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Andrehkurbel für den Handstart von Brennkraftmaschinen
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insbesondere von Dieselmotoren Die Erfindung betrifft eine Andrehkurbel
für den Handstart von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, enthaltend
(a) eine Kurbelwange, (b) einen Kurbelgriff, der an der Kurbelwange in einer eine
Kraftbertragung im Sinne einer Drehung der Kurbelwange gestattenden Weise gelagert
ist, (c) eine Andrehwelle, die versetzt zu dem Kurbelgriff an der Kurbelwange drehbar
gelagert ist, und (d) einen Kupplungsmechanismus mit einem auslenkbaren Mitnahmeglied
zum Kuppeln von Andrehwelle und Kurbelwange, der bei Überschreiten eines vorgegebenen
Drehmoments auslösbar ist.
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Viele Baumaschinen, wie Rüttler, werden von einem Einzylinderdieselmotor
angetrieben. Der Dieselmotor wird von Hand mittels einer Andrehkurbel gestartet.
Es wird dazu zunächst das Lufteinlaßventil des Dieselmotors ge-
öffnet
gehalten, so daß noch keine Kompression der Luft im Zylinder stattfindet. Es wird
auch noch kein Kraftstoff eingespritzt. In diesem Zustand läßt sich der Dieselmotor
leicht durchdrehen und mit dem Schwungrad in Bewegung setzen. Wenn dem Dieselmotor
so eine gewisse Schwungenergie erteilt worden ist, wird das Lufteinlaßventil für
den Kompressionsvorgang geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung eingeleitet.
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Die dem Dieselmotor erteilte Schwungenergie muß dann ausreichen, um
die Kompressionsenergie bis zum Einspritzpunkt aufzubringen, in welchem die Kraftstoffeinspritzung
erfolgt. Wird diese Energie nicht aufgebracht, so nimmt der Widerstand am Kurbelgriff
auf einer kurzen Strecke sehr stark zu. Die Kurbel kommt zum Stillstand und wird
durch die verdichtete Ansaugluft in einer der Andrehrichtung entgegengesetzten Richtung
in Bewegung gesetzt. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Kompressionsstoß
und einem Kompressionsrückschlag.
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Es kann auch geschehen, daß es zwar zur Einspritzung des Kraftstoffs
kommt, der Motor aber den oberen Totpunkt nicht überfahren kann. Das kann daran
liegen, daß die Drehung durch den Kompressionsdruck vor Erreichen des oberen Totpunktes
abgebremst wird. Es kann auch daran liegen, daß der eingespritzte Kraftstoff vor
Erreichen des oberen Totpunktes zündet. Es erfolgt dann ein "Zündrückschlag" der
u.U. zu einem Rückwärtsanl auf des Dieselmotors führt. Eine solche Zündung kann
bei Verwendung von Starthilfemitteln auch schon weit vor dem Einspritzpunkt eintreten.
Dabei können wegen der Stellung der Motorkurbelwelle recht hohe Drehimpulse erzeugt
werden.
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Diese Stöße und Rückschläge werden auf den Kurbelgriff übertragen
und gefährden dadurch den Maschinenführer.
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Es sind Andrehkurbeln bekannt, bei jenen mittels einer Schraubenführung
durch eine Drehung der Anwurfwelle des Dieselmotors entgegen der Andrehrichtung
der Kraftschluß zwischen Anwurfwelle des Dieselmotors und Kurbelgriff unterbrochen
wird. Für diese Unterbrechung des Kraftschlusses ist jedoch eine Drehung der Anwurfwelle
entgegen der Andrehrichtung über einen Winkelbereich von 0 450 bis 90 erforderlich.
Es treten daher trotzdem rückläufige Bewegungen der Andrehkurbel auf. Bei einem
Zündrückschlag kann der Andret:kurbel auf den besagten Winkelbereich schon ein Drehimpuls
erteilt werden, der die Andrehkurbel herumschl eudert und zu einer Gefährdung des
Maschinenführers führt. Auch schützen diese bekannten Andrehkurbeln nicht vor dem
Kompressionsstoß.
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Es ist weiterhin eine Andrehkurbel bekannt, bei welcher der Kurbelarm
der Andrehkurbel in einem Stützlager des Dieselmotors durch eine Rücklaufsperre
gegen Bewegungen entgegen der Andrehrichtung gesichert ist. Das verhindert ein Rückdrehen
der Andrehkurbel. Es muß aber das bei einem Zündrückschlag auftretende Drehmoment
von der Rücklaufbperre aufgenommen werden. In der Praxis führt das entweder zu einer
Beschädigung der Rücklaufsperre oder zu einer Beschädigung des Dieselmotors. Auch
diese Anordnung schützt nicht vor dem Kompressionsstoß.
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Es ist daher in Weiterbildung einer solche Anordnung bekannt, die
Andrehwelle in der Kurbelwange drehbar zu lagern und einen Kupplungsmechanismus
mit einem auslenkbaren Mitnahmeglied zum drehfesten Kuppeln von Andrehwell und Kurbelwange
vorzusehen, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments auslösbar ist.
Bei dieser bekannten Andrehwelle ist der Kupplungsmechanismus eine Kurbelraste.
Das Mitnahmeglied ist eine Kugel, die von einer Feder in eine sphärische Ausnehmung
gedrückt
wird. Wenn ein Zündrückschlag eintritt, dann wird ein Rückdrehen
der Andrehkurbel entgegen der Andrehrichtung durch die Rücklaufsperre verhindert.
Das auf die Rücklaufsperre und den Dieselmotor wirksame Drehmoment wird auf einen
vorgegebenen Wert begrenzt. Wird dieser Wert überschritten, dann wird der Kupplungsmechanismus,
also die Kugelraste, ausgelöst. Die Andrehwelle der Andrehkurbel und die Anwurfwelle
des Dieselmotors können sich dann relativ zu der Kurbelwange und der Rücklaufsperre
frei drehen.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß dieser Kupplungsmechanismus
sehr schnell verschleißt. Außerdem setzt diese Andrehkurbel besondere Vorkehrungen
an dem Dieselmotor in Form der Rücklaufsperre voraus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Andrehkurbel der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß ein Verschleiß des Kupplungsmechanismus vermieden
oder jedenfalls vermindert wird.
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Es soll weiterhin die Notwendigkeit besonderer Vorkehrungen an der
Brennkraftmaschine selbst, beispielsweise einer Rücklaufsperre, entfallen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Andrehkurbel der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß (e) das Mitnahmeglied des Kupplungsmechanismus
bei der Auslösung in einer Riegelstellung verriegelbar ist, in welcher es eine freie
Drehung der Andrehwelle gegenüber der Kurbelwange gestattet.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein AusführungsS*eispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert, die schematisch,in Axialrichtung gesehen,eine
Andrehkurbel mit einem Kupplungsmechanismus zwischen Kurbelwange und Andrehwelle
zeigt.
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Die Andrehkurbel enthält eine Kurbelwange 10, einen Kurbelgriff 12
und, gegenüber dem Kurbelgriff 12 versetzt eine Andrehwelle 14, die in bekannter
und daher nicht dargestellter Weise mit der Anwurfwelle eines Dieselmotors kuppelbar
ist. Die Kurbelwange 10 hat die Form eines langgestreckten Kurbelwangengehäuses
16. Das Kurbelwangengehäuse 16 weist einen Schlitz 18 auf, durch welchen der Kurbelgriff
12 hindurchragt.
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In dem Kurbeiwangengehäuse 16 ist ein Kupplungsmechanismus 20 angeordnet.
Der Kupplungsmechanismus 20 enthält ein Mitnahmeglied 22 zum Kuppeln von Andrehwelle
14 und Kurbelwange 10. Der Kupplungsmechanismus 20 ist bei Überschreiten eines vorgegebenen
Drehmoments auslösbar.
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Bei der Auslösung ist das Mitnahmeglied 22 des Kupplungsmechanismus
in einer Riegelstellung verriegelbar, in welcher es ein freie Drehung der Andrehwelle
14 gegenüber der Kurbelwange gestattet. Das wird bei der dargestellten Ausführungsform
dadurch erreicht, daß das Mitnahmeglied 22 sich bei kraftschlüssiger Mitnahme der
Andrehwelle 14 an einem Kraftspeicher 24 abstützt, der bei Überschreiten des vorgegebenen
Drehmoments ausweicht und eine Bewegung des Mitnahmeglieds 22 in eine Freigbestellung
gestattet, in welcher das Mitnahmeglied die Andrehwelle 14 freigibt.
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Das Mitnahmeglied 22 wird dann durch die in dem Kraftspeiser 24 gespeicherte
Energie aus der Freigabestellung in die Riegelstellung gestoßen. In dieser Stellung
wird es durch einen Riegelmechanismus 26 gehalten.
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Das Mitnahmeglied 22 ist ein an der Kurbelwange 10 sci,wenkbar gelagerter
Hebel mit einem ersten Hebelarm 28 und einem zweiten Hebelarm 30. Der Kraftspeicher
24 weist einen Anschlag 32 auf, der auf einer vorgespannten Feder 34 abgestützt
ist. Die Feder 34 erstreckt sich zwischen zwei Tellern 36 und 38. Bolzen 40 sind
an dem Teller 38 befestigt und erstrecken sich durch Durchbrüche des Tellers 40.
Die Köpfe der Bolzen 40 liegen unter dem Einfluß der vorgespannten Feder 34 normalerweise
an der Außenseite des Tellers 36 an. Der Teller 38 trägt den Anschlag 32.
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Der Teller 36 sitzt an einem zweiten Hebel 42, der um einen Schwenkpunkt
44 schwenkbar an der Kurbelwange 10 gelagert ist. Der zweite Hebel 42 weist einen
ersten Hebelarm 46 und einen zweiten Hebelarm 48 auf. Der Kurbelgriff 12 sitzt an
dem ersten Hebelarm 46 des zweiten Hebels 42. Der Kraftspeicher 24 sitzt mit dem
Teller 36 an dem zweiten Hebelarm 48 des zweiten Hebels 42. Der Kratspeicher 24
ist auf der Seite des Anschlags 32 neben diesem an einen gehäusefesten Teil 50 anlegbar.
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Der gehäusefeste Teil 50 ist ein Wandungsteil mit einem Durchbruch
52. Der den Anschlag 32 tragende Teller 38 legt sich an den Rand des Durchbruchs
52 an, so daß der Anschlag durch den Durchbruch 52 hindurchragt.
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Das Mitnahmeglied 22 ist um einen Schwenkpunkt 54 schwenkbar. Die
Andrehwelle 14 trägt eine Mitnehmernase 56. An diese Mitnehmernase 56 ist der erste
Hebelarm 22 des Mitnahmeglieds 22 kraftschlüssig anlegbar. Die Mitnehmernase 56
hat auf ihrer (bezogen auf die Andrehrichtung) rückwärtigen Seite eine konvex gekrümmte
Kontaktfläche 58.
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An dieser konvex gekrümmten Kontaktfläche 58 liegt das Mitnahmeglied
22 mit einer ebenfalls konvex gekrümmten Kontaktfläche 60 an. Der zweite Hebelarm
30 des Mitnahmeglieds 22 trägt einen Ansatz 62, der an dem Anschlag 32 anliegt.
Dadurch ist das Mitnahmeglied 22 mit seinem zweiten Hebelarm 30 auf dem Kraftspeicher
24, nämlich auf dem Anschlag 32, abgestützt.
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An dem ersten Hebelarm 28 des Mitnahmeglieds 22 ist eine Rastnase
64 angebracht. An der Kurbelwange 10 ist eine durch eine Druckfeder 66 belastete
Sperrklinke 68 um einen Schwenkpunkt 70 schwenkbar gelagert, hinter welcher die
Rastnase 64 in der Riegelstellung des Mitnahmeglieds 22 einrastbar ist. An dem zweiten
Hebelarm 48 des zweiten Hebels 42 ist ein Mitnehmer vorgesehen, durch.
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welchen die Sperrklinke 68 bei einer Bewegung des Kurbelgriffs 12
entgegen der Andrehrichtung, d.h. nach rechts in der Figur, gegen die Belastung
der Druckfeder 66 aus ihrer Raststellung herausschwenkbar ist. Bei der dargestellten
bevorzugten Ausführung ist die Sperrklinke 62 ein zweiarmiger Hebel mit einem eine
Sperrnase tragenden ersten Hebelarm 72, auf den die Druckfeder 66 wirkt und der
die Rastnase 64 einfängt, und mit einem zweiten Hebelarm 74, der an einem Anschlag
76 zur Anlage kommt. Der Mitnehmer an dem Hebel 42 wird von dem Rand des Tellers
38 gebildet. Der Hebel arm 74 der Sperrklinke 68 ragt hinter diesen Rand des Tellers
38. Wenn der Kurbelgriff 12 nach rechts in der Figur bewegt und damit der Hebel
42 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, bewegt sich der Teller 38 nach links in der
Figur, nimmt den Hebelarm 74 mit und verschwenkt die Sperrklinke 68 entgegen dem
Uhrzeigersinn.
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Dadurch gibt die Sperrklinke 68 die eingerastete Rastnase 64 wieder
frei.
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Eine Zugfeder 78 ist zwischen dem zweiten Hebelarm 30 des das Mitnahmeglied
22 bildenden Hebels und dem ersten Hebelarm 46 des zweiten Hebels 42 gespannt. Eine
weitere, im Vergleich zu dem Kraftspeicher 24 schwache Zugfeder 80 ist zwischen
dem ersten Hebelarm 46 des zweiten Hebels 42 und dem zweiten Hebelarm 30 des das
Mitnahmeglied 22 bildenden Hebels gespannt.
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Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt.
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Zum Andrehen eines Dieselmotors wird die Andrehwelle 14 der Andrehkurbel
mit der Anwurfwelle des Dieselmotors in be--kannter Weise gekuppelt. Der Maschinenführer
dreht die Andrehkurbel an dem Kurbelgriff 12 in Andrehrichtung, die in der Figur
durch den Pfeil A angedeutet ist. Dabei wird der Kurbelgriff 12 in dem Schli-tz
18 nach links bewegt und der Hebel 42 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt.
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Der Kraftspeicher 24 legt sich dabei mit dem Teller 38 an den Teil
50 an. Das Mitnahmeglied 22 wird durch die Zugfedern 78 und 80 in Anlage an dem
Anschlag 32 gehalten, so daß es eine definierte Lage einnimmt. Der Kraftspeicher
bleibt unnachgiebig, solange die Vorspannung der Feder 34 nicht überwunden wird.
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Bei der Drehung der Andrehkurbel kommt das Mitnahmeglied 22 an der
Mitnehmernase 56 der Andrehwelle 14 kraftschlüssig zur Anlage, so daß diese mit
der Kurbelwange 10 mitgenommen wird und den Dieselmotor anwirft. Wenn das aufzubringende
Drehmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet, beispielsweise infolge eines Kompressionsstoßes,
wird die Vorspannung der Feder 34 überwunden. Der Anschlag 32 gibt nach, und das
Mitnahmeglied 22 wird entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Dadurch rutscht die
konvexe Kontaktfläche 60 des Mitnahmeglieds 22 in einer Freigabestellung von der
konvexen Kontaktfläche 58 der Mitnehmernase 56 ab. Durch die unter Überwindung der
Vorspannung zusammengedrückte starke Feder 34, die sich nach diesem Abrutschen wieder
ausdehnt, wird das nun freigegebene Mitnahmeglied 22 über den Anschlag 32 und den
Ansatz 62 im Uhrzeigersinn in eine Riegelstellung gestoßen, in welcher die Rastnase
64 des Mitnehmerglieds 22 hinter der Sperrnase 72 der Sperrklinke 68 einrastet.
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Es erfolgt also unter dem Einfluß eines bei Freigabe des Mitnahmeglieds
22 auf dieses ausgeübten Stoßes eine Schwingung des Mitnahmeglieds 22 in die Riegelstellung.
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Das geschieht, bevor die Andrehkurbel eine weitere volle Umdrehung
ausgeführt hat oder die Andrehwelle 14 bei Rückwärtsanlauf des Dieselmotors eine
volle Umdrehung ausführt. Das Mitnahmeglied 22 ist außerhalb der Bahn der Mitnehmernase
verriegelt, so daß die Drehung der Andrehwelle 14 relativ zu der Kurbelwange 10
ohne Lärm und ohne Materialbeanspruchung erfolgen kann. Das vorgegebene Drehmoment,
bei welchem die Auslösung des Kupplungsmechanismus erfolgt, ist genau definiert
durch Federvorspannung und Hebelarme und auch bei mehrfacher Auslösung nicht veränderlich.
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Wird die Andrehkurbel 12 dann entgegen der Andrehri chtung A gedreht,
dann wird der Kurbelgriff 12 in dem Schlitz 18 nach rechts bewegt, dann wird der
Hebel 42 im Uhrzeigersinn verschwenkt und der Kraftspeicher 24 nach links bewegt.
Der Teller 38 verschwenkt, wie beschrieben, die Sperrklinke 68. Die Sperrklinke
68 gibt die Rastnase 64 frei, und das Mitnahmeglied 22 geht unter dem Einfluß der
Feder 80 wieder in seine Betriebsstellung.
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Die Zugfeder 80 zieht den Kraftspeicher 24 mit dem Anschlag 32 beim
Anwerfen gegen das Mitnahmeglied 22 mit dem Ansatz 62, und gewährleistet so eine
definierte Lage des Mitnahmeglieds 22. Die Zugfeder 78 sorgt dafür, daß beim Loslassen
des Kurbel griffs 12 während des Anwerfvorganges das Mitnahmeglied 22 entgegen dem
Uhrzeigersinn verschwenkt und außer Eingriff mit der Mitnehmernase 56 gebracht wird.
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In einem solchen Fall zieht sich die Zugfeder 78 zusammen und bewegt
den Kurbelgriff 12 nach rechts. Der Kraftspeicher 24 weicht dementsprechend mit
dem Anschlag 32 nach links aus. Das Mitnahmeglied 22 wird dann ungehindert von dem
Anschlag 32 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt.
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Die Kräfte der Zugfedern 78,80 sind klein gegen die von dem Kraftspeicher
24 bei der Auslösung aufgebrachte Kraft.
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