PL201139B1 - Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego - Google Patents

Abstract

1. Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego, zawieraj acy silnik elektryczny zasilany przez stycznik z elektromagnesem, maj acy wirnik sprz ezony z wa lem wyj sciowym, cz lon sprz egaj acy wyposa zony w kó lko z ebate dla nap edu wie nca z ebatego ko la zama- chowego silnika spalinowego samochodu, przy czym to kó lko z ebate mo ze slizga c si e osiowo na wale wyj sciowym pomi edzy po lozeniem spoczynkowym, w którym jest od la- czone od wie nca i po lozeniem roboczym, w którym jest sprz ezone z wie ncem, urz adzenie przenosz ace, umiesz- czone pomi edzy kó lkiem z ebatym i piast a nap edow a, które jest z lozone z dwóch zestawów wielowypustów srubowych w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyj sciowym i w tulei cylindrycznej wewn atrz piasty, przy czym urz adzenie przenosz ace zawiera elementy dla nap edzania obrotowego kó lka z ebatego podczas fazy normalnej rozruchu, i dla roz laczenia po laczenia mecha- nicznego nap edu gdy pr edkosc kó lka z ebatego jest wi eksza od pr edko sci piasty, i mechanizm steruj acy zwi azany ze stycznikiem dla przesuwania cz lonu sprz egaj acego pomi e- dzy dwoma po lo zeniami spoczynkowym i roboczym okre- slonymi przez elementy oporowe, znamienny tym, ze wielowypusty srubowe (40, 42) piasty nap edowej (30) maj a k at styku (a1, a2, a3, a4, a5) zmienny w funkcji po lozenia osiowego cz lonu sprz egaj acego (24) pomi edzy po lozeniem spoczynkowym i po lozeniem roboczym, za s ten ................ PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201139 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 368822 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 27.11.2002 ^{(51) Int.Cl.}

F02N 15/06 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

27.11.2002, PCT/FR02/04061 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

05.06.2003, WO03/46371 PCT Gazette nr 23/03 (54) Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego

(30) Pierwszeństwo: 30.11.2001,FR,01/15556	(73) Uprawniony z patentu: VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR,Creteil,FR
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 04.04.2005 BUP 07/05	(72) Twórca(y) wynalazku: Gerard Vilou,Tassin La Demi Lune,FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik: Kuczyńska Teresa, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1. Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego, zawierający silnik elektryczny zasilany przez stycznik z elektromagnesem, mający wirnik sprzężony z wał em wyjś ciowym, czł on sprz ę gają cy wyposaż ony w kół ko zębate dla napędu wieńca zębatego koła zamachowego silnika spalinowego samochodu, przy czym to kółko zębate może ślizgać się osiowo na wale wyjściowym pomiędzy położeniem spoczynkowym, w którym jest odłączone od wieńca i położeniem roboczym, w którym jest sprzężone z wieńcem, urządzenie przenoszące, umieszczone pomiędzy kółkiem zębatym i piastą napędową, które jest złożone z dwóch zestawów wielowypustów śrubowych w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyjściowym i w tulei cylindrycznej wewnątrz piasty, przy czym urządzenie przenoszące zawiera elementy dla napędzania obrotowego kółka zębatego podczas fazy normalnej rozruchu, i dla rozłączenia połączenia mechanicznego napędu gdy prędkość kółka zębatego jest większa od prędkości piasty, i mechanizm sterujący związany ze stycznikiem dla przesuwania członu sprzęgającego pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym określonymi przez elementy oporowe, znamienny tym, że wielowypusty śrubowe (40, 42) piasty napędowej (30) mają kąt styku (a 1, a2, a3, a4, a5) zmienny w funkcji położenia osiowego członu sprzęgającego (24) pomiędzy położeniem spoczynkowym i położeniem roboczym, zaś ten ................

PL 201 139 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego.

Znany jest rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego, zawierający silnik elektryczny zasilany przez stycznik z elektromagnesem, mający wirnik sprzężony z wałem wyjściowym, człon sprzęgający wyposażony w kółko zębate dla napędu wieńca zębatego koła zamachowego silnika spalinowego samochodu, przy czym to kółko zębate może ślizgać się osiowo na wale wyjściowym pomiędzy położeniem spoczynkowym, w którym jest odłączone od wieńca i położeniem roboczym, w którym jest sprzężone z wieńcem, urządzenie przenoszące umieszczone pomiędzy kółkiem zębatym i piastą napędową, które jest złożone z dwóch zestawów wielowypustów śrubowych w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyjściowym i w tulei cylindrycznej wewnątrz piasty, przy czym urządzenie przenoszące zawiera elementy dla napędzania obrotowego kółka zębatego podczas fazy normalnej rozruchu i dla rozłączenia połączenia mechanicznego napędu gdy prędkość kółka zębatego jest większa od prędkości piasty, i mechanizm sterujący związany ze stycznikiem dla przesuwania członu sprzęgającego pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym określonymi przez elementy oporowe.

Taki znany rozrusznik samochodowy, ujawniony na przykład w dokumencie FR-A-2 673 247, przedstawiono na pos. I i pos. II. Znany rozrusznik samochodowy zawiera wirujący silnik elektryczny 10 mający wirnik sprzężony z wałem wyjściowym 12 wyposażonym w ruchome kółko zębate 14 przeznaczone do współpracy z rozruchowym wieńcem zębatym 16 dla zapewnienia rozruchu silnika spalinowego (nie pokazany) samochodu. Kółko zębate 14 jest zamontowane ślizgowo na wale wyjściowym 12 pomiędzy położeniem spoczynkowym, w którym jest odłączone od wieńca zębatego 16, i położeniem roboczym, w którym jest sprzężone z wieńcem 16, który jest połączony obrotowo z wałem korbowym silnika spalinowego pojazdu.

Dokładniej, wieniec 16 należy do koła zamachowego połączonego obrotowo w sposób sztywny albo elastyczny z wałem korbowym silnika pojazdu. Silnik elektryczny 10 zawiera wał wyjściowy, który może stanowić wał wyjściowy 12 albo który jest połączony z nim za pośrednictwem reduktora z przekładnią obiegową jak pokazano na pos. I. We wszystkich przypadkach wał wyjściowy 12 i wał wyjściowy silnika elektrycznego 10 mają tą samą oś symetrii. Silnik elektryczny zawiera w sposób znany stojan obejmujący wirnik przymocowany do wału wyjściowego silnika 10. Wirnik zawiera pakiet blach żłobkowanych, dla montażu uzwojeń połączonych z kolektorem nie oznaczonym na pos. I.

Silnik elektryczny 10 rozrusznika jest związany ze stycznikiem 18 z elektromagnesem 17 umieszczonym tu pod silnikiem elektrycznym 10, mającym podwójne zadanie zasilania prądem silnika elektrycznego 10 i przesuwania ruchomego kółka zębatego 14 pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym. Wzbudzenie elektromagnesu 17 stycznika 18 jest sterowane działaniem kluczyka w stacyjce, który zamyka obwód elektryczny do baterii, po czym następuje zamknięcie styku głównego 19 mocy stycznika 18.

Ten stycznik elektromagnetyczny 18 zawiera stały rdzeń 46, cewkę uruchamiającą pokazaną w uproszczeniu krzyżykiem na pos. I, rdzeń ruchomy 20 który może działać na styk ruchomy 19 zwany stykiem głównym, dla zetknięcia go z zaciskami (nie oznaczonymi na pos. I) i zasilania silnika elektrycznego. Rdzenie 46 i 20 jak również cewka uruchamiająca należą do elektromagnesu 17.

Dokładniej styk 19 jest usytuowany na trzpieniu (nie oznaczony) zamontowanym ślizgowo w stałym rdzeniu 46, podczas gdy zaciski są podtrzymywane przez obudowę, jeden z zacisków jest połączony z dodatnim zaciskiem baterii, a drugi z zacisków z silnikiem elektrycznym.

Mechanizm sterujący jest związany z rdzeniem ruchomym i zawiera dźwignię sterującą. Dokładniej rdzeń ruchomy 20 stycznika 18 jest połączony mechanicznie przez dźwignię sterującą 22 z członem sprzęgającym 24 zawierającym piastę 30 kółko zębate 14 i urządzenie przenoszące, tutaj ze sprzęgłem jednokierunkowym 26. Dźwignia sterująca 22 w kształcie widełek jest zamontowana obrotowo na osi 28 i podtrzymywana przez trzpień połączony elastycznie ze rdzeniem ruchomym 20 za pośrednictwem sprężyny 48. Sprzęgło jednokierunkowe 26 jest umieszczone osiowo pomiędzy kółkiem zębatym 14 i piastą napędową 30 uruchamianą przez dźwignię sterującą 22. Wał wyjściowy 12 i wał silnika elektrycznego 12 są zamontowane obrotowo w obudowie 32 za pośrednictwem tarczy łożyskowej 34 i łożyska 36. Obudowa 32 zawiera część przednią podtrzymującą łożysko 36 i przeznaczoną do zamocowania na stałej części pojazdu i część tylną w kształcie jarzma połączonego z częścią przednią za pomocą kotew, z których jedna jest widoczna na pos. I. Część przednia obudowy 32 podtrzymuje łożysko 36 i ma wycięcie dla przejścia wieńca 16, podczas gdy część tylna obudowy 32

PL 201 139 B1 podtrzymuje tarczę łożyskową 34 jak również stojan silnika elektrycznego 10 i służy do pomieszczenia wirnika silnika elektrycznego 10.

Pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym, kółko zębate 14 członu sprzęgającego 24 jest prowadzone ślizgowo na gładkim odcinku cylindrycznym wału wyjściowego 12 za pośrednictwem panewki 38.

Piasta napędowa 30 jest napędzana obrotowo za pośrednictwem dwóch zestawów wielowypustów śrubowych 40, 42 w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyjściowym 12, i na obwodzie wewnętrznym tulei cylindrycznej 31, wewnątrz piasty napędowej 30.

Kółko zębate 14 jest w ten sposób połączone z piastą napędową 30 przez rozłączalne urządzenie przenoszące ze sprzęgłem jednokierunkowym 26, które umożliwia napędzanie kółka zębatego 14 w kierunku obrotów odpowiadającym kierunkowi wału wyjściowego 12 podczas fazy normalnego rozruchu, i rozłączenie połączenia mechanicznego napędu obrotowego, gdy prędkość obrotowa kółka zębatego 14 jest większa od prędkości piasty napędowej 30. Przy końcu rozruchu silnika spalinowego, obecność urządzenia przenoszącego ze sprzęgłem jednokierunkowym 26 uniemożliwi powstanie sytuacji, gdy kółko zębate 14 zazębione z wieńcem 16, napędza wirnik 44 silnika elektrycznego 10 z nadmierną prędkością, która może zniszczyć ten ostatni. Taka sytuacja może zaistnieć, gdy kierowca nie przerwie zasilania stycznika 18 bezpośrednio po rozruchu.

Sprzęgło jednokierunkowe 26 pokazane na pos. I i II jest typu rolkowego, ale jest jasne, że każde inne urządzenie przenoszące jednokierunkowe rozłączalne może być stosowane zwłaszcza sprzęgło stożkowe cierne takie jak opisano w dokumentach FR-A-2 772 433 i FR-A-2826 696 złożonych przez zgłaszającego.

Działanie takiego klasycznego członu sprzęgającego 24 jest następujące. Gdy cewka napędu elektromagnesu 17 jest uaktywniona, rdzeń ruchomy 20 jest przyciągany do rdzenia stałego 46 stycznika 18, co powoduje przesuwanie członu sprzęgającego 24 w położenie robocze. Gdy kółko zębate 14 zazębia się z wieńcem 16, sprężyna 48, umieszczone wewnątrz rdzenia ruchomego 20, ściska się umożliwiając kontynuowanie ruchu przyciągania rdzenia ruchomego 20, który zamyka styk główny 19 na końcu ruchu dla wzbudzenia silnika elektrycznego 10. W tym momencie, obracanie silnika elektrycznego 10 połączone z naciskiem sprężyny 48, umożliwia wnikanie kółka zębatego 14, gdy jeden z jego zębów znajdzie się na przeciw jednego z zębów wieńca 16. Bok prowadzący zęba kółka zębatego 14 styka się z bokiem prowadzonym zęba wieńca 16, ale przy niepełnej penetracji kółka zębatego 14, która jest rzędu 0,5 do 2 mm. Moment przenoszony na kółko zębate 14 przez silnik elektryczny 10 tworzy siłę styku na zębie wieńca 16, co wytwarza siłę tarcia przeciwną zwiększeniu wnikania kółka zębatego 14 w wieniec 16 przyjmując, że reakcja sprężyny 48 jest niewystarczająca dla pokonania siły tarcia. Przenoszenie całego momentu rozruchowego w tym położeniu niepełnego wniknięcia do kółka zębatego 14, powodowałoby zwiększony nacisk styku, który mógłby szybko uszkodzić uzębienie.

Kształt śrubowy wielowypustów 40, 42 piasty napędowej 30 umożliwia poprawę fazy wprowadzenia kółka zębatego 14, przyjmując, że linia śrubowa tworzy siłę, której składowa osiowa, połączona z naciskiem sprężyny 48, dopycha kółko zębate 14 do wieńca 16. W rezultacie powstaje efekt wkręcania członu sprzęgającego 24 aż do momentu, gdy kółko zębate 14 osiągnie ograniczenie osiowe przy krawędzi 50 wału 12 przy łożysku 36. Podczas tego ruchu wnikania kółka zębatego 14, nacisk styku na zęby jest stosunkowo słaby.

Na koniec ruchu wnikania członu sprzęgającego 24 odpowiadającego położeniu roboczemu, kółko zębate 14 powoduje ruch obrotowy wieńca 16. Moment wzrasta następnie szybko przyjmując, że należy pokonać moment oporowy silnika spalinowego. Nacisk styku pozostaje jednakże dopuszczalny przyjmując, że długość zazębienia pomiędzy zębem kółka zębatego 14 i zębem wieńca 16 jest maksymalna.

Na końcu rozruchu, silnik spalinowy osiąga swoją prędkość biegu jałowego i napędza kółko zębate 14 członu sprzęgającego 24 z bardzo dużą prędkością. Sprzęgło jednokierunkowe 26 albo sprzęgło stożkowe jest teraz napędzane w kierunku odwrotnym, i odblokowuje się aby chronić silnik elektryczny 10 przed nadmierną prędkością. Człon sprzęgający 24 ma więc tendencję do dokręcania się na wielowypustach 40 wału 12, co wywołuje siłę osiową próbującą docisnąć człon sprzęgający 24 do ogranicznika 52 umieszczonego z przeciwnej strony w stosunku do krawędzi 50 i znajdującego się na pos. I na reduktorze z przekładnią obiegową. Ta siła osiowa reakcji dodaje się do sił cofających rdzeń ruchomy 20 elektromagnesu 17 po przerwaniu zasilania stycznika 18. Kółko zębate 14 wysuwa się szybko z wieńca 16 z wystarczającą prędkością dla uniknięcia zużycia i uszkodzenia końców zębów.

PL 201 139 B1

Istnienie wielowypustów śrubowych 40, 42 członu sprzęgającego 24 z pos. I i II, ma także podwójną zaletę, ułatwia wprowadzenie kółka zębatego 14 w wieniec 16, co pozwala uniknąć przedwczesnego zużycia boków zębów, oraz zwiększa prędkość wysuwania kółka zębatego 14 co pozwala uniknąć uszkodzenia powierzchni czołowych uzębienia.

Wielowypusty 40, 42 konwencjonalnego członu sprzęgającego mają na obwiedni boki prostokątne mające kąt pochylenia stały w stosunku do osi wału 12 (patrz pos. II).

Stwierdzono, że zalety są tym wyraźniejsze im kąt pochylenia wielowypustów 40, 42 jest większy w stosunku do osi wzdłużnej. Ale zwiększenie kąta pochylenia wielowypustów 40, 42 powoduje zwiększenie siły osiowej wytwarzanej przy szczytach momentu napędowego silnika spalinowego. Ta siła działa na krawędź 50, która w konsekwencji powinna być zwymiarowana tak, aby uniknąć przedwczesnego zużycia. Krawędź 50 zawiera ogólnie pierścień elastyczny 54 umieszczony w wycięciu pierścieniowym wału wyjściowego 12, i kolistą obrączkę 56 osłaniającą koncentrycznie pierścień 54. Na końcu ruchu roboczego, kółko zębate 14 opiera się o powierzchnię czołową obrączki 56.

Wady zbyt dużego kąta wielowypustów są następujące. Po pierwsze, istnieje ryzyko zużycia powierzchni pierścienia 54 stykającej się z wałem 12, oraz ryzyko zużycia powierzchni pierścienia 54 stykającej się z obrączką 56. Istnieje także ryzyko ścięcia pierścienia elastycznego 54, ryzyko zużycia a nawet rozerwania obrączki 56, oraz uszkodzenia wycięcia mieszczącego pierścień 54, jak również ryzyko pęknięcia wału 12 na poziomie wycięcia.

Dla ograniczenia tych ryzyk, wzmocnienie wytrzymałości mechanicznej krawędzi 50 przez zwiększenie jej wymiarów, napotyka na problem wymiarów. Rzeczywiście, średnica zewnętrzna obrączki 56 nie może być większa od średnicy kółka zębatego 14, dla uniknięcia całkowitego styku z wieńcem 16. Zwiększenie przekroju pierścienia 54 wymagałoby większego wycięcia, co z drugiej strony osłabiłoby wytrzymałość mechaniczną wału 12.

Inna wada wynika z hałasu wywoływanego przez uderzenia mechaniczne kółka zębatego 14 opierającego się o krawędź 50. Im większy jest kąt odchylenia wielowypustów 40, 42, tym silniejsze jest uderzenie a więc i hałas. Ten hałas pojawia się w każdej fazie kompresji i dekompresji silnika spalinowego, gdy ten ostatni jest napędzany przez rozrusznik. Rzeczywiście, przy każdej dekompresji silnik spalinowy napędza kółko zębate 14 z prędkością większą od prędkości wału wyjściowego 12. W wyniku tego, występuje chwilowe przejście sprzęgła jednokierunkowego z kasowaniem luzów uzębienia, i cofnięcie kółka zębatego 14. Przy następnej kompresji, rozrusznik ponownie staje się elementem napędowym i następuje kasowanie luzów uzębienia i luzu przy krawędzi 50, co powoduje uderzenie mechaniczne i powstawanie hałasu.

Rozrusznik może mieć inną strukturę. Zwłaszcza sprężyna 48 z pos. I może działać pomiędzy widełkami i urządzeniem przenoszącym 26. W odmianie ta sprężyna 1 może działać pomiędzy krawędzią 50 i kółkiem zębatym 14 jak pokazano na przykład w dokumencie USA 2 960 879. Kółko zębate 14 może znajdować się na zewnątrz obudowy 32 jak opisano w dokumencie FR A 2 745 855. W tym przypadku krawędź jest na zewnątrz obudowy.

Stycznik elektromagnetyczny w odmianie jest zamontowany w przedłużeniu osiowym silnika elektrycznego jak pokazano na fig. 6 dokumentu FR 0208306 złożonego 03/07/2002. W tym przypadku stycznik jest współosiowy z kółkiem zębatym, a cewka elektromagnesu otacza człon sprzęgający będąc niesiona przez część przednią obudowy. Człon sprzęgający stanowi tu rdzeń ruchomy tak, że występowanie dźwigni sterującej nie jest wymagane. Mechanizm sterujący przesuwania członu sprzęgającego nie musi więc zawierać dźwigni.

Ten mechanizm zawiera w odmianie człon wykonawczy jak opisano w dokumencie FR A 2 710 696. W tym przypadku wał wyjściowy jest tożsamy z wałem wyjściowym silnika elektrycznego i stycznik jest współosiowy z członem wykonawczym będąc zamontowany z przodu silnika 10.

Stycznik w odmianie znajduje się z tyłu silnika elektrycznego w sposób prostopadły do niego jak opisano w dokumencie FR 02 08356 złożonym 03/07/2002. W tym przypadku trzeba przewidzieć mechanizm zwalniający pomiędzy dźwignią sterującą w kształcie widełek i rdzeniem ruchomym stycznika. Ten mechanizm zawiera trzpień biegnący równolegle do silnika elektrycznego i pod nim. Ten trzpień działa pomiędzy widełkami sterującymi i dźwignią zwalniającą, na którą działa rdzeń ruchomy.

Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego, zawierający silnik elektryczny zasilany przez stycznik z elektromagnesem, mający wirnik sprzężony z wałem wyjściowym, człon sprzęgający wyposażony w kółko zębate dla napędu wieńca zębatego koła zamachowego silnika spalinowego samochodu, przy czym to kółko zębate może ślizgać się osiowo na wale wyjściowym pomiędzy położeniem spoczynkowym, w którym jest odłączone od wieńca i położeniem roboczym, w którym

PL 201 139 B1 jest sprzężone z wieńcem, urządzenie przenoszące, umieszczone pomiędzy kółkiem zębatym i piastą napędową, które jest złożone z dwóch zestawów wielowypustów śrubowych w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyjściowym i w tulei cylindrycznej wewnątrz piasty, przy czym urządzenie przenoszące zawiera elementy dla napędzania obrotowego kółka zębatego podczas fazy normalnej rozruchu, i dla rozłączenia połączenia mechanicznego napędu gdy prędkość kółka zębatego jest większa od prędkości piasty, i mechanizm sterujący związany ze stycznikiem dla przesuwania członu sprzęgającego pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym określonymi przez elementy oporowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wielowypusty śrubowe piasty napędowej mają kąt styku zmienny w funkcji położenia osiowego członu sprzęgającego pomiędzy położeniem spoczynkowym i położeniem roboczym, zaś ten kąt styku jest określony przez pochylenie stycznej w punkcie sprzężenia jednego zęba piasty z jednym z boków dwóch kolejnych zębów wału.

Kąt styku jest większy od strony położenia spoczynkowego niż położenia roboczego.

Kąt styku jest zmienny w sposób ciągły albo nieciągły.

Kąt styku jest zawarty pomiędzy 15° i 30° w momencie wnikania kółka zębatego i w momencie jego wysuwania z wieńca.

Kąt styku jest zawarty pomiędzy 0° i 20° gdy kółko zębate opiera się o krawędź w położeniu roboczym, i podczas napędzania silnika spalinowego.

Dla określonego położenia osiowego członu sprzęgającego, kąt styku jest różny zależnie od tego czy ząb piasty współpracuje z bokiem zęba wału czy z bokiem sąsiedniego zęba wału.

Każdy ząb piasty jest konforemny dla określenia luzu roboczego pomiędzy bokami odpowiadających zębów wału.

Ten luz jest minimalny gdy człon sprzęgający znajduje się w położeniu roboczym.

Boki zębów wału i zębów piasty mają kształty łączone, zwłaszcza segmenty prostoliniowe albo krzywoliniowe, dla zwiększenia powierzchni styku w sprzężeniu.

Każdy ząb piasty ma profil zaokrąglony i wydłużony w kierunku przemieszczania w rowku wału.

Każdy ząb piasty ma kształt pryzmatyczny współpracujący z pochylonymi segmentami prostymi należącymi do boków zębów wału.

Rozrusznik według wynalazku ułatwia wnikanie kółka zębatego członu sprzęgającego w wieniec i pozwala na zmniejszenie oporów mechanicznych podczas działania.

Człon sprzęgający, w którym wielowypusty śrubowe piasty napędowej mają kąt styku zmienny w funkcji położenia osiowego członu sprzęgającego pomiędzy położeniem spoczynkowym i po łożeniem roboczym, i ten kąt styku jest określony przez pochylenie stycznej w punkcie zetknięcia jednego z zębów piasty z jednym z boków dwóch kolejnych zębów wału i jest korzystnie większy od strony położenia spoczynkowego niż położenia roboczego, pozwala uzyskać podwójny cel, polegający z jednej strony na ułatwieniu wnikania kółka zębatego w wieniec, następnie jego wysunięcia w momencie zakończenia rozruchu i z drugiej strony na zmniejszeniu reakcji mechanicznych wywieranych przez kółko zębate na krawędź ograniczającą na końcu wnikania w wieniec.

W korzystnym przykładzie wykonania, kąt styku jest korzystnie zawarty pomiędzy 15° i 30° w momencie wnikania kółka zębate i w momencie wychodzenia z wieńca. Kąt styku jest zawarty pomiędzy 0° i 20° gdy kółko zębate opiera się o krawędź w położeniu roboczym i podczas napędzania silnika spalinowego.

Dla uzyskania łagodnego wnikania i wysuwania kółka zębatego w i z wieńca, urządzenie powinno korzystnie posiadać co najmniej jedną z następujących cech. Kąt styku powinien być zmienny w sposób ciągły, aczkolwiek może też być zmienny w sposób nieciągły. Dla określonego położenia osiowego członu sprzęgającego, kąt styku powinien być różny, zależnie od tego czy ząb piasty współpracuje z bokiem jednego zęba wału, czy z bokiem przeciwnego sąsiedniego zęba wału. Każdy ząb piasty powinien być konforemny, aby określić luz roboczy pomiędzy bokami odpowiadających zębów wału. Ten luz jest minimalny gdy człon sprzęgający znajduje się w położeniu roboczym. Boki zębów wału i zębów piasty powinny mieć kształty połączone, zwłaszcza segmenty prostoliniowe albo krzywoliniowe, dla zwiększenia powierzchni styku sprzężenia. Każdy ząb piasty powinien mieć profil zaokrąglony i wydłużony w kierunku przemieszczenia w rowku wału. Każdy ząb piasty powinien mieć kształt pryzmatyczny, współpracujący z segmentami prostymi pochylonymi należącymi do boków zębów wału.

Inne zalety i właściwości wynalazku ujawnią się podczas lektury poniższego opisu korzystnych przykładów wykonania wynalazku przedstawionych tytułem przykładu, nie ograniczającego w powiązaniu z załączonymi rysunkami.

PL 201 139 B1

Na rysunku, pos. I przedstawia w uproszczeniu widok w przekroju rozrusznika znanego ze stanu techniki, a pos. II przedstawia widok członu sprzęgającego, w który jest wyposażony rozrusznik z pos. I.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, którego fig. 1 do 5 przedstawiają uproszczone widoki w rozwinięciu pierwszego przykładu wykonania członu sprzęgającego według wynalazku, przy czym wielowypusty wału i członu sprzęgającego znajdują się w różnych położeniach podczas fazy wprowadzania i wycofywania kółka zębatego, fig. 6 do 10 przedstawiają widoki podobne do pokazanych na fig. 1-5 odmiany wykonania wielowypustów.

Oznaczenia odsyłające na pos. I i II odnoszą się również do takich samych lub podobnych elementów omawianych w związku z fig 1-10.

Przedstawione na fig. 1 do 5 wielowypusty śrubowe 40, 42 mają kąt linii śrubowej zmienny w funkcji położenia osiowego członu sprzęgającego 24 wzdłuż wału wyjściowego pokazanego jako 12 na pos. I.

Na fig. 1 odpowiadającej położeniu spoczynkowemu członu sprzęgającego 24, oś geometryczna wału wyjściowego 12 rozrusznika jest pokazana jako XX'. Dwa zęby wału 40a, 40b zawierają odpowiednio boki zakrzywione AB, CD oznaczające rowek wału 40, który ma pochylenie zmienne w stosunku do osi XXI, przeciwnie do boków prostoliniowych o stałym kącie pochylenia stosowanych w rozrusznikach ze stanu techniki. Ząb 42a rowka 42 piasty napędowej 30 jest przedstawiony przez profil zaokrąglony i ogólnie wydłużony w kierunku w przybliżeniu bliskim do kierunku rowka wału 40. Profil jest tu ogólnie owalny, a wiele zębów 40a, 40b, 42a jest rozmieszczonych w jednakowych odstępach na obwodzie wału 12 dla zmniejszenia naprężenia styku podczas działania rozrusznika.

Położenie osiowe środka zęba 42a piasty 30 jest pokazane jako X_o na osi równoległej do osi XX' wału 12. To położenie X_o odpowiada położeniu osiowemu spoczynkowemu członu sprzęgającego, w którym ząb 42a znajduje się w styku K1 z bokiem prowadzącym AB. Styczna w K1 tworzy kąt a1 z osią XX'.

Na fig. 2, kółko zębate 14 opiera się o wieniec 16 i człon sprzęgający 24 znajduje się w tym momencie w położeniu osiowym X1. Odległość X_oX₁ przedstawia przedział pomiędzy wieńcem 16 i członem sprzęgającym 24 w spoczynku. Silnik elektryczny 10 zaczyna się obracać (patrz strzałka R pokazując obrót wału 12), co utrzymuje ząb 42a przy boku prowadzącym AB w punkcie K2. Styczna w punkcie K2 tworzy kąt a2 z osią XXI, korzystny dla wnikania kółka zębatego 14 w wieniec 16. Wartość kąta a2 jest korzystnie wybrana pomiędzy 15° i 30°.

Gdy ząb kółka zębatego 14 znajduje się naprzeciw pomiędzy zębami wieńca 16, kółko zębate 14 zaczyna wnikanie w wieniec 16. Obrót silnika elektrycznego 10 korzystnie wpływa na wnikanie przy zwiększonym kącie a2.

Na fig. 3, kółko zębate 14 opiera się o krawędź 50 i człon sprzęgający 24 znajduje się w tym momencie w położeniu osiowym X2 na końcu ruchu. Odległość X_oX₂ pokazuje całkowity ruch osiowy kółka zębatego 14 pomiędzy położeniem spoczynkowym i położeniem roboczym. Mający napędzać silnik spalinowy ząb 42a piasty napędowej 30 zawsze styka się z bokiem prowadzącym AB w punkcie K3. Styczna w punkcie K3 tworzy kąt a3 z osią wału 12. Wartość kąta a3 jest mniejsza od kąta a2, w taki sposób aby zmniejszać nacisk styku przy krawędzi 50. Wartość kąta a3 będzie korzystnie wybrana pomiędzy 0° i 20°.

Prędkość dotarcia kółka zębatego 14 do krawędzi 50 jest w ten sposób zmniejszona ze względu na zmniejszenie kąta odchylenia z a2 do a3. Uderzenia i hałas nim spowodowany są więc zmniejszone, zmniejszone jest także naprężenie i zużycie krawędzi 50.

Na fig. 4, człon sprzęgający 24 znajduje się w trybie sprzęgła jednokierunkowego, przyjmując, że kółko zębate 14 obraca się szybciej niż wał 12. Siły tarcia i moment resztkowy sprzęgła jednokierunkowego przerywają styk zęba 42a piasty napędowej 30 z bokiem CD zęba 40b, który jest oddzielony od boku 40a przez rowek 40. Styczna w punkcie styku K4 tworzy kąt a4 z osią wału 12.

Wartość kąta a4 jest wybrana korzystnie pomiędzy 0° i 20°, to znaczy ma ten sam rząd wielkości co kąt a3. Powoduje to zmniejszenie sił odkręcania na wielowypustach 40, 42, które pochodzą z ruchów postępowo zwrotnych przy krawędzi 50 w następstwie faz kompresji i dekompresji podczas napędzania silnika cieplnego. Taka wartość a4 umożliwia również zmniejszenie hałasów i zużycia.

Na fig. 5, kółko zębate 14 członu sprzęgającego 24 wysuwa się z wieńca 16 na skutek przerwania zasilania stycznika 18. Działanie sił powrotnych sprężyny 48 rdzenia ruchomego 20 i sił odkręcania członu sprzęgającego 24 sprowadza ten ostatni do położenia spoczynkowego. Gdy ząb 42a piasty 30 osiąga położenie osiowe X1 kółko zębate 14 jest wysunięte z wieńca 16. Ząb 42a styka się w punkcie K5 z bokiem CD zęba 40b, gdzie styczna z osią XX' tworzy kąt a5, który będzie wybrany

PL 201 139 B1 korzystnie pomiędzy 15° i 30°. Ta zwiększona wartość kąta a5 zapewnia szybkie wyjście kółka zębatego 14 z wieńca 16, co zmniejsza zużycie na skutek tarcia powierzchni uzębienia.

Stwierdzono, że w momencie wnikania kółka zębatego 14 i w momencie jego wysuwania z wieńca 16, kąt rowka jest dosyć duży (rzędu 15° do 30°), podczas gdy podczas opierania się o krawędź 50 na końcu wnikania do wieńca 16, i podczas napędu silnika cieplnego, kąt rowka jest wyraźnie mniejszy (rzędu 0° do 20°). Zmiana pochylenia kąta rowka pomiędzy położeniem spoczynkowym i położeniem roboczym jest stopniowa i ciągła.

Jest jasne, że profil boku CD może być różny od profilu boku AB. Luz j pomiędzy zębem 42a i bokiem AB może być zmienny w funkcji położenia członu sprzęgającego i wybranych profili członu sprzęgającego i wału. Ten luz jest korzystnie większy od 0,05 mm dla zapewnienia dobrego ślizgania bez ryzyka zakleszczenia. Unika się zbyt dużych luzów, zwłaszcza w położeniu roboczym, aby ograniczyć uderzenia związane z kasowaniem luzu podczas fazy napędu silnika cieplnego. W odniesieniu do odmiany wykonania z figur 6 do 10, ząb 142a piasty napędowej 30 ma kształt pryzmatyczny MNPQRS, uzyskany przez formowanie, wytłaczanie, albo kucie na zimno. Każdy ząb wału 140a, 140b jest złożony z dwóch segmentów prostych nachylonych AA1, A1B; CC1, C1D.

Segment AA1 tworzy kąt a1 z osią wału 12, korzystnie zawarty pomiędzy 15° i 30°. Segment A1B tworzy kąt a3 z osią wału 12, korzystnie zawarty pomiędzy 0° i 20°.

Segment DC1 tworzy kąt a4 z osią wału 12, korzystnie zawarty pomiędzy 0° i 20°. Segment CC1 tworzy kąt a5 z osią wału 12, korzystnie zawarty pomiędzy 15° i 30°.

Wybór wartości kątów odpowiada opisanemu poprzednio dla figur 1 do 5.

Fig. 6 odpowiada położeniu spoczynkowemu, gdzie krawędź NM zęba 142a piasty napędowej 30 styka się z segmentem AA1 zęba wału 140a.

Fig. 7 odpowiada stykowi kółka zębatego 14 z wieńcem 16. Kąt odchylenia styku pomiędzy członem sprzęgającym 24 i wałem 12 pozostaje równy a1 aż do dojścia punktu N do punktu pośredniego A1.

Na fig. 8 kąt odchylenia styku przyjmuje wartość a3 aż do dojścia kółka zębatego 14 do krawędzi 50. Krawędź PN zęba 142a piasty napędowej 30 styka się z segmentem BA1 zęba wału 140a.

Fig. 9 odpowiada położeniu oporowemu przy krawędzi 50. Krawędź RS zęba 142a piasty napędowej 30 styka się z segmentem DC1 zęba wału 140b.

Fig. 10 odpowiada fazie sprzęgła jednokierunkowego dla powrotu członu sprzęgającego do położenia spoczynkowego. Kąt odchylenia styku przechodzi z a4 do a5 gdy punkt R przekroczy punkt C1.

W wyniku tego występuje maksymalna powierzchnia styku, zwłaszcza w położeniu roboczym i podczas kasowania luzu podczas napędzania silnika cieplnego.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Rozrusznik elektryczny dla samochodowego silnika spalinowego, zawierający silnik elektryczny zasilany przez stycznik z elektromagnesem, mający wirnik sprzężony z wałem wyjściowym, człon sprzęgający wyposażony w kółko zębate dla napędu wieńca zębatego koła zamachowego silnika spalinowego samochodu, przy czym to kółko zębate może ślizgać się osiowo na wale wyjściowym pomiędzy położeniem spoczynkowym, w którym jest odłączone od wieńca i położeniem roboczym, w którym jest sprzężone z wieńcem, urządzenie przenoszące, umieszczone pomiędzy kółkiem zębatym i piastą napędową, które jest złożone z dwóch zestawów wielowypustów śrubowych w postaci komplementarnej umieszczonych odpowiednio na wale wyjściowym i w tulei cylindrycznej wewnątrz piasty, przy czym urządzenie przenoszące zawiera elementy dla napędzania obrotowego kółka zębatego podczas fazy normalnej rozruchu, i dla rozłączenia połączenia mechanicznego napędu gdy prędkość kółka zębatego jest większa od prędkości piasty, i mechanizm sterujący związany ze stycznikiem dla przesuwania członu sprzęgającego pomiędzy dwoma położeniami spoczynkowym i roboczym określonymi przez elementy oporowe, znamienny tym, że wielowypusty śrubowe (40, 42) piasty napędowej (30) mają kąt styku (a1, a2, a3, a4, a5) zmienny w funkcji położenia osiowego członu sprzęgającego (24) pomiędzy położeniem spoczynkowym i położeniem roboczym, zaś ten kąt styku jest określony przez pochylenie stycznej w punkcie sprzężenia jednego zęba piasty (42a) z jednym z boków (AB, CD) dwóch kolejnych zębów wału (40a, 40b).
2. 2. Rozrusznik według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt styku jest większy od strony położenia spoczynkowego niż położenia roboczego.

   PL 201 139 B1
3. 3. Rozrusznik wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e ką t styku jest zmienny w sposób cią g ł y albo nieciągły.
4. 4. Rozrusznik według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt styku jest zawarty pomiędzy 15° i 30° w momencie wnikania kółka zębatego (14) i w momencie jego wysuwania z wieńca (16).
5. 5. Rozrusznik według zastrz. 4, znamienny tym, że kąt styku jest zawarty pomię dzy 0° i 20° gdy kółko zębate (14) opiera się o krawędź (50) w położeniu roboczym, i podczas napędzania silnika spalinowego.
6. 6. Rozrusznik według zastrz. 1, znamienny tym, że dla określonego położenia osiowego członu sprzęgającego (24), kąt styku jest różny zależnie od tego czy ząb piasty (42a) współpracuje z bokiem (aB) zęba wału (40a) czy z bokiem (CD) sąsiedniego zęba wału (40b).
7. 7. Rozrusznik według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy ząb piasty (42a) jest konforemny dla określenia luzu roboczego pomiędzy bokami (AB, CD) odpowiadających zębów wału (40a, 40b).
8. 8. Rozrusznik według zastrz. 7, znamienny tym, że ten luz jest minimalny gdy człon sprzęgający (24) znajduje się w położeniu roboczym.
9. 9. Rozrusznik według zastrz. 7, znamienny tym, że boki zębów wału (40a, 40b; 140a, 140b) i zębów piasty (42a, 142b) mają kształty łączone, zwłaszcza segmenty prostoliniowe albo krzywoliniowe, dla zwiększenia powierzchni styku w sprzężeniu.
10. 10. Rozrusznik według zastrz. 9, znamienny tym, że każdy ząb piasty (42a) ma profil zaokrąglony i wydłużony w kierunku przemieszczania w rowku wału (40).
11. 11. Rozrusznik według zastrz. 9, znamienny tym, że każdy ząb piasty (142a) ma kształt pryzmatyczny (MNPQRS) współpracujący z pochylonymi segmentami prostymi (AA1, A1B; CC1, C1D) należącymi do boków zębów wału (140a, 140b).