ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F02N15/06 

Изобретение касается пускового устройства с пусковым реле, якорь которого с помощью пускового рычага аксиально смещает шестерню, взаимодействующую с механизмом свободного хода, а также с пусковым двигателем для привода зубчатого венца двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и с блокировочным устройством, которое предотвращает смещение шестерни при невозбужденном пусковом реле.

В автомобильной технике подобные пусковые устройства служат для пуска двигателей внутреннего сгорания автомобилей. В снабженных пусковым реле пусковых системах предусмотрен винтовой механизм включения, который вводит шестерню пускового устройства в зацепление с зубчатым венцом ДВС. При инициировании пускового процесса пусковое реле срабатывает и перемещает шестерню с помощью пускового рычага в аксиальном направлении так, что она может вступать во взаимодействие с зубчатым венцом ДВС. Одновременно пусковой двигатель начинает вращаться. Как только шестерня вследствие сдвига входит в зацепление с зубчатым венцом, она благодаря этому фиксируется и при вращении стартового двигателя с помощью многозаходной резьбы, принадлежащей выходному валу, движется дальше в аксиальном направлении до упора. По окончании пускового процесса возвратная пружина отживает якорь пускового реле и тем самым через пусковой рычаг шестерню в исходное положение. Это смещение поддерживается многозаходной резьбой при опережении, происходящем при пуске ДВС. Механизм свободного хода защищает пусковой двигатель от очень высокого числа оборотов при опережении с помощью ДВС. В частности, при свободно срабатывающих пусковых устройствах выходной вал, несущий шестерню и оснащенный многозаходной резьбой, при пусковом выбеге вследствие действия тормозного момента, например, через уплотнительное кольцо вала и/или через имеющиеся подшипники, имеет тенденцию двигаться в направлении к зубчатому венцу ДВС, если противодействующие этому движению силы возвратной пружины меньше, чем аксиальная составляющая силы в многозаходной резьбе. Из-за этого шестерня может наскочить на движущийся зубчатый венец ДВС и повредиться. Для предотвращения этого известные пусковые устройства оснащают, например, шариковым стопорным механизмом. В состоянии покоя нагруженная пружиной задвижка предохраняет аксиальное положение выходного вала, несущего шестерню. Для размыкания эта задвижка сдвигается так, что шарик может сдвигаться радиально наружу. При этом выходной вал высвобождается для аксиального движения. Такой шариковый стопорный механизм требует очень точных и дорогих деталей, что приводит к сложной и дорогой конструкции.

Соответствующее изобретению пусковое устройство с названными в основном притязании признаками имеет в противоположность рассмотренному выше то преимущество, что оно при простой конструкции надежно предотвращает смещение несущего шестерню выходного вала в невозбужденном состоянии пускового реле. Так как в соответствии с изобретением блокировочное устройство действует на якорь пускового реле для обеспечения положения покоя шестерни, нет необходимости в сложной шариковой блокировке и можно прибегнуть к конструктивно простым решениям, так как в зоне пускового реле имеется достаточно пространства для таких решений. В отличие от уровня техники здесь не ограничиваются решениями, которые должны умещаться в зоне выходного вала. Соответствующее изобретению блокировочное устройств, действующее на якорь пускового реле и, следовательно, на пусковой рычаг, просто монтируется, так как не надо прибегать, как в известной шариковой блокировке, к специальным монтажным позициям для размещения шариков.

Согласно модификации изобретения предусмотрено, что блокировочное устройство содержит блокировочный элемент, захватывающий упор якоря в спущенном положении пускового реле, который с помощью принудительного управления при втягивании якоря может смещаться в положение деблокирования. Следовательно, пока якорь пускового реле находится в спущенном положении, этот якорь, а также пусковой рычаг и выходной вал, оснащенный шестерней, блокируются в положении, при котором шестерня не может набегать на зубчатый конец двигателя внутреннего сгорания с возбуждением пускового реле, которое вызывается включением пускового процесса ДВС. Начинается втягивание якоря, которое посредством принудительного управления ликвидирует блокировку, а это означает, что блокировочный элемент переводится в положение деблокирования. Таким образом, пусковой рычаг высвобождается и может быть отклонен с помощью якоря, вследствие чего расположенная на выходном валу шестерня аксиально смещается так, что заходит в зубчатый венец ДВС. Для окончания процесса пуска осуществляется снятие возбуждения пускового реле, так что возвратная пружина якоря возвращается в позицию покоя (спущенное положение), причем с помощью пускового рычага захватывается выходной вал. По достижении конечного положения отпадания блокировочный элемент предохраняет положение якоря, так что предотвращается недопустимое повторное смещение схождения.

Предусматривается, в частности, что якорь делает холостой пробег для достижения положения деблокирования прежде, чем происходит захват пускового рычага. Благодаря этому холостому пробегу возможно, что блокировочный элемент будет сначала переведен в положение деблокирования, т.е. вследствие движения якоря достигается положение деблокирования, так что затем в ходе последующего движения якоря возможен захват пускового рычага для смещения шестерни.

Преимущественно блокировочный элемент представляет собой оснащенную по меньшей мере одним зацепляющим уступом первую пружину, которая с помощью управляющей втулки, расположенной на толкателе якоря, отклоняется в положение деблокирования. Следовательно, движущаяся вместе с якорем управляющая втулка смещает блокировочный элемент в свободное положение. С другой стороны, управляющая втулка освобождает в спущенном положении пускового реле выполненный в виде пружины блокировочный элемент, так что зацепляющий уступ для предохранения положения якоря пускового реле обеспечивает надежность положения.

Упор преимущественно выполнен в виде кольца, установленного на управляющей втулке. Аксиальное положение кольца может быть зафиксировано или расфиксировано с помощью блокировочного элемента. Благодаря фиксированному положению кольца предотвращено угловое перемещение пускового рычага, так что выходной вал не может попасть в свое смещенное положение.

По предпочтительной форме выполнения управляющая втулка под действием силы второй пружины расположена напротив упора якоря. Вывести из этого положения управляющую втулку можно только тогда, когда сначала предотвращается вхождение шестерни в зубчатый венец ДВС на основе положения "зуб на зуб". Вторая пружина при этом обеспечивает втягивание пускового реле, так что контакты пускового реле замыкаются для запуска движения вращения пускового устройства. Вследствие этого осуществляется относительное движение между шестерней и зубчатым венцом, так что соответствующий зуб шестерни может входить во впадину между зубьями на зубчатом венце. При указанном зацеплении может сверх этого также напрягаться принадлежащая шестерне пружина сжатия, которая обеспечивает относительное движение между шестерней и выходным валом.

Из сказанного ясно, что управляющая втулка под действием усилия второй пружины расположена с возможностью смещения по оси относительно якоря в направлении его отпадания.

Как уже было упомянуто, одна сторона кольца взаимодействует при учете холостого хода с пусковым рычагом. Другая сторона кольца нагружается третьей пружиной. Вследствие этого кольцо при невозбужденном пусковом реле занимает предохранительное положение для пускового рычага. В частности, один конец третьей пружины опирается на корпус пускового устройства, а другой конец на кольцо.

Согласно предпочтительному примеру исполнения предусмотрен упор на управляющей втулке, который ограничивает путь перемещения кольца в направлении отпадания, возможный под действием силы третьей пружины.

Упор управляющей втулки допускается тем самым сдвиг кольца под действием силы третьей пружины только до определенного положения. Первая пружина, в частности, выполнена как бугельная (скобообразная) пружина, которая на каждом колене имеет зацепляющий уступ. Вследствие смещения управляющей втулки бугельная пружина может разжиматься, занимая свободное положение.

Преимущественно вторая пружина это винтовая пружина сжатия, которая обвивает толкатель и упирается одним концом в упор толкателя, а другим своим концом подходит к уступу управляющей втулки. При этом управляющая втулка поджата к якорю, прилегая к упору якоря.

Третья пружина может быть выполнена в виде спиральной пружины сжатия, охватывающей управляющую втулку. При этом может быть достигнута простая и занимающая мало места конструкция.

Для разжимания бугельной (скобообразной) пружины управляющая втулка имеет управляющий фланец.

Для юстировки устройства бугельная (скобообразная) пружина укреплена на корпусе пускового устройства с возможностью регулировки в направлении вдоль толкателя.

На фиг.1 изображено пусковое устройство, продольный разрез; на фиг.2 детальный вид толкателя якоря пускового реле устройства, изображенного на фиг. 1; фиг. 3 фрагмент устройства, изображенного на фиг.1, но при освобожденном положении блокировочного устройства, взаимодействующего с якорем пускового реле.

Пусковое устройство 1 (фиг.1) имеет корпус 2, в котором размещены двигатель постоянного тока 3 и пусковое реле 4. Двигатель постоянного тока 3 имеет пусковой двигатель 5, который воздействует на выходной вал 6, на конце 7 которого без возможности вращения установлена шестерня 8. Для пускового режима ДВС, не показанного здесь, шестерня 8 продвигается в положение 9, отмеченное пунктиром, и при этом входит в зацепление с зубчатым венцом 10 ДВС. Аксиальное перемещение шестерни в положение 9 вызвано пусковым реле 4. В последующем это будет описано более подробно.

Пусковой двигатель 5 оснащен (снабжен) коммутатором 11, к сегментам 12 которого подключена обмотка 13 ротора. Коммутатор 11 взаимодействует с угольнощеточным устройством 14. Кроме того, предусмотрен статор 15 со статорной обмоткой 16, которая расположена напротив пускового двигателя 5 с небольшим воздушным зазором.

Пусковой двигатель 5 имеет вращающийся вал 17, который одним своим концом 18 опирается на игольчатый подшипник 19 и закрыт корпусным колпаком 20. Второй конец вращающегося вала 17 со стороны торца 21 имеет центральное посадочное отверстие 22, в которое входит конец 23 выходного вала 6. Второй конец роторного вала 17 посредством игольчатого подшипника 31, расположенного в посадочном отверстии 22, установлен на конце 23 выходного вала 6. Боковая поверхность 24 конца 25 роторного вала 17, выполненного с посадочным отверстием 22, исполнена в виде солнечного (центрального) колеса 26 планетарной передачи и находится в зацеплении с сателлитами 27, установленными в планетарной опоре 28 (на фиг.1 изображено лишь одно планетарное колесо). Сателлиты 27 установлены с использованием игольчатых подшипников на опорных штифтах 29. Далее сателлиты 27 могут находиться в зацеплении с колесом 30 с внутренними зубьями, которое жестко установлено в корпусе 2.

Конец 23 выходного вала 6 установлен через игольчатый подшипник 37 в посадочном отверстии аксиальной перемычки 39. Наружное кольцо 35 холостого хода удерживается с помощью радиального шарикоподшипника 38 (фиксированный подшипник), расположенного на аксиальной перемычке 39 и с другой стороны опирающегося на корпус 2. В противолежащей зоне 32 выходного вала 6 предусмотрен установленный в корпусе 2 роликоподшипник 33 с цилиндрическими роликами, осевое смещение которого предотвращается радиальным уплотнением 34. Упорный подшипник 33 направляет выходной вал 6 как в аксиальном, так и в радиальном направлениях. Планетарная опора 28 в осевом направлении винтами 36 соединена с кольцом 35 свободного хода.

Наружное кольцо 35 свободного (холостого) хода принадлежит к механизму 40 свободного (холостого) хода, который выполнен в виде роликовой муфты свободного (холостого) хода. Она имеет подпружиненные ролики 41, которые взаимодействуют с внутренним кольцом 42 механизма 40 свободного хода. Внутреннее кольцо 42 соединено через многоходовую резьбу 43 с выходным валом 6. Далее, выходной вал 6 имеет канавку 44, в которой установлено пружинное стопорное кольцо 45. Пружинное стопорное кольцо 45 образует упор, который взаимодействует при аксиальном смещении выходного вала 6, с уступом 46 внутреннего кольца 42.На выходном валу 6 укреплено стопорное кольцо 47, которое имеет радиальный выступ 48. Кроме того, в паз 49 стопорного кольца 47 введено пружинное стопорное кольцо 50, которое служит опорой шайбе 51. Между шайбой 51 и радиальным фланцем (выступом) 48 создается, следовательно, кольцевой канал 52.

На конце 7 выходного вала 6 без возможности вращения, однако с возможностью аксиального смещения установлена шестерня 8. Она нагружена винтовой пружиной 54 сжатия. Последняя сжата при вхождении шестерни 8 в зацепление с зубчатым венцом 10, возникает положение "зуб на зуб".

Пусковое реле 4 имеет неподвижную обмотку 61, которая взаимодействует с якорем 62. Якорь 62 установлен с возможностью аксиального перемещения и выполненной в виде винтовой пружины сжатия возвратной пружиной 113 в невозбужденном положении пускового реле 4 отжимается в положение, показанное на фиг.1. Ось 63 имеет на одном из свих концевых участков 65 контактный элемент 66, который может взаимодействовать с электрическими выводами 67.

Якорь 62 связан с толкателем 68, который входит в полость 69 корпуса 2. Толкатель 68 взаимодействует с выполненным в виде двойного рычага пусковым рычагом 70, который установлен в своей средней зоне с возможностью качания при помощи поперечного болта 71. Поперечный болт 71 фиксируется на кронштейне 72. Нижний конец 73 пускового рычага 70 снабжен выступом 74, который заходит в кольцевой канал 52. На другом конце 75 пускового рычага 70 имеется захватная головка 76. При смещении толкателя 68 захватывается пусковой рычаг 70, вследствие чего происходит аксиальное смещение выходного вала 6. В невозбужденном состоянии пускового реле 4 следует обратить внимание на то, чтобы шестерня 8 не покидала положение, обозначенное на фиг.1 сплошными линиями. Блокировочное устройство 77 предотвращает случайное движение шестерни 8 в направлении к зубчатому венцу 10 двигателя внутреннего сгорания, так как это может привести к повреждению деталей. Это непреднамеренное аксиальное движение может возникнуть в связи с тем, что тормозные моменты, которые, например, передаются через подшипники и уплотнительные кольца вала, смещают выходной вал 6 в положение зацепления, т.е. сила возвратной пружины меньше, чем осевая составляющая силы, возникающая в многозаходной резьбе.

Далее будет более детально рассмотрено исполнение блокировочного устройства 77. Блокировочное устройство 77 фиксирует показанное на фиг.1 положение пускового рычага 70 в невозбужденном положении пускового реле 4, так что выходной вал 6 занимает прочное аксиальное положение. Согласно изобретению, как уже отмечалось, блокировочное устройство 77 воздействует на якорь 62, в частности на толкатель 68, пускового реле 4 для обеспечения неподвижности шестерни 8. Блокировочное устройство 77 имеет блокировочное звено 78, которое выполнено в виде первой пружины 79. Первая пружина 79 это бугельная пружина 80, она имеет две полки 81, которые выполнены таким образом, что каждая оснащена зацепляющим уступом 82. Концы 83 обеих полок 81 расходятся и отгибаются наружу, вследствие чего образуются набегающие скосы 84. Зоны 85 полок 81, противолежащие набегающим скосам 84, выполнены так, что начиная от зацепляющего уступа 82 участок 86 проходит приблизительно параллельно толкателю 68, к нему затем примыкает управляющий участок 87, который проходит, расширяясь наружу, и переходит в дуговой участок 88, который относительно управляющего участка 87 имеет противоположный изгиб, причем угол изгиба больше 90^о. Присоедияемый конец 89 каждой полки 81 закреплен в держателе 90.

Держатель 90 связан с винтом 91, который соосен толкателю 68 и ввернут в отверстие 92 корпуса 2. Выходящий из корпуса 2 наружу конец 93 винта 91 стопорится контргайкой 94.

Связанный с якорем 62 пускового реле 4 толкатель 68 имеет на своем свободном конце 95 кольцевой паз 96, в котором размещено пружинное стопорное кольцо 97. На пружинное стопорное кольцо 97 опирается шайба 98, которая установлена на толкателе 68 и нагружена второй пружиной 99. Таким образом, шайба 98 образует упор 100 толкателя.

Вторая пружина 99 выполнена в виде винтовой пружины 101 сжатия, которая обвивает толкатель 68 и опирается одним концом 102 на упор 100 толкателя, а вторым концом 103 на уступ 104 управляющей втулки 108. Последняя опирается на толкатель 68. Уступ 104 управляющей втулки выполнен таким образом, что управляющая втулка 108 аксиально пронизывается ступенчатым отверстием 105. Под действием силы сжатия винтовой пружины 101 торцевая сторона 106, обращенная к якорю 62, прижимается к упору 107 якоря. На участке ступенчатого отверстия 105, имеющем больший диаметр, установлена винтовая пружина сжатия 101.

На своем конце, обращенном от якоря 62, управляющая втулка 108 имеет аксиально выступающий фланец 109, который взаимодействует с управляющими участками 87 бугельной пружины 80.

Управляющая втулка 108 имеет разный наружный диаметр, вследствие чего образуется упор 110 управляющей втулки, обращенный к якорю 62. К упору 110 управляющей втулки прижата с помощью третьей пружины 112, выполненной в виде спиральной пружины 113 сжатия, шайба 111. Один конец 114 спиральной пружины 113 сжатия опирается на корпус 2, а другой конец 115 на шайбу 111. К шайбе 111 прилегает упор 116, выполненный в виде кольца 117 и расположенный на участке большего диаметра управляющей втулки 108. На боковую поверхность 118 кольца 117 опирается бугельная пружина 80 (в положениях, показанных на фиг.1 и 2).

Из фиг.1 видно, что захватная головка 76 не полностью перекрывает расстояние между одной стороной 119 кольца 117 и торцевой поверхностью 120 управляющего фланца 108, напротив остается неохваченное расстояние b. Многозахватная резьба 43 обеспечивает аксиальное смещение выходного вала 6 в пределах размера а.

Соответствующее изобретению пусковое устройство функционирует следующим образом.

При пуске двигателя внутреннего сгорания с помощью пускового выключателя возбуждается пусковое реле 4. Это приводит к тому, что якорь 62 движется вправо (фиг.1), вследствие чего управляющий фланец 109 так действует на управляющий участок 87 бугельной пружины 80, что та радиально распирается. Благодаря этому зацепляющие уступы 82 полок 81 освобождают кольцо 117. Как только кольцо 117 отцепится от зацепляющих уступов 82, становится возможным относительное движение между управляющей втулкой 108 и кольцом 117 за счет уменьшения расстояния b, так как последнее установлено с возможностью аксиального перемещения на большем диаметре управляющей втулки 108. Движение управляющей втулки 108 при аксиальном смещении толкателя 68 осуществляется с помощью винтовой пружины сжатия 101. Если бугельная пружина 80 принимает свое раздвинутое положение (фиг.3), то используется резервный путь b, т.е. левая сторона захватной головки 76 вовлекается в движение торцевой поверхностью 120. Пусковой рычаг 70 выполняет поворотное движение по часовой стрелке вокруг поперечного стержня 71. При этом выступ 74 смещает выходной вал 6 в направлении к зубчатому венцу 10, вследствие чего шестерня 8 входит в зацепление с зубчатым венцом 10. Возникающие при этом силы смещения обеспечивают полное вхождение шестерни 8 в зубчатый венец 10, причем за счет многозаходной резьбы 43 выходной вал 6 перемещается вдоль оси наружу, так что в результате шестерня 8 занимает показанное пунктирной линией на фиг.1 положение 9.

Если в описанном пpоцессе зацепления сначала происходит положение "зуб на зуб" шестерни 8 и зубчатого венца 10, то втягивание пускового реле 4 не прерывается, так как толкатель 68 может двигаться относительно управляющей втулки 108 под действием второй пружины 99. Далее также возможно аксиальное движение шестерни 8 относительно выходного вала 6 под действием винтовой пружины 54 сжатия. Так как вследствие втягивания пускового реле 4 контактный элемент 66 соединяется с электрическими выводами 67, возбуждается двигатель 3 постоянного тока, а это означает, что начинает вращаться пусковой двигатель 5, благодаря чему приходит в движение шестерня 8 от редуктора, образованного солнечным колесом 26, сателлитами 27 и полым колесом 30. Таким образом ликвидируют положение "зуб на зуб" между шестерней 8 и зубчатым венцом 10, благодаря чему может последователь смещение.

Когда заканчивается процесс запуска, пусковое реле 4 отключается. Движение отпускания поддерживается возвратными пружинами 64 и 112. При этом кольцо 117 своей стороной 119 прижимается к захватной головке 76 пускового рычага 70, так что пусковой рычаг 70 поворачивается против часовой стрелки, вследствие чего шестерня 8 возвращается в показанное на фиг.1 сплошной линией положение. Так как в конечной стадии пускового процесса находящийся в эксплуатации двигатель внутреннего сгорания "опережает" вращение шестерни 8, благодаря многозаходной резьбе 43 процесс смещения поддерживается.

Если опять зажимается положение покоя (фиг.1), бугельная пружина 80 также снова оказывается в исходном положении, т.е. ее зацепляющие уступы 82 захватывают кольцо 117, так что пусковой рычаг 70 остается в показанном на фиг. 1 положении. Этим самым может быть предотвращено случайное осевое смещение выходного вала 6.

Изобретение касается пускового устройства с пусковым реле, якорь которого с помощью пускового рычага аксиально смещает шестерню, взаимодействующую с устройством деблокирования, а также с пусковым двигателем для привода зубчатого венца двигателя внутреннего сгорания и с блокировочным устройством, которое предотвращает смещение шестерни при невозбужденном пусковом реле. Для простоты конструкции предлагается, что блокировочное устройство воздействует на якорь пускового реле для обеспечения положения покоя (неподвижности) шестерни. 11 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее установленное в корпусе пусковое реле, якорь которого через пусковой рычаг связан с выходным валом, на котором расположена шестерня, взаимодействующая с механизмом свободного хода, пусковым двигателем для привода зубчатого венца двигателя внутреннего сгорания и с блокировочным устройством, предотвращающим смещение шестерни при невозбужденном пусковом реле и воздействующим через жестко установленное блокировочное звено на упор, приводимый в действие от якоря пускового реле, для обеспечения положения покоя шестерни, отличающееся тем, что толкатель якоря имеет управляющую втулку, а блокировочное звено выполнено в виде первой пружины, имеющей по меньшей мере один зацепляющий уступ, взаимодействующий через втулку с толкателем якоря. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокировочное звено выполнено в виде U-образной изогнутой бугельной пружины, своими полками зацепляющей упор якоря в положении отпускания пускового реле. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что расстояние между управляющей втулкой и упором больше, чем размер захватной головки. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упор образован дополнительно установленным на управляющей втулке кольцом. 5. Устройство по одному из пп.1 4, отличающееся тем, что оно снабжено второй пружиной для продольного перемещения управляющей втулки относительно якоря в направлении его отпадания. 6. Устройство по одному из пп.5 7, отличающееся тем, что оно снабжено третьей пружиной с опорой одного ее конца на корпус пускового устройства, а другого на кольцо для обеспечения взаимодействия последнего с пусковым рычагом. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что управляющая втулка имеет упор для органичения смещения кольца в направлении отпадания под действием силы третьей пружины. 8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что бугельная пружина имеет на каждой ветви зацепляющий уступ. 9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что управляющая втулка имеет фланец, разжимающий бугельную пружину для достижения положения деблокирования. 10. Устройство по одному из пп.1 9, отличающееся тем, что бугельная пружина закреплена на корпусе пускового устройства с возможностью регулирования в направлении продольной протяженности толкателя. 11. Устройство по одному из пп.5 10, отличающееся тем, что вторая пружина выполнена винтовой пружиной сжатия, охватывающей толкатель и одним концом упирающейся в упор толкателя, а другим входящей в уступ управляющей втулки. 12. Устройство по одному из пп.6 11, отличающееся тем, что третья пружина выполнена спиральной пружиной сжатия, охватывающей управляющую втулку.