DE4318230A1 - Getriebeeingriffsmechanismus für ein Startersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Starter für Maschinen und dergleichen und ins­ besondere auf pneumatisch angetriebene Starter, die einen Ausgang zu einem Ritzel ha­ ben, das an einem Maschinenschwungrad oder dergleichen angreift. Die Erfindung be­ zieht sich auch auf sogenannte "weich" angreifende Starter, die vor dem eigentlichen Start einen Eingriffszyklus haben, dem ein Start mit voller Leistung folgt.

Bei einer Anzahl von Startern nach dem Stand der Technik wurde die das Ritzel tragende Ritzelwelle durch verschiedene Mittel vorgeschoben. Drei dieser Mittel waren ein pneu­ matischer Voreingriff, ein Trägheitsantrieb und ein elektrischer Voreingriff. Ein pneu­ matisch arbeitendes Voreingriffsritzel erfordert zusätzliche Leitungen, um Luft zu einem Kolben zu bringen. Ein durch Trägheit angetriebenes System erfordert komplizierte schraubenförmige oder spiralförmige Antriebsverbindungen, wie Keilwellen oder Schie­ bewellen. Ein elektrisches Startersystem erfordert ein Solenoid für den Eingriff, das von beträchtlicher Größe und kostspielig sein kann. Zusätzlich wurden entweder zeitgesteuer­ te oder durch Signale betätigte Luftsolenoide verwendet, um den Voreingriff oder die "weiche" Eingriffsfunktion zu bewerkstelligen.

Aus dem vorstehenden ergeben sich Beschränkungen und Nachteile der bestehenden pneumatischen und elektrischen Starter. Durch die Erfindung soll somit eine Alternative gefunden werden, die einen oder mehrere der genannten Nachteile oder Beschränkungen beseitigt. Die Erfindung schafft eine solche Lösung mit Merkmalen, die im folgenden im einzelnen beschrieben werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht die Lösung in einem Mechanismus für einen positiven Getriebeeingriff mit einem länglichen Gehäuse, mit einer für eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb des Gehäuses angeordneten länglichen Auskleidung mit einem innerhalb der Auskleidung angeordneten Motor, dessen Drehleistung auf ein Ritzel zum wahlweisen Eingriff mit einem Getriebe zum Drehen der Maschine übertra­ gen wird, und mit Einrichtungen zum Zuführen des Antriebsmediums zu dem Motor in vermindertem Umfang in einer gewählten Stellung der Auskleidung und zum Verlagern der Auskleidung in eine zweite Betriebsstellung, wodurch das Ritzel in das Getriebe ein­ greift und der Motor das Antriebsmedium in verstärktem Umfang aufnimmt.

Die Erfindung ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Starters, der allgemein zylindrische Form hat.

Ein Getriebeeingriffsmechanismus 1 für ein Startersystem gemäß der Erfindung hat all­ gemein zylindrische Form mit einem hohlen zylindrischen äußeren Gehäuse 2. Ein inne­ res Gehäuse oder eine Auskleidung 3 ist innerhalb des äußeren Gehäuses 2 für eine in Längsrichtung darin hin- und hergehende Bewegung angeordnet. Das innere Gehäuse oder die Auskleidung 3 enthält in seinem bzw. ihrem hohlen Inneren einen Motor 5 und ein Getriebe 6, das seinerseits eine Antriebsritzelwelle 25 antreibt, die sich von der Aus­ kleidung 3 durch eine Gehäuseabdeckung 26 erstreckt, die ein Ende des Gehäuses 2 ab­ schließt. An dem freiliegenden äußeren Ende ist an der Welle 25 ein Antriebsritzel 35 befestigt, das auf der Antriebswelle 25 mittels einer Antriebsritzelschraube 28 gehalten ist.

Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein pneumatisch betätigter Maschinenstartmotor mit radial nach innen gerichteter Strömung verwendet, um den Starter anzutreiben. Der Luftturbinenmotor 5 weist einen vorderen Deflektor 10 und ei­ nen hinteren Deflektor 11 auf, die allgemein die Enden eines Gehäuses bilden, das zu­ sammen mit der Auskleidung 3 einen vorderen Stator 8 und einen hinteren Stator 9 ent­ hält.

Ein Rotor 7 ist zur Drehung in vorderen und hinteren Wellenlagern 14a und 14b gelagert. Die Lager sind in dem vorderen Stator 8 und dem hinteren Stator 9 angeordnet. Geeigne­ te Rotorwellendichtungen 12a und 12b sind vorgesehen, um einen Verlust an Druckfluid zwischen Rotorlagerabstandsgliedern 13a und 13b und den Statoren 8 und 9 zu verhin­ dern. Der Rotor 7, die Lagerabstandsglieder 13a und 13b, die Rotorwellendichtungen 12a und 12b und die Wellenlager 14a und 14b werden auf der Rotorwelle 15 zusammenge­ baut und auf dieser mittels einer Rotorverriegelungsmutter 16 gehalten. Eine geeignete Kompression zwischen den Dichtungskomponenten wird aufrechterhalten durch eine gewellte Abstandsscheibe 17, die zwischen dem hinteren Wellenlager 14b und dem hin­ teren Rotorlagerabstandsglied 13b zwischengeschaltet ist.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß Luft, die in den Motor durch eine Düse 44 eintritt, durch die Statorschaufeln 47 gegen die Rotorschaufeln 57 expandiert, um dem Rotor eine Drehung und die Kraft zu vermitteln, um den Starter anzutreiben.

Das dargestellte Reduzier- oder Vorgelegegetriebe ist ein konventionelles Leerlaufge­ triebe und liefert seine Ausgangsleistung an einen Getriebering 18, der zur Drehung in­ nerhalb der Auskleidung 3 mittels eines Lagers 19 gelagert ist. Die Drehleistung des Ge­ trieberings wird auf die Welle 25 über eine Einwegkupplung 20 übertragen, die einen Antrieb nur in der Drehrichtung des Startens gestattet und die einen Freilauf der An­ triebswelle 25 gestattet, wenn die Maschine gestartet ist, ohne daß eine überhöhte Ge­ schwindigkeit der übrigen Starterkomponenten auftritt.

Die Welle 25 ist in der Einwegkupplung 20 und in dem Getriebering 18 mittels Haltern 17a und 17b gehalten. Eine Wellendichtung 21 hindert Fremdteilchen am Eintritt in den Hohlraum des Reduziergetriebes und hält Schmiermittel darin. Eine Rückstellfeder 4 ist vorgesehen, um die Auskleidung 3 und die darin enthaltenen Komponenten zur Rückseite des Startergehäuses 2 zu verschieben.

Die Antriebswelle 25 ist innerhalb der Gehäuseabdeckung 26 mittels eines Antriebswel­ lenlagers 31 angeordnet. Die Gehäuseabdeckung 26 ist an dem Gehäuse 2 mittels Schrauben 27 gehaltert. Eine Antriebsgehäusedichtung 29 ist vorgesehen, um fremde Teilchen daran zu hindern, in den Starterhohlraum einzudringen.

Der Starter ist ferner an eine zu startende Maschine mittels eines Flansches 30 montiert, der den Starter so positioniert, daß das Antriebsritzel 35 mit einem entsprechenden Zahn­ rad der Maschine in Eingriff kommt, wenn die Antriebsritzelwelle 25 aus dem Gehäuse vorgeschoben wird.

Das Gehäuse 2 ist mit einem Einlaß 40 für ein Pneumatik-Fluid oder für Luft versehen. Ein Durchgang 42 überträgt das Druckfluid zu einer Kammer 43, die am rückwärtigen Ende des Starters zwischen dem rückwärtigen Deflektor 11 und einer hinteren Platte 33 gebildet ist. Die hintere Platte 33 ist an dem Gehäuse 2 mittels Schrauben 49 befestigt.

Für den Fachmann ist nun klar, daß beim Aufbringen von Druckfluid auf den Starter die Kammer 43 unter Druck gesetzt wird und die Auskleidung 3 zum vorderen Ende des Starters hin gegen die Kraft der Rückstellfeder 4 verschiebt, wobei sie den Motor 5, das Untersetzungsgetriebe 6 und die Welle 25 mitnimmt.

Während der anfänglichen Bewegung wird es einer begrenzten Menge von Druckfluid gestattet, durch einen Durchgang 45 mit vermindertem Querschnitt hindurch in eine Auskleidungseinlaßöffnung 51 und in einen umfangsmäßig angeordneten Verteilungska­ nal 46 einzutreten, der mit den Düsen 44 in Verbindung steht. Durch die Düsen 44 hin­ durchgehende Luft expandiert durch die Statorschaufeln 47 und die Rotorschaufeln 57, um dem Rotor 7 eine Drehung zu vermitteln, wie zuvor beschrieben.

Das expandierte Druckfluid verläßt den Motor mittels der Auslaßöffnungen 52a und 52b in der Auskleidung 3 und mittels entsprechender Auslaßlöcher 41a und 41b.

Zusätzlich zu der durch den Durchgang 45 mit vermindertem Querschnitt begrenzten Einlaßluftströmung ist festzuhalten, daß bei Beginn des Betriebes die hintere Öffnung 52b durch das Gehäuse 2 blockiert ist, wodurch eine Strömung nur durch die vordere Öffnung 52a gestattet ist. Dies halbiert wirksam die zur Verfügung stehende Kraft oder Leistung, bis die Auskleidung 3 in die vordere Stellung verschoben ist (d. h. nach rechts gemäß der Zeichnung). Dies ermöglicht es dem Antriebsritzel 35, an einem Schwungrad oder einem ähnlichen Getriebeteil einer zu startenden Maschine anzugreifen, bevor die volle Leistung auf den Starter aufgebracht wird.

Wenn die volle Eingriffsstellung erreicht ist, ist die Einlaßöffnung 51 mit dem Einlaß 40 ausgerichtet, und die Auslaßöffnungen 52a und 52b sind mit den Auslaßlöchern 41a und 41b ausgerichtet, wodurch eine volle Strömung des Druckfluids durch den Startermotor hindurch gestattet ist und wodurch während des Startzyklus die volle Leistung des Star­ ters erreicht wird.

Wenn die Maschine gestartet ist, wird das Druckfluid von dem Einlaß 40 abgeschaltet. Die Kammer 43 wird rückwärts durch den Durchgang 42 und durch den Motor 5 entleert, wodurch der Druck in der Kammer 43 abnimmt und wodurch es der Rückstellfeder 4 gestattet wird, die Auskleidung 3 in die hintere Position zu verschieben, in der der Ar­ beitszyklus beendet ist.

Es ist ferner festzustellen, daß nach dem Starten der Maschine die Einwegkupplung 20 einen Freilauf des Antriebsritzels 35 ohne Beschädigung gestattet, bis die Rückstellfeder 4 das Antriebsritzel 35 aus dem Eingriff mit der Maschine zurückzieht.

Somit wurde durch die Erfindung ein Maschinenstarter 1 mit einer inneren Auskleidung 3 geschaffen, die einen Motor 5 und ein Getriebe 6 gemeinsam vorwärts schiebt, um an der Maschine anzugreifen und gleichzeitig eine Drehung des Ritzels 35 mit begrenzter Kraft zu liefern und anschließend die volle Leistung auf den Maschinenstarter 1 aufzu­ bringen, so daß beim Eingriff bei Bewegung der Auskleidung 3 eine Ventilfunktion aus­ geführt wird, die einen "weichen" Startereingriff gestattet.

Claims (10)

1. Startersystem für eine Maschine mit

• - einem länglichen Gehäuse (2),
• - einer länglichen Auskleidung (3), die für eine hin- und hergehende Bewe­ gung innerhalb des Gehäuses (2) von einer ersten Voreingriffsstellung in eine zweite Betriebsstellung bewegbar ist,
• - einem innerhalb der Auskleidung (3) angeordneten Motor (5), dessen Aus­ gangsleistung auf ein Ritzel (35) zum wahlweisen Eingriff mit einem Getrie­ be zum Drehen der Maschine übertragbar ist, und
• - Mitteln zum Zuführen von Antriebsmedium zu dem Motor (5) in verminder­ tem Umfang in der ersten Voreingriffsstellung der Auskleidung (3) und zum Verlagern der Auskleidung (3) in die zweite Betriebsstellung, wodurch das Ritzel (35) an dem Getriebe der Maschine angreift und der Motor (5) das Antriebsmedium in vermehrtem Umfang aufnimmt.

2. Startersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von Antriebsmedium zu dem Motor (5) in vermindertem Umfang eine Aufnahmeöfffnung für eine verminderte Durchströmung in der Auskleidung (3) aufweist, wenn sich die Auskleidung (3) in der ersten Stellung befindet, wo­ durch ein Durchgang (45) mit vermindertem Querschnitt geschaffen ist, der mit dem Motor (5) in Verbindung steht, um eine beschränkte Verdrehung desselben zu bewirken.

3. Startersystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Zuführen von An­ triebsmedium zu dem Motor (5) in vermindertem Umfang ferner eine Einrichtung zum Vermindern des Querschnitts eines Auslaßdurchgangs in der anfänglichen Startposition aufweist und diese Verminderung in der zweiten Betriebsstellung eli­ miniert ist.

4. Startersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (5) ein Luftturbinenmotor ist.

5. Startersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (5) ein Vorgelegegetriebe oder Untersetzungsgetriebe (6) aufweist.

6. Startersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Motor (5) und dem Ritzel (35) eine Einwegkupplung (20) aufweist, um einen Freilauf des Motors (5) zu ermöglichen, wenn die Maschine gestartet ist.

7. Startersystem für einen Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vermindern des Querschnitts eines Auslaßdurchgangs die ver­ fügbare Motorkraft wirksam auf die Hälfte ihrer normalen Leistung bei einer ge­ gebenen Luftströmung reduziert.

8. Startersystem für einen Motor mit

• - einem länglichen Gehäuse (2), das einen Zylinder bildet,
• - einer länglichen Auskleidung (3), die einen Motor (5) und ein Unterset­ zungsgetriebe oder Vorgelegegetriebe (6) enthält,
• - wobei die Auskleidung (3), der Motor (5) und das Getriebe (6) eine Kolben­ kombination innerhalb des länglichen Gehäuses (2) bilden,
• - mit Mitteln zur Hin- und Herbewegung des Kolbens (5), um wahlweise an einer zu startenden Maschine anzugreifen, und
• - mit einer Einrichtung zum Vermindern der ursprünglichen Ausgangsleistung des Motors (5) während des Eingreifens und danach zum Liefern einer un­ verminderten Leistung, um das Starten der Maschine zu bewerkstelligen.

9. Startersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch ein Antriebsdruckfluid in die Eingriffsstellung verschiebbar ist und durch eine Fe­ der (4) zurückführbar ist, wenn das Antriebsfluid abgesperrt ist.

10. Startersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der anfängliche Betrieb durch eine Einrichtung zum wahlweisen Vermindern der Druckfluidzufuhr zu dem Motor (5) und durch eine Einrichtung zum wahlweisen Vermindern des Auslasses von dem Motor (5) bewerkstelligt wird.