Artikel im FMT EXTRA 2003, RC Motorflug

Elektro-Starter mit Getriebe

Zeichnungen hier zum herunterladen

Diese Situation habe ich schon oft erlebt, auch mit meinem neuen Starter von Robbe, einem Super Starter 120. Da hat man nun einen großen, schweren Anlasser und trotzdem kommt es immer wieder vor, dass Motoren mit hoher Kompression nicht aus dem Stand durchgedreht werden können. Und das, obwohl sie nicht ersäuft wurden im Kraftstoff, sondern nur einen sehr gut dichtenden Kolben haben, was ja erwünscht ist.
Gründe für ein solches Verhalten gibt es einige. Da ist zum einen eine schon etwas entladene Starterbatterie, das mitgebrachte Elektromodell mit 16 Zellen ist schon fünfmal geladen worden. Oder die Größe des Akkus in der fertig gekauften Starterbox ist mit 10-15 Ah recht klein dimensioniert.
Oder es ist liegt am Power Panel. Die meisten rüsten ihren Starter mit 4-mm-Steckern aus und betreiben ihn direkt vom Panel aus (wie auch ich). Auch wenn die Kontakte für den Starter am Panel selbst zusätzlich direkt mit der Stromquelle verbunden werden, ist in der Regel ein Leistungsabfall zu verzeichnen, verglichen mit einem direkt an den Bleiakku angeschlossenem Starter unter Verwendung der originalen Klemmzangen.
Die elektrischen Verluste durch Kabel, Stecker und Kupplungen wirken wie eine Leistungsdrossel. Bei schwer gehenden Motoren fließt rasch ein Strom von 50 A oder mehr. Wie hoch der Blockierstrom sein kann, wage ich gar nicht zu raten. Bei schwerer Last wird das Kabel zum Anlasser auf jeden Fall sehr schnell erstaunlich warm!

Die Leerlaufdrehzahl der meisten Starter bewegen sich im Bereich von 6.000 U/min. Beim Anlassen sinkt die Drehzahl teilweise sehr stark ab mit gleichzeitig zunehmender Stromaufnahme. Ein Getriebe reduziert natürlich die Drehzahl, gleichzeitig steigt aber auch das Drehmoment. Bei gleicher Last wird die Drehzahl also nicht so stark einbrechen wie ohne Getriebe. Da ich auch kleine Motoren anlassen muss (2,5 cm³⁾, wollte ich die Drehzahl nicht zu stark senken. Eine Untersetzung von 1,5:1 oder maximal 2:1 erschien mir optimal.
Die Lagerung der Welle muss mit zwei Kugellagern erfolgen. Bei längerem Gebrauch oder bei maximaler Last sind die Kräfte beachtlich, die von den Lagern aufgenommen werden müssen. Insbesondere die Anpresskraft ist nicht gerade klein für ein solches Rillenkugellager. Um dem Rechnung zu tragen, habe ich vorne ein Rillenkugellager und hinten ein (teureres) Schulterkugellager vorgesehen.
Das große Problem ist das Gehäuse. Wie soll es aussehen, um es auch mit einfacheren Mitteln herstellen zu können? Die Lösung ist ein so genanntes Vierkantrohr. Ein solches Rohrstück lässt sich bei Sanitärbetrieben in der Regel für wenig Geld beschaffen.
Um dieses Getriebe bauen zu können, braucht es mindestens eine Handbohrmaschine, Feilen, einen Schraubstock und Zugang zu einer Drehbank, denn nur damit lassen sich die Zahnräder zentrisch aufbohren und kann die Antriebswelle hergestellt werden. Wer selbst keine Drehmaschine hat, muss sich bei einem Freund oder Bekannten weiterhelfen lassen.

In einem Sanitärgeschäft wurde ich mit einem 40x40x2-mm-Vierkantrohr fündig. Damit war auch gleich die Übersetzung von 1,5:1 gegeben bei einem Zahnradmodul von 1 (ein größeres Zahnrad lässt sich nicht mehr verwenden bei den gegebenen Zahnrädern).
Nach dem Absägen des benötigten Abschnittes für das Gehäuse (001) habe ich die Enden sauber überfeilt und entgratet. Dann wurden alle Bohrungen angerissen, gekörnt und auf einer kleinen Ständerbohrmaschine gebohrt. Die große Bohrung habe ich entlang des Umfangs mit dicht an dicht gesetzten 4-mm-Bohrungen vorgebohrt, den inneren Teil herausgeschlagen und anschließend die Bohrung mit einer Rundfeile fertig gestellt. Das geht schneller und einfacher, als man denkt. Wer einen runden Schleifstein in die Bohrmaschine einspannt, hat es noch viel einfacher.
Die neue Antriebswelle (007) wird aus einem Stahl gedreht. Die Durchmesser 7 und 8 werden in einer Aufspannung gedreht, um einen optimalen Rundlauf zueinander zu erhalten. Die exakten Durchmesser richten sich nach den beiden Kugellagern. Sie sollen sich leicht, aber möglichst spielfrei aufschieben lassen.

Die Einzelteile

Als nächstes bohrte ich die beiden Lagerböcke (002) von Conrad Electronic, die ohne Befestigungsbohrungen geliefert werden. Die Zahnräder, ebenfalls von Conrad, werden auf der Drehbank aufgebohrt. Die Bohrung für das kleine Zahnrad (004) wird so knapp wie möglich zur Welle des Starters gefertigt, gerade so groß, dass es sich leicht aufschieben lässt. Die Verdrehsicherung auf der Motorwelle des Starters geschieht in der Regel mit einem Stift quer in der Welle. Mit einer Metallsäge wird ein Schlitz in das kleine Zahnrad gesägt, der so breit ist, wie der Stift im Durchmesser hat. Nach dem Montieren hat man eine hoch belastbare Verbindung.
Das große Zahnrad (003) wird auf die jetzt schon bestehende Antriebswelle (007) aufgepasst. Bevor man mit der Montage beginnt, sollte auf der Welle noch eine Abflachung für die Fixierung des großen Zahnrades und die Bohrung für die Verdrehsicherung (005) angebracht werden.
Bevor die Kugellager in die Lagerböcke eingepresst werden muss man den hinteren Bock auf einer Seite etwas einfeilen. Einer der langen Zuganker (022) verläuft nämlich sehr nahe am Lagerbock.
Die meisten Starter werden mit zwei sehr langen Schrauben zusammengehalten. Die Hutmuttern außen halten die äußeren Abdeckungen, darunter sind die eigentlichen Muttern, die den Starter zusammenhalten, zu finden.
Entsprechend dem Starter werden die neuen Zuganker (022) aus M3-Gewindestangen abgelängt. Eine reicht bis nach außen, die zweite ist 40 mm kürzer, weil sie nicht am großen Zahnrad vorbeikommt und im Gehäuse enden muss. Um hier die Befestigungsmutter anziehen zu können, wurde ein Fenster im Gehäuse (001) eingearbeitet.

Ein Blick ins Getriebe

Die Kugellager werden vorsichtig in die Lagerböcke eingepresst. Dabei ist es wichtig, dass die Schläge nur auf den jeweils äußeren Lagerring erfolgen! Sonst nehmen die Lager Schaden. Nun wird alles lose zusammengebaut (Kugellager schmieren nicht vergessen!), aber noch nichts festgezogen. Nach der Kontrolle, ob die Bohrungen für die beiden Lagerböcke am richtigen Ort sind, nimmt man das Gehäuse wieder ab und montiert die Lagerböcke. Anschließend muss sich die eingesetzte Antriebswelle leicht drehen lassen. Bei montiertem großem Zahnrad wird die Breite für den Distanzring (006) ermittelt und dieser angefertigt. Jetzt kann die Welle endgültig eingebaut und das große Zahnrad (003) mit den Madenschrauben fixiert werden. Eine der Madenschrauben muss dabei auf der eingefeilten Fläche in der Welle aufliegen!
Anschließend wird das Gehäuse wieder auf den Starter geschoben und montiert. Bevor nun alles festgezogen wird, ist bei dem einen Zuganker ein Stützbock (024) unterzulegen, da dieser Zuganker sehr nahe am hinteren Lagerbock verläuft. Mit dem Stützbock bekommt man eine saubere Auflagefläche für die Mutter des kürzeren Zugankers.
Nun müssen noch die Zahnräder ausgerichtet werden. Dazu wird ein Stück ganz normales Papier zwischen die beiden Zahnräder gedreht. So erhält man ohne weitere Justierung fast automatisch das optimale Zahnflankenspiel. Wenn das Gehäuse beim Anziehen der beiden Befestigungsmuttern fest auf das kleine Zahnrad gedrückt wird, hat man nach dem Herausdrehen des Papiers ein optimales Spiel zwischen den Zahnrädern. Sollte das doch nicht über den gesamten Umfang beider Zahnräder der Fall sein, nimmt man dickeres Papier. In jedem Fall muss immer etwas Spiel vorhanden sein, es darf nie klemmen!

Nun wird nur noch der Anlasskonus (010) des Starters mit einem Stift (005) auf der Antriebswelle montiert und das Getriebe gut geschmiert. Die offenen Enden des Getriebes habe ich mit schwarzem Isolierband verschlossen und auch den gesamten Außenbereich damit überzogen. Das ergibt einen einfachen Korrosionsschutz und das Getriebe ist gut geschützt. Trotzdem lässt sich mit einfachsten Mitteln ein Zugang ins Innere schaffen, sollte doch mal etwas nicht in Ordnung sein. 

Der Einsatz

Wenn man diesen Getriebestarter zum ersten Mal in den Händen hält, um einen Motor zu starten, ist es etwas ungewohnt, weil die Antriebswelle nicht mehr in der Verlängerung des Gehäuses liegt. Aber schon bald gewöhnt man sich daran und man arbeitet wie mit dem alten Modell.
Als Erstes fällt natürlich das stark angestiegene Drehmoment auf. In meinem Fall dreht eher der Anlasser auf dem Spinner des Motors durch, als dass der Starter abgewürgt wird! Der gewünschte Effekt ist also erreicht worden. Man muss jetzt aber noch mehr aufpassen bei kleinen Motoren, damit diese nicht einfach durchgewürgt werden, wenn sie ersäuft wurden, sonst verbiegt man mit Sicherheit das Pleuel des Motors (oder Schlimmeres...).

Der Getriebestarter im Einsatz (Twin Comander)

Die Stromaufnahme ist beim Anlassen von normalen Motoren bis etwa 7,5 cm³ kaum gesunken, wie Messungen zeigten. So wurden beim Durchdrehen ohne Getriebe bei einem 7,5er Irvine Zweitakter 25 Ampere konsumiert. Mit Getriebe sind es nur unwesentlich weniger. Der Leerlaufstrom ist von 3,7-3,8 Ampere auf fast 5,9 Ampere angestiegen.
Nun ist es aber so, dass auch bei einem größeren Motor, zum Beispiel bei einem 15er OS Surpass, der Strom mit rund 28 A nur unwesentlich höher liegt. Die Drehzahl beim Starten dürfte, nach dem Gehör beurteilt, fast gleich sein.
Früher hatte ich immer wieder Tiefspannungsanzeigen an meinem Schnellladegerät (hängt am gleichen Bleiakku), wenn ich gegen Abend eines langen Tages einen Motor anlassen wollte. Wenn er schwer durchzudrehen war, ertönte ein unschönes Piep, Piep, Piep, Piep vom Ladegerät her, und wenn ich nicht schnell aufhörte, wechselte mein Ladegerät in einen permanenten „Sperrmodus" mit Fehlercodeanzeige. Diesen Effekt hatte ich seit dem Einsetzen des Starters mit Getriebes nie mehr, was ich sehr genieße.
Auch das Anlassen von kleinen Motoren ist mit einer Untersetzung von 1,5:1 problemlos möglich. Meine beiden 2,5er Magnum, die auf einer Dreimotorigen (Prometheus) montiert sind, lassen sich ohne Probleme starten.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein Getriebe das Einsatzspektrum eines großen Starters erheblich erweitert. Das Durchdrehen eines großen 70er Boxers ist jetzt kein Problem mehr, was im Direktantrieb nur mit vollem Autoakku und Startunterstützung von Hand knapp möglich war.
Die Starterbatterie wird geschont, da ein Blockieren mit den daraus folgenden hohen Strömen kaum mehr möglich ist (bei einem großen Starter). Ein gleichzeitig angeschlossenes Ladegerät wird nicht laufend mit Unterspannungen konfrontiert, wenn ein größerer Motor angelassen werden soll.

Je nach handwerklichem Geschick und Ausrüstung der Werkstatt lassen sich die Kosten auf das Anschaffen der Zahnräder und Lager beschränken. Wenn man zusätzlich noch die Lagerböcke beschaffen muss, belaufen sich die Kosten auf etwa 30 Euro.
Die Zeichnungen beziehen sich auf den Super Starter 120 von Robbe, die Konstruktion lässt sich aber auch auf andere Typen übertragen. Wenn ein größeres Vierkantrohr genommen wird, ist auch eine Untersetzung von 2:1 möglich. Die Verwendung von Zahnräder mit einem kleineren Modul, zum Beispiel 0,5, erscheint mir nicht zweckmäßig. Solche Zahnräder wären aber kleiner bei gleicher Zähnezahl im Vergleich zu den von mir verwendeten.
Wenn ein kleinerer Anlasser umgerüstet wird, erweitert sich das Einsatzspektrum natürlich ebenfalls. Nachteilig ist eigentlich nur, dass ein solches Getriebe den Starter insgesamt deutlich verlängert.
Mit den Zeichnungen sollte es jedem Interessierten gelingen, seinen Starter ebenfalls mit einem soliden Getriebe zu versehen. Ein Anpassen der Konstruktion an andere Startermodelle sollte kein Problem sein. Das Verschließen des Gehäuses kann auch anders erfolgen, beispielsweise mit einem eingepassten Blech oder Kunststoffstopfen. Die von mir praktizierte Methode mit Isolierband funktioniert aber auch einwandfrei (inzwischen wurden Abdeckungen aus Blech angefertigt).

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