УСТРОЙСТВО ВКЛЮЧЕНИЯ ПРИВОДА АВТОМОБИЛЬНОГО СТАРТЕРА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
VEHICLE STARTER DRIVE AND ELECTRIC MACHINES WITH PERMANENT MAGNETS SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока, например автотракторным стартерам.
Известно устройство включения привода автомобильного стартера, содержащее тяговое реле стартера, рычажную систему, поводковую муфту, муфту свободного хода и шестерню привода [1].
Это устройство имеет сложное конструктивное исполнение и поэтому подвержено к различному роду отказам, основными из которых являются: тяговое реле не включает шестерню привода по причине заедания рычажной системы; шестерня привода после запуска двигателя не выходит из венца в исходное положение по причине ослабления возвратной пружины, и, кроме того, массогабаритная доля в общей конструкции современного автотракторного стартера составляет до 40%.
Известны также конструкции автотракторных стартеров [2].
В них устройство включения привода имеет вышеописанное конструктивное исполнение с теми же недостатками.
Наиболее близким по технической сущности является привод, раскрытый в источнике [3], который содержит шестерню, муфту на валу стартера с возможностью перемещения по винтовым шлицам вала, тормозную шайбу и магнитный тормоз для ввода шестерни стартера в зацепление с венцом маховика запускаемого двигателя, тормоз выполнен в виде кольцевого постоянного магнита с пазами, заключенного внутри цилиндрической чашки, снабженной выступами, размещенными в пазах для фиксации положения магнита в чашке, с возможностью их совместного перемещения в продольных шлицах крышки привода стартера.
Недостатком такого механизма является то, что возвращение привода в исходное положение осуществляется возвратной пружиной, что усложняет конструкцию стартера.
Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции устройства для включения привода автотракторного стартера и повышения надежности его работы в режимах включения и отключения.
Эта цель достигается тем, что привод стартера для запуска автомобильного двигателя содержит корпус, вал якоря с ленточной резьбой с углом подъема 12-20°, на которую навинчена гайка, выполненная соосно и заодно целое с шестерней, на торце которой имеется выступ шестерни, на конце вала якоря закреплено шпонкой водило, имеющее выступ водила, при этом выступы установлены таким образом, что при вхождении зубьев шестерни в зубья венца маховика автомобильного двигателя выступ водила захватывает выступ шестерни, тем самым увлекая ее во вращение, кроме того, привод содержит тормозной механизм гайки, осуществляющий ее торможение за счет закрепления на ней магнита с остаточной индукцией не менее 0,4 Тл, вблизи которого располагается другой подобный магнит, закрепленный на крышке корпуса электрической машины.
Механизм возвратно-поступательного перемещения шестерни выполнен в виде винтовой пары с тормозным устройством и муфтой сцепления, причем гайкой служит приторможенная шестерня, на торце которой имеется выступ, а винтом является вал якоря стартера, на конце которого закреплено водило.
Предлагается новая схема, при которой «ввод-вывод» шестеренки стартера в зацеплении с маховиком двигателя осуществляется посредством «винтовой пары» с магнитоэлектрическим (или любым другим) тормозом, встроенным в крышку стартера со стороны привода.
В этом случае, у реле остается только одна функция, а именно: замыкать и размыкать силовые контакты, в результате чего реле оказывается малых габаритов.
Поэтому его монтаж целесообразнее всего делать в доступном для ремонта подкапотном пространстве (или в комплекте с проводом на плюсовой клемме аккумуляторной батареи), предлагается разработка новой схемы, при которой «ввод-вывод» шестеренки стартера в зацеплении с маховиком двигателя осуществляется посредством «винтовой пары» с магнитоэлектрическим (или любым другим) тормозом, встроенным в крышку стартера со стороны привода.
Привод показан на чертежах: на фиг.1 показана часть общего вида автотракторного стартера до включения привода, на фиг.2. показана часть стартера фиг.1 после включения привода, на фиг.3. показано сечение А-А фиг.2; на фиг.4 показано сечение Б-Б фиг.1. в варианте тормоза гайки постоянными магнитами. На фиг.5 показано сечение Б-Б фиг.1 в варианте тормоза гайки противовесом. На фиг.6 показано сечение Б-Б фиг.1 в варианте фракционного тормоза гайки. На фиг.7 приведена схема включения муфты сцепления. На фиг.8 приведена схема выключения муфты сцепления.
Устройство включения привода автотракторного стартера выполнено следующим образом: на валу 1 якоря 2 (фиг.1) выполнена ленточная резьба 3 с углом подъема 12÷20°, на которую навинчена гайка 4, выполненная соосно и заодно целое с шестерней 5, на торце которой имеется выступ 6. На конце вала 1 закреплено шпонкой 7 водило 8, на котором имеется выступ 9. На гайке закреплен постоянный магнит 10 с остаточной индукцией не менее 0,4 Тл (фиг.1; 4), который находится в близи подобного по характеристикам магнита 11, закрепленного на крышке 12. В другом варианте тормоза (фиг.1; 5) на гайке 4 закреплен диск 13 с внутренней кольцевой емкостью 14, в которой находится материал 15, например металлический порошок. В третьем варианте тормоза гайки 4 (фиг.6) на крышке 12 смонтирована подпружиненная колодка 16, которая находится во взаимодействии с гайкой 4.
В исходном положении (фиг.1) между шестерней 5 и зубчатым венцом 17 имеется зазор Δ=1,5÷3 мм, что соответствует выключенному положению привода автотракторного стартера.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
при включении стартера (пуск двигателя автомобиля) вал 1 начинает вращаться, при этом гайка 4 с шестерней 5 начинает перемещаться вправо (фиг.1; 4), поскольку она заторможена взаимодействием магнитов (с остаточной индукцией не менее 0,4 Тл) 10 и 11, при этом зубья шестерни 5 входят в зубья венца 17 и в конце входа зубьев выступ 9 (фиг.2; 3; 7; 8) захватывает выступ 6 (фиг.3) шестерни 5, увлекая тем самым ее во вращение вместе с венцом 17. Так осуществляется пуск двигателя автомобиля.
После того как двигатель автомобиля запущен, происходит автоматический вывод шестерни 5 из зацепления с венцом 17 следующим образом:
при запуске двигателя скорость вращения венца 17 возрастает и он становится уже не ведомым, а ведущим по отношению к шестерни 5, при этом гайка 4 по резьбе 3 вала 1 отходит влево (фиг.2; 1; 8), тем самым шестерня 5 автоматически выводится из зацепления с венцом 17, и остается в положении, которое показано на фиг.1 до повторного включения стартера.
Торможение гайки 4 посредством магнитов наиболее эффективно по отношению к вариантам, указанным на фигурах 5 и 6, поскольку в этом случае происходит бесконтактное взаимодействие трущихся пар, что исключает их износ. Возможны также и другие варианты торможения гайки. Таким образом, осуществляется в предлагаемом устройстве автоматическое включение и выключение приводной шестерни автотракторного стартера. При этом в предлагаемом устройстве, по отношению к известным устройствам, отсутствует тяговое реле стартера, рычажная система и муфта обгона, что значительно упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройства.
Предлагаемое устройство выполнено в «металле» во ФГУП НИИАЭ и испытано с положительным результатом.
Макетный образец такой схемы «включения-выключения» стартера опробован в НИИАЭ и испытан в лабораторных условиях завода АТЭ - 1 с положительным результатом.
Источники информации
1. «Электрооборудование автомобилей» под ред. Н.М.Ильина, изд., «Транспорт», М., 1973, стр.155-157.
2. «Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования»; г. Москва, Машиностроение, 1992 г., стр.61-69.
3. SU 383867 A1, 1973.01.01.