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Anlasserantrieb Die Erfindung betriitt einen Anlasserantrieb für Verbrennungskraftmaschinen.
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Bei derartigen Vorrichtungen ist es bereits bekannt, ein Maschinenantriebsglied,
z. B. ein Ritzel, fest mit einem Element einer Schraubverbindung zu verbinden und
mittels dieser Schraubverbindung selbsttätig mit einem Maschinenglied, z. B. einem
Zahnkranz, in und außer Eingriff zu bringen. Das Xaschinenantriebsglied ist hierbei
mit dem Anlasser durch eine nachgiebige Antriebsverbindung verbunden.
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Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Drehmoment,
das mittels des Anlasserantriebes vom Anlaßmotor auf die anzulassende Maschine übertragen
wird, . ständig auf die nachgiebige Antriebsverbindung einwirkt. Sie neigt daher
zu Brüchen, wozu noch erschwerend hinzutritt, daß sie durch die periodisch wirkenden
Explosionskräfte der anzulassenden Maschine in Schwingungen versetzt wird. Falls
die nachgiebige Antriebsverbindung durch eine Verdrehungsfeder bewirkt wird, neigen
außerdem ihre Windungen, die mit Rücksicht auf die Verdrehungsbeanspruchung vorzugsweise
radial abgeflacht ausgeführt werden, bei den beschriebenen Vorrichtungen dazu, sich
unter Belastung zu verkanten.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Vermeidung der
dargelegten Nachteile bei den bekannten Anlasserantrieben der beschriebenen Art
die Lebensdauer der nachgiebigen Antriebsverbindung zu erhöhen, die zwischen der
Antriebswelle und dem Ritzel angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß können Hilfsreibkupplungen nach dem Einspuren des
Antriebsgliedes in das Maschinenglied zur Wirkung kommen, indem eine Reibkupplung
zwischen dem vom Anlasser getriebenen Anschlag und dem sich ihm beim Anlassen nähernden
Glied der Schraubverbindung und eine weitere Reibkupplung zwischen dem die nachgiebige
Verbindung tragenden Schraubteil und dem vom Anlasser getriebenen Antriebskopf derart
vorgesehen sind, daß die Reibungskupplungen nach dem Einspuren des Antriebsgliedes
einen Teil des Drehmomentes übertragen und die nachgiebige Verbindung entlasten.
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Erst nachdem die Reibungsverbindung hergestellt ist, vermag der Anlaßmotor
über den- Anlasserantrieb auf das mit der anzulassenden
Maschine
verbundene Maschinenglied ein Drehmoment auszuüben. Die Möglichkeit, daß das Triebrad
beim Durchgang des Verbrennungsmotors durch die Verdichtungspunkte in Schwingungen
gerät, wird durch die Reibung in den Reibungskupplungen weitgehend vermindert. Wenn
jedoch trotzdem das Triebrad in Schwingungen geraten sollte, kann das längsverschiebliche
Glied der Schraubverbindung in Richtung seiner Längsbewegung hin und her schwingen,
während das Triebrad ,durch die nachgiebige Verbindung in der vollen Eingriffsstellung
gehalten wird. Diese Längsbewegung des einen Gliedes der Schraubverbindung wird
durch die Reibung in ihren Gewindegängen in wirksamer Weise gedämpft.
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Die nachgiebige Antriebsverbindung kann auf die verschiedenste Weise
ausgebildet werden. Ein besonders einfacher und gedrungener Aufbau des Erfindungsgegenstandes
ergibt sich jedoch, wenn die federnd nachgiebige Verbindung zwischen dein Gewindeteil
und der Antriebswelle als Verdrehungsfeder ausgebildet ist, deren Windungen radial
abgeflacht sind. Infolge der Entlastung der nachgiebigen Antriebsverbindung durch
die Reibungskupplungen neigen die Windungen der Verdrehungsfeder im Gegensatz zu
den bekannten Vorrichtungen nicht zum Verkanten und Umkippen.
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Der Erfindungsgegenstand wird dadurch weiter verbessert, daß die Feder
durch die Längsverschiebung des Gewindeteiles nach dem Ineingriffbringen des Maschinenantriebsgliedes
derart zusammengedrückt wird, daß eine gegenseitige Abstützung der aneinander angrenzenden
Windungen der Feder erreicht wird, bevor die Antriebswelle die anzulassende Maschine
in Drehung versetzt.
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Die Windungen der Feder legen sich demgemäß flach gegeneinander, wenn
sie auf Drehung beansprucht werden. Die zwischen den Windungen der Feder im zusammengedrückten
und verdrehten Zustande erzeugte Reibung trägt dazu bei, die Verdrehungsschwingungen
der Feder au dämpfen.
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Vor dem dem Maschinenantriebsglied zugewandten Anschlag des Antriebskopfes,
auf den zwecks Herstellung einer Reibungsverbindung der Gewindeteil gedrückt wird,
sind zweckmäßigerweise Mittel zur Erhöhung der Reibung vorgesehen. Hierzu kann beispielsweise
ein Ring aus Fiber oder sonstigem geeignetem Werkstoff dienen. Auf diese Weise Wird
die zusätzliche Reibungsübertragung gesteuert und ein Festklemmen der Reibungsflächen
verhindert. Es empfiehlt sich, zwischen dem vom Anlasser getriebenen Anschlag und
dem sich ihm beim Anlassen nähernden Gliede der Schraubverbindung zum gleichen Zwecke
einen Ring aus Rotguß oder sonstigem geeignetem Werkstoff vorzusehen.
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Um die Einrückbewegung des Maschinenantriebsgliedes zu begrenzen,
wird zweckmäßigerweise mit dein auf der Antriebswelle befestigten Anschlag, der
zur Begrenzung der durch das Anspringen des Motors bewirkten Rücklaufbewegung des
Gewindeteiles dient, ein weiterer Anschlag fest verbunden.
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Als Träger für die den Anlasserantrielb bildenden Elemente dient vorzugsweise
die Antriebswelle des Anlaßmoto.rs oder eine Verlängerung von ihr, indem die Anlasserantriebselemente
die Welle umschließen.
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Alle Elemente des Anlasserantriebes werden zweckmäßigerweise, damit
sie auch vor dem Einbau eine Einheit darstellen, von einem hülsenförmigen Einbaugliede
getragen, das starr mittelbar oder unmittelbar mit der Antriebswelle zu verbinden
ist.
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Um nach dem Anlassen des Motors ein Zurückschnellen des Triebrades
und der Schraubenmutter bei der Rückkehr derselben in die Ruhestellung zu vermeiden,
ist der Gewindeteil in der Nähe der Ruhestellung der Schraubenmutter mit einem glatten
Teil versehen, auf dem sich die Mutter frei drehen kann, wenn das mit ihr fest verbundene
Maschinenantriebsglied mit dem Glied der anzulassenden Maschine außer Eingriff gebracht
worden ist.
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Damit die Schraubenmutter finit dem Gewinde der Schraubenwelle wieder
in Eingriff kommen kann, sind nachgiebige Mittel, z. B. eine Schraubenfeder, zwischen
dem Antriebsteil und dem Anschlag zur Begrenzung seiner Längsbewegung vorgesehen.
Um die Schraubenmutter außerdem für gewöhnlich in der Ruhestellung zu halten, sind
zwischen den beiden Teilen der Schraubverbindung federnd nachgiebige Mittel, z.
B. eine Schraubenfeder, vorgesehen.
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Zweckmäßigerweise ist die Mutter der Schraubverbindung mit dem Maschinenantriebsglied
mittels einer Trommel fest verbunden, die die nachgiebigen Mittel enthält, die zu
dem Zwecke vorgesehen sind, um ein Wiedereingreifen der Mutter in das Gewinde und
das Festhalten der Teile der Schraubverbindung in ihrer Ruhelage zu sichern.
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Die beiliegende Abbildung zeigt einige Ausführungsformen, und zwar
Abb. i eine Ausführungsform der Erfindung mit den Teilen in der normalen Stellung
oder Ruhestellung in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Abb.2 eine andere
Ausführungsform der Erfindung mit den Teilen in der Antriebsstellung in einer ähnlichen
Ansicht, Abb. 3 eine ähnliche Ansicht wie Abb.2 mit
den Teilen in
den Stellungen, die sie einnehmen, wenn ein Zahn des. Antriebsritzels gegen einen
Zahn des Zahnkranzes des Verbrennungsmotors stößt, und Abb.4 eine ähnliche Ansicht,
bei welcher die Tragmuffe weggelassen ist und die Schraubenwelle, der Antriebskopf
und der Anschlag für den Steuerteil unmittelbar auf der Ankerwelle sitzen.
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In der Abb. i der Zeichnung ist eine Kraftwelle i dargestellt, die
zweckmäßig aus einer Verlängerung der Ankerwelle eines nicht dargestellten Anlaßmotors
besteht. Ein Triebrad 2, das zum Anwerfen des Verbrennungsmotors dient, sitzt verschiebbar
auf der Welle i und ist so angeordnet, daß es, um mit einem gezahnten Teil, 'wie
z. B. dem Schwungradzahnkranz 3, des Verbrennungsmotors in bzw. außer Eingriff zu
kommen, in der Längsrichtung verschoben und außerdem durch die 'Kraftwelle zum Anwerfen
des Verbrennungsmotors gedreht werden kann.
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Um das Triebrad 2 mit dem Motorzahnkranz in bzw. außer Eingriff zu
bringen und dasselbe zu drehen, sind Mittel vorgesehen, die aus einer hohlen Schraubenwelle
4 und einem als Schraubenmutter 5 ausgebildeten Übertragungsglied bestehen, das
auf der genannten Welle aufgeschraubt und mit dem Triebrad 2 durch eine Trommel
6 starr verbunden ist, deren Enden zweckmäßig an der Schraubenmutter bzw. am Triebrad
befestigt sind. Die Schraubenwelle 4 ist auf einem Trag- und Betätigungsteil drehbar
gelagert, der als eine auf der Kraftwelle sitzende Hohlmuffe 15 ausgebildet ist.
Die Welle4 wird durch die Kraftwelle i durch eine Verdrehungsfeder 7 nachgiebig
angetrieben, die radial abgeflachte Windungen besitzt und mit einem Ende durch einen
Zapfen 8 an der Schraubenwelle und mit dem anderen Ende an der Kraftwelle i durch
einen Bolzen 9 befestigt ist, der einen an der Muffe 15 angebrachten bzw.
befestigten und auf der Kraftwelle i aufgekeilten Antriebskopf i T durchsetzt. Es
ist leicht verständlich, daß die Feder' infolge der' radialen Abflachung ihrer Windungen
gegenüber dem axialen Zusammendrücken verhältnismäßig beweglich ist, während sie
eine erhöhte Verdrehungsfähigkeit, besitzt, wie es dem Fachmann wohl bekannt ist.
In der normalen Stellung der Schraubenwelle 4 ist zwischen dem Ende dieser Welle
und dem durch das anliegende Ende des Antriebskopfes i i gebildeten ein Anschlagzwischenraum
12 vorgesehen, um eine Längsbewegung der Schraubenwelle gegen den Antriebskopf entgegen
dem Druck der Feder 7 zu ermöglichen.
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Um die Längsbewegung der Schraubenmutter 5 in der Richtung gegen das
Triebrad 2 zu begrenzen und um die normale Stellung der Schraubenwelle 4 aui der
Muffe 15 zu bestimmen, ist ein als Anschlagring 13 ausgebildeter Anschlag vorgesehen.
Der Anschlagring 13 ist mit einem Flansch 1d versehen, der auf das Ende der Schraubenwelle
d in einer solchen Stellung aufgeschoben ist, daß die Schraubenmutter 5 in der Antriebsstellung
gegen denselben stoßen kann; außerdem ist der genannte Anschlagring entweder durch
einen auf. der Muffe 15 vorgesehenen Anschlag 16, wie Abb. i zeigt, oder durch eitle
Schraubenverbindung mit der genannten Muffe, wie Abb.2 und 3 zeigen, gegenüber der
Kraftwelle i in der Längsrichtung festgehalten.
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Um das Zurückschnellen des Triebrades und der Schrau-betimutter bei
der Rückkehr derselben in die Ruhestellung nach dem Anlassen des Motors zu vermeiden,
ist die Schraubenwelle 4 mit einem in der Nähe der Ruhestellung der Schraubenmutter
vorgesehenen glatten Teil 17 versehen, so daß die Schraubenmutter sich vom Gewinde
lösen und frei drehen kann. Damit die Schraubenmutter mit dem Gewinde der Schraubenwelle
wieder in Eingriff kommen kann, ist zwischen dem Anschlagring 13 und dem Triebradende
der Trommel 6 eine Druckfeder 18 vorgesehen, die, wenn die Schraubenmutter sich
von dem Gewinde der Schraubenwelle löst, unter schwachem Druck steht.
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Um die Schraubenmutter für gewöhnlich in der Ruhestellung festzuhalten,
ist zwischen derselben und dem Anschlagring 13
eine leichte Druckfeder i9
vorgesehen.
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Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist folgende:
Die Drehung der Kraftwelle i wird durch die Verdrehungsfeder 7 auf die Schraubenwelle
4 .übertragen. Das Treibrad und die Trommel werden infolge ihrer Drehungsträgheit
durch die Schraubenmutter 5 so lange gedreht, bis, das Triebrad 2 mit dem Motorzahnkranz
3 in vollen Eingriff kommt, worauf die Schraubenmutter 5 dann mit dem Anschlagring
13
in Berühiung -steht. Die Schraubenwelle 4 bewegt sich dann rückwärts und
drückt die Feder 7 entsprechend dem Zwischenraum 12
zusammen, worauf das Triebrad,
die Schraubenmutter und die Schraubenwelle über die zusätzlichen, zwischen den Anschlägen
der Muffe 15 und der Schraubenwelle 4 bzw. der Schraubenmutter 5 'hergestellten
Reibungskupplungsverbindungen und über die Feder? von der Kraftwelle angetrieben
werden, wie Abb.2 zeigt. Ein Ring 21: aus Fiber oder sonstigem geeignetem Material
ist zweckmäßig zwischen den Anschlagflächen der Schraubenwelle und des Antriebskopfes
vorgesehen und trägt dazu bei, die zusätzliche Reibungs-
Übertragung
zu steuern und auch ein Festklemmen der genannten Flächen zu verhindern.
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Sobald der Verbrennungsmotor von selbst anspringt, bewirkt die Beschleunigung
des Triebrads .2 durch den Motorzahnkranz, daß die Schraubenmutter 5 sich schneller
als die Schraubenwelle dreht, so daß letztere unter dem Einfluß der sich ausdehnenden
Feder 7 in ihre normale Stellung zurückkehren kann, worauf die Schraubenmutter 5
in die Ruhestellung zurückgebracht wird, in welcher sie in der oben beschriebenen
Weise auslaufen und zur Ruhe kommen kann. Die Feder i8' dient dann dazu, die Schraubenmutter
in die anfängliche Eingriffsstellung mit dein Schraubengewinde zu bringen, worauf
das oben beschriebene Spiel sich bei einem neuen Anlassen wiederholen kann.
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Es ist zu bemerken, daß, nachdem die Schraubenwelle 4 in der Längsrichtung
verschoben worden ist und sich jetzt während des Anlassens gegen den Antriebskopf
ii stützt, eine Schwingung des Triebrades beim Durchgang des Verbrennungsmotors
durch die Verdichtungspunkte durch die Reibung zwischen den anstoßenden Flächen
der Schraubenmutter, des Anschlagrings 13 und der Schraubenwelle verhindert wird.
Sollte jedoch die Neigung des Triebrads zur Ausführung solcher Schwingungen durch
diese Reibung nicht vollkommen aufgehoben werden, so kann die Schraubenwelle 4 ferner
längs ihrer Längsbewegungsbahn hin und her schwingen, während das Triebrad durch
die Dehnungskraft der Feder 7 in der vollen Eingriffsstellung festgehalten wird.
Diese Längsbewegung der Schraubenwelle wird durch die Reibung zwischen den Gewindegängen
der Schraubenwelle und der Schraubenmutter 5 in wirksamer Weise gedämpft.
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Es ist ferner zu bemerken, daß das Zusammendrückeil der Feder 7 vor
der Anbringung der Anlaßbelastung bewirkt, daß die Federwindungen sich tragend gegeneinander
stützen, wodurch verhindert wird, daß. die abgeflachten Windungen bei der Verdrehung
der Feder umzukippen suchen. Außerdem trägt die zwischen den Windungen der Feder
im zusammengedrückten und verdrehten Zustand erzeugte Reibung dazu bei, die Verdrehungsschwingungen
der" Feder zu dämpfen. Es versteht sich von selbst, daß, gleichgültig ob die Feder
7 in der aus der Abb. 2 ersichtlichen Weise fest zusammengedrückt ist oder nicht,
wenn die Schraubenwelle'durch die Schraubwirkung der Schraubenmutter 5 gegen den
Antriebsanschlag gedrückt wird, die Reibungswirkung zwischen den Windungen der Feder
bei der Verdrehung derselben entsteht. Es ist gefunden worden, daß die Lebensdauer
und Wirkung der Feder durch diese Merkmale erhöht werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Abb. 2 und 3 besteht
die Muffe 15' mit dem Antriebskopf i i aus einem Stück, während das Anschlagglied
13' als aufgeschraubte und darauf durch beliebige geeignete Mittel, wie z. B. in
der bei 22 gezeigten Weise, starr befestigte Schraubenmutter ausgebildet ist. Ein
dem Ring 21 entsprechender Ring io aus Rotguß oder sonstigem geeignetem Material
ist zweckmäßig zwischen der Schraubenmutter 5 und dem Anschlagglied 13' in der gezeigten
Weise angeordnet. Die übrigen Teile sind dieselben wie in der Abb. i und tragen
die gleichen Bezugsnummern, und die Arbeitsweise der Antriebsvorrichtung ist die
gleiche wie die oben beschriebene.
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Sollte nun beim .Arbeiten der Antriebsv orrichtung ein Zahn des Triebrades
gegen einen Zahn des S'cliivungradzalinkranzes stoßen, wie in der Abb.3 gezeigt,
so bewirkt die Verhinderung der Bewegung des Triebrads z. daß die Schraubenwelle
4 sich rückwärts bewegt und hierdurch die Feder 7 zusammendrückt und die Schraubenmutter
5 auf der Schraubenwelle derart festklemmt, daß sie ein Drehmoment auf das Triebrad
ausübt. Das Triebrad wird hierdurch verschwenkt, bis es durch die Ausdehnung der
Feder 7 in Eingriff gebracht wird. Das Anlassen erfolgt dann in der üblichen Weise.
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Die Ausführungsform nach Abb. 4 arbeitet in ähnlicher Weise. Der bauliche'
Unterschied besteht nur darin, daß die Muffe 15 gänzlich fortgelassen wird und daß
die Schraubenwelle -, der Antriebskopf i i' und der Anschlag 13" auf der Ankerwelle
unmittelbar sitzen, wobei der Anschlag 13" auf der genannten Welle durch eine geeignete
starre Verbindung befestigt ist. Wenn diese Ausführungsform auch nicht die gleiche
Einheitlichkeit wie die mit der Muffe 15 versehene Vorrichtung besitzt, so ist doch
die Arbeitsweise derselben nach dem Einbau die gleiche.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß durch die vorliegende
Erfindung, ohne daß auf die virilen Vorteile einer als Verdrehungsfeder ausgebildeten
nachgiebigen Antriebsverbindung zwischen der Ankerwelle und der hohlen Schraubenwelle
verzichtet wird, durch welche bisher das gesamte elektrische Drehmoment und die
kinetische Drehungsenergie des Ankers und der damit verbundenen Teile übertragen
wurde, eine zusätzliche Reibungsübertragung zwischen der Ankerwelle und der hohlen
Schraubenwelle sowie zwischen der Ankerwelle und der Triebradanordnung selbsttätig
hergestellt wird. Dieses ist auf die neuartige Arbeitsweise
der
hohlen Schraubenwelle dieser Einrichtung zurückzuführen, da diese Welle beim normalen
Arbeiten der Vorrichtung in der Längsrichtung, und zwar in der einen Richtung, selbsttätig
bewegt wird, um die zusätzlichen Reibungsübertragungen herzustellen und auch um
die Windungen der Antriebsfeder derart zusammenzudrücken, daß sie tragend aneinanderliegen.
Durch diese Arbeitsweise wurde nicht nur das Arbeiten der Vorrichtung in der obenerwähnten
Hinsicht verbessert, sondern auch die Lebensdauer der Antriebsfeder und der Antriebsvorrichtung
selbst beträchtlich verlängert. Dadurch, daß die hohle Schraubenwelle sich in der
Längsrichtung in der entgegengesetzten Richtung bewegen kann, wenn die Kompression
beim Verbrennungsmotor einsetzt, wodurch das Triebrad bestrebt ist, mit dem Schwungradzalinkranz
außer angriff zu kommen, wird erreicht, daß das Triebrad in der vollen Eingriffsstellung
verbleibt.
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Der Erfindungsgedanke kann in zahlreichen Ausführungsformen verwirklicht
werden, von denen die oben beschriebenen nur Beispiele sind. Die Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht auf dieselben, ,und für die Bestimmung des Schutzbereiches derselben
sind nur die nachstehenden Patentansprüche maßgebend. Hinsichtlich dieser Patentansprüche
wird ausdrücklich bemerkt, daß, ausgenommen in denjenigen, in welchen die Hohlwelle
15 ausdrücklich als Bestandteil erwähnt wird, es gleichgültig ist, ob die hohle
Schraubenwelle q., der Anschlag 13, i3', 13" und der Antriebskopf
i i auf der Ankerwelle i unmittelbar oder mittelbar sitzen, und daß die genannten
Patentansprüche sich auf beide Anbringungsarten beziehen.
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Es wird ferner darauf hingewiesen, daß, wenn -der Erfindungsgedanke
auch dann am zweckmäßigsten und vorteilhaftesten verwirklicht werden kann, wenn
die betreffende Antriebsvorrichtung aus den oben angeführten Gründen eine zwischen
dem Antriebskopf und- der Schraubenwelle angeordnete Verdrehungsfeder besitzt, soweit
der neuartige Erfolg der selbsttätigen Herstellung von zusätzlichen Kupplungsverbindungen
zurübertragung eines Teils des Drehmomentes durch die Längsbewegung der Schräubenwelle
bei der normalen Arbeitsweise -der Antriebsvorrichtung in Frage kommt, dieses nicht
nur durch eine Antriebsverdrehungsfzder, sondern auch durch eine andere nachgiebige,
zwischen dem Antriebskopf und der Schraubenwelle angeordnete Antriebsverbindung
erfolgen kann. Der Hauptanspruch beschränkt sich nicht auf eine solche Verdrehungsfeder
oder eine andere Feder, sondern bezieht sich allgemein auf die selbsttätige Herstellung
der zusätzlichen Kupplungsverbindungen durch die Längsbewegung der Schraubenwelle
in Verbindung mit einer nachgiebigen Antriebsverbindung in der direkten Linie der
Drehmomentübertragung.