Изобретение относится к инерционным стартерам для пуска в ход двигателей внутреннего горения вручную или при помощи электрического мотора с применением сателлитной зубчатой передачи и фрикционной муфты сцепления между коленчатым валом двигателя и приводным валом с коаксиально, по отношению к коленчатому валу, расположенным инерционным маховикам. В означенных стартерах использована центрально расположенная тяга, пропущенная сквозь, полый валик, для соединения сцепной кулачной полумуфты приводного вала стартера со сцепной кулачной полумуфтой коленчатого вала.
В предлагаемом инерционном стартере привод во вращение передаточных планетарных шестерен, служащих для передачи вращения маховика коленчатому валу двигателя, осуществляется посредством систем шестерен, связанных с маховиком и с ручным приводным валом.
На чертеже фиг. 1 изображает перспективный вид инерционного стартера; фиг. 2 - то же вид передаточного механизма; фиг. 3 - продольный разрез инерционного стартера; фиг. 4 - вид стартера с другой формой выполнения ручного привода.
Стартерный механизм помещен в корпусе, состоящем из нескольких секций. Внутренняя секция 4 снабжена фланцем 5 с несколькими отверстиями 6, проходящие через которые болты 7 (фиг. 3) могут служить для прикрепления стартера к корпусу 8 двигателя, представленному схематически. К наружному концу секции 4 корпуса съемно прикреплена, например, болтами 9 средняя секция 10 корпуса, а к наружному концу последней прикреплена крайняя секция 11, причем последние секции скреплены болтами 12, проходящими через отверстия в их фланцах.
Средняя секция 10 имеет у наружного конца диафрагму или стенку 13 (фиг. 3) с центральной частью 14, служащей для помещения шариковых подшипников 15 для вращательной монтировки ступицы 16 инерционного маховика 17. Последний сравнительно невелик, имеет небольшой вес и может вращаться с очень большой скоростью. Диск 18, удерживающий шарики 15, прикреплен к стенке 13 секции 10.
Для вращения маховика 17 с большой скоростью предусмотрен источник силы. В описываемой форме выполнения таким источником служит электромотор 19, съемно прикрепленный винтами 20 к наружной поверхности секции 11 корпуса коаксиально с маховиком 17. Роторный вал 21 электромотора имеет нарезку для принятия сцепной части 22 с продольным движением, входящей в сцепление с частью 23, прикрепленной к наружной поверхности маховика 17; на валу 21 может находиться легкая спиральная пружина 22а дня зацепления с частью 22 для того, чтобы нормально удерживать ее в положении вращения.
При пуске мотора инерция сцепной части 22 и вращение нарезного роторного вала 21 приводят к комбинированному продольному и вращательному движению, сообщаемому этой части, после чего она входит в приводное зацепление с частью 23 против усилия пружины 22, и маховик 17 вращается с большой скоростью. При остановке мотора 19 вал 21 быстро теряет скорость вращения, тогда как маховик 17 продолжает вращаться с большой скоростью. Сцепная часть 23 стремится теперь вращать часть 22, вследствие чего последняя, скользя по нарезке вправо по валу 21, выходит из приводного зацепления с маховиком, а пружина 22а удерживает часть 22 в положении невращения.
Для передачи энергии, накопленной в маховике, запускаемому двигателю служит устройство, позволяющее запустить двигатель при значительно меньшей скорости, чем с какой вращается маховик 17. В описываемой форме выполнения это передаточное устройство состоит из полого вала 24, проходящего сквозь втулку 16 маховика и соединенного с нею, например, шпонкой 25. Наружный конец полого вала 24 имеет нарезку для гайки 27, сцепленной с частью 23 и сопряженной с фланцем 28, находящимся на внутреннем конце этого вала и соединенным с частью 14 стенки 13, Чтобы воспрепятствовать смещению вала и маховика относительно подшипников 15.
Вал 24 несет прилитую или прикрепленную шестерню 29, зацепляющуюся с цилиндрической шестерней 30, неподвижно насаженной на вал 31, который вращательно монтирован в стенке 13 средней секции 10 корпуса. Вал 31 предпочтительно монтируется в шариковых подшипниках 32 и расположен сбоку и параллельно полому валу 24. Подшипники 32 расположены на известных расстояниях в выемках в стенке 13 при помощи дистанционного кольца 33; гайка 34, навинченная на наружный конец вала 31, вместе с заплечиком на внутреннем конце вала, упирающимся в кольцо внутреннего подшипника 32, не позволяют валу 31 смещаться.
На валу 31 сидит соединенная с шестерней 30 шестерня 34, зацепляющаяся с внутренним венцом шестерни 35, вращательно монтированной при помощи втулки 36 на валу 37, выступающем из цилиндрической обоймы 38, и прикрепленным к его закрытому концу, каковая обойма 38 вращательно монтирована в секции 4 корпуса при помощи шариковых подшипников 39. Внутренняя шестерня 35, коаксиальная с маховиком и валом 24, образует одно целое с шестерней 40, находящейся в зацеплении с несколькими планетарными шестернями 41, из коих одно показано в разрезе на фиг. 3. Осевое перемещение шестерни 35 и шестерни 40 относительно вала 37 устраняется гайкой 42 (и соответствующей запорной шайбой), навинченной на наружный конец вала 37.
Шестерня 40 представляет собою солнечную зубчатку для планетарных шестерен 41, которых в описываемой форме выполнения изобретения насчитывается три и которые расположены на расстоянии 120° вокруг закрытого конца цилиндра 38. Каждое планетарное колесо вращательно монтировано при помощи шарикового подшипника 43, расположенного во втулке 44, утопленной своим внутренним концом в закрытом конце цилиндра. Планетарные шестерни 41 зацепляются с внутренним венцом шестерни 46, наглухо укрепленной внутри секции 4 корпуса болтами 47.
Описанный зубчатый перебор передает вращение маховика на обойме 38, а последний при помощи сцепной кулачной полумуфты 48, приводимой в сцепление с подобной же полумуфтой 49, укрепленной на коленчатом валу двигателя или на его продолжении, приводит в действие двигатель. В силу высокой скорости вращения маховика 17 в нем накопляется большое количество энергии, и если бы эта энергия была сообщена валу двигателя через жесткое соединение, то сопротивление вращению этого вала вследствие инерции привело бы к поломке частей стартера. Поэтому для смягчения передачи между описанным устройством и сцепной частью 48 включено устройство, благодаря которому части стартера могут быть сравнительно легкими без риска поломки или повреждения во время работы.
В описываемой форме выполнения это устройство состоит из многодискового органа сцепления, расположенного внутри обоймы 38. Часть дисков фрикционной сцепной муфты 50 кольцевой формы закреплена наружной периферией на внутренней поверхности обоймы 38, а остальные диски закреплены внутренней периферией на наружной поверхности гайки 51 с внутренней резьбой, снабженной фланцем 52. Между закрытым концом цилиндра 38 и смежной пластинкой муфты 50 расположена дистанционная шайба 53, а между фланцем 52 и смежной пластинкой муфты помешена дистанционная шайба 54, предпочтительно Г-образного поперечного сечения.
Для регулировки фрикционного сцепления дисков муфты 50 предусмотрено несколько винтовых пружин 55. Наружные концы этих пружин соединены с прокладкой 56, упирающейся во внутреннюю поверхность фланца 52, а внутренние концы их упираются в кольцо 57, снабженное несколькими болтами или штифтами 58, проходящими внутрь пружин и удерживающими их с известными промежутками вокруг внутренней поверхности цилиндрической обоймы 38. Кольцо 57 упирается в установочную гайку 59, навинченную на открытый конец цилиндра. При регулировке положения гайки 59 сжатие пружин 55 можно изменять, изменяя тем самым фрикционное сцепление дисков муфты 50. Гайка 59 закрепляется в требуемом положении при помощи запорной пластинки 60, прикрепленной к этой гайке винтом 61; наружный конец этой пластинки входит в продольный шлиц 62 (фиг. 2) в конце обоймы 38.
В гайке 51 находится винтовой вал 63, имеющий продольное и вращательное движение относительно нее, несущий на своем наружном конце гайку 64, сопряженную с заплечиком 65 внутри гайки 51, чем ограничивается продольное перемещение вала. Внутренний конец вала 63 имеет продольную канавку и входит в шлицованную втулку 48а сцепной кулачной полумуфты 48. Таким образом создается принудительное приводное соединение между валом 63 и полумуфтой 48, причем между этими частями допускается относительное продольное движение. Между валом 63 и полумуфтой 48 находится винтовая пружина 66, наружный конец которой может входить в выемку вала для смягчения движения его по направлению к муфте.
Для вращения маховика 17 вручную предусмотрено устройство, которое можно перемещать под углом относительно остальных частей стартера, причем ручной мотыль может быть соединен со стартером в нескольких углевых положениях. В описываемой форме выполнения это устройство включает вал 67, расположенный под прямым углом к оси вращения маховика. Вал 67 вращательно монтирован возле наружного конца в роликовом подшипнике 68 в корпусе 69, прикрепленном к боковому выступу 10а (фиг. 1) секции 10 при помощи винтов 70 и болта 71. Болт 71 проходит через корпус 69, через боковой выступ 4а секции 4 и через крышку 72, закрывающую отверстие в части выступа 4а. Это отверстие при удалении крышки дает доступ к валу 73, вращательно монтированному в шариковых подшипниках 74 в выступе 4а. Болт 71 свободно проходит через полый вал 73. На наружном конце вала 73 сидит прикрепленная или прилитая коническая шестерня 75, зацепляющаяся с конической шестерней 76, прикрепленной к внутреннему концу вала 67. Последний монтирован над шестерней 76 при помощи шарикового подшипника 77, находящегося в части 69 корпуса.
К валу 73 жестко присоединена цилиндрическая шестерня 78, зацепляющаяся с цилиндрической шестерней 79. укрепленной на винтах 45 снаружи планетарных шестерен 41 и вращающейся вместе с обоймой 38. Ручной мотыль (не показанный на чертеже) соединяется с валом 67 при помощи поперечного штифта 80.
Для сцепления кулачной полумуфты 48 с полумуфтой 49 предусмотрено устройство, приводимое в действие после того, как маховику 17 сообщена желаемая скорость вращения. В описываемой форме выполнения механизм сцепления включает тягу 81, подвижно проходящую через полый вал 37 и винтовой вал 63. Внутренний конец тяги 81 свободно проходит через отверстие во втулке сцепной полумуфты 48 и несет гайку 82 для удержания сцепной полумуфты и тяги в рабочем соединении. Тяга 81 имеет заплечик 83, нормально упирающийся в наружный конец винтового вала 63. Наружный конец тяги 81 приходится вблизи шестерни 29 и несет поперечный штифт 84, проходящий через шлицы вильчатого конца рычага 85, прикрепленного к внутреннему концу вала 86. Наружный конец вала 86, вращательно монтированного в средней секции 10 корпуса, выходит наружу через корпус и несет коленчатый рычаг 87, к которому прикрепляется конец или стержень (не показанные), с помощью которого вал 86 можно вращать. Винтовая пружина 88, один конец которой прикреплен к корпусу, а противоположный - к рычагу 85, нормально удерживает части в положении по фиг. 3 с сцепной полумуфтой 48, выключенной из рабочего сцепления.
Масло не должно проникать из картера в корпус стартера. Для этой цели чашка 89 из легкого металла, снабженная фланцем 89а, зажатым между фланцем 5 корпуса стартера и картером 8 двигателя, охватывает внутренний конец обоймы 38 и имеет в центре отверстие, в котором свободно движется сцепная кулачная полумуфта 48. Чашка 89 снабжена загнутой частью 89b, к внутренней поверхности которой прикреплено гибкое кольцо 90, своей внутренней поверхностью соединенное с периферией выступающей части втулки сцепной полумуфты 48. С гибким кольцом 90 сопряжено кольцо 91, упирающееся в наружную поверхность внутренней части кольца 90, каковое кольцо 91 удерживается в своем положении относительно кольца 90 при помощи втулки 92, окружающей выступающую часть полумуфты 48, а также часть гайки 51, причем наружный конец этой втулки соединен с фланцем 52. Втулка 92 достаточно велика для удерживания кольца 91 в таком положении, чтобы внутренняя часть гибкого кольца 90 была вогнута внутрь и удерживалась в соединении с полумуфтой 48. Чашка 89 и гибкое кольцо 90 предохраняют корпус стартера от проникания масла из картера двигателя. Пара подкладных колец 93, из коих одно лучше выполнить из гибкого материала, окружает тягу 81 и прижимается к сцепной полумуфте 48 пружиной 66, чтобы не дать маслу проникнуть через центральное отверстие в сцепной полумуфте.
Устройство действует следующим образом. Когда ток к мотору 19 замкнут, вращение вала 21 перемещает сцепную часть 22 влево (фиг. 3) в приводное сцепление с частью 23, несомой маховиком 17, вследствие чего маховик начинает вращаться с большой скоростью. Вращение маховика передается через полый вал 24, шестерню 29, цилиндрическую шестерню 30, шестерню 34, внутреннюю шестерню 35, шестерню 40 и планетарные шестерни 41 на обойму 38. Вращение цилиндра передается через фрикционную муфту 50 гайке 51, винтовому валу 63 и сцепной кулачной полумуфте 48.
Когда маховик доведен до желаемой скорости вращения, цепь мотора выключается и оператор приводит в действие угловой рычаг 87, который через вал 86 и рычаг 85 передвигает тягу 81 влево (фиг. 3). Заплечик 83 на тяге 81 толкает винтовой вал 63 влево и это движение вала передается через пружину 66 сцепной полумуфте 48, которая мягко входит в сцепление с полумуфтой 49. Накопленная в маховике энергия передается теперь валу двигателя для пуска его в ход.
Инерция частей двигателя такова, что между обоймой 38 и сцепной полумуфтой 48 происходит относительно движение вследствие скольжения между дисками фрикционной сцепной муфты 50 до тех пор, пока коленчатый вал двигателя не разовьет требуемой скорости, после чего цилиндр и находящиеся в нем части вращаются в унисон.
Когда двигатель пущен собственной силой, скорость вращения сцепной полумуфты 49 превышает скорость вращения полумуфты 48, а наклонные поверхности зубьев вращают полумуфту 48 вправо, выводя из рабочего сцепления. Как только оператор освободит угловой рычаг 87, пружина 88 заставляет полумуфту 48 и тягу 81 возвратиться в нормальное положение. Это движение полумуфты заставляет винтовой вал 63 через пружину 66 возвратиться в нормальное положение.
В том случае, если нежелательно применять мотор для накопления энергии в маховике, применяется ручной мотыль (не показанный) для вращения пускового вала 67. Вращение пускового вала через конические шестерни 78, 79, планетарную шестерню 41, солнечное колесо 40, шестерню 35 (с внутренним венцом), шестерню 34, цилиндрическую шестерню 30, шестерню 29 и полый вал 24 передается для вращения маховика 17 до желаемой скорости, т.е. для накопления в нем энергии в достаточном количестве для пуска двигателя. Если электрической энергии для электромотора не хватает, вращение маховика может быть получено соединенным действием моторного и ручного пусковых средств.
Для изменения углового положения пускового вала 67 удаляют винты 70а (фиг. 1) и винты 70, после чего поворачивают вал 67 и, корпус 69 до придания валу требуемого положения. При повороте вала на 180° винты 70 могут быть вставлены в отверстия, через которые проходят винты 70а (фиг. 1).
Форма выполнения по фиг. 1-3 позволяет провернуть маховик вручную с мест, расположенных от него сбоку. В некоторых случаях бывает желательно провернуть маховик вручную сзади него, например с места пилота на аэроплане. Предлагаемое изобретение предусматривает взаимосменные средства для этой цели.
Как показано на фиг. 5, корпус 69 (фиг. 3) удален и заменен коробкой 94, в которой вращательно монтирован пусковой вал 67 в таком положении, что продольная ось вала идет параллельно, хотя и несколько сбоку оси вращения маховика. При применении корпуса 94 отпадает надобность в конических шестернях 75 и 76, так как шестерня 78 монтирована непосредственно на валу 67. Хотя корпус по фиг. 4 по форме и конструкции несколько отличается от корпуса по фиг. 3, при желании, вместо корпуса 94 можно применить корпус 69.
Для того, чтобы можно было поперечный пусковой вал с его корпусом 69 заменить продольным пусковым валом с его коробкой 94 (фиг. 1-3), можно удалить часть секции 11, а также наружный фланец секции 10 корпуса (фиг. 1).
Таким образом получается инерционный стартер для двигателей, включающий электрическое устройство для вращения маховика в комбинации с ручным устройством для той же цели, которым можно пользоваться вместе или вместо электрического. Устройство получается крайне компактное и легко может быть монтировано на двигателе и снято с него. Изобретение допускает различные изменения в деталях конструкции и в расположении частей, что не нарушает рамок изобретения.
Инерционный стартер для пуска в ход двигателей внутреннего горения вручную или при помощи электрического мотора с применением сателлитной зубчатой передачи и фрикционной муфты сцепления между коленчатым валом двигателя и приводным валом с коаксиально по отношению к коленчатому валу расположенным инерционным маховиком, а также с использованием для соединения сцепной кулачной полумуфты приводного вала стартера с сцепной кулачной полумуфтой коленчатого вала, центрально расположенной тяги, пропущенной сквозь полый валик, отличающийся тем, что для привода в движение планетарных шестерен 41 передаточного зубчатого механизма, служащих для передачи вращения при посредстве неподвижного зубчатого венца 46 с внутренним зацеплением цилиндрической обоймы 38, связываемой через фрикционную сцепную муфту 50 и кулачные полумуфты 48 и 49 с коленчатым валом двигателя, служат шестерни 29, 30, 34, 35 и 40, связанные с инерционным маховиком 17, или шестерни 76, 75, 78, 79, связанные с ручным приводным валом.
