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Motoranlaßvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Motoranlaßvorriclitung
mit einem Übertragungsglied, das seitlich quer zu seiner Achse in Eingriff mit einem
Glied der anzulassenden Maschine zu bewegen ist und bei der das Übertragungsglied
beim Anlassen selbsttätig in die Eingriffsstellung gebracht und gehalten und abhängig
von der nach dem Anspringen des Motors ansteigenden Drehzahl wieder außer Eingriff
gebracht wird.
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Die bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen den Mangel auf, daß
sich das Übertragungsglied bei irgendeiner augenblicklichen Zunahme der Motordrehzahl,
z. B. wenn der Motor die Kompressionspunkte überwindet, aus seiner Eingriffsstellung
bewegt; der Anlaßmotor und die anzulassende :Maschine sind also bei den bekannten
Anlaßvorrichtungen während des Anlassens nicht zuverlässig und starr miteinander
gekuppelt.
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Erfindungsgemäß wird dieser Mangel dadurch beseitigt, daß eine mechanische
Verblockungseinrichtung vorgesehen ist, durch die das selbsttätig ein- und ausschaltbare
Übertragungsglied während des Anlassens in seiner Lage gesichert ist. Zweckmäßigerweise
besteht die V erblockungseinrichtung aus einem Kniegelenk, das durch die Eingriffsbewegung
des Übertragungsgliedes gestreckt wird.
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Die Verblockungseinrichtung kann auf verschiedene Weise ein- und ausgerückt
werden. Eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens besteht darin, daß zu diesem
Zwecke eine Zentrifugalvorrichtung vorgesehen ist, durch die die Verblockungseinrichtung
in Abhängigkeit von der Drehzahl der Ankerwelle des Anlaßinotors ausgeschaltet wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Verblockungseinrichtung während des Anlassens
mittels eines durch den Anlasserstroin erregten Elektromagneten eingerückt.
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Weitere Verbesserungen und Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
werden an Hand der Beschreibung der beiliegenden Abbildung erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung darstellt.
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Es zeigen: Fig. i eine Ausführungsform der Erfindung in einer Endansicht,
teilweise im Schnitt und teilweise in schematischer Darstellung, mit den Teilen
in der normalen Stellung oder Ruhestellung, Fig. 2 eine ähnliche Ansicht mit den
Teilen in der Anwurfstellung, Fig.3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit
den Teilen in der Ruhestellung und Fig. q., 5 und 6 eine andere Ausführungsform
der Erfindung in ähnlichen Ansichten. Betrachtet man zunächst die Fig.3 der Zeichnungen,
so sieht man dort einen Anlaßmotor i mit einer verlängerten Ankerwelle 2. Ein als
Triebrad 3 ausgebildetes Antriebsglied
sitzt lose auf einem abgesetzten
Teil .4 der Ankerwelle und ist mit dieser beispielsweise durch eine geeignete Vorrichtung,
wie z. B. eine Schraubenfeder 5, nachgiebig und drehbar verbunden. Die Schraubenfeder
5 ist mit einem Ende in der bei 6 gezeigten:.. Weise an einem an der Ankerwelle
befestigten Antriebskopf 7 und mit dem anderen Ende in der bei 8 gezeigten Weise
an einem Flansch bzw. angetriebenen Kopf g des Triebrades 3 befestigt.
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Ein als Triebrad i i ausgebildetes zwischengeschaltetes Übertragungsglied
ist so angeordnet, daß es mit dein Antriebsrad 3 kämmt und sich quer zu dessen Achse
bewegt, um mit einem Teil i2 (s. Fig. i und 2) des anzulassenden Hauptmotors in
und außer Antriebseingriff zu kommen. Zu diesem Zweck ist ein schwingender Halter
bzw. eine Wiege vorgesehen, die mit Seitenteilen 13 und 14 versehen ist, die auf
glatten, verlängerten Teilen des Triebrades 3 drehbar gelagert sind und einen Halter
15 tragen, der als Lagerung für das Zwischentriebrad i i dient. Das Lagerstück 15
kann in beliebiger geeigneter Weise, wie z. B. durch Verschraubung bei 16, am Halter
befestigt sein.
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Aus den Fig. i und 2 ist es nun ersichtlich, daß erfindungsgemäß eine
Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, um das Zwischentriebrad i i während des
Anwerfens mit dem Motorteil i2 in Antriebseingriff zu halten. Die hier dargestellte
Verriegelungsvorrichtung besteht aus einem Kniegelenk mit einem Gelenkteil 17, der
bei i8 an einem ortsfesten, vom Gestell des Motors i getragenen Teil, wie z. B.
einem Halter 1g, angelenkt ist, und einem zweiten Gelenkteil 21. Letzterer ist bei
22 mit dem Gelenkteil 17 drehbar verbunden und bei 23 am Lagerstück 15 des schwingenden
Halters 13, 14 angelenkt. An den Gelenkteilen 17 und 21 sind Anschläge, wie z. B.
Schultern 25 bzw. a6, vorgesehen, um die Drehbewegung um den Drehzapfen 22 bei Erreichung
der aus Fig.2 ersichtlichen gestreckten Stellung zu begrenzen; ferner ist ein elastisches
Mittel, wie z. B. eine Feder 27, vorgesehen, die das Kniegelenk auszustrecken sucht.
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Ein elastisches Mittel, beispielsweise eine Feder 28, ist vorgesehen,
um die Wiege 13, 14 für gewöhnlich in ihre Ruhestellung zu bringen und das Zwischentriebrad
i i somit außer Eingriff mit dem Motorteil 12 zu halten. Es ist klar, daß die Feder
28 stärker ist als die Feder 27, so daß die Feder 27 das Kniegelenk 17, 21 erst
dann ausstrecken kann, wenn die Kraft der Feder 28 beim Einleiten des Anwurfvorgangs
durch das Drehmoment des Antriebsrades 3 überwunden wird. Es sind ferner Mittel
vorgesehen, um die Verriegelung des Zwischentriebrades i i dadurch zu lösen, daß
das Kniegelenk 17, 21 eingeknickt wird, wenn das Antriebsrad 3 eine vorbestimmte
Umdrehungsgeschwindig-1Leit erreicht hat, die ungefähr der freien Auslaufdrehzahl
des Anlaßmotors 1 entspricht. Iin vorliegenden Fall besteht diese Auslösev orrichtung
aus zwei Zentrifugalteilen 29, 31, die neben dem Antriebsrad 3 auf der Ankerwelle
des Anlaßmotors angeordnet sind und in der bei 32, 33 gezeigten Weise eine begrenzte
radiale Bewegung entgegen der Wirkung von Federn 34 und 35 ausführen können. Der
Gelenkteil 21 ist mit einem Arm 36 versehen, der an seinem freien Ende ein einstellbares
Anschlagstück 37 trägt, das sich bei der gestreckten Stellung des Kniegelenkes (s.
Fig. 2) neben dem Umfang der Zentrifugalteile 29, 31 befindet. Es versteht sich
von selbst, daß die Federn 34. und 35 so eingestellt sind, daß die Zentrifugalteile
29, 31 gegen den entsprechend eingestellten Anschlag 37 stoßen und das Kniegelenk
einknicken, wenn der Anlaßmotor die gewünschte vorbestimmte Drehzahl erreicht hat,
bei der die Anwurfverbindung gelöst werden soll.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Anglenommen, di;e.
Teile befinden sich in den Stellungen nach Fig. i. Beim Einschalten des Anlaßmotors
i dreht sich das Antriebsrad 3 rasch in der Pfeilrichtung a. Infolge der Drehungsträgheit
des Zwischentriebrades i i wird die Wiege 13, 14. durch das Drehmoment des Antriebsrades
3 so weit verschwenkt, bis das Zwischentriebrad i i finit dem' Motorteil 12 in Eingriff
kommt. Durch die weitere Drehung des Antriebsrades wird das Zwischentriebrad i i
mit dem Motorzahnkranz in vollen Eingriff gebracht, worauf die Feder 27 das Kniegelenk
17, 21 streckt und das Getriebe somit in der aus Fig. 2 ,'ersichtlichen -Antriebsstellung
verriegelt, wodurch das Anwerfen des Verbrennungsmotors eingeleitet wird. Während
des Anwurfvorgangs genügt die Drehung der Ankerwelle mit dem Triebrad 3 nicht, um
die Zentrifugalteile 2g, 31 zu beeinflussen, so daß das Getriebe ohne Rücksicht
auf Drehmomentänderungen, die durch die Überwindung der Verdichtungspunkte oder
sogar durch schiwache Explosionen oder durch ein falsches Anspringen des Hauptmotors
verursacht werden, in der verriegelten Stellung verbleibt.
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Die ununterbrochene mechanische Verbindung des Motorzahnkranzes mit
dem Anker des Anlaßmotors während des Anwerfens bewirkt, daß das Trägheitsmoment
des Motorschwungrades um einen Betrag erhöht wird, der dein Trägheitsmoment des
Ankers, multipliziert
mit dem reziproken Wert des Cbersetzungsverhältnisses
des Antriebes, entspricht. Da das Übersetzungsverhältnis 12 : i bis 15 : i betragen
kann, so ist es klar, daß die Wirksamkeit des Schwungrades bei der Sicherung einer
fortdauernden Drehung der Motorkurbelwelle nach einer schwachen Explosion durch
diese Anordnung bedeutend erhöht wird. Dieses ist heutzutage ein bedeutender Vorteil,
nachdem die Verringerung der Größe und des Gewichtes der Motorschwungräder leicht
zur Folge hat, daß das Anwerfen des Motors erschwert wird. .
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Wenn der Verbrennungsmotor anspringt und von selbst weiterläuft, wird
der Anlaßmotor entlastet, worauf die Drehung der Motorwelle durch das Motordrehmoment
und durch die Antriebswirkung des Motorzahnkranzes rasch beschleunigt wird. Die
Zentrifugalteile 29, 31 bewegen sich dann radial auseinander und stoßen gegen den
Anschlag 37, der auf dem Arm 36 des Kniegelenkteils 2 1 sitzt, wodurch der genannte
Arm 36 nach unten und nach rechts bewegt und das Kniegelenk eingeknickt wird, so
daß die Feder 28 die Wiege 13, 1.1 mit Hilfe der vom Motorteil 12 auf das Zwischentriebrad
i i ausgeübten Antriebswirkung in die Ruhestellung zurückbringen kann.
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Es ist nun leicht ersichtlich, daß die Dauer der zwangsläufigen Verriegelung
des Anlaßgetriebes durch Verwendung von Federn 34 und 35 von geeigneter Länge und
durch Einstellung des Anschlags 37 entsprechend beliebigen gewünschten Bedingungen
geregelt werden kann. Bei Anlagen, wo ein Fehlanspringen häufig vorkommt, kann die
Zentrifugalvorrichtung z. B. auf Wunsch so eingestellt werden, daß sie die Verriegelung
erst dann löst, wenn der Anlaßmotor eine Drehzahl erreicht, die weit über seiner
freien Auslaufdrehzahl liegt, damit der Anwurfvorgang so lange fortdauert, bis der
Verbrennungsmotor richtig angesprungen ist.
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Bei der Ausführungsforen nach Fig. 4, 5 und 6 ist die Schraubenfeder
5, die bei 6 an dem auf der Ankerwelle sitzenden Antriebskopf .7 befestigt ist,
bei 48 an einem angetriebenen Kopf 49 befestigt, der durch eine Freilaufkupplung
50 mit einer Verlängerung des Triebrades 3 verbunden ist, so daß das Triebrad
sich schneller als die Ankerwelle drehen kann, aber von dieser in nachgiebiger Weise
angetrieben wird.
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Das als Zwischentriebrad i i ausgebildete Übertragungsglied, das mit
dem Antriebsrad 3 in Eingriff kommen soll, wird von einem Halter 54 getragen, der
in geeigneter Weise an einem Träger befestigt ist, der aus Platten 55 und 56 besteht,
die auf glatten Verlängerungen des angetriebenen Kopfes bzw. des Triebrades 3 sitzen,
so daß das Zwischentriebrad i i mit dein Schwungradzahnkranz i2 des anzuwerfenden
Verbrennungsmotors in bzw. außer Eingriff kommen kann.
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Die Vorrichtung, durch die das Zwischentriebrad i i während des Anwurfvorgangs
mit dem Motorteil 12 in Antriebseingriff festgehalten wird, um zu verhindern, daß
das genannte Triebrad außer Eingriff kommt, wenn der Verbrennungsmotor die Verdichtungspunkte
überwindet bzw. wenn ein Fehlanspringen vorkommt, besteht in der Ausführungsform
nach Fig. i bis 3 aus einer Kniegelenkvorrichtung mit einem Arm 17, der bei 18 an
einem beliebigen geeigneten ortsfesten Halter und bei 22 an einem zweiten Kniegelenkarm
21 angelenkt ist. Letzterer ist seinerseits mit einer Verlängerung 63 (s. Fig. 6)
des auf dem schwingenden Träger 55, 56 sitzenden Halters 54 drehbar verbunden. Die
Kniegelenkarme 17 und 21 sind so bemessen, daß, wenn die Arme, wie in Fig. 5 gezeigt,
gestreckt und verriegelt sind, das Zwischentriebrad i i mit dem Motorzahnkranz 1@.:
in vollem Eingriff steht. Die verriegelte Stellung der Kniegelenkarme wird zweckmäßig
durch geeignete Mittel, wie z:B. an den Kniegelenkarmen 17 und 21 vorgesehene Schultern
z5 und 26, begrenzt, die so angeordnet sind, daß sie in Berührung kommen, wenn das
Kniegelenk sich in der verriegelten Stellung befindet.
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Es sind ferner Mittel vorgesehen, um die Kniegelenkvorrichtung infolge
des anfänglichen starken Stromflusses, der zu Beginn des Anwurfvorgangs entsteht,
in die volle verriegelte Stellung zu bringen und um sie bei Verringerung des Stromflusses
einzuknicken, wenn der Verbrennungsmotor von selbst anspringt und der Anlasser hierdurch
entlastet wird. Im vorliegenden Fall besteht die hierzu verwendete Vorrichtung aus
einem Elektromagneten 65 mit wenigen Windungen aus starkem Draht, die mit dem Anlaßstromkreis
in Reihe geschaltet sind, in dem die Batterie 66, der Anlaßschalter 67 und der Anlaßmotor
i eingeschaltet sind. Der Elektromagnet ist zweckmäßig ein sogenannter eiseneingekapselter
Elektromagnet mit einem mittleren Polstück 68 und einem äußeren Mantel 69 aus magnetischem
Material, der in der bei 71 gezeigten Weise an einem geeigneten ortsfesten Drehzapfen
befestigt ist.
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Ein magnetischer Tauchkern 70 ist so angeordnet, daß er in
einer geeigneten nichtmagnetischen, als Rohr 72 ausgebildeten Führung gleiten und
dann vom Polstück 68 angezogen werden kann, wenn er in die Nähe des Elektromagneten
65 gebracht wird. Der Tauchkern 70 ist auf einer Stange 73 einstellbar
angeordnet,
deren unteres Ende mit einem Kreuzkopf versehen ist, der einen Schlitz 74 aufweist,
der zur Aufnahme eines Verlängerungsstückes 75 (s. Fig. 6) des Kniegelenkzapfens
22 dient. Die Stange 73 und der Schlitz 74 sind so bemessen, daß, wenn das Kniegelenk
durch Schwenken der Wiege 55, 56 durch die Wirkung des Anlaßmotors i unter Spannung
gesetzt wird, der Tauchkern 70 in die Nähe des. Elektromagneten 65 gelangt;
wenn der Tauchkern 7o hierauf durch das Polstück 68 angezogen wird, so greift das
untere Ende des Schlitzes 74 über den Zapfen 22 und bringt das Kniegelenk in die
in Fig. 5 gezeigte volle verriegelte Stellung. Ein hier als Feder 81 ausgebildetes
elastisches Mittel ist vorgesehen, um das obere Ende des Schlitzes 74 gegen den
Kniegelenkzapfen 22 anzuschlagen und das Kniegelenk hierdurch einzuknicken, wenn
der Tauchkern ,~o durch dis Schwächung des Elektromagneten 65 beim Anspringen des
Verbrennungsmotors losgelassen wird.
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Zum Unterscheiden zwischen einem Fehlanspringen und dem wirklichen
Anspringen des Verbrennungsmotors ist zweckmäßig eine Verzögerungsvorrichtung vorgesehen,
um zu verhindern, daß das Kniegelenk sofort eingeknickt wird, wenn eine vorübergehende,
etwa durch ein Fehlanspringen des Motors verursachte Schwächung dies Elektromagneten
Cis eintritt. Diese Verzögerungsvorrichtung besteht hier aus einer Puffereinrichtung,
die durch die Wirkung des Tauchkerns 70 im Rohr 72 gebildet wird. Zu diesem
Zweck ist das Polstück 68 so eingerichtet, daß es das offene Ende des Rohrs 72 schließt,
und in diesem ist in einem geeigneten Abstand unterhalb des Polstückes eine Öffnung
76 vorgesehen, um die freie Bewegung des Tauchkerns unterhalb dieser Öffnung zu
ermöglichen. Um die Verzögerung regeln zu können, ist eine einstellbare Luftöffnung
vorgesehen, die hier durch einen Kanal 77 gebildet ist, der eine eingeengte
Öffnung aufweist, die durch das Nadelventil 78 eingestellt werden kann. Ferner ist
es zweckmäßig, noch eine größere, durch Absperrventil 8o gesteuerte Öffnung 79 vorzusehen,
um eine rasche Aufwärtsbewegung des Kniegelenkes und der Stange 73 bis zur verriegelten
Stellung zu ermöglichen.
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Es sind ferner geeignete, allgemein mit 82 bezeichnete Mittel vorgesehen,
um die Spannung der Auslösungsfeder 81 einzustellen. Die einstellbare Verbindung
83 zwischen dem Tauchkern 70 und der Stange 73 ermöglicht eine Einstellung
des Luftspaltes 84 zwischen dem Tauchkern 7o und dem Polstück 68. Die Vorrichtung
kann hierdurch so eingestellt werden, daß die Auslösung bei einer beliebigen gewünschten
Stärke des magnetischen Flusses im Elektromagneten erfolgt, wie z. B. bei der Flußstärke,
die dem freien Auslauf des Anlaßmotors beim Anspringen des Verbrennungsmotors entspricht.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Angenommen, dis
Teile befinden sich in den Stellungen nach Fig.4. Beim Einschalten des Anlaßschalters
67 wird der Anlaßmotor i erregt, wodurch das Antriebsrad 3 rasch in Drehung versetzt
wird. Wegen seiner Drehungsträgheit wird nun das Zwischentriebrad ii durch das Drehmoment
des Antriebsrades 3 mit dem Motorzahnkranz 12 in Eingriff gebracht, worauf das Triebrad
ii durch die Antriebsrückwirkung des Getriebes mit dem Motorzahnkranz in vollen
Eingriff gebracht wird. Währenddessen wurde das Kniegelenk 17, 21 unter Spannung
gesetzt, wodurch die Stange 7 3 so weit gehoben wurde, bis der Tauchkern
70 in den Wirkungsbereich des Elektromagnsten 65 gelangt, der zu dieser Zeit
durch den starken Anwurfstrom kräftig erregt wird, wenn der Anlaßmotor den Anwurfvorgang
einleitet. Der Tauchkern 70 zieht dann das Kniegelenk 17, 21 in die in Fig.
5 gezeigte verriegelte Stellung, in der das Kniegelenk während des Anwurfvorgangs
festgehalten wird, und zwar ohne Rücksicht auf ein etwaiges Bestreben des Motorzahnkranzes
i2, sich schneller zu drehen, wenn der Motor die Kompressionspunkte überwindet oder
wenn im Motor schwache Explosionen stattfinden.
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Beim Anspringen des Verbrennungsmotors wird der Anlaßmotor entlastet,
wodurch der Elektromagnet 65 so weit aberregt wird, daß er den Tauchkern 70 losläßt,
der sich dann unter der Wirkung der Feder 8i langsam nach unten bewegt, wobei diese
Bewegung durch die Puffervorrichtung verzögert wird. Sobald der Tauchkern 7o die
im Rohr 72 vorgesehene Öffnung 76 erreicht, kann er sich frei bewegen, und das obere
Ende des Schlitzes 33 schlägt gegen den Kniegelenkzapfen 22, so daß die Wiege 55,
56 in die Ruhestellung zurückkehren kann.
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Während der Verzögerung wird das Zwischentriebrad i i durch den Motorzahnkranz
12 angetrieben, aber infolge der Freilaufkupplung 9 kann sich das Antriebsrad 3
schneller drehen als die Ankerwelle 2, so daß der Anlaßmotor i nicht durch den Verbrennungsmotor
angetrieben und über seine freie Auslaufdrehzahl beschleunigt wird.
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In manchen Anlagen kann es zweckmäßig sein, die Freilaufkupplung 9,
wegzulassen und das Antriebsrad 3 mit dem angetriebenen Kopf 8 unmittelbar zu verbinden.
Bei dieser Anordnung wird der Anlaßmotor beim Anspringen
des Verbrennungsmotors
von dieseln so lange angetrieben, bis das Getriebe ausgerückt wird. Wenn dieses
Ausrücken noch nicht stattgefunden hat, als der Anlaßmotor über seine freie Auslaufdrehzahl
hinaus beschleunigt wurde, so wird der durch- den Anlaßmotor fließende Strom bis
auf einen Wert verringert, der geringer ist als der Strom, der dem freien Auslauf
des Anlaßinotors entspricht. Die» elektromagnetische Vorrichtung kann daher so eingestellt
werden, daß sie erst dann auslöst, wenn der Strom einen Wert erreicht, der geringer
ist als der dein freien Auslauf entsprechende Strom. Es ist klar, daß die Getriebeverbindung
so lange aufrechterhalten wird, bis der Verbrennungsmotor anspringt und eine Drehzahl
erreicht hat, die weit über der Anwurfdrehzahl liegt, was zur Folge hat, daß der
Anwurfvorgang so lange andauert, bis der Verbrennungsmotor wirklich angesprungen
ist.
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Wenn die elektromagnetische Vorrichtung so eingestellt wird, daß sie
erst bei Stromstärken auslöst, die unterhalb des dein freien Auslauf entsprechenden
Stromes liegen, so wird die Verzögerungsvorrichtung unnötig und kann weggelassen
werden.
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Wenn auch nur zwei Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben
und dargestellt wurden, so versteht es sich doch von selbst, daß auch andere Ausführungsformen
möglich sind bzw. daß an den Einzellieiten und an der Anordnung der Teile verschiedene
Abänderungen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden können, so wie diese in
den nachstehenden Patentansprüchen festgelegt wird.