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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Startereinrichtung zum Starten
eines Verbrennungsmotors, wie diese insbesondere für handgehaltene
Werkzeuge, Kettensägen, Rasenmäher, Rasentrimmer,
und dergleichen oder eines Verbrennungsmotors für Fahrzeuge,
insbesondere Kleinkrafträder, für Boote oder Kleinstflugzeuge
werden verwendet. Derartige Startereinrichtungen umfassen ein Abtriebselement, welches
in Gestalt einer sich drehenden Welle oder eines Flansches ausgebildet
sein kann, und in das bei Betätigung der Startereinrichtung
ein Starterdrehmoment eingeleitet wird, wobei das Abtriebselement mit
der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Wirkverbindung steht,
um in diese ein Kurbelwellendrehmoment zum Starten einzuleiten.
Die Startereinrichtung kann handbetrieben sein, wobei handbetriebene Startereinrichtungen
meist mit einem Zugseil versehen sind, an das endseitig eine Handhabe
angebracht ist. Durch Ziehen des Zugseiles wird eine Seilrolle in
eine Drehbewegung versetzt, wobei nur während der Betätigung
der Startereinrichtung das Abtriebselement mit der Kurbelwelle in
Verbindung gebracht ist, um in diese das Drehmoment einzuleiten. Ferner
sind mittels eines Elektromotors betreibbare Startereinrichtungen
bekannt, welche jedoch ebenfalls ein Abtriebselement umfassen, über
die in die Kurbelwelle ein Kurbelwellendrehmoment eingeleitet wird.
Ferner sind Startereinrichtungen bekannt, die aus einer Kombination
einer handbetriebenen Einrichtung sowie einer Einrichtung mit einem
Elektromotor bestehen. So kann wahlweise der Verbrennungsmotor mittels
der Handhabe oder mittels des Elektromotors gestartet werden. Ebenfalls
existieren Startereinrichtungen, die nur über einen Elektromotor als
E-Starter verfügen.
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Weiterhin
sind auch verschiedene andere mechanische, hydraulische oder pneumatische
Starteinrichtungen bekannt. Alle bekannten Starteinrichtungen verwirklichen
das Grundprinzip, dass ein Startdrehmoment eingeleitet wird, das
auf die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors übertragen
wird. So ist der Kick starter bei Zweiradmotoren ebenso als Starteinrichtung
im Sinne der Erfindung anzusehen wie ein eigenständiger
(kleiner) Verbrennungsmotor zum Starten eines weiteren (größeren)
Verbrennungsmotors.
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Stand der Technik
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Aus
der
DE 41 35 405 A1 ist
eine Startereinrichtung zum manuellen Starten eines Verbrennungsmotors
bekannt, die im Wesentlichen aus einer mittels eines Zugseils zu
betätigenden Seilrolle besteht, mit der über ein
Gesperre die Kurbelwelle in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
Durch die Bauweise des Verbrennungsmotors weist die Kurbelwelle
in ihrer Drehbewegung generell einen sich periodisch ändernden
Drehmomentverlauf auf, wobei dieser von der Bauart des Verbrennungsmotors
als Zweitaktmotor oder als Viertaktmotor abhängt. Während
der Kompressionsphase des Verbrennungsmotors ist ein hohes Drehmoment
erforderlich, wohingegen der Expansionsphase die Drehbewegung der Kurbelwelle
der Drehbewegung der Startereinrichtung sogar voreilen kann. Dieser
stark periodische Drehmomentbedarf des zu startenden Verbrennungsmotors
erzeugt eine entsprechende periodische an- und abschwellende Kraft
im Zugseil, welche der Anwender überwinden muss und als
ruckartige Belastung empfindet. Beispieisweise kann bei einem 73
cm
3 Einzylinderzweitakttrennschleifer eine
Seilkraft mit einem Spitzenwert von 550 N entstehen. Dieses bedeutet
eine erhebliche Belastung für den Anwender. Zwar werden
eine Kupplungstrommel und ein Träger im Gesperre als voneinander
getrennte Teile vorgeschlagen, zwischen denen ein elastisch verformbarer
Mitnehmer eingebracht ist, um die Kraftspitzen des Reaktions-Drehmomentes
abzufangen. Jedoch kann in Abhängigkeit von der Kolbenstellung
des Verbrennungsmotors auch beim Beginn des Startvorganges eine
sehr hohe Kraft erforderlich sein, um die Startereinrichtung in
Drehbewegung zu versetzen. Daher kann ein elastisch verformbarer Mitnehmer,
der beispielsweise als Spiralfeder ausgeführt ist, die
periodische Zugseilkraft nicht wesentlich glätten. Ferner
ist die Seilrolle direkt drehbeweglich mit der Kurbelwelle in Verbindung
gebracht, so dass beim Startvorgang die Seilrolle die gleiche Drehzahl wie
die Kurbelwelle aufweisen muss. Le diglich die geringe Drehzahldifferenz,
die durch den elastisch verformbaren Mitnehmer ermöglicht
wird, bietet eine leichte Abweichung in der Drehzahl zwischen der Kurbelwelle
und der Seilrolle.
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Aus
der
DE 102 55 838
A1 ist eine weitere Startereinrichtung für einen
Verbrennungsmotor bekannt, welche wahlweise und beliebig austauschbar einen
Elektrostarter, einen Reversierstarter oder eine Kombination aus
einem Elektrostarter und einem Reversierstarter aufweisen kann.
Der Elektromotor kann bei dieser Startereinrichtung über
ein Getriebe mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden
sein, wobei gemäß des hierin offenbarten Getriebes
ein starres Über- oder Untersetzungsverhältnis
zwischen dem Reversierstarter bzw. dem Elektrostarter und der Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors gegeben ist. Der sich periodisch ändernde
Drehmomentbedarf des Verbrennungsmotors wird daher auch durch ein
Getriebe direkt auf das Zugseil übertragen, welches durch
den Anwender bedient wird.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung,
Vorteile
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Startereinrichtung
zum Starten eines Verbrennungsmotors zu schaffen, welche einen verbesserten
Kraft- bzw. Drehmomentverlauf zum Betrieb der Startereinrichtung
weitgehend unabhängig von der Kompressions- und der Expansionsphase
des Verbrennungsmotors aufweist.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Startereinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Wirkverbindung
zwischen dem Abtriebselement und der Kurbelwelle derart ausgebildet
ist, dass bei einem konstanten Starterdrehmoment das in die Kurbelwelle
eingeleitete Kurbelwellendrehmoment abhängig vom Kurbelwellendrehwinkel
veränderlich ist.
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Die
Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die Wirkverbindung zwischen
dem Abtriebselement und der Kurbelwelle so weiterzubilden, dass
in Abhängigkeit vom Kurbelwellendrehwinkel ein sich änderndes Über-
oder Untersetzungsverhältnis geschaffen wird. Erst mit
einem Über- oder Untersetzungsverhältnis, welches
in Relation zum Kurbelwellendrehwinkel gebracht wird, kann die periodisch stark
schwankende Belastung in der Startereinrichtung überwunden
werden. Als Wirkverbindung ist allgemein die mechanische Kopplung
zwischen dem Abtriebselement und der Kurbelwelle zu verstehen, wobei
das Abtriebselement in Abhängigkeit von der Ausführung
der Startereinrichtung als manuell betriebene Startereinrichtung
oder als elektrisch betriebene Startereinrichtung das jenige sich
drehende Element beschreibt, auf das entweder manuell oder mittels
eines Elektromotors zur Erzeugung einer Drehbewegung eingewirkt
wird. Somit ist der Gedanke der erfindungsgemäßen
Lösung der Wirkverbindung zwischen dem Abtriebselement
und der Kurbelwelle nicht lediglich auf handbetriebene Startereinrichtungen
begrenzt, sondern kann auch einen verbesserten Drehmomentverlauf
für einen Elektromotor beschreiben, um diesen beispielsweise
kleiner auszuführen, wenn kleinere maximal erforderliche
Drehmomente auftreten.
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Die
erfindungsgemäße Wirkverbindung zwischen dem Abtriebselement
und der Kurbelwelle kann bei einem Einzylindermotor sowohl für
einen Zweitaktmotor als auch für einen Viertaktmotor angewendet
werden. Die partielle Änderung des Übersetzungsverhältnisses
bezieht sich daher bei einem Zweitaktmotor auf eine periodische
Wiederholung über einer einzigen Umdrehung, während
eine Änderung bei einem Viertaktmotor über zwei
Umdrehungen erfolgt. Grundsätzlich besteht der Erfindungsgedanke
daher in der Überwindung des Verdichtungstaktes, währenddessen
eine Erhöhung des Drehmomentes erreicht wird, wohingegen
nach Überwindung des oberen Totpunktes nach dem Verdichtungshub ein Übereilen
der Drehbewegung des Abtriebselementes durch die Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors vermieden werden soll.
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Die
erfindungsgemäße Wirkverbindung kann ebenso bei
Zweitakt- oder Viertakt-Mehrzylindermotoren angewendet werden. Hierbei
ist dann die Änderung des Kurbelwellendrehmoments abhängig
von der Zylinderzahl, dem Motortyp (Reihen, Boxen-, V-Motor etc)
und der Zündfolge einzustellen.
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Eine
mögliche Ausführungsform der Startereinrichtung
betrifft eine handbetriebene Startereinrichtung, welche eine Handhabe,
ein an dieser angeordnetes Starterzugmittel und eine Zugmittelrolle
zur Aufwicklung sowie zur Abwicklung des Starterzugmittels umfasst,
um das Starterdrehmoment (indirekt) in die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
einzuleiten. Im Ruhezustand der Startereinrichtung ist das Zugmittel
auf der Zugmittelrolle aufgewickelt, so dass bei Betätigung
der Startereinrichtung lediglich über die Handhabe in das
Starterzugmittel eine Zugkraft eingeleitet werden muss, so dass
dieses von der Zugmittelrolle abgewickelt wird. Damit wird die Zugmittelrolle
in eine Drehbewegung versetzt, und in dieser einen Starterdrehmoment
eingeleitet. Dieses Starterdrehmoment wird über die erfindungsgemäße Wirkverbindung
nunmehr als verändertes Kurbelwellendrehmoment in die Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors überführt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Startereinrichtung ist das Abtriebselement durch die Zugmittelrolle
selbst gebildet, wobei zwischen der Zugmittelrolle und der Kurbelwelle
eine Getriebeeinheit angeordnet ist, die das Starterdrehmoment der
Zugmittelrolle mit einem in Abhängigkeit vom Kurbelwellendrehwinkel
veränderlichen Unter- oder Übersetzungsverhältnis
auf die Kurbelwelle überträgt. Mit dieser Ausführungsform wird
eine handbetätigte Startereinrichtung beschrieben, wobei
das sich ändernde Unter- oder Übersetzungsverhältnis
in Abhängigkeit vom Kurbelwellendrehwinkel durch die Getriebeeinheit
selbst variiert wird. Wird eine gleichförmige Zugbewegung
in das Starterzugmittel eingeleitet, so wird die Zugmittelrolle in
eine ebenso gleichförmige Drehbewegung versetzt. Das sich
periodisch ändernde erforderliche Kurbelwellendrehmoment über
den Kurbelwellendrehwinkel wird durch das Unter- oder Übersetzungsverhältnis
in der Getriebeeinheit kompensiert, so dass das über die
Zugmittel rolle bereitgestellte Starterdrehmoment etwa gleichförmig
verläuft. Die starke Schwellkraftbelastung im Starterzugmittel
tritt daher nicht mehr auf, da das sich periodisch ändernde
Unter- oder Übersetzungsverhältnis eine Glättung bewirkt.
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Somit
ist es von Vorteil, dass sich während des Verdichtungshubes
des Verbrennungsmotors ein kleines und während des Expansionshubes
des Verbrennungsmotors ein großes Übersetzungsverhältnis
in der Getriebeeinheit einstellt. Dieses muss entsprechend auf die
Variante des Verbrennungsmotors als Zweitaktmotor oder als Viertaktmotor
angepasst sein. Dabei ist bevorzugterweise vorzusehen, dass sich
das Übersetzungsverhältnis bei Zweitaktern jeweils
in gleicher Weise über eine Kurbewellenumdrehung ändert,
während beim Viertakter die Änderung des Übersetzungsverhältnisses
jeweils über zwei Kurbelwellenumdrehungen vorgesehen ist.
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Eine
mögliche erste Ausführungsform der Getriebeeinheit
besteht erfindungsgemäß darin, dass diese nach
Art eines Doppelkurbelgetriebes ausgeführt ist. Ein Doppelkurbelgetriebe
umfasst gewöhnlich ein erstes und ein zweites Kurbelelement, wobei
zwischen den Kurbelelementen endseitig eine Koppelstange angeordnet
ist, um die Drehbewegung des ersten Kurbelelementes auf das zweite
Kurbelelement zu übertragen. Die beiden Kurbelelemente sind
versetzt zueinander gelagert, wobei ein Kurbelelement angetrieben
wird, und die Antriebsbewegung über die Koppelstange in
das zweite Kurbelelement eingeleitet wird. Wird das erste Kurbelelement mit
einer gleichförmigen Drehbewegung angetrieben, so führt
das zweite Kurbelelement eine über dem Umfang ungleichförmig
beschleunigte sowie verzögerte Bewegung aus. Damit ändert
sich über der Volldrehung des ersten Kurbelelementes das
Drehmoment im zweiten Kurbelelement, welches umgekehrt proportional
zur Drehgeschwindigkeit des zwei ten Kurbelelementes ist. Das Doppelkurbelgetriebe
ist erfindungsgemäß zwischen dem Abtriebselement der
Startereinrichtung und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet,
um das gewünschte Unter- oder Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Abtriebselement und der Kurbelwelle einzustellen.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass das erste Kurbelelement durch die Zugmittelrolle
mit einem planseitig angeordneten Gelenkbolzen gebildet ist, welche
um eine Rollenachse rotiert und wobei das zweite Kurbelelement als
Hebelarm ausgebildet ist, welcher in einer Aufnahmebrücke
um eine Abtriebsachse drehbar gelagert ist, wobei diese relativ zur
Rollenachse einen Versatz aufweist. Die Abtriebsachse kann jedoch
mit der Rotationsachse der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übereinstimmen.
Der planseitig an der Zugmitterolle angeordnete Gelenkbolzen ist
außermittig angebracht und führt durch die Rotation
der Zugmittelrolle insgesamt eine Drehbewegung um die Rollenachse
aus. Zwischen dem Gelenkbolzen an der Zugmittelrolle und einem weiteren
Gelenkbolzen, der an der herausragenden Seite des Hebelarmes angeordnet
ist, erstreckt sich die Koppelstange. Der Aufbau aus der Zugmittelrolle, der
Koppelstange sowie dem Hebelarm entspricht erfindungsgemäß dem
Doppelkurbelgetriebe, wobei der Hebelarm um die Abtriebsachse rotiert
und über eine Kupplung mit der Kurbelwelle verbunden ist.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, dass die Startereinrichtung eine Aufnahmeplatte
umfasst, an der zumindest die Zugmittelrolle und die Aufnahmebrücke aufgenommen
sind und die die Grundkörper der Startereinrichtung bildet.
Dabei erstrecken sich zwischen der Aufnahmeplatte und der Aufnahmebrücke
zwei Distanzelemente, wobei die Zugmittelrolle zwischen der Aufnahmeplatte
und der Aufnahmebrücke angeordnet ist und die Distanzelemente
seitlich an der Zugmittelrolle entlang geführt sind. Durch
die Aufnahme der Komponenten auf der Aufnahmeplatte wird eine kompakte
Einheit gebildet, wobei die Distanzelemente als zylinderförmige
Stangen ausgebildet sind, und die Aufnahmebrücke quer zur Aufnahmeplatte
verläuft und mit den stangenartigen Distanzelementen mit
der Aufnahmeplatte verschraubt wird. Damit bildet sich eine Art
Rahmen, in dem die Komponenten des Doppelkurbelgetriebes aufgenommen
sind.
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Vorteilhafterweise
erstreckt sich der Hebelarm zur drehbaren Aufnahme mit einem Lagerabschnitt
durch die Aufnahmebrücke hindurch, wobei auf dem aus der
Aufnahmebrücke herausragenden Ende des Lageabschnittes
ein Kupplungskörper verdrehfest angeordnet ist. Die Aufnahmebrücke
dient daher zur drehbaren Aufnahme des Hebelarms und des Kupplungskörpers,
und der Hebelarm umfasst einen zylindrischen Abschnitt, welcher
den Lagerabschnitt bildet, über den sich der Hebelarm durch
die Aufnahmebrücke hindurch erstreckt. Hierzu weist die Aufnahmebrücke
eine Lagerbohrung auf, so dass der zylindrische Lagerabschnitt des
Hebelarmes mit der Bohrung in der Aufnahmebrücke eine Gleitlagerung bildet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform des Kupplungskörpers
ist dieser gemeinsam mit dem Hebelarm als einteiliges Scheibenelement
ausgebildet, welches planparallel zur Zugmittelrolle angeordnet und
versetzt zur Rollenachse der Zugmittelrolle auf einem an der Aufnahmeplatte
angeordneten Lagerzapfen drehbar um eine Kupplungskörperachse
gelagert ist. Dabei erstreckt sich zwischen dem Lagerzapfen und
der Aufnahmeplatte ein Zugmittelrollenlagerabschnitt konzentrisch
um die Rollenachse, um die Zugmittelrolle drehbar an der Aufnahmeplatte
anzuordnen, wobei die Rollenachse und die Kupplungskörperachse
einen Versatz zueinander aufweisen. Erst durch den Versatz kann
die Wirkungsweise eines Doppelkurbelgetriebes erzielt werden, wobei
die gleichzeitige Anordnung sowohl der Zugmittelrolle innenseitig
als auch des Scheibenelementes an der Aufnahmeplatte eine kompakte
Bauweise sowie eine einfache Ausführung der Startereinrichtung
ermöglicht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung des Scheibenelementes umfasst dieses
einen Gelenkbolzen, sodass sich zwischen dem Gelenkbolzen der Zugmit telrolle
und dem Gelenkbolzen am Scheibenelement die Koppelstange erstrecken
kann. Die Gelenkbolzen sind an den jeweiligen Komponenten angeformt,
wobei eine bevorzugte Herstellung dieser Komponenten ein Spritzgussverfahren
im Sinne eines Kunststoffspritzgusses oder eines Aluminiumdruckgusses
sein kann.
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Mit
der erfindungsgemäßen Anordnung der Aufnahmeplatte,
der Zugmittelrolle, des Scheibenelementes bzw. des Hebelarmes sowie
den weiteren das Doppelkurbelgetriebe bildenden Elemente bildet sich
insgesamt eine separierbare bauliche Einheit der Startereinrichtung
aus. Diese kann modular an verschiedene Anwendungen eines Verbrennungsmotors
angepasst werden, wobei auch eine modulartige Ausführung
der Startereinrichtung zur Anpassung an einen Zweitaktmotor oder
einen Viertaktmotor möglich ist. Die anzupassende Schnittstelle
der Startereinrichtung betrifft dabei lediglich die Abhängigkeit
der Über- oder Untersetzung von der Volldrehung des Kupplungskörpers,
wobei der Kupplungskörper selbst auch an die nachgelagerte
Kupplung bzw. die Kurbelwelle angepasst werden muss.
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Der
Kupplungskörper ist zu einer lösbaren und drehmomenffesten
Verbindung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgeführt,
wobei zwischen dem Kupplungskörper und der Kurbelwelle eine
Drehfeder angeordnet ist, welche ein Auskuppeln der Kurbelwelle
aus dem Kupplungskörper während des Startvorgangs
des Verbrennungsmotors verhindert. Je nach Verhältnis des
bereitgestellten Starterdrehmomentes bzw. der Starterdrehzahl des Abtriebselementes
und der Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist es während
der Entspannungsphase unter Berücksichtung des Massenträgheitsmomentes
des Motors möglich, dass die Kurbelwelle kurzzeitig ausklinkt.
Dabei dreht sich die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kurzzeitig schneller
als der Kupplungskörper der Startereinrichtung, wodurch
die Überholkupplung auskuppelt. Daher wird eine Drehfeder
mit Anschlag vorgeschlagen, welche sich bei der Betätigung
der Startereinrichtung vorspannt und somit ein Ausklinken verhindert.
Die Feder sorgt hierbei dafür, dass die Kupplungsseite der
Startereinrichtung der während des Entspannungshubes beschleunigten
Kurbelwelle nacheilt und deshalb eingekuppelt bleibt. Der Anschlag
der Drehfeder schützt die Drehfeder vor Überbeanspruchung
und definiert den Einkupplungswinkel.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Doppelkurbelgetriebes
ist die Koppelstange als biegeelastisches Koppelglied ausgeführt. Dieses
weist eine hufeisenförmige Struktur mit einem biegeelastischen
Bereich auf, so dass sich das Koppelglied bei einer Druckbelastung
zwischen den die Gelenke bildenden Enden verkürzt. Wird
ein größeres Drehmoment über das Doppelkurbelgetriebe
auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen,
so verkürzt sich die Wirklänge der Koppelstange,
und der Abstand zwischen den Gelenkbolzen an der Zugmittelrolle
und am Scheibenelement bzw. am Hebelarm verkürzt sich.
Dadurch verkleinert sich das Untersetzungsverhältnis und
es kann ein größeres Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen
werden, wobei zugleich die Wirkung erzielt wird, dass die erforderliche
Kraft, die über die Handhabe in das Starterzugmittel eingeleitet
werden muss, verringert wird. Damit wird eine effektive Glättung
der periodisch schwankenden Zugkraft erreicht.
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Vorteilhafterweise
sind die die Gelenke bildenden Enden des beigeelastischen Koppelgliedes jeweils
mit Gelenkbolzenbohrungen ausgeführt, in denen die Gelenkbolzen
aufgenommen werden. Ferner umfasst das biegeelastische Koppelglied
eine Anschlaggeometrie, um die elastische Verformung des biegeelastischen
Bereiches zu begrenzen. Damit wird verhindert, dass das biegeelastische
Koppelglied überlastet wird, da die Anschlaggeometrie derart
ausgeführt ist, dass keine plastische Verformung im elastischen
Bereich erzeugt wird. Das biegeelastische Koppelglied wirkt daher
als Druckfeder, welche sich unter Belastung verkürzt. Damit
ist zu Beginn des Startvorganges eine deutliche Kraftverstärkung möglich,
weil während der Verdichtungsphase des Verbrennungsmotors
die Koppelstange unter Belastung zusammengedrückt wird.
Wird der Rundlauf nach wenigen Umdrehungen aufgrund der Motorschwungmasse
verbessert, verlängert sich auch die Koppelstange wieder.
Die hufeisenförmige Ausführung ermöglicht
dabei eine günstige Auslegung des biegeelastischen Bereiches,
wobei auch U-förmige, spiralförmige oder andere
geometrische Ausführungen des Koppelgliedes möglich
sind. Durch diese geometrische Ausgestaltung des Koppelgliedes passt sich
das Getriebe automatisch dem Drehmomentverlauf an.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
der Verbrennungsmotor einen mit der Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenflansch
aufweist, und dass zwischen dem Kurbelwellenflansch und dem Kupplungskörper
eine Klinkenkupplung mit mindestens zwei Klinkenelementen angeordnet
ist. Der Kurbelwellenflansch ist endseitig an der Kurbelwelle angeordnet
und umfasst zwei Klinkenelemente, die einander gegenüberliegend
auf der Planseite des Kurbelwellenflansches angebracht sind, die
eine über der Planseite unterschiedliche Höhe
aufweisen, sodass die Klinkenelemente in der jeweiligen Höhe
in zugeordnete Einrastfenster im Kupplungskörper einrasten
können. Die Anordnung von zwei sich gegenüberliegend
angeordneten Klinkenelementen bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen
Lagerkräfte entstehen, da bei einer Anwendung einer einzigen
Klinke Querkräfte entstehen würden. Die zweifach
angeordneten Klinkenelemente bilden jedoch ein Kräftepaar,
so dass eine querkraftfreie Übertragung der Drehbewegung
auf den Kurbelwellenflansch möglich ist. Damit nur eine einzige
Einrastmöglichkeit gegeben ist, wird vorgeschlagen, dass
die Klinkenelemente längs der Rollenachse in der Höhe
der Planseite um ein paar Millimeter versetzt angebracht werden.
Ebenso weisen die Einrastfenster im Kupplungskörper eine
um den gleichen Versatz ausgebildete unterschiedliche Position entlang
der Abtriebsachse auf. Damit wird gewährleistet, dass die
Klinken in die jeweils zugeordneten Einrastfenster einrasten können,
so dass lediglich bei einer einzigen definierten Winkellage des Kupplungskörpers
relativ zum Kurbelwellenflansch eine Übertragung der Drehbewegung
möglich ist. Somit wird sichergestellt, dass das in der
Getriebeeinheit gebildete Über- oder Untersetzungsverhältnis mit
der Verdichtungs- oder Entspannungsphase des Verbrennungsmotors übereinstimmt.
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Eine
weitere Ausführungsform der Kupplung zwischen dem Abtriebselement
und dem Kurbelwellenflansch kann durch eine Fliehkraftkupplung mit
einem Fliehkraftelement gebildet werden, wobei das Fliehkraftelement
als Koppelstange wirkt, um mit dem Kurbelwellenflansch und dem Abtriebselement eine
Wirkverbindung nach Art eines Doppelkurbelgetriebes zu bilden. Die
obenstehend bereits beschriebene Wirkungsweise des Doppelkurbelgetriebes
wird dabei in vollem Umfang erzielt, wobei zugleich das Doppelkurbelgetriebe
als Kupplung dient, so dass bei Anlaufen des Verbrennungsmotors
das Fliehkraftelement in einer Anlageeinrichtung zur Ruhe kommen kann,
in der es mittels der einwirkenden Fliehkraft gehalten wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung der Kupplung zwischen der Zugmittelrolle
und dem Kurbelwellenflansch sind hierzwischen ein Reibring und ein Rollenelement
angeordnet, welche derart zusammenwirken, dass bei Betätigung
der Startereinrichtung eine Drehmomentübertragung erfolgt
und diese erst bei Anlaufen des Verbrennungsmotors unterbrochen
wird. Mehrere auf dem Einrastelement planseitig aufgebrachte Rollenbahnen,
die in Richtung des Kurbelwellenflansches weisen, ermöglichen
ein Abrollen eines jeweils zugeordneten Rollenelementes mit einem
radial gekrümmten Verlauf. Die radial gekrümmte
Rollenbahn wirkt mit dem Steilgewinde zum axialen Versatz des Einrastelementes
derart zusammen, dass die gewünschte übersetzungsvariable Wirkverbindung
zwischen dem Abtriebselement und der Kurbelwelle erzielt wird. Die
Zugmittelrolle ist an der Aufnahmeplatte über einen wellenartigen
Aufnahmebolzen aufgenommen, wobei zugleich über das Steilgewinde
das Einrastelement in der Zugmittelrolle selbst aufgenommen ist.
Die Einheit aus dem Einrastelement, der Zugmittelrolle sowie dem
Reibring wird über eine zentrale Verschlussschraube mit der
zylinderartigen Aufnahmeachse der Aufnahmeplatte axial verschraubt.
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Mögliche
Ausführungsformen des Starterzugmittels sowie der Zugmittelrolle
werden durch ein Zugseil, Zugkette oder ein Zugband mit einer zugeordneten Seilrolle
oder Bandrolle gebildet, wobei das Seil oder das Band auf der Rolle
aufeinander liegende Lagen bildet. Damit wird erreicht, dass vor
dem ungleichförmigen Getriebe in Form einer Reihenschaltung
ein kontinuierlich geändertes Übersetzungsverhältnis
ins Schnelle erreicht wird, das den Startvorgang unterstützt.
Bei Beginn des Startvorganges sind viele aufeinander liegende Lagen
um die Zugmittelrolle gelegt, so dass ein hohes Drehmoment mit einer
niedrigen Drehzahl eingeleitet wird. Wickelt sich das Zugmittel
von der Rolle ab, so verringert sich das in die Rolle eingeleitete
Drehmoment, wobei zugleich die Drehgeschwindigkeit der Rolle zunimmt.
Dies entspricht auch dem Drehmoment- und Drehzahlerfordernis zum
Starten des Motors. Mehrspurige Zugmittelrollen sind natürlich
ebenfalls möglich.
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Neben
dem Einsatz eines Doppelkurbelgetriebes besteht ferner die Möglichkeit,
die Getriebeeinheit als eine ungleichförmig übersetzende
Verzahnung auszubilden. Unrundzahnradübersetzungskurven
lassen sich weitgehend frei gestalten, so dass eine dem Motor angepasste Übersetzung
möglich ist. Die Zahnräder sind exzentrisch gelagert,
so dass der Drehzahlverlauf des angetriebenen Zahnrades bei gleichförmiger
Drehzahl des antreibenden Zahnrades einer periodischen Änderung
unterliegt. Die Zahnräder können kostengünstig
grob verzahnt aus Blech beispielsweise mittels Laserstrahlschneiden oder
mittels eines Feinstanzens hergestellt werden. Die Verzahnung umfasst
eine Unrundverzahnung mit wenigstens einem ersten Exzenterzahnrad
und einem zweiten Exzenterzahnrad zur Bildung eines ineinander kämmenden
Zahnradpaares. Eine vorteilhafte Weiterbildung der ungleichförmig übersetzenden
Verzahnung besteht in einer doppelten Unrundverzahnung mit einem
zweiten Zahnradpaar, welches zumindest zwei koaxial zueinander angeordnete
Unrundzahnräder umfasst. Zwei Zahnradpaare erlauben eine
koaxiale Bauweise, wodurch die Einbaulage der Startereinrichtung
nicht versetzt zur Erstreckungsrichtung der Kurbelwelle ausgeführt
werden muss. Ferner ist eine multiplizierte Übersetzung
mit mehreren Übersetzungsfreiräumen geboten.
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Eine
weitere Ausführungsform der Getriebeeinheit kann auch nach
Art eines umlaufenden Kurbelschleifengetriebes ausgeführt
sein.
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Eine
weiterführende Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Startereinrichtung umfasst eine getriebelose Bauweise mit einer
Zugmittelrolle, die eine unrunde, elliptische oder nockenartige
Kontur zur Auf- und Abwicklung des Starterzugseils umfasst. Damit ändert
sich über der Drehbewegung der Zugmittelrolle der Wirkradius,
welcher dem Drehmomentbedarf zum Starten des Verbrennungsmotors angepasst
werden kann. Die Zugmittelrolle erzeugt bei gleichförmiger
Abwicklung des Starterzugmittels eine veränderliche Drehgeschwindigkeit,
wobei ein abhängig vom Kurbelwellendrehwinkel veränderliches
Kurbelwellendrehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet werden kann.
Eine Kombination einer derartigen Zugmittelrolle mit einem nachgeschalteten Getriebe
ist jedoch ebenfalls möglich.
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Eine
Weiterführung der erfindungsgemäßen Startereinrichtung
kann mit einem Elektromotor ausgeführt sein, mit dem das
Starterdrehmoment in das Abtriebselement eingeleitet wird. Auch
bei Anwendung eines Elektromotors ergibt sich mit der erfindungsgemäßen
Ausführung der Wirkverbindung zwischen dem Abtriebselement
und der Kurbelwelle eine vorteilhafte Ausführung, da der
Elektromotor kleiner ausgeführt sein kann, wenn die maximalen Drehmomente
in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel kleiner werden.
Es ergibt sich für den Elektromotor ein gleichförmiger
Drehmomentbedarf, was eine Anpassung des Elektromotors an die Startereinrichtung
erleichtert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es
zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 eine
Explosionsdarstellung der Startereinrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Doppelkurbelgetriebes,
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2 eine
Explosionsdarstellung der Startereinrichtung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Doppelkurbelgetriebes,
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3 eine
Explosionsdarstellung der Startereinrichtung mit einem Doppelkurbelgetriebe,
wobei diese eine Koppelstange umfasst, die als biegeelastisches
Koppelglied ausgeführt ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht des biegeelastischen Koppelgliedes gemäß der
Ausführung aus 3,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Kurbelwellenflansches mit einer Klinkenkupplung, welche
zum Einkuppeln eines Kupplungskörpers an den Kurbelwellenflansch
vorgesehen ist
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6 eine
Explosionsdarstellung einer Startereinrichtung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel des Doppelkurbelgetriebes,
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7 die
Startereinrichtung nach 6 in einer um 180° gedrehten
Ansicht, und
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8 eine
Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer Startereinrichtung mit einem Einrastelement, welches über
ein Steilgewinde mit der Zugmitteirolle zusammenwirkt.
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9 in
einer Explosionsdarstellung einer Startereinrichtung mit einem Ausführungsbeispiel des
Kurvenrollengetriebes,
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10 die
Startereinrichtung nach 9 in einer um etwa 60° gedrehten
Ansicht und
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11 bis 22 Ansichten
des Lüfterrades und des ausschwenkbaren Hebels mit Antriebswelle
der Startereinrichtung nach 9 in verschiedenen
Betriebsstellungen.
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23 in
einer Explosionsdarstellung einer Startereinrichtung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel des Doppelkurbelgetriebes,
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24 die
Starteinrichtung nach 23 in einer um 180° gedrehten
Ansicht, und
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25 ein
Diagramm mit den Übersetzungsverhältnissen und
dem Drehmomentedarf in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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In 1 ist
eine Startereinrichtung dargestellt, welche mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet
ist. Die Startereinrichtung 100 umfasst eine Handhabe 2,
welche einem Bediener ermöglicht, eine Zugkraft in ein
Starterzugmittel 3 einzuleiten. Das Starterzugmittel 3 ist
als Seil ausgeführt und ist über eine als Seilrolle
ausgeführte Zugmittelrolle 4 geschlungen. Zieht
der Bediener am Starterzugmittel 3, so wird die Zugmittelrolle 4 durch
ein Abwickeln des Starterzugmittels 3 von der Zugmittelrolle 4 in Rotation
versetzt und somit ein Starterdrehmoment eingeleitet. Die Rotation
der Zugmittelrolle 4 wird auf einen Kupplungskörper 15 übertragen,
wobei die Übertragung mittels eines Doppelkurbelgetriebes 5 vorgesehen
ist.
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Das
Doppelkurbelgetriebe 5 umfasst eine Koppelstange 6,
welche zwischen einem Gelenkbolzen 7, der planseitig an
der Zugmittelrolle 4 angebracht wird, und einem Hebelarm 9 angeordnet
ist. Durch die Drehbewegung der Zugmittelrolle 4 rotiert der
Gelenkbolzen 7 um eine Rollenachse 8, wobei der
Hebelarm 9 um eine Abtriebsachse 11, die einen Versatz
zur Rollenachse 8 aufweist, drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung
der Zugmittelrolle 4 wird über die Koppelstange 6 in
den Hebelarm 9 übertragen, so dass dieser relativ
zur Drehbewegung der Zugmittelrolle 4 eine ungleichförmige
Bewegung ausführt. Wird die Zugmittelrolle 4 in
eine gleichförmige Drehbewegung versetzt, so dreht sich
der Hebelarm 9 über einer Volldrehung der Zugmittelrolle 4 über
einem Kreissegment langsam und über einem weiteren Kreissegment
schnell. Somit ist die Wandlung eines Drehmomentes möglich,
welches an das Drehmomenterfordernis zum Starten des Verbrennungsmotors
angepasst ist.
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Die
Zugmittelrolle 4 ist an einer Aufnahmeplatte 12 drehbar
gelagert, wo hingegen der Hebelarm 9 einen Lagerabschnitt 14 umfasst,
welcher sich zur Lagerung durch eine Aufnahmebrücke 10 hindurch
erstreckt. Die Aufnahmebrücke 10 ist über
Distanzelemente 13 an der Aufnahmeplatte 12 befestigt, wobei
die Aufnahmebrücke 10 eine balkenartige Erstreckung
aufweist, und an den jeweiligen Enden über je ein Distanzelement 13 verschraubt
ist. An dem Ende des Hebelarmes 9, welches sich durch die Aufnahmebrücke 10 hindurch
erstreckt, wird ein Kupplungskörper 15 angebracht,
so dass die Drehbewegung des Hebelarmes 9 um die Abtriebsachse 11 in
den Kupplungskörper 15 übertragen wird.
Insgesamt bietet die Startereinrichtung 100 dadurch die Möglichkeit,
bei einer gleichförmigen Zugbewegung im Starterzugmittel 3 eine
sich periodisch ändernde Drehbewegung im Kupplungskörper 15 zu
erzeugen.
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In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Doppelkurbelgetriebes 5 in der Startereinrichtung 100 dargestellt.
Der Kupplungskörper 15 ist endseitig an einem
Scheibenelement 16 angeformt, wobei das Scheibenelement 16 auf
einem Lagerzapfen 17 drehbar aufgenommen ist, und der Lagerzapfen 17 an
der Aufnahmeplatte 12 angeordnet ist. Zwischen dem Lagerzapfen 17 und der
Aufnahmeplatte 12 erstreckt sich ein Zugmittelrollenabschnitt 19,
auf dem die Zugmittelrolle 4 drehbar gelagert wird. Der
Lagerzapfen 17 erstreckt sich entlang einer Kupplungskörperachse 18,
die einen Versatz zur Rollenachse 8 aufweist. Damit ist
der Lagerzapfen 17 außermittig am Zugmittelrollenabschnitt 19 angeordnet,
um den für das Doppelkurbelgetriebe 5 notwendigen
Versatz in den Kurbelelementen zu schaffen. Das erste Kurbelelement
des Doppelkurbelgetriebes 5 wird durch die Zugmittelrolle 4 mit
einem planseitig angeordneten Gelenkbolzen 7 gebildet,
welches um die Rollenachse 8 rotiert und wobei das zweite
Kurbelelement durch das Scheibenelement 16 ausgebildet
ist, und sich zwischen dem Gelenkbolzen 7 und einem am
Scheibenelement 16 angeordneten weiteren Gelenkbolzen 20 die Koppelstange 6 erstreckt.
Damit wird eine Vereinfachung erzielt, da der Hebelarm 9 (s. 1)
gemeinsam mit dem Kupplungskörper 15 als einteiliges Scheibenelement 16 ausgeführt
ist.
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In 3 ist
eine vorteilhafte Weiterbildung des Doppelkurbelgetriebes 5 der
Startereinrichtung 100 gezeigt. Dieses umfasst eine Koppelstange 6, welche
als biegeelastisches Koppelglied 21 ausgeführt
ist. Das biegeelastische Koppelglied 21 ist drehbar zwischen
dem Gelenkbolzen 7 sowie dem Hebelarm 9 eingesetzt,
und kann sich aufgrund der Biegeelastizität in der Wirklänge ändern.
Wird über die Zugmittelrolle 4 und den Gelenkbolzen 7 ein
Drehmoment auf das Doppelkurbelgetriebe 5 gebracht, so verbiegt
sich das biegeelastische Koppelglied 21, so dass sich die
Wirklänge verringert, und das auf den Hebelarm 9 übertragbare
Drehmoment zunimmt. Wird das biegeelastische Koppelglied 21 entlastet, so
vergrößert sich die Wirklänge wieder,
so dass die Drehzahl des Hebelarmes 9 bei sinkendem Drehmoment
wieder zunimmt.
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In
der 4 ist eine perspektivische Ansicht des biegeelastischen
Koppelgliedes 21 dargestellt, welches die Funktion der
Koppelstange 6 einnimmt. Das biegeelastische Koppelglied 21 weist
eine hufeisenförmige Struktur auf, und umfasst zwei Gelenkbolzenbohrungen 23,
durch die sich die Gelenkbolzen (Gelenkbolzen 7, 20,
s. 2) hindurch erstrecken und eine jeweilige Gleitlagerung
bilden. Der biegeelastische Bereich 22 ist zwischen den
Endseiten des hufeisenförmigen Koppelgliedes 21 ausgebildet, so
dass sich die Distanz zwischen den Gelenkbolzenbohrungen 23 vergrößern
und verkleinern kann. Eine Anschlaggeometrie 24 ist vorgesehen,
um die Biegung im biegeelastischen Bereich 22 zu begrenzen.
Wird die Biegebeanspruchung zu groß, so treffen die Oberflächen
der Anschlaggeometrien 24 jeweils aufeinander, so dass
eine weitere Durchbiegung des biegeelastischen Bereiches 22 dadurch
limitiert ist.
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In
der 5 ist eine perspektivische Darstellung des Kurbelwellenflansches 25 gezeigt.
Dieses weist eine Planseite 27 auf, welche die dem Verbrennungsmotor
abgewandte Seite bildet und der Startereinrichtung 100 zugewandt
ist. Umfangseitig auf dem Kurbelwellenflansch 25 sind Schaufelelemente angeformt,
um eine Ventilation im Gesamtsystem aus dem Verbrennungsmotor sowie
der Star tereinrichtung 100 zu schaffen. Auf der Planseite 27 des Kurbelwellenflansches 25 sind
Klinkenelemente 26 angeordnet, welche eine über
der Planseite 27 unterschiedliche Höhe aufweisen.
Die Klinkenelemente 26 sind auf Zylinderkörper 38 drehbar
gelagert, wobei die Zylinderkörper eine zueinander unterschiedliche Länge
aufweisen. Auf der Planseite 27 sind die Zylinderkörper 38 um
die Rotationsachse des Kurbelwellenflansches 25 gegenüberliegend
angeordnet, wobei der erste Zylinderkörper 38 kürzer
ist als der zweite Zylinderkörper 38. Im Kupplungskörper 15 sind Einrastfenster 28 eingebracht,
in welche die Klinkenelemente 26 einrasten können.
Damit eine Zuordnung eines jeweiligen Klinkenelementes 26 zu
einem definierten Einrastfenster 28 erreichbar ist, weisen die
Einrastfenster 28 in Richtung der Rotationsachse des Kurbelwellenflansches 25 ebenfalls
eine unterschiedliche axiale Position auf. Damit wird sichergestellt,
dass die Startereinrichtung 100 mit dem zugeordneten Drehmomentverlauf
in der richtigen Verdichtungs- bzw. Entspannungsphase des Verbrennungsmotors übereinstimmt.
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In 6 und 7 ist
eine weitere Ausgestaltung der Startereinrichtung 100 dargestellt.
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Zwischen
der Zugmittelrolle 4 und dem Kurbelwellenflansch 25 ist
eine Fliehkraftkupplung mit einem Fliehkraftelement 29 derart
angeordnet, dass das Fliehkraftelement 29 als Koppelstange 6 wirkt, und
mit dem Kurbelwellenflansch 25 und der Zugmittelrolle 4 ein
Doppelkurbelgetriebe 5 bildet. Es ist erkennbar, dass an
der Zugmittelrolle 4 eine Gelenkpfannengeometrie 31 angeformt
ist, so dass das Fliehkraftelement 29 über die
Gelenkpfannengeometrie 31 mitgenommen wird. Läuft
bei Anlaufen des Verbrennungsmotors der Kurbelwellenflansch 25 schneller
als die Startereinrichtung 100, so löst sich das
Fliehkraftelement 29 aus der Gelenkpfannengeometrie 31 und
dreht sich aufgrund der Fliehkraft radial nach außen. Der
Verbrennungsmotor bzw. der Kurbelwellenflansch 25 kann
somit frei laufen, ohne dass die Startereinrichtung 100 mitrotiert.
Damit wird die Funktion des Doppelkurbelgetriebes 5 mit
der Funktion der Überholkupplung vereint. Mittig im Kurbelwellenflansch 25 ist
die Kurbelwelle 1 dargestellt, welche als Wellenstumpf
in Richtung des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) weist.
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In
der 8 ist eine weitere perspektivische Ansicht der
Startereinrichtung 100 gezeigt, welche sich zwischen der
Aufnahmeplatte 12 und dem Kurbelwellenflansch 25 erstreckt.
Zwischen dem Einrastelement 30 und dem Kurbelwellenflansch 25 ist
ein Reibring 33 und ein Rollenelement 34 angeordnet, welche
derart zusammenwirken, dass bei Betätigung der Startereinrichtung 100 eine
Drehmomentübertragung erfolgt und diese erst bei Anlaufen
des Verbrennungsmotors unterbrochen wird. Das Einrastelement 30 umfasst
in Richtung des Kurbelwellenflansches 25 ausgebildete Rollenbahnen 35,
welche sternförmig mit einer Teilung von 120° 3-fach
auf dem Umfang angeordnet sind. Die Rollenbahnen 35 dienen zum
Abrollen von einem Rollenelement 34, wobei die Rollenbahnen 35 einen
radial gekrümmten Verlauf aufweisen. Ferner umfassen das
Einrastelement 30 sowie die Zugmittelrolle 4 ein
Steilgewinde 32, über das die beiden Komponenten
schraubbeweglich verbunden sind. Die axiale Position des Einrastelementes 30 relativ
zur Zugmittelrolle 4 steht über das Steilgewinde 32 zu
einer definierten rotatorischen Position, so dass das Rollenelement 34 in
Abhängigkeit von der rotatorischen Position des Einrastelementes 30 auf
der Rollenbahn 35 abrollt. Damit wird ein unterschiedlicher
Drehmomentverlauf zwischen der Zugmittelrolle 4 und dem
Kurbelwellenflansch 25 erreicht, um gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Wirkverbindung zu schaffen, so dass
bei einem konstanten Drehmoment in der Zugmittelrolle 4 das
in die Kurbelwelle 1 eingeleitete Kurbelwellendrehmoment abhängig
vom Kurbelwellendrehwinkel veränderlich ist.
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Die
Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung
nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der
dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders
gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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In 9 bis 22 ist
eine weitere Ausgestaltung der Startereinrichtung 100 dargestellt.
Zwischen der Zugmittelrolle 4 und dem Kurbelwellenflansch 25 ist
eine Fliehkraftkupplung mit einem Fliehkraftelement 39 derart
angeordnet, dass das Fliehkraftelement 39 als Rollbahn
wirkt und mit dem Kurbelwellenflansch 24 und der Zugmittelrolle 4 ein Kurbelrollengetriebe
bildet. Hierbei ist der Rollbahnhebel 39 dreh- und schwenkbar
auf dem Gelenkbolzen 7 gelagert und er wird über
die Rückstellfeder 40 in einer in den 11 (Draufsicht)
und 12 (perspektivische Ansicht) dargestellten Ruhestellung
gehalten, in der sich der erste Anlageabschnitt 41 des Rollbahnhebels 39 noch
am Anschlag 42 des Kupplungsflansches 25 abstützt.
Nach Start des Verbrennungsmotors lenkt das Ausrückgewicht 43 des
Rollbahnhebels 39 den Rollbahnhebel 39 in die
in den 13 (Draufsicht) und 14 (perspektivische
Ansicht) dargestellte Betriebsstellung „Motor läuft"
aus und der zweite Anlageabschnitt 44 des Rollbahnhebels 39 legt
sich auf den Endanschlagbolzen 45 an den Kurbelwellenflansch 25 an.
Während des Startvorganges legt sich der Rollbahnabschnitt 44 des Rollbahnhebels 39 an
einen der an der Zugmittelrolle 4 angeordneten zwei Anlagebolzen 47 an,
wodurch die auf jedem Anlagebolzen 47 angeordnete Rolle 48 auf
dem Rollbahnabschnitt 44 abrollt und damit das Starterdrehmoment überträgt.
Der Rollbahnhebel 39 weist einerseits eine Kontur in Bezug
auf den Rollbahnabschnitt 46 auf, die die optimale Änderung
der Übersetzung des Doppelkurbelgetriebes 5 abhängig vom
Kurbelwellendrehwinkel entspricht. Gleichzeitig weist der Rollbahnhebel 39 eine
Breite auf, die den jeweils zu übertragenden Momenten und
Kräften entspricht. Bevorzugterweise ist die Kontur des
Rollbahnhebels 39 vom Gelenkbolzen 7 ausgehend
in ihrer Breite kontinuierlich bis zum zweiten Anlageabschnitt 44 verjüngt
ausgebildet.
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Damit
im Hinblick auf den Seilweg ein frühzeitiger Eingriff bzw.
eine frühzeitige Anlage zwischen dem Anlagebolzen 47 und
dem Rollbahnhebel 39 gewährleistet ist, sind zwei
Anlagebolzen 47 vorgesehen, von denen jeweils der eine
Anlagebolzen 45 im Rollbahnabschnitt 46 des Rollbahnhebels 39 zur
Anlage kommt und der jeweils andere Anschlagbolzen 47 bei
laufendem Motor den Rollbahn hebel 39 wieder einschwenkt,
wenn der Kurbelwellenflansch 25 die Zugmittelrolle 4 „überholt".
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11 und 12 zeigen
die Betriebssituation in „Ruhestellung" und 13 und 14 zeigen die
Betriebssituation „Motor läuft"
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Dabei
ergibt sich über den Verlauf einer Drehung jeweils der
Zugmittelrolle 4 einerseits und dem Kurbelwellenflansch 25 andererseits
durch das Koppelgetriebe 5 eine relative Bewegung zueinander,
die zu unterschiedlichen Abständen A des Anlagepunktes
B des Anlagebolzens 45 am Rollbahnabschnitt 46 des
Rollbahnhebels 39 und der Rollenachse 8 so dass
sich hier ein über 360° variierendes Übersetzungsverhältnis
im Hinblick auf übertragendes Drehmoment und sich ergebende
Geschwindigkeit ergibt. Die einzelnen markanten Betriebspunkte über
eine Umdrehung sind in den 15 bis 22 dargestellt,
wobei
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15 Die
Betriebssituation bei 0°/360°
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16 Die
Betriebssituation bei 45°
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17 Die
Betriebssituation bei 90°
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18 Die
Betriebssituation bei 135°
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19 Die
Betriebssituation bei 180°
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20 Die
Betriebssituation bei 225°
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21 Die
Betriebssituation bei 270°
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22 Die
Betriebssituation bei 315° zeigt.
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In 15 ist
beispielhaft angedeutet, dass sich das Übersetzungsverhältnis
i aus dem Verhältnis von I abtrieb zu I antrieb und nach
der Formel i = labtrieblantrieeb ergibt. Im Beispielfall ergibt
sich i ≈ 32 mm31 mm ≈ 1,03
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Für
die weiteren Winkelstellungen ergeben sich folgende Übersetzungsverhältnisse: 45° i ≈ 37 mm31 mm ≈ 1,19 90° i ≈ 39 mm31 mm ≈ 1,26 135° i ≈ 39 mm33 mm ≈ 1,18 180° i ≈ 32 mm33 mm ≈ 0,97 225° i ≈ 27 mm33 mm ≈ 0,82 270° i ≈ 25 mm32 mm ≈ 0,78 315° i ≈ 28 mm33 mm ≈ 0,85 360° i ≈ 32 mm31mm ≈ 1,03
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In 23 und 24 ist
eine weitere Ausgestaltung der Startereinrichtung 100 dargestellt,
die der Ausführungsform gemäß 6 und 7 weitgehend
entspricht. So sind gleiche Teile auch gleich bezeichnet. Unterschiedlich
ist, dass die Gelenkpfanne nicht an der Zugmittelrolle 4,
sondern an Fliehkraftelement (Koppelstange) 6 angeformt
ist. Gelenkkopf und Gelenkpfanne wurden also lediglich getauscht. Es
ergibt sich die Möglichkeit, dass als Gelenkkopf ein ihn
die Zugmittelrolle eingesetzter Bolzen verwendet werden kann (ein
oder mehrere).
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In 25 ist
ein Diagramm mit den Übersetzungsverhältnissen Ü und
dem Drehmomentbedarf in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel K
dargestellt. Die dort abgebildeten runden Skizzen des Getriebes
entsprechen nicht den Skizzen gemäß 9–22, sondern
dienen nur zur schematischen Darstellung. Dabei ist oberhalb der
Linie L (Drehmoment gleich Null) die Übersetzung ins Langsame
(IL) und unterhalb ins Schnell (IS) dargestellt.
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Der
Drehmomentbedarfsverlauf (DBV) wurde dabei qualitativ aus den Gaskräften
berechnet.
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- 100
- Startereinrichtung
- 1
- Kurbelwelle
- 2
- Handhabe
- 3
- Starterzugmittel
- 4
- Zugmittelrolle
- 5
- Doppelkurbelgetriebe
- 6
- Koppelstange
- 7
- Gelenkbolzen
- 8
- Rollenachse
- 9
- Hebelarm
- 10
- Aufnahmebrücke
- 11
- Abtriebsachse
- 12
- Aufnahmeplatte
- 13
- Distanzelement
- 14
- Lagerabschnitt
- 15
- Kupplungskörper
- 16
- Scheibenelement
- 17
- Lagerzapfen
- 18
- Kupplungskörperachse
- 19
- Zugmittelrollenabschnitt
- 20
- Gelenkbolzen
- 21
- biegeelastisches
Koppelglied
- 22
- biegeelastischer
Bereich
- 23
- Gelenkbolzenbohrung
- 24
- Anschlaggeometrie
- 25
- Kurbelwellenflansch
- 26
- Klinkenelement
- 27
- Planseite
- 28
- Einrastfenster
- 29
- Fliehkraftelement
- 30
- Einrastelement
- 31
- Gelenkpfannengeometrie
- 32
- Steilgewinde
- 33
- Reibring
- 34
- Rollenelement
- 35
- Rollenbahn
- 36
- Anlageeinrichtung
- 37
- Verzahnung
- 38
- Zylinderkörper
- 39
- Rollbahnhebel
- 40
- Feder
- 41
- erster
Anlageabschnitt
- 42
- Anschlag
- 43
- Ausrückgewicht
- 44
- zweiter
Anlageabschnitt
- 45
- Endanschlagbolzen
- 46
- Rollbahnabschnitt
- 47
- Anlagebolzen
- 48
- Rolle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4135405
A1 [0003]
- - DE 10255838 A1 [0004]