriebene Vorrichtung noch den bekannten und gebräuchlichen Drehzahlregler ersetzt, noch völlig die Funktion eines gebräuchlichen Über-Drehzahl-Schutzes erfüllt. Letzterer stopt ja den Motor beim Überschreiten der eingestellten Höchstdrehzahl.

Claims: ANSPRÜCHE 1. Drehzahlbegrenzende Regelvorrichtung, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, versehen mit einem stillstehenden Gehäuse, worin drehbar ein angetriebener federbelasteter Zentrifugalregler gelagert ist, welcher oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl gegen die Federkraft als Signal eine heraustretende Stange in eine drehzahlabhängige Stellung bringt, und mit einer Servo-Verstärkervorrichtung, welche das abgegebene Signal des Zentrifugalreglers linear verstärkt zu einem bedeutend höheren Arbeitsvermögen der geradlinig bewegbaren austretenden Stange des Verstärkers, und wobei diese austretende Stange versehen ist von einem senkrecht dazu sich erstreckenden Achsstutzen, um welchen ein Baskülenhebel frei schwenkbar montiert ist, welcher Baskülenhebel im Steuerkreis zwischen dem Leistungs-Einstellorgan (Gaspedal) und der Brennstoffdosiervorrichtung aufgenommen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Baskülenhebel aus einer zylindrischen Scheibe (35) besteht, welche beidseitig der austretenden Stange (33) des Verstärkers (18) in schlupffreier abrollender Beruhrung ist mit jeweils einem Segment einer Zylinderoberfläche (36, 39), wovon die Rotationsachsen (37, 40) im Gehäuse (1) gelagert sind, welche Achsen sich parallel erstrecken mit der Welle der zylindrischen Scheibe (35), wobei das eine Segment (36) mit dem Gaspedal und das andere Segment (39) mit der Brennstoffdosiervorrichtung verbunden ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die drei zylindrischen abrollenden Oberflächen (35, 36, 39) mit einer korrespondierenden, in einander eingreifenden Verzahnung versehen sind, womit ein zentrales Zahnritzel (35) in Eingriff mit den zwei Zahnsegmenten(36, 39) geformt sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die drei zylindrischen ab biege- rollenden Oberflächen über dUnne/elastische vorgespannte Bänder miteinander gekuppelt sind, wobei jedes Band fest verbunden ist in einem Punkt auf jedem von einem Paar zusammen wirkender Oberflächen, oder dass die Oberflächen mit einer Kettenverzahnung versehen sind und über Ketten gekuppelt sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zahnritzel (35) in seiner einen Endlage (Betrieb) sich gleichweit an der einen Seite der sich durch die beiden Zahnsegmentachsen (37, 40) erstreckenden Ebene befindet, als an dessen anderer Seite in der anderen Endlage (Stop). 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Vorspannmittel, wie z.B. Federn, das sich bei Verschiebung des Zahnritzels ändernde Zahnspiel zwischen den Segmenten (36, 39) und dem Ritzel (35) immer in diegleiche Richtung kompensieren.

Inventors: WOLTERS, LEENDERT
Applicants: NEDERLANDSE CENTRALE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK
Application year: 1981
Main classification: F02D1
IPC codes: F02D1, G05D13