СТАРТЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
STARTER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на транспорте в качестве стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известен стартер с принудительным ножным включением, содержащий электродвигатель, муфту свободного хода с рычагом ее перемещения и замыкания клемм электрической цепи пуска электродвигателя стартера. /1/
Недостатком данного стартера является то, что его ножное включение создает большие неудобства при запуске ДВС.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является стартер марки 57.3708, применяемый на автомобилях ВАЗ, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода с рычагом перемещения и силовой планетарный редуктор, вал водила которого находится в шлицевом винтовом соединении с ведущей обоймой муфты свободного хода. /2/
К недостаткам данного стартера относится то, что при включении тягового реле усилия, передаваемые его якорем на передвижение муфты свободного хода, для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС осуществляются с помощью рычага и других вспомогательных деталей, которые в процессах включения и выключения тягового реле часто выходят из строя, что делает стартер неработоспособным.
К недостаткам стартера относится и повышенный износ внутренних рабочих поверхностей муфты свободного хода, 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 муфте свободного хода 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 ротора электродвигателя стартера.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание стартера для двигателя внутреннего сгорания с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности стартера для двигателя внутреннего сгорания и упрощение его конструкции.
Технический результат достигается тем, что в стартере для двигателя внутреннего сгорания, содержащем электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода и силовой планетарный редуктор, электромагнитная катушка тягового реле установлена внутри крышки стартера соосно ее продольной оси, а в качестве ее сердечника использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, при этом в стартере использована муфта свободного хода храповичного типа, приводная шестерня ведомой обоймы установлена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью промежуточной втулочной части между ними, причем между торцевыми поверхностями водила и ведущей обоймы размещена возвратная спиральная пружина ведущей обоймы, а шлицевое соединение вала якоря электродвигателя стартера с ведущей 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 крышке корпуса стартера, вал водила силового планитарного редуктора с одной стороны размещен в опоре крышки корпуса стартера, подшипником скольжения которого является передвижная упорная втулка клеммного устройства, а с другой стороны его хвостовик размещен во вкладыше вала якоря стартера, а он размещен в дисковой опоре корпуса стартера.
Отличительной особенностью предлагаемого стартера для двигателя внутреннего сгорания является то, что его электромагнитная катушка тягового реле перенесена с внешнего расположения в его внутреннюю полость и закреплена с помощью ее фланцевых выступов в пазах крышки корпуса стартера, соосно ее продольной оси, а функцию работы сердечника электромагнитной катушки исполняет хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, действующий напрямую на передвижение муфты свободного хода для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС при его запуске. Между торцевыми поверхностями водила силового планетарного редуктора и ведущей обоймы муфты свободного хода размещена возвратная спиральная пружина ведущей обоймы.
Для увеличения срока работы муфты свободного хода в стартере для двигателя внутреннего сгорания применена другая муфта свободного хода храповичного типа, в связи с переносом тягового реле во внутреннюю полость стартера, приводная шестерня ведомой обоймы перенесена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика ДВС, с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними для ввода в него при запуске ДВС. В муфте свободного хода нет высокоцикличного перемещения соединительных цилиндрических роликов при обгоне ведомой обоймой ведущей обоймы и соответственно в ней нет износа внутренних поверхностей деталей. В муфте свободного хода соединительные цилиндрические ролики удерживаются в гнездах ведущей обоймы их центробежной и распирающей силами.
Прочность шлицевого соединения вала якоря электродвигателя стартера с ведущей солнечной шестерней силового планетарного редуктора достигается за счет их цельного изготовления, что позволяет многократно увеличить запас прочности при передаче крутящего момента.
Клеммное устройство электрической цепи пуска электродвигателя стартера размещено на конце вала водила, корпус которого закреплен винтами в удлиненной части крышки корпуса стартера. Оно содержит пластмассовый корпус с закрепленными в нем двумя медными болтами с клеммами пуска электродвигателя стартера, передвижную упорную втулку из композиционного материала, с встроенным в ее фланец медным кольцом замыкания клемм медных болтов пуска электродвигателя стартера. Одновременно передвижная упорная втулка является опорным подшипником скольжения вала водила силового планетарного редуктора опоры крышки корпуса стартера.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами на
фиг.1 - стартер для двигателя внутреннего сгорания в исходном положении при выключенном тяговом реле;
фиг.2 - стартер для двигателя внутреннего сгорания при включенном тяговом реле при запуске ДВС;
фиг.3 - муфта свободного хода.
Стартер для двигателя внутреннего сгорания (фиг.1, 2) содержит корпус статора 1 с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, якорь электродвигателя 2, тяговое реле 3, муфту свободного хода 4, силовой планетарный редуктор 5 и клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера. В стартере электромагнитная катушка 7 тягового реле с втягивающей и удерживающей обмотками перенесена с внешнего расположения во внутреннюю полость крышки стартера, которая закреплена в пазах крышки с помощью ее фланцевых выступов соосно ее продольной оси. Хвостовик 8 ведущей обоймы 9 муфты свободного хода размещен внутри электромагнитной катушки 7 и находится в шлицевом винтовом соединении с валом 10 водила 11 силового планетарного редуктора 5. Между торцевыми поверхностями ведущей обоймы и водила 11 размещена возвратная спиральная пружина 12 ведущей обоймы 9, насаженная на ограничитель 13 вала 10 водила 11, предназначенный для ограничения осевого перемещения ведущей обоймы по его винтовым шлицам 14 при запуске ДВС. Вал 10 водила 11 силового планетарного редуктора с одной стороны размещается в опоре 15 крышки 16 корпуса стартера, подшипником скольжения которого является передвижная упорная втулка 17 клеммного устройства 6, а с другой стороны его хвостовик 18 размещен во вкладыше 19 вала 20 якоря электродвигателя 2 стартера, а он размещен во вкладыше дисковой опоры 21 корпуса стартера.
Повышение запаса прочности шлицевого соединения вала 20 якоря электродвигателя с ведущей солнечной шестерней 22 силового планетарного редуктора 5 достигается путем их цельного изготовления, а для уменьшения диаметра вала 20 якоря стартера в дисковой опоре 21 корпуса применен вкладыш 23 состоящий из двух половин. Клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера размещено на конце вала 10 водила 11, корпус которого закреплен винтами в крышке 16 корпуса стартера. Оно содержит пластмассовый корпус 24, с закрепленными в нем двумя медными болтами 25 с клеммами 26, а также передвижную упорную втулку 17 из композиционного материала, с встроенным в ее фланец медным кольцом 27 замыкания клемм 26 медных болтов 25 пуска электродвигателя стартера, подпружиненную спиральной пружиной 28 клеммного устройства 6 к торцу приводной шестерни 29 ведомой обоймы 30 муфты свободного хода 4 с возможностью осевого перемещения. При этом для недопущения проворота передвижной упорной втулки 17 в корпусе 24 клеммного устройства 6 она имеет два выступа, а корпус 24 для их размещения - два направляющих паза.
Крышка 16 корпуса стартера вместе с корпусом 24 клеммного устройства 6 выходит через отверстие из картерной полости сцепления для соединения медных болтов 25 с проводами источника тока.
Для повышения надежности и увеличения срока работы муфты свободного хода ранее применяемая фрикционная роликовая муфта заменена муфтой свободного хода 4 (фиг.3) храповичного типа. Она содержит ведущую обойму 9 и ведомую обойму 30 с приводной шестерней 29, установленный между ними сепаратор 31 с выступами 32 и окнами 33 под соединительные цилиндрические ролики 34, на взаимообращенных поверхностях обойм выполнены гнезда 35, 36 под соединительные цилиндрические ролики 34. Сепаратор 31 имеет возможность окружного перемещения в пазах 37 ведущей обоймы 9 и поджимается спиральными пружинами 38 сепаратора. В муфте свободного хода нет высокоцикличного перемещения соединительных цилиндрических роликов 34 при их расклинивании и заклинивании при обгоне и, соответственно, в ней нет износа внутренних поверхностей деталей.
В связи с тем, что тяговое реле перенесено вовнутрь крышки корпуса стартера, приводная шестерня 29 ведомой обоймы 30 муфты свободного хода 4 перенесена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика ДВС с помощью удлиненной промежуточной втулочной части 39 между ними для ее ввода в зубчатый венец маховика ДВС при запуске ДВС. Выполненный осевой зазор 40 (фиг.2) между торцевыми поверхностями передвижной упорной втулки 17 и приводной шестерней 29 обеспечивает надежный контакт замыкания клемм медных болтов 25 медным кольцом 27 пуска электродвигателя до выключения тягового реле. Упорная втулка 41 служит для ограничения хода приводной шестерни 29 при ее возращении в исходное положение. На фиг.1, 2 показаны положения приводной шестерни 29 относительно вертикальной оси 42 зубчатого венца маховика ДВС при выключенном и включенном тяговом реле 3.
При включении втягивающей и удерживающей обмоток электромагнитной катушки 7 тягового реле ее электромагнитная сила втягивает в себя хвостовик 8 ведущей обоймы 9, который вместе с муфтой свободного хода 4 перемещается по винтовым шлицам вала 10 водила 11 для ввода ее приводной шестерни 29 в зубчатое зацепление венца маховика ДВС. Одновременно с этим сжимается ее возвратная спиральная пружина 12, установленная с предварительной затяжкой, упирающаяся в торцевую поверхность водила 11 силового планетарного редуктора 5. При этом с другой стороны вслед за перемещением муфты свободного хода 4 перемещается и передвижная упорная втулка 17 клеммного устройства 6 под действием силы упругости спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, упирающаяся в торец приводной шестерни 29 ведомой обоймы 30. При полном вводе приводной шестерни 29 в зубчатый венец маховика ДВС в клеммном устройстве 6 происходит замыкание клемм 26 медных болтов 25 медным кольцом 27 передвижной упорной втулки 18, после чего происходит пуск электродвигателя 2 стартера и остановка передвижной упорной втулки 17 с зазором 40 от торца приводой шестерни 29 ведомой обоймы 30, при котором при запуске ДВС обеспечивается надежный клеммный контакт пуска электродвигателя стартера до выключения тягового реле.
Следует отметить, что при втягивании электромагнитной катушкой 7 хвостовика 8 ведущей обоймы 9 и сжатием ей возвратной пружины 12 этому действию помогает разжимная сила упругости спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, действующая на передвижение муфты свободного хода 4, через передвижную упорную втулку 17 на торец проводной шестерни 29 ведомой обоймы 30. При выключении тягового реле исчезает электромагнитная втягивающая сила электромагнитной катушки 7 и происходит выход приводной шестерни 29 из зубчатого зацепления маховика ДВС, выключение электродвигателя стартера и обгон ведомой обоймой 30 ведущей обоймы 9 муфты свободного хода 4. При этом муфта свободного хода 4 перемещается по шлицевому винтовому валу 10 водила 11 силового планетарного редуктора 5 в свое исходное положение до упорной втулки 41 под действием силы упругости возвратной спиральной пружины 12 ведущей обоймы 9, сжимая при этом спиральную пружину 28 клеммного устройства. Одновременно при обгоне инерционная сила ведомой обоймы 30 с приводной шестерней 29 способствует выходу приводной шестерни 29 из зубчатого зацепления маховика ДВС и сжатию спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, возникшей силой трения между контактирующими торцевыми поверхностями ведомой обоймы 30 с ведущей обоймой 9, которая увлекает за собой ведущую обойму 9 и перемещает ее по винтовому шлицевому соединению в свое исходное положение. Одновременно эта тормозная сила трения тормозит при обгоне вращение ведомой обоймы 29 относительно ведущей обоймы 9.
Использование предлагаемого технического решения позволит значительно повысить надежность и срок службы стартера для двигателя внутреннего сгорания, а также упростить его конструкцию.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Справочник. «Советские автомобили» В.И.Анохин, изд-во «Машгиз2, г.Москва - 1954, фиг.247, стр.354.
2. Руководство по устройству и ремонту автомобилей ВАЗ 2110, 2111, 2112, М., «РусьАвтокнига», 2001 г. (прототип).