DE2124064A1

DE2124064A1 - Anlasser

Info

Publication number: DE2124064A1
Application number: DE19712124064
Authority: DE
Inventors: Lester E.; Bender Donald E.; Herrin 111. Smith (V.StA.)
Original assignee: Olin Corp., New Haven, Conn. (V.StA.)
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1971-12-16
Also published as: US3616785A; FR2096195A5; AU2810171A; CA929763A; BE768420A

Description

Priorität: 11. Juni 197o Nr. 45 445 USA

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anlasser, insbesondere für Motoren mit Verdichtungs- bzw. Eigenzündung oder für Turbomotoren , mit einem Fluidmotor, einer davon getriebenen Welle und einem axialen längs der Welle für den Eingriff mit einem Zahnrad der Maschine beweglichen Ritzel.

Eine derartige fluidbetätigte Anlasseranordnung weist somit Einrichtungen für eine Treibverbindung zwischen der Antriebsanordnung des Anlassermotors und dem Schwungrad der anzulassenden Maschine auf.

Zum Anlassen einer Brertnkraftmaschine mit Eigenzündung muß deren Kurbelwelle durch eine außerhalb liegende Einrichtung in Drehung versetzt werden, damit die Luft in dem Zylinder auf den Druck und auf die Temperatur komprimiert wird, bei welcher bei der Brennstoffeinspritzung in den Zylinder eine Zündung stattfindet und ein Arbeitshub erzeugt wird. Zu den

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verschiedenen, außerhalb dex- Maschine liegenden Einrichtungen für das Indrehungversetzen der Maschine mit einer geeigneten Drehzahl zählen elektrische Hilfsmotoren, zusätzliche Benzinmotoren und flüidbetätigte Motoren. Die Erfindung bezieht sich auf einen fluidbetätigten Motor.

Bei den bekannten fluidbetätigten Anlasseranordnungen hat man verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um das Ritzel des Anlassers mit der Ringverzahnung der Schwungscheibe der Maschine in Eingriff zu bringen. Bei einer dieser Anordnungen verwendet man Steuerluft, die von einer Fluiddruckquelle über ein Anlasserventil einem Kolben der Antriebsanordnung zugeführt wird. Der Druck des Fluids dient dazu, den Kolben zu bewegen, welcher wiederum das Antriebszahnrad bzw. das Ritzel in Eingriff bringt. Wenn sich das Ritzel in Eingriff befindet, wird der Kolben in eine Stellung bewegt, in welcher ein Auslaß offen ist, so daß das Steuerfluid zu einem Motoreinlaßventil strömen kann und dieses Ventil.öffnet, so daß das Fluid von der Fluiddruckquelle zum Anlassermotor strömt.

Eine andere Anordnung verwendet Steuerluft zur Bewegung eines Kolbens in der Antriebsanordnung, die wiederum das Ritzel der Antriebsanordnung in Eingriff mit der Ringverzahnung der Schwungscheibe bringt. Bei dieser besonderen Anordnung ist die Abzapfung der Steuerluft und Zuführung zum Motoreinlaßventil derart vorgesehen, daß, wenn der Eingriff hergestellt ist, ein Druck aufgebaut wird, der ausreicht, um das Motoreinlaßventil zu betätigen, damit Luft von einem Speicherbehälter zum Anlassermotor strömen kann.

In den beiden vorstehenden Anordnungen ist für das Steuerfluid eine besondere Leitungsanordnung erforderlich. Zusätzlich ist die Möglichkeit gegeben, daß die Ringverzahnung der Maschine infolge der Tatsache beschädigt wird, daß das Anlasserritzel zu

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dei' Ringverzahnung der Maschine nicht auf die i-ichtige Weise fluchtend ausgerichtet ist, wenn es in die entsprechende Lage gebracht wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, auf einfache Weise einen Anlasser der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Mechanismiis für das Ineingriffbringen die vorstehenden Nachteile nicht aufweist, wobei eine Einrichtung für das In eingriffbringen des Ritzels für den Fall vorgesehen ist, daß es zu dem Maschinenringzahnrad ungenau ausgerichtet ist.

Diese Aufgabe wird bei dem Anlasser der eingangs genannten Art durch ein Gehäuse, einen Fluideinlaß in dem Gehäuse, eine Öffnung, die den Fluideinlaß mit dem Fluidmotor verbindet, eine erste Einrichtung in dem Einlaß für das Öffnen und Schließen der zu dem Einlaß führenden Öffnung, eine zweite Einrichtung, die die erste Einrichtung mit dem Ritzel für die Bewegung des Ritzels axial längs der Welle auf den Fluiddruck am Einlaß ansprechend verbindet, wobei die erste Einrichtung in eine Stellung, bei welcher die Öffnung etwas freigesetzt ist, wenn das Ritzel gerade mit dem Maschinenzahnrad in Eingriff kommt, und in eine weitere Lage bewegbar ist, in welcher die Öffnung ganz frei ist, wenn das Ritzel mit dem Maschinenzahnrad völlig in Eingriff steht.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anlasseranordnung.

Fig. 2 ist eine teilwei.se geschnittene Seitenansicht von Kolben, Nocken, Antriebsblock und Gehäuse für die Bewegung des Ritzels in den Eingriff mit dem Maschinenringzahnrad.

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Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt in- einer geschnittenen Seitenansicht die verschiedenen Bauteile der Antriebsanordnung und des Mechanismus für den Eingriff in einer Lage, die sie zu dem Zeitpunkt einnehmen, wo das Ritzel mit dem Ringzahnrad der Maschine gerade in Eingriff kommt.

Fig. 5 zeigt in einer Ansicht ähnlich wie Fig. 4 die Bauteile in einer Lage, in der das Ritzel mit dem Maschinenzahnrad ganz in Eingriff steht.

Fig. 6 zeigt schematisch den Anlasser in seiner Anordnung innerhalb des Startsystems.

Der Anlasser 2 der Erfindung umfaßt einen Fluidmotor 4, eine Antriebsanordnung 6 und eine Einrichtung 8 für das Ineingriffbringen des Ritzels. Der Fluidmotor 4 ist ein Flügelzellenmotor Io mit einem Außengehäuse 12, einem Rotorgehäuse 14 mit einer zylindrischen Innenfläche 16 und einem Rotor l8, der bezüglich der Achse der zylindrischen Innenfläche 16 des Gehäuses l4 exzentrisch angebracht ist. Der Fluideinlaß 2o erstreckt sich von einer zylindrischen Sammel- bzw. Verteilerleitung 22 in ein Zwischengehäuse 23 zu Kanälen 24 in dem Rotorgehäuse 14, die wiederum mit dem Inneren des^LV-Rot or gehäuses l4 in Verbindung stehen, das von der zylindrischen Innenfläche l6 begrenzt wird.

Der Rotor 18 ist mit einer Reihe von am Umfang im Abstand angebrachten, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen 26 versehen, in welchen Flügelteile 28 angebracht sind, die radial nach innen und außen in ihren jeweiligen Schlitzen beweglich sind. Jedes der Flügelteile 28 ist nach außen durch eine Feder 3o vorgespannt, die zwischen dem Boden der Schlitze 26 und den Flügelteilen 28 sitzt.

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Der Rotor l8 des Flügelzellenmotors Io ist mit der Antriebsanordnung 6 durch ein Ritzel 32 verbunden, welches mit dem Rotor l8 in Antriebsverbindung steht und das wiederum in Eingriff mit einem Antriebszahnrad bzw. Ritzel ~}k auf der Antriebswelle 36 der Antriebsanordnung 6 steht.

Die Antriebsanordnung 6 befindet sich in einem geeigneten Gehäuse 38· Sie umfaßt eine Freilaufkupplungsanordnung 4o, die über eine Keilnut mit der Antriebswelle 36 in Eingriff steht, wodurch jedoch die Kupplungsanordnung 4o bezüglich der Antriebswelle 36 eine relative Axialbewegung ausführen kann. Es kann jede herkömmliche Kupplungsanordnung verwendet werden. Derartige Anordnungen sind bekannt, so daß auf Einzelheiten nicht näher eingegangen zu werden braucht. Die Kupplungsanordnung ist deshalb in den Zeichnungen nur schematisch gezeigt. Ein Ritzel 42 steht mit der Kupplungsanordnung 4o in Wirkungsverbindung, so daß es sich axial an der Antriebswelle 36 damit bewegt und dadurch angetrieben wird, wenn die Antriebswelle die Kupplungsanordnung 4o antreibt. Die Kupplungsanordnung ermöglicht es dem Ritzel 42 bekanntlich, sich relativ zur Antriebswelle 36 zu drehen, wenn die Maschine hochdreht, so daß eine Beschädigung der Anlasseranordnung verhindert wird.

Die Einlaßverteilerleitung 22 erstreckt sich insgesamt in einer Richtung senkrecht zur Achse der Antriebswelle 36. Für die Hin- und Herbewegung in der Verteilerleitung. 22 ist ein Kolbenteil 44 angebracht, das eine Stange 46 aufweist, die damit verbunden ist und sich in Richtung zur Antriebswelle hin erstreckt. Das Stangenteil ist durch eine Büchse 48 geführt, die in dem Zwischengehäuse 23 sitzt. An dem Ende der Stange 46 gegenüber dem Kolbenteil 44 ist ein Nockenteil 5° angebracht. Das Nockenteil 5° hat in seiner Gesamtheit die Form eines umgekehrten "U", wobei in der Basis 52 eine Gewindebohrung 54 vorgesehen ist, in welche das Ende des Stangenteils 44 geschraubt ist. Die beiden Schenkel 56 und 58

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Nockenteils 5o erstrecken sich zu beiden Seiten der Antriebswelle 36, wobei sich die Flächen der Schenkel, die dein Ritzel 42 gegenüberliegen, verjungen bzw. abgeschrägt sind und Nockenflächen 60 bzw« 62 bilden. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, verjüngen sich die Flächen in einer Richtung, die vom Ritzel 42 weg und vom Kolbenteil 44 nach unten führt. Zwischen der Basis des Kolbenteils 44 und dem Boden der Verteiler- bzw. Hauptleitung 22 ist eine Rückholfeder 64 für die Rückkehr des Kolbenteils 44, der Stange 46 und des Nockenteils 5o in ihre Ruhelage, die in Fig. 1 gezeigt ist, vorgesehen.

Auf der Antriebswelle 36 ist ein Antriebsblock 66 derart angebracht, daß sich die Antriebswelle 36 relativ zu ihm drehen kann. Der Antriebsblock 66 umfaßt Nockenstößelflächen 68 und 7o, die im Abstand auf beiden Seiten der Antriebswelle 36 angeordnet und mit den sich verjüngenden Flächen 60 und 62 des Nockenteils 50 in Eingriff stehen. Das Ende des Antriebsblocks 66, welches dem Ritzel 42 gegenüberliegt, hat einen L-förmigen Flansch 72, der sich in seiner Gesamtheit nach außen und zu dem Ritzel 42 erstreckt. Die Kupplungsanordnung 4o hat zwei im Abstand angeordnete Beilagscheiben 7^ und 76, die an einer innen mit einer Federnut versehenen Büchse 78 angebracht sind. Die Federnuten an der Büchse 78 wirken mit den Federnuten an der Antriebswelle zusammen, so daß zwischen ihnen eine Rotationsantriebsverbindung·geschaffen wird, die eine relative Axialbewegung zuläßt. Ein L-förmiges Bundteil 80 umgibt die KupplungsanOrdnung 4o zwischen den beiden im Abstand angeordneten Beilagscheiben 74 und 76. Das Bundteil 80 ist an dem Antriebsblock 66 durch eine Vielzahl von Schrauben 82 befestigt. Zwischen dem Bundteil 80 und der Kupplungsanordnung 4o ist genügend Spiel vorgesehen, so daß sich die Kupplungsanordnung 4o relativ dazu drehen kann. Zwischen einer Schulter 86 in dem Gehäuse 38 der Antriebsanordnung 6 und dem Buiidteil 80 ist eine Rückholfeder 84 angeordnet, wodurch der Antriebsblock 66 in seine Ruhelage in einer Richtung weg von dem

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Ringzahnrad der Maschine, das schematisch als Zahnrad 88 gezeigt ist, vorgespannt ißt.

Gegebenenfalls kann zwischen einer Verbindungsstelle 92 in der Gehäuseanordtiung und der Vei-bindungsstelle zivischen dem Flansch 72 des Antriebsblocks 66 und dem Bund 86 ein Balg 9o vorgesehen worden, um zu verhindern, daß Schmutz oder andere Fremdstoffe, die an dem Kolbenteil kk vorbeigehen, mit der Kupplungsanordnung 4o in Kontakt kommen.

Wenn sich die Anlasseranordnung 2 in der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage befindet, blockiert das Kolbenteil '; k den Fluideinlaß 2o von der Einlaßseite der Hauptleitung 22. Wenn der Anlasser 2 in der Anordnung wie in Fig. 6 gezeigt angebracht ist, befindet sich das Ritzel h.2. in einem vorher festgelegten Abstand zu dem Ringzahnr'ad 88 der Maschine. Die Hauptbzw. Verteilerleitung 22 ist mit einer Fluiddruckquelle verbunden, beispielsweise mit einem Drucklufttank 9^ oder einem Lademechanismus 96, der eine Treibladung, beispielsweise eine Patrone, abfeuern kann. Die Anordnung kann auch ein Ventil umfassen, das mit dem Auslaß des Drucklufttanks 9^ verbunden ist und als Steuerventil für einen Luftstart dient. Das Ventil 98 kann pneumatisch, von Hand oder elektrisch betätigt werden. Bei dem gezeigten Beispiel ist ein Schalter loo durch eine Leitung mit dem Ventil 98 sowie mit einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer nicht gezeigten Batterie verbunden. Bei Betätigung des Schalters loo öffnet das Ventil 98. '

Der Lademechanismus 96 ist mit einer Verteilerleitung Io2 durch eine Heißgasleitung Io4 verbunden, die an die Hauptluftleitung I06 in einer T-förmigen Verbindung I08 angrenzend an den Anlasser 2 angeschlossen ist. Die Hauptluftleitung I06 ist mit einem Rückschlagventil Ho angrenzend an die

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Verbindungsstelle 1ο8 verbunden, wodurch verhindert wird, daß Gas der abbrennenden Treibladung zum Ventil 98 strömt.

Zum Anlassen der Maschine wird entweder der Lademechanismus 96 für einen Start durch eine Zündladung oder das Ventil 98 für einen Luftstart betätigt, so daß Fluid aus einer Quelle in die Verteilerleitung 22 strömen kann. Das Kolbenteil 44 bewegt sich dann- in der Verteilerleitung 22, wie in Fig. 1 gezeigt, nach unten, worauf die Nockenflächen 60 und 62 des Nockenteils 5o auf die Nockenstößelflächen 68 und 70 des Antriebsblocks 66 wirken, wodurch eine Bewegung des Antriebsblockes 66 nach links hervorgerufen wird. Der Antriebsblock 66 stößt gegen die Beilagscheibe 74 und führt die Kupplungsanordnung 4o und das Ritzel 42 zwangsweise in Richtung des Ringzahnrads 80 der Maschine. An der Stelle, wo das Kolbenteil 44 beginnt, den Einlaß 2o freizugeben, befindet sich das Ritzel 42 in einer Lage, in der es gerade an dem Ringzahrad 88 anstößt. Wenn an dieser Stelle die Zähne des Ritzels 42 und des Ringzahnrads 80 nicht kämmen, strömt das Fluid durch den Kanal 2o in den Fluidmotor 4 und versetzt diesen in Drehung. Die Rotation des Fluidmotors 4 wird auf das Ritzel 42 übertragen, so daß es sich soweit dreht, bis die Zähne mit den Zähnen des Ringzahnrades 88 fluchten. Da das Fluid noch auf das Kolbenteil 44 wirkt, wird das Kolbenteil 44 nach unten gedrückt, bis der ganze Einlaß 2o zur Verteilerleitung 22 hin frei ist und das Ritzel gänzlich mit dem Ringzahnrad 88, wie in Fig. 5 gezeigt, in Eingriff gebracht ist. Die Drehung des Rotors l8 des Fluidmotors 4 wird durch das Ritzel 42 auf die Maschinenringverzahnung 88 übertragen, so daß die Maschine das erste Mal durchdreht. Wenn der Druck freijwird, wird das Kolbenteil 44 nach oben in seine in Fig. 1 gezeigte Normallage durch die Rückholfeder 64 gedrückt. Die Kuppluitgsanordnung 4o, das Ritzel 42 und der Antriebsblock 66 sowie das Bundteil 80 werden in ihre ursprünglichen Lagen durch die Rückholfeder 84 zurückgeführt, die auf das Bundteil 80 wirkt, welches die Rückhollcraf t auf die Beilagscheibe 74 überträgt.

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Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

/ 1» Anlasser, Insbesondere für Brennkraftmaschinen mit ^-—■''Eigenzündung oder Turbomotoren, mit einem Fluidmotor, einer davon angetriebenen Welle sowie einem axial auf der Welle für den Eingriff mit einem Maschinenzahnrad beweglichen Ritzel, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (23, 38)» einen Fluideinlaß (22) in dem Gehäuse, eine Öffnung (2o, 24), die den Fluideinlaß (22) mit dem Fluidrnotor (4) verbindet, eine erste Einrichtung (44) in dem Einlaß (22) zum Öffnen und Schließen d _; r Öffnung (2o) gegenüber dem Einlaß-(22), eine zweite Einrichtung (46, 66), die die erste

Einrichtung (44) mit dem Ritzel (42) zu dessen Axialbewegung längs der Welle (36) auf den Fluiddruck am Einlaß (22) hin verbindet, wobei die erste Einrichtung (44) in eine Stellung, wo die Öffnung (2o) etwas freigegeben ist, wenn das Ritzel (42) gerade mit dem Maschinenzahnrad (88) in Eingriff kommt, und in eine weitere Stellung bewegbar ist, in welcher·die Öffnung (2o) völlig freigegeben ist, wenn das Ritzel (42) mit dem Maschinenzahnrad (88) gänzlich in Ein-., griff steht.
2. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Öffnung (2o) ein im Einlaß (22) für die Bewegung ansprechend auf den Fluiddruck angeordneter Kolben (44) ist.
3. Anlasser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (64, 84) zum Rückholen dos Kolbens (44) und des Ritzels (42) in ihre ersten Lagen.

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4. Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine Verbindung zwischen dem Kolben (44) und dem Ritzel (42) herstellt, einen Antriebsblock (66), der auf der Welle (36) für eine Axialbewegung relativ dazu angeordnet ist, wobei der Antriebsblock (66) mit dem Ritzel (42) für das Aufgeben einer Axialbewegung in Wirkungsverbindung steht und eine Nockenstößelfläche (68, 70) daran vorgesehen ist, und ein Stangenteil (46) aufweist, das sich von dem Kolben (44) in eine Richtung quer zur Achse der Welle (36) erstreckt und m einem Nockenteil (50) mit einer Nockenflächeneinrichtung (60, 62) endet, die mit der Nockenstößelfläche (68, 70) des Antriebsblockes (66) in Eingriff steht.
5· Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Kolbens (44) senkrecht zur Achse der Welle (36) liegt.
6. Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen um die Welle (36) angeordneten Bund (80), der an dem Antriebsblock (66) befestigt ist, sowie durch eine •Freilaufkupplungsanordnung (4b), die zwischen dem Bund (80) und dem Antriebsblock (66) für die Axialbewegung damit längs der Welle (36) und für die relative Drehbewegung damit sitzt.
7. Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schulter (86) im Gehäuse (38) und eine Feder (84) zwischen der Schulter (86) und dem Bund (80), die das Ritzel (.42) aus dem Eingriff mit dem Maschinenzahnrad (88) herausdrückt.

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8. Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückholfeder (64) für das Rückstellen des Kolbens (44) in seine erste Lage.

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