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Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere
von Kraftfahrzeugen, mit einer Druckmittelanlage, welche eine von der Brennkraftmaschine
angetriebene, während des Betriebes den Druckmitteldruck von 5o bis 55 atü für die
Anlage liefernde Hauptpumpe und eine unabhängig von der Brennkraftmaschine, vorzugsweise
elektromotorisch angetriebene Hilfspumpe umfaßt, die bei Stillstand oder während
des Andrehens der Brennkraftmaschine den Druckmitteldruck liefert.
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Die Erfindung bezweckt vor allem eine Vereinfachung und eine möglichst
wirtschaftliche Ausnutzung der Druckmittelanlage auch für das Andrehen der Maschine.
Sie besteht darin, daß zwischen Hauptpumpe und Hilfspumpe ein Umschaltschieber vorgesehen
ist, welcher es ermöglicht, zum Andrehen der Maschine den Saugraum der vorzugsweise
als Kolbenpumpe ausgebildeten Hauptpumpe mit Druckmittel von der Hilfspumpe zu beliefern,
und daß ferner die Hauptpumpe derart mit der Brennkraftmaschine kuppelbar ist, daß
sie als Druckmittelmotor zum Andrehen der Brennkraftmaschine wirkt. Eine besondere
Vorrichtung zum Andrehen, z. B. ein elektrischer Andrehmotor, kommt dadurch in Fortfall.
Es sind zwar handbetätigte Andrehvorrichtungen bekannt, bei welchen eine doppelt
wirkende Kolbenpumpe, ein Umsteuersehalter
und ein Ölmotor zum
Andrehen vorgesehen sind, doch wird bei diesen der Andrehmotor während des Betriebes
nicht als Pumpe für die Belieferung einer Druckmittelanlage verwendet.
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Bei der Andrehvorrichtung nach der Erfindung wird gleichzeitig mit
der Umschaltung der Hauptpumpe auf Andrehstellung die Druckleitung der Hilfspumpe
auf erhöhten Druck gebracht, z. B. durch verstärkte Federbelastung eines Überdruckventils,
und außerdem dadurch ein von der Hauptpumpe, vorzugsweise über einen Freilauf, angetriebenes
Andrehritzel in die Andrehverzahnung der Brennkraftmaschine eingerückt bzw. eine
andere Andrehvorrichtung eingeschaltet. Die Druckmittelhauptpumpe ist eine selbsttätig
regelbare Pumpe, z. B. eine Taumelscheibenkolbenpumpe, deren Fördermenge sich dem
jeweiligen Bedarf an Druckmittel anpaßt.
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Außer der Ersparnis eines besonderen Anlassers wird der Vorteil erzielt,
daß die Stromentnahme aus der Batterie während des Andrehvorganges wesentlich geringer
ist als bei Verwendung eines üblichen elektrischen Andrehmotors. Die Batterie wird
dadurch geschont, so daß auch bei geringer Batterieladung noch ein Andrehen möglich
ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. i ein
Schaltschema der Erfindung während des Normalbetriebes, Fig. 2 ein entsprechendes
Schaltschema während des Andrehens und Fig. 3 und 4 Ansichten der imAntrieb der
Druckmittelhauptpumpe vorgeschlagenen Freiläufe in Pfeilrichtung 3 bzw. 4. ' In
Fig.. i sind die unter dem Druck der Druckmittelhauptpumpe stehenden Druckmittelleitungen
mit durchgehenden starken Linien, in Fig.2 die unter dem Druck der Hilfspumpe stehenden
Druckmittelleitungen mit gestrichelt starken Linien ausgezogen, wobei die Druckrichtung
durch Pfeile angedeutet ist. Von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine io wird
über ein Getriebe und einen Keilriementrieb i i sowie über einen Freilauf 12 die
Welle 13 der Druckmittelhauptpumpe 14 angetrieben. Letztere ist als Taumelscheibenkolbenpumpe
mit der Taumelscheibe 15 und einer Anzahl (z. B. neun) auf dem Umfang verteilter
Kolben 16 ausgebildet. Die Kolben wirken in Arbeitsräumen 17, welche beirrt Umlaufen
der Pumpe abwechselnd mit einem Saugraum 18 und einem Druckraum ig in Verbindung
kommen.
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Auf der Welle 13 sitzt undrehbar, aber verschiebbar eine Muffe 2o,
deren Flansch als Kolben 2i in einen Druckraum 22 wirkt und durch eine Feder 23
nach links gedrückt wird. Über einen Freilauf 24 steht sie mit dem Andrehritzel
25 in Verbindung, das bei axialer Verschiebung in den Andrehzahnkranz 26 des Schwungrades
der Brennkraftmaschine io einspuren kann.
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Die Pumpe 14 saugt das Druckmittel, z. D. Öl, aus einem-Behälter 27
über eine Saugleitung 28 an. Diese führt zu einem Umschaltschieber 29, der
mit Steuernuten 30, 31 und 32 versehen ist. Der Umschaltschieber 29 wird durch eine
Feder 33 nach rechts gedrückt; er kann bei Strombeschickung der Spule 34 gegen die
Wirkung der Feder 33 in die Lage nach Fig. 2 verstellt werden. In der in Fig. i
gezeichneten Lage ist die Saugleitung 28 mit der Leitung 35 verbunden, welche einerseits
zum Saugraum 18 der Pumpe 14 und andererseits über die Zweigleitung 36 zum Druckraum
22 des Kolbens 2i führt.
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Aus dem Druckraum ig der Hauptpumpe 14 führt eine Druckleitung 37
über ein Rückschlagveritil 38 zu den Zweigleitungen 39 und 4o, die in der Stellung
nach Fig. i in die Steuernuten 30 und 32 des Umschaltschiebers 29 münden.
In der gezeichneten Läge ist die Zweigleitung 40 über die Steuernut 32 mit der Druckleitung
41 verbunden, welche über die Leitung 44, zu der DruckleitÜng 42 der Verbrauchsstellen
43 führt, deren Rückleitung 44 das Öl zum Behälter 27 zurückleitet. Derartige Verbrauchsstellen
können dazu dienen, eine Servobremse oder eine Servolenkung zu beliefern oder eine
Vorrichtung zum Öffnen eines Schiebedaches, von Schiebefenstern od. dgl. zu betätigen.
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An die Leitungen der Hauptpumpe 14 sind die Leitungen einer z. B.
als Zahnradpumpe ausgebildeten Hilfspumpe 45 angeschlossen. Letztere kann durch
einen Elektromotor 46 angetrieben werden, welcher seinen Strom aus einer Stromquelle
47 über den Zündschalter 48 und -einen selbsttätigen Schalter 49 erhält. Die Hilfspumpe
45 saugt, sobald sie in Betrieb gesetzt ist, Öl über die Leitung 5o aus dem Behälter
27 an und drückt es über die Druckleitung 51 und über ein Rückschlagventil 52 in
die Druckleitungen 41, 41Q und 42 der Hauptpumpe 14.
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Ein Druckregelschieber 53 ist in einer Zweigleitung 54 der Druckleitung
51 der Hilfspumpe 45 angeordnet. Durch eine Feder 55 wird er nach abwärts gedrückt.
Bei einem bestimmten Höchstdruck in 'den Leitungen der Hilfspumpe, z. B. bei 5o
atü, öffnet er eine Rückleitung 56 und regelt dadurch den Druck in diesen Leitungen.
Eine Zweigleitung 57 der Druckleitung 51 führt zu einer Steuernut 58 im Druckregelschieber
53. Bei Abwärtsverstellung des Regelschiebers wird die Leitung 57 mit einer Leitung
59 verbunden, die zum Druckraum 6o eines auf der Rückseite der Taumelscheibe 15
angeordneten Kolbens 61 führt. Außerdem führt eine Zweigleitung 62 von der Druckleitung
41 der Hauptpumpe 14 zum Druckraum 63 eines von einer Feder 64 belasteten Kolbens
65, welcher den Schalter 49 betätigt. Bei geringem Öldruck ist der Schalter 49 unter
der Wirkung der Feder 64 geschlossen; beim Überschreiten eines bestimmten Druckes
in den Leitungen 41, 62 bzw. im Druckraum 63,z. B. bei 6o atü, wird der Kolben 65
gegen die Wirkung der Feder 64' angehoben und .dadurch der Schalter 49 geöffnet.
' An die Stromquelle 47 ist eine elektrische Leitung 66 angeschlossen, welche zum
Anlaßschalter 67 führt.. Wenn dieser geschlossen wird, werden die Spule 68 für den
Federverstellkolben 69 der Feder
55 und die Spule 34 für den Umschaltschieber
29 unter Strom gesetzt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Im Normalbetrieb
(Fig. i) wird die Druckmittelhauptpumpe 14 über den Keilriementrieb i i und den
Freilauf 12 von der Brennkraftmaschine io angetrieben. Der Anlaßschalter 67 ist
geöffnet, und der Umschaltschieber 29 befindet sich in der in Fig. i dargestellten
Lage. Die Druckmittelhauptpumpe 14 saugt Öl aus dem Behälter 27 über die Leitungen
28 und 35 in den Saugraum 18 und drückt infolge der hin und her gehenden Bewegung
der Kolben 16 das Öl aus dem Druckraum i9 über die Teile 37, 38, 40, 32, 41, 41"
und 42 zu den Verbrauchsstellen 43. über die Zweigleitung 62 wird der Kolben 65
gegen die Wirkung der Feder 64 angehoben, so daß der Schalter 49 geöffnet wird und
damit die Hilfspumpe 45 außer Betrieb ist. Da der an die Saugleitung 35 angeschlossene
Druckraum 22 des Kolbens 21 drucklos ist, ist das Andtehritzel 25 unter der Wirkung
der Feder 23 außer Eingriff mit dem Zahnkranz 26.
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Soll die Brennkraftmaschine io angedreht -,verden, so wird der Anlaßschalter
67 gleichzeitig mit dem Zündschalter 48 bzw. nach diesem geschlossen (Fig. 2). Da
der Druckraum 63 des Schalters 49 drucklos ist, ist der Schalter 49 ebenfalls geschlossen.
Dadurch werden der Elektromotor 46 und die Hilfspumpe 45 in Betrieb gesetzt. Die
Pumpe 45 saugt Öl aus dem Behälter 27 über die Saugleitung 5o an und drückt es über
die Leitungen 51, 52, 44, und 42 zu den Verbrauchsstellen 43. Gleichzeitig mit dem
Einschalten des Schalters 49 der Hilfspumpe 45 werden auch die Spulen 68 und 34
unter Strom gesetzt. Die Belieferung der Spule 68 mit Strom hat zur Folge, daß der
Federverstellkolben 69 nach abwärts gedrückt und die Feder 55 auf höhere Vorspannung
verstellt wird. Die Federspannung ist derart gewählt, daß bei einem Höchstdruck
von 5o atü die Verbindung der Zweigleitung 54 mit der Rückleitung 56 geöffnet und
dadurch ein bestimmter Druck in den Leitungen dLr Hilfspumpe 45 gehalten wird. Durch
die Unterstrornsetzung Jer Spule 34 wird der Umschaltschieber 29 in seine linke
Endlage verstellt, wodurch die Leitung 41 über die Nut 31 mit der Leitung 35 und
die Zweigleitung 39 über die Nut 30 mit der Saugleitung 28 verbunden wird.
Die Hilfspumpe 45 liefert daher Drucköl über die Leitungen 41, 31, 35 in- den normalerweise
als Saugraum wirkenden Raum 18 der Hauptpumpe 14, wodurch diese als :Motor in Betrieb
gesetzt wird. Aus der Pumpe 14 fließt das 01 nach seiner Arbeitsleistung
vom Raum i9 über die Leitungen 37, 38, 39# 30, 28 in den Ölbehälter 27 zurück. Da
gleichzeitig Drucköl über die Zweigleitung 36 in den Druckraum 22 strömt, wird der
Kolben :2i mit dem Andrehritzel 25 bei Erreichen eines bestimmten Öldruckes nach
rechts verschoben, *wodurch das Ritzel mit der Verzahnung 26 in Eingriff
kommt und die Brennkraftmaschine io andreht. Der Freilauf 24 kuppelt hierbei die
Welle 13 der Pumpe 14 in üblicher Weise mit dem Ritzel 25, während der entgegengesetzt
gerichtete Freilauf 12 entkuppelt wird.
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Mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine versucht die Hauptpumpe
14 mehr Drucköl aufzunehmen, als die Hilfspumpe 45 liefern kann. Dadurch sinkt der
Öldruck in der Leitung 51, und der Druckregelschieber 53 wird durch die Feder 55
nach abwärts verschoben. Die Leitung 57 wird über die Nut 58. und die Leitung 59
mit dem Druckraum 6o verbunden, wodurch der Verstellkolben 61 die T aumelscheibe
15 aufrichtet. Dies hat ein Absinken der Förderleistung der Hauptpumpe 14 und damit
eine neue Druckerhöhung in den Druckleitungen der Hilfspumpe 45 zur Folge. Der Schieber
53 wird angehoben und der Gleichdruckzustand wiederhergestellt. Es wird also, sobald
ein schlupffreier Betrieb zwischen der Hilfspumpe 45 und der als Ölmotor arbeitenden
Hauptpumpe 14 möglich ist, der Hub des letzteren so geregelt, daß ein gleichbleibender
mittlerer Öldruck (z. B. etwas unterhalb von 55 atü) eingehalten wird. Das Andrehmoment
M an der Kurbelwelle wird hierbei mit zunehmender Drehzahl n ungefähr nach einer
Hyperbel- (M - n = const) geregelt.
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Sobald die Brennkraftmacchine angesprungen ist, unterbricht sie die
Antriebsverbindung zwischen ihrer Kurbelwelle und der Pumpenwelle 13 im Freilauf
24 und stellt den Antrieb der Hauptpumpe 14 über den Freilauf 12 her. Wird nunmehr
der Anlaßschalter 67 geöffnet und dadurch der Umschaltschieber 29 durch die Feder
33 in die in Fig. i gezeichnete Lage zurückverstellt, so beliefert die Hauptpumpe
14 wieder als Pumpe die Leitungen in der in Fig. i dargestellten Weise. Sobald der
von der Hauptpumpe erzeugte Druck eine bestimmte Höhe, z. B. 6o atü, erreicht hat,
wird über die Zweigleitung 62 der Kolben 65 angehoben und der Schalter 49 geöffnet.
Der Elektromotor 46 und die Hilfspumpe 45 werden dadurch außer Betrieb gesetzt.
Durch das Öffnen des Anlaßschalters 67 wird auch die Spule 68 stromlos, so daß die
Feder 55 entlastet, der Druck auf den Druckregelschieber 53 verringert wird.
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Gegebenenfalls kann auch in der in beiden Fällen (Fig. i und 2) als
Druckleitung wirkenden Leitung 41 bzw. in Verbindung mit dieser ein Druckmittelspeicher
zusammen mit einer. von Hand od. dgl. angetriebenen Ölpumpe angeordnet werden, so
daß die Brennkraftmaschine auch ohne elektrische Kraft angedreht werden kann. Der
Druckmittelspeicher kann z. B. durch Regel- oder Abschaltventile mit der Leitung
41 verbunden bzw. von ihr abgeschaltet werden.