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Andrehvorrichtung mit Kraftspeicher für Brennkraftmaschinen Den Gegenstand
der Erfindung bildet eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen und ganz allgemein
eine Vorrichtung für solche Anwendungen, die ähnliche Mittel, wie die zum Anlassen
von Brennkraftmaschinen benötigten, .erfordern.
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Bekanntlich muß zum Anlassen einer Brennkraftmaschine deren Kurbelwelle
mit einer gewissen Geschwindigkeit in Drehung versetzt werden. Zu diesem Zweck wurde
bereits vorgeschlagen, den Handanlasser durch einen elektrischen oder einen Schwungkraftanlasser
zu ersetzen.
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Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist größer als
derjenige von Schwungkraftanlassern, und deren Wirkung ist auch besser als diejenige
von elektrischen Anlassern.
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Der neue Anlasser beruht auf elastischer Stauung, wobei der gewählte
Werkstoff aus Gummi besteht. Er besteht selbst im wesentlichen aus einer gewissen
Anzahl von Gummiringen, die in Reihe geschaltet sind. Von den beiden Enden der Reihe
ist das eine mit der Sperrvorrichtung und das andere mit der Vorrichtung zum Verdrehen
der Gummiringe verbunden. Ferner ist .das der Sperrvorrichtung zugekehrte Ende mit
einer Kupplung beliebiger Art zu versehen, durch welche die Verbindung mit der Brennkraftmaschine
oder einer sonstigen anzulassenden Maschine hergestellt wird.
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Das Spannen der Gummiringe geschieht entweder durch eine Handkurbel,
wobei die Drehbewegung durch ein Ritzel übertragen wird, das in ein fest mit einem
der Gummiringe gekuppeltes Zahnrad eingreift, oder durch Fernbedienung mit Hilfe
eines Klinkenrades und einer Rückführfeder, wobei das Klinkenrad durch Hinundherbewegung
eines Zugmittels in Drehung versetzt wird. Die Bedienung kann ferner mit Hilfe eines
Elektromotors geschehen. Der augenblickliche Kraftaufwand für das auf diese Weise
bewirkte Spannen der Ringe ist viel geringer als der zum unmittelbaren Anlassen
notwendige Kraftaufwand.
In der nachfolgenden Beschreibung wird
an Hand der Zeichnung angegeben, in welcher Weise der Erfindungsgegenstand praktisch
ausgeführt werden kann.
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Fig. i veranschaulicht schematisch den Grundgedanken; Fig.2 zeigt
ein Beispiel der Bedienung zum Spannen der Ringe mit Hilfe eines Schneckengetriebes;
die Fig. 3, 4, 5 zeigen die Sperrvorrichtung in drei verschiedenen Lagen, mit einem
Ausführungsbeispiel zum Lösen der Sperrvorrichtung und zum Spannen der Ringe durch
Fernbedienung; Fig. 6 zeigt schematisch eine elektrische Vorrichtung zum Lösen der
Sperrvorrichtung; Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zum selbsttätigen Lösen der Sperrvorrichtung
nach genügender Torsion zum Anlassen der Maschine sowie das hierzu erforderliche
Relais.
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Die Vorrichtung besteht aus mehreren Gummiringen S (Fig. i), die auf
Metallträgern geformt und mit diesen durch Kleben verbunden sind. Diese Ringe sind
in Reihe geschaltet, d. n der erste i ist mit dem zweiten 2 durch den äußeren Metallring
4 verbunden, der zweite 2 mit dem dritten 3 durch den inneren Metallring 5, usw.
Der erste Ring i hängt mit einer Spannvorrichtung zusammen. In Fig. i ist zu diesem
Zweck ein großes Zahnrad P dargestellt, das durch ein in einer Richtung von einer
Klinke c festgehaltenes Ritzel p angetrieben wird. Der letzte Ring 6 ist mit einer
Scheibe 7 verbunden, welche in der Ruhelage durch einen Riegel Il gesperrt wird.
Beim dargestellten Beispiel geschieht das Kuppeln mit dem anzulassenden Motor M
durch einen Freilauf mit Klemmrollen RL.
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Gemäß den Fig. 3, 4 und 5, welche die Sperrvorrichtung in etwas weniger
schematischer Weise als Fig. i darstellen, ist der Riegel V mit seiner Rückführfeder
r auf einem Zapfen O gelagert. Der Hebel L dient zum Festhalten des Riegels in der
Sperrlage. Der von de Feder R beeinflußte Hebel M soll den Riegel in die Sperrlage
zurückbringen.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Bei gesperrter Vorrichtung geschieht
Torsionsspannen der Gummiringe entweder mit Hilfe einer Handkurbel in der in Fig.
i angedeuteten Weise oder durch Fernbedienung mit Hilfe eines Zugmittels 8, das
sich auf eine Trommel 9 wickelt, wobei diese Trommel mit einer Klinkvorrichtung
beliebiger Art und einer Rückführfeder derart versehen ist, daß das Ritzel p durch
Hinundherbewegen des Zugmittels (Fig. 2) in Drehung versetzt werden kann. Schließlich
kann das Spannen der Ringe auch durch einen Elektromotor geschehen.
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Nach einigen Umdrehungen sind die Ringe genügend gespannt, und die
Sperrvorrichtung wird gelöst.
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Die Sperrscheibe 7 ist auf dem äußeren Umfang mit einer Verzahnung
versehen, z. B. mit einem Druckwinkel von 20°. Die Nase io des Riegels h besitzt
ebenfalls die Gestalt eines Zahnrades, jedoch mit abgerundeter Spitze. Sobald ein
Drehmoment in Richtung .des Pfeiles der Fig. 3 angreift, entsteht infolge des Druckwinkels
von 20° eine das Ausklinken bewirkende Kraft. Man versteht, daß bei einem gegebenen
Reibungskoeffizienten diese das Ausklinken bewirkende Kraft von der Lage des Zapfens
O des Riegels V in bezug auf die Tangente zu dem durch den Berührungspunkt des Riegels
mit einem der Zähne der Sperrscheibe gehenden Kreis abhängig ist. Die Anordnung
mußderart getroffen werden, daß diese Ausklinkkraft stets positiv sei, jedoch muß
letztere genügend klein sein, damit der Kraftaufwand zur Bewegung des den Riegel
festhaltenden Hebels L selbst klein ist.
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Ist diese Bedingung erfüllt, so kann nicht nur das Lösen der Sperrvorrichtung
mühelos geschehen, sondern der Verschleiß an der Berührungsstelle des Hebels L und
des Riegels h wird auch auf das geringste Maß herabgesetzt. Sobald der Trennpunkt
zwischen diesen beiden Teilen überschritten ist, wird ferner der Riegel V von der
Ausklinkkraft verdrängt. Wegen der runden Spitze des Riegelzahnes oder der Zähne
der Sperrscheibe wächst diese Ausklinkkraft rasch im Maße der Verdrängung des Riegels.
Da diese Kraft viel größer ist als die zum Verschwenken des Riegels notwendige,
wird das Biegemoment im Zahn praktisch augenblicklich vernichtet. Dadurch ist jede
Gefahr des Abreißens oder des Verschleißes vermieden. Beim Entspannen der Gummiringe
wird der Riegel durch die Feder r in der angehobenen Lage festgehalten. Das Anlassen
der Maschine geschieht durch eine Kupplung beliebiger Art, die sich selbsttätig
von der Maschine löst, sobald diese anläuft. Zu diesem Zweck kann man Wolfszähne,
Klinken oder einen Freilauf mit Klemmrollen versehen. Auf der Zeichnung ist die
letzte der vorgenannten Anordnungen dargestellt.
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Nach dem Entspannen der Gummiringe erfolgt das Sperren in der in Fig.
5 dargestellten Weise, wobei die Feder R durch den Hebel M auf den Riegel V einwirkt.
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Die Bedienung der Vorrichtung zum Lösen der Sperrvorrichtung kann
in beliebiger Weise geschehen. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen schematisch, in drei verschiedenen
Lagen, gesperrt, gelöst und erste Stufe des Sperrens, eine Anordnung für den Fall
des Spannens der Gummiringe durch Fernbedienung mit der Hand (Fig. 2).
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Das Lösen der Sperrvorrichtung kann auch in Verbindung mit dem Fußhebel
zum Auskuppeln der Maschine geschehen. Der sich daraus ergebende Vorteil besteht
darin, daß der Fahrer genötigt ist, die Maschine zum Anlassen auszukuppeln, was
besonders bei kaltem Wetter zur Vermeidung der passiven Widerstände erwünscht ist.
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Fig.6 zeigt eine elektrische Vorrichtung zum Lösen der Sperrvorrichtung,
die in vorteilhafter Weise mit dem Selbstschalter der Fig. 7 verbunden werden kann.
Die Feder R ist hier durch einen Elektromagnet 17 ersetzt, dessen Anker 25 den Hebel
L entgegen der Wirkung der Feder 26 beeinflußt. Die Anwendung dieser letzteren Anordnung
gestattet
es, die Torsion der Gummiringe auf einen gerade zum Anlassen
der Maschine genügenden Wert zu beschränken, wobei die Temperatur dieser Maschine
gleichgültig ist. Bekanntlich ist nämlich der Kraftaufwand zum Anlassen einer Brennkraftmaschine
um so größer, je tiefer deren Temperatur ist. Praktisch entspricht für einen bestimmten
Motor und einen bestimmten Anlasser bei einer gegebenen Temperatur auch ein bestimmtes
Torsionsmoment.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 wird das Torsionsmoment durch das Zusammendrücken
einer Feder 28 gemessen, welche die Rückwirkung des Moments auf der Schnecke 29
aufnimmt. Man könnte ebensogut die axiale Rückwirkung zweier Schraubenräder oder
die tangentiale Rückwirkung einer der drei Teile eines Umlauf rädergetriebes heranziehen.
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Die Temperatur wird z. B. durch die Dehnung einer Flüssigkeit in einem
Gefäß 12 übertragen, das in das 01 des Kurbelgehäuses 13 taucht. Die
Dehnung wird selbst auf eine formveränderbare Kapsel 14 übertragen, die einen Kontaktkörper
15 trägt. Letzterer ist gegenüber dem Blatt 16 angeordnet, das im Verhältnis zum
Torsionsmoment axial verschoben wird. Man versteht, daß unter diesen Verhältnissen
der Abstand zwischen den Kontaktkörpern um so kleiner ist, je größer die Temperatur
ist. Das Schließen des Stromkreises geschieht somit durch ein Torsionsmoment, das
ebenfalls um so kleiner ist, je größer die Temperatur ist.
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In Fig.7 ist strichpunktiert der Umriß eines kleinen Elektromotors
27 angedeutet, denn der Anlasser mit elastischer Stauung kann selbstverständlich
mit Hilfe eines Elektromotors aufgezogen werden. Die Anwendung einer solchen Vorrichtung
bietet nicht nur die Vorteile des bekannten elektrischen Anlassers, leichte Bedienung
durch den Fahrer, sondern gestattet auch ein viel kräftigeres Anwerfen und benötigt
insbesondere viel kleinere Batterien. Es ergibt sich ebenfalls eine bedeutende Verminderung
des Gewichtes. Ferner kann bei erschöpfter Batterie das Anwerfen mit der gleichen
Kraft geschehen, weil das Aufziehen auch von Hand geschehen kann.
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Bei Anwendung der Anordnung gemäß Fig. 7 erfolgt das Lösen der Sperrvorrichtung,
sobald die Kontaktkörper sich berühren. Es ergibt sich daraus, daß das Moment plötzlich
sinkt und die beiden Kontaktkörper auseinanderrücken. Der Elektromagnet 17 der Fig.
6 hat somit das Bestreben, den Riegel vor dem Ende der Entspannung freizugeben,
und es besteht die Gefahr, daß der Riegel auf den Zähnen der Sperrscheibe reibt.
Der Zweck des dargestellten elektrischen Relais besteht darin, diesen Fehler zu
beseitigen. Die Arbeitsweise ist folgende: Bei Berührung,der beiden Kontaktkörper
der Fig. 7 wird der Elektromagnet 17 zum Lösen der Sperrvorrichtung mit der Masse
verbunden. Gleichzeitig wird vom Relais 2o die Kontaktzunge 21 angezogen, wodurch
der erste Stromkreis an eine neue Masse gelegt wird. Der Strom fließt somit weiter
durch den Elektromagnet und durch die Spule des Relais. Es ist notwendig, daß sich
dieser Stromkreis öffnen kann, sobald die Maschine anläuft oder sobald man einen
weiteren Versuch zum Anlassen macht, wenn die Maschine nicht sofort anläuft. Zu
diesem Zweck ist auf dem Relais eine Trennspule 22 vorgesehen, die z. B. vom Ladestrom
der Batterie durchflossen wird, sobald die zum Einschalten des Stromerzeugers notwendige
Geschwindigkeit erreicht ist. Diese Trennspule kann ebenfalls in den Stromkreis
des Aufziehmotors gelegt werden, wenn die Maschine nicht sofort anläuft und ein
neuer Versuch zum Anlassen gemacht wird. Das Durchfließen eines dieser Ströme bewirkt
das Abfallen des Relais und somit auch das Sperren der Anlaßvorrichtung.