Стартер для двигателя внутреннего сгорания Российский патент 2017 года по МПК F02N15/02 F02N11/08 

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

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

К недостаткам данного стартера относится то, что в нем при включении тягового реле усилия, передаваемые его якорем на передвижение муфты свободного хода для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС, происходят с помощью рычага и других вспомогательных деталей, которые в процессах включения и выключения тягового реле часто выходят из строя и делают стартер неработоспособным.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является стартер (2), принятый за прототип для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, муфту свободного хода храповичного типа и планетарный редуктор. В нем электромагнитная катушка с клеммным устройством размещены внутри силуминовой крышки статора электродвигателя соосно его продольной оси. Вал водила планетарного редуктора находится в винтовом соединении с хвостовиком ведущей обоймы муфты свободного хода, который используется в качестве сердечника электромагнитной катушки. Приводная шестерня ведомой обоймы находится в своем исходном расположении на обратной стороне зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними.

К недостаткам данного стартера относиться то, что в нем приводная шестерня ведомой обоймы муфты свободного хода расположена на обратной стороне зубчатого венца маховика двигателя, что вместе с применяемой муфтой свободного хода храповичного типа усложняют устройство стартера и его работу.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение его устройства, повышение надежности и долговечности в работе, уменьшение габаритных размеров и веса.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания содержит электродвигатель, статор которого имеет четыре постоянных магнита возбуждения и планетарный редуктор. Электромагнитная катушка с втягивающей и удерживающей обмотками и с клеммным устройством размещена внутри силуминовой крышки статора электродвигателя соосно его продольной оси. В стартере в отличие от прототипа при запуске двигателя внутреннего сгорания вместо муфты свободного хода применен включающий винтовой механизм, приводная шестерня которого с девятью зубьями и со скосом их торцевых поверхностей размещена на другой стороне шестерни маховика двигателя. Клеммное устройство размещено между планетарным редуктором и корпусом электромагнитной катушки. Вал водила планетарного редуктора размещен вместе с насаженной на него втулкой приводной шестерни внутри электромагнитной катушки. На наружной поверхности вала водила, размещенного в двух подшипниках скольжения, установленных в силуминовой крышке статора электродвигателя и в основании эпициклической шестерни планетарного редуктора, выполнены винтовые нарезы с углом наклона к его продольной оси 20-30°. Винтовые нарезы вала водила находятся в соединении с винтовой гайкой включающего винтового механизма, наружные выступы которой входят в пазы его втулки приводной шестерни с возможностью ограниченного осевого перемещения в них. Втулка приводной шестерни состоит из двух частей, находящихся в замковом кулачковом соединении. Втулка приводной шестерни вместе с наружными выступами винтовой гайки вала водила является сердечником электромагнитной катушки. Между винтовой гайкой вала водила и приводной шестерней размещена на винтовом валу водила распорная спиральная цилиндрическая пружина с левой навивкой с затяжкой на ее сжатие и на раскручивание между ними, один торец концевого витка которой с одной стороны упирается в боковую поверхность нареза винтового вала водила, а с другой стороны торец концевого витка упирается в углубление на приводной шестерне, что позволяет скручивающей силе распорной спиральной цилиндрической пружины обеспечивать надежное удержание включающего винтового механизма в исходном положении фиксацией нарезов его винтовой гайки в углублениях винтовых нарезов вала водила на их боковых поверхностях.

Стальные головки контактных омедненных клемм пуска электродвигателя вставлены в гнезда капролоновой вставки силуминовой крышки статора электродвигателя, а их изолированные шпильки, выполненные вместе с ними, выходят из силуминовой крышки наружу между постоянными магнитами возбуждения статора электродвигателя через его заднюю крышку для соединения одной шпильки с плюсовым проводом от аккумулятора, а другой шпильки - с плюсовым выводом от щеток коллектора электродвигателя. Контактные омедненные клеммы пуска электродвигателя замыкаются стальным кольцевым примагничивающимся замыкателем с медными напайками, свободно насажененным на заднюю часть втулки приводной шестерни с возможностью его осевого перемещения при замыкании и размыкании контактных клемм, состоящим из двух стальных колец, изолированных друг от друга вплавленным кольцом. Два направляющих выступа наружного кольца стального кольцевого замыкателя размещены в пазах капролоновой вставки силуминовой крышки статора электродвигателя с возможностью осевого перемещения в них. Упорное кольцо приводной шестерни установлено на переднем конце вала водила для ограничения ее хода. Возвратная спиральная цилиндрическая пружина кольцевого стального замыкателя, примыкающая к корпусу электромагнитной катушки, служит для размыкания контакта кольцевого стального замыкателя с контактными клеммами пуска электродвигателя при выключении электромагнитной катушки. Две крышки статора электродвигателя стянуты между собой двумя стальными шпильками. Схема соединений стартера одинаковая с аналогом.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен стартер для двигателя внутреннего сгорания в исходном положении в продольном разрезе

Предлагаемый стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания содержит электродвигатель 1, статор 2 которого имеет четыре постоянных магнита возбуждения и планетарный редуктор 3. Электромагнитная катушка 4 с втягивающей и удерживающей обмотками и с клеммным устройством 5 размещена внутри силуминовой крышки 6 статора 2 электродвигателя 1 соосно его продольной оси. В стартере в отличие от прототипа при запуске двигателя внутреннего сгорания вместо муфты свободного хода применен включающий винтовой механизм 7, приводная шестерня 8 которого с девятью зубьями и со скосом их торцевых поверхностей размещена на другой стороне шестерни маховика двигателя. Клеммное устройство 5 размещено между планетарным редуктором 3 и корпусом электромагнитной катушки 4. Вал 9 водила 10 планетарного редуктора 3 размещен вместе с насаженной на него втулкой 11 приводной шестерни 8 внутри электромагнитной катушки 4. На наружной поверхности вала 9 водила 10, размещенного в двух подшипниках скольжения 13, 14, установленных в силуминовой крышке 6 статора 2 электродвигателя 1 и в основании эпициклической шестерни планетарного редуктора 3, выполнены винтовые нарезы 12 с углом наклона к его продольной оси 20-30°. Винтовые нарезы 12 вала 9 водила 10 находятся в соединении с винтовой гайкой 15 включающего винтового механизма 7, наружные выступы 16 которой входят в пазы 17 его втулки 11 приводной шестерни 8 с возможностью ограниченного осевого перемещения в них. Втулка 11 приводной шестерни 8 состоит из двух частей, находящихся в замковом кулачковом соединении. Втулка 11 приводной шестерни 8 вместе с наружными выступами 16 винтовой гайки 15 вала 9 водила 10 являются сердечниками электромагнитной катушки 4. Между винтовой гайкой 15 вала 9 водила 10 и приводной шестерней 8 размещена на винтовом валу 9 водила 10 распорная спиральная цилиндрическая пружина 18 с левой навивкой с затяжкой на ее сжатие и на раскручивание между ними, один торец концевого витка которой с одной стороны упирается в боковую поверхность нареза 12 винтового вала 9 водила 10, а с другой стороны торец концевого витка упирается в углубление на приводной шестерне 8, что позволяет скручивающей силе распорной спиральной цилиндрической пружины 18 обеспечивать надежное удержание включающего винтового механизма 7 в исходном положении фиксацией нарезов его винтовой гайки 15 в углублениях 19 винтовых нарезов 12 вала 9 водила 10 на их боковых поверхностях. Стальные головки контактных омедненных клемм 20 пуска электродвигателя 1 вставлены в гнезда капролоновой вставки силуминовой крышки 6 статора 2 электродвигателя 1, а их изолированные шпильки 21, выполненные вместе с ними, выходят из силуминовой крышки 6 наружу между постоянными магнитами возбуждения статора 2 электродвигателя 1 через его заднюю крышку 22 для соединения одной шпильки с плюсовым проводом от аккумулятора, а другой шпильки - с плюсовым выводом от щеток коллектора электродвигателя 1. Контактные омедненные клеммы 20 пуска электродвигателя 1 замыкаются стальным кольцевым примагничивающимся замыкателем 23 с медными напайками, свободно насажененным на заднюю часть втулки 11 приводной шестерни 8 с возможностью его осевого перемещения при замыкании и размыкании контактных клемм 20, состоящим из двух стальных колец 24, 25, изолированных друг от друга вплавленным кольцом 26. Два направляющих выступа наружного кольца 24 стального кольцевого замыкателя 23 размещены в пазах капролоновой вставки силуминовой крышки 6 статора 2 электродвигателя 1 с возможностью осевого перемещения в них. Упорное кольцо 27 приводной шестерни 8 установлено на переднем конце вала 9 водила 10 для ограничения ее хода. Возвратная спиральная цилиндрическая пружина 28 кольцевого стального замыкателя 23, примыкающая к корпусу электромагнитной катушки 4, служит для размыкания контакта кольцевого стального замыкателя 23 с контактными клеммами 20 пуска электродвигателя 1 при выключении электромагнитной катушки 4. Две крышки 6, 22 статора 2 электродвигателя 1 стянуты между собой двумя стальными шпильками 29. Схема соединений стартера одинаковая с аналогом.

При включении тока в обмотки электромагнитной катушки 4 втулка 11 с наружными выступами 16 винтовой гайки 15 под действием ее втягивающей электромагнитной силы перемещается вместе с винтовой гайкой 15 по валу 9 водила 10 планетарного редуктора 3 вперед для ввода приводной шестерни 8 в шестерню маховика двигателя с выводом фиксирующих винтовых нарезов гайки 15 из углублений 19 винтовых нарезов 12 вала 9 водила 10 на их боковых поверхностях. Одновременно под действием электромагнитной силы перемещается за втулкой 11 примагниченный к ней кольцевой стальной замыкатель 23, сжимающий его возвратную спиральную цилиндрическую пружину 28. В начале ввода зубьев приводной шестерни 8 в зубья шестерни маховика двигателя замыкаются контактные клеммы 20 кольцевым стальным замыкателем 23, запускается электродвигатель 1 стартера и автоматически выключается втягивающая обмотка электромагнитной катушки 4, при этом осевая сила поворачивающего вала 9 водила 10 вместе с втягивающей силой удерживающей обмотки электромагнитной катушки 4 и скручивающей силой распорной спиральной цилиндрической пружины 18 перемещают винтовую гайку 15 вперед и через распорную спиральную цилиндрическую пружину 18 вводят приводную шестерню 8 в зацепление с шестерней маховика двигателя до упорного кольца 27. При этом крутящий момент от винтового вала 9 водила 10 передается на шестерню маховика двигателя от винтовой гайки 15 через ее наружные выступы на втулку 11 и приводную шестерню 8 с перемещением их по пазам 17 втулки 11 приводной шестерни 8 и сжатием распорной спиральной цилиндрической пружины 18, которая смягчает удар приводной шестерни 8 в упорное кольцо 27 вала 9 водила 10. В случае упора торца зуба приводной шестерни 8 в торец зуба шестерни маховика двигателя втягивающаяся винтовая гайка 15 вместе с наружными выступами 16 перемещается по винтовому валу 9 водила 10 и в пазах 17 втулки 11 приводной шестерни 8, сжимая распорную спиральную цилиндрическую пружину 18, обеспечивая этим поворот втулки 11 вместе с приводной шестерней 8 относительно вала 9 водила 10 на один зуб, что позволяет сжимаемой распорной спиральной цилиндрической пружине 18 быстро ввести приводную шестерню 8 в зацепление с шестерней маховика двигателя при включенном электродвигателе 1. Этому ускоренному вводу приводной шестерни 8 способствуют скосы на торцевых поверхностях ее зубьев. После запуска двигателя внутреннего сгорания шестерня маховика двигателя значительно увеличивает вращение приводной шестерни 8 относительно вращения вала 9 водила 10 планетарного редуктора 3, вращающая втулка 11 которой через наружные выступы 16 винтовой гайки 15 поворачивает и перемещает винтовую гайку 15 назад вместе с втулкой 11 по валу 9 водила 10 в свое исходное положение до фланца подшипника скольжения 13 эпициклической шестерни, преодолевая встречную демпфирующую магнитную силу удерживающей обмотки электромагнитной катушки 4 с выводом приводной шестерни 8 из зацепления с шестерней маховика двигателя, с разжиманием и раскручиванием распорной спиральной цилиндрической пружины 18, при этом в конце ее хода раскручивание распорной спиральной цилиндрической пружины смягчает удар втулки 11 приводной шестерни 8 во фланец подшипника скольжения 13 эпициклической шестерни, при котором скручивающая сила распорной спиральной цилиндрической пружины 18 жестко фиксирует исходное положение включающего винтового механизма 7 вводом нарезов его винтовой гайки 15 в углубления 19 винтовых нарезов 12 вала 9 водила 10 на их боковых поверхностях. Затем удерживающая обмотка электромагнитной катушки 4 отключается выключением выключателя зажигания поворотом ключа, а электродвигатель 1 выключается разжимной силой спиральной цилиндрической пружины 28 кольцевого стального замыкателя 23, размыкающей контактные клеммы 20 пуска электродвигателя 1.

В стартере при повторных попытках запуска незапускаемого двигателя внутреннего сгорания включающий винтовой механизм 7 постоянно находится во включенном положении с шестерней маховика двигателя, с удержанием его в ней скручивающей силой распорной спиральной цилиндрической пружины 18 до запуска двигателя внутреннего сгорания, что упрощает и облегчает его запуск.

Применение включающего винтового механизма 7 в стартере позволяет уменьшить потребляемую энергию электромагнитной катушки 4.

Источники информации

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

2. Патент РФ №2541345 «Стартер для двигателя внутреннего сгорания».

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на транспорте в качестве стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания. Стартер содержит электродвигатель и планетарный редуктор. При запуске двигателя внутреннего сгорания применен включающий винтовой механизм. Вал водила планетарного редуктора размещен вместе с насаженной на него втулкой приводной шестерни внутри электромагнитной катушки. На наружной поверхности вала водила, размещенного в двух подшипниках скольжения, выполнены винтовые нарезы с углом наклона к его продольной оси 20-30°. Винтовые нарезы вала водила находятся в соединении с винтовой гайкой включающего винтового механизма, наружные выступы которой входят в пазы его втулки приводной шестерни. Втулка приводной шестерни вместе с наружными выступами винтовой гайки вала водила является сердечником электромагнитной катушки. Между винтовой гайкой вала водила и приводной шестерней размещена на винтовом валу водила распорная спиральная цилиндрическая пружина с левой навивкой. Клеммы пуска электродвигателя выполненные вместе с изолированными шпильками, выходят из силуминовой крышки наружу между постоянными магнитами возбуждения статора электродвигателя. Контактные клеммы пуска электродвигателя замыкаются кольцевым примагничивающимся замыкателем. Упорное кольцо приводной шестерни установлено на переднем конце вала водила для ограничения ее хода. Возвратная спиральная цилиндрическая пружина кольцевого стального замыкателя служит для размыкания контакта кольцевого стального замыкателя с контактными клеммами пуска электродвигателя при выключении электромагнитной катушки. Две крышки статора электродвигателя стянуты между собой двумя стальными шпильками. Технический результат данного изобретения заключается в упрощении его устройства, уменьшении габаритных размеров и веса, в повышении надежности и долговечности в работе. 1 ил.

Стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий электродвигатель, с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле с клеммным устройством, находящиеся внутри силуминовой крышки статора электродвигателя, и планетарный редуктор, отличающийся тем, что при запуске двигателя внутреннего сгорания в качестве муфты свободного хода применен включающий винтовой механизм, приводная шестерня которого с девятью зубьями и со скосом их торцевых поверхностей размещена на другой стороне шестерни маховика двигателя, клеммное устройство размещено между планетарным редуктором и корпусом электромагнитной катушки, вал водила планетарного редуктора размещен вместе с насаженной на него втулкой приводной шестерни внутри электромагнитной катушки, на наружной поверхности вала водила, размещенного в двух подшипниках скольжения, установленных в силуминовой крышке статора электродвигателя и в основании эпициклической шестерни планетарного редуктора, выполнены винтовые нарезы с углом наклона к его продольной оси 20-30°, винтовые нарезы вала водила находятся в соединении с винтовой гайкой включающего винтового механизма, наружные выступы которой входят в пазы его втулки приводной шестерни с возможностью ограниченного осевого перемещения в них, втулка приводной шестерни состоит из двух частей, находящихся в замковом кулачковом соединении, втулка приводной шестерни вместе с наружными выступами винтовой гайки вала водила является ее сердечником, между винтовой гайкой вала водила и приводной шестерней размещена на винтовом валу водила распорная спиральная цилиндрическая пружина с левой навивкой с затяжкой на ее сжатие и на раскручивание между ними, один торец концевого витка которой с одной стороны упирается в боковую поверхность нареза винтового вала водила, а с другой стороны торец концевого витка упирается в углубление на приводной шестерне, что позволяет скручивающей силе распорной спиральной цилиндрической пружины обеспечивать надежное удержание включающего винтового механизма в исходном положении фиксацией нарезов его винтовой гайки в углублениях винтовых нарезов вала водила на их боковых поверхностях, стальные головки контактных омедненных клемм пуска электродвигателя вставлены в гнезда капролоновой вставки силуминовой крышки статора электродвигателя, а их изолированные шпильки, выполненные вместе с ними, выходят из силуминовой крышки наружу между постоянными магнитами возбуждения статора электродвигателя через его заднюю крышку для соединения одной шпильки с плюсовым проводом от аккумулятора, а другой шпильки - с плюсовым выводом от щеток коллектора электродвигателя, контактные омедненные клеммы пуска электродвигателя замыкаются стальным кольцевым примагничивающимся замыкателем с медными напайками, свободно насажененным на заднюю часть втулки приводной шестерни с возможностью его осевого перемещения при замыкании и размыкании контактных клемм пуска электродвигателя, состоящим из двух стальных колец, изолированных друг от друга вплавленным кольцом, два направляющих выступа наружного кольца стального кольцевого замыкателя размещены в пазах капролоновой вставки силуминовой крышки статора электродвигателя с возможностью осевого перемещения в них, упорное кольцо приводной шестерни установлено на переднем конце вала водила для ограничения ее хода, возвратная спиральная цилиндрическая пружина, примыкающая к корпусу электромагнитной катушки, служит для размыкания контакта кольцевого стального замыкателя с контактными клеммами пуска электродвигателя при выключении электромагнитной катушки, две крышки статора электродвигателя стянуты между собой двумя стальными шпильками.