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Fliehkraftschalter für die Abregelung bzw. Abschaltuns
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einer Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf einen
Fliehkraftschalter flir die Abregelung bzw. Abschaltung einer Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere eines elektronisch geregelten Dieselmotors, mit einem an oder in einer
drehbaren Welle entgegen der Kraft einer Feder radial gefÜhrten Fliehgewicht, welches
nach einem xtorbestimmten Hub mit einem elektrischen Schalter zusammenwirkt.
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Insbesondere bei elektrischen oder elektronischen Reglern für Verbrennungskraftmaschinen
kommt es bei hoher thermischer Belastung der elektronischen Bauteile oder aber bei
mechanischer Beschädigung von Schaltungsteilen zu einem Versagen der Elektronik,
womit die Gefahr einer Zerstörung der Verbrennungskraftmaschine verbunden wäre.
Zwar sind elektronische Schaltungen in der Regel so ausgelegt, daß sie auch bei
Ausfall der Spannungsversorgung noch eine sichere Abschaltung der Verbrennungskraftmaschine
gewährleisten, jedoch wird allgemein zusätzlich zu einer elektronischen Regelung
ein mechanischer Fliehkraftschalter vorgesehen, welcher bei Versagen der Elektronik
unter der Wirkung eines gegen die Kraft einer Feder beweglichen Fliehgewichtes über
einen elektrischen Schalter die Kraftstoffzufuhr des Motors unterbricht. Das Fliehgewicht
ist bei diesen einfachen Fliehkraftschaltern als leicht exzentrisch gelagertes Fliehgewicht
an oder in der Pumpenwelle oder einer otorll geführt und gelangt bei einer vorgegebenen
Drehzahl aus einer definierten Innenlage in eine zweite definierte Außenlage. Die
Abschaltung des Motors soll hiebei bei einer Drehzahl mit Sicherheit eintreten,
welche unmittelbar iiber der höchsten zulässigen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine,
d. h. in der Regel über der oberen Leerlaufdrehzahl, liegt.
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Bei den bekannten Ausbildungen derartiger Fliehkraftschalter ragt
ein Stift huber den Umfang der mit dem Regler bzw. der Pumpe oder dem blotor rotierenden
Welle hinaus und betätigt nach einem vorbestimmten Hub einen elektrischen Schalter,
der einen
Stromkreis unterbricht. Dr elektrische Schalter wird dadurch
in eine Position umgelegt, bei welcher sein Betätigungsorgan aus dem Wirkungsbereich
des Stiftes gelangt. Die Kraftstoffzufuhr des Motors kann hiebei beispielsweise
durch die Rückdrückung der Regelstange über eine im Normalfall durch den Kraftstoffdruck
iiber eine Membrane belastete Feder unterbrochen werden, wobei der elektrische Schalter
das öffnen eines den Kraftstoffdruck haltenden Magnetventils bewirkt. Ebenso kann
ein Absperrventil in der Kraftstoffleitung geschlossen werden.
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Der Fliehgewichtschalter kommt lediqlich dann zum Einsatz, wenn ein
Fehler in der Regelelektronik aufqetreten ist. Im übrigen verbleibt aber das Fliehgewicht
in der Regel in seiner Ausgangslage. a die Gleitbahnen des Fliehgewichtes in geeigneter
Weise geschmiert sein müssen und darilberhinaus in der N4he eines heißen Motors
öldämpfe auftreten können, besteht die Gefahr, daß die Gleitbahnen der Fliehgwichte
verharzen oder durch feinsten Staub ein Festsitzen der Fliehgewichte eintritt, so
daß der Schalter nicht betriebsbereit ist.
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Die Erfindung zielt nun darauf ah, die Betriebssicherheit des Fliehgewichtschalters
zu verbessern, und besteht zur Lösung dieser Aufgabe im wesentlichen darin, daß
das Fliehgewicht über einen ersten Teilbereich seines vollen Hubes filr die Betätigung
des elektrischen Schalters unter geringerer Federvorspannung gehalten ist als im
zweiten Teilbereich seines vollen Hubes.
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Dadurch, daß das Fliehgewicht huber einen ersten Teilbereich seines
vollen Hubes unter geringer Federbelastung steht, wird erreicht, daß das Fliehgewicht
bereits vor der tatsächlichen Abschaltung einen kleinen Hub ausÜbt. Da die Abschaltung
unmittelbar nach dem Uberschreiten der höchstzulässigen Drehzahl erfolgt, führt
die geringere Federvorspannung auf jeden Fall bereits bei bleichen, dem Betrieb
entsprechenden Drehzahlen, zu einer kleinen Verlagerung des Fliehgewichtes und es
wird einem Festsitzell des l 1 iehgewicht.es in seiner Führung entgegengewirkt.
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Die geringere Federvorspannung kann hiebei einem mittleren Drehzahlbereich
in der Weise entsprechen, daß das Fliehgewicht im Betrieb relativ häufig den dem
ersten Teilbereich entsprechenden Hub ausführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen
Schalters
sind zwei Federn verschiedener Federkraft vorgesehen, wobei die Feder mit geringerer
Federkraft silber den gesamten Hub am Fliehgewicht angreift und die Feder mit der
größeren Federkraft erst nach einem vorbestimmten Hub des Fliehgewichtes mit diesem
zusammenwirkt. Nach Überdrücken der Feder mit geringerer Federkraft gelangt das
Fliehgewicht in Anlage an die zweite Feder, deren Federvorspannung entsprechend
der vorbestimmten Abschaltdrehzahl gewählt wird.
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Die Ausbildung kann hiebei in einfacher Weise so getroffen sein,
daß die beiden Federn von zueinander und zur Bohrung des Fliehgewichtes koaxial
angeordneten Schraubendruckfedern gebildet sind, wobei vorzugsweise das Fliehgewicht
in einer abgesetzten Bohrung geführt ist, die Federn innerhalb der Bohrung angeordnet
sind und die Feder mit der größeren Federkraft unter æwischen schaltung eines Federtellers
am Absatz der Bohrung abgestÜtzt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders
einfache bauliche Ausführung.
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Der maximale Hub des Fliehgewichtes zur Erzielung einer sicheren
Abschaltung kann bei dieser Ausbildung in einfacher Weise dadurch bestimmt werden,
daß in der Bohrung ein die Federn umgebendes Federgehäuse eingesetzt ist, dessen
der Achse der drehbaren Welle zugewendeter Rand einen Anschlag fÜr den Federteller
zur Hubbegrenzung des Fliehgewichtes bildet.
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Der elektrische Schalter wird in der Regel als Mikroschalter ausgebildet
und eine besonders schonende Betätigung dieses Schalters kann dadurch erzielt werden,
daß das Fliehgewicht einen axialen Abschnitt mit einer im Axialschnitt bezüglich
seiner Achse geneigten Kontur aufweist, und daß in einer axialen Bohrung der drehbaren
Welle ein mit einem Ende unter der Wirkung einer Rflckstellfeder an dem axialen
Abschnitt des Fliehgewichtes anliegender Übertragungsstift für die Betätigung des
elektrischen Schalters verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit
weiter erhöht.
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Da trotz eines relativ großen Hubes des Fliehgewichtes im ersten
Teilbereich der Bewegung desselben eine Abschaltung mit Sicherheit nicht erfolgen
soll, kann die Ausbildung vorzugsweise so getroffen sein, daß das Fliehgewicht im
Axialschnitt eine Kontur mit zwei Bereichen unterschiedlicher Neigung bezüglich
seiner
Achse aufweist, wobei die axialen Längen der Bereiche den beiden Teilbereichen des
vollen Hubes des Fliehgewichtes entsprechen. Während somit bei einem ersten größeren
Hub des Fliehgewichtes die Bewegung des Betätigungsstiftes auf überaus kurzem Weg
erfolgt, kann hiebei die Bewegung des Betätigungsgliedes für die tatsächliche Abschaltung
des Motors im zweiten Teilbereich des Hubes des Fliehgewichtes rasch huber den erforderlichen
Weg durchgeführt werden. Die schwächer bemessene Feder kann eine sehr geringe Vorspannkraft
und Federrate aufweisen und so bemessen sein, daß kurz nach dem Starten des Motors
und noch vor Erreichen der unteren Leerlaufdrehzahl das Fliehgewicht in Anschlag
an die starke Feder gelangt. Ab diesem Zeitpunkt bestimmen beide Federn gemeinsam
diejenige Drehzahl, bei welcher das Fliehgewicht die Kraft beider Federn überwindet
und in die Abschaltlage gelangt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 den Fliehkraftschalter
in der Ruhelage, Fig.
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2 den gleichen Schalter wie in Fig. 1 bei einer geringeren bis mittleren
Motordrehzahl, Fig. 3 den Fliehkraftschalter in der einer Uberdrehzahl entsprechenden
Abschaltlage und Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Fliehkraftschalters.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine mit Motordrehzahl bzw. in Abhängigkeit von
der Motordrehzahl drehbare Welle im Schnitt dargestellt. In der Welle 1 ist eine
diametrale Bohrung 2 vorgesehen, in welcher ein Fliehgewicht 3 mit einer Exzentrizität
von a seines Schwerpunktes 4 relativ zur Achse 5 der Welle gleitend geführt ist.
Die Bohrung 2 ist in einem Teilhereich 6 auf größeren Durchmesser abgesetzt. Eine
erste schwächere Schraubendruckfeder 7 hält das Fliehgewicht 3 bei Stillstand der
Welle 1 in seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage. Eine zweite Schraubendruckfeder
8 ist zwischen den Federtellern 9 und 10 eingesetzt, wobei der Federteller 9 in
der Ausgangslage auf dem einspringenden Teil 11 der Bohrung 2 aufliegt. Der zweite
Federteller 10 weist einen gehäuseartigen Mantel 12 auf, welcher sich parallel zur
Achse 13 des Fliehgewichtes 3 erstreckt. Die Federn werden durch einen silber Sprengringe
14 gehaltenen Deckel 15 im Bereich 6 der Bohrung 2 gehalten.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, überdrückt das Fliehgewicht 3 bei geringer
Drehzahl die Kraft der ersten Feder 7 und gelangt in Anlage an den inneren Federteller
9 der starken Feder 8. Hiebei wird ein erster Hub b ausgeführt, wobei sich die exzentrizität
der Lage des Fliehgewichtes nunmehr auf c vergrößert. Der ltub b ist geringer, als
für die Abschaltung des Mikroschalters 16 erforderlich wäre.
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Bei weiterer Erhöhung der Drehzahl der Welle 1 wird nun die starke
Feder 8 überdrückt, wobei gleichzeitig die schwächere Feder 7 weiter zusammengedrückt
wird. Die Exzentrizität der Lage des Fliehgewichtes 3 erhöht sich nunmehr weiter
auf den ert d, so daß eine rasche Abschaltung des Mikroschalters 16 erfolgt. Der
Arbeitshub e des Fliehgewichtes 3 wird hiebei durch Anschlag des Federtellers 9
am mantelförmigen Federgehäuse 12 begrenzt.
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Bei der Ausbildung nach Fig. 4 ist ein Fliehgewicht 17 vorgesehen,
dessen Mantel einen ersten konischen Abschnitt 18 mit geringer Neigung zur Achse
19 des Fliehgewichtes 17 und einen zweiten konischen Abschnitt 20 mit starker Neigung
zur Achse 19 des Fliehgewichtes 17 aufweist. Die drehbare Welle ist hiebei im Axialschnitt
dargestellt und die Exzentrizität der Lage des Schwerpunktes des Fliehgewichtes
ist wiederum mit a bezeichnet.
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Die Bohrung 2 ist wiederum analog zu der Ausbildung gemäß den Fig.
1 bis 3 abgesetzt ausgebildet und es sind wiederum zwei Federn 7 und 8 fiir die
beiden Teilbereiche des Hubes des Fliehgewichtes 17 vorgesehen. Der Mikroschalter
16 befindet sich bei der Ausbildung nach Fig. 4 an einer Stirnseite der Welle 1
und es ist eine axiale Bohrung 21 für die Aufnahme eines Ubertragungsstiftes 22
vorgesehen. Der Übertragungsstift 22 wird durch eine Feder 23 in seiner Ausgangslage
gehalten und liegt an seinem, der radialen Bohrung 2 abgewendeten Ende, an den Mantelflächen
18 bzw. 20 des Fliehgewichtes 17 an. Auf Grund der geringeren Steigerung der konusförmigen
Mantelfläche 18 erfolgt im ersten Teilbereich des Hubes des Fliehgewichtes 17, in
welchem die Kraft der Feder 7 überdrückt wird, nur ein sehr geringer Hub des Übertragungsstiftes
22 in Achsrichtung der Welle 1. Die Abschaltung erfolgt, wenn auch die Feder 8 durch
das Fliehgewicht Überdrückt wird, und in diesem Fall gleitet der Ubertragungsstift
22 an der steiler geneigten Konusfläche 20 rasch in eine Lage, in welcher der Mikroschalter
16 abgeschaltet wird.