СТАРТЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02N15/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на транспорте в качестве стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВЕ).

Известен стартер марки 57.3708, применяемый на автомобилях ВАЗ, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода (МСХ) с рычагом перемещения и силовой планетарный редуктор, вал водила которого находится в шлицевом винтовом соединении с ведущей обоймой МСХ. /1/

К недостаткам данного стартера относится то, что в нем, при включении тягового реле усилия, передаваемые его якорем на передвижение МСХ для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС происходит с помощью рычага и других вспомогательных деталей, которые в процессах включения и выключения тягового реле часто выходят из строя и делает стартер неработоспособным. К недостаткам стартера относится и повышенный износ внутренних рабочих поверхностей МСХ, ее ведущей и ведомой обойм, соединительных цилиндрических роликов и спиральных пружин прижимных устройств. Этот повышенный износ вызывается применением в стартере силового планетарного редуктора, при котором наблюдается большая разница угловой скорости вращения ведомой обоймы относительно ведущей обоймы при обгоне после запуска ДВС. В связи с чем в МСХ происходит высокая цикличность возвратно-поступательного перемещения соединительных цилиндрических роликов при их расклинивании и заклинивании, что сокращает продолжительность срока ее работы. В применяемом стартере, при передаче крутящего момента от вала якоря электродвигателя стартера на ведущую солнечную шестерню силового планетарного редуктора, наблюдается недостаточный запас прочности в их шлицевом соединении, что приводит к скручиванию вала якоря электродвигателя стартера.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является стартер для ДВС (2), содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, МСХ храповичного типа и силовой планетарный редуктор, в котором электромагнитная катушка тягового реле размещена внутри крышки корпуса стартера соосно его продольной оси, а в качестве ее сердечника использован хвостовик ведущей обоймы МСХ, приводная шестерня ведомой обоймы, которой находится в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика ДВС с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними. Между торцевыми поверхностями водила и ведущей обоймы МСХ размещена возвратная спиральная пружина ведущей обоймы, а соединение вала якоря стартера с солнечной шестерней силового планетарного редуктора выполнено цельным для увеличения запаса прочности при передаче крутящего момента. При этом клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено на конце вала водила и закреплено в удлиненной части крышки корпуса стартера винтами. Вал водила силового планетарного редуктора с одного конца размещен в опоре крышки корпуса стартера подшипником скольжения, которого является передвижная упорная втулка клеммного устройства, а с другого конца его хвостовик размещен в подшипнике скольжения вала якоря стартера, а он размещен в дисковой опоре корпуса стартера. В клеммном устройстве передвижение передвижной упорной втулки, для замыкания клемм пуска электродвигателя стартера, происходит с помощью его спиральной пружины. В применяемой МСХ храповичного типа (3) из-за органичного пространства между внутренней поверхностью ведущей обоймы и наружной поверхностью сепаратора между их выступами применены спиральные пружины сепаратора прямоугольной формы, которые в отличие от спиральных цилиндрических пружин являются ненадежными в работе и трудоемкими в изготовлении.

Такая конструкция стартера делает его сложным по устройству и ненадежным в работе.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание стартера для ДВС с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы стартера для ДВС и упрощения его конструкции.

Технический результат достигается тем, что в стартере для двигателя внутреннего сгорания, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода храповичного типа и силовой планетарный редуктор, электромагнитная катушка тягового реле размещена внутри крышки корпуса стартера соосно ее продольной оси, клеммное устройство пуска электродвигателя стартера свободно насажено на вал водила силового планетарного редуктора, а в качестве сердечника электромагнитной катушки использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, приводная шестерня ведомой обоймы которой, размещена в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними, возвратная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между водилом силового планетарного редуктора и хвостовиком ведущей обоймы муфты свободного хода, вал якоря электродвигателя стартера выполнен вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора, в стартере для упрощения конструкции устройства и уменьшения длины крышки корпуса стартера клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено внутри крышки корпуса стартера свободно насаженное на вал водила силового планетарного редуктора, при этом его вал водила с одного конца размещен в упорном разъемном подшипнике скольжения, состоящего из двух половин и находящегося в резьбовом соединении с центральным отверстием электромагнитной катушки тягового реле, закрепленной в крышке корпуса стартера, а с другого конца он размещен в упорном подшипнике скольжения крышки корпуса стартера, хвостовик вала якоря электродвигателя стартера выполненный вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора размещен в подшипнике скольжения его вала водила, возвратная фасонная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между хвостовиком ее ведущей обоймы и упорным буртом вала водила силового планетарного редуктора, в муфте свободного хода, для сепаратора применены цилиндрические спиральные пружины, размещенные в канавках на наружной поверхности сепаратора между его выступами и выступами ведущей обоймы, в клеммном устройстве для замыкания прямоугольных клемм медных контактных болтов пуска электродвигателя стартера применено передвижное упорное пластмассовое кольцо со встроенными в него чугунным примагничивающимся кольцом и клеммным медным кольцом, передвижение которого происходит при включенной электромагнитной катушке тягового реле и при примагниченном чугунном кольце к торцу приводной шестерни муфты свободного хода ее втягивающейся электромагнитной силой.

В муфте свободного хода применены для стартера спиральные цилиндрические пружины, которые являются более надежными в работе и простыми в изготовлении, и размещены в канавках, выполненных на наружной поверхности сепаратора между его выступами и выступами ведущей обоймы муфты свободного хода.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами на:

фиг.1 - стартер для двигателя внутреннего сгорания в исходном положении пои выключенном тяговом реле;

фиг.2 - стартер для двигателя внутреннего сгорания при включенном тяговом реле при запуске ДВС;

фиг.3 - муфта свободного хода храповичного типа.

Стартер для двигателя внутреннего сгорания (фиг.1, 2) содержит корпус 1 с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, якорь электродвигателя 2, тяговое реле 3, муфту свободного хода 4 (МСХ) храповичного типа (фиг.3), силовой планетарный редуктор 5 и клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера. В стартере электромагнитная катушка 7 тягового реле 3 с втягивающей и удерживающей обмотками размещена внутри крышки 8 корпуса 1 стартера, закрепленная в ее пазах с помощью своих фланцевых выступов соосно ее продольной оси. В стартере для упрощения его конструкции устройства и уменьшения длины крышки 8 корпуса 1 клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера размещено в внутри крышки корпуса стартера соосно ее продольной оси. Хвостовик 10 ведущей обоймы 11 МСХ 4, являющийся сердечником электромагнитной катушки, находится в надежном шлицевом винтовом соединении 12 с валом 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5. Между хвостовиком 10 ведущей обоймы 11 и упорным буртом 15 вала 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5 размещена возвратная фасонная спиральная пружина 16 МСХ 4, свободно насаженная на вал 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5. Вал 13 водила 14 с одного конца размещен в разъемном подшипнике скольжения 17, состоящего из двух половин находящегося в резьбовом соединении с центральным отверстием корпуса электромагнитной катушки 7, а с другого конца он размещен в упорном подшипнике скольжения 9 опоры крышки 8 корпуса 1 стартера. Хвостовик 18 вала 19 якоря электродвигателя 2 стартера, выполненный вместе с солнечной шестерней 20 силового планетарного редуктора 5 размещен в подшипнике скольжения 21 вала 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5. Клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера содержит пластмассовый корпус 22 подковообразной формы с двумя медными контактными болтами 23 с прямоугольными клеммами 24 и передвижное упорное пластмассовое кольцо 25 с встроенными в него чугунным примагничивающимся кольцом 26 и медным кольцом 27 с прямоугольными клеммами 28. Передвижение передвижного упорного пластмассового кольца 25 вместе с МСХ 4 для замыкания прямоугольных клемм 24 контактных медных болтов 23 прямоугольными клеммами 28 медного кольца 27 пуска электродвигателя 2 стартера происходит при включенной электромагнитной катушке 7 и при примагниченном его чугунном кольце 26 к торцу приводной шестерни 31 МСХ 4 ее втягивающей электромагнитной силой. Корпус электромагнитной катушки 7 выполнен стальным с внутренней облицовкой изоляционным материалом закрепленный с помощью своих фланцевых выступов в пазах крышки 8 корпуса 1 стартера. Для недопущения проворота передвижного упорного пластмассового кольца 25, его прямоугольные клеммы 28 медного кольца 27 размещаются и перемещаются в прямоугольных направляющих пазах 29 пластмассового корпуса 22 клеммного устройства 6. Для крепления пластмассового корпуса 22 клеммного устройства 6 внутри крышки 8 корпуса 1 стартера используются контактные медные болты 23 пуска электродвигателя 2 стартера. В стартере для повышения надежности и увеличения его срока работы применена МСХ 4 храповичного типа (фиг.3). Она содержит ведущую обойму 11, ведомую обойму 30 с приводной шестерней 31, установленный между ними сепаратор 32 с выступами 33 и окнами 34 под соединительные цилиндрические ролики 35, на взаимообращенных поверхностях обойм 11, 30 фиг.3 выполнены гнезда 36,37 под соединительные цилиндрические ролики 35. Сепаратор 32 имеет возможность окружного перемещения в пазах 38 ведущей обоймы 11 и поджимается цилиндрическими спиральными пружинами 39 сепаратора 32, размещенными в канавках 40 сепаратора 32 между его выступами 33 и выступами 41 ведущей обоймы 11. Приводная шестерня 31 ведомой обоймы 30 МСХ 4 находится в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика ДВС с помощью удлиненной промежуточной втулочной части 42 между ними. В МСХ 4 нет высокоцикличного перемещения соединительных цилиндрических роликов 35 и, соответственно, в ней нет износа внутренних рабочих поверхностей деталей. В МСХ 4 при обгоне ведомой обоймой 30 ведущей обоймы 11 после запуска ДВС происходит выключение МСХ 4 и удержание сепаратора 32 в выключенном положении центробежной и распирающей силами соединительных цилиндрических роликов 35 до выравнивания их угловых скоростей вращения, после чего происходит включение МСХ 4. Осевой зазор 43 (фиг.2) между торцевыми поверхностями передвижного упорного пластмассового кольца 25 и приводной шестерней 31 обеспечивает надежный контакт замыкания прямоугольных клемм 24 контактных медных болтов 23 прямоугольными клеммами 28 медного кольца 27 пуска электродвигателя 2 стартера, который не допускает трения между ними после запуска ДВС до выключения тягового реле 3. Упорная демпфирующая упругая резиновая втулка 44 и упорный подшипник скольжения 9 ограничивают ход передвижного упорного пластмассового кольца 25 вместе с МСХ 4 при их возвращении в свое исходное расположение после выключения тягового реле 3. На фиг.1, 2 показаны положения приводной шестерни 31 относительно вертикальной оси 45 зубчатого венца маховика ДВС при выключенном и включенном тяговом реле 3. Медные контактные болты 23 изолированы от алюминиевой крышки 8 корпуса 1 стартера изоляционными фланцевыми трубками 46. Разделительный упорный диск 47 ограничивает осевой сход сателлитов с их осей, а так же он не допускает попадания смазки и отработанных частиц в полость электродвигателя 2 стартера из другой полости. В случае подгорания контактных поверхностей клемм 24, контактных медных болтов 23 и клемм 28 медного кольца 26 передвижного упорного пластмассового кольца 25, они переворачиваются на обратную сторону.

При включении электромагнитной катушки 7 тягового реле 3 ее электромагнитная сила втягивает в себя хвостовик 10 ведущей обоймы 11, который вместе с МСХ 4 перемещается напрямую по винтовым шлицам 12 вала 13 водила 14 для ввода ее приводной шестерни 31 в зубчатое зацепление венца маховика ДВС с его обратной стороны. Одновременно с этим сжимается возвратная фасонная спиральная пружина 16 МСХ 4, установленная с предварительной затяжкой, упирающаяся в упорный бурт 15 вала 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5, а он упирается в упорный разъемный подшипник скольжения 17 корпуса электромагнитной катушки 7. При этом под действием втягивающей электромагнитной силы электромагнитной катушки, вслед за перемещением намагниченной МСХ 4 перемещается и передвижное упорное пластмассовое кольцо 25, чугунное кольцо 26 которого примагничено к торцу приводной шестерни 31 ведомой обоймы 30 МСХ 4. При неполном вводе приводной шестерни 31 в зубчатый венец маховика ДВС, в клеммном устройстве 6 происходит замыкание прямоугольных клемм 24 контактных медных болтов 23 прямоугольными клеммами 28 медного кольца 27 передвижного упорного пластмассового кольца 25 и пуск электродвигателя 2 стартера. При дальнейшем передвижении МСХ 4 происходит отрыв примагниченной торцевой поверхности чугунного кольца 26 передвижного упорного пластмассового кольца 25 от торца поворачивающейся приводной шестерни 31 ведомой обоймы 30, что образует зазор 43, при котором обеспечивается надежный клеммный контакт пуска электродвигателя 2 стартера и не допускается трение между ними после запуска ДВС до выключения тягового реле 3.

При выключении тягового реле 3 исчезает электромагнитная втягивающая сила электромагнитной катушки 7 и происходит выключение электродвигателя 2 стартера и обгон ведомой обоймой 30 ведущей обоймы 11 МСХ 4. При этом МСХ 4 под действием разжимной силы упругости фасонной спиральной пружины 16 МСХ 4 возвращается по шлицевому винтовому соединению 12 вала 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5 в свое исходное расположение вместе с передвижным упорным пластмассовым кольцом 25 до упорной демпфирующей упругой резиновой втулки 44 и упорного подшипника скольжения 9,обеспечивая при этом приводной шестерне 31 выход из зубчатого зацепления венца маховика ДВС. При обгоне ведомой обоймой 30 вместе с приводной шестерней 31 ведущей обоймы 16 МСХ 4, их инерционная сила также способствует выходу приводной шестерни 31 из зубчатого зацепления маховика ДВС, возникшей силой трения между поджимаемыми торцевыми поверхностями ведомой обоймы 30 с ведущей обоймой 11 фасонной спиральной пружиной 16 МСХ 4, которая увлекает за собой ведущую обойму 11 и перемещает ее по винтовому шлицевому соединению 12 вместе с МСХ 4 в свое исходное расположение. Одновременно эта сила трения и сила трения между торцевыми поверхностями приводной шестерни МСХ и чугунным кольцом 26 передвижного упорного кольца 25 обеспечивают торможение при обгоне вращение приводной шестерни 31 вместе с ведомой обоймой 30, снижая их угловую скорость вращения до выравнивания с угловой скоростью вращения ведущей обоймы 11 МСХ 4, после чего происходит включение МСХ 4.

При запуске ДВС вал 13 водила 14 силового планетарного редуктора 5 вращается вместе с ведущей обоймой 11 МСХ 4, как одно целое, без осевого смещения.

Использование предлагаемого технического решения позволяет добиться хорошей компактности стартера, упрощения его устройства, сокращения числа деталей и позволит значительно повысить надежность и срок работы стартера.

В связи с тем, что при запуске ДВС приводная шестерня МСХ 4 входит в зубчатый венец маховика ДВС с его обратной стороны, поэтому во избежания его сбивания с маховика ДВС потребуется зубчатый венец напрессовывать на маховик ДВС с его обратной стороны.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Руководство по устройству и ремонту автомобилей ВАЗ 2110, 2111, 2112 М., «РусьАвтокнига», 2001 г..

2. «Стартер для двигателя внутреннего сгорания», заявка №2010135469/06, положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 22 ноября 2011 г. (прототип).

3. Патент №2381394, «Муфта свободного хода»

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на транспорте в качестве стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат - повышение компактности стартера, упрощение его, сокращение числа деталей и повышение надежности и срока работы стартера. В стартере для двигателя внутреннего сгорания, содержащем электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода храповичного типа и силовой планетарный редуктор, электромагнитная катушка тягового реле размещена внутри крышки корпуса стартера соосно ее продольной оси, клеммное устройство пуска электродвигателя стартера свободно насажено на вал водила силового планетарного редуктора, а в качестве сердечника электромагнитной катушки использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, приводная шестерня ведомой обоймы которой размещена в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними, возвратная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между водилом силового планетарного редуктора и хвостовиком ведущей обоймы муфты свободного хода, вал якоря электродвигателя стартера выполнен вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора, в стартере для упрощения конструкции устройства и уменьшения длины крышки корпуса стартера клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено внутри крышки корпуса стартера, свободно насаженное на вал водила силового планетарного редуктора, при этом его вал водила с одного конца размещен в упорном разъемном подшипнике скольжения, состоящего из двух половин и находящегося в резьбовом соединении с центральным отверстием электромагнитной катушки тягового реле, закрепленной в крышке корпуса стартера, а с другого конца он размещен в упорном подшипнике скольжения крышки корпуса стартера, хвостовик вала якоря электродвигателя стартера, выполненный вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора, размещен в подшипнике скольжения его вала водила, возвратная фасонная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между хвостовиком ее ведущей обоймы и упорным буртом вала водила силового планетарного редуктора, в муфте свободного хода, для сепаратора применены цилиндрические спиральные пружины, размещенные в канавках на наружной поверхности сепаратора между его выступами и выступами ведущей обоймы, в клеммном устройстве для замыкания прямоугольных клемм медных контактных болтов пуска электродвигателя стартера применено передвижное упорное пластмассовое кольцо со встроенными в него чугунным примагничивающимся кольцом и клеммным медным кольцом, передвижение которого происходит при включенной электромагнитной катушке тягового реле и при примагниченном чугунном кольце к торцу приводной шестерни муфты свободного хода ее втягивающейся электромагнитной силой. В муфте свободного хода применены для стартера спиральные цилиндрические пружины, которые являются более надежными в работе и простыми в изготовлении, и размещены в канавках, выполненных на наружной поверхности сепаратора между его выступами и выступами ведущей обоймы муфты свободного хода. 3 ил.

Стартер для двигателя внутреннего сгорания, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода храповичного типа и силовой планетарный редуктор, электромагнитная катушка тягового реле размещена внутри крышки корпуса стартера соосно ее продольной оси, а клеммное устройство пуска электродвигателя стартера свободно насажено на вал водила силового планетарного редуктора, а в качестве сердечника электромагнитной катушки использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, приводная шестерня ведомой обоймы которой размещена в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними, возвратная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между водилом силового планетарного редуктора и хвостовиком ведущей обоймы муфты свободного хода, вал якоря электродвигателя стартера выполнен вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора, отличающийся тем, что в стартере для упрощения конструкции устройства и уменьшения длины крышки корпуса стартера клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено внутри крышки корпуса стартера, свободно насаженное на вал водила силового планетарного редуктора, при этом вал водила с одного конца размещен в упорном разъемном подшипнике скольжения, состоящем из двух половин и находящемся в резьбовом соединении с центральным отверстием электромагнитной катушки тягового реле, закрепленной в крышке корпуса стартера, а с другого конца он размещен в упорном подшипнике скольжения крышки корпуса стартера, хвостовик вала якоря электродвигателя стартера, выполненный вместе с солнечной шестерней силового планетарного редуктора, размещен в подшипнике скольжения его вала водила, возвратная фасонная спиральная пружина муфты свободного хода размещена между хвостовиком ее ведущей обоймы и упорным буртом вала водила силового планетарного редуктора, в муфте свободного хода для сепаратора применены цилиндрические спиральные пружины, размещенные в канавках на наружной поверхности сепаратора между его выступами и выступами ведущей обоймы, в клеммном устройстве для замыкания прямоугольных клемм медных контактных болтов пуска электродвигателя стартера применено передвижное упорное пластмассовое кольцо со встроенными в него чугунным примагничивающимся кольцом и клеммным медным кольцом, передвижение которого происходит при включенной электромагнитной катушке тягового реле и при примагниченном чугунном кольце к торцу приводной шестерни муфты свободного хода ее втягивающейся электромагнитной силой.