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Elektrische Anla.ßvorrichtung für Brennkraftmaschinen Beim Bau von
elektrischen Anlaßmotoren für Brennkraftmaschinen geht das Bestrehen hauptsächlich
dahin, ein einwandfreies und zuverlässiges Einspuren des Zahnritzels in den Zahnkranz
zu erzielen und den Abbrand der Schaltkontakte, wenn auch nicht völlig zu vermeiden,
so doch derart einzuschränken, daß ein möglichst langer ungestörter Betrieb gewährleistet
ist. Bei Brennkraftmaschirren für Motorfahrzeuge kommt infolge der gedrängten Bauart
noch hinzu, daß der Raummangel den Konstrukteur zwingt, für die verschiedenen Schaltorgane
mit einem Minimum an Raum auskommen zu müssen.
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Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß ein einwandfreies und zuverlässiges
Einspuren des Ritzels ohne Beschädigung der Zähne dadurch erreicht werden kann,
daß es in einem ersten Stadium der Inbetriebsetzung des Anlaßmotors mit niedriger
Drehzahl und mit geringem Drehmoment rückwärtslaufend ausgestoßen wird, bis. der
Zahneingriff zustande kommt. Erst dann wird. im Hauptstadium des Anlassens das volle
Drehmoment in. der richtigen Drehrichtung entwickelt. Die Vermeidung des Kontaktahbrandes
wird durch eine momentane Verminderung der Induktivität der Feldwicklung im Moment
des Abschaltens- des Betriebsstromes. erzielt, wodurch die Funkenbildung an den
Kontakten: in hohem Maße gedämpft wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte elektrische Anlaßvorrichtung
für Brennkraftznaschinen mit einem Anlaßmotor mit einer Reihenschlußwicklung und
einer in wechselndem Sinne erregbaren Hilfsfeldwicklung sowie mit einem elektromagnetischen
Hauptstromschalter im Kreis der Reihenschlußwicklung und besteht darin, daß im Kreise
der Hilfsfeldwickiung ein vom Hauptstromschalter gesteuerter Umschalter angeordnet
ist, durch den die Hilfsfeldwicklung im Betrieb nacheinander so geschaltet wird,
daß der Umschalter bei Drücken des Anlaßschalters die Hilfsfeldwicklung so schaltet;
daß sie bei der Inbetriebsetzung der Anlaßvorrichtung zunächst den Anlaßmotor im
zum normalen Betriebssinn entgegengesetzten Sinn erregt, nach dem Einspuren des
Ritzels im Sinne der Reihenschlußwicklung wirkt und beim Abschalten des Betriebsstromes
kurzgeschlossen wird.
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Zu diesem Zwecke schließt bei Betätigung eines Kommandoschalters in
einer ersten Phase der Inbetriebsetzung der Anlaßvorrichtung ein Relaisschalter
Kontakte, welche im Stromkreis der Hilfsfeldwicklung und der Spule des Hauptschalters
liegen. Hierdurch wird der Anlaßmotor mit der Hilfsfeldwicklung eingeschaltet und
durch den nun fließenden Strom in zum normalen Betriebssinn entgegengesetzten Sinne
erregt, gleichzeitig wird das Schließen des Hauptsch-alters eingeleitet. eingeleitet.
Bei seiner Schließbewegung steuert dieser den im Stromkreis der Hilfsfeldwicklung
liegenden Umschalter mechanisch selbsttätig derart, daß er sich beim Schließen des
Hauptstromschalters in einer stromwendenden, zweiten Schaltstellung befindet und
nunmehr in der Hilfsfeldwicklung ein Hilfsfeld erzeugt wird, das parallel zum Feld
der Reihenschlußwicklung wirkt und dieses unterstützt. Beim Abschalten des Betriebsstromes
schließlich verbleibt der Umschalter zunächst in der zweiten Schaltstellung so lange,
bis die Kontakte des Hauptstromschalters geöffnet sind, d. h., die Hilfsfeldwicklung
ist auf die Dauer des in der Reihenschlußwicklung herrschenden Induktionsstoßes
über den Anker kurzgeschlossen.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Darstellung.
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Mit 1 sind die Umrisse des Anlaßmotors bezeichnet, dessen Anker 2
in bekannter `'eise längs durchbohrt ist und in der Bohrung eine verschiebbare Spindel
3 aufweist, an deren Ende das Antriebsritzel.4 befestigt ist. Die Vorschubbe-,vegung
der Spindel 3 mit dem Ritzel4 wird durch den magnetisch erregten Spulenkern 5 des
elektromagnetischen Hauptstromschalters 6 über eine Stoßstange 7 bewerkstelligt.
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Der Betriebsstrom des Anlassers wird einer Batterie 8 entnommen, deren
einer Pol E' im vorliegenden Beispiel an Masse gelegt ist, so daß die Funktion nach
dem Einleitersystem erfolgt. Bei Verwendung einer isolierten Rückleitung bleibt
jedoch das erfindungsgemäße Prinzip ohne weiteres gewahrt.
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Die Speiseleitung der Zugspule 9 führt über die Kontakte eines Relais
11 mit Spule 10, welches durch einen Kommandoschalter 12 in und außer Betrieb
gesetzt wird.
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Der Anlaßmotor weist eine Reihenschlußwicklung 13 und eine Hilfsfeldwicklung
14 auf. Die Hilfsfeldwicklung ist mit einem Umschalter 15 verbunden, derart,
daß
sie während des Anlaßvorganges nacheinander folgende drei verschiedene Funktionen
erfüllt: 1. Im Vorstadium des Betriebes wird die Hilfsfeldwicklung 14 in zur normalen
Richtung entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen und erzeugt als Reihenfeldwicklung
ein schwaches Feld, das eine rückläufige Drehung des Ankers 2 und des Ritzels 4
mit niedriger Drehzahl und geringem Drehmoment bewirkt, während gleichzeitig das
Ritzen gegen den Zahnkranz am Schwungrad der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird.
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2. Im Moment, wo die Zähne des Ritzens die korrespondierenden Zahnlücken
im Zahnkranz finden und der Eingriff dann zustande kommt, ändert sich die Stromrichtung
in der Hilfsfeldwicklung 14, so daß diese während des dann einsetzenden Betriebsstadiums
parallel zur Reihenschlußwicklung 13 arbeitet.
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3. Beim Unterbrechen des Hauptstromschalters 6 wird die Hilfsfeldwicklung
über dem Anker kurzgeschlossen und wirkt dadurch dämpfend auf die Bildung von Öffnungsfunken
an den Kontakten des Hauptstromschalters 6 ein.
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Diese drei Funktionen werden durch das Zusammenwirken des Hauptstromschalters
6 mit einem mechanisch betätigbaren Umschalter 15 vollzogen, der durch den Hauptstromschalter
mechanisch gesteuert wird. Dieser weist zu diesem Zwecke einen mit seinem Spulenkern
5 verbundenen Druckfinger 16 auf, dessen Ende gegen das verlängerte Ende der Führungsstange
17 des Umschalters zur Anlage kommt, wenn der Spulenkern 5 angezogen wird. Damit
der Schalter 15 den Strom in der Hilfsfeldwicklung 14 zuverlässig unterbricht, bevor
der Schalter 6 den Hauptstrom schließt, ist der Schaltweg des Schalters 6 annähernd
doppelt so groß wie der Weg des Druckfingers 16 bis zum Ende der Führungsstange
17. Die Kontaktbrücke des Schalters 15 ist lose mit dem der Kontaktbrücke benachbarten
Ende der Stange 17 verbunden und wird durch eine Druckfeder 18 gegen eine Schulter
der Stange angedrückt. Dadurch wird bewirkt, daß die Feder 18 gespannt ist, wenn
der Schalter 6 über den Druckfinger 16 den Umschalter 15 in seine zweite Schaltstellung
gedrängt hat, in welcher die Kontakte L und M offen und die Kontakte X und h geschlossen
sind. Dies hat wieder zur Folge, daß beim Öffnen des Schalters 6 der Umschalter
noch in der zweiten Schaltstellung verharrt, bis sich die Druckfeder 18 wieder entspannt
hat, so da.ß die Verbindung der Kontakte X und h nicht unterbrochen werden kann,
bevor der Schalter 6 offen ist. Die Wirkungsweise des Anlassers ist dann wie folgt:
Beim Betätigen des Kommandoschalters 12 fließt von der Batterie 8 ein Strom durch
den Kreis A-B-C-D-D'-G-E zur zweiten Batterieklemme E' zurück, wobei die Spule 10
des Relais 11 erregt und die Kontakte H-K überbrückt werden. Nun durchfließt der
Strom ebenfalls noch den Kreis A-F-H-K-L-iVI-N-.N'' P-R-G-E und erregt dabei die
Hilfsfeldwicklung 14 im zum normalen Betriebssinne entgegengesetzten Sinne,
wodurch der mit der relativ hochohmigen Anlaufwicklung A" in Reihe geschaltete Anker
2 und das Ritzen 4 sich mit niedriger Drehzahl und geringem Drehmoment rückwärts
drehen.
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Gleichzeitig fließt parallel zum genannten Kreis von der Klemme
K aus ein Strom über I-F-G-E und erregt dabei die Spule 9 des Hauptstromschalters
6. Der Kern 5 wird nun angezogen und übt über die Stoßstange 7 einen Axialdruck
auf die Spindel 3 aus, wodurch das Ritzel4 gegen den in der Zeichnung nicht dargestellten
Zahnkranz der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird. Solange die Zähne des Ritzels
4 die damit korrespondierenden Zahnlücken des Zahnkranzes nicht finden, um darin
einzuspuren, kann der Schalter 6 den Hauptstrom nicht einschalten. Tritt jedoch
dieser Fall dank dem anfänglichen Rückwärtslaufen des Ritzels ein, was meist nur
den Bruchteil einer Sekunde erfordert, dann geschieht folgendes: Der Schalter 6
wird ganz angezogen; bevor er jedoch seine Gegenkontakte S und
T erreicht und diese überbrückt, hat sein Druckfinger 16 den Schalter 15
von den Kontakten L-l-I entfernt und den von nach N' in der Nebenfeldwicklung 14
fließenden Strom unterbrochen. Unmittelbar darauf verbindet er die beiden gegenüberliegenden
Kontakte h-X, und anschließend werden die beiden Kontakte S-T durch die Schaltbrücke
6 überbrückt. In diesem Moment erhalten beide Feldwicklungen 13, 14 und der Anker
2 zugleich Strom, und zwar liegt die Reihenschlußwicklung 13 im Kreise A-F-S-T-U-ü'-P-R-G-E,
während die Hilfsfeldwicklung 14 im Parallelkreis P-N'-N-h-X-G-E liegt, wobei die
beiden Feldwicklungen gleichsinnig wirken. Dies ist der normale Betriebszustand
des Anlaßmotors, der so lange bestehenbleibt, bis die Brennkraftmaschine anspringt
und zu laufen beginnt.
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Nun wird der Kommandoschalter 12 frei gelassen, worauf die beiden
Spulen 10 und 9 stromlos werden und der Schalter 6 den Hauptstrom abschaltet. Ohne
besondere Schutzmaßregeln würden nun die durch den in der Reihenschlußwicklung 13
entstehenden Induktionsstoß erzeugten Abreißfunken an den Schalterkontakten S und
T einen starken Abbrand derselben verursachen, der ihre Lebensdauer ganz beträchtlich
verkürzen würde. Dem wird dadurch vorgebeugt; daß der Schalter 15 bis zum erfolgten
Abschalten des Hauptstromschalters 6 in der Überbrückungsstellung der Kontakte h-X
geschlossen gehalten wird, in welcher Schalterstellung die Hilfsfeldwicklung 14
kurzgeschlossen ist über die Punkte G-R-P-N'-A'-h-X-G. Infolge der magnetischen
Koppelung der kurzgeschlossenen Hilfsfeldwicklung 14 mit der Reihenschlußwicklung
13, wird in diesem Betriebszustand die Induktivität der Reihenschlußwicklung 13
ganz bedeutend vermindert und dadurch die Funkenbildung an den Kontakten S und T
auf ein Minimum beschränkt.
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Im Interesse einer zuverlässigen Zusammenarbeit aller ob-erwähnten
Organe und um die Installation des Anlaßmotors auf einer Brennkraftmaschine zu vereinfachen
und zu erleichtern, sind die beschriebenen Schaltorgane in einem abgeschlossenen
Hohlraum des Anlasser-Gehäuses untergebracht. Dabei ist erforderlich, daß der Durchmesser
des die Organe umhüllenden Gehäuseteiles nicht größer als der Gehäusedurchmesser
des Anlaßmotors ist. Der Kommandoschalter 12 wird außerhalb des Gehäuses irgendwo
in bequemer Reichweite der Hand installiert.