Стартер

 

Сущность изобретения: стартерный электродвигатель через муфту свободного хода приводит во вращение насаженную на конце выходного вала малую шестерню, входящую в зацепление с зубчатым венцом двигателя внутреннего сгорания, причем несущий малую шестерню конец выходного вала находится в подшипнике торцовой стенки кожуха. Компактность кострукции достигается тем, что один конец выходного вала с помощью игольчатого подшипника закреплен в центральном отверстии наружной обоймы муфты свободного хода, которая внешней поверхностью через шарикоподшипник опирается на кожух стартера. Находящийся внутри кожуха конец выходного вала с помощью игольчатого подшипника закреплен в соответствующем конце вала ротора стартерного электродвигателя. 9 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стартеру, в особенности свободно входящему в сцепление стартеру, с электромотором, ротор которого через муфту свободного хода приводит в действие малую шестерню для привода зубчатого венца двигателя внутреннего сгорания, причем несущий малую шестерню конец приводного вала устанавливается на подшипниках в торцовой стенке кожуха.

В автомобильной технике такие стартеры служат для запуска автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Для осуществления запуска малая шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом двигателя внутреннего сгорания. Для требуемого при этом осевого перемещения малой шестерни несущий эту шестерню выходной вал установлен с возможностью осевого перемещения. По окончании запуска шестерня снова выводится из зацепления с зубчатым венцом, причем выходной вал отступает в свое исходное положение. Осевое перемещение выходного вала производится предпочтительно посредством резьбы с большим шагом. Кроме того, имеется муфта свободного хода, которая позволяет передавать момент в одном направлении вращения и осуществляет расцепление в другом направлении вращения, так что после запуска двигателя внутреннего сгорания возможен "обгон", в результате чего малая шестерня выходит из зацепления.

Благодаря устройству с осевым перемещением выходного вала, а также муфте свободного хода и необходимым для этого подшипникам получается сравнительно большая строительная длина таких стартеров, которая еще увеличивается, если они выполняются как редукторные стартеры.

Стартер согласно изобретению с указанными в главном пункте формулы изобретения признаками имеет то преимущество, что создается короткая, а также легкая конструкция. Выходной вал через первый подшипник установлен в центральном отверстии муфты свободного хода. Боковая поверхность кольца свободного хода опирается через второй подшипник на кожух стартера. Находящийся внутри кожуха конец выходного вала через третий подшипник соединяется с соответствующим концом вала ротора. Эта предлагаемая конструкция приводит, таким образом, к тому, что выходной вал через кольцо свободного хода установлен в подшипниках внутри кожуха, причем концевая область выходного вала одновременно является подшипником для соответственно направленного конца ротора стартера. Такая конструкция позволяет осуществить компактный и простой стартер, так как уменьшено количество прямо опирающихся на кожух подшипников.

Согласно предпочтительному варианту исполнения первый подшипник выполнен радиальным, в особенности подшипником качения. В предпочтительном варианте он является игольчатым подшипником.

Второй подшипник воспринимает, как и упомянутый радиальный подшипник, с одной стороны радиальные нагрузки, а с другой стороны также и осевые нагрузки, т.е. он выполнен в виде осевого подшипника, за счет чего осуществляется осевая фиксация внешнего кольца муфты свободного хода. В частности, он может быть выполнен как подшипник качения, а предпочтительно как шариковый подшипник, в особенности шариковый подшипник с бороздками в кольцах.

Третий подшипник является радиальным подшипником, который, в частности, может быть подшипником качения. И здесь подшипник качения может быть выполнен в виде игольчатого подшипника.

В предпочтительном варианте исполнения вал ротора имеет осевое гнездовое сверление, в котором установлен третий подшипник и в которое выходной вал выходит своим концом. Роторный вал и выходной вал при этом вращаются соосно друг другу, причем за счет вхождения выходного вала в гнездо роторного вала происходит "вхождение", создающее малую габаритную длину предлагаемого стартера.

Предпочтительно, чтобы область противоположного конца роторного вала находилась в четвертом подшипнике, установленном в задней стенке кожуха, в особенности игольчатом подшипнике. Таким образом, концы роторного вала устанавливаются в подшипниках.

Предусмотрен пятый подшипник, который выполнен в виде цилиндрического роликового подшипника, устанавливаемого в передней стенке кожуха диаметрально противоположно первому отверстию. В пятом подшипнике установлен выходящий из кожуха конец выходного вала, на котором расположена упомянутая малая шестерня.

Согласно наиболее предпочтительному варианту выполнения внешнее кольцо муфты свободного хода выполнено в виде ступенчатой гильзы подшипника с двумя круглыми сечениями различного диаметра. На внутренней поверхности большего по диаметру участка гильзы подшипника находятся ролики муфты свободного хода и захватывают его. На поверхности меньшего по диаметру участка гильзы подшипника расположен второй подшипник.

Центральное отверстие кольца муфты свободного хода ограничено внутренней стенкой меньшего по диаметру участка гильзы подшипника. Таким образом получается расположение находящегося в центральном отверстии первого подшипника примерно на одинаковой высоте с вторым подшипником. Радиальные силы, таким образом, передаются непосредственно на кожух стартера. Такая конструкция также способствует короткой и работающей без вибраций системе.

При выполнении стартера в виде редукторного стартера внешнее кольцо муфты свободного хода связано с водилом планетарного редуктора, на котором находится несколько шестерен-сателлитов, которые обкатывают связанный с кожухом венец с внутренними зубьями и находятся в зацеплении с солнечной шестерней, приводимой валом ротора. В самом малом объеме можно при такой конструкции разместить редуктор между несущим ротор стартера электромотором постоянного тока и выходным валом. В частности, солнечное колесо может быть выполнено на наружной поверхности роторного вала.

Для осевого перемещения выходного вала предусмотрено внутреннее кольцо, взаимодействующее с роликами муфты свободного хода, которое входит резьбовыми выступами в резьбу с большим шагом выходного вала.

На чертеже представлен стартер, продольный разрез.

Стартер 1 имеет кожух 2, который окружает электромотор 3 постоянного тока и реле 4 сцепления. Электромотор постоянного тока имеет ротор 5, который воздействует на выходной вал 6, на конце 7 которого без вращения укреплена малая шестерня 8. Для запуска двигателя внутреннего сгорания малая шестерня выдвигается в показанное на чертеже пунктиром положение 9 и входит в зацепление с зубчатым венцом 10 двигателя внутреннего сгорания. Осевое перемещение малой шестерни в положение 9 производится посредством реле 4 сцепления.

Ротор 5 оборудован коллектором 11, к пластинам 12 которого подключена обмотка 13 ротора. Коллектор 11 взаимодействует с угольными щетками 14. Имеется статор 15 с обмоткой 16, который с малым воздушным зазором расположен вокруг ротора 5. Ротор имеет вал 17, который концом 18 установлен в игольчатом подшипнике 19 и охвачен крышкой 20 кожуха. Другой конец вала 17 ротора имеет исходящее от его торца 21 глухое просверленное отверстие 22, в которое входит конец 23 выходного вала 6. Этот конец роторного вала 17 через игольчатый подшипник 31, расположенный в гнездовом сверлении 22, установлен на конце выходного вала 6. Наружная поверхность 24 имеющего гнездовое сверление 22 конца 25 роторного вала 17 выполнена в виде солнечной шестерни 26, находящейся в зацеплении с шестернями-сателлитами 27, которые расположены на водиле 28 (на чертеже показан один сателлит 27). Шестерни-сателлиты 27 на игольчатых подшипниках установлены на штифтах 29. Кроме того, шестерни-сателлиты 27 находятся в зацеплении с внутренними зубьями зубчатого венца 30, неподвижно укрепленного в кожухе 2.

Конец 23 выходного вала 6 через игольчатый подшипник 37 находится в гнездовом сверлении осевой перемычки 39. Наружная обойма 35 муфты свободного хода удерживается через шариковый подшипник 38 с бороздками в кольцах, расположенный на осевой перемычке 39 и опирающийся с другой стороны на кожух 2 (жестко закpепленный подшипник). На противоположном конце 32 выходного вала 6 находится удерживаемый в кожухе 2 цилиндрический роликовый подшипник 33, который снаружи удерживается кольцом 34. Цилиндрический роликовый подшипник 33 удерживает выходной вал 6 как в осевом, так и в радиальном направлении.

Водило 28 планетарной передачи в осевом направлении скреплено с наружной обоймой 35 муфты свободного хода винтами 36. Наружная обойма 35 принадлежит муфте 40 свободного хода, которая выполнена с заклинивающимися под действием пружин роликами 41, которые взаимодействуют с внутренней обоймой 42 муфты 40 свободного хода. Внутренняя обойма 42 через резьбу 43 с большим шагом соединяется с выходным валом 6. Выходной вал 6 имеет паз 44, в котором расположено стопорное кольцо 45. Оно образует упор, который при осевом смещении выходного вала 6 взаимодействует со ступенькой 46 внутренней обоймы 42.

Наружная обойма 35 муфты свободного хода служит гильзой подшипника 53 с двумя разными по размеру круглыми сечениями. На внутренней поверхности 55 большего по диаметру участка 56 полого двухступенчатого цилиндра 53 действуют образованными роликами 41 заклинивающие тела 53 муфты 40 свободного хода. На поверхности 58 меньшего по диаметру участка 59 гильзы подшипника 53 насажен шарикоподшипник 38 с бороздками в кольцах. Напротив него находится игольчатый подшипник 37, который расположен в центральном отверстии 60 наружной обоймы 35 муфты свободного хода.

На выходном валу 6 укреплено удерживающее кольцо 47, которое имеет радиальный воротничок 48. В паз 49 удерживающего кольца 47 вложено стопорное кольцо 50, на которое опирается шайба 51. Между шайбой 51 и радиальным воротничком 48 имеется кольцевой канал 52.

На конце 7 выходного вала 6 установлена без проворачивания малая шестерня 8, однако с возможностью осевого перемещения. На нее действует винтовая нажимная пружина 54. Она сжимается при вхождении в зацепление малой шестерни 8 с зубчатым венцом 10.

Реле 4 сцепления имеет неподвижную обмотку 61, взаимодействующую с якорем 62. Якорь установлен с возможностью осевого перемещаться на оси 63 и отжимается винтовой возвратной пружиной 64 в положение, показанное на чертеже, при незапитанной обмотке реле 4. Ось 63 на конце 65 имеет контактный элемент 66, который может взаимодействовать с электрическими выводами 67. Якорь 62 соединен с толкателем 68, который выступает в полость 69 кожуха 2. Толкатель 68 взаимодействует с рычагом 70 сцепления, выполненным в виде двуплечего рычага, ось качания которого находится на поперечном болте 71. Поперечный болт закреплен в выступах 72 кожуха 2. Нижний конец 73 рычага 70 сцепления снабжен выступом 74, который входит а кольцевой канал 52. На конце 75 рычага 70 сцепления выполнена захватывающая головка 76. Посредством перемещения толкателя 68 захватывается рычаг 70 сцепления, за счет чего происходит осевое перемещение выходного вала 6. В незапитанном состоянии реле 4 сцепления следует заботиться о том, чтобы малая шестерня 8 не выходила из положения, показанного на чертеже сплошными линиями. Стопорное устройство 77, образованное в основном из С-образной пластинчатой пружины 80, управляющей гильзы 78, кольца 79, а также пружин 81 и 82, предотвращает выход малой шестерни 8 самопроизвольно в направлении зубчатого венца 10 двигателя внутреннего сгорания, так как это могло бы привести к повреждениям. Такое незапланированное осевое перемещение могло бы без стопорного устройства 77 возникнуть за счет того, что тормозные моменты, возникающие, например, за счет подшипников и уплотнения вала, подвинут вал 6 в положение зацепления, это обозначает, что возвращающие силы меньше сил осевых составляющих в резьбе с большим шагом.

Из чертежа видно, что захватывающая головка 76 не полностью заполняет расстояние между одной стороной кольца 79 и торцом управляющего воротничка, остается еще зазор b. Резьба 43 с большим шагом обеспечивает осевое смещение выходного вала 6 на величину а. На конце со стороны коллектора роторный вал 17 вращается в игольчатом подшипнике 19.

Предлагаемый стартер работает следующим образом.

Для запуска двигателя (не показан) запитывают ключом зажигания реле 4 сцепления. Это приводит к тому, что якорь 62 движется вправо (по чертежу), при этом управляющая гильза 78 так нажимает на С-образную пружину 80, что она радиально расширяется, и кольцо 79 освобождается. Относительное движение между управляющей гильзой 78 и кольцом 79 при выборке зазора b возможно за счет того, что последнее установлено на управляющей гильзе 78 с возможностью осевого перемещения. Если С-образная пружина 80 примет свое расширенное положение, то зазор b уже выбран, т.е. левая сторона захватывающей головки 76 захватывается управляющей гильзой 78. Рычаг 70 сцепления совершает качательное движение по часовой стрелке относительно поперечного болта 71. При этом выступ 74 смещает выходной вал 6 в направлении к зубчатому венцу 10. Силы сцепления зубьев приводят к тому, что теперь малая шестерня 8 полностью входит в зубчатый венец, причем вследствие резьбы 43 с большим шагом выходной вал 6 выходит наружу до упора, так что в результате она занимает показанное на чертеже пунктиром выдвинутое положение 9. Так как при притягивании реле 4 сцепления контактный элемент 66 замыкается с электрическими клеммами 67, запитывается электромотор 3 постоянного тока, ротор 5 начинает вращаться, за счет чего малая шестерня 8 вращается через редуктор, образованный солнечной шестерней 26, шестерня-сателлитами 27 и зубчатым венцом 30.

По окончании цикла запуска реле 4 сцепления отпускает. Это движение поддерживается возвратными пружинами 64 и 82. При этом кольцо 79 подходит к захватывающей головке 76 рычага 70 сцепления, так что рычаг 70 поворачивается против часовой стрелки, за счет чего малая шестерня 8 возвращается в положение, показанное на чертеже сплошными линиями. Так как в конечной стадии пускового цикла работающий двигатель внутреннего сгорания "обгоняет" вращение малой шестерни 8, резьба 43 с большим шагом поддерживает процесс выхода из зацепления.

По достижении положения расцепления (исходное по чертежу) С-образная пружина 80 тоже находится в исходном положении, т.е. блокирует кольцо 79, так что рычаг 70 сцепления фиксируется в показанном на чертеже исходном положении. Этим предотвращается непредусмотренное осевое перемещение выходного вала 6.

Согласно изобретению предусмотрено, что конец 32 выходного вала 6 устанавливается в роликовом подшипнике 33. Другой конец 23 выходного вала 6 через игольчатый подшипник 37 и наружную обойму 35 муфты свободного хода, а также шарикоподшипник 38 с бороздками в кольцах устанавливается в кожухе 2 стартера 1. Роторный вал 17 напротив в области коллектора 11 устанавливается в игольчатом подшипнике 19. Его конец 25 охватывает конец 23 выходного вала и вращается в нем в игольчатом подшипнике 31.

Формула изобретения

1. СТАРТЕР, содержащий электродвигатель, вал ротора которого с одной стороны выполнен полым и связан через муфту свободного хода с выходным валом, несущим малую шестерню для привода зубчатого венца двигателя внутреннего сгорания, причем несущий малую шестерню конец выходного вала установлен в подшипнике торцевой стенки кожуха стартера, отличающийся тем, что выходной вал другим концом с помощью первого подшипника установлен в осевом отверстии наружной обоймы муфты свободного хода, которая внешней поверхностью через второй подшипник опирается на стенку, расположенную внутри кожуха стартера, причем находящийся внутри кожуха конец выходного вала установлен в третьем подшипнике, расположенном в полости вала ротора.

2. Стартер по п.1, отличающийся тем, что первый подшипник выполнен игольчатым.

3. Стартер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что второй подшипник выполнен шариковым с бороздками в кольцах.

4. Стартер по пп.1-3, отличающийся тем, что третий подшипник выполнен игольчатым.

5. Стартер по пп.1-4, отличающийся тем, что полость вала ротора выполнена в виде глухого просверленного отверстия.

6. Стартер по пп.1-5, отличающийся тем, что наружная обойма муфты свободного хода выполнена в виде полого двухступенчатого цилиндра, причем внутренняя поверхность большего по диаметру участка цилиндра контактирует с заклинивающими телами муфты свободного хода, а на внешней поверхности меньшего по диаметру участка расположен второй подшипник.

7. Стартер по п.6, отличающийся тем, что осевое отверстие наружной обоймы муфты свободного хода для установки первого подшипника образовано внутренней поверхностью меньшего по диаметру участка полого двухступенчатого цилиндра.

8. Стартер по пп. 1-7, отличающийся тем, что с наружной обоймой муфты свободного хода связано водило планетарной передачи, на котором расположены шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с зубчатым венцом, закрепленным в кожухе, и с солнечной шестерней планетарной передачи, приводимой ротором стартера.

9. Стартер по п.8, отличающийся тем, что солнечная шестерня выполнена на наружной поверхности вала ротора.

10. Стартер по пп. 1-9, отличающийся тем, что внутренняя обойма муфты свободного хода, взаимодействующая с заклинивающими телами, выполнена в виде цилиндра, внутренняя полость которого снабжена резьбовыми выступами, входящими в зацепление с резьбой большего шага, нарезанной на выходном валу.

РИСУНКИ

Рисунок 1