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Andrehvorrichtung für Kraftmaschine.
Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung, insbesondere für Kraftmaschine, die kein Anlaufmoment besitzen (z. B. Fahrzeug-und Flugzeugkraftmaschinen), und eignet sich besonders für solche Kraftmaschine, deren Kurbelwellen Hohlzapfen besitzen. Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer
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günstigen Andrehverhältnissen gegen Rückschläge u. dgl. widerstandsfähig ist.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Kupplungsteil der zwischen Andrehvorrichtung und der anzudrehenden Maschine normalerweise eingeschalteten Sicherheitskupplung durch ein Schraubengewir de mit der Andrehwelle verbunden ist, so dass er bei der durch ein Zurückschlagen der Kraftmaschine auftretenden, der normalen entgegengesetzten Drehrichtung der genannten Welle verschoben wird und die Kupplung auslöst.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. nt Fig. 1 ein Teil einer Kraftmaschine mit einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung ausgerüstet, welches im Längsschnitt gezeigt ist ; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 ; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1 ; Fig. 4 zeigt einen Teil einer Kraftmaschine mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt ; Fig. 5 ist ein Querschnitt des Reduktionsgetriebes nach den Linien a-a, b-b und c-c der Fig. 4, wobei gewisse Teile für jeden Schnitt weggebrochen sind, um entsprechende Sektoransichten des Getriebes zu zeigen ;
Fig. 6 ist eine Endansicht der Übersetzung, von dem Kraftmaschinenende aus gesehen, und Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 4.
Bei dem in Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sitzt in dem Teil 1 des Kurbelgehäuses der Kraftmaschine ein Lager 2 für den zweckmässig hohlen Zapfenteil 4 der Maschinenwelle 3.
Eine in der Höhlung 5 liegende Muffe 6 hat in ihrer Mantelfläche eine Aussparung 7, welche den im Kurbelkörper befindlichen Ölkanal 8 mit dem durch den Zapfen 4 gebohrten Kanal 9 verbindet, damit das Schmieröl von dem einen zum andern Kanal fliessen kann.
Ein zylindrischer Einsatz 12 ist mittels Bolzen 14, welche durch einen Flansch 11 dieses Einsatzes und einen Flansch 10 am Ende der Kurbelwelle 3 hindurchgehen, an dem Flansch 10 befestigt und wird durch Sperrunterlagseheiben 15 an Ort und Stelle gehalten. Dieser Einsatz 12 ragt in die etwas erweiterte Öffnung am Ende der Welle hinein und hat Innenrippen 16 von gleicher Länge, die zwischeneinander Lücken von im wesentlichen rechtwinkligem Querschnitt aufweisen.
Im Ende des Kurbelgehäuses befindet sich eine zum Teil 4 der Kurbelwelle konzentrische Öffnung 17, und an dieses offene Ende der Kurbelwelle ist ein elektrischer Motor 18 durch Bolzen 20 befestigt, welche durch den Flansch 19 des Motorzapfens hindurchgehen, dessen Welle 21 in Achsendeckung mit dem Teil 4 der Kurbelwelle liegt. Ein Vorgelege 22 überträgt das Drehmoment des Motors 18 auf eine Welle 23, die mitten in den Teil 4 der Kurbelwelle hineinragt und ein Antriebsglied 24 trägt, das mit Rippen 25 von gleicher Länge wie die Rippen 16 versehen ist, wobei ein Fortsatz 53 des Antriebsgliedes 24 über die Rippen 25 hinausragt. Die Rippen 25 und 16 bilden also eine Art Kupplung, die für gewöhnlich ausgerückt ist.
Um die Kupplung, zweckmässig selbsttätig, zu betätigen, kann ein Teil der Welle 23 mit Gewinde 26 versehen sein, welches in ein Muttergewinde 27 des Antriebsgliedes 24 eingreift. Das Schraubengewinde ist so steil, dass das Antriebsglied unfähig ist, axialem Druck zu widerstehen, während
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es sich bewegt, um mit den Rippen 16 in Eingriff zu geraten, derart, dass es diesem Druck nachgibt, indem es sich dreht. Die Seitenkanten 55 der Rippen 25 sind zweckmässig abgeschrägt, um das Eingreifen in die Lücken des Einsatzes 12 zu erleichtern.
Das eine Ende einer verhältnismässig kräftigen Druckfeder 29 befindet sich in der Bewegungsbahn des Antriebsgliedes 24, während das andere Ende der Feder mit der Schulter 28 einer auf das Ende der Welle 23 aufgeschraubten Mutter 47 in Berührung steht.
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gelegene Teil 46 verjüngt ist und also mit dem Innern der Welle 25 nicht in Berührung steht. Eine auf das vorragende Ende 48 des Fortsatzes 43 aufgeschraubte Sperrmutter 49 verhütet eine Längsbewegung der Welle 23 in bezug auf den Fortsatz 4. 3, während eine freie Drehung der Welle auf diesem Fortsatz 4. 3 gestattet ist.
Das bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete Vorgelege besteht aus einem auf der Welle 21, unmittelbar neben dem Lager 30 angeordneten festen Zahnrädchen 31 und drei, zweckmässig unausgesetzt in Eingriff mit demselben stehenden Planetenrädern 32. Diese stehen ihrerseits mit einer sie umgebenden, nicht drehbaren Innenverzahnung 33 in Eingriff, deren Flansch 34 mittels der Bolzen 20 zwischen dem Flansch 19 des Motorkopfes und der Fläche 18'des Kurbelgehäuses festgeklemmt ist.
Konzentrisch zu den Zahnrädern 32 und starr mit ihnen verbunden sind Planetenräder 35, welche geringere Durchmesser und eine geringere Anzahl von Zähnen haben und in Eingriff mit einer drehbaren Innenverzahnung 36 stehen, welche kleiner ist und weniger Zähne hat als die Innenverzahnung33.
Die Innenverzahnung 36 ist aus einem Stück mit der Welle 23, mit der sie durch einen Flansch 37 verbunden ist. Die Planetenräder liegen zwischen dreieckigen Platten 39 und 40, die ihrerseits durch aus einem Stück mit ihnen gebildete Rippen 42 miteinander verbunden sind, wobei die Stifte 41 von einer dieser Platten zur andern reichen und durch die Planetenräder 32 und 35 hindurchgehen, deren Achsen sie bilden.
Durch Wahl geeigneter Räder kann jede beliebige Übersetzung erzielt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung hat z. B. das Rädchen 31 neun Zähne, die Planetenräder 32 je achtzehn Zähne, die Planetenräder 35 je fünfzehn Zähne, die feste Innenverzahnung 3. fünfundvierzig und die drehbare Innenverzahnung 36 zweiundvierzig Zähne, wodurch eine Übersetzung auf sechsundfünfzig erzielt wird.
Die im Vorangehenden beschriebene Bauart wird auf folgende Weise zusammengestellt : Wenn
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Dann wird das Antriebsglied 24 auf die Welle 23 geschraubt, die Druckfeder 29 über dieselbe geschoben und die Mutter 47 an Ort und Stelle festgeschraubt. Nun wird die Hohlwelle 28 mit den auf ihr befestigten Teilen über das freie Ende des Fortsatzes 43 der Welle 21 geschoben, bis die Innenverzahnung 86 mit den Zahnrädern 35 in Eingriff steht, und dann wird die Sperrmutter 49 aufgeschraubt. Nun wird das linke
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wobei die Hohlwelle 23 und die damit zusammenhängenden Teile die Mitte des Teiles 4 der Kurbelwelle einnehmen, und das Antriebsglied 24 das Ende 52 einer Feder 50 berührt. Diese Feder 50 ist mittels Schrauben 51 (Fig. 1) am Kurbelgehäuse befestigt.
Nun wird das ganze Gefüge aneinander befestigt, indem die Schrauben 20 durch die Schraubenöffnungen in den Flanschen 19 und 34 hindurch und in die Öffnungen in der Fläche 181 des Kurbelgehäuses eingeschraubt werden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführungsart der Erfindung ist im wesentlichen folgende : Nachdem die vorbereitenden Einstellungen gemacht und der Motor 18 mit einer Batterie oder einer sonstigen Kraftquelle verbunden ist, beginnt er seine Drehung, und das Rädchen 31 treibt die Planetenräder 32 innerhalb der Verzahnung 33 herum, derart, dass die Planetenräder 35 eine bedeutend erhöhte Drehungskraft bei stark verminderter Geschwindigkeit auf die Innenverzahnung 36 übertragen.
Die Hohlwelle 23 dreht sich nun mit der Verzahnung 36, das Antriebsglied 24 jedoch, kraft der ihm innewohnenden Trägheit und der Reibungsberührung der Feder 50 mit seinen Rippen, übernimmt nicht sogleich die Drehungsstärke der Hohlwelle 23 und schraubt sich daher auf deren Zähnen 26 vorwärts, bis ihre Rippen 25 zwischen die Rippen 16 an der Kurbelwelle eingreifen, zu welcher Zeit das Antriebsglied 24 ausser Berührung mit der Feder 50 ist. Nach dem anfänglichen Eingriff zwischen den Rippen 25 und 16, und ehe dieser Eingriff vollendet ist, gerät der Fortsatz 53 des Antriebsgliedes mit der Druckfeder 29 in Eingriff, wodurch der Längsbewegung des Antriebsgliedes 24 ein sich allmählich steigernder Widerstand geboten wird, wenn der Eingriff stattfindet.
Wenn die Rippen 25 und 16 in vollem Eingriff sind, ist der von der zusammengepressten Feder 29 gebotene Widerstand so gross, dass eine wesentliche weitere Längsbewegung des Antriebsgliedes 24 verhindert wird und dasselbe gezwungen wird, sich mit der Hohlwelle 23 zu drehen ; und durch die Kupplung 25-16 wird die Kurbelwelle gezwungen, sich gleichmässig mit der Hohlwelle 23 zu drehen, so dass also das Antriebsglied 24 die Kraftmaschine andreht. Wenn die Maschine aus eigener Kraft lauft, dreht die Kupplung das Glied 24 schneller als die Hohlwelle 28 durch
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denAndrehmotor gedreht wird, derart, dass das Antriebsglied 24 durch seinen Eingriff mit dem Gewinde 26 rückwärtsbewegt wird, bis es ausser Eingriff mit der Kurbelwelle kommt und in Berührung mit der Feder 50 (Fig. 1).
Sollte es zurückprallen, so wird kein Schaden verursacht, da die Umlaufsgeschwindigkeit der Kupplungsfläche der Kurbelwelle, welche verhältnismässig geringen Durchmesser hat, verhältnismässig niedrig ist, und das Antriebsglied 24 wird daher durch Berührung der Enden der Rippen 16 und 25 miteinander langsam aus seiner Eingriffslage zurückgeschoben (Fig. 1). Wenn der ganze die Drehungskraft vervielfältigende Mechanismus nicht zwischen den Andrehmotor und das Antriebsglied geschaltet wäre, und letzteres anstatt mit einem Maschinenteil von geringem Durchmesser, wie z.
B. mit dem Ende der Kurbelwelle, mit der Mantelfläche des Schwungrades zusammenwirken würde, wie dies bisher üblich war, dann könnten durch Zurückprallen des Antriebsgliedes 24 während des Ganges der Maschine wegen der verhältnismässig grossen Umlaufsgeschwindigkeit des Schwungrades die Zähne eines oder beider der zusammenwirkenden Elemente stark beschädigt werden, wenn nicht besondere Vorsichtsmassregeln getroffen werden, um solches Zurückprallen zu verhüten.
Die Feder 50 verhindert auch eine Drehung des Antriebsgliedes 24, während die Maschine in Gang ist, so dass dieses Glied nicht in Berührung mit der Kurbelwelle kommen kann.
Bei dem in Fig. 4-7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das hohle Ende 21 der
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konzentrisch mit der Kurbelwelle der Kraftmaschine und ein Flansch 6' des Führungsfortsatzes 5' ist mittels Bolzen an dem flachen Ende des Kurbelgehäuses befestigt. Das entgegengesetzte offene Ende 8' des Gussstückes wird durch einen Kopf oder Deckel 9'verschlossen, welcher durch Bolzen 10'an dem Gussstück befestigt ist. Im oberen Ende des Gussstückes 4'befindet sich eine Öffnung 11', deren Flansch 121 eine Stütze für den elektrischen Motor 13'bildet, dessen Welle 14'senkrechte Lage hat (Fig. 4).
Der elektrische Andrehmotor hat zweckmässig ein Joch dz einen oberen Kopf 16'und einen unteren Kopf 171, wobei die beiden Köpfe mittels Bolzen 18", welche durch an den Köpfen befindliche Ohren 19' hindurchgehen, aneinander befestigt sind. Das untere Ende eines jeden dieser Bolzen hat einen Flansch 16"', der in einer Öffnung 20'des Kopfes 17'Aufnahme findet, und jeder Bolzen hat einen Fortsatz 21', der unterhalb des Kopfes hervorragt. Der so zusammengesetzte Motor 13'wird an dem Gussstück befestigt, indem die Fortsätze 21' in die Öffnungen 22' des Flansches 12' geschoben und Muttern 231 auf die freien Enden der Fortsätze geschraubt werden ; die Muttern werden durch Keile 24'darauf versperrt.
Das mit dem hohlen Wellenende 2' zusammenwirkende gezahnte Antriebsglied 25' ist mit Rippen 26' versehen, welche in die Nuten 3" zwischen den Rippen 3'dieses Wellenendes eingreifen ; die Rippen 26' sind bei 27'abgeschrägt zu demselben Zweck wie in dem früher beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Vorgelege ist mit T und der Mechanismus, welcher auf die Drehung des elektrischen Motors reagiert, um das Antriebsglied 251 in Eingriff mit dem Wellenende 2'zu bringen und dann die Drehungskraft zu übertragen, ist mit S bezeichnet. Dieser letztere Mechanismus soll im folgenden beschrieben werden. Innerhalb einer zylindrischen Wand in dem Gussstück 4' und auf gleicher Achse mit dem Antriebsgliede 25' liegend, befindet sich eine äussere Rinne 51 für ein Kugellager 31', in dem eine Trommel 32' drehbar ist. Die innere Rinne 331 des Lagers 311 kann durch Sperrmuttern 341 an Ort und Stelle gehalten werden, welche sich an einer Seite des Lagers auf der Trommel befinden.
Im Innern der Trommel ist eine Nabenmutter 35'konzentrisch angeordnet, welche über das der Kurbelwelle zugekehrte Ende der Trommel hinausragt und am hinteren Ende mit Gewinde 36' und am vorderen Ende mit einer glatten Bohrung 39' versehen ist. Die Mutter ist auf eine Gewindewelle 371 geschraubt, welche aus einem Stück mit dem Antriebsgliede 25'besteht.
Eine aus einem Stück mit der Gewindewelle gebildeter Führungsfortsatz 381 passt genau in die glatte Bohrung 39'der Welle hinein. Wie in dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Schraubengewinde der Welle 37'so steil, dass das Antriebsglied axialem Druck nicht widerstehen kann.
Auf das hintere Ende der Welle 37'ist eine Anschlagplatte 40' geschraubt, welche durch eine Sperrmutter 411 an Ort und Stelle gehalten wird, wobei diese Platte mit einem Flansch 4. 2' der Trommel in
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Die Trommel überträgt Drehungskraft auf die Mutter 35'durch Vermittlung einer besonders geformten Klauenkupplung, welche eine Platte 45'aufweist, deren Rippen 44' in entsprechende Aussparungen im vorderen Ende der Trommel hineinpassen ; rechtwinklige Aussparungen 46'in der inneren Umfläche der Platte 451 dienen zur Aufnahme von Rippen 47'an einem Flansch 48', welcher aus einem Stück mit der Mutter 35'besteht, wobei die vorderen Enden 47" dieser Rippen zweckmässig an beiden Rändern abgerundet sind.
Zwischen dem Flansch 48' und dem Flansch 42' wird die Mutter 35' im Innern der Trommel von einer Reihe von hohlgebogenen Zwischenscheiben 49'umgeben, die zweckmässig aus einer harten Federstahllegierung hergestellt sind. Der Rand 51' einer auf das freie Ende der Trommel geschraubten und darauf durch eine Sperrmutter 52'versperrtem Kappe 50'umgibt die Mutter 35' derart, dass die Kupplung und die dazugehörigen Teile in zusammengesetzter Lage erhalten werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Vorgelege T bei 29t ein au dem unteren Ende der Welle 14'sitzendes Kegelrad 28'auf, welches mit einem Kegelrade 30'in Eingriff steht, dessen mittlere aus einem Stück mit dem Rade hergestellte Achse in Linie mit der Achse der Gewindewelle 37'ist ; das hintere Ende 53'jener Achse ist in einem Kugellager 54'drehbar, dessen Verschiebung in einer Richtung durch einen Flansch 85'der Achse und durch eine Schulter 86'in dem Kopf hindert wird. Eine Unterlagscheibe 56'ist zwischen das Lager und eine Mutter 55'oder Deckel 9'vergeschoben, welch letztere auf das freie Ende der Achse geschraubt ist und durch eine beliebige geeignete Vorrichtung an Ort und Stelle versperrt wird. Eine Deckelplatte 57'verhütet Zutritt zu dem Kugellager.
Der vordere Teil oder die Achse 58'des Zahnrades 30'ist in einem Walzenlager in einer Lagerbüchse 60'drehbar, die aus einem Stück mit einer Platte 87' hergestellt ist, welche durch Schrauben 61' starr an der Trommel 321 des Mechanismus 8 befestigt ist.
Das Zahnrad 30'bildet einen Teil eines Armsystems, welches die Planetenräder 62'trägt, von denen zweckmässig drei vorhanden sind. Zwei Armplatten 63'und 64'sind in angemessenem Abstande an gegenüberliegenden Seiten des Rades 30'befestigt, u. zw. mittels Bolzen 67', die an drei in gleicher Ent- fernung voneinanderliegenden Punkten vorghesehen sind und durch die Armplatte 63', daz Zhnrad 30' und die Platte 64'hindurchgehen. Zu beiden Seiten des Rades 30'ist jeder der Bolzen mit Bunden 65', bzw. 66'versehen, welche den Abstand zwischen dem Rade und den Platten 63'und 64'aufrechterhalten.
Die Bolzen 67'werden durch Muttern 68'in ihrer Lage versperrt.
Jedes der Planetenräder 62'hat eine Nabe 69', die aus einem Stück mit einem Rade 70'an einem
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Kugellagers 311 befindet sich auf der Platte dz
Zwei Bremsfedern ?'für das Antriebsglied 25'sind mittels Schrauben 811 an dem Gussstück 4' befestigt, wobei der radiale Teil 83'dieser Bremsfedern mit Teilen 84'versehen ist, welche einen Teil der Umfläche des Antriebsgliedes 25'umgeben und in Berührung mit seinen Rippen stehen.
Um die Andrehvorrichtung zusammenzustellen, wird die Mutter 35'auf die Gewindewelle 87' geschraubt, die hohlgebogenen Unterlagscheiben 49'werden über das hintere Ende der Mutter geschoben und dann wird die gerippte Platte 45'über das vordere Ende derselben verschoben, damit sie mit dem gerippten Flansch 48'in Eingriff gerät. Die Trommel 32'wird nun über die Gewindewelle geschoben, bis die Aussparungen 43'in Eingriff mit den Rippen der Platte 45'stehen, worauf die Anschlagplatte 40'
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Motor wird in der oben beschriebenen Weise durch Bolzen an dem Gussstück befestigt. Das die Planetenräder 62'tragende Armsystem 30'wird nun in den Kopf 9'eingesetzt, an dem vorher die Innenverzahnung 75'durch die Dübel 76'und Bolzen 77' befestigt worden ist.
Nun wird der Kopf oder Deckel 9'auf das Gussstück aufgesetzt, so dass die Planetenräder 70'in die Innenverzahnung 78' eingreifen, und die Achse 58' wird in die Lagerhülse 60'eingeführt. Nun können die Mutter 55'und die Deckplatte 57'angebracht werden.
Die gesamte Andrehvorrichtung wird nun an der Kraftmaschine angebracht, indem einfach das vordere Ende desselben in die Öffnung 0'des Kurbelgehäuses eingeführt und der Flansch 6'durch die Bolzen 7'an dem flachen Ende des Kurbelgehäuses befestigt wird.
Da ein wesentlicher Teil des Übersetzungsmechanismus der Andrehvorrichtung innerhalb des Kurbelgehäuses der Kraftmaschine gelegen ist und da infolge der senkrechten Lage des Andrehmotors 13'dieser nicht über das äusserste hintere Ende des Übersetzungsmechanismus hinausragt, so ragt die gesamte Andrehvorrichtung nur um eine verhältnismässig kurze Strecke über das hintere Ende der Kraftmaschine hinaus und kann daher mit Leichtigkeit zwischen der Kraftmaschine und dem üblichen feuersicheren Schott angebracht werden, derart, dass erstere bei den im Handel gebräuchlichen Flugzeugen von dem Ölbehälter getrennt ist.
Wenn der Elektromotor durch Verbindung mit einer beliebigen elektrischen Quelle angelassen ist, versetzt die rasche Drehung des Kegelrädchens 28'das Zahnrad 30'mit seinen Armplatten 63'und 64' und den Planetenrädern 62'in Drehung um die Achsen 53'und 58'. Da die Zahnräder 71'in Eingriff mit der Innenverzahnung 75'stehen, so werden die Naben 69'und ihre Räder 70'in Drehung versetzt, und setzen ihrerseits die Innenverzahnung 78'mit verminderter Geschwindigkeit in Drehung, die in einem
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und des Antriebsgliedes 25'verhindert wird,
so dass die nun folgende Drehung der Trommel vermittels der Kupplung 45-48'auf die Mutter 35'und von dort durch die Gewindewelle und das Antriebsglied 25' auf die Kurbelwelle der Kraftmaschine übertragen wird und letztere andreht.
Sobald die Kraftmaschine mit eigener Kraft läuft, dreht sich das Antriebsglied schneller als die
Mutter 35'derart, dass das Antriebsglied 25'zurückgezogen wird, ausser Eingriff mit dem Gewindeende 2' der Kurbelwelle der Kraftmaschine, wie im Falle des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung erklärt worden ist ; und die Federn 82'verhindern dann ein zufälliges Eingreifen des Antriebsgliedes in den Teil 2' der Welle, während die Kraftmaschine oder das Fahrzeug in Gang ist, gleichviel wie rauh oder steil die
Fahrbahn sein mag.
Wenn der elektrische Andrehmotor in Gang bleibt, nachdem die Kraftmaschine angedreht ist und das Antriebsglied aus seinem Eingriff mit der Kurbelwelle zurückgezogen ist, kann die Welle 37' das Antriebsglied wieder in Berührung mit der sich schnell drehenden Kurbelwelle bringen, diese wird aber dann sofort die Gewindewelle so schnell in Drehung versetzen, dass das Antriebsglied zurückweicht.
Im Falle einer vorzeitigen Zündung beim Andrehen leistet die so erzeugte Gegendrehung der Kraft- maschine einen Widerstand, der gewöhnlich zu gross ist, als dass er durch die Andrehvorrichtung gemäss der Erfindung überwunden werden könnte, welche für grosse Leichtigkeit und Festigkeit entworfen ist, damit sie Drehungskraft erzeugt, die nicht bedeutend stärker ist als für Andrehen unter normalen Ver- hältnissen erforderlich ist. Der dem Andrehen der Kraftmaschine auf diese Weise geleistete plötzliche
Widerstand hält demnach die Drehung der Welle 371 plötzlich an und könnte also die übrigen Teile der Übersetzung und den elektrischen Motor anhalten, wobei Gefahr vorliegt, dass der Mechanismus beschädigt wird.
In solchem Falle fährt aber bei der vorliegenden Bauart der Andrehmotor 13'durch Vermittlung des Reduktionsgetriebes und der Trommel 32'fort, die Mutter 35'vermittels der Kupplung 45'-48' zu drehen, und da die Drehung des Antriebsgliedes 25'und der Welle 37'während der vorzeitigen Zündung angehalten wird, so wird die Drehung der Mutter 35' auf der Welle 37'erstere veranlassen, sich auf der
Welle rückwärts zu bewegen, derart, dass der mit Rippen verseheneFlansch 48'dem Widerstand der hohl- gebogenen Unterlagscheiben 49' entgegen nach rückwärts bewegt und ausser Eingriff mit der gerippten
Platte 45'gebracht wird,
wodurch die Kupplung 45'-48'ausgerückt und die mechanische Verbindung zwischen dem Andrehmotor und der Kraftmaschine unterbrochen wird. Fortgesetzte Betätigung des
Andrehmotors versetzt die gerippte Platte 45'leerlaufend in Drehung, bis die Aussparungen in Richtung mit den Rippen des Flansches 48'kommen, zu welcher Zeit die Unterlagscheiben 49' sich ausdehnen, um den gerippten Flansch 48'und seine Mutter 35'in Eingriff mit der gerippten Platte 45'zu bringen und die Kupplung einzurüeken. Wenn die vorzeitige Zündung andauert, so wird die Kupplung wieder ausgerückt, wie beschrieben, und dieses abwechselnde selbsttätige Aus-und Einrücken der Kupplung wird während der Dauer der vorzeitigen Zündung anhalten.
Die Andrehvorrichtung ist daher im wesent- lichen, selbst unter den sehwersten Bedingungen vorzeitiger Zündung, gegen Beschädigung gesichert.
Wenn diese ungünstigen Bedingungen beseitigt sind, wird die Kupplung 2'-25'wieder eingerÜckt, wie bereits beschrieben, und das Andrehen der Kraftmaschine nimmt seinen gewöhnlichen Verlauf.
Bei normalem Andrehen, wenn keine frühzeitige Zündung stattfindet, können die Unterlag- scheiben 49'eine Milderung des Stosses beim Andrehen bewirken. Der ursprüngliche, seitens der Maschine der Drehung des Antriebsgliedes und seiner Welle 37'entgegengesetzte Widerstand kann eine leichte Rückwärtsbewegung der Mutter 35'veranlassen, bis der erzeugte Widerstand der Unterlagscheiben 49' grösser ist als der Widerstand der Maschine gegen das Andrehen.
Das Zusammenpressen der hohlgebogenen Unterlagscheiben nimmt mit dem Widerstande der
Kraftmaschine zu und erzeugt also eine nachgiebige Übermittlung der Drehungskraft auf die Kraft- maschine. Die Unterlagscheiben 49'sollten jedoch zweckmässig so stark sein, dass ein völliges Ausrücken. der Kupplung 45'-48'nur unter Umständen möglich ist, die vorzeitiger Zündung an Heftigkeit nahe- kommen.
Falls in einem der beiden dargestellten Ausführungsbeispiele die Enden der Rippen auf dem An- triebsgliede und auf der Kurbelwelle beim Andrehen gegeneinander anschlagen sollten, so wird doch kein
Klemmen stattfinden, da das Gewinde der Welle 37', so steil ist, dass das Antriebsglied axialem Druck nicht widerstehen kann. Es wird sich daher drehen, und nach einer geringen Drehung werden seine Rippen mit den Aussparungen der Kurbelwelle in Richtung sein und ein Eingriff wird stattfinden.
Viele Merkmale der vorliegenden Erfindung sind auf Andrehvorrichtungen anwendbar, bei denen ein Teil des Vorgeleges oder der ganze Mechanismus zwischen das endgültige Antriebsglied der Andreh- vorrichtung und die anzudrehende Kraftmaschine eingeschaltet wird, und einige der Einrichtungen gemäss der Erfindung können am vorderen Ende anstatt am hinteren Ende der Kraftmaschine angebracht werden.
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Es ist klar, dass die Drehungskraft auf die Mitte des Armsystems übertragen werden könnte, anstatt auf dessen Umfang, und dass der Andrehmotor parallel zur Kurbelwelle liegen könnte, anstatt senkrecht dazu, und dass er mit dem Armsystem durch Stirnradgetriebe anstatt durch Kegelradgetriebe verbunden sein könnte.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass viele Veränderungen in der Bauart dieser Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Andrehvorrichtung für Kraftmaschinen mit Andrehmotor und normalerweise eingeschalteter
Sicherheitskupplung zwischen dem Andrehmotor und der anzudrehenden Maschine, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Kupplungsteil (48') durch ein Schraubengewinde mit der Andrehwelle (y) verbunden ist, so dass er bei der durch ein Zurückschlagen der Kraftmaschine auftretenden, der normalen entgegengesetzten Drehrichtung der genannten Welle verschoben wird und die Kupplung auslöst.
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Starting device for engine.
The invention relates to a cranking device, in particular for an engine that has no starting torque (e.g. vehicle and aircraft engines), and is particularly suitable for an engine whose crankshafts have hollow journals. The purpose of the invention is to create a
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favorable starting conditions against kickbacks and Like. Resistant.
The essence of the invention is that a coupling part of the safety coupling, which is normally switched on between the cranking device and the machine to be turned, is connected to the cranking shaft by a screw thread so that it is shifted to the normal opposite direction of rotation of the shaft mentioned when the engine recoils and the clutch releases.
In the drawing, two embodiments of the subject invention are shown, u. Between FIG. 1, a part of an engine equipped with one of the exemplary embodiments of the invention described herein, which is shown in longitudinal section; Figure 2 is a cross-sectional view taken on line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a cross-sectional view taken on line 3-3 of Figure 1; 4 shows part of an engine with the second embodiment of the invention in longitudinal section; Fig. 5 is a cross-sectional view of the reduction gear taken along lines a-a, b-b and c-c of Fig. 4 with certain parts broken away for each section to show corresponding sector views of the gearbox;
FIG. 6 is an end view of the transmission as viewed from the engine end, and FIG. 7 is a cross section taken along line 4-4 of FIG. 4.
In the exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 1-3, a bearing 2 for the expediently hollow journal part 4 of the machine shaft 3 is seated in part 1 of the crankcase of the engine.
A sleeve 6 lying in the cavity 5 has a recess 7 in its outer surface which connects the oil channel 8 located in the crank body with the channel 9 drilled through the pin 4 so that the lubricating oil can flow from one channel to the other.
A cylindrical insert 12 is attached to the flange 10 by bolts 14 which pass through a flange 11 of that insert and a flange 10 at the end of the crankshaft 3 and is held in place by locking washers 15. This insert 12 protrudes into the somewhat widened opening at the end of the shaft and has inner ribs 16 of equal length, which have gaps between each other of essentially rectangular cross-section.
In the end of the crankcase there is an opening 17 which is concentric to part 4 of the crankshaft, and an electric motor 18 is fastened to this open end of the crankshaft by bolts 20 which pass through the flange 19 of the motor journal, the shaft 21 of which is in axial alignment with the part 4 of the crankshaft. A reduction gear 22 transmits the torque of the engine 18 to a shaft 23 which protrudes in the middle of the part 4 of the crankshaft and carries a drive member 24 which is provided with ribs 25 of the same length as the ribs 16, with an extension 53 of the drive member 24 protrudes over the ribs 25. The ribs 25 and 16 thus form a type of coupling which is usually disengaged.
In order to actuate the clutch, expediently automatically, a part of the shaft 23 can be provided with a thread 26 which engages in a nut thread 27 of the drive member 24. The screw thread is so steep that the drive member is unable to withstand axial pressure while
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it moves to engage the ribs 16 such that it yields to this pressure by rotating. The side edges 55 of the ribs 25 are expediently beveled in order to facilitate engagement in the gaps in the insert 12.
One end of a relatively strong compression spring 29 is located in the path of movement of the drive member 24, while the other end of the spring is in contact with the shoulder 28 of a nut 47 screwed onto the end of the shaft 23.
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located part 46 is tapered and is therefore not in contact with the interior of the shaft 25. A locking nut 49 screwed onto the projecting end 48 of the extension 43 prevents longitudinal movement of the shaft 23 with respect to the extension 4.3, while free rotation of the shaft on this extension 4.3 is permitted.
The back gear used in the embodiment of the invention described here consists of a fixed toothed wheel 31 arranged directly next to the bearing 30 and three, expediently continuously in engagement with the same stationary planetary gears 32. These in turn are connected to a non-rotatable surrounding them Internal toothing 33 in engagement, the flange 34 of which is clamped by means of the bolts 20 between the flange 19 of the engine head and the surface 18 'of the crankcase.
Planetary gears 35, which have smaller diameters and a smaller number of teeth and are in engagement with a rotatable internal toothing 36, which is smaller and has fewer teeth than the internal toothing 33, are concentric to the gears 32 and rigidly connected to them.
The internal toothing 36 is made in one piece with the shaft 23, to which it is connected by a flange 37. The planet gears lie between triangular plates 39 and 40, which in turn are connected to one another by ribs 42 formed in one piece with them, the pins 41 extending from one of these plates to the other and passing through the planet gears 32 and 35, the axes of which they form.
Any gear ratio can be achieved by choosing suitable wheels. In the present embodiment of the invention, for. B. the wheel 31 nine teeth, the planet gears 32 eighteen teeth, the planet gears 35 fifteen teeth each, the fixed internal teeth 3. forty-five and the rotatable internal teeth 36 forty-two teeth, whereby a translation is achieved to fifty-six.
The design described above is put together in the following way: If
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Then the drive member 24 is screwed onto the shaft 23, the compression spring 29 is pushed over the same and the nut 47 is screwed tight in place. The hollow shaft 28 with the parts fastened on it is now pushed over the free end of the extension 43 of the shaft 21 until the internal toothing 86 engages with the gears 35, and then the locking nut 49 is screwed on. Now the left one
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wherein the hollow shaft 23 and the parts connected therewith occupy the center of the part 4 of the crankshaft, and the drive member 24 contacts the end 52 of a spring 50. This spring 50 is attached to the crankcase by means of screws 51 (FIG. 1).
The entire structure is now attached to one another by screwing the screws 20 through the screw openings in the flanges 19 and 34 and into the openings in the surface 181 of the crankcase.
The mode of operation of the described embodiment of the invention is essentially as follows: After the preparatory settings have been made and the motor 18 is connected to a battery or other power source, it begins to rotate and the wheel 31 drives the planetary gears 32 within the toothing 33, such that the planet gears 35 transmit a significantly increased rotational force to the internal toothing 36 at a greatly reduced speed.
The hollow shaft 23 now rotates with the toothing 36, the drive member 24, however, by virtue of its inherent inertia and the frictional contact of the spring 50 with its ribs, does not immediately take over the rotational strength of the hollow shaft 23 and therefore screws itself forward on its teeth 26 until their ribs 25 engage between the ribs 16 on the crankshaft at which time the drive member 24 is out of contact with the spring 50. After the initial engagement between the ribs 25 and 16, and before this engagement is complete, the extension 53 of the drive member engages the compression spring 29, thereby providing a gradually increasing resistance to the longitudinal movement of the drive member 24 when engagement occurs.
When the ribs 25 and 16 are fully engaged, the resistance offered by the compressed spring 29 is so great that substantial further longitudinal movement of the drive member 24 is prevented and the same is forced to rotate with the hollow shaft 23; and the clutch 25-16 forces the crankshaft to rotate uniformly with the hollow shaft 23, so that the drive member 24 cranks the engine. When the machine is running on its own, the clutch rotates the link 24 faster than the hollow shaft 28
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rotating the torque motor such that the drive member 24 is moved backward by its engagement with the thread 26 until it disengages the crankshaft and comes into contact with the spring 50 (Fig. 1).
Should it rebound, no damage is caused, since the rotational speed of the coupling surface of the crankshaft, which has a comparatively small diameter, is comparatively low, and the drive member 24 is therefore slowly pushed back out of its position of engagement by the contact of the ends of the ribs 16 and 25 with one another ( Fig. 1). If the whole of the rotational force multiplying mechanism were not connected between the starting motor and the drive member, and the latter instead of with a machine part of small diameter, such as.
B. with the end of the crankshaft, would interact with the surface of the flywheel, as was customary in the past, then the teeth of one or both of the interacting elements could be strong due to the rebound of the drive member 24 while the machine is running because of the relatively high rotational speed of the flywheel be damaged unless special precautions are taken to prevent such rebound.
The spring 50 also prevents rotation of the drive member 24 while the engine is in motion so that this member cannot come into contact with the crankshaft.
In the embodiment of the invention shown in Fig. 4-7, the hollow end 21 is the
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concentric with the crankshaft of the engine and a flange 6 'of the guide extension 5' is fastened by means of bolts to the flat end of the crankcase. The opposite open end 8 'of the casting is closed by a head or cover 9' which is attached to the casting by bolts 10 '. In the upper end of the casting 4 'there is an opening 11', the flange 121 of which forms a support for the electric motor 13 ', the shaft 14' of which is in a vertical position (FIG. 4).
The electric torque motor expediently has a yoke dz an upper head 16 'and a lower head 171, the two heads being fastened to one another by means of bolts 18 "which pass through ears 19' located on the heads. The lower end of each of these bolts has a flange 16 "'which is received in an opening 20' of the head 17 ', and each bolt has an extension 21' which protrudes below the head. The thus assembled motor 13 'is attached to the casting by pushing the extensions 21' into the openings 22 'of the flange 12' and screwing nuts 231 onto the free ends of the extensions; the nuts are locked on it by wedges.
The toothed drive member 25 'cooperating with the hollow shaft end 2' is provided with ribs 26 'which engage in the grooves 3 "between the ribs 3' of this shaft end; the ribs 26 'are beveled at 27' for the same purpose as in the earlier one described embodiment of the invention.
The transmission is indicated by T and the mechanism which reacts to the rotation of the electric motor in order to bring the drive member 251 into engagement with the shaft end 2 'and then to transmit the rotational force is indicated by S. This latter mechanism will be described below. Within a cylindrical wall in the casting 4 'and lying on the same axis with the drive member 25', there is an outer channel 51 for a ball bearing 31 'in which a drum 32' can be rotated. The inner channel 331 of the bearing 311 can be held in place by lock nuts 341 which are located on one side of the bearing on the drum.
A hub nut 35 'is arranged concentrically in the interior of the drum, which protrudes beyond the end of the drum facing the crankshaft and is provided with a thread 36' at the rear end and a smooth bore 39 'at the front end. The nut is screwed onto a threaded shaft 371, which consists of one piece with the drive member 25 '.
A guide extension 381 formed from one piece with the threaded shaft fits exactly into the smooth bore 39 ′ of the shaft. As in the first described embodiment of the invention, the screw thread of the shaft 37 'is so steep that the drive member cannot withstand axial pressure.
A stop plate 40 'is screwed onto the rear end of the shaft 37' and is held in place by a locking nut 411, this plate being connected to a flange 4.2 'of the drum in
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The drum transmits rotational force to the nut 35 'by means of a specially shaped claw coupling which has a plate 45', the ribs 44 'of which fit into corresponding recesses in the front end of the drum; Right-angled recesses 46 'in the inner circumferential surface of the plate 451 serve to receive ribs 47' on a flange 48 'which consists of one piece with the nut 35', the front ends 47 "of these ribs being suitably rounded at both edges.
Between the flange 48 'and the flange 42', the nut 35 'is surrounded in the interior of the drum by a series of hollow, curved intermediate washers 49', which are expediently made from a hard spring steel alloy. The edge 51 'of a cap 50' screwed onto the free end of the drum and blocked thereon by a locking nut 52 'surrounds the nut 35' in such a way that the coupling and the associated parts are retained in their assembled position.
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In the present exemplary embodiment of the invention, the countershaft transmission T at 29t has a bevel gear 28 ′ which is seated on the lower end of the shaft 14 ′ and which meshes with a bevel gear 30 ′ whose central axis, made in one piece with the gear, is in line with the axis of the threaded shaft 37 '; the rear end 53 ′ of that axis can be rotated in a ball bearing 54 ′, the displacement of which in one direction is prevented by a flange 85 ′ of the axis and a shoulder 86 ′ in the head. A washer 56 'is pushed between the bearing and a nut 55' or cover 9 ', the latter screwed onto the free end of the axle and locked in place by any suitable device. A cover plate 57 'prevents access to the ball bearing.
The front part or the axis 58 'of the gear 30' is rotatable in a roller bearing in a bearing bush 60 'which is made in one piece with a plate 87' which is rigidly attached to the drum 321 of the mechanism 8 by screws 61 ' .
The gear wheel 30 'forms part of an arm system which carries the planetary gears 62', three of which are expediently present. Two arm plates 63 'and 64' are attached at an appropriate distance on opposite sides of the wheel 30 ', u. between by means of bolts 67 'which are provided at three points which are equidistant from one another and which pass through the arm plate 63', the gearwheel 30 'and the plate 64'. On both sides of the wheel 30 ', each of the bolts is provided with collars 65' or 66 ', which maintain the distance between the wheel and the plates 63' and 64 '.
The bolts 67 'are locked in their position by nuts 68'.
Each of the planetary gears 62 'has a hub 69' which is made in one piece with a wheel 70 'on a
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Ball bearing 311 is located on the plate dz
Two brake springs? 'For the drive member 25' are fastened to the casting 4 'by means of screws 811, the radial part 83' of these brake springs being provided with parts 84 'which surround part of the peripheral surface of the drive member 25' and are in contact with it Ribs stand.
In order to assemble the starting device, the nut 35 'is screwed onto the threaded shaft 87', the hollow-bent washers 49 'are pushed over the rear end of the nut and then the ribbed plate 45' is moved over the front end of the same so that it connects with the ribbed Flange 48 'engages. The drum 32 'is now pushed over the threaded shaft until the recesses 43' are in engagement with the ribs of the plate 45 ', whereupon the stop plate 40'
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The motor is fastened to the casting by bolts in the manner described above. The arm system 30 'carrying the planetary gears 62' is now inserted into the head 9 'to which the internal toothing 75' has previously been attached by the dowels 76 'and bolts 77'.
The head or cover 9 'is now placed on the casting so that the planetary gears 70' engage in the internal toothing 78 ', and the axle 58' is inserted into the bearing sleeve 60 '. The nut 55 'and the cover plate 57' can now be attached.
The entire starting device is now attached to the engine by simply inserting the front end of the same into the opening 0 'of the crankcase and fastening the flange 6' to the flat end of the crankcase by means of the bolts 7 '.
Since a substantial part of the transmission mechanism of the cranking device is located within the crankcase of the engine and because the cranking motor 13 'does not protrude beyond the extreme rear end of the transmission mechanism due to its vertical position, the entire cranking mechanism only protrudes a relatively short distance over the rear one End of the engine and can therefore be easily attached between the engine and the usual fire-proof bulkhead, in such a way that the former is separated from the oil container in commercially available aircraft.
When the electric motor is started by being connected to any electrical source, the rapid rotation of the bevel gear 28 'causes the gear 30' with its arm plates 63 'and 64' and the planet gears 62 'to rotate about the axes 53' and 58 '. Since the toothed wheels 71 'are in engagement with the internal toothing 75', the hubs 69 'and their wheels 70' are set in rotation, and in turn set the internal toothing 78 'in rotation at a reduced speed, which in one
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and the drive member 25 'is prevented,
so that the now following rotation of the drum by means of the coupling 45-48 'is transmitted to the nut 35' and from there through the threaded shaft and the drive member 25 'to the crankshaft of the engine and the latter cranks.
As soon as the engine is running under its own power, the drive member rotates faster than that
Nut 35 'such that the drive member 25' is withdrawn, out of engagement with the threaded end 2 'of the crankshaft of the engine, as has been explained in the case of the first exemplary embodiment of the invention; and the springs 82 'then prevent accidental engagement of the drive member in the part 2' of the shaft while the engine or the vehicle is in motion, no matter how rough or steep
Roadway may be.
If the starter electric motor continues after the engine is cranked and the drive member is withdrawn from engagement with the crankshaft, the shaft 37 'can bring the drive member back into contact with the rapidly rotating crankshaft, but this will immediately become the threaded shaft Set it in rotation so quickly that the drive link retreats.
In the event of premature ignition during cranking, the counter-rotation of the engine thus generated offers a resistance which is usually too great to be overcome by the cranking device according to the invention, which is designed to be extremely light and strong so that it has rotational force generated that is not significantly stronger than is required for turning under normal conditions. The sudden done to crank the engine in this way
Resistance thus suddenly stops the rotation of the shaft 371 and could therefore stop the remaining parts of the transmission and the electric motor, with the risk of the mechanism being damaged.
In such a case, however, with the present design the starting motor 13 'continues to rotate the nut 35' by means of the coupling 45'-48 'through the intermediary of the reduction gear and the drum 32', and there the rotation of the drive member 25 'and the shaft 37 'is stopped during the premature ignition, then the rotation of the nut 35' on the shaft 37'erstere will cause itself to be on the
To move the shaft backwards in such a way that the flange 48 'provided with ribs moves backwards against the resistance of the hollow-curved washers 49' and disengages from the ribbed one
Plate 45 'is brought,
whereby the clutch 45'-48 'is disengaged and the mechanical connection between the starting motor and the engine is interrupted. Continued operation of the
Starting motor drives the ribbed plate 45 'idly in rotation until the recesses come in the direction with the ribs of the flange 48', at which time the washers 49 'expand to engage the ribbed flange 48' and its nut 35 'with the to bring ribbed plate 45 'and to engage the clutch. If the premature ignition continues, the clutch is disengaged again, as described, and this alternating automatic disengagement and engagement of the clutch will continue for the duration of the premature ignition.
The cranking device is therefore essentially secured against damage even under the most severe conditions of premature ignition.
When these unfavorable conditions have been eliminated, the clutch 2'-25 'is re-engaged, as already described, and the cranking of the engine takes its usual course.
With normal starting, if there is no early ignition, the washers 49 'can bring about a lessening of the shock when starting. The original resistance on the part of the machine to the rotation of the drive member and its shaft 37 'can cause a slight backward movement of the nut 35' until the resistance generated by the washers 49 'is greater than the resistance of the machine to the turning.
The compression of the hollow washers increases with the resistance of the
Power machine and thus generates a resilient transmission of the rotational force to the power machine. The washers 49 'should, however, expediently be so strong that a complete disengagement. of the clutch 45'-48 'is only possible under certain circumstances that approach premature ignition to violence.
If, in one of the two exemplary embodiments shown, the ends of the ribs on the drive member and on the crankshaft should strike against one another when turning, then there will be none
Clamping takes place because the thread of the shaft 37 'is so steep that the drive member cannot withstand axial pressure. It will therefore rotate and, after a slight rotation, its ribs will face the recesses of the crankshaft and engagement will take place.
Many features of the present invention are applicable to cranking devices in which part or all of the mechanism is interposed between the final drive member of the cranking device and the engine to be cranked, and some of the devices of the invention may be at the front end rather than the rear end the prime mover.
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It is clear that the rotational force could be transmitted to the center of the arm system instead of its circumference and that the crank motor could be parallel to the crankshaft instead of perpendicular to it and that it could be connected to the arm system by spur gears instead of bevel gears.
It is evident that the invention is not restricted to the exemplary embodiments described, but that many changes can be made in the construction of these exemplary embodiments without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Starting device for prime movers with a starting motor and normally switched on
Safety coupling between the starter motor and the machine to be turned on, characterized in that a coupling part (48 ') is connected to the starter shaft (y) by a screw thread so that it can rotate in the opposite direction to the normal direction of rotation of the called shaft is shifted and the clutch releases.