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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für mindestens
einen Brennkraftmotor, insbesondere Seilzugstartvorrichtung für
mindestens einen Zweitakt- oder Viertaktmotor, mit mindestens einer
in einem Gehäuse drehbar gelagerten Seilscheibe oder Seiltrommel,
die zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments für eine Motorwelle
mittels mindestens eines Anwerfergriffs oder Zuggriffs, über mindestens
ein Kraftübertragungsmittel, insbesondere über
ein Anwerferseil oder Zugseil, in Drehung versetzbar und über
mindestens ein elastisches Kopplungsglied mit mindestens einem Mitnehmerglied, insbesondere
mit mindestens einem Klinkenmitnehmer, verbunden ist, mittels dessen
das Antriebsdrehmoment auf die Motorwelle übertragbar ist,
das Kopplungsglied zwei Enden aufweist, wobei ein Ende mit dem Mitnehmerglied
und ein anderes Ende mit der Seilscheibe oder der Seiltrommel in
Eingriff steht.
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Eine
solche Startvorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 203 01 182 U1 sowie
der
DE 203 19 902
U1 bekannt. Bei den dort beschriebenen Startvorrichtungen
ist es immer notwendig, dass eine gute Kühlung des Verbrennungsmotors
mit einem durch die Startvorrichtung zu einem Lüfter führenden
Kühlluftstrom stattfinden kann.
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Die
Startvorrichtung, wie sie in den beiden oben erwähnten
Dokumenten beschreiben wird, ist in einem Gehäuse vor dem
Verbrennungsmotor untergebracht. Der Verbrennungsmotor wird mittels
der durch die Startvorrichtung hindurch tretende Luft gekühlt.
Die Lüftungselemente des Gehäuses, wie beispielsweise
Lüftungsschlitze, ermöglichen das Eintreten eines
Kühlluftstroms in einen hinter dem Starter angeordneten
Lüfter zum Kühlen des Verbrennungsmotors. Häufig
wird bei derartigen Vorrichtungen allerdings der Kühlluftstrom
vom Gehäuse zum Verbrennungsmotor durch Elemente der Startvorrichtung
abgeschirmt, beziehungsweise der Kühlluftstrom durch die
Elemente der Startvorrichtung gestört.
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Da
derartige Startvorrichtungen häufig bei Geräten,
wie beispielsweise Motorkettensägen verwendet werden, die
hohen Belastungen ausgesetzt sind, ist eine möglichst gute
Kühlung des Verbrennungsmotors wünschenswert.
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Weiterhin
ist aus der
EP 1 396
060 A2 eine Seilzugstartvorrichtung für einen
Verbrennungsmotor bekannt. Auch hier ist die gleiche Anordnung der Startervorrichtung
wie bei dem schon oben beschriebenen Stand der Technik beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Startvorrichtung
der eingangs genannten Art eine bessere Kühlung des Brennkraftmotors
zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination
gelöst.
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Gemäß der
Lehre der vorliegenden Erfindung wird nun das Kopplungselement als
eine aus Draht gewickelte Feder mit sich verkleinernden Querschnittsflächen
ausgeführt, deren sich verjüngende Form dem einströmenden
Kühlluftstrom der Lüftungselemente des Gehäuses
folgt.
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Unter
Querschnittsfläche ist hierbei nicht die Querschnittsfläche
des Federdrahtes, sondern die von einer Federweichung umschlossene
Fläche.
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Mit
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine
deutlich verbesserte Kühlung des dem Starter nachgeordneten
Verbrennungsmotors erreicht, da die Kühllufteinströmung
in den hinter dem Starter angeordneten Lüfter verbessert
wird und damit eine gute Anströmung eines schaufeltragenden
Ventilators erreichbar ist.
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Darüberhinaus
verbindet die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Startervorrichtung den Vorteil, nicht kühllufteinströmhemmend
zu wirken mit dem Vorteil, von der Federkraft für den Anwendungsfall
ausreichend dimensioniert zu sein.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung einer aus Draht gewickelten Feder,
deren Querschnittflächen sich vom einem zum anderen Ende
hin sich im Wesentlichen verkleinern ist, dass auch der Platzbedarf
im Starter geringer ist.
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Eine
gewickelte Feder, die einen gleichmäßigen Querschnitt
des geringsten Querschnitts der Feder aufweist, hätte keine
ausreichende Federkraft und wäre daher bei einer erfindungsgemäßen
Startvorrichtung nicht einsetzbar.
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Eine
Feder, die einen gleichmäßigen Querschnitt des
größten Querschnitts der Feder aufweist, wäre
von der Federkraft in einem erfindungsgemäßen
Startersystem zwar ausreichend, würde jedoch den einströmenden
Kühlluftstrom behindern und daher zu einer schlechteren
Kühlung des Verbrennungsmotors führen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Es
ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig,
dass die Feder in Kreisform und damit als Kegelstumpf ausgebildet
ist. Vielmehr sind alle möglichen gewickelten Formen mit
sich verjüngenden Schnittflächen, wie beispielsweise
Pyramidenstümpfe, Tetraederstümpfe usw. denkbar.
Ebenso wäre eine Kegelstumpfform mit elliptischen Querschnittflächen
oder eine Pyramidenstumpfform mit mehreckigen Querschnittflächen
denkbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die gewickelte Feder eine
sich verjüngende Spiralfeder. Solche Spiralfedern sind
im Handel gut und kostengünstig erhältlich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist die Feder auch so gestaltet,
dass die Feder eine progressive Federkennlinie aufweist. So ist
es beispielsweise bei Belastung der Feder möglich, zuerst die
größeren Windungen auszunutzen und „auf Block” gehen
zu lassen, um anschließend unter Ausnutzung der Progression
die kleineren Windungen zu nutzen. Eine solche progressive Federkennlinie
harmoniert sehr gut mit dem Kräfteverlauf in der Starteinrichtung.
Das beim Startvorgang an der Motorwelle aufzubringende Drehmoment
unterliegt starken Schwankungen, denn in der Kompressionsphase des
Kolbens bis zum oberen Totpunkt ist ein sehr hohes Drehmoment aufzubringen,
während in der Expansionsphase das aufzubringende Drehmoment absinkt.
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Besonders
gute Progressionseigenschaften der Feder können erzielt
werden, wenn das Verhältnis von Durchmesser beziehungsweise
Längsmesser an einer Grundfläche und einer Deckfläche
der Feder 0,9 oder weniger, vorzugsweise 0,8 bis 0,6 und besonders
bevorzugt etwa 0,73 beträgt.
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Vorzugsweise
liegt der Drahtdurchmesser der Feder im Bereich von 2 bis 4 mm und
beträgt gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform 2,5 bis 3,5 mm. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
der Drahtdurchmesser etwa 2,8 mm beträgt.
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Der
Draht der Feder könnte dabei alle andern erdenklichen Querschnittsformen
aufweisen, wie beispielsweise einen runden, einen ovalen, einen viereckigen
und/oder einen dreieckigen Querschnitt.
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Als
Material für die Feder kann dabei ein handelsüblicher
Federstahl verwendet werde. Es wäre aber auch durchaus
denkbar, dass eine Kupfer-Zinn-Legierung zum Einsatz kommt. Das
Material könnte darüberhinaus auch noch eine Beschichtung aufweisen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen hierbei
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1 eine
schematische Explosionsdarstellung einer Startvorrichtung gemäß des
Standes der Technik;
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2 eine
schematische Explosionsdarstellung einer Startvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform und des Verbrennungsmotors
sowie Teile der Vorrichtung, in die diese eingesetzt werden;
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3 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der
in 2 gezeigten Ausführungsform mit Elementen
im eingebauten Zustand; und
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4 eine schematische Schnittdarstellung dreier
Möglichkeiten der um einen Lagerzapfen gewickelten Spiralfeder.
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In
der Darstellung des Standes der Technik und der gezeigten Ausführungsform
werden die sich entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
benannt, wobei die Bezugszeichen des Standes der Technik mit einem
Apostroph versehen sind.
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In 1 ist
eine Startvorrichtung 100' dargestellt, wie sie aus dem
Stand der Technik bekannt ist. Eine solche Startvorrichtung 100' ist,
wie auch die in 2 und 3 dargestellte
Startvorrichtung 100 zum manuellen Anwerfen eines Brennkraftmotors bestimmt,
der beispielsweise zu einer Motorkettensäge gehört.
Die Seilzug-Startvorrichtung 100, 100' ist in
einem Gehäuse 10, 10' untergebracht,
das sowohl bei der Ausführung gemäß des
Standes der Technik (1) als auch beim gezeigten Ausführungsbeispiel
der Erfindung (2 und 3) ein abnehmbarer
mit Lüftungsschlitzen 11, 11' versehener
Deckel des Motorgehäuses ist, in dem unter anderem auch eine
Luftführung 12 integriert ist sowie ein daran
angrenzendes Polrad 13. Aus der Innenwand des Gehäuses 10, 10' geht
ein Lagerzapfen 14' hervor (nur in 1 sichtbar),
der von einem ebenfalls im Wesentlichen gehäusefesten Federgehäuse 15, 15' für eine
spiralförmige, am Rand des Federgehäuses 15, 15' einseitig
eingespannte Starterfeder 16, 16' umgeben ist.
Diese Starterfeder 16, 16' dient als Rückzugsfeder
für die Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17'.
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Die
Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' weist einen
rückseitigen Zapfen 18 auf (siehe 2), der
durch eine Mittelbohrung des Federgehäuses 15, 15' in
dieses hineinragt und einen axialen Schlitz für den Eingriff
des inneren Endes der spiralförmigen Starterfeder 16, 16' aufweist.
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Auf
die Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' ist als
Kraftübertragungsmittel ein Anwerferseil oder Zugseil (nicht
dargestellt) aufgewickelt, dessen freies Ende aus dem Gehäuse 10, 10' herausgeführt
und an einer Handhabe befestigt ist. Durch Ziehen am Anwerferseil
mittels der Handhabe wird die Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' unter
Abwicklung des Anwerferseils oder Zugseils um den Lagerzapfen 14'
in
Bewegung versetzt.
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Die
Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' weist einen
den Lagerzapfen 14' umgebenden kreisringförmigen
Aufnahmeraum 20' auf, der zur Starterfeder 16/16' hin
von der Stirnwand 21 begrenzt wird. Zwischen dieser Stirnwand 21 der
Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' und einem
Aufnahmeraum 24 eines Klinkenmitnehmergliedes 25, 25' ist
eine Spiralfeder 26, 26' angeordnet.
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Das äußere,
das heißt der Stirnwand 21 der Seilscheibe oder
Seiltrommel 17, 17' zugewandte Ende der Spiralfeder 26, 26' ist
in einen Schlitz 27' eingehängt, der in einem
ringförmigen Absatz der Stirnwand 21 vorgesehen
ist. Dieser Absatz umschließt die Spiralfeder 26, 26',
dessen äußere Windung an der Innenwandung des
Absatzes anliegt. Das dem Klinkenmitnehmerglied 25, 25' zugewandte Ende
der Spiralfeder 26, 26' ist in dem Klinkenmitnehmerglied 25, 25' gelagert.
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Im
montierten Zustand der Startvorrichtung 100 durchsetzt
der gehäusefeste Lagerzapfen 14' eine Mittelbohrung
der Stirnwand der Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17',
so dass diese Mittelbohrung eine buchsenförmige Aufnahme
für den Lagerzapfen 14' bildet. In ein axiales
Innengewinde des Lagerzapfens 14' ist eine Befestigungsschraube 28' eingeschraubt,
an deren Kopf am Klinkenmitnehmerglied 25, 25' befestigt
ist.
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Wenn
die Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' durch
Ziehen am Anwerferseil oder Zugseil in Drehung versetzt wird, nimmt
die Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' über
die Spiralfeder 26, 26' das Klinkenmitnehmerglied 25, 25' mit.
Mittels dieses Klinkenmitnehmergliedes 25, 25' ist
also die Drehbewegung der Seilscheibe oder Seiltrommel 17, 17' und damit
das Drehmoment auf die anzutreibende Motorwelle übertragbar.
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Die
Spiralfeder 26', wie sie in 1 gemäß des
Standes der Technik dargestellt ist, stellt eine zylindrische Spiralfeder
dar und somit ist auch das Klinkenmitnehmerglied 25' entsprechend
ausgebildet.
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Im
Unterschied zur in 1 dargestellten Ausführung
gemäß des Standes der Technik ist die Spiralfeder 26 in
den 2 und 3 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein Kegelstumpf
ausgebildet, dessen Grundfläche der Seilscheibe oder Seiltrommel 17 zugewandt
ist, während die Deckfläche dem Klinkenmitnehmerglied 25 zugewandt
ist.
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Eine
derart gestaltete Spiralfeder 26 führt zu einem
deutlich verbesserten Lüftungsverhalten der Verbrennungskraftmaschine,
da die Einströmung der Kühlluft durch die Startvorrichtung 100 in
die nach der Startvorrichtung angeordnete Luftführung 12 verbessert
wird, da die konische Feder 26 dem einströmenden
Kühlluftstrom folgt, und somit den Kühlluftstrom
positiv führt.
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Darüberhinaus
nimmt grundsätzlich beim Antreiben bzw. Drehen der Motorwelle
die Verdichtung im Brennkraftmotor bis zu deren Totpunktlage des
Kolbens zu und fällt dann wieder ab; entsprechend periodisch
schwankt das Reaktionsmoment, was sich bei einer konventionellen
Startvorrichtung in Form von hohen Kraftspitzen auswirkt, die beim
Starten aufgebracht werden müssen. Zum Ausgleich ist das
Kopplungselement und hier gemäß der der gezeigten
Ausführungsform eine Spiralfeder 26, 26' vorgesehen.
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Gemäß der
Ausführung des Standes der Technik ist die Spiralfeder 26' so
dimensioniert, dass das Klinkenmitnehmerglied 25' mit der
Drehzahl der Seilscheibe oder Seiltrommel 17' mitgenommen
wird, solange das Reaktionsmoment der Motorwelle unterhalb eines
vorgegebenen Grenzwertes bleibt, wobei sich der Kolben des Verbrennungsmotors
in den Bereichen vor und hinter seiner Totpunktlage befindet. Beim
Anstieg des Reaktionsmomentes über diesen Grenzwert hinaus
verformt sich die Spiralfeder 26' durch Zusammenziehen
ihrer Windungen, so dass die Drehgeschwindigkeit des Klinkenmitnehmerglieds 25' abnimmt,
während die Seilscheibe oder Seiltrommel 17' mit
gleicher Drehzahl und mit nur mäßig steigendem
Kraftaufwand weitergedreht werden kann.
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Gemäß der
in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform
wird nun eine Spiralfeder 26 eingesetzt, bei der das Durchmesserverhältnis
von Deckfläche zu Grundfläche etwa 0,73 beträgt.
Ferner wurde ein Draht für die Spiralfeder mit einem Durchmesser
von ca. 2,8 mm verwendet.
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Bei
einer solchen Ausgestaltung der Erfindung entwickelt die Feder eine
progressive Federkennlinie. Es wird also nicht, wie oben beschrieben, bei Überschreiten
eines Grenzwertes die Spiralfeder 26 direkt verformt, sondern
es ist möglich zuerst die größeren Windungen
auf Block gehen zu lassen um anschließend unter Ausnutzung
einer Progression die kleineren Windungen der Spiralfeder 26 zu
nutzen, so dass auch hier die Drehgeschwindigkeit des Klinkenmitnehmerglieds 25 abnimmt,
während die Seilscheibe oder Seiltrommel 17 mit
gleicher Drehzahl und mit nur mäßig steigendem
Kraftaufwand weitergedreht werden kann.
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In
der 4 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt und zwar ein Lagerzapfen 14, auf
dem sich eine Spiralfeder 26 befindet. Die 4a), 4b) und 4c) zeigen verschiedene Ausgestaltungen
der Form des Lagerzapfens, was zu unterschiedlichen Federkennlinien
führt. Die in der 4a) gezeigte
Ausführungsform zeigt eine konische Spiralfeder 26,
die um einen zylindrischen Lagerzapfen angeordnet ist. Eine solche
Ausgestaltung führt zu einer linearen Federkennlinie.
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Die
Ausführungsform, die in 4b) dargestellt
ist, zeigt eine konische Spiralfeder 26, die um einen Lagerzapfen 14 angeordnet
ist, der einen der Spiralfeder 26 entsprechenden Konuswinkel
aufweist. Eine solche Ausgestaltung führt zu einer degressiven
Federkennlinie.
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Die 4c) zeigt eine konische Spiralfeder 26,
die um einen konischen Lagerzapfen 14 angeordnet ist, dessen
Konus stärker abfällt als der Konus der Spiralfeder 26 und
damit eine progressive Federkennlinie zur Folge hat.
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Bezugszeichenliste
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- 100/100'
- Startvorrichtung
- 10/10'
- Gehäuse
- 11/11'
- Lüftungsschlitze
- 12
- Luftführung
- 13
- Polrad
- 14/14'
- Lagerzapfen
- 15/15'
- Federgehäuse
- 16/16'
- Starterfeder
- 17/17'
- Seilscheibe
oder Seiltrommel
- 18
- Zapfen
der Seilscheibe oder Seiltrommel
- 19
- axialer
Schlitz
- 20'
- Aufnahmeraum
der Seilscheibe oder Seiltrommel
- 21/21'
- Stirnwand
der Seilscheibe oder Seiltrommel
- 24
- Aufnahmeraum
eines Klinkenmitnehmerglieds
- 25/25'
- Klinkenmitnehmerglied
- 26/26'
- Spiralfeder
- 27'
- Schlitz
in der Stirnwand 21/21'
- 28'
- Befestigungsschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20301182
U1 [0002]
- - DE 20319902 U1 [0002]
- - EP 1396060 A2 [0005]