Приспособление для поддержания постоянства скорости вращения двигателя внутреннего горения при пуске в ход инерционным стартером Советский патент 1936 года по МПК F02N5/04 

Настоящее изобретение относится к приспособлениям для пуска в ход двигателей и, в частности, к приспособлениям того типа, в которых орган, сцепляющийся с двигателем, приводится во вращение приводным органом, имеющим изменяющееся число оборотов.

В приспособлениях названного типа, например, действующих при помощи инерции, в которых энергия, запасенная в быстро вращающемся маховике, сообщается захватывающему двигатель ор- гану, с целью проворачивания двигателя, желательно, чтобы захватывающий орган вращался приблизительно с постоянной скоростью в течение большей части времени процесса проворачивания. В известных до сих пор пусковых аппаратах указанное условие не могло быть выполнено, так как в известных способах передачи между приводными органом с изменяющейся скоростью (например, маховым колесом) и органом, захватывающим двигатель, скорость вращения последнего непрерывно изменяется соответственно изменениям скорости приводного органа. Поэтому, если двигатель не начнет работать в течение нескольких секунд проворачивания, когда ско(231)

рость маховика еще сравнительно велика, то в следующие секунды, благодаря замедлению движения маховика, происходит уменьшение скорости проворачивания, и сила проворачивания двигателя становится недостаточной, так что приходится начинать проворачивание снова. Поэтому одна из задач настоящего изобретения состоит в том, чтобы в пусковом приспособлении скорость проворачивания двигателя поддерживалась приблизительно постоянной в течение ббльшей части времени проворачивания.

Вторая задача изобретения состоит |В том, чтобы скорость вращения органа, захватывающего двигатель, поддерживалась приблизительно постоянной независимо от изменений скорости органов, приводящих во вращение вышеназванный орган.

Дальнейшая задача заключается в том, чтобы дать пусковое приспособление, действующее инерцией, снабженное передаточным приспособлением между инерционным органом и органом, захватывающим двигатель, причем передаточное число изменяется в связи с изменениями скорости вращения инерционного органа.

На чертеже изображен продольный разрез приспособления для поддержания постоянства скорости вращения двигателей внутреннего горения при пуске в ход инерционным стартером.

Маховик 2инерционного стартера приводит во вращение сцепной орган пускового приспособления или полумуфты 3, -которая сцепляется с соответствующей полумуфтой (непоказанной на чертеже), укрепленной на J oлeнчaтoм валу двигателя или на продолжении этого вала. Весь механизм заключен в соответствующий кожух, состоящий из внутреннего отделения 4, из дву; промежуточных отделений 5 и 6 и из части 7, закрывающей маховик. Все отделения могут сниматься и скреплены друг с другом тем или иным способом, причем внутреннее отделение снабжено фланцем 8, служащим для облегчения прикрепления всего прибора к картеру коленчатого вала или к другой части двигателя.

Маховик рассчитан на вращение с ббльщей скоростью для того, чтобы в нем мог накопляться больщой запас энергии для .запускания двигателя. Для передачи накопленной в маховике энергии к захватывающей двигатель полумуфте 3 применяется зубчатый механизм, устроенный таким образом, что полумуфта 3 вращается с гораздо меньщей скоростью, чем маховик, причем в этом механизме применены приспособления для изменения передаточного числа, приходящие в действие автоматически в зависимости от изменений в скорости вращения маховика. Маховик 2 насажен на валу 9, наружный конец которого вращается в соответствующем подшипнике, например, в щариковом подшипнике 10, укрепленном в центральном выступе // части 7, закрывающей маховик, Наружный конец выступа // закрывается соответствующей крышкой J2, которая может сниматься для доступа, к механизму 8 целях регулировки. Внутреннее кольцо шарикового подшипника JO при помощи гайки с прорезом /5 удерживается в надлежащем положении на валу 9, а именно, впритык к ступице маховика 2, внешнее же кольцо подшипника может скользить во вкладыще 4, имеющемся , внутри канала выступа //.

Маховик 2 имеет между ступицей и ободом расположенные по кругу отверстия /5, соответствующие пальцам /5 на фрикционной щайбе 77, являющейся одним из органов приспособления для изменения передаточного числа, которая помещается в передаче межлу маховиком 2 и захватывающей двигатель полумуфтой 3. Пальцы /(5 рассчитаны на свободное скольжение в отверстиях 75 маховика 2, что делает возможным относительное осевое перемещение между ,маховиком и щайбой во время принудительного вращения в такт друг с другом. Шайба /7 свободно насажена на втулке J8, подвижно монтированной на валу 9 для цели, которая будет указана ниже.

Внутренняя поверхность щайбы 77 находится в фрикционном сцеплении с поверхностями бочкообразных роликов /Я которых предпочтительно иметь три. Ролики J9 вращательно установлены при помощи соответствующих подшипников 20 на осях 27, монтированных в обоймах 22, могущих качаться на цапфах 23, поворачивающихся в соответственных ступицах 24, выполненных в обойме 25, составляющей одно целое с отделениями б и 7 кожуха. Диаметрально противоположная часть поверхности роликов 7Р находится в фрикционном сцеплении со второй щайбой 26, снабженной составляющей одно целое с ней ступицей 27; в последней помещается комбинированный упорный и фрикционный подшипник 28, внутренняя обойма которого охватывает и поддерживает внутренний конец вала 9 маховика и прилегает к выполненной на этом валу уширенной головке 29.

Очевидно, что при таком устройстве вращательное движение маховика 2 передается пальцами 76 на шайбу 77, а от последней через ролики J9 на щайбу 26. При положении, показанном на чертеже, окружности касания фрикционных шайб 17 VI 26 а поверхностями роликов 79 имеют одинаковый радиус, и очевидно, что маховик 2 шайба 77 и шайба 26 вращаются с одинаковой скоростью.

Внутренняя часть ступицы 27 шайбы 26 имеет продольное перемещение на кольце 57, причем поворачивание ее

wa этом копыи предупреждается, на пример, кольц01 30. Кольцо 57 закреплено на валу 32 канавками 33 и рвинченными в вал 52 винтом с головкой 34. Вал 32 вра щается в шариковых пошипниках и поддерживается в центральном отверстии в стенке 36, составляющей оддно целое с промежуточной частью 5 кожуха. Внутренний конец вала 32 снабжен шестерней 57, зацепляющейся с цилиндрической шестерней 38, образуемой широким концом колоколообразной части 39,, поворотно установленной на валу 40 и подшипниках /в 5 длиненной ступице 42, выполненной в стенке 36. Шестерня 43, составляющая одно целое с колоколообразной частью 39 и валом 40 или жестко соединенная с ними киким-либо подходящим способом, зацепляется с внутренними зубцами шестерни 44, соосной с маховиком 2. Шестерня 44 с внутренними зубцами снабжена ступицей 45, поворотно установленной при помощи втулки на валу 47, составляющем одно целое с закрытым концом барабана 48, от центра которого он отходит. Барабан поворотно монтирован в шарикоподшипниках 49 во внутренней части 4 кожуха.

Ступица 45 шестерни 44 также снабжена составляющей одно целое с ней шестерней 50, являющейся ведущей для планетарнь1х шестерен 5/,одна из кототорых показана в разрезе на чертеже. Эти планетарные шестерни, применяемые, предпочтительно, в количестве трех, расположены с дуговыми промежутками в 120° вокруг закрытого конца барабана 48 и сцепляются с кольцевой шестерней 52 внутреннего зацепления, неподвижно прикрепленной любым подходящим способом к внутренней поверхности части 4 кожуха. Каждая планетарная щестерня 51 поворотно установлена при помощи подщипника 55 на втулке 54, внутренний конец которой входит в наружный торец закрь1того конда барабана 48, причем через втулку 54 пропущен винт 55, ввинченный в торец барабана 48, Наружные концы винтов 55 несут кольцо 56, удерживающее подшипники 55 в надлежащем положении на втулках 5.

Между описанной выше зубчатой передачей и полумуфтой 5, зацепляющейся

с Д1вигателем, помещается приспособление для упругой передечи энергии от маховика на вал пусковой ручки двигателя без риска повреж;},ений, которые могли бы возникнуть в том случае, если бы привод состоял из жестко связанных органов. Для этой целй применяют пластинчатую муфту, которая монтируется внутри барабана 48.

Означенная муфта состоит из кольцевых дисков 57, соединенных через один щпонкой с канавкой с наружной поверхностью барабана ( и с наружной поверхностью, снабженной внутренней резьбой гайки 55. Эти диски помещаются между фланцем 59, расположенным на гайке 58 на середине ее длины и закрытым концом барабана 48. Предусмотрено также упругое приспособление для удерживания гайки 5 в рабочем положении относительно дисков 57 и барабана 48 для регулирования трения между этими Дисками. В показанной здесь форме выполнения такое упругое приспособление состоит из нескольких спиральных пружин 60, расположенных внутри барабана вдоль его оси, причём эти пружины прилегают своим наружным концом к фланцу 59, а внутренним-к кольцу 61, установленному в барабане и снабженному выступающими в боковом направлении шипами 62, которые входят в витки пружин 60 и тем поддерживают их в надлежащем положении относительно друг друга в барабане. В открытый конец барабана ввинчена установочная гайка 63, прилегающая к внутренней поверхности кольца 61. Перестанавливая гайку 63 вдоль барабана 48, можно регулировать степень сжатия пружин 60, а тем самым и трение между дисками 57.

На внутренний конец барабана 48 навинчено кольцо удерживающее в соответствующем положении подшипник 49. Кольцо 64 можно закрепить при помощи проволоки 65, один конец которой пропущен через это кольцо и входит в один из прорезов 66 во внутреннем конце барабана 48, причем кольцо 64 прилегает к заплечику 67 на внутреннем конце барабана и к внутренней обойме наружного подшипника 49 для предупреждения продольного смещения 6apa6a ia относительно внутренней части 4 кожуха.

Внутри гайки 58 помещается снабженный наружной резьбой валик 68, рассчитанный на поворотное и продольное смещение относительно этой гайки. Наружный конец валика 68 снабжен соответственным приспособлением, например, гайкой 69, соответствующей заплечику на внутренней поверхности гайки 58 и служащей для ограничения продольного перемещения валика влево (по чертежу). Внутренний конец валика 68 имеет продольную шпонку и входит в снабженную соответствующей канавкой ступицу 70 полумуфты 3, входящей в сцепление с двигателем, благодаря чему получается принудительный привод, но в то же время упомянутые части имеют продольное перемещение одна относительно другой. Между валиком 68 и наружным торцом сцепной полумуфты 3 помещается- спиральная пружина 7/, наружный конец которой входит в гнездо во внутреннем конце валика. Пружина 7/ оказывает упругое сопротивление перемещению сцепной полумуфты 3 к валику.

Для сообщения маховику 2 вращательного движения, с целью накапливания в нем энергии, служит ручное приспособление с валом 72, поворотно установленное в промежуточной части 5 кожуха, причем наружный конец вала выступает наружу из кожуха и снабжен каким-либо подходящим приспособлением, например, поперечным болтом 75, для монтировки обыкновенной ручки (на чертеже не показанной). Вал 72 установлен в шарикоподщипнике 74 в плоскости боковой стенки части 5 кожуха; внутренний же конец вала, расположенного перпендикулярно к оси вращения маховика 2, поддерживается в роликовом подщипнике 76 в ступице 75 в стенке 36. На внутреннем конце вала 72 жестко закреплена коническая шестерня 77, зацепляющаяся со сходной с ней конической шестерней 78, насаженной на наружном конце вала 47.

Предусмотрены соответственные приспособления для введения части, сцепляющейся с двигателем, или полумуфты 3 в сцепление с соответствующей (на чертеже не показанной) частью на коленчатом валу двигателя, в целях использования накопившейся в маховике 2

энергии для запуска двигателя. В форме выполнения, показанной на чертеже, это приспособление состоит из пропущенного через вал 47 и имеющего в нем продольное перемещение стержня 79, снабженного резьбой валика 68 и центрального отверстия в полумуфте 3. Внутренний конец стержня 79 несет гайку 80, действующую на внутреннюю поверхность полумуфты 3 и удерживающую эту полумуфту в рабочем положении относительно валика 68. Внутренняя часть стержня 79, т. е. часть его, помещающаяся в валике 68, имеет меньший диаметр, чем наружная, вследствие чего получается заплечик 81, нормально прилегающий к наружному концу валика 68. Наружный конец стержня 79 заканчивается на близком расстоянии от шестерни 37 и поворотно соединен с вилкообразным концом рычага, проходящего через кожух пускового приспособления, приспособленного для управления им от руки.

Предусмотрены также средства для предупреждения просачивания масла из картера двигателя в кожух пускового припособления, так как масло вредно отозвалось бы на работе приспособления. Для этой цели на входящем в картер двигателя внутреннем конце пускового приспособления монтирована чашеобразная часть 83, выполняемая предпочтительно из металла и снабженная на своем наружном конце фланцем 84, который зажимается между фланцем 8 кожуха пускового приспособления и картером двигателя. К части 83 прикреплен щит или кольцо 85, внутренняя окружность которого прилегает к наружной поверхности выступающей в радиальном направлении ступицы 70 полумуфты 3. Муфта 86 охватывает ступицу 70, на которой она может скользить, и прилегает концом к фланцу 59. Внутренний конец муфты 86 прилегает к кольцу 87 и удерживает его прижатым к гибкому щиту 85. Длина муфты 86 выбирается так, чтобы внутренняя часть щита 85 была вогнута внутрь и прилегала к поверхности полумуфты 3. Благодаря этому щит предупреждает проникание в этом месте масла в кожух пускового приспособления, не препятствуя в то же время продольному перемещению сцепного органа.

На стержне 79 между пружиной 7/ и сцепной полумуфтой 3 пускового приспособления насажена пара шайб 88, одна из которых может быть из гибкого материала и служит для предупреждения просачивания масла в сцепной орган через центральное отверстие.

При описанном устройстве накапливание энергии в маховике 2 перед проворачиванием двигателя может быть достигнуто путем надевания ручки на наружный конец пускового вала 72 и вращения последнего. Вращательное движение передается через зубчатый перебор на фрикционную шайбу 26, а от нее через ролики 7Р, шайбу 77 и пальцы 16 на маховик 2, совершающий по большому количеству оборотов на каждый оборот пускового вала 72. Вращение вала 72 заставляет вращаться также и барабан 48 и все помещающиеся в нем части за исключением стержня 79, который удерживает сцепную полумуфту 5 пускового приспособления в положении расцепления с соответствующим сцепным органом - полумуфтой двигателя. По доведении маховика до требуемого числа оборотов, т. е. до накопления в нем количества энергии, достаточного для пуска двигателя, поворачивают рычаг, снабженный вильчатым концом 52, что вызывает перемещение стержня 79 влево (по чертежу). Заплечик 81 подает влево валик 68, имеющий, благодаря резьбе на лем и гайке 58, комбинированное вращательное и продольное перемещение, и сцепная полумуфта 5 упруго подается пружиной 7/ в полное сцепление со сцепной полумуфтой на валу двигателя. Тогда энергия маховика начинает проворачивать двигатель. Когда двигатель начинает работать собственной энергией, скорость вращения полуадуфты двигателя превышает скорость вращения полумуфты 3 пускового приспособления, и наклонные кулаки или зуоцы полумуфты двигателя заставляют полумуфту 5 отойти вправо и выйти из сцепления.

Однако, при таком устройстве, скорость вращения полумуфты 3 пускового приспособления всегда пропорциональна скорости вращения маховика 2. При накоплении энергии в маховике, перед проворачиванием двигателя, ускорение.

которое может быть сообщено маховику, зависит непосредственно от ускорения пускового вала 72. Для устранения этих недостатков, свойственных инерционным пусковым приспособлениям с зубчатой передачей с постоянным передаточным числом, предусмотрено приспособление, которое автоматически изменяет передаточное число передачи, соединяющей маховик 2 со сцепным органом 5 и пусковым валом 72, соответственно изменениям скорости маховика, так что скорость сцепного органа пускового приспособления можно поддерживать приблизительно постоянной в течение большей части операции запускания и можно быстрее сообщать маховику ускорение при накоплении в нем энергии.

В форме выполнения, показанной на чертеже, шайба 17 снабжена расположенным по кругу втулками 89, на каждой из которых, посредине между ее концами, поворотно монтировано по рычагу грузового центробежного регулятора 90. Каждый рычаг, регулятора 90 имеет нагруженный наружный конец и такую форму, что он может под действием центробежной силы качаться вокруг своей точки опоры. Внутренние концы рычагов прилегают к насаженному на втулку 18 кольцу 91, которое можно перестанавливать на этой втулке при помощи навинченной на ее наружный конец гайки 92. Внутренний конец втулки 18 снабжен соответственным упорным подшипником 93 и упорным кольцом 94, между которыми удерживаются выступающие внутрь концевые шаровые головки PJ осей 27 роликов 19. Между упорным кольцом. 94 и центральной частью шайбы помещается соответственное упругое приспособление, например, спиральные пружины 96, противодействующие перемещени1р втулки 18 и головок 95 осей 27 вправо под действием центробежной силы на нагруженных рычагах регулятора SO. Начальное сжатие пружин 96 можно регулировать при помощи гайки 92.

Предлагаемое приспособление для изменения передаточного числа работает следующим образом. Пружины 96 нормально удерживают выступающие головки Р5 осей 27 отклоненными влево от. положения, показанного на чертеже,

наклоняя этим ролики 19, так что в начале вращения маховика и вала 72 движение от шайбы 26 на шайбу 77 пере дается так, что последняя вращается с бЪлее низким числом оборотов, чем первая. Однако, при возрастании скорости маховика 2 нагруженные концы фычагов регулятора 90 перемещаются действием центробежной силы наружу и поворачивают эти рычаги вокруг их точек опоры во втулках 89, причем внутренние концы рычагов нажимают на кольцо Р/ и тем смещают втулку J8 вправо (на чертеже) против действия пружин 96. Перемещения втулки fS увлекает головки 95 осей 2/ дправо и поворачивает обоймы 22 на их цапфах 23, заставляя этим ролики /Р сперва вернуться в вертикальное положение, а затем перейти из него в наклонное и противоположном направлении. Это изменяет радиусы окружностей фрикционного сцепления на шайбах2б и /7, а тем самым и передаточное число и при том так, что шайба 77 начинает вращаться с большей скоростью, чем шайба 26. Таким образом, ускорение инерционного органа возрастает сперва медленнее, чем ускорение пускового вала 72, а затем быстрее. Как видно из чертежа, увеличение угла наклона роликов 19 заставляет шайбу 77 вращаться с большей ско.ростью, чем шайба 26.

Так как наклон роликов 19 несколько увеличивает расстояние между шайбами 77 и 26, то предусмотрено соответственное приспособление для компенсирования относительного смещения этих частей и для возвращения их в первоначальное положение при уменьшении угла наклона роликов. Как уже указывалось выше, пальцы 76 могут свободно скользить в отверстиях 75 з маховике 2 и потому допускают осевое смещение шайбы 77 относительно маховика 2, шпоночное же соединение ступицы 27 шайбы 26 и кольца 57 на валу 32 допускает сходное относительное смещение этих частей (т. е. 26 и 57). Для удерживания шайб 77 и 26 в фрикционном сцеплении с поверхностью роликов J9 и для упругой подачи этих шайб в положение покоя предусмотрен соответственный упругий орган, например, спиральные пружины 97, охватывающие пальцы 76 между внутренней поверхностью маховика 2 и наруя ной. поверхностью шайбы 77.

К моменту достижения маховиком 2 максимальной или надлежащей скорости для запускания двигателя ролики 7Р находятся в положении максимального наклона и передача от шайбы 77 на шайбу 26 максимально понижена. Тогда сцепную полумуфту 3 пускового приспособления можно ввести в сцепление со сцепным органом пускаемого двигателя, и энергия, накопленная в маховике 2 используется для запускания. По мере проворачивания двигателя скорость маховика 2 понижается и, если бы между этим маховиком и сцепной полумуфтой 3 пускового приспособления была предусмотрена только обычная зубчатая передача с постоянным передаточным числом, то скорость сцепной полумуфты 3 понижалась бы .пропорционально скорости маховика. Однако, благодаря тому, что нагруженные плечи рычагов регулятора 90 движутся соответственно изменениям центробежной силы, то с понижением скорости маховика 2 понижается и угол наклона роликов J9, а вследствие этого передача между шайбами 77 и 26 изменяется так, что скорость шайбы 26 и скорость сцепной полумуфты 3 остаются практически теми же, что и в момент вхождения полумуфты 3 в сцепление с валом двигателя.

Таким образом, предлагаемое изобретение дает новое приспособление для пуска двигателей, в котором скорость врашения органа, входящего в сцепление с двигателем, поддерживается приблизительно постоянной в течение большей части операции запускания, независ мо от колебаний скорости приводного органа, от которого орган, сцепляющийся с двигателем, получает свою энергию. Применяемое передаточное устройство для привода сцепного пускового приспособления от органа переменной скорости, например, от маховика, позволяет передаточному устройству автоматически изменять передаточное число привода соответственно изменениям скорости вращения приводного органа. При применении для ручного инерционного пускового приспособления предлагаемое изобретение позволяет