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Elektrische Anlaßvorrichtung für Verbrennungsmotoren. Bei elektrischen
Anlaßvorrichtungen für Verbrennungsmotoren, die mit der Motorenwelle durch einen
Freilauf gekuppelt werden, ist es von großer Wichtigkeit, daß zu Beginn des Anlaßvorganges
jedes Spiel aus den Kupplungs- und übersetzungsgetrieben zwischen der treibenden
und der getriebenen Welle beseitigt wird, weil sonst bei schnellem Anlassen schädliche
Stöße und Schläge in den Getrieben auftreten.
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Zu diesem Zwecke wird gemäß der Erfindung bei Anlaßvorrichtungen mit
einer Freilaufkupplung, die nur durch Bremsung eines ihrer Teile eingerückt werden
kann, der Anlaßmotor in zwei Stufen eingeschaltet, wobei auf der ersten Stufe dem
Anker des Anlaßmotors nur ein schwacher Strom zugeführt und gleichzeitig die Freilaufbremse
angezogen wird, während auf der zweiten Stufe der Anlaßmotor den vollen Betriebsstrom
erhält. Die Leistung des Anlaßmotors auf der ersten Stufe reicht dabei nur aus,
um das Spiel aus den Getrieben, wie Zahnrädern, Kette u. dgl., zu beseitigen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, für die Regelung
der Stromzuführung zum Anlaßmotor einen selbsttätigen Stufenschalter und daneben
eine besondere elektromagnetische Bremsvorrichtung für den Freilauf vorzusehen,
die mittels desselben Hilfsschalters, z. B. eines Druckknopfschalters, eingeschaltet
wird, wie der Stufenschalter. In diesem Falle kann der Anlaßmotor selbst seinen
eigenen Stufenschalter bilden. Man richtet dazu den Motoranker längsverschiebbar
ein und hält ihn in seiner Ruhelage durch Federdruck ein Stück weit aus dem Erregerfeld
des Motors herausgezogen. Beim Schließen des Hilfsschalters bekommt der Motoranker
dann nur einen schwachen Strom, der eine langsame Drehung des Ankers veranlaßt,
gleichzeitig aber ziehen die Erregermagnete den Anker in ihr Feld hinein, so daß
dieser also auf der ersten Schaltstufe eine schraubenförmige Bewegung ausführt.
Bei Vollendung der Einzugsbewegung, d. h. beim Erreichen seiner andern Endlage nimmt
dann der Motoranker die Umschaltung von der ersten auf die zweite Stufe vor.
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Der Stufenschalter und die Bremsvorrichtung für den Freilauf können
aber auch miteinander vereinigt werden in der Weise, daß der Stufenschalter zugleich
die elektromagnetische Bremsvorrichtung bildet. Dabei kann diese vereinigte elektromagnetische
Vorrichtung für ihre beiden Tätigkeiten, also für die Regelung der Stromzuführung
zum Anlaßmotor und für das Anziehen der Freilaufbrems-e je einen besonderen Anker
besitzen oder es kann ein gemeinsamer Anker beide Tätigkeiten verrichten.
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Für beide Fälle läßt sich die notwendige Pause zwischen der ersten
und der zweiten Schaltstufe dadurch erreichen, daß man die Einzugsbewegung des betreffenden
Schalterankers bzw. des gemeinsamen Ankers mit Hilfe irgendeiner Dämpfungseinrichtung
verzögert. Die Dämpfung kann z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch sein.
Eine einfache elektrische Dämpfungseinrichtung würde ein zur Magnetwicklung des
Stufenschalters
parallel geschalteter Eisenwiderstand ergehen,
der mit zunehmender Erwärmung immer weniger Strom durchläßt, so daß anderseits der
die Magnetwicklung des Schalters durchfließende Strom erst allmählich die zum Anziehen
des Schalterankers erforderliche Stärke erreicht.
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Der Übergang des Stufenschalters aus der ersten in die zweite Stellung
kann aber auch durch eine mechanische Hemmung des Ankers, z. B. einen Anschlag,
verzögert werden. Die Auslösung dieser Hemmung wird dann erfindungsgemäß abhängig
gemacht von dem Verschwinden des Spieles aus den Getrieben zwischen Anlaß- und Verbrennungsmotor.
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Ist der Anlaßmotor mit dem auf der Welle des Verbrennungsmotors sitzenden
Freilauf durch eine Treibkette gekuppelt, so ist es zweckmäßig, die Hemmung des
Schalterankers durch das Spannen der Kette aufheben zu lassen.
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Bei Anlaßmotoren mit einem Planetengetriebe zwischen der Anlasserwelle
und dem Freilauf kann man die Ankerhemmung auch in Abhängigkeit von dem Planetengetriebe
bringen. In diesem Falle ordnet man den äußeren Zahnkranz des Planetengetriebes
nicht starr an, sondern läßt eine Drehung dieses Zahnkranzes innerhalb bestimmter
Grenzen zu. Beim Einrücken der Freilaufkupplung, das durch das Anziehen der Bremse
herbeigeführt wird, steigert sich der Zahndruck im Planetengetriebe derart, daß
dessen äußerer Zahnkranz unter Überwindung der Gegenkraft einer entsprechend bemessenen
Feder eine durch einen Anschlag begrenzte Verdrehung erfährt, die zum Ausheben der
Hemmung des Schalterankers ausgenützt wird.
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Anstatt die elektromagnetische Anziehung gleich von vornherein, d.
h. vom Schließen des Hilfsschälters an auf den Anker des selbsttätigen Stufenschalters
wirken zu lassen und den Anzug des Ankers zu verzögern oder zunächst zu hemmen,
kann man auch anfänglich den Anker außerhalb des Wirkungsbereiches des Schalterelektromagneten
halten und erst im geeigneten Augenblick mechanisch so weit in das magnetische Feld
hineinschieben, daß die Anziehung erfolgt. Gemäß der Erfindung wird dieses Hineinschieben
in Abhängigkeit von der Beseitigung des Spieles aus den Getrieben bewirkt, vorteilhaft
durch das Spannen der Treibkette oder durch eine beim Einrücken des Freilaufs zugelassene
kleine Verdrehung des äußeren Zahnkranzes des Planetengetriebes zwischen treibender
und- getriebener Welle.
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Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Bei allen ist als Übertragungsorgan zwischen der Anlasser- und der
Motorenwelle eine Treibkette angenommen.
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Die Abb. i und :2 zeigen eine Anordnung, bei der der selbsttätige
Stufenschalter nur einen einzigen Anker besitzt, dessen Heinmung aus einem von der
Kette gesteuerten Anschlag besteht.
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Bei der Anordnung nach Abb. 3 wird das Ausheben der Ankerhemmung durch
den äußeren Zahnkranz eines Planetengetriebes bewirkt.
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Abb. d. zeigt einen Stufenschalter mit zwei Ankern, wobei der Anker
für die Stromsteuerung erst durch das Spannen der Kette in den Wirkungsbereich des
Elektromagneten gebracht wird.
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Die Anordnung nach Abb. ö unterscheidet sich von derjenigen nach Abb.
d. nur dadurch, daß der Schalteranker durch eine Verdrehung des äußeren Zahnkranzes
eines Planetengetriebes in sein MagnetWd hineingeschoben wird.
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Für alle gezeichneten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
ist dieselbe Schaltung angenommen, die jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist.
Die Schaltung kann vielmehr an und für sich beliebig ausgebildet sein, sofern sie
nur in der Weise wirkt, daß der Anker a des Anläßmotors M zunächst langsam und mit
schwachem Drehmoment und danach erst mit stärkerem Drehmoment angetrieben wird.
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Bei der Schaltung nach Abb. i wird dies dadurch erreicht, daß die
Fellwicklung des Anlaßmotors M in zwei parallel geschaltete Wicklungen H wand E
von verschieden großem Widerstand unterteilt ist, wobei zuerst nur die sogenanrite
Hilfserregerwicklung H mit dem größeren Widerstand und danach erst auch noch die
andere Wicklung, die Haupterregerwicklun.g,E mit dem geringen Widerstand eingeschaltet
-wird.
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Beim Niederdrücken des Druckknopfes d fließt der Strom aus der Batterie
B über die Bürste b, Die Ankerwicklung a; des Anlaßmotors M, die Bürste b., die
Hilfserregerwicklung H, die Magnetspule in des Stufenschalters
S, den Druckknopfschalter d und Masse zurück zur Batterie B. Dieser Stromfluß
versetzt einerseits den Motoranker rz in langsame Umdrehung, wodurch die Treibkette
,h zwischen dem Motor M und dem auf der Welle w des Verbrennungsmotors sitzenden
Freilauf F gespannt wird, und erregt anderseits den Schaltermagneten in, so daß
dieser seinen Anker x anzieht. An dem Anker r ist aber unter Zwischenfügung eines
elastischen Zwischengliedes, einer Feder f, ein Bremsband c befestigt, das um eine
Bremsscheibe e des Freilaufes F gelegt ist.
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Dieser Freilauf besteht im wesentlichen
aus .einer,
inneren Ring zt mit Einkerbungen, der auf die Welle w des Verbrennungsmotors aufgekeiit
ist, einem auf dieser Welle frei drehbaren Zwischenringv, der drehbare Klinken x
trägt und einem äußeren Kettenradkranz t, auf dem die den Freilauf F mit dem Anlaßmotors
M verbindende Treibkette k läuft.. Mit dem Zwischenring v ist -die Bremsscheibe
e verbunden. Die Klinken x (Abb. z) werden für gewöhnlich durch Federn y in einer
solchen Schrägsage gehalten, daß sie nicht xnit den Einkerbungen -des inneren Ihriges
a in Eingriff kommen. Wird aber .das Btemsband c angezogen und dadurch bewirkt,
daß der Zwischenring v etwas gegen den äußeren Kettenradkranz t zurückbleibt, so
werden die mit ihrem einen Ende ständig in Aussparungen des Kranzes t eingreifenden
Klinken .,r so steil gestellt, daß sie mit dem Innenring a in Eingriff kommen und
ihn samt der Welle w des Verbrennungsmotors mitnehmen. Sobald die Bremsung der Zwischenscheibe
v .aufhört und der dann vom Verbrennungsmotor angetriebene innere Ring u dem äußeren
Zahnkranz :t vorauseilt, schalten die Klinken x unter dem Einfiuß der Federn y sich
'selbsttätig wieder aus.
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Der Schalteranker r, der die Freilaufbremse c sofort beim Anlaufen
des Motors M anzieht, kann zunächst nur den hierfür nötigen Teil seines Anzugsweges
zurücklegen, denn er trifft alsbald auf einen Anschlagg. Dieser Anschlag sitzt an
dem einen Arm eines zweiarmigen I-1ebels it, dessen anderer Arm .mit einer Rolle
auf der Kette 1, -
aufruht. Solange die Kette lose ist und also einen gewissen
Durchhang besitzt, nimmt der Hebel h eine solche Stellung ein, daß der Anschlag
g in die Bahn des Schalterankers r hineinragt. Wird aber durch Drehen des mit dem
Motor M durch ein Planetengetriebe P verbundenen Sternrades z@ die Kette k gespannt,
so wird dadurch der Hebel la so verstellt, daß der Anschlag g den Schalteranker
r freigibt (vgl. Abb. 2, punktierte Stellung).
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Jetzt erst kann der Anker r der magnetischen Anziehung durch die Spule
in weiter folgen. Am Ende der Anzugsbewegung legt dann eine mit dem Anker r verbundeneSrhaltbrücke
i die Haupterregerwicklung .E des Anlaßmotors an Masse. Damit ist dieser Teil der
Feldwicklung parallel .zur Hilfserregerwicklung II geschaltet, und der Anker
a übt jetzt durch Vermittlung des Kettentriebes ein starkes Drehmoment auf
die Welle w des anzulassenden Verbrennungsmotors .aus.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 3 wird der Anschlag
g der den Cbergang des Schalters S aus der ersten in die zweite Schaltstellung hemmt,
nicht unmittelbar - durch das Spannen der Kette k, sondern durch eine praktisch
gleichzeitig auftretende kleine Verdrehung des äußeren Zahnkranzes p, des Planetengetriebes
P ausgehoben.
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Dieses Planetengetriebe ist folgendermaßen ausgebildet (vgl. Abb.
i und 3) .Auf der Ankerwelle des Anlaßmotors 3,1 sitzt -ein Zahnrad q, das sich
mit zwei Planetenrädern p2 in Eingriff befindet. Die Zahnräder p" drehen sich frei
auf Zapfen, die an einer- Platte o befestigt sind. Mit der Platte ,o ist ferner
durch ein kurzes Wellenende das Kettenrad z starr verbunden. Die ?Taben der Zahnräder
p2 tragen auch noch kleine Zahnkränze pg, die in den äußeren Zahnkk@ranz p1 des
Planetengetriebes eingreifen -(Ab b. i). Im Betrieb steht der äußere Zahnkranz
p; fest. Infolgedessen rollen die von dem Zahnkranz .g angetriebenen Planetenräder
p, auf ihm ab, wodurch ihre Verbindungsplatte o und das daran angebrachte Kettenrad
z in Umdrehung versetzt werden.
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Nach Abb. 3 ist der Zahnkranz p, jedoch nicht unverrückbar, sondern
er kann =eine durch einen Anschlagi begrenzte kleine Verdrehung ausführen. Eine
Feder n, die dem beim Betriebe auftretenden Zahndruck entgegenwirkt, hält den äußeren
Zahnkranz p, zunächst in der in Abb.3 .gezeichneten Stellung. Solange der Anlaßmotor
nur die Kette h zu spannen hat, ist der Zahndruck im Planetengetriebe so gering,
daß die Spannkraft der Feder n überwiegt. Der Zahnkranz p1 wird also auf der ersten
Schaltstufe .in der gezeichneten Stellung gehalten, in der der Anschlag g die Anzugsbewegung
des Schalterankers r nach Zurücklegen einer gewissen Strecke hemmt, die zum Anziehen
der Freilaufbremse c ausreicht. Sowie aber die Bremse c angezogen und der Freilauf
eingerückt ist, wird der Zahnkranz im Planetengetriebe so stark, daß er die Zugkraft
der Feder n überwindet und eine Drehung des äußeren Zahnkranzes p1 in der Pfeilrichtung
verursacht, so weit es der Anschlag l zuläßt. Bei dieser Drehung verstellt aber
-ein am Zahnkranz p1 befestigter Stift s den doppelarmige, Hebel h derart, daß der
Anschlag g aus dem Wege des Schalterankers r heraus bewegt wird. Der Anker r kann
daher jetzt, nach der Beseitigung des Spiels auf der Kette und dem Planetengetriebe,
d:-r aus ihn ausgeübten magnetischen Zugkraft folgend in seine Endstellung übergeben,
in der er den vollen Betriebsstrom für den Anlaßmotor M einschaltet.
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Der in Abb. 4 dargestellte selbsttätige Stufenschalter S unterscheidet
sich von dem in den Abb. i bis 3 gezeichneten dadurch, daß er zwei Anker i und 2
besitzt, wobei der Anker i nur zum Anziehen der Freilaufbremse
c
und der Anker 2 nur zur Regelung I der Stromzuführung zum Anläßmotor M dient. Mit
dem Schließen des--Druckknopfschalters d (Abb. i bis 3), wird der Elektromagnet
3 erregt. Er kann vorläufig aber nur seinen Anker i anziehen, da sich der Anker
2 noch außerhalb des Wirkungsbereiches der magnetischen Anziehung befindet. Gegen
die Stirnfläche des Ankers 2 legt sich der eine Arm eines Doppelhebels q., dessen
anderer Arm mit einer auf der Antriebskette k des Freilaufs anfliegenden Rolle versehen
ist. Wenn die Kette k durchhängt, so hält eine Feder 5 den Anker 2 außerhalb des
Wirkungsbereiches des Elektromagneten 3. Wird aber die Kette h gespannt, so erfährt
der Hebel q. eine Drehung, bei der er den Anker 2 so weit in den Elektromagneten
3 hineinschiebt, daß nunmehr auch dieser Anker magnetisch angezogen wird. Am. Ende
seines Anzugsweges schließt der Anker 2 in der bereits beschriebenen. Weise mittels
der von ihm getragenen Schaltbrücke i den Stromkreis für die Haupterregerwicklung
E des Anlaßmotors M.
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Nach Abb. 5 wird das mechanische Hineinschieben des Ankes 2 in den
Elektromagneten 3 des Stufenschalters S ebenfalls durch einen zweiarmigen Hebel
q. bewirkt. In diesem Falle wird der Hebel 4. aber wie der Hebel h in Abb. 3 durch
einen Stift s des sich beim Einrücken des Freilaufs F- verdrehenden äußeren Zahnkranzes
p, des Planetengetriebes verstellt.
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Die Freilaufbremse kann natürlich auch in anderer Weise, wie in den,
Abb. i bis 3 dar- ; gestellt ist, ausgeführt sein, z. B. mit einer Bremsbacke, die
unter Zwischenschaltung einer geeigneten Hebelübersetzung durch einen Anker des
Elektromagneten m bzw. 3 an die Bremsscheibe e des Freilaufs F angedrückt wird.
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