Результат интеллектуальной деятельности: Стартер для двигателя внутреннего сгорания

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».