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Elektrische Licht- und Anlassermaschine für Verbrennungskraftmaschinen
auf Kraftfahrzeugen. Es ist bereits bekannt, für Lichtmaschinen, die auf Kraftfahrzeugen
mit Dynamozündung verwendet werden, ein Getriebe vorzusehen, mittels dessen man
beim Ankurbeln der Verbrennungskraftmaschine von Hand die Lichtmaschine mit einer
höheren Übersetzung antreiben kann, als sie beim regelmäßigen Lauf der Verbrennungskraftmaschine
angetrieben wird. Dadurch ist man beim Ank Kurbeln nicht mehr von der Stromlieferung
der Batterie abhängig, so daß selbst beim gänzlichen Versagen der Batterie die Verbrennungskraftmaschine
noch in Gang gebracht werden kann, da ja die verhältnismäßig schnell umlaufende
Dynamomaschine eine für die Zündung ausreichende Spannung erzeugt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein solches Getriebe
für vereinigte elektrische Licht- und Anlassermaschinen, die auch zur Erzeugung
des Zündstroms benutzt werden.
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Der nahehegende Vorschlag, bei derartigen
Licht- und
Anlassermaschinen das für den Anlasserbetrieb schon vorhandene Übersetzungsgetriebe
auch beim Ankurbeln von Hand zu benutzen, um den Anker der jetzt als Dynamo wirkenden
Maschine schneller anzutreiben, kann deshalb nicht befriedigen, weil das für das
motorische Anlassen erforderliche Getriebe regelmäßig eine so hohe Übersetzung aufweist,
daß es selbst bei äußerster Kraftanstrengung kaum möglich sein dürfte, die elektrische
Maschine von Hand zu betreiben.
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Gemäß der Erfindung wird daher die Einrichtung so getroffen, daß das
beim Handankurbeln wirksame Getriebe die Ankerwelle mit einer kleineren übersetzung
antreibt, als sie das beim elektromotorischen Anlassen zwischen die Ankerwelle und
die Antriebswelle eingeschaltete Getriebe ergibt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch den in Betracht kommenden Teil
der Licht- und Anlassermaschine sowie in verkleinertem Maßstab eine schematische
Darstellung der dazugehörigen Verbrennungskraftmaschine mit Handkurbel.
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In Abb.2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B-C in Abb. 1 dargestellt.
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Abb. 3 zeigt in schaubildlicher Darstellung die Wirkungsweise des
Getriebes.
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Der Anker i der Licht- und Anlasserinaschine 2 ist auf einer Ankerwelle
3 befestigt. Auf dieser Welle sitzt ferner fest ein Ritzel 4, in das Planetenräder
5 eingreifen. leben jedem dieser Planetenräder 5 ist ein zweites kleiners Planetenrad
6 angeordnet. Die paarweise zueinander gehörigen Räder 5 und 6 sind durch jeweils
ein Freilaufgesperre 7 so miteinander verbunden, daß sie in der einen Drehrichtung
wie starr miteinander gekuppelt wirken, während in der anderen Drehrichtung ein
Voreilen des großen Planetenrades gegenüber dem kleinen ohne Störung eintreten kann.
jedes Planetenräderpaar sitzt auf einer Achse B. Alle diese Achsen 8 sind durch
einen Planetenräderträger 9 miteinander verbunden, der seinerseits an -der Antriebsachse
io starr befestigt ist. Zur besseren Führtmg sind die Achsen 8 an ihrem anderen
Ende durch einen zweiten scheibenförmigen Träger i i unterstützt.
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Die kleinen Planetenräder 6 greifen in ein Ritze. 12 ein, das mit
einem Freilauf 13 so auf die Ankerwelle 3 aufgesetzt ist, daß ein Voreilen der Ankerwelle
ohne Hemmung durch den Freilauf 13 eintreten kann. Ein Zurückbleiben der Ankerwelle
hinter dem Ritze. i2 läßt der Freilauf 13 dagegen nicht zu. Die Planetenräder 6
greifen ferner in ein innen verzahntes Sonnenrad ein, welches unter Einfügung eines
Freilaufgesperres 15 in ein an die elektrische Maschine angesetztes Gehäuse 16 eingebaut
ist. Der Freilauf 15 ist so eingerichtet, daß er das Sonnenrad 14 gegen das Gehäuse
16 sperrt, wenn (las Antriebsmoment von der Welle 3 ausgeht, d. h. wenn elektromotorisch
angelassen wird. Ist dagegen der Anker i nicht der antreibende, sondern der getriebene
Teil, so daß also von der Welle io aus das Antriebsmoment in die Licht- und Anlasserniaschine
geleitet wird, dann gibt das Freilaufgesperre 15 das Sonnenrad 14 frei.
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Nun ist noch in eine Zwischenwand 17 eine Sperrvorrichtung eingebaut,
die willkürlich betätigt werden kann, und durch welche das Sonnenrad 1.4 unter gewissen
Bedingungen festgehalten werden kann, selbst wenn das Antriebsmolnent von der Antriebswelle
io aus in die Maschine geleitet wird. Diese Sperrvorrichtung kann bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel durch einen Bolzen 18 eingeschaltet werden. Mit ihr kann man,
wie schon a sa.. gt , das Sonnenrad 14 festhalten, und zwar wird man diese
Vorrichtung nur dann benutzen, wenn man von Hand ankurbeln will.
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Auf der Antriebswelle io ist ein Kettenrad ig befestigt, welches über
eine Kette mit einem auf der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 21 sitzenden
Gegenrad 2o gekuppelt ist. Zum Ankurbeln von Hand dient die in bekannter Weise wirkende
Handkurbel 22.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Beim elektromotorischen
Anlassen läuft die Ankerwelle 3 mit sehr hoher Geschwindigkeit, beispielsweise in
der Richtung des Pfeiles I, um. Das auf der Ankerwelle befestigte Ritzel d. treibt
die großen Planetenräder 5 in Richtung des Pfeiles II an, wodurch die Freiläufe
7 die großen Planetenräder 5 auf der labe der kleinen Planetenräder 6 festsetzen.
Demzufolge werden jetzt auch die kleinen Planetenräder 6 mit derselben .Geschwindigkeit
und im gleichen Drehsinn wie die Planetenräder 5 umlaufen und sich dabei in Richtung
des Pfeiles III in dem innen verzahnten Sonnenrad i.I abwälzen. Das Sonnenrad i.l
wird dabei durch -den Freilauf 15 festgehalten. Beire Abwälzen der kleinen Planetenräder
6 in dein Sonnenrad 14 werden die Achsen 8 auf einen Kreis bewegt und dadurch der
Träger 9 und die Antriebswelle io in Richtung des Pfeiles IV getrieben. Die Umlaufzahl
der Antriebswelle io ist gegenüber der Umlaufzahl der Ankerwelle 3 wesentlich vermindert.
Bei dieser Getriebeschaltung wird auch durch das kleine Planetenrad 6 das Ritze.
12 angetrieben. Die Geschwindigkeit aber, mit welcher (las Ritze. 12 umläuft, ist
viel geringer
als die Umlaufgeschwindigkeit der Ankerwelle 3, so
daß der Freilauf 13, der zwischen die Ankerwelle und das Ritzel12 eingebaut ist,
nicht hemmend wirkt: Beim Ankurbeln von Hand wirkt die Einrichtung wie folgt: Zunächst
muß durch das Stellorgan 18 eine Platte 23, welche eine Nase 24 besitzt, so gestellt
werden, daß die Nase 2:,4 in den Weg eines an dem innen verzahnten Sonnenrad 14
befestigten Anschlags 25 tritt. In dieser Stellung wird die Platte 23 durch eine
Federraste 26 festgehalten. Nun wird an der Handkurbel22 gedreht, so daß die Antriebswelle
io der Licht- und Anlassermaschine durch Vermittlung der Kettenräder 2o, ig ebenfalls
angetrieben wird, und zwar in Richtung des Pfeiles IV. Gleichzeitig und mit gleicher
Geschwindigkeit laufen auch der Träger g und die Achsen 8 der Planetenräder samt
dein Hilfsträger i i um. Dabei will sich zunächst das Planetenrad 6 in dem innen
verzahnten Sonnenrad 14 abwälzen. Der Freilauf 15, mit welchem das innen verzahnte
Sonnenrad beim elektromotorischen Anlassen festgesetzt war, gibt aber bei dem jetzt
herrschenden umgekehrten Zahndruck des Planetenrades 6 auf das Sonnenrad das letztere
frei. Dafür stößt nun der Anschlag 25 am Sonnenrad 14 gegen die in seine Bahn hineinragende
Nase 24 der Platte 23, so daß das Sonnenrad doch wieder festgehalten wird. jetzt
kann sich das kleine Planetenrad 6 in Richtung des Pfeiles V drehen und dabei wiederum
in Richtung des Pfeiles III in dem Sonnenrad 14 abwälzen. Das Planetenrad 6 treibt
seinerseits das Ritzel 12 .in Richtung des Pfeiles VI, und weil die Ankerwelle 3
noch stillsteht, verbindet der Freilauf 13 das Ritze- 12 fest mit dieser Welle.
Auf diese Weise wird der Anker i mit einer höheren Geschwindigkeit als die Antriebswelle
io in Richtung des Pfeiles I umgetrieben. Gleichzeitig läuft auch das Ritze- 4 mit
der Ankergeschwindigkeit um und treibt dabei die großen Planetenräder 5 in Richtung
des Pfeiles 1I. Das ist jedoch ohne schädlichen Einfluß auf den Betriebszustand,
da jetzt die Freiläufe 7 nicht sperren; denn die durch das Ritzel4 hervorgerufene
Umdrehung der Planetenräder 5 ist langsamer als die Umdrehung der Planetenräder
6 und ihrer Naben.
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Beim Lichtmaschinenbetrieb soll, wie allgemein üblich, die Ankerwelle
mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, mit der die Antriebswelle läuft.
Dies geschieht auch bei dem vorliegenden Beispiel, und zwar wie folgt: Wenn nach
dein Ankurbeln die Verbrennungskraftmaschine angesprungen ist" dann läuft, falls
noch die Platte 23 in der Sperrstellung für das Sonnenrad 1.4 steht, die Ankerwelle
und damit der Anker mit sehr hoher Geschwindigkeit um, da das Ankurbelüberset zungsgetriebe,
welches im vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde, jetzt immer noch eingeschaltet
ist. Dabei tritt durch die Massenbeschleunigung des Ankers und auch seiner elektromotorischen
Widerstände ein sehr hoher Zahndruck .in dem ganzen Getriebe auf. Dieser Zahndruck
macht sich auch zwischen dem Anschlag 25 am Sonnenrad 1,4 und der Nase 24 bemerkbar.
Er überwindet bei einer gewissen Stärke die Kraft der Feder 27 der Raste 26, so
daß der Anschlag 25 die Nase 2.4 aus seiner Bahn herausschiebt. Folglich kann jetzt
das Sonnenrad in der Richtung des Pfeiles III frei umlaufen. Die Planetenräder 6
können sich also auch nicht mehr im Sonnenrad abwälzen. Sie suchen sich zunächst
um das Ritzel 12 herum abzuwälzen, ohne .daß dabei die Ankerwelle mitgenommen würde.
Dabei wollen sich die Planetenräder 6 einmal um ihre eigene Achse drehen, und zwar
entgegen der Richtung des Pfeiles V. Bei dieser Drehung der Räder 6 -kuppelt aber
das Freilaufgesperre 7 die großen und die kleinen Planetenräder starr miteinander:
jetzt wirken also auf die Ankerwelle zwei verschiedene Übersetzungen ein, nämlich
einmal die Räder 6 zusammen mit dem Ritze- 12 und dann noch die Räder 5 zusammen
mit dem Ritze- 4. Dies hat natürlich ein Klemmen innerhalb des ganzen Getriebes
zur Folge, so daß innerhalb des Getriebes keine Bewegungen mehr auftreten. Das ganze
Getriebe dreht sich vielmehr mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle
io um und kuppelt so die Ankerwelle 3 mit der Antriebswelle io, so daß beide Wellen
jetzt mit derselben,Geschwindigkeit umlaufen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel berechnet sich das Übersetzungsverhältnis,
welches beim motorischen Anlassen zwischen der Ankerwelle 3 und der Antriebswelle
io eingeschaltet ist, aus folgender Formel:
worin Z 4 die Zähnezahl des Ritzels 4, Z 5 die der großen Planetenräder usw. bedeutet.
Das Übersetzungsverhältnis beim elektromotorischen Antrieb wird,. wie dies aus der
eben angegebenen Formel ersichtlich ist, am größten, wenn man die kleinen Planetenräder
möglichst klein und die großen Planetenräder möglichst groß macht. Um dies ausführen
zu können, wird das Freilaufgesperre 7 nicht zwischen die Ankerwelle und das Ritzel4
eingebaut, da sonst das Ritzel4 bedeutend großer und somit die Planetenräder 5 kleiner
werden müßten, sondern zwischen das Planetenrad 5 und die Nabe des Planetenrades
6.
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Das Übersetzungsverhältnis beim Hand,
ankurbeln läßt
sich aus folgender Formel bestimmen:-
worin Z 12 die Zähnezahl des Ritzels 12 bedeutet. Aus dieser Formel ist ersichtlich,
daß man mit kleinen Planetenrädern 6, die eine entsprechend größere Ausführung des
Ritzels r2 bedingen, nur ein mäßiges Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle
io und der Ankerwelle 3 beim Haudankurbeln erhält, was ja wünsehenswert ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der ganzen Einrichteng ist der, daß trotz
der verschiedenen Betriebsbedingungen die elektrische Maschine doch nur von einer
einzigen Antriebswelle io aus angetrieben wird, so daß nur diese eine Welle mit
der V erbrennungskraftmaschine gekuppelt werden muß, was einen sehr einfachen Einbau
ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß sämtliche Getriebeteile
in einem Anbau der Licht- und Anlassermaschine untergebracht sind.