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Elektrische Aulass-, Licht- und Zündmaschine für Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Anlass-, Licht- und Zündmaschine für Verbrennungs- kraftmaschinen, deren Ankerwicilung beim Anlassen zwecks erhöhter Stromaufnahme einen geringeren,
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arten als Motor und als Generator versehen ist, wobei die Ankerwicklung durch einen mit dem Kollektor zusammenwirkenden Schalter auf geringeren oder höheren Widerstand umgestellt wird.
Gemäss der Erfindung ist die Einrichtung so getroffen, dass die Umschaltung der Maschine für beide Betriebsarten selbsttätig erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Schalter so angeordnet, dass er beim Anlassen durch den Widerstand der Verbrennungskraftmaschine, bei deren Laufen aber durch das Nacheilen des Ankers selbsttätig umgestellt wird.
Zu diesem Zweck ist der Anker der Motordynamo nicht starr, sondern um den Teilungswinkel des Kollektors zu diesem verdrehbar mit der Verbrennungskraftmaschine oder dem dazwischenliegenden Übersetzungsgetriebe verbunden und in seiner Drehung von der Kraftmaschine oder dem Übersetzungsgetriebe oder einem damit zusammenhängenden Teil in Ab-
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Stirnseite gesehen : Fig. 9 die Lamelle mit eingesetzten Zuleitungsstiften und Schaltsegmenten im Längsschnitt : Fig. 10 die Lamelle mit Zuleitungsstiften im mittleren Querschnitt ; Fig. 11 dieselbe Lamelle von der vorderen Stirnseite gesehen ; Fig. 12 das Schema einer Verbindung der Ankerwicidung mit den Kollektorlamellen ;
Fig. 13 die zugehörige Bürstenstetlung ; Fig. 14 eine abgeänderte Ausführungsform des Sehaltkollektors mit ausserhalb der Lamellen liegenden Kontaktgliedern teils im Längsschnitt, teils in der Ansicht ; Fig. 15 eine Stirnansicht des Kollektors mit axial verschiebbarem Schaltglied : Fig. 16 im vergrösserten Massstabe den Längsschnitt einer Kollektorlamelle mit aussenliegenden Kontaktgliedern in der Iotorstellung ; Fig. 17 dasselbe in der Generatorstellung : Fig. 18 einen Schaltkollektor mit innerhalb der Lamellen liegenden Kontaktguedern teils im Längsschnitt, teils in der Ansicht ;
Fig. 19 im ver- grössten Massstabs den Längsschnitt einer Kollektorlamelle mit innenliegenden Kontaktgliedern in der otorstellung ; Fig. 20 dasselbe in der Generatorstellung ; Fig. 21 die Anordnung des Ankers und des Schaltkollektors auf zwei konzentrisch übereinander gelagerten Wellen ; Fig. 22 eine zwischen den beiden Wellen eingeschaltete Schleppscheibe in der Seitenansicht ; Fig. 23 in der vorderen, Fig. 24 in der hinteren Ansieht.
Die nach Fig. 1-4 ausgebildete Maschine enthält in einem zylindrischen Gehäuse 1 Feldmagnete 2
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getriebe 7 versehen ist. Dieses Getriebe übersetzt beim Anlassen die hohe Drehzahl des Ankers ins langsame und erzeugt dadurch das zum Anwerfen der mit dem Übersetzungsgetriebe verbundenen Verbrennungskraftmaschine erforderliche hohe Drehmoment.
An den mit der Mrelle 4 zusammenstossenden Ende hat die Zwisehenwelle 5 zwei Ausschnitte 8 (Fig. 2), in die zwei an der Welle 4 befestigte Klauen 9 eingreifen. Die Ausschnitte 8 sind dem Umfange
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Zwecks Erzielung einer genauen Zentrierung und eines gleichmässigen Druckes der Kontaktfedern 1. 3 beim Anlassen gegen die Lamellen 11 ist der Schalter 12 auf einer rohrförmigen, über die Zwischenwelle-5 ragenden Verlängerung 14 der Kollektorbüchse. 15 gelagert, jedoch ist dabei der Schalter durch eine Scheibe 16 so mit der Zwischenwelle 5 gekuppelt, dass er die Drehungen dieser Welle mitmachen muss.
Zu diesem Zweck ist, wie Fig. 3 erkennen lässt, die Welle 5 mit Längsrillen 17 versehen, so dass sie einen gezahnten Querschnitt erhält, und die Scheibe 16 ist in ihrer mittleren Durchbrechung entsprechend gezahnt, so dass beide Teile ineinandergreifen und an gegenseitiger Drehung gehindert sind. Infolge
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gegenüber den Klauen 9 entspricht. Die Enden der Ankerspulen 18 sind einerseits an die Lamellen, anderseits an Zuleitungen 19 angeschlossen, die durch Bohrungen des Kollektors hindurchgeführt und mit den Kontaktfedern M verbunden sind.
Im Ruhezustand ist die Motordynamo gewöhnlich auf Stromerzeugung geschaltet. Soll die Ver-
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erst dann von der Ankerwelle mitgenommen. wenn die Klauen 9 die in der Drehrichtung vor ihnen liegenden Begrenzungsflächen der Ausschnitte 8 erreicht haben. Dabei hat sich aber der Kollektor 10
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Lamellen 77 gelangt und die Ankerspulen auf geringeren Widerstand umgeschaltet.
Jetzt kann die Ankerwicklung grossen Strom aufnehmen und der Anker sein volles Drehmoment entwickeln und mittels des Übersetzungsgetriebes die Verbrennungskraftmaschine anwerfen. Sobald die letztere angelaufen ist, nimmt ihre Drehzahl zu, der Anker der Motordynamo kann wegen des Übersetzungsgetriebes aber nur bis zu einer gewissen Grenze dieser Geschwindigkeitszunahme folgen, und sobald diese Grenze erreicht ist. bleibt er zurück und die Verbrennungskraftmasehine treibt nun das Übersetzungsgetriebe an, das von diesem Augenblick an als Kupplung zwischen der Kraftmaschinenwelle und der Ankerwelle dient.
Da der Schalter und die ihn tragende Zwischenwelle 3 mit der Kraftmaschinenwelle verbunden ist und somit die Zwischenwelle treibend auf die Ankerwelle wirkt, so bleibt diese mit dem darauf befindlichen Kollektor bei der Umstellung des Antriebs gegenüber dem Schalter um den Betrag des Spielraumes 8 zurück, und somit findet eine Rückdrehung des Schalters in die ursprüngliche Ruhelage statt, wodurch die Ankerwelle wieder auf höheren Widerstand, also auf Stromerzeugung geschaltet ist.
Um hiebei eine ungleichmässige Abnutzung der Lamellen zu vermeiden, die daraus entstehen kann, dass die mit den Motorspulen des Ankers verbundenen lamellen grössere Strommengen führen als die mit den Generatorspulen verbundenen und um ferner die Stromfuhrung durch den Schalter zu vermeiden und dadurch die nachgiebigen Zuleitungen zu den Kontaktfedern zu beseitigen, können,
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Widerstande zu gemeinsamen Kollektorlamellen geführt sein und in diesen Lamellen selbst auf Motorund Generatorbetrieb umgeschaltet werden.
Zu diesem Zweck sind auf der Kollektornabe 10 ebensoviele Lamellen 11 angeordnet wie Ankernuten zur Aufnahme der Ankerspulen, von denen zwei in jeder
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2. 5 angeschlossen, die in den Kollektor eingelassen und sowohl gegen die Lamellen 11 als auch voneinander isoliert sind. Beide nebeneinanderliegenden Plättchen haben zusammen etwa die Breite des darüberliegenden Stirnteils der Lamellen 77 und bilden mit diesem zusammenwirkende Schaltsegmente.
Vor der Stirnseite des Kollektors liegt der Schalter 12. der auf einer die Ankerwelle it umgebenden Hülse 26 um die halbe Breite einer Kollektorlamelle verdrechbar ist und eine der Lamellenzahl entsprechende
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mit denen die Enden 22 der dicken Wicklungsspulen verbunden sind. wie in Fig. ( ! bei J7 dargestellt ist, so ist die dicke Motorwicklung eingeschaltet, während die dünne Generatorwicklung ausgeschaltet
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Weise selbsttätig umgeschaltet werden, dass wieder eine gegenüber der Ankerwelle 1 verdrehbare Zwischen- welle. 5 vorgesehen ist, mit der der Schalter verbunden ist.
Um die durch die Lamellen 11 geführten Wicklungsenden in den Längsbohrungen 20. 27 und die Schaltsegmente in den Aussparungen von der Stirnseite der Lamellen von dieser und voneinander zu isolieren, sind, wie aus Fig. 7-11 ersichtlich, die Zuleitungen innerhalb der Bohrungen 2n, 21 und die Schaltsegmente in den Aussparungen 29 in einem metallbindenden Isolierkitt 30 gelagert. Diese Ein- bettung wird in der Weise hergestellt, dass die Längsbohrungen 20, 21 und die Vertiefungen 29 mit einem
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Längsbohrungen 20, 21 vorhandene Luft und überschussige Kittmasse entweichen zu lassen, ist im Fuss der Lamelle ein Querkanal 31 vorgesehen, der mit den Längsbohrungen in Verbindung steht.
Dieser Kanal kann auch dazu benutzt werden, die Kittmasse in die Längsbohrungen einzupressen, wenn zuerst die Zuleitnngsstifte eingeführt und danach die Zwischenräume mit der Kittmasse ausgefüllt werden
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Luftaustrittsöffnungen freilassen. An die freien Enden der Zufübrungsstifte werden dann die Spulenenden angelötet oder auf sonstwie geeignete Weise angeschlossen.
Ein in der beschriebenen Weise ausgerüsteter, mit nur einem Kollektor und nur einem Bürstenpaar versehener Anker ergibt bei der üblichen Schaltung der Wicklungen beim Anlassen eine andere Ankerrückwirkung als bei der Stromerzeugung, u. zw. wegen der grossen Verschiedenheit der Ampèrewindungszahlen bei beiden Betriebsarten. Diese verschiedenen Ankerrückwirkungen erfordern aber beim Anlassen eine andere Bürstenstellung als bei der Stromerzeugung, was durch Verdrehung der Bürsten um die Kollektorachse erreicht werden könnte.
Eine solche Verdrehung und dazu erforderliche Stellvorrichtung wird nach der Erfindung dadurch vermieden, dass die in den gleichen Ankernuten liegenden Spulen der Motor- und Generatorwicklung nciht in der üblichen Weise an die KollektorlameHen angeschlossen sind, sondern an getrennten Lamellen liegen, die den gleichen Winkelabstand voneinander haben, wie die beiden neutralen Zonen. Dadurch wird die Ankerrückwirkung schon in der Wicklung selbst ausgeglichen, so dass die Kollektorbürsten für beide Betriebsarten unverändert in derselben Lage verbleiben können.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 12 und 13 schematisch dargestellt. Es sei ein Kollektor mit
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bedingten neutralen Zonen zueinander liegen, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist. Hier bedeutet M, M' die neutrale Zone beim Motorbetrieb, G, G'die neutrale Zone beim Generatorbetrieb. Den Lagen dieser Zonen würde bei der sonst üblichen Schaltung die Bürstenstellung entsprechen.
Durch den Anschluss der Spulen an Lamellen, die um den Winkel der neutralen Zone zueinander versetzt sind, ist es ermöglicht, die Bürsten b, b'in der Mittellage unverdrehbar anzuordnen, da durch den versetzten Anschluss der zusammengehörenden verschiedenen Wicklungsspulen die Ankerrüekwirkungen in der Wicklung selbst
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In gleicher Weise kann die erläuterte Schaltung auch bei verschiedenen Ankerwicklungen ange- wendet werden, die nicht getrennt benutzt werden, also bei jedem Anker, dessen Wicklung mit verschiedenen Ampèrezahlen arbeitet.
Die Verwendung metallbindenden Kittes macht die nachteiligen Einflüsse der Wärmesehwankungen. denen die Lamellen ausgesetzt sind, unwirksam. Denn während die sonst üblichen Isolierstoffe durch Wärme ausgedehnt werden und dadurch besonders die Schaltsegmente aus ihrer Lage verdrängt würden, bleibt der Kitt unverändert, so dass die Schaltsegmente in ihrer gemeinsamen Ebene verbleiben und ein gutes Aufliegen der Kontaktstücke des Schalters gewährleisten.
Wegen der geringen Stirnfläche des Kollektors werden bei grösserer Anzahl der Ankerspulen die Schaltsegmente und die damit zusammenwirkenden Kontaktglieder so klein, dass die einzelnen Kontakt-
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kommt noch, dass die Kontaktfedern nicht immer gleich gut anliegen. Aus beiden Gründen ergeben sich dann Betriebsstörungen. Diese Nachteile können in der Weise behoben werden, dass die Schaltung durch axial bewegliche zylindrische oder prismatische Kontaktglieder bewirkt wird, die zweckmässig in den Kollektorlamellen selbst gelagert sind. Dadurch werden einerseits grosse und stets sicher wirkende
Kontaktflächen geschaffen, während anderseits die Anzahl der Lamellen und der Kontaktgliedes auf die
Hälfte der Gesamtzahl der Wicklungsspulen oder Spulenteile beschränkt ist.
Zur Verstellung der Kontaktglieder kann ein Schraubengetriebe benutzt werden, dessen einer Teil mit der Welle der Kraftmaschine oder des Übersetzungsgetriebes, dessen anderer Teil mit dem auf der Ankerwelle sitzenden Kollektor in Verbindung steht, so dass bei gegenseitiger Verdrehung der Wellen eine axiale Verschiebung der Kontakt- glieder nach der einen oder andern Richtung hin erhalten wird.
Eine solche Ausführungsform ist in den Fig. 1-1-17 dargestellt, u. zw. bilden hier die Kontakt-
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Kollektors 10 auf diesen beiden Wellen zeigt Fig. 21. Diese Anordnung löst die Aufgabe. die selbsttätige Umschaltung des Kollektors unter Vermeidung einer quergeteilten Welle und der damit zusammen- hängenden Nachteile, wie Durchhängen der Wellenteile, erhöhte Lagerreibung usw., zu verwirklichen und ferner eine möglichst grosse Verdrehung zwischen Kollektor und Schalter zu erzielen.
Zu diesem Zweck werden die beiden Wellen, von denen die eine den Anker und den Kollektor, die andere das
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als Seleppkupplung, beispielsweise in Form einer Schleppscheibe ausgebildet sein. Vorteilhaft wird die mit dem Getriebe verbundene Welle als HauptweHe gewählt, die zugleich zum Andrehen der Kraftmaschine mittels Handkurbel dienen kann, und die hohle Ankerwelle auf der Hauptwelle mittels Kugellager angeordnet, wobei die beiden Wellen zur Aufnahme der Kugeln ausgebildet sind.
Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und zuverlässig mit nur geringer Reibung arbeitende Gesamtanordnung. die eine verhältnismässig grosse Verdrehung beider Wellen zulässt und zugleich eine gegenseitige Abstützung der beiden Wellen unter günstiger Aufnahme der Trag-, Druck- und Zugkräfte aufweist.
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eine segmentförmige Nase 62, auf der andern Seite eine segmentförmige Nase 6 : 3 hat. Beide Nasen ergänzen sich zu einem Halbkreis. Die Nase 62 liegt der Gewindemuffe 45, die Nase 6 : J dem Ende der hohlen Ankerwelle 4 gegenüber. Sowohl die Muffe als auch die Welle haben entsprechende Nasen, die in die
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zu schmal gehalten werden.
Wird eine weitere Verdrehung gewünscht, so kann die Anzahl der Sehlepl)scheiben vermehrt werden.
Die grosse Verdrehung beider Wellen gestattet es, die Gewindesteigung der Muffe und des Stellringes schwächer zu halten und dadurch die Reibung in dem Schraubentrieb zu verringern. Dadurch
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Ankerwicklungen oder Wicklungsteile verschiedenen Widerstandes mit nur einem umschaltbaren Kollektor verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der den Anker der Motordynamo auf Motorund Generatorbetrieb umstellende Schalter (12) beim Anlassen durch den Widerstand der Verbrennungkraftmaschine. bei deren Laufen aber durch das Nacheilen des Ankers selbsttätig umgestellt wird.