DE4111004A1 - Druckluftstarter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftstarter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Druckluftstarter der erfindungsgemäßen Art dienen zum Anlassen von Brennkraftmaschinen, vorzugsweise zum Anlassen von Dieselmotoren, aber auch von Gasturbinen. Dazu dient ein auf einer von dem Star­ tergehäuse umschlossenen Einspurwelle drehfestes Ritzel, welches in eine Außen- oder eine Innenver­ zahnung eines auf der Antriebswelle der anzulassen­ den Maschine drehfesten Zahnrades eingespurt und nach dem Anspringen der Maschine ausgespurt wird. Die dazu erforderliche Axialbewegung der Einspur­ welle wird mit einem druckluftbeaufschlagten Kolben in Einspurrichtung und durch eine mit dem Einspurkolben gespannte Rückzugsfeder in Ausspur­ richtung herbeigeführt. Üblicherweise erfolgt das Einspuren mit langsam laufendem Startermotor, der, sobald das Einspurritzel kämmt, hochläuft und die Brennkraftmaschine antreibt, bis diese anspringt und die mitgenommene Einspurwelle eine diese umge­ bende Hohlwelle überholt, welche über einen Frei­ lauf den Kraftfluß, der von einem Rotor des Zahn­ radmotors auf die Hohlwelle abgeleitet ist, her­ stellt oder unterbricht.

Solche Druckluftstarter sollen einerseits einen möglichst kleinen Einbauraum für sich beanspruchen, andererseits aber ausreichend Bewegungsenergie aus der Druckluft erzeugen, um die u. U. großen Massen der Brennkraftmaschine schnell und mit ausreichen­ der Geschwindigkeit zu drehen, bis die Brennkraft­ maschine angesprungen ist. Die besten Voraussetzun­ gen bieten hierfür Zahnradmotoren, bei denen die Betriebsluft radial zu dem Spalt zwischen zwei ver­ zahnten Rotoren eintritt und der Druck auf die Zahnflanken die Drehung der Rotoren bewirkt; die Druckluft strömt axial zu den Rotorachsen aus dem Startergehäuse ab.

Solche Druckluftstarter sind im Prinzip bekannt (DE-PS 30 20 930). Ein bislang nicht behebbarer Nachteil ist jedoch das von der abströmenden Druck­ luft hervorgerufene heulende Geräusch. Die Schall­ stärke ist unverhältnismäßig groß. Der Abluftschall liegt zudem in einem Frequenzbereich, für den das menschliche Ohr besonders empfindlich ist. Es kommt hinzu, daß das u. a. wegen der gedrängten Bauweise erforderliche Metallgehäuse des Starters nur unwe­ sentliche Schallabsorptionen zuläßt. Im Ergebnis tritt trotz des meist kurzzeitigen Anlaßvorganges eine beachtliche Geräuschbelästigung am Starter auf, welche durchaus schädigend auf das menschliche Ohr einwirken kann.

Zwar sind zur Dämpfung von Schallemissionen an Druckluftmotoren Schalldämpfer bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um besondere Bauelemente, die meistens als Absorptionsschalldämpfer, in denen die Schallenergie durch Schallabsorption letztlich in Wärme umgewandelt wird, ausgeführt werden. Sol­ che Schalldämpfer sind jedoch wegen der hohen Fre­ quenzen des Abluftgeräusches relativ sperrig und verbrauchen daher zu viel Einbauraum.

Die Erfindung beschreitet demgegenüber einen ande­ ren Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wieder­ gegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der gemäß der Erfindung vorgesehene Expansionsraum benötigt in axialer Richtung des Motorgehäuses nur wenig Platz, weil sein Innenraum von dem Quer­ schnitt der beiden Rotoren des Startermotors be­ stimmt wird, wodurch er auch den Gehäusequerschnitt nicht vergrößert. Die in diesem Raum expandierte Abluft strömt durch die Querschnitte der offenpori­ gen Scheibe unter Überwindung des federnd vorge­ spannten Ventils ins Freie. Hieraus ergibt sich ein Schalldämpfer, bei dem einerseits durch eine dem Motorgehäuse nachgeschaltete Quer­ schnittserweiterung und die dieser folgende Quer­ schnittsverengung des Ventils eine Art Reflexions­ schalldämpfer zustandekommt, wodurch sich die Wir­ kung eines Tiefpaßfilters ergibt, der oberhalb einer Grenzfrequenz eine vergleichsweise hohe Schalldämmung hervorruft; dabei ergibt sich außer­ dem durch die Nachgiebigkeit des federnd vorge­ spannten Ventiles im gewissen Maße noch eine Ab­ sorptionsdämmung. Hierdurch wird der Abluftschall vermindert, wobei insbesondere hohe Frequenzen ge­ dämpft werden und das verbleibende Geräusch nicht mehr für das menschliche Ohr gefährlich werden kann.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie auf einfache Weise eine Schalldämmung der Abluft auf geringem Raum ermöglicht. Diese ist in das Startergehäuse integriert, so daß sich keine Einbauprobleme erge­ ben. Erfindungsgemäße Druckluftstarter lassen sich daher auch in geschlossenen Räumen ohne Gefährdung des Gehörs mit kleinen und großen Leistungen be­ treiben.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird der ohnehin erforderliche Gehäusedeckel als Schalldämpfer aus­ gebildet, in dem der Expansionsraum und die Scheibe untergebracht sind, wobei der Deckel auch als Ven­ tilgehäuse dient. Hierdurch kann ein verhältnis­ mäßig großes Ventil eingebaut werden, dessen Ab­ sorptionsschalldämpfung optimal ist.

Die konstruktive Ausführung des Erfindungsgedankens ist im Anspruch 3 wiedergegeben. Dadurch ergibt sich auch bei geringer Scheibendicke eine ausrei­ chende Festigkeit. Für eine derartige Ausführungs­ form eignen sich die Merkmale des Anspruches.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung, die den erfindungsgemäßen Druck­ luftstarter anhand eines Ausführungsbeispieles im Längsschnitt wiedergibt.

Das allgemein rotationssymmetrische Startergehäuse (1) des im ganzen mit (2) bezeichneten Druck­ luftstarters umschließt dessen sämtliche Baugruppen einschließlich eines Hauptventils (3), welches ge­ mäß dem Ausführungsbeispiel achsparallel zu den üb­ rigen Baugruppen auf dem rückwärtigen Gehäuse­ abschnitt (4) angeordnet ist. Dieser Gehäuse­ abschnitt umfaßt das Motorgehäuse (5) des Starter­ motors, dessen beide miteinander kämmenden Rotoren (6, 7) eine Hohlwelle (8) über eine rückwärtige Glocke (9) mit einer Innenverzahnung (10) antrei­ ben. Dabei kämmt ein Ritzel (10) des Rotors (7) mit der Innenverzahnung (10). Eine vordere Glocke (11) der Hohlwelle (8) ist über einen Freilauf (12) mit einer Einspurwelle (14) kuppelbar, welche ein Ab­ triebsritzel (15) des Druckluftstarters dreht, der in die Verzahnung einer Brennkraftmaschine aus- und eingespurt werden kann. Zum Einspuren dient ein druckluftbeaufschlagter Antriebskolben (16), wel­ cher drehfest mit der Einspurwelle (14) verbunden ist und eine Rückzugsfeder (17) spannt, welche das Ritzel (15) ausspurt, sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist.

Die Rotoren (6 und 7) sind mit ihren Achsstummeln jeweils bei (18 und 19 bzw. 20 und 21) im Gehäuse­ teil (4) abgestützt. Dazu ist das Motorgehäuse (5) mit einem Gehäusering (22) verlängert, der seiner­ seits einen aufgeschraubten Deckel (23) trägt. Die parallelen, geometrischen Rotorachsen (24, 25) durchstoßen den Deckel (23), der zur Längsachse (26) des Startergehäuses (1) ausgebildet ist.

Die aus dem Ringraum (27) des Motorgehäuses ab­ strömende Betriebsluft des Startermotors wird umge­ lenkt und strömt in einen Expansionsraum (28), wel­ cher im insoweit hohlen Gehäusedeckel (23) aus­ gebildet ist. Der Ringraum hat einen lichten Quer­ schnitt, welcher die Verlängerung der beiden Roto­ ren 6, 7) umschließt. Aus dem Ringraum (28) strömt die Abluft durch eine konzentrisch äußere Öffnung (29), in die eine Scheibe (31) aus offenporigem Sintermetall eingesetzt ist. Bevor die Abluft ins Freie gelangt, überwindet sie die Kraft mehrerer Ventilfedern (32, 33), welche ein Scheibenventil (31) in Richtung auf die Sintermetallscheibe (30) vorspannen und so mit Hilfe der Ventilscheibe (31) die Öffnungen der Poren verschließen. Das Scheiben­ ventil hat eine innere, d. h. mit der Sin­ termetallscheibe unmittelbar zusammenwirkende ela­ stische Scheibe (35), die sich auf einer festen Scheibe (34) abstützt, welche die Kraft der Ventil­ federn (32, 33) auf die Scheibe (35) verteilen.

Die Ventilfedern sitzen auf zylindrischen Zapfen (36) und stützen sich auf einem Außenflansch (37) dieser Zapfen ab. Die Zapfen haben einen Durchmes­ ser verminderten Gewindeabschnitt (38), mit dem sie in mit Gewinde versehene Bohrungen eingeschraubt sind, welche auf einem Teilkreis um die Sinter­ scheibe (30) angeordnet sind.

Der Gehäusedeckel ist rotationssymmetrisch zur Längsachse (39) ausgebildet. Dementsprechend hat der Expansionsraum (28) eine Zylinderwand (40), die sich parallel zur Zylinderwand (41) des Deckels er­ streckt.

Im Betrieb wird über ein pneumatisch oder elektro­ pneumatisches 3/2-Wegeventil der Startvorgang ein­ geleitet. Dabei gelangt die Druckluft über einen inneren Kanal vor den Kolben (16) der Einspurwelle. Der Anlaßvorgang beginnt deswegen mit einem Vor­ schieben des Kolbens, wodurch das Ritzel (15) ein­ gespurt wird. Gleichzeitig wird über eine nicht dargestellte Düse die Bewegung der Rotoren (6, 7) des Startermotors mit Hilfe eines aus der Düse aus­ tretenden Druckluftstromes eingeleitet.

Bei seiner Vorwärtsbewegung überläuft der Kolben (16) eine Steuerbohrung, wodurch der Kolben am Ende seiner Vorschubbewegung, d. h. nach Einspuren des Ritzels (15), die volle Druckluft für den Starter­ motor freigibt. Die dann schnell laufenden Rotoren (6, 7) nehmen über das Ritzel (10) des Hohlwelle (8) mit, wodurch der Freilauf die Hohlwelle mit der Einspurwelle (14) kuppelt und diese in schnelle Drehung versetzt. Die nunmehr bei voller Leistung des Startermotors mit den Rotoren (6, 7) abströ­ mende Abluft gelangt in den Expansionsraum (28) und aus diesem durch die Poren der Scheibe (30) nach außen, wobei der Rand (42) der Ventilscheibe (31) von seinem Sitz unter Überwindung der Kraft der Ventilfedern (32, 33) von seinem Sitz abhebt.

Sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist, überholt die Einspurwelle (14) die Hohlwelle (8), was dazu führt, daß die Klemmung im Freilauf (12) aufhört und beide Wellen entkuppelt werden. Die Rückzugsfeder kann dadurch den Druckluftkolben (16) im Zylinder (14) zurückführen, wodurch die Druck­ luftzufuhr zum Startermotor (6, 7) unterbrochen wird. Die Entlüftung des Steuersystems führt dann dazu, daß die Rückzugsfeder des Hauptventils (3) dessen Steuerkolben in die Ausgangsstellung zurück­ führt, wodurch die Drehbewegung zur Hohlwelle auf­ hört und die Rückzugsfeder (17) die Einspurwelle (14) zurückführen kann.

Claims (6)

1. Druckluftstarter mit einem als Zahnradmotor aus­ gebildeten Startermotor, dessen Abluft achs­ parallel zu den Rotorachsen aus dem Motorgehäuse abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abluft ein Expansionsraum (28) vorgesehen ist, dessen lichter Querschnitt die Verlängerung der Rotoren (6, 7) umschließt, und daß die aus dem Expansionsraum (28) abströmende Abluft eine offenporige Scheibe (30) durchquert, welche in einer Öffnung (29) des Expansionsraumes (28) eingesetzt und mit einem in die Verschlußstel­ lung vorgespannten Ventil abgedeckt ist.

2. Druckluftstarter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Expansionsraum (28) in einem Deckel (23) ausgebildet ist, welcher das Zahnradmotorgehäuse verschließt und in seiner Außenseite die Öffnung (29) mit der offenporigen Scheibe (30) aufweist, wobei das Ventil (31) und die Ventilvorspannung auf dem Deckel (23) ange­ ordnet sind.

3. Druckluftstarter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die offenporige Scheibe (30) aus Sintermetall besteht.

4. Druckluftstarter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (31) als Scheibenventil ausgebildet ist, welches auf seinem Rand (42) mit mehreren Ventilfedern (32, 33) vorgespannt ist.

5. Druckluftstarter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe aus einer elastischen Scheibe (35), die mit der offenporigen Scheibe (30) unmittelbar zusammen­ wirkt und aus einer Stützscheibe (34) besteht, auf die die Ventilfedern (32, 33) wirken.

6. Druckluftstarter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (23) rotationssymmetrisch zur Gehäuseachse (39) ausgebildet ist und der Expansionsraum (38) zylindrische Gehäusewände (40) aufweist.