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Druckluftanlassermotor der Drehkolbenbauart für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen mit Druckluft betriebenen Anlasser für Brennkraftmaschinen,
insbesondere Dieselmotoren, bei dem das Steuerventil zur Freigabe der Druckluft
am Anlassergehäuse angeordnet und unmittelbar oder von einem entfernten Ort aus
von Hand oder pneumatisch bedienbar ist.
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Für eine einwandfreie Wirkungsweise eines Druckluftanlassermotors
für Brennkraftmaschinen ist es von besonderer Wichtigkeit, daß das Anlasserritzel
zunächst unter langsamer Drehung in den Spurkranz des Verbrennungsmotors eingeführt
und daß erst beim Erreichen der Endstellung des Ritzels das Hauptventil für die
Aufnahme der Nenndrehzahl des Anlassers geöffnet wird. Nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors
kommt es darauf an, daß das Ritzel möglichst unverzüglich wieder außer Eingriff
gebracht wird.
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Bei den bisher bekannten Druckluftanlassermotoren ist der Anlaßvorgang
weitgehend von der Arbeitsweise der den Anlasser bedienenden Person abhängig. Bei
einer bekannten Ausführungsart wird durch das Umlegen eines Handhebels in eine erste
Stellung zunächst das Einspuren des Ritzels und anschließend durch das Weiterbewegen
dieses Hebels in eine zweite Stellung das eigentliche Anlassen des Verbrennungsmotors
vorgenommen. Diese beiden Hebelstellungen sind zwar durch Anschläge voneinander
getrennt, es ist jedoch ohne weiteres möglich, die erste Stellung zu überspringen
und den Hebel sogleich in die zweite Stellung umzulegen. Eine von der Bedienungsperson
unabhängige Zwangsläufigkeit für den Ablauf des Anlaßvorganges ist bei dieser Anlasserbauart
nicht gegeben. Wenn die Bedienungsperson den Steuerhebel sogleich in die zweite
Stellung umlegt, wird das angestrebte langsame Anlaufen des Anlassermotors vereitelt,
was sehr leicht zu Störungen oder gar Beschädigungen führen kann.
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Aber auch beim nicht rechtzeitigen Ausspuren des Ritzels können sich
Störungen ergeben insofern, als der Spurkranz des anzuwerfenden Verbrennungsmotors
das Ritzel in seiner Drehzahl überholt und die Rückholkraft infolge des wirksam
werdenden hohen Zahnflankendruckes nicht mehr ausreicht, das Ritzel außer Eingriff
zu bringen. Hinzu kommt noch, daß bei den bekannten Steuerungen für Druckluftanlassermotoren,
besonders bei größeren Bauarten, ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich ist,
um den Bedienungshebel beim Anlassen von der ersten in die zweite Anlaßstufe umzulegen.
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Es ist ferner ein Druckluftanlassermotor bekannt, der mit einer gedrosselten
Druckluftzufuhr für die erste Phase des Anlaßvorganges arbeitet. Die Verschiebung
des Ritzels wird hierbei durch einen Kolben bewirkt, der gleichzeitig nach dem Ablauf
der ersten Phase eine Bohrung für den Eintritt der Druckluft mit vollem Druck freigibt.
Bei dieser Bauart ist der Kolben auf der nach rückwärts verlängerten Welle eines
der beiden Läufer des als Zahnradmotor ausgebildeten Druckluftanlassers angeordnet.
Der Kolben führt somit nicht nur die gleiche Axialbewegung wie das Ritzel aus, sondern
nimmt auch an dessen Drehbewegung teil. Die auf der ganzen Länge des Rotors axial
verschiebbar ausgebildete Welle bringt für den konstruktiven Aufbau eine Reihe von
Schwierigkeiten mit sich, von denen insbesondere zu nennen wäre, daß eine zusätzliche
Schwächung des ohnehin relativ dünnen Antriebsrotors in Kauf genommen werden muß.
Durch die rückwärtige Verlängerung der Rotorwelle ergibt sich ferner eine unerwünschte
Vergrößerung der Gesamtbaulänge des Anlassers. Der heutige Motorenbau verlangt jedoch
Druckluftanlasser, die in ihren äußeren Abmessungen mit den bei Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren
üblicherweise verwendeten elektrischen Anlassern derart übereinstimmen, daß sie
ohne weiteres gegeneinander ausgetauscht werden können. Dies bedeutet, daß das Gehäuse
eines Druckluftanlassermotors im wesentlichen eine zylindrische Form hat und in
der Achsrichtung eine vorgegebene Länge nicht überschreitet.
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Einen Druckluftanlassermotor derart auszubilden, daß er einerseits
hinsichtlich seiner Gehäuseabmessungen den herkömmlichen elektrischen Anlassern
entspricht und andererseits nur durch eine einzige Steuerbewegung für einen daran
anschließenden selbsttätigen Ablauf des Anlaßvorganges einschaltbar und von Hand
oder erforderlichenfalls selbsttätig wieder ausschaltbar ist, ist das Ziel der vorliegenden
Erfindung. Das Ausspuren des Ritzels soll darüber hinaus durch eine gegenüber den
bekannten
Bauarten erheblich größere Rückholkraft ausgeführt werden.
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Bei einem Druckluftanlassermotor der Drehkolbenbauart, bei dem das
Steuerventil zur Freigabe der Druckluft am Anlassergehäuse angeordnet ist und bei
dem zur Verschiebung des Ritzels in die Eingriffsstellung ein mittels Druckluft
bewegbarer Kolben vorgesehen ist, besteht die Erfindung darin, daß das von Hand
oder pneumatisch zu betätigende Steuerventil in der Offenstellung den Drucklufteinlaß
mit dem Zylinderraum eines mit dem Ritzel über einen Hebel verbundenen Einspurkolbens
und mit einer zu den Drehkolben des Motors führenden engen Düse verbindet und daß
erst bei eingespurtem Ritzel der Einspurkolben den ganzen Drucklufteinlaßquerschnitt
zu den Drehkolben freigibt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hält der Einspurkolben in
der Arbeitsstellung ein Belüftungsventil in der Offenstellung, mittels dessen ein
federbelastetes Hauptventil für die Freigabe der vollen Druckluftzufuhr zu den Drehkolben
gesteuert wird.
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Um das Ausspuren des Ritzels zu beschleunigen, sieht die Erfindung
ferner vor, daß beim Rückkehren des Steuerventils in die Ruhelage der Einspurkolben
im entgegengesetzten Sinne mit Druckluft beaufschlagt wird und dadurch neben der
ständig auf das Ritzel im Rückholsinne einwirkenden Federkraft mit einer zusätzlichen
Kraft das Ritzel außer Eingriff bringt.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird bei einer
pneumatischen Betätigung des Steuerventils ein Kontakttachometer vorgesehen, das
beim Erreichen der Zünddrehzahl des Verbrennungsmotors ein elektropneumatisches
Umschaltventil betätigt, durch das die Druckluftzuleitung zum Steuerventil abgesperrt
und dieses gleichzeitig entlüftet wird, so daß es unter der Einwirkung der Federkraft
in die Ausgangslage zurückkehrt.
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Die Ausbildung der Steuerung gemäß der Erfindung bringt gegenüber
den bekannten Ausführungsformen den entscheidenden Vorteil mit sich, daß die Bedienungsperson,
nachdem diese den Bedienungshebel in die einzige Schaltstufe umgelegt hat, den Anlaßvorgang
nicht mehr ungünstig beeinflussen kann. Durch die Verwendung eines Kontakttachometers
wird außerdem ein selbsttätiges Ausspuren des Ritzels erreicht, sobald der Verbrennungsmotor
mit Zünddrehzahl läuft, so daß auch hierbei keine Störungen durch Bedienungsfehler
auftreten können.
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Die Erfindung wird an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Druckluftanlassers mit
einem Teilschnitt, aus dem die Lage der Drehkolben, des Einspurkolbens und der Ventile
ersichtlich ist, F i g. 2 eine Schnittansicht des Druckluftanlassers entlang der
Linie 1-I der F i g. 1 und F i g. 3 das Schaltschema für eine elektropneumatische
Betätigung des Steuerventils mit Hilfe eines Kontakttachometers.
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Bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der
Druckluftanlasser im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, den darin nebeneinander angeordneten
Drehkolben 2, die ihre Drehbewegung über ein nicht dargestelltes Zwischengetriebe
auf das Ritzel3 übertragen, und den teilweise im Anlassergehäuse 1, teilweise in
einem angebauten zusätzlichen Gehäuse 4 untergebrachten Steuerorganen. Von
dem Verbrennungsmotor ist in F i g. 1 lediglich ein Teil des Spurkranzes 5 dargestellt.
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Zu den Steuerorganen gehören zunächst der im Anlassergehäuse 1 verschiebbar
gelagerte Einspurkolben 6 mit der nach beiden Seiten überstehenden Kolbenstange
7. An einem Ende greift die Kolbenstange 7 an einen zweiarmigen Hebel 8 an, der
am entgegengesetzten Ende gelenkig über einen Gleitstein 31 mit dem Ritzel 3 in
Verbindung steht. In dem zusätzlichen Gehäuse 4 ist das Steuerventil angeordnet,
das im wesentlichen aus einem verschiebbar gelagerten Steuerkolben 9 und einer Druckfeder
10 besteht, die das Bestreben hat, den Steuerkolben in der Ruhelage zu halten. Falls
die Betätigung des Steuerventils von Hand erfolgt, ist mit dem Steuerkolben ein
Zugelement 11 (Bowdenzug od. dgl.) verbunden, das zu einem Betätigungshebel
12 führt.
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Der Anschluß der Druckluftzuleitung erfolgt an dem Stutzen
13, von dem ein Kanal 14 ausgeht, der nach einer Verzweigung einerseits
zum Steuerventil und andererseits zu einem Belüftungsventil 15 führt. Das Belüftungsventil
15 wird durch eine Feder 16,
solange der Einspurkolben sich in der
Ruhestellung befindet, in der Schließstellung gehalten. In Verlängerung des Anschlußstutzens
13 ist das Hauptventil 17 angeordnet, das in der Offenstellung den Weg für die volle
Druckluftzufuhr zu den Drehkolben freigibt. Das Hauptventil 17 ist über eine
Ventilstange 18 mit einem Kolben 19 verbunden, der in einem Zylinderraum
20 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar geführt ist. Durch eine sich am Kolben
19 abstützende Feder 21 wird das Hauptventil 17 ständig im Schließsinne
belastet.
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Im Ruhezustand gelangt die am Anschlußstutzen 13 anstehende
Druckluft über den Kanal 14 und eine von diesem abgehende Abzweigleitung
22 in den Zylinderraum des Steuerventils 9. Von dort besteht über den Kanal
23 eine Verbindung zum Zylinderraum des Einspurkolbens 6, der unter der Einwirkung
der Druckluft in der Ruhelage gehalten wird. Wird das Steuerventil, beispielsweise
durch eine Betätigung von Hand, in die Arbeitsstellung bewegt, so gelangt die Druckluft
aus dem Ventilgehäuse des Steuerventils über den Kanal 24 in den vorderen
Teil des Zylinderraumes des Einspurkolbens 6. Gleichzeitig wird der hintere Teil
des Zylinderraumes über den Kanal 23 mit einer Entlüftungsleitung 25 verbunden.
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Mit dem Eindringen der Druckluft in den vorderen Teil des Zylinderraumes
des Einspurkolbens 6 gelangt eine kleine Menge Druckluft über eine Düse 26 zu den
Drehkolben 2 und versetzt diese in eine langsame Drehbewegung. Der Einspurkolben
6 bewegt sich dabei unter der Einwirkung der einströmenden Druckluft aus der in
F i g. 1 dargestellten linken in die rechte Endlage, wobei über den zweiarmigen
Hebel 8 und den Gleitstein 31 das Ritzel 3 in die Eingriffsstellung
bewegt wird. Sobald der Einspurkolben seine Arbeitsstellung erreicht hat, wird durch
das hintere Ende der Kolbenstange 7 das Belüftungsventil 15 geöffnet, wodurch
die Druckluft über eine weitere Leitung 27 in den Zylinderraum des Kolbens
19 gelangt. Der Kolben 19 bewegt sich unter der Einwirkung der Druckluft
entgegen der Kraft der Feder 21 aus der in F i g. 1 ersichtlichen
linken
in die rechte Endlage und öffnet dabei das Hauptventil 17, so daß die Druckluft
in voller Menge zu den Drehkolben 2 strömt und diese auf ihre Nenndrehzahl bringt.
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Wird bei einer Betätigung von Hand der Bedienungshebel 12, nachdem
der Verbrennungsmotor angesprungen ist, wieder in die Ausgangslage umgelegt, so
gelangt die Druckluft wieder über den Kana123 in den hinteren Teil des Zylinderraumes
des Einspurkolbens 6, wodurch der Einspurkolben in die Ausgangslage zurückgedrückt
und das Ritzel 3 außer Eingriff gebracht wird.
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Wenn die Steuerung des Steuerventils pneumatisch erfolgt, ist zur
Betätigung des Anlassers ein Druckluftventil 28 vorgesehen. öffnet man dieses Ventil,
strömt die Druckluft über Leitungen 29 und 30 in den Zylinderraum des Steuerventils
und bewegt den Steuerkolben 9 in die Arbeitsstellung, wonach sich dann der gleiche
Anlaßvorgang abspielt wie bei einer Betätigung des Steuerventils mittels eines Zugelementes
od. dgl.
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Das Schaltschema in F i g. 3 zeigt den Aufbau einer vollautomatischen
Steuerung des Druckluftanlassers mit Hilfe eines Kontakttachometers. Für die Steuerung
des Steuerventils ist hierbei ein elektropneumatisches Umschaltventil
33 vorgesehen, dessen Elektromagnet 41 über einen Stromkreis 35 mittels
eines Druckschalters 36 aus einer Batterie 34
gespeist wird. Der Stromkreis
35 ist zusätzlich über einen Ruhekontakt 42 des am Verbrennungsmotor 40 angeordneten
Kontakttachometers 32 geführt. Wenn der Druckschalter 36 geschlossen wird,
legt der Elektromagnet 41 das Umschaltventil 33 um und gibt damit den Weg
für die Druckluft aus der Hauptleitung 37 über die Leitungen 38 und 39 zum Steuerventil
frei. Hierauf spielt sich der Anlaßvorgang in der gleichen Weise ab wie bei einer
direkten mechanischen oder pneumatischen Betätigung des Steuerventils.
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Sobald der Verbrennungsmotor seine Zünddrehzahl erreicht hat, spricht
das Kontakttachometer 32 an und öffnet über seinen Ruhekontakt 42 den Stromkreis
35 des elektropneumatischen Umschaltventils 33. Dadurch wird die Druckluftzuleitung
zum Fahrventil 9 abgesperrt und dieses gleichzeitig über die Leitung 39 entlüftet,
so daß das Fahrventil unter der Einwirkung der ständig angreifenden Feder
10
in die Ausgangslage zurückkehrt. Da das Kontakttachometer, nachdem der
Verbrennungsmotor seine Zünddrehzahl erreicht hat, den Stromkreis 35 unterbricht
und während der gesamten Laufzeit unterbrochen hält, kann ein zu langes Betätigen
des Druckschalters 36 das rechtzeitige Ausspuren des Ritzels nicht verhindern. Außerdem
kann bei laufendem Motor durch eine erneute, gegebenenfalls unbeabsichtigte Betätigung
des Druckschalters 36 der Anlasser nicht in Gang gesetzt werden.