МЕХАНИЧЕСКИЙ СТАРТЕР Российский патент 1994 года по МПК F02N5/02 

Изобретение относится к машиностроению и автостроению, может использоваться для запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на установленных самоходных, летающих и плавающих объектах (автомобили тракторы, комбайны, строительно-дорожные машины, мотоциклы, мотоколяски; речные и морские суда, катера, моторные лодки; самолеты, вертолеты).

Известны широко конструкции электрических стартеров устанавливаемых на ДВС для прокручивания коленчатых валов при пуске. В своем составе они имеют электрическую машину постоянного тока, встроенную в цилиндрический корпус, центральный силовой вал, механизм для соединения и разъединения вала с зубчатым венцом маховика, мощную и тяжелую аккумуляторную батарею. Главные недостатки таких стартеров - дорогостоящие и ненадежные в эксплуатации электродвигатели постоянного тока и сравнительно быстро выходящие из строя аккумуляторные батареи (см. книгу Фучаджи К. С. и Стрюка Н. Н. Автомобиль ЗАЗ-968М, Транспорт, М. : 1988, с. 228-231).

Известны также пружинные мотор-стартеры, применяемые для тех же целей, например: [1] , мотор-стартер, содержащий цилиндрический корпус, силовой центральный вал механизма привода с муфтой и шестерней, силовой орган в виде спиральной пружины, закручиваемой червячным редуктором. Редуктор установлен рядом с корпусом и имеет ручной привод от кривошипной рукоятки [2] . Моторный стартовый механизм, имеющий в своем составе цилиндрический корпус, блок цилиндрических пружин (силовой орган), червячная пара откидного типа для растормаживания червячного колеса, насаженного на центральный вал, управляемая муфта свободного хода.

Известный моторный стартовый механизм [2] , рассмотренный выше, взятый за прототип имеет в своем составе цилиндрический корпус с установленным в нем блоком цилиндрических пружин; центральный шлицевой шпиндель, связанный со шлицевой втулкой, впрессованной в отверстие нажимного силового диска; механизм управления, который состоит из муфты свободного хода, нажимной втулки и кнопки; червячный механизм открытого типа, причем разъединение червячной пары происходит разобщением червяка и червячного колеса. Недостатки: сложность создавать достаточное усилие на червяк, чтобы он не вышел из зацепления в процессе сжатия пружин; большая потеря энергии сжатых пружин при передаче усилия через шлицевую пару (шпиндель-втулка); наличие постоянно вращающейся наружной обоймы (кольца) муфты свободного хода; отсутствие привода для сжатия пружин от двигателя во время его работы.

Целью изобретения является повышение надежности пуска ДВС при отсутствии источника электрической энергии (аккумуляторной батареи), удешевление в связи с этим конструкции, уменьшение эксплуатационных затрат.

Существенными отличительными признаками являются: вмонтированный внутрь корпуса червячный редуктор с двумя опорами скольжения или качения (подшипники) с постоянным касанием зубьев червячного колеса и винтом червяка; наличие маломощного электродвигателя, питаемого от генератора во время работы ДВС, или гибкого вала с откидным шкивом, получающим вращение от вентиляторного ремня - дает возможность работы редуктора в автоматическом режиме в процессе закручивания силовых спиральных пружин. Использование энергии ДВС при его работе исключает применение для целей запуска дорогих и дефицитных аккумуляторных батарей.

На фиг. 1 изображен механический стартер с необходимыми разрезами, общий вид; на фиг. 2 - схема размещения пружины в корпусе.

Механический стартер состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположен блок спиральных пружин 2, количество которых определяется расчетом или подбирается опытным путем с учетом необходимого крутящего момента для прокручивания коленчатого вала при запуске ДВС. На силовом центральном валу 3 насажена шлицевая втулка 4, соединенная совместно с наружной обоймой обгонной муфты (муфта свободного хода) 5 и зубчатой полумуфтой 6. Внутренняя обойма муфты 5 выполнена заодно с приводной шестерней 7, насаженной свободно на гладкую часть вала 3. На валу 3 свободно установлено червячное колесо 8, в ступице которого запрессована зубчатая полумуфта 9. По второму варианту вместо зубчатых двух полумуфт (в общем целом - расцепная зубчатая муфта) можно применить управляемую обгонную муфту с коническими роликами. Червячное колесо 8 входит в зацепление с червяком 10, выходной вал которого соединен с валом маломощного электродвигателя (ЭД) 11. На втором выходном конце вала червяка 10 (или по второму способу - на втором конце вала ЭД) установлено устройство шнурового ручного привода. На корпусе 1 размещен конечный выключатель 12 с необходимым количеством нормально открытых и нормально закрытых контактов, рабочая кнопка которого проходит через отверстие в корпусе 1 и соприкасается с поверхностью крайнего раскрученного витка пружины 2. Вал 3 опирается своими цапфами на подшипники 13, 14, установленные в крышках 15, 16. В состав привода стартера входит вильчатый рычаг 17, в нижней части входящий в зацепление с поводковой муфтой 18, которая свободно насажена на втулку 4. В верхней части рычаг 17 шарнирно соединен с серьгой 19 якоря тягового реле (не показан). Между муфтой 18 и обгонной муфтой 5 на поверхности втулки 4 свободно размещена пружина 20. Питание ЭД 11 осуществляется от генератора 21, а также в редких случаях от аккумуляторной батареи. На фиг. 2 показано размещение пружины 2 в корпусе 1 и способ крепления защемленного конца 22 пружины 2 с корпусом 1 при помощи винтового зажима 23. Свободный внутренний конец 24 имеет Г-образный загиб и соприкасается одной из сторон с поверхностью фигурного паза 25 вала 3. По второму варианту соединение вала и конца пружины 24 можно осуществить при помощи обгонной муфты.

Механический стартер работает следующим образом. При вращении коленчатого вала ДВС генератор 21 подает напряжение через замкнутые контакты выключателя 12 на зажимы ЭД 11, при этом крутящий момент с вала ЭД 11 передается через червячную пару 8, 10 на зубчатую или обгонную муфту 6, 9 через втулку 4, шлицы вала 3, паз 25 вала 3, конец 23 пружины 2, защемленный конец 22 пружины 2, винтовой зажим 23 на внутренней части корпуса 1. В результате пружина 2 навивается на вал 3. Момент полного закручивания пружины 2 фиксируется выключателем 12, размыкающим электрическую цепь питания ЭД 11, за счет отхода крайнего наружного витка пружины 2 от внутренней поверхности корпуса. Обратному раскручиванию пружины 2 препятствует червячная пара 8, 10. Данный процесс приводит к запасу потенциальной энергии закрученных пружин 2. При пуске ДВС энергия пружин 2 расходуется в работу вращения маховика посредством приводного механизма. При включении стартера в работу происходит следующий порядок взаимодействия: при подаче напряжения на катушку тягового реле якорь, втягиваясь в катушку, передвинет посредством серьги 19 вильчатый рычаг 17, который через поводковую муфту 18 и пружину 20 передвинет втулку 4, обгонную муфту 5, зубчатую полумуфту 6 и приводную шестерню 7 в зацепление с зубчатым венцом маховика ДВС. Одновременно с этим произойдет расцепление полумуфт 6, 9 с помощью сжатой к этому времени пружины 20, что приведет к отключению тормозного действия червячной пары редуктора 8, 10, при этом маховик придет во вращение, что приведет к пуску ДВС. После запуска повторный процесс закручивания пружин 2 производится автоматически, как описано выше. Закручивание пружин при неработающем двигателе, когда отсутствует аккумулятор, можно осуществить от ручного привода из кабины методом последовательного втягивания на себя приводного шнура. При наличии аккумулятоpной батареи роль источника энергии вместо генератора она берет на себя. Управление работой ЭД 11 с питанием от аккумуляторной батареи производится из кабины при помощи специального включателя.

(56) Просвирин А. Д. Автомобиль ГАЗ-53А, М. : Машиностроение, 1973, с. 262-265.

Патент США N 2719606, кл. F 02 N 5/02, опубл. 1955.

Патент США N 2413045, кл. F 02 N 5/02, опубл. 1946.

Сущность изобретения: стартер имеет блок спиральных пружин, закручиваемых с помощью электродвигателя малой мощности, работающего от генератора двигателя внутреннего сгорания. В момент пуска растормаживается червячная пара, пружины освобождаются из зацепления и раскручивают маховик двигателя. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. МЕХАНИЧЕСКИЙ СТАРТЕР двигателя внутреннего сгорания с генератором и вентилятором, содержащий цилиндрический корпус с установленными в нем центральным силовым валом, блоком спиральных пружин и механизмом закрутки последних, выполненный в виде соединенных между собой червячного редуктора с приводом, расцепной муфты, ручного привода закрутки блока спиральных пружин с тяговым элементом и обгонной муфты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен конечными выключателем и электродвигателем малой мощности, причем привод червячного редуктора связан с электродвигателем малой мощности, подключенным к генератору двигателя. 2. Стартер по п. 1, отличающийся тем, что червяк червячного редуктора снабжен двумя опорами. 3. Стартер по п. 1, отличающийся тем, что червячный редуктор снабжен дополнительным приводом, выполненным в виде гибкого вала с откидным шкивом, связанного с вентиляторным приводом.