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Hydraulischer Drehzahlwahlregler
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehzahlwahlregler für Brennkraftmaschinen mit einer proportional zur Motordrehzahl fördernden Umwälzpumpe, der eine gute Anpassungsfähigkeit an die ver- schiedenen Motorcharakteristiken besitzt.
Bekannte Regler, die mit einer zur Motordrehzahl proportional. fördernden Umwälzpumpe arbeiten. wobei durch bekannte Drosseln, die im Flüssigkeitsstrom angeordnet sind, die gewünschte Druckänderung erzielt wird, haben den Nachteil, dass die Drossel von der Stellgrösse unbeeinflusst bleibt und somit der grosse Drehzahlbereich bei manchen Brennkraftmaschinen nicht beherrscht werden kann, sofern nicht besondere Leerlaufeinrichtungen oder Rückführungen, die den Aufbau des Reglers komplizieren, vorhanden sind.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem in einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, der durch eine Umwälzpumpe in Umlauf gesetzt wird, eine Drosseleinrichtung geschaltet ist, die bewirkt, dass der federbelastete Kolben entsprechend des in der Drosseleinrichtung erzeugten Druckes eine bestimmte Stellung einnimmt. Diese Drosseleinrichtung hat die Gestalt einer dreh- oder verschiebbar im Reglergehäuse gelagerten Steuerhülse, in der sich der Steuerkolben befindet. Diese Steuerhülse ist mit einer radialen Bohrung versehen, die in Verbindung mit der besonders gestalteten Mantelfläche des Steuerkolbens die genannte Drossel darstellt.
Die Benutzung des Steuerkolbens als Kolbenstange für den Kolben in Verbindung mit der Möglichkeit der Steuerkolbenmantelfläche die verschiedensten Formen zu geben, bringt den Vorteil mit sich, die Regelwege für jeden Drehzahl- und Lastbereich untereinander verschieden gestalten zu können. Dadurch wird erreicht, dass grosse Drehzahlbereiche mit einer Feder und einem Flüssigkeitskreislauf beherrscht werden können.
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:Fig. 1 einen Querschnitt durch den Drehzahlwahlregler, Fig. 2 den Steuerkolben, Fig. 3 den Steuerkolben in seiner Längsachse um 900 gedreht und Fig. 4 die Abhängigkeit des Druckes von der Spaltgrösse für konstante Flüssigkeitsmengen.
Die im Reglergehäuse 1 drehbar gelagerte Steuerhülse 2, die mit einer radialen Bohrung 3 versehen ist, führt einen axial verschiebbaren Steuerkolben 4, der mit exzentrisch-zylindrischer, exzentrischkegeliger oder exzentrisch-kegelig-zylindrisch-kombinierter Ausnehmung 5 versehen ist. Die Steuerhülse 2 und der Steuerkolben 4 mit der Ausnehmung 5 stellen die Drosselstelle 6 des Reglers dar.
Der von der Umwälzpumpe 7 geförderte Flüssigkeitsstrom gelangt durch den Kanal 8 in den Ringraum 9 und von dort nach Passieren der Drosselstelle 6 durch den Sammelraum 10 in den Ansaugkanal 11 der Umwälzpumpe'7.
Beim Durchströmen der Drosselstelle 6 entsteht ein der Flüssigkeitsmenge und der Abmessung des Spaltes s entsprechender Druck, der sich durch den Kanal 12 im Raum 13 fortpflanzt und den Kolben 14 gegen die Feder 15 zu drücken versucht. Der Kolben 14 ist kraft- oder formschlüssig mit dem Steuerkolben4 gekuppelt, wobei der Steuerkolben 4 als Kolbenstange des Kolbens 14 benutzt wird. Befindet sich der Regelkreis in einem stationären Betriebszustand, so herrscht zwischen der Feder 15 und dem Druck im Raum 13 Gleichgewicht.
Der Kolben 14 und mit ihm der gekuppelte Steuerkolben 4, der am Hebel 16 angreift, der wiederum übereinin seiner Länge verstellbares Element17 mit der Regelstange 18 der Einspritzpumpe verbunden ist, nimmt eine ganz bestimmte Betriebsstellung ein. Erfolgt eine Drehzahländerung des Motors und somitder Umwälzpumpe 7, so hat die sich ändernde Flüssigkeitsmenge eine Druckänderung zur Folge, die den Kolben 14 in entsprechender Richtung bewegt.
Ist die exzentrische Ausnehmung 5 des Steuerkolbens 4 zylindrisch gestaltet, so bleibt der Spalt S
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vom Steuerkolbenweg unabhängig konstant und der Regelweg wird allein durch die Druckänderung und die Federstelfe der Feder 15 bestimmt.
Ist die Feder 15 für die Nennlastdrehzahl ausgelegt und der exzentrische Teil des Steuerkolbens 4 auch im Leerlauf zylindrisch, so würde dies bedeuten, dass der für die Nenndrehzahl erreichte Regelweg prozen- tual im Leerlaufbereich gleich wäre. Werden bei Brennkraftmaschinen hohe Anforderungen an den ein- wandfreien Leerlauf gestellt, so ist es notwendig, den Regelweg im unteren Bereich prozentual zu verän- dern.
Erreicht werden kann dies durch die Ausbildung des exzentrischen Teiles des Steuerkolbens4 im Leer- laufbereich als Kegel.
Die in Fig. 4 dargestellte Charakteristik des Drosselorganes lässt erkennen, dass durch Erhöhung des Arbeitsdruckes beispielsweise durch Ändern der Vorspannung der Feder 15 eine Veränderung des Regelweges und somit. des Proportionalbereiches des Reglers möglich wird. Die Stellschraube 19, die Mutter 20 und die Nutmutter 21 im Zylinderdeckel 22 des Raumes 13 in Verbindung mit dem verstellbaren Element
17 stellen eine solche Möglichkeit dar.
Der Nachteil, dass die Feder 15 bestrebt ist, über den Steuerkolben 4 und den Hebel 16 die Regelstange 18 der Einspritzpumpe in Richtung "Voll" zu bewegen, wird durch den Sicherheitskolben 23, der durch die Feder 24 belastet ist, aufgehoben, da die Feder 24 bestrebt ist, die Kolbenstange 25, die am Hebel 16 angreift, bei Ausfall des Arbeitsdruckes in Nullstellung zu bringen.
Da der Regler vorzugsweise mit Kraftstoff zu betreiben ist und somit dem Zulaufdruck desselben ausgesetzt ist, ist es zur einwandfreien Funktion der Sicherheitseinrichtung 23,24 und 25 erforderlich, ein Druckhalteventil 26 vorzusehen, das in Verbindung mit der Feder 27 und der Stellschraube 28 ein Einstellen des Druckes im Sammelraum 10 gestattet.
Zum einwandfreien Stoppen des Motors ist im Steuerkolben 4 eine Nut 29 angeordnet, die bei entsprechender Stellung der Steuerhülse 2 über die Bohrung 3 eine drosselfreie Verbindung zwischen dem Ringraum 9 und der Rücklaufleitung 30 schafft, so dass der Druck vor der Drosselstelle zusammenbricht und die Sicherheitseinrichtung zur Wirkung kommt, welche die Kraftstoffzufuhr zum Motor abstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulischer Drehzahlwahlregler mit einer proportional zur Motordrehzahl fördernden Umwälzpumpe und einer Drossel, die durch die zylindrisch oder kegelig zur Achse parallel bzw. zentrisch angeordnete
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und im Drosselbereich mit exzentrisch-zylindrischer, exzentrisch-kegeliger oder exzentrisch-kegeligzylindrisch-kombinierter Ausnehmung (5) versehener Steuerkolben (4) geführt ist.