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Verfahren zum Anlassen von Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen
für Luftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlassen von
Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen für Luftfahrzeuge, durch die in der umlaufenden
Luftschraube aufgespeicherte lebendige Kraft und hat den Zweck, sowohl den Anlasser
klein und leicht zu halten sowie zu schonen als auch die Abnutzung der anzutreibenden
Teile weitgehendst herabzusetzen, so daß die namentlich für den Betrieb von Luftfahrzeugen
notwendige Sicherheit gecvährleistet ist..
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Es sind Anlaßvorrichtüngen und Verfahren zum Anlassen von Brennkraftmaschi.nen
bekanntgeworden, bei denen nach Belieben die Verbindung zwischen dem Motor und derLuftschraube
gelöst und wiederhergestellt werden kann, um z. B. den Motor mit Hilfe der Luftschraube
anzuwerfen, ganz besonders während des Gleitfluges oder des senkreclhten Niedergehens
des Flugzeuges, wenn .die Luftschraube durch den Flugwind in Drehung versetzt wird.
Weiterhin sind Luftschraubenan= triebe bekannt, bei denen durch einen Freilaufantrieb
sowohl die Bremswirkung der bei Langsamlauf oder Stillstand des Motors weiterlaufenden
Luftschraube aufgehoben wird als auch den Motor mittels der als Schwungrad wirkenden,
ohne Bremsstöße selbsttätig frei laufenden Luftschraube jederzeit wieder anzuwerfen.
Schließlich ist es noch bekannt, zum Anlassen von Brennkraftmaschinen eine kleine
Hilfsbrennkraftmaschine vorzusehen, die von Hand in Gang gesetzt wird und ihre Kraft
über geeignete Mittel zum Anlassen auf den großen Motor überleitet. Alle diese bekannten
Einrichtungen haben zur Voraussetzung, daß die Luftschraube z. B. im Gleit-oder
Sturzflug mit Energie aufgeladen wird, die dann zum Anlassen der Brennkraftmaschine
verwendet wird; oder es muß erst eine kleine Hilfsbrennkraftmaschine von Hand angeworfen
und Energie aufgespeichert werden, ehe die Hauptbrennkraftmaschine angelassen @verden
kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erst die Möglichkeit geschaffen,
die Brennkraftmaschine, welche Schrauben, Gebläseschaufeln oder sonstige Schwungmassen
antreiben
kann, beim Start in einfacher Weise rasch und schnell ohne irgendwelche Muskelkraft
so anzulassen, daß man einen Anlasser auf die vom Motor abgekuppelte Schraubenwelle
wirken läßt und die von dieser aufgespeicherte Umlaufenergie zum Anwerfen des Motors
auf die Motorwelle überleitet. Dabei kann man auch den Anlasser zunächst auf die
abgekuppelte Schraubenwelle und gleich danach den Anlasser oder .die Schraubenwelle
auch unmittelbar auf die Motorwelle einwirken lassen, so daß sowohl vom Anlasser
als auch von der Schraubenwelle her eine Antriebskraft auf die Motorwelle einwirkt.
Schließlich kann man beim Vorhandensein eines Übersetzungsgetriebes zwischen Motorwelle
und Schraubenwelle den Anlasser auf das vom Motor abgekuppelte und mit der Schraubenwelle
verbundene Getriebe einwirken lassen und hiernach außer der in der Luftschraube
aufgespeicherten lebendigen Kraft auch noch die in den umlaufenden Getriebeteilen
aufgespeicherte Energie mit zum Anwerfen des Motors heranziehen.
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Durch dieses neue Anlaßverfahren werden sowohl der Anlasser als auch
die anzutreibenden Teile außerordentlich geschont, weil die Übertragung der Anlaßkräfte
und auch das Einsetzen des Antriebs vom Motor her außerordentlich weich erfolgt.
Insbesondere ist die Anlasserkupplung keinem so hohen Verschleiß unterworfen wiebisher,
und esbrauchtdieAnlasserkupplung nicht fortgesetzt erneuert zu werden. Außerdem
kommt man mit einem erheblich kleineren und einfacheren Anlasser aus als bisher,
was wiederum eine insbesondere für Flugmotoren erwünschte Ersparnis an Gewicht und
Anlaßernergie bedeutet.
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Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigen:
die Fig. i und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen eines Luftschraubenantriebes
im Längsschnitt, die Fig. 3 eine Einzeldarstellung einer Bremsvorrichtung in Seitenansicht
und Schnitt und die Fig. q. eine selbstschaltende Klauenkupplung im Längsschnitt,
in Einzeldarstellung.
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In Fig. i liegen eine antreibende Motorwelle i und eine anzutreibende
Luftschraubenwelle 2 gleichachsig hintereinander. Beide Wellen weisen je eine Flanschscheibe
3 bzw. d. auf, und nahe dem Rande jeder Flanschscheibe zeigt die Fig. i je einen
Zapfen 5 bzw. 6, von denen am Umfang jeder Scheibe etwa sechs vorhanden sind. Jeder
der Zapfen trägt je ein Planetenrad 7 bzw. B. Für diese Planetenräder 7, 8 ist ein
gemeinschaftlicher Sonnenradkörper 9 vorgesehen, welcher sowohl die axiale Entfernung
als auch den radialen Abstand derselben in solcher Weise überbrückt, daß die Planetenräder?
in eine Innenverzahnung io und die Planetenräder 8 in eine Außenverzahnung i i eingreifen.
Der Sonnenradkörper 9 hat im wesentlichen die Gestalt einer Glocke und sitzt lose
drehbar auf der Welle i. Die Planetenräder; greifen weiterhin in ein Stirnrad 12
ein, das ebenfalls lose auf der Welle i sitzt. Weiterhin sitzt mit dein Rad 12 fest
verbunden auf der Welle i lose eine Bremstrommel 13, deren Bremsband 14 Ti-- 3)
durch einen um einen Zapfen i; schwenkbaren Hebel 16 angezogen oder gelöst werden
kann. Am Hebel 16 greift die Stange 1; eines Kolbens 18 an, der in einem Zvlinder
i9 gleitet und einerseits unter Öldruck 2o steht und andererseits von einer Feder
2 1 beeinflußt wird. Der Kammer 20 vor dem Kolben fließt das Öl durch eine Leitung
22 zu, in welche ein Drossel- und Absperrventil 23 eingeschaltet ist. Vom Ventil
22 zweigt eine Rücklaufleitung 24 ab. Das Ventil 23 kann an einem Hebel 25 derart
eingestellt werden, daß entweder der Olzufluß von der Leitung 22 nach' der ölkammer
20 ganz abgesperrt oder nur so weit gedrosselt wird, daß der Öldruck genügt, um
die Spannung der Feder 21 zu überwinden und das Bremsband 1.4 kräftig anzuziehen.
Das überschüssige Öl fließt dann durch die Leitung 2.1 wieder dorthin zurück, von
wo es entnommen worden ist. Schließlich weist der Sonnenradkörper einen weiteren
äußeren Zahnkranz -26 auf, in welchen ein Zahnrad 2; eingreift. Das Rad 27 steht
wiederum mit einem Zahnrad -28 in Eingriff, welches auf der Welle einer Flüssigkeitspumpe
25 sitzt, die Drucköl durch die Leitung .22 nach dem Zylinderraum -2o vor dem Kolben
18 fördert. Am Ende der Pumpenwelle sitzt weiterhin eine Kupplungshälfte
30 in Nachbarschaft einer zugehörigen Kupplungshälfte 31 eines Anlassers
32. Schließlich ist noch ein weiterer festsitzender Zahnkranz 33 mit Innenverzahnung
angeordnet, in welchem sich die Planetenräder 8 abwälzen. An dem der Luftschraubenwelle
2 zugelzehrten Ende der @lotorwelle i ist ebenfalls" eine Kupplungshälfte 34 (Fig.
:1 .) angeordnet. Die hierzu gehörige Gegenhälfte 35 sitzt verschiebbar im Sonnenk'
9, derart, daß diese sich gegen die Kupplungshälfte 34 hinbewegt und einkuppelt,
sobald der Sonnenradkörper 9 langsatner umläuft als die Motorwelle. Zu diesem Zweck
sitzt der die Klauenzähne 35 tragende Kupplungsring 36 uridrehbar, aber, durch zur
Hauptachse parallele Rinnen 37 geführt, axial beweglich auf dem Sonnenradkörper
9. Außen am Kupplungsring 36 ist ein Kranz schräger Pinnen oder eine Art Flachgewindeverzahnung
38
angeordnet, welche in eine entsprechende Verzahnung 39 eingreift. Die Verzahnung
39 ist in eine Büchse 4o eingeschnitten, welche durch eine Feder 41 reibungsschlüssig
gegen eine Eindrehung 42 an der Motorwelle i gedrückt wird.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung
ist folgende: Als Anlasser 32 ist ein Schwungradanlasser von solcher Bauart vorgesehen,
daß, solange dieser betätigt wird oder dieser allein der antreibende Teil ist, sein
Kupplungsteil 31 in Eingriffstellung und dann, wenn er seinen Zweck erfüllt hat,
wieder in Auslösestellung ,3pringt.
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Bei Betätigung -des Anlassers 3-2 gelangen also die Kupplungsteile
30, 3 i in Eingriff, und das Rad 28 wird mitsamt der Pumpe 29 in Umdrehungen versetzt,
z. B. im Uhrzeigersinn. Demzufolge drehen sich das Zwischenrad 27 im entgegengesetzten
und der Sonnenradkörper 9 wieder im gleichen Sinne. Im Uhrzeigersinn drehen sich
infolgedessen auch die Planetenräder 7 und ;m entgegengesetzten Sinn das lose auf
der Welle i sitzende Zahnrad 12, solange die Bremse nicht angezogen ist, wie das
beim Anlassen zunächst. der Fall ist. Die Räder 7 und 12 laufen leer um, und die
Motorwelle i bleibt zunächst unbeeinflußt. Der Sonnenradkörper 9 treibt weiterhin
auch d?e Planetenräder 8 an, die sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen und auf
dem festen Zahnkranz 33 abwälzen. ,Dabei werden die Zapfen 6 der Planetenräder 8
im Uhrzeigersinn mitgenommen, und es läuft die Schraubienwelle 2 ebenfalls im Uhrzeigersinn
um und speichert hierbei infolge der Schwungmasse, weiche die Luftschraubenflügel,
die Flanschscheibe 4 und die übrigen umlaufenden Getriebeteile bilden, eine erhebliche
kinetische Energie auf.
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Mit dem Zahnrad 28 beginnt gleichzeitig auch die Flüssigkeitspumpe
29 umzulaufen, und diese fördert bei offenem Ventil 23 Drucköl durch die Leitung
22 nach der Kammer 2o im Zylinder 19 mit der Folge, daß, unmittelbar nachdem die
Luftschraubenwelle einen ersten kräftigen Antriebsimpuls erhalten hat, der Kolben
i8 entgegen der Spannung seiner Feder 21 gemäß Fig. 3 nach rechts verschoben und
dadurchdas Bremsband angezogen, also das Rad 12 abgebremst und zum Stehen gebracht
wird. Demzufolge setzen die durch den Spnnenradkörper 9 angetriebenen und auf dem
nunmehr feststehenden Rad 12 sich abwälzenden Planetenräder 7, an ihren Zapfen 5
angreifend, auch die Motorwelle i in Umdrehungen, und zwar gleichfalls im Uhrzei.gersinn.
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Dabei nimmt die vom Anlasser 32 auf .die Motorwelle i übertragende
Kraft im gleichen Grade zu wie die rasch und stetig zunehmende Bremskraft an der
Trommel 13. Andererseits nimmt dabei die Belastung des Anlassers 32 zu, bis dieser
schließlich das Getriebe und den Motor nicht mehr durchzuziehen vermag und sein
Umlauf langsamer zu werden beginnt. Infolgedessen beginnen nun rückwirkend auch
die umlaufende Luftschraubenwelle 2 und die mit ihr umlaufenden Teile ihre aufgespeicherte
Energie an die Motorwelle abzugeben, so daß nunmehr sowohl vom Anlasser als auch
von der Luftschraubenwelle her eine antreibende Kraft an der Motorwelle wirksam
wird, welche den Motor anwirft, ehe die Wirkung des Anlassers fühlbar nachläßt.
In dem Augenblick, in welchem der Motor anspringt, übernimmt die Motorwelle den
Antrieb von Getriebe und Luftschraubenwelle, der nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nach Fig. i durch zwei Übersetzungsstufen erfolgen kann, je nachdem man die Bremse
angezogen läßt oder löst.
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Bei angezogener Bremse läuft der Sonnenradkörper 9 rascher um als
die Motorwelle i. Die Kupplung 34, 35 bleibt in ihrer gelösten Stellung, weil die
Reibkraft zwischen der Welle i und derReibbüchse 4o (Fig.4) sich über die Verzahnung
38, 39 derart auf den Kupplungsring 36 auswirkt, daß dieser seine rechte Endstellung
beibehält. Es erfolgt bei dieser Stellung der Kupplung 34, 35 ein Antrieb der Schraubenwelle
2 durch eine Übersetzung der Planetenantriebe 7, 10 und 8, 33.
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Durch Umschalten des Ventils 23 am Hebel z5 (Fig.3) kann man aber
auch die durch die Leitung 22 zuströmende Flüssigkeit in die Leitung 24 überströmen
lassen und !dadurch den Öldruck vom Kolben 18 nehmen. Es entspannt sich dann die
Feder 21 und verschiebt den Kolben i8 in eine solche Endstellung, daß sich das Bremsband
14 lockert und die Bremstrommel 13 mit dem Rad 12 umlaufen kann. Von diesem Augenblick
ab laufen die Planetenräder 7 und das Kuplungsrad 12 leer mit, mit der Folge, daß
die bisher höhere Drehzahl des Sonnenradkörpers 9 gegenüber der Drehzahl der Motorwelle
i zurückfällt und der Sonnenradkörper daher langsamer als diese umläuft. Die Folge
davon ist, daß der Reibungsdruck an der Kupplung 34, 35 sich an der Schrägverzahnung
38, 39 in eine Schubkraft verwandelt, welche den Kupplungsring 36 nach links verschiebt
und nunmehr die Kupplung 34, 35 einrückt. Dadurch ;werden die Motorwelle i und der
Sonnenradkörper 9 starr miteinander verbünden. Beide Elemente laufen also mit gleicher
Drehzahl um. Die Planetenräder ; und das Rad 12 laufen leer mit um, und die Motorwelle
i treibt die Schraubenwelle 2 nur mit einer Übersetzung der Verzahnung i i und der
Planetenräder 8 an.
Bei neuerlichem Anziehen der Bremse durch eine
Umstellung des Ventils 23, derart, daß der volle Öldruck wieder auf den Kolben i8
wirken kann, wird dc:r anfängliche Zustand unmittelbar nach dem Anlassen wiederhergestellt,
indem ein kraftschlüssiger Antrieb über das Planetenradgetriebe 7, io wieder einsezt
und infolgedessen der Sonnenradkörper 9 versucht, wieder schneller umzulaufen als
die Motorwelle, wobei die Kupplung 3d., 35 wieder ausrückt.
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Fig.2 zeigt, wie zwischen Sonnenradkörper 9 und Bremstrommel 13
eine weitere Übersetzung eingeschaltet werden kann. Es greift bei diesem Ausführungsbeispiel
der Zahnkranz io nicht unmittelbar in das Rad 7 ein, sondern in ein davor angeordnetes
und mit diesem festgekuppeltes kleineres Rad 7ü Um die durch das Einschalten des
Rades 7" bedingte größere Baulänge wieder auszugleichen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel
der Bremskranz der Trommel 13 gegen die Glocke 9 gerichtet. Im übrigen wirkt
die Anordnung nach Fig.2 genau so wie diejenige i nach Fig. i. Im Rahmen der Erfindung
ist die Bauart der Bremse beliebig. Es kann an Stelle der Handbremse auch eine Flüssigkeitsbremse,
eine pneumatische Bremse oder eine elektrische Bremse oder sonst eine geeignete
Kupplungsvorrichtung angeordnet werden. Ebenso beliebig ist die besondere Bauart
der Überholungskupplung zwischen Motor- und Propellerwelle. Gegebenenfalls kann
dieÜberholungskupplung die beiden Wellen auch unmittelbar verbinden. Auch ist im
Rahmen der Erfindung die Zahl der Planetenräder und die Wahl der Übersetzung zwischen
Anlasser und Getriebe und zwischen dem Sonnenradkörper und den Wellen freigestellt.
Das Getriebe der Anordnung nach der Erfindung muß nicht gerade als Planetengetriebe
ausgebildet sein. Die Bedienungsglieder für den Anlasser können mit dem Bedienungsglied
für das Ventil 23 in der Leitung 22 gekuppelt sein, so daß beide Vorrichtungen durch
ein gemeinschaftliches Hauptbedienungsglied betätigt werden können.
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Die Pumpe 28 saugt ihr Drucköl entweder aus einem besonderen Behälter,
oder sie ist an den Schmierölkreislauf des Motors angeschlossen. An Stelle von Drucköl
kann auch Druckwasser, z. B. Kühlwasser, treten. Ini Falle der Ausbildung der Bremse
für ein anderes Betriebsmittel wird die Pumpe 28 selbstverständlich durch einen
passenden Druck- oder Stromerzeuger ersetzt. Bei Anordnung einer elektrischen Einlichtung
kann der Bremsstrom auch dem An:lasserstromkreis entnommen werden. De Bremsvorrichtung
kann auch so gestaltet werden, daß das Bremsband von zwei Enden her angezogen, wird.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung des Erfindungsgegenstandes an einem Verstellpropellerantrieb,
weil bei einer solchen Anordnung die Luftschraubenflügel beim Anlassen ganz zurückgestellt
werden können und die Bremswirkung des Luftwiderstandes beim Anlassen auf ein Mindestmaß
beschränkt wird. Demzufolge kann die Massenenergie der in Umlauf gesetzten Luftschraube
beim Anlassen voll ausgenutzt werden.
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Die Erfindung kann auch für den Antrieb von Schwungmassen an fahrbaren
oder stationären Maschinen Verwendung finden.