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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf Start-Stopp-Vorrichtungen für Verbrennungsmotoren.
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HINTERGRUND
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Es
ist bekannt, dass sich eine Motorstartvorrichtung bereitstellen
lässt,
die die in einer Feder gespeicherte Energie benutzt, um die Kurbelwelle
zu drehen und den Motor zu starten. Bei diesen Motorstartvorrichtungen
muss ein Mechanismus bereitgestellt werden, um die Feder aufzuziehen.
Beispielsweise wird im US-Patent Nr. 1936554, das auf die Briggs
and Stratton Corporation (dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung) übertragen wurde,
oder in US-A-1394619 ein Elektromotor offenbart, der neben der Feder
angeordnet ist und sich zum Aufziehen der Feder durch Aufwickeln
betreiben lässt.
Es ist auch ein manueller Kurbeltrieb bekannt, der mit der Feder
verbunden ist und sich zum Aufziehen der Feder durch Aufwickeln
betreiben lässt.
Außerdem
ist bekannt, dass man einen mit der Kurbelwelle verbundenen Aufwickelmechanismus
bereitstellen kann, der sich während
der Bedingungen für den
normalen Motorlauf zum Aufwickeln der Feder betreiben lässt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Verbrennungsmotor bereit, der
ein drehbares Motorelement, eine als Reaktion auf die Drehung des
drehbaren Motorelementes in einer Spannrichtung drehbare Welle und
einen Energiespeichermechanismus aufweist, der mindestens ein elastisches
Verformungselement umfasst, das selektiv mit der Welle gekoppelt ist
und durch die Drehung der Welle in der Spannrichtung gespannt wird.
Vorzugsweise umfasst der Motor außerdem einen Verriegelungsmechanismus,
der selektiv das elastische Verformungselement in einem gespannten
Zustand hält,
und einen Kupplungsmechanismus, der die Drehung der Welle in einer
Entspannrichtung ermöglicht,
nachdem ein vorgewählter Torsionsschwellwert
zwischen der Welle und dem Verriegelungsmechanismus erreicht wurde.
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Der
Verriegelungsmechanismus umfasst vorzugsweise ein Ratschenelement
und der Kupplungsmechanismus kuppelt vorzugsweise das Ratschenelement
unter Nutzung der Reibung an die Welle. Der Verriegelungsmechanismus
kann außerdem
eine Sperrklinke und einen Sperrklinkenmitnehmer umfassen. Die Sperrklinke
verhindert selektiv die Drehung des Ratschenelementes in der Entspannrichtung
und der Sperrklinkenmitnehmer bewegt selektiv die Sperrklinke so,
dass sie am Ratschenelement in Eingriff oder außer Eingriff gebracht wird.
Der Eingriff der Sperrklinke in das Ratschenelement erzeugt eine
Kraftlinie, die die Sperrklinke am Ratschenelement selbstverstärkend in
Eingriff bringt, wenn die Sperrklinke in das Ratschenelement greift. Der
Sperrklinkenmitnehmer ist so positioniert, dass der Sperrklinkenmitnehmer
durch die Kraftlinie gezwungen wird, die Sperrklinke am Ratschenelement außer Eingriff
zu bringen, wenn die Sperrklinke in das Ratschenelement greift.
Eine Welle ist selektiv in einem Schlitz im Sperrklinkenmitnehmer
positioniert, um im Wesentlichen eine unerwünschte Ausrückung der Sperrklinke am Ratschenelement
zu verhindern. Der Sperrklinkenmitnehmer kann die Sperrklinke am Ratschenelement
außer
Eingriff bringen, wenn die Welle aus dem Schlitz im Sperrklinkenmitnehmer entfernt
wird.
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Der
Motor kann außerdem
ein Zahnrad umfassen, das einen mittigen vertieften Teil aufweist,
in dem der Kupplungsmechanismus untergebracht ist. Der Kupplungsmechanismus
kann eine Kupplungsscheibe, eine Kupplungszwischenscheibe und eine Spannscheibe
umfassen. Eine Kupplungsabdeckung ist vorzugsweise über dem
vertieften Teil des Zahnrades angeordnet, um den Kupplungsmechanismus vorzuspannen.
Eine Bremsscheibe ist vorzugsweise im vertieften Teil des Zahnrades
positioniert und der Kupplungsmechanismus ist vorzugsweise zwischen der
Bremsscheibe und der Kupplungsabdeckung eingelegt, um Reibung zwischen
der Bremsscheibe und dem Zahnrad und zwischen der Bremsscheibe und der
Kupplungsscheibe zu erzeugen. Das Ratschenelement umfasst vorzugsweise
abhängige
Innennasen, die in die Kupplungsscheibe greifen und das Ratschenelement
und die Kupplungsscheibe zur gemeinsamen Drehung koppeln.
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Es
kann ein Sperrklinkensteuerelement benutzt werden, um die Sperrklinke
am Ratschenelement außer
Eingriff zu bringen, während
das elastische Verformungselement gespannt wird. Das Sperrklinkensteuerelement
ist vorzugsweise eine Reibungsvorrichtung, die die Sperrklinke als
Reaktion auf die Drehung eines drehbaren Elementes bewegt. Die bevorzugte
Ausführungsform
des Sperrklinkensteuerelements ist ein Stück Federdraht, das um die Kupplungsabdeckung
gewickelt ist und einen Finger aufweist, der sich in einen Schlitz
in der Sperrklinke erstreckt. Die Kupplungsabdeckung dreht sich
mit dem Zahnrad, was bewirkt, dass sich der Federdraht mitdreht
und somit der Finger im Sperrklinken-Schlitz bewegt wird. Nachdem
der Finger das Ende des Schlitzes erreicht hat, bewegt der Federdraht
die Sperrklinke so, dass sie am Ratschenelement außer Eingriff
gebracht wird. Wenn sich das Zahnrad in der Entspannrichtung dreht,
dreht sich der Federdraht infolge der Reibung zwischen dem Federdraht
und der Kupplungsabdeckung mit dem Zahnrad mit, wodurch die Sperrklinke
am Ratschenelement in Eingriff gebracht werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bevor
eine Ausführungsform
der Erfindung im Detail erläutert
wird, ist deutlich zu machen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung
nicht auf die Einzelheiten der Bauart und der Anordnungen der Bauteile eingeschränkt ist,
die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen
abgebildet sind. Mit der Erfindung lassen sich weitere Ausführungsformen
realisieren und praktizieren oder nach zahlreichen Verfahren ausführen. Außerdem ist
deutlich zu machen, dass die in diesem Dokument benutzte Phraseologie
und Terminologie zur Beschreibung dient und nicht als Einschränkung zu
betrachten ist. Die Verwendung von „umfassend" und „umfasst" sowie von Variationen dieser Ausdrücke ist
im Folgenden so zu verstehen, dass die danach aufgeführten Elemente
und deren Äquivalente
sowie zusätzliche Elemente
eingeschlossen sind. Die Verwendung von „bestehend aus" und von Variationen
dieses Ausdrucks ist im Folgenden so zu verstehen, dass nur die
danach aufgeführten
Elemente eingeschlossen sind. Die Verwendung von Buchstaben zur
Identifikation von elementaren Schritten eines Verfahrens oder Prozesses
dient nur zur Identifikation und ist nicht als eine Angabe zu verstehen,
dass die elementaren Schritte in einer speziellen Reihenfolge auszuführen sind.
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Rasenmähers, bei dem ein Verbrennungsmotor und
eine Motorstartvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
und integriert sind.
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2 ist
eine perspektivische Darstellung der Motorstartvorrichtung.
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3,
die die 3A, 3B und 3C umfasst,
ist eine Explosionsdarstellung der Motorstartvorrichtung.
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4 ist
eine Explosionsdarstellung des Teils der Motorstartvorrichtung,
der die Kupplungsbaugruppe umfasst.
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5 ist
eine Draufsicht der Motorstartvorrichtung, die die Sperrklinke in
einer eingerückten
Position zeigt.
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6 ist
eine Draufsicht der Motorstartvorrichtung, die die Sperrklinke in
einer ausgerückten Position
zeigt.
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7 ist
eine perspektivische Darstellung von unten, die einen Teil des Verriegelungsmechanismus
zeigt.
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8 ist
eine perspektivische Darstellung von oben, die einen Teil der Motorstartvorrichtung zeigt,
der das Sperrklinkensteuerelement umfasst.
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9 ist
eine perspektivische Darstellung von unten, die einen Teil der Motorstartvorrichtung zeigt,
der das Sperrklinkensteuerelement umfasst.
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10 ist
eine Draufsicht von oben, die die Motorstartvorrichtung mit einem
Schließnocken zeigt,
der an der Sperrklinke in Eingriff gebracht wurde.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Bevor
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wird, ist anzumerken, dass nicht alle
Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung,
die die Konstruktion und den Betrieb betreffen, im Detail beschrieben
werden können.
Sollten solche zusätzlichen
Einzelheiten erforderlich sein, sind die Beschreibung und die Zeichnungen
in der US-Anmeldung Nr. 09/183425, die am 30. Oktober 1998 eingereicht
wurde, als verlässliche Quelle
heranzuziehen, wobei deren gesamter Inhalt in dieses Dokument durch
Bezugnahme aufgenommen wird.
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1 zeigt
einen Rasenmäher 10,
bei dem ein interner Verbrennungsmotor 12 und eine Vorrichtung 14 für den automatischen
Start des Motors 12 integriert sind. 2 zeigt
die Startvorrichtung 14, die am Motor 12 angebracht
ist. Teile der Startvorrichtung 14 sind in 2 ausgebrochen
worden, um einige der Innenbauteile derselben zu zeigen, deren Bauteile
im Folgenden im Detail behandelt werden. Der Rasenmäher 10 hat
eine Oberseitenplattform 16 und eine Griffbaugruppe 18,
die sich von der Oberseitenplattform 16 aus nach außen und
nach oben erstreckt. Der Verbrennungsmotor 12 ist auf der
Oberseitenplattform 16 angebracht. Der Motor 12 ist
eine Vertikalwellenausführung
und umfasst viele Bauteile mit einer herkömmlichen Bauform. Die meisten
dieser Motorbauteile sind jedoch im Wesentlichen durch ein Motorgehäuse eingeschlossen
und somit nicht in 1 dargestellt. Außer mit
der Motorstartvorrichtung 14 ist der Rasenmäher 10 mit
einem Seilzugstarter (nicht dargestellt) ausgerüstet, der oberhalb eines Schwungrades 26 angebracht
ist (siehe 2). Eine Haube 28 ist über dem
Seilzugstarter angebracht und eine Zugschnur 30 ist mit
dem Seilzugstarter, der sich nach außen durch die Haube 28 erstreckt,
betreibbar verbunden.
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Obwohl
die Motorstartvorrichtung 14, die die Erfindung nutzt,
besonders für
den Einsatz mit einem Rasenmäher 10 ausgelegt
ist, kann diese auch bei verschiedenen anderen manuell betreibbaren
Außenantriebsaggregaten
und Maschinen, insbesondere Handrasen- und Gartenmaschinen, Schneefräsen, Pumpen,
Druckwäschern
und Generatoren, ohne auf diese beschränkt zu sein, eingebaut werden.
Demzufolge ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Rasenmäher 10 oder
den Motor 12 beschränkt,
der in den Zeichnungen dargestellt ist und in diesem Dokument beschrieben
wird. Für
einen Durchschnittsfachmann wird es anhand der Zeichnungen und der
Beschreibung offensichtlich sein, wie die Motorstartvorrichtung 14 für den Einsatz
mit verschiedenen Ausführungen
von Maschinen und/oder verschiedenen Ausführungen von Motoren ausgelegt
werden kann.
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Ein
erstes Handbetätigungselement
in Form eines länglichen
Totmanngriffes oder Klappbügelgriffes 36 ist
mit der Griffbaugruppe 18 verbunden. Der Klappbügelgriff 36 ist
zur Abschaltungsposition hin vorgespannt, die in 1 dargestellt
ist. Wie nach dem Stand der Technik bekannt ist, wird durch das Loslassen
des Klappbügelgriffes 36 die
Abschaltung des Motors 12 eingeleitet, indem die Zündung für den Motor
deaktiviert und/oder eine Bremse aktiviert wird.
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Ein
zweites Handbetätigungselement
in Form eines Druckknopfes 40 ist an der Griffbaugruppe 18 an
einem Ort angebracht, der vorzugsweise an einen der Drehbolzen für den Klappbügelgriff 36 angrenzt.
Der Druckknopf 40 ist mit dem Klappbügelgriff 36 betreibbar
verbunden. Die Motorstartvorrichtung 14 wird betätigt, indem
auf den Druckknopf 40 gedrückt und bei gedrücktem Druckknopf 40 der
Klappbügelgriff 36 bis
zur Startposition heruntergeschwenkt wird. Vorzugsweise muss der
Knopf 40 gedrückt
werden, damit sich der Griff 36 herunterschwenken lässt. Somit
kann die Motorstartvorrichtung 14 nur betrieben werden,
wenn der Bediener zwei getrennte Bewegungen anwendet, d.h. Drücken (und
Gedrückthalten)
des Druckknopfes 40 und Herunterschwenken des Klappbügelgriffes 36.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
kann der Klappbügelgriff 36 und
der Druckknopf 40 durch andere Handbetätigungselemente, wie z.B. ein
oder mehrere Druckknopfvorrichtungen, Hebelmechanismen oder sonstige
geeignete Handbetätigungselemente
ersetzt werden. Außerdem
kann der Druckknopf 40 anders, als wie oben beschrieben,
betrieben werden. Beispielsweise kann die Betätigung des Druckknopfes 40 einen
anderen Teil der Rasenmäher-Startbaugruppe
als den Klappbügelgriff 36 betätigen oder
aktivieren, der durch den Klappbügelgriff 36 betätigt werden
muss.
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Wie
dies in 3C ersichtlich ist, umfasst die
Startvorrichtung 14 einen Befestigungswinkel 44, der
ein Federgehäuse 48 aufweist,
das unter demselben angebracht ist. Das untere Ende des Federgehäuses 48 wird
durch eine Endkappe 52 verschlossen und ein unteres Lager 56 ist
in die Endkappe 52 eingepasst. Im Federgehäuse 48 ist
ein elastisches Verformungselement bzw. eine Aufzugsfeder 60 untergebracht,
das bzw. die ein äußeres Ende,
das mit einer Federhalteeinrichtung 64 an das Federgehäuse 48 gekoppelt
ist, und ein inneres Ende aufweist, das eine kleine Schleife 68 umfasst.
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In 3B umfasst
die Startvorrichtung 14 außerdem eine Hauptwelle 72,
die einen Dornteil 76 und einen jeweils mit 80, 84, 88 bezeichneten,
ersten, zweiten und dritten Teil mit reduziertem Durchmesser aufweist.
Der zweite Teil mit reduziertem Durchmesser 84 ist gerändelt oder
verzahnt. Die Hauptwelle 72 ist für die Drehung an ihrem unteren Ende
mit Hilfe des unteren Lagers 56 gelagert. Der Dornteil 76 der
Hauptwelle 72 umfasst eine Öse 92, die die Schleife 68 am
inneren Ende der Aufzugsfeder 60 lösbar aufnimmt. Die Hauptwelle 72 wird
in einer Spannrichtung 96 gedreht, um die Aufzugsfeder 60 aufzuwickeln
und zu spannen. In dem Maße,
wie sich die Aufzugsfeder 60 entspannt, bewirkt sie die Drehung
der Hauptwelle 72 in einer zur Spannrichtung 96 entgegengesetzten
Entspannrichtung 100.
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Ein
mittleres Lager 104 (3C) ist
in den Befestigungswinkel 44 eingepasst und lagert zusätzlich die
Hauptwelle 72 für
die Drehung. Das mittlere Lager 104 sitzt oben auf dem
Dornteil 76 der Hauptwelle 72, wo eine Schulter
geformt wurde, indem der Durchmesser der Hauptwelle 72 auf
den des ersten Teils mit reduziertem Durchmesser 80 reduziert
wurde. Die Schulter hält
das mittlere Lager 104, so dass es seine Lage über der
Aufzugsfeder 60 beibehält. Alternativ
kann ein Sicherungsring oder ein sonstiges Konstruktionselement
an der Hauptwelle 72 bereitgestellt werden, um das mittlere
Lager 104 von der Oberseite der Aufzugsfeder 60 entfernt
zu halten.
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In
den 3A, 3B und 3C ist
ersichtlich, dass sich der erste reduzierte Teil 80 der Hauptwelle 72 durch
das mittlere Lager 104, den Befestigungswinkel 44,
einen unteren Arm 108 und eine Scheibe 114 hindurch
und in ein Hauptzahnrad 118 erstreckt. Der zweite und der
dritte reduzierte Teil, 84 und 88, erstrecken
sich durch eine Bremsscheibe 122; eine Kupplungsbaugruppe,
die eine Kupplungsscheibe 126, eine Kupplungszwischenscheibe 130 und
eine Spannscheibe 134 (z. B. eine Tellerfeder) umfasst;
eine Kupplungsabdeckung 138; ein Ratschenelement oder Klinkenrad 142;
eine Abfallteilchen-Abdeckung 146; ein Ritzel 150;
ein Starterschiebeelement oder eine Spiralwelle 154; eine Scheibe 158;
eine Druckmutter 162; und ein oberes Lager 166.
Das obere Lager 166 ist in einem oberen Arm oder Gehäuse 170 untergebracht
und lagert außerdem
die Hauptwelle 72 für
die Drehung.
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Die
Abfallteilchen-Abdeckung 146 trägt dazu bei, die Abfallteilchen
vom Ratschenelement 142 und Hauptzahnrad 118 wegzuleiten.
Das obere Gehäuse 170 ist
angenietet oder sonst wie an der Abfallteilchen-Abdeckung 146 und
dem unteren Arm 108 befestigt. Der untere Arm 108 lässt sich
(zusammen mit dem oberen Gehäuse 170 und
der Abfallteilchen-Abdeckung 146) in Bezug auf den Befestigungswinkel 44 um
die Hauptwelle 72 schwenken.
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4 zeigt
eine bessere Darstellung des Hauptzahnrades 118 und der
Kupplungsbaugruppe. Das Hauptzahnrad 118 umfasst einen
mittigen vertieften Teil 174, der ein Loch aufweist, das
durch denselben verläuft.
Der vertiefte Teil 174 weist ein Paar von diametral entgegengesetzten
Aussparungen 178 auf. Die Bremsscheibe 122 umfasst
einen mittigen Bandteil 182, der auf den gerändelten,
zweiten Teil mit reduziertem Durchmesser 84 der Hauptwelle 72 gepresst
wurde und deshalb für
die Drehung als an der Hauptwelle 72 befestigt angesehen
werden kann. Die Kupplungsscheibe 126 umfasst eine nichtkreisförmige Öffnung 186.
Die Kupplungszwischenscheibe 130 umfasst ein Paar Außennasen 190,
die in die Aussparungen 178 im Hauptzahnrad 118 eingeführt werden,
um die relative Drehung zwischen dem Hauptzahnrad 118 und
der Kupplungszwischenscheibe 130 zu verhindern. Die Kupplungsabdeckung 138 ist
angenietet oder sonst wie dauerhaft am Hauptzahnrad 118,
das die Kupplungsbaugruppe und die Bremsscheibe 122 im
vertieften Teil 174 aufnimmt, befestigt. Die Spannscheibe 134 dient
zur Vorspannung der Kupplungsbaugruppe und treibt die Bremsscheibe 122 gegen
den Boden des vertieften Teils 174, um eine Reibungsschnittstelle
zwischen denselben zu bewirken. Das Hauptzahnrad 118 wird dadurch
für die
Drehung reibschlüssig
mit der Bremsscheibe 122 und der Hauptwelle 72 verbunden.
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Es
wird ferner eine Reibungsschnittstelle zwischen der Bremsscheibe 122 und
der Kupplungsscheibe 126 durch die vorgespannte Spannscheibe 134 erzeugt.
Die Hauptwelle 72 und die Bremsscheibe 122 werden
dadurch für
die Drehung reibschlüssig mit
der Kupplungsscheibe 126 verbunden. Durch die Reibungsschnittstelle
zwischen der Kupplungsscheibe 126 und der Bremsscheibe 122 kann
ein Drehmoment bis zu einem Torsionsschwellwert zwischen der Kupplungsscheibe 126 und
der Bremsscheibe 122 übertragen
werden, bei dessen Wert die Kupplungsscheibe 126 in Bezug
auf die Bremsscheibe 122 rutscht. Das Ratschenelement 142 umfasst
ein Paar abhängige
Innennasen 194, die sich durch das jeweilige Loch in der
Kupplungsabdeckung 138, der Spannscheibe 134 und
der Kupplungszwischenscheibe 130 hindurch und in das nichtkreisförmige Loch 186 der
Kupplungsscheibe 126 erstrecken. Der Eingriff der Ratschenelement-Innennasen 194 in
das nichtkreisförmige
Loch 186 bewirkt, dass das Ratschenelement 142 drehbar
an die Kupplungsscheibe 126 gekuppelt wird. Bei dieser
Ausführung
wird somit die Hauptwelle 72 über die Reibungsschnittstelle
zwischen der Bremsscheibe 122 und der Kupplungsscheibe 126 an
das Ratschenelement 142 gekuppelt.
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Jetzt
wird wieder auf die 3A, 3B und 3C Bezug
genommen. Der Befestigungswinkel 44 umfasst einen erhabenen
Teil 198, der ein Loch aufweist. Der erhabene Teil 198 erstreckt
sich durch eine Öffnung 201 im
unteren Arm 108 und dient zur Lagerung einer Scheibe 205 und
eines Sperrklinkenmitnehmers oder Sperrklinkenhebels 209.
Eine Kopfschraube 213 (3A) oder
ein anderes geeignetes Verbindungselement erstreckt sich durch ein
Loch 215 im Sperrklinkenmitnehmer 209 und durch
die Scheibe 205 und ist in das Loch im erhabenen Teil 198 geschraubt
oder sonst wie darin befestigt, um den Sperrklinkenmitnehmer 209 am
erhabenen Teil 198 zu fixieren. Der Sperrklinkenmitnehmer 209 kann
sich in Bezug auf den unteren Arm 108 und den Befestigungswinkel 44 ungehindert
um die Kopfschraube 213 drehen und die Kopfschraube 213 stellt
eine Drehachse für
den Sperrklinkenmitnehmer 209 bereit. Der Sperrklinkenmitnehmer 209 umfasst einen
offenen Schlitz 217 und nimmt eine Sperrklinke 221 mit
(3A). Eine Sperrklinkensäule 225 erstreckt
sich durch die Sperrklinke 221 und ist wie ein Niet mit
Flachrundköpfen
versehen oder sonst wie in einem Loch 229 im Sperrklinkenmitnehmer 209 befestigt.
Die Sperrklinkensäule 225 stellt
somit eine Drehachse für
die Sperrklinke 221 bereit, die einen Abstand zur Drehachse
des Sperrklinkenmitnehmers 209 aufweist und es ermöglicht,
dass die Sperrklinke in Bezug auf den Sperrklinkenmitnehmer geschwenkt
werden kann. Eine Torsionsfeder 233 umfasst ein erstes
Ende, das am Sperrklinkenmitnehmer 209 befestigt ist und
ein zweites Ende, das an der Sperrklinke 221 befestigt
ist, um die Sperrklinke 221 zum Ratschenelement 142 hin
vorzuspannen.
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Wie
in den 3A und 3B ersichtlich, ist
ein Lager 237 (3B) in
eine Vertiefung im unteren Arm 108 eingesetzt und lagert
eine Ritzelwelle 241 für
die Drehung. Die Ritzelwelle 241 umfasst einen gezahnten
Abschnitt 245, der in das Hauptzahnrad 118 eingreift.
Der oberhalb des gezahnten Abschnitts 245 befindliche Teil
der Ritzelwelle 241 wird selektiv im Schlitz 217 des
Sperrklinkenmitnehmers 209 aufgenommen. Die Ritzelwelle 241 umfasst
außerdem
eine Schulter oder eine Rändelung,
die ein Antriebselement oder eine Rolle 249 lagert (3A). Das
obere Ende der Ritzelwelle 241 ist für die Drehung in einem Lager 253 gelagert,
das in das obere Gehäuse 170 eingesetzt
ist. Die Rolle 249 und die Ritzelwelle 241 sind
für die
Drehung aneinander befestigt (z.B. durch eine Presspassung über die
Rändelung
oder mit Hilfe einer Feder). Eine Rückstellfeder 257 (3B)
erstreckt sich zwischen dem Befestigungswinkel 44 und dem
unteren Arm 108 und spannt den unteren Arm 108 zu
einer Ruheposition (5) hin vor, in der die Ritzelwelle 241 im
Sperrklinkenmitnehmer-Schlitz 217 aufgenommen ist. In der
Ruheposition stößt der erhabene
Teil 198 an die Kante der Öffnung 201 im unteren
Arm 108 und setzt einer weiteren Drehung des unteren Arms 108 in
dieser Richtung Widerstand entgegen. Vorzugsweise ist der untere
Arm 108 mit Hilfe eines Seils mit dem Klappbügelgriff 36 verbunden.
Der untere Arm 108 lässt
sich als Reaktion auf die Betätigung
des Klappbügelgriffes 36 und
des Druckknopfes 40 bis zu einer vollständig ausgerückten Position (6)
schwenken.
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Jetzt
wird die Abschaltung des Motors behandelt. Im Normalbetrieb spannt
die Rückstellfeder 257,
wenn der Klappbügelgriff 36 losgelassen
wird, den unteren Arm 108 zur Ruheposition (5)
hin vor, wobei die Rolle 249 am Schwungrad 26 (2) zum
Anliegen kommt, die Ritzelwelle 241 in den Sperrklinkenmitnehmer-Schlitz 217 eintritt
und die Sperrklinke 221 am Ratschenelement 142 in
Eingriff gebracht wird. Die Rolle 249 wird somit durch
das Schwungrad 26 gedreht, was bewirkt, dass sich das Hauptzahnrad 118 dreht,
das wiederum die Hauptwelle 72 in Drehung versetzt und
die Aufzugsfeder 60 spannt. In dem Maße, wie die Aufzugsfeder 60 gespannt
wird, wird das Schwungrad 26 durch den Widerstand verlangsamt
und der Motor 12 wird schließlich gestoppt. So gesehen
kann die Startvorrichtung 14 auch selbst als Bremse oder
als ein Hilfsmittel eingesetzt werden, um das Schwungrad zu verlangsamen
und kann zusammen mit einer separaten Bremse eingesetzt werden.
Bis sich das Schwungrad 26 nicht mehr dreht, ist die Aufzugsfeder 60 gespannt und
wird durch die Sperrklinke 221 im gespannten Zustand gehalten,
wodurch sie für
den Start des Motors 12 bei dessen nächsten Einsatz bereit ist.
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Alternativ
kann die Aufzugsfeder 60 während des Betriebs des Motors 12 gespannt
werden, wobei in diesem Fall die Startvorrichtung 14 nicht
als Bremse fungieren würde.
Es kann ein Mechanismus (nicht dargestellt) aufgenommen werden,
um die Bewegung der Rolle 249 zuerst für den Eingriff am Schwungrad 26 bis
die Aufzugsfeder 60 gespannt ist und danach für das Aufheben
des Eingriffs am Schwungrad 26 zu erleichtern. Alternativ
kann eine Spannkupplung (nicht dargestellt) eingesetzt werden, damit
die Aufzugsfeder 60 während
des Motorbetriebs gespannt werden kann, ohne dass ein Mechanismus
für das
Ausrücken
der Rolle 249 aus dem Schwungrad 26 benötigt wird.
Durch die Spannkupplung wäre
es möglich,
die Aufzugsfeder 60 bis zu einem Punkt zu spannen, an dem
der Widerstand der Aufzugsfeder 60 hinsichtlich des zusätzlichen
Spannens größer als
der Torsionsschwellwert der Spannkupplung ist, was der Rolle 249 ermöglicht,
als Reaktion auf die Drehung des Schwungrades 26 weiter
zu rollen, ohne dass dadurch die Aufzugsfeder 60 zu stark
aufgezogen würde.
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Unabhängig davon,
zu welchem Zeitpunkt die Aufzugsfeder 60 gespannt wird,
ermöglicht
die Sperrklinke 221 dem Ratschenelement 142 sich
in der Spannrichtung 96 zu drehen, verhindert aber im Wesentlichen
eine Drehung in der Entspannrichtung 100. Während sich
das Ratschenelement 142 in der Spannrichtung 96 dreht,
rutscht die Sperrklinke 221 die Schräge des ersten Ratschenzahnes 261 hoch und
fällt in
den Raum zwischen dem ersten Zahn 261 und einem zweiten
Zahn 265. Die Torsionsfeder 233 stellt sicher,
dass die Sperrklinke 221 in diesen Raum einrastet, sobald
die Sperrklinke 221 den Bereich des ersten Zahnes 261 verlassen
hat. Dieser Prozess dauert an während
sich das Ratschenelement 142 mit der Hauptwelle 72 dreht
und die Aufzugsfeder 60 gespannt wird. Die Sperrklinke 221 verhindert
im Wesentlichen, dass sich das Ratschenelement 142 in der
Entspannrichtung 100 unter dem Einfluss der Aufzugsfeder 60 dreht.
In diesem Zusammenhang werden in diesem Dokument das Ratschenelement 142,
die Sperrklinke 221 und der Sperrklinkenmitnehmer 209 zusammen
als Verriegelungsmechanismus für
die Aufzugsfeder 60 bezeichnet.
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Wie
anhand der 8 und 9 ersichtlich ist,
kann ein optionales Sperrklinkensteuerelement mit der Startvorrichtung 14 eingesetzt
werden, um das durch die Sperrklinke 221 erzeugte Geräusch zu verringern,
das dadurch entsteht, dass die Sperrklinke 221 während des
Spannens der Aufzugsfeder 60 gegen das Ratschenelement 142 klappert.
Das Sperrklinkensteuerelement kann ganz allgemein ein Reibungselement
sein, das sich als Reaktion auf die Drehung eines Drehelementes
bewegt. Das Sperrklinkensteuerelement stellt jedoch bezüglich des Systems
eine parasitäre
Last dar und sollte deshalb kalibriert werden, um eine gerade ausreichende
Reibung zwischen ihm und dem Drehelement zu erzeugen, damit die
Sperrklinke 221 durch die Bewegung am Ratschenelement 142 ausgerückt wird
(z.B. ausreichende Reibung zum Überwinden
der Vorspannkraft der Torsionsfeder 233). Jede zusätzliche
Reibung zwischen dem Sperrklinkensteuerelement und dem Drehelement
kann den Wirkungsgrad der Startvorrichtung 14 weiter verringern
und sollte vermieden werden.
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Das
abgebildete Sperrklinkensteuerelement ist ein Stück Federdraht 268 und
das abgebildete Drehelement ist die Kupplungsabdeckung 138.
Der Federdraht 268 ist ausreichend stramm um die Kupplungsabdeckung 138 gewickelt,
damit er sich mit der Kupplungsabdeckung 138 mitdrehen
kann und umfasst ein freies Ende, das als Finger 272 gebogen oder
geformt ist. Die Sperrklinke 221 ist mit einem Schlitz 276 versehen,
in den sich der Finger 272 erstreckt. Während sich die Kupplungsabdeckung 138 in
der Spannrichtung 96 dreht, bewegt sich der Finger 272 längs des
Schlitzes 276 in der Sperrklinke 221. Nachdem
der Finger 272 das Ende des Schlitzes 276 erreicht
hat, drückt
er die Sperrklinke 221 weg vom Ratschenelement 142.
Der Federdraht 268 hält
die Sperrklinke 221 in der ausgerückten Position und rutscht
in Bezug auf die Kupplungsabdeckung 138, während sich
die Kupplungsabdeckung 138 weiter in der Spannrichtung 96 dreht
(d.h. während die
Aufzugsfeder 60 gespannt wird).
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Nachdem
das Schwungrad 26 zum Stillstand gekommen ist (oder wenn
die Aufzugsfeder 60 während
des Motorbetriebs gespannt wurde, nachdem die Rolle 249 am
Schwungrad 26 ausgerückt
wurde oder die Spannkupplung rutscht), ändert die Aufzugsfeder 60 die
Drehrichtung der Hauptwelle 72 und der oben beschriebenen
Elemente, die sich mit der Hauptwelle 72 oder als Reaktion
auf die Drehung der Hauptwelle 72 drehen. Während dieses Überganges drehen
sich die Hauptwelle 72 und die anderen Bauteile anfangs
relativ langsam in der Entspannrichtung 100, da sie erst
beschleunigt werden müssen.
Dies bewirkt, dass sich der Federdraht 268 in der Entspannrichtung 100 langsam
dreht. Es ist nur ein kleines Stück
Drehung in der Entspannrichtung 100 erforderlich, um den
Finger 272 rückwärts in den Schlitz 276 zu
bewegen und der Torsionsfeder 233 zu ermöglichen,
die Sperrklinke 221 so zu bewegen, dass sie am Ratschenelement 142 in
Eingriff gebracht wird.
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Unabhängig davon,
ob das Sperrklinkensteuerelement in der Vorrichtung 14 integriert
ist oder nicht, wird das Ratschenelement 142, sobald die
Aufzugsfeder 60 gespannt ist, durch die Aufzugsfeder 60 vorgespannt,
um sich in der Entspannrichtung 100 zu drehen. Es wird
dadurch infolge der Schnittstelle zwischen der Sperrklinke 221 und
dem Ratschenelement 142 eine Kraftlinie 280 (5)
erzeugt. Die Kraftlinie 280 verläuft zwischen den jeweiligen
Drehachsen des Sperrklinkenmitnehmers 209 und der Sperrklinke 221 (d.h.
die Kopfschraube 213 und die Drehsäule 225 sind auf den
gegenüber
liegenden Seiten der Kraftlinie 280 angeordnet). Die Kraftlinie 280 erzeugt
somit eine Momentenkraft um die Sperrklinkendrehachse, die bewirkt,
dass die Sperrklinke 221 zu der in 5 dargestellten,
eingerückten
Position hin schwenkt. Die Sperrklinke 221 ist somit selbstverstärkend bzw.
die Sperrklinke 221 wird gezwungen, in der eingerückten Position
zu bleiben, nachdem sie sich in der eingerückten Position befindet und
die Aufzugsfeder 60 gespannt ist.
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Wie
in den 3A und 10 ersichtlich, werden
ferner eine Keilanschlusswelle 284, ein Keilverbindungsstück 290 und
ein Schließverbindungsstück 294 bereitgestellt
und mit einem Schließnocken 298 verbunden.
Wie in den 3B, 5, 6 und 10 ersichtlich,
wird außerdem
ein Massekontakt-Konsolenteil 308 bereitgestellt, das einen Stoppschalter 312 trägt. Wenn
der Klappbügelgriff 36 losgelassen
wird, schwenkt der untere Arm 108 in die Ruheposition und
ein Kontaktstück 314 des
unteren Arms 108 berührt
den Stoppschalter 312, wodurch die Zündanlage auf Masse gelegt wird,
um den Betrieb des Motors 12 zu verhindern. Das Massekontakt-Konsolenteil 308 ist
neben dem Befestigungswinkel 44 angeordnet. Ein Passstift 316 (3C)
ist in ein Loch 320 im Befestigungswinkel 44 eingeführt und
erstreckt sich durch eine Öffnung 324 (3B) im
Massekontakt-Konsolenteil 308 und eine Öffnung 328 im unteren
Arm 108. Der Schließnocken 298 ist für die Drehung
am Passstift 316 angebracht und umfasst einen Wellenstumpf 332,
der schwenkbar in einem Loch 336 im Schließverbindungsstück 294 aufgenommen
ist. Die Keilanschlusswelle 284 erstreckt sich durch das
Keilverbindungsstück 290 und
durch ein Loch 340 im Massekontakt-Konsolenteil 308.
Das Keilverbindungsstück 290 ist
mit dem Schließverbindungsstück 294 über eine
abhängige
Säule 344 schwenkbar
verbunden. Die Säule 344 erstreckt
sich durch das Schließverbindungsstück 294 hindurch und
in einen gekrümmten
Schlitz 348 im Massekontakt-Konsolenteil 308,
so dass die Drehung der Keilanschlusswelle 284 bewirkt,
dass die Säule 344 dem Verlauf
des gekrümmten
Schlitzes 348 folgt und zu der Bewegung des Schließverbindungsstückes 294 führt, die
ein gewisses Maß an
linearer Betätigung des
Schließverbindungsstückes 294 umfasst.
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In 5 ist
der Schließnocken 298 aus
der Position, in der er an der Sperrklinke 221 anliegt,
herausgedreht, so dass sich der untere Arm 108 aus der
Ruheposition heraus bewegen kann. Die Bewegung des Schließverbindungsstückes 294 bewirkt, dass
der Schließnocken 298 am
Passstift 316 in eine verriegelte Position (10)
hineinschwenkt bzw. aus derselben herausschwenkt. Beim Vorliegen
der verriegelten Position liegt der Schließnocken 298 an der
Sperrklinke 221 an, wodurch die Sperrklinke 221 am
Ratschenelement 142 im Eingriff bleibt und die Bewegung
des unteren Arms 108 aus der Ruheposition sowie die Bewegung
des Sperrklinkenmitnehmers 209 vom Ratschenelement 142 weg
verhindert wird. Es kann ein entfernbarer Keil 352 (2)
mit Schlüsselfunktion
eingesetzt werden, um die Keilanschlusswelle 284 zu drehen
und den Schließnocken 298 in
die verriegelte Position zu bewegen. In diesem Zusammenhang verhindert
die Entfernung des Keils bzw. Schlüssels 352 im Wesentlichen
den Start des Motors 12.
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Es
wird jetzt der Motorstart behandelt. Dazu wird wieder auf 5 Bezug
genommen, in der die Kraftlinie 280 außerdem eine Momentenkraft um
die Drehachse des Sperrklinkenmitnehmers erzeugt, die zwangsweise
den Sperrklinkenmitnehmer 209 aus der eingerückten Position
herausdreht, wenn sich die Sperrklinke 221 in der eingerückten Position
befindet. Die Ausführung
des Sperrklinkenmitnehmers verringert die Kraft beträchtlich,
die benötigt
wird, um die Sperrklinke 221 am Ratschenelement 142 außer Eingriff
zu bringen und genießt
deshalb den Vorzug gegenüber
der Betätigung
der Sperrklinke 221, die direkt durch die Ritzelwelle erfolgt.
Die Ritzelwelle 241 setzt der Drehung des Sperrklinkenmitnehmers 209 einen
Widerstand entgegen, nachdem die Ritzelwelle 241 im Schlitz 217 positioniert
wurde. Wenn jedoch der untere Arm 108 geschwenkt wird,
um die Ritzelwelle 241 aus dem Sperrklinkenmitnehmer-Schlitz 217 herauszubewegen,
wird der Sperrklinkenmitnehmer 209 infolge der Momentenkraft vom
Ratschenelement 142 weg gedrückt. Zusätzlich berührt die Ritzelwelle 241 den
Sperrklinkenmitnehmer 209 und die Sperrklinke 221 und
bewirkt außerdem,
dass sie zu der in 6 dargestellten, vollständig ausgerückten Position
geschwenkt wird. Beim Vorliegen der vollständig ausgerückten Position wird die Drehung
des Sperrklinkenmitnehmers 209 dadurch gestoppt, dass das
Ende des Sperrklinkenmitnehmers 209 am Schließnocken 298 zum
Anliegen kommt. Der Schließnocken 298 ist
positioniert, um die Drehung des Sperrklinkenmitnehmers zu stoppen,
so dass die Ritzelwelle 241 bei Drehung des unteren Arms 108 zur
Ruheposition hin erneut in den Sperrklinkenmitnehmer-Schlitz 217 eintritt.
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Wie
in 7 ersichtlich, kann die Sperrklinke 221 (z.B.
durch Pressen) mit einem abhängigen
vorstehenden Teil 358 versehen werden, das an einem Teil
des Sperrklinkenmitnehmers 209 anliegt, um zu verhindern,
dass die Sperrklinke 221 über den Sperrklinkenmitnehmer-Schlitz 217 hinweg
geschwenkt werden kann. Beim Vorliegen der eingerückten Position
(mit Hilfe einer Phantomlinie dargestellt) wird die Sperrklinke 221 etwas
vom Schlitz 217 entfernt gehalten oder ist im Wesentlichen
optimal am Schlitz 217 ausgerichtet (die im Wesentlichen
optimal ausgerichteten Wände
sind in 7 mit dem Bezugszeichen 362 angegeben).
So gesehen braucht die Ritzelwelle 241 die Sperrklinke 221 in
Bezug auf den Sperrklinkenmitnehmer 209 nicht zu bewegen,
da die Ritzelwelle 241 aus dem Schlitz 217 herausbewegt wurde,
wodurch die Torsionsfeder 233 im Wesentlichen vollständig von
der Bewegung des Sperrklinkenmitnehmers 209 entkoppelt
wurde (d.h. die Torsionsfeder hat im Wesentlichen keine Wirkung
auf die Bewegung des Sperrklinkenmitnehmers 209).
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Falls
der Schließnocken 298 in
die entriegelte Position gedreht wurde, die in den 5 und 6 dargestellt
ist, kann der Klappbügelgriff 36 (zusammen
mit der Betätigung
des Druckknopfes 40) betätigt werden, was bewirkt, dass
der untere Arm 108 zu der in 6 dargestellten
Position schwenkt, wodurch die Sperrklinke 221 am Ratschenelement 142 außer Eingriff
gebracht wird, was dann das Entspannen der Aufzugsfeder 60 ermöglicht.
Während sich
die Aufzugsfeder 60 entspannt, dreht sich die Hauptwelle 72 in
der Entspannrichtung 100. Das untere Ende der Spiralwelle 154 steht
mit den Innennasen 194 des Ratschenelementes 142 im
Eingriff was bewirkt, dass sich die Spiralwelle 154 mit
der Hauptwelle 72 dreht. Die Drehgeschwindigkeit der Spiralwelle 154 bewirkt,
dass das Ritzel 150 längs
der Spiralwelle 154 hochgefahren wird. Nachdem es oben an
der Spiralwelle 154 angekommen ist, greifen die Zähne des
Ritzels in die Zähne
eines Schwungradzahnrades 366 (2) ein,
wodurch das Schwungrad 26 in Drehung versetzt und der Motor 12 gestartet wird.
In dem Maße,
wie der Motor hinsichtlich der Drehzahl rampenmäßig hochgefahren wird und sich die
Aufzugsfeder 60 entspannt, dreht sich das Schwungrad 26 bald
schneller als die Hauptwelle 72 und die Spiralwelle 154 (d.h.
das Schwungrad befindet gegenüber
dem Ritzel 150 im Freilauf) und bewirkt, dass sich das
Ritzel 150 auf der Spiralwelle 154 zurück nach
unten dreht.
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Während die
Aufzugsfeder 60 sich einem vollständig entspannten Zustand nähert bzw.
diesen erreicht, wird die Schleife 68 am inneren Ende der Aufzugsfeder 60 aus
der Öse 92 des
Dornteils 76 der Hauptwelle 72 entfernt, wodurch
die Hauptwelle 72 von der Aufzugsfeder 60 entkoppelt
wird. Eine solche Entkopplung verringert den Verschleiß und die
Ermüdung
an der Aufzugsfeder 60, erhöht die Lebensdauer der Aufzugsfeder 60 und
verhindert im Wesentlichen das Ausschnappen des inneren Endes der
Aufzugsfeder 60.
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Sollte
der Bediener den Klappbügelgriff 36 loslassen,
während
die Aufzugsfeder 60 entspannt wird, bewirkt die Rückstellfeder 257,
dass der untere Arm 108 die Sperrklinke 221 so
bewegt, dass sie am Ratschenelement 142 in Eingriff gebracht
wird. Die unter diesen Umständen
auf die Sperrklinke 221 übertragene dynamische Kraft
kann wegen des Drehimpulses der sich drehenden Hauptwelle und der anderen
Bauteile sehr hoch sein. Um Schäden
an der Sperrklinke 221 möglichst klein zu halten, ist
der Torsionsschwellwert des Kupplungsmechanismus so eingestellt,
dass eine relative Drehung zwischen der Hauptwelle 72 und
dem Ratschenelement 142 unter diesen Umständen möglich ist.
Genauer gesagt rutscht die Kupplungsscheibe 126 auf der
Bremsscheibe 122, nachdem der Torsionsschwellwert erreicht
wurde. In einem solchen Fall kann sich die Aufzugsfeder 60 im
Wesentlichen vollständig
entspannen, ohne dass sie anschließend wieder gespannt wird,
was ggf. erforderlich macht, dass der Motor 12 beim nächsten Start
mit dem Seilzugstarter gestartet werden muss.