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Kombinierte Starter- und Verdichteranlage für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine kombinierte Starter- und Verdichteranlage für Kraftfahrzeuge,
bei welcher die Welle des einen Druckluftkessel speisenden Verdichters koaxial zur
Welle des Startermotors angeordnet ist und mit diesem in Antriebsverbindung steht,
wobei der Druckluftkessel einen Druckregler aufweist, der bei geöffnetem Starterschalter
und damit vom Verbrennungsmotor getrenntem Startermotor diesen im Sinn eines Antriebs
des Verdichters einschaltet, sobald der Druck im Druckluftkessel unter den Sollwert
abfällt.
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Bei einer solchen Anlage besteht eine Schwierigkeit darin, daß der
Startermotor vom Verdichter entlastet werden muß, solange er zum Anlassen des Verbrennungsmotors
dient. Bei einer bekannten Anlage ist zu diesem Zweck zwischen Startermotor und
Verdichter eine Freilaufkupplung angeordnet, und der Startermotor ist mit einer
Umsteuereinrichtung zum Umkehren der Drehrichtung versehen. Der Startermotor treibt
in der einen Drehrichtung über das Anlasserritzel den Verbrennungsmotor an, während
er in der entgegengesetzten Drehrichtung über den in dieser Drehrichtung kraftübertragenden
Freilauf den Verdichter antreibt. Es ergeben sich hierbei jedoch Nachteile.
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So ist, um eine störungsfreie Anlage zu erhalten, zwischen Startermotor
und Verbrennungsmotor eine Kupplung vorzusehen. Weiterhin muß im allgemeinen dem
Startermotor ein Relais vorgeschaltet werden, und die insgesamt erforderliche elektromagnetische
Umschalteinrichtung für den Wechsel der Drehrichtung des Startermotors macht die
Anlage störanfällig. Auch der zwischen der Welle des Startermotors und derjenigen
des Verdichters erforderliche Freilauf stellt ein störanfälliges, aufwendiges übertragungsglied
dar. Dazu kommt noch, daß bei dieser bekannten Anordnung der Startermotor für den
Umlauf in beiden Drehrichtungen geeignet sein muß und somit nicht jede Motortype
verwendbar ist.
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Vor allem kann es unter Umständen bei der bekannten Anlage vorkommen,
daß der Startermotor den Verdichter in der einen Drehrichtung antreibt, während
plötzlich der Motor angelassen und also der Startermotor schlagartig auf umgekehrte
Drehzahl umgeschaltet wird. Ein solcher unvermittelter Drehzahlwechsel führt leicht
nicht nur zu einer überbelastung des Startermotors, sondern auch der mechanischen
Verbindungselemente zwischen den Wellen. Schließlich ist der bekannte Lösungsweg
auch energiemäßig unvorteilhaft. In dem erwähnten Fall der plötzlichen Umschaltung
auf entgegengesetzte Drehrichtung muß die kinetische Energie sowohl des Ankers des
Startermotors als auch des Rotors des Verdichters abgefangen werden, bevor die Drehung
in entgegengesetzter Richtung beginnen kann. Es ist hierbei vor allem eine Überbeanspruchung
der Batterie zu befürchten.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile sind gemäß der Erfindung die Welle
des stets in ein und derselben Richtung umlaufenden Startermotors und die Welle
des Verdichters starr verbunden, und in die Verbindungsleitung zwischen Verdichter
und Druckluftkessel ist ein bei Betätigung des Starterschalters ansprechendes, elektromagnetisch
gesteuertes Ablaßventil zur Entlastung der Verbindungsleitung und damit des Verdichters
geschaltet, während der Druck im Kessel in üblicher Weise durch ein Rückschlagventil
aufrechterhalten wird. Die erfindungsgemäße Lösung bedeutet eine beachtliche bauliche
Vereinfachung gegenüber der erwähnten früheren Bauweise. Vor allem ist kein Freilauf
zwischen den Wellen des Verdichters und des Startermotors mehr erforderlich. Energiemäßig
gesehen sind die Verhältnisse ebenfalls erheblich günstiger, da sich beim plötzlichen
Drücken des Starterknopfes die Drehrichtung des Startermotors nicht zu ändern braucht
und sogar die bereits vorhandene kinetische Energie des Rotors des Verdichters nutzbringend
zum Anwerfen des Verbrennungsmotors verwertet werden kann. Im übrigen ist festzustellen,
daß die sich durch die erfindungsgemäße Bauweise ergebende Leerlaufarbeit des Verdichters
im Vergleich zu der für das Anlassen des Verbrennungsmotors notwendigen Energie
sehr gering ist und kaum ins Gewicht fällt.
Die erfindungsgemäße
Kombination zeichnet sich auch vorteilhaft gegenüber einer anderen bekannten Bauweise
aus, gemäß welcher der Verdichter für das Kraftfahrzeug entweder von der Fahrzeugachse
oder einem gesonderten Elektromotor aus angetrieben wird. Als nachteilig ist es
dabei zu beurteilen, daß der Startermotor nicht zusätzlich zum Antrieb des Verdichters
ausgenutzt wird und insoweit schlecht ausgelastet ist, zumal er im Vergleich zur
Gesamtbetriebszeit des Kraftfahrzeugs nur selten in Tätigkeit tritt.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein elektrisches
Schaltbild des Verdichterantriebes, F i g. 2 einen axialen Schnitt durch den Verdichter.
In F i g. 1 ist der Verdichter 1 schematisch am Wellenende des elektrischen Startermotors
2 angedeutet. Die Schaltung dieses Motors erfolgt durch das Relais 3, das vom Startkontakt
4 elektrisch betätigt wird.
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Der Verdichter speist über die Leitung 5 den Druckkessel 6, an dem
der Drucküberwacher 7 angebaut ist, welcher auf ein Relais 6 einwirkt.
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Die Leitung 5 führt zu einem Elektroventil 9, das zugleich mit dem
Startrelais geschaltet wird und die Leitung 5 mit der Außenluft in Verbindung setzt,
wenn der Startkontakt 4 geschlossen wird.
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Die Wirkungsweise ist ohne weiteres verständlich: Wenn der Druck im
Druckkessel unzureichend wird, speist sein Kontakt das Relais 8, das den Kontakt
10 einer Speiseleitung des Motors 2 schließt. Dieser läuft an und treibt den Verdichter
an, bis der gewünschte Druck erreicht ist, bei welchem der Drucküberwacher 7 das
Relais 8 abschaltet, wodurch die Unterbrechung des Speisekreises des Motors ausgelöst
wird.
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Wird der Schalter 4 zum Anlassen des Fahrzeugmotors eingeschaltet,
dann wird der Startermotor normalerweise vom Relais 3 in Gang gesetzt. Gleichzeitig
betätigt der Schaltstrom des Relais 3 auch das Elektroventil 9, das die Druckleitung
5 mit der Außenluft verbindet, so daß der mit dem Startermotor verbundene Verdichter
leer läuft und keine nennenswerte Belastung für den Motor 2 darstellt. Der Luftdruck
wird im Druckkessel 6 durch das übliche Rückschlagventilll aufrechterhalten.
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Eine Ausführungsart dieses Verdichters ist in der F i g. 2 dargestellt.
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Das Gehäuse 12 des Verdichters ist am Ende des Motorgehäuses
13 mittels der Bolzen 14 befestigt. Das Gehäuse 12 enthält eine feste zylindrische
Führung 15, auf welcher ein Mantel 16 gleitend verschiebbar ist. Der Mantel 16 ist
mit einem Boden 17 fest verbunden. Mantel 16 und Boden 17 sind durch Zapfen
18 zusammengehalten und zentriert, die in Nuten 18a der Führung
15 gleiten können und auch zur Verhinderung einer Drehbewegung des Mantels
16 dienen. Der Antrieb des letzteren erfolgt durch eine Pleuelstange
19, die einerseits mittels eines Kugelgelenklagers 20 in einem am
Wellenstumpf 24 des Starters eingebauten Kurbelzapfen 23 gelagert ist und
andererseits mittels eines Kugelgelenklagers 21 mit dem Boden 17 verbunden ist.
Der von der zylindrischen Führung 15, von dem Mantel 16 und dem Boden
17 gebildete, den Kurbeltrieb enthaltende Raum ist hermetisch abgedichtet
einerseits durch einen umlaufenden Dichtlippenring 25, der zwischen dem Wälzlager
26 und dem Verschlußdeckel 27 des Motorgehäuses 13 eingesetzt ist,
andererseits durch eine Gleitdichtung 28 zwischen der zylindrischen Führung
15 und dem Mantel 16. Diese Anordnung erlaubt es, sämtliche Lager in einer dicht
abgeschlossenen, mit Schmieröl gefüllten Kammer unterzubringen, ohne daß dieses
Schmieröl die zu fördernde Luft verunreinigt. Der eigentliche Pumpenraum befindet
sich zwischen dem Deckel 29 des Verdichtergehäuses 12 und einer elastisch verformbaren
Membran 30, die einerseits mit einem Außenrandwulst 31 zwischen einem angesetzten
Ring 32 und dem Deckel 29 und andererseits mit einem inneren Ringwulst
34 zwischen dem Mantel 16 und dem Boden 17 eingespannt ist. Der Deckel
29 ist mittels einer überwurfmutter 33 am Verdichtergehäuse 12 festgespannt,
wobei gleichzeitig die Außenwandwulst 31 mit eingespannt wird. Ein zentrales Flachteil
35 der Membran 30 erfüllt die Aufgabe eines Lufteinlaßventils.
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Im Deckel 29 des Verdichtergehäuses 12 ist ein Auslaßventil
36 angeordnet mit einem Ansatz 37 für die Befestigung der Auslaßleitung 38, die
sich augenblicklich durch Zusammendrücken einer Dichtung 39 ein- und ausbauen
läßt. Das Verdichtergehäuse 12 besitzt ferner eine Bohrung 40 für
den Einlaß der Luft, die in den Verdichter zwischen der Außenwand des Gehäuses 12
und dem Mantel 16 eindringt und über eine Bohrung 41 im Mantel
16 in eine ringförmige Kammer 42 gelangt, die über Schlitze 43 mit dem Pumpenraum
in Verbindung steht. Diese Schlitze 43 sind normalerweise durch den zentralen
Flachteil 35 der Membran abgesperrt.
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Die auf dem vorerwähnten Wege eingelassene Luft dringt während des
Rückwärtshubes der Pumpe in den Pumpenraum, indem sie infolge des im Pumpenraum
erzeugten Unterdruckes den zentralen Teil 35 der Membran 30 abhebt, während beim
Vorwärtshub die Schlitze 43 abgesperrt sind und die Luft durch das von einer geeichten
Feder 44 belastete Auslaßventi136 entweicht.
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In der Mitte des Bodens 17 ist eine Öffnung 45 vorgesehen, die das
Anziehen einer Feststellschraube für die Pleuelstangenlagerung gestattet und durch
einen in den Boden 17 eingepaßten Schraubverschluß 46 verschließbar ist.
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Über den Inhalt der Ansprüche hinausgehende Teile der Beschreibung
und Zeichnung dienen nur zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes, sind jedoch
nicht Gegenstand der Erfindung.