RU2009365C1

RU2009365C1 - Mechanical starter

Info

Publication number: RU2009365C1
Authority: RU
Inventors: Василий Васильевич Климов
Original assignee: Василий Васильевич Климов
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: starter has a unit of spiral springs which are wound with a low power electromotor fed from a generator of an internal combustion engine. In the moment of starting a worm pair is released the brake, the springs are freed from catching and start rotation of an engine flywheel. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и автостроению, может использоваться для запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на установленных самоходных, летающих и плавающих объектах (автомобили тракторы, комбайны, строительно-дорожные машины, мотоциклы, мотоколяски; речные и морские суда, катера, моторные лодки; самолеты, вертолеты). The invention relates to mechanical engineering and automotive engineering, can be used to start internal combustion engines (ICE) on installed self-propelled, flying and floating objects (automobiles tractors, combines, road construction vehicles, motorcycles, motorized carriages; river and sea vessels, boats, motor boats; airplanes, helicopters).

Известны широко конструкции электрических стартеров устанавливаемых на ДВС для прокручивания коленчатых валов при пуске. В своем составе они имеют электрическую машину постоянного тока, встроенную в цилиндрический корпус, центральный силовой вал, механизм для соединения и разъединения вала с зубчатым венцом маховика, мощную и тяжелую аккумуляторную батарею. Главные недостатки таких стартеров - дорогостоящие и ненадежные в эксплуатации электродвигатели постоянного тока и сравнительно быстро выходящие из строя аккумуляторные батареи (см. книгу Фучаджи К. С. и Стрюка Н. Н. Автомобиль ЗАЗ-968М, Транспорт, М. : 1988, с. 228-231). There are widely known designs of electric starters installed on the engine for cranking crankshafts during start-up. They include an electric DC machine built into a cylindrical body, a central power shaft, a mechanism for connecting and disconnecting the shaft with the flywheel ring gear, and a powerful and heavy battery. The main disadvantages of such starters are expensive and unreliable DC motors and relatively fast failing batteries (see the book by Fuchaji K.S. and Struk N.N. Automobile ZAZ-968M, Transport, M.: 1988, p. 228-231).

Известны также пружинные мотор-стартеры, применяемые для тех же целей, например: [1] , мотор-стартер, содержащий цилиндрический корпус, силовой центральный вал механизма привода с муфтой и шестерней, силовой орган в виде спиральной пружины, закручиваемой червячным редуктором. Редуктор установлен рядом с корпусом и имеет ручной привод от кривошипной рукоятки [2] . Моторный стартовый механизм, имеющий в своем составе цилиндрический корпус, блок цилиндрических пружин (силовой орган), червячная пара откидного типа для растормаживания червячного колеса, насаженного на центральный вал, управляемая муфта свободного хода. Also known are spring motor starters used for the same purposes, for example: [1], a motor starter comprising a cylindrical body, a power central shaft of the drive mechanism with a clutch and gear, and a power element in the form of a spiral spring twisted by a worm gear. The gearbox is installed next to the housing and has a manual drive from the crank handle [2]. Motor starting mechanism, which has a cylindrical body, a block of cylindrical springs (power member), a folding worm pair for disengaging a worm wheel mounted on a central shaft, a controlled freewheel.

Известный моторный стартовый механизм [2] , рассмотренный выше, взятый за прототип имеет в своем составе цилиндрический корпус с установленным в нем блоком цилиндрических пружин; центральный шлицевой шпиндель, связанный со шлицевой втулкой, впрессованной в отверстие нажимного силового диска; механизм управления, который состоит из муфты свободного хода, нажимной втулки и кнопки; червячный механизм открытого типа, причем разъединение червячной пары происходит разобщением червяка и червячного колеса. Недостатки: сложность создавать достаточное усилие на червяк, чтобы он не вышел из зацепления в процессе сжатия пружин; большая потеря энергии сжатых пружин при передаче усилия через шлицевую пару (шпиндель-втулка); наличие постоянно вращающейся наружной обоймы (кольца) муфты свободного хода; отсутствие привода для сжатия пружин от двигателя во время его работы. The well-known motor starting mechanism [2], discussed above, taken as a prototype incorporates a cylindrical body with a block of coil springs installed in it; a central spline spindle connected to a spline sleeve pressed into an opening of the pressure power disk; control mechanism, which consists of a freewheel, pressure sleeve and button; the worm mechanism is open, and the separation of the worm pair occurs by separation of the worm and the worm wheel. Disadvantages: the difficulty of creating sufficient force on the worm so that it does not come out of engagement during compression of the springs; a large loss of energy of compressed springs when transmitting force through a spline pair (spindle-bushing); the presence of a constantly rotating outer cage (ring) of the freewheel; lack of a drive to compress the springs from the engine during its operation.

Целью изобретения является повышение надежности пуска ДВС при отсутствии источника электрической энергии (аккумуляторной батареи), удешевление в связи с этим конструкции, уменьшение эксплуатационных затрат. The aim of the invention is to increase the reliability of starting an internal combustion engine in the absence of an electric energy source (battery), cheaper construction in this regard, and reduced operating costs.

Существенными отличительными признаками являются: вмонтированный внутрь корпуса червячный редуктор с двумя опорами скольжения или качения (подшипники) с постоянным касанием зубьев червячного колеса и винтом червяка; наличие маломощного электродвигателя, питаемого от генератора во время работы ДВС, или гибкого вала с откидным шкивом, получающим вращение от вентиляторного ремня - дает возможность работы редуктора в автоматическом режиме в процессе закручивания силовых спиральных пружин. Использование энергии ДВС при его работе исключает применение для целей запуска дорогих и дефицитных аккумуляторных батарей. Significant distinguishing features are: a worm gearbox mounted inside the housing with two sliding or rolling bearings (bearings) with a constant touch of the teeth of the worm wheel and the screw of the worm; the presence of a low-power electric motor, powered by the generator during the operation of the internal combustion engine, or a flexible shaft with a folding pulley that receives rotation from the fan belt, makes it possible to operate the gearbox in the automatic mode in the process of twisting the power coil springs. The use of ICE energy during its operation excludes the use of expensive and scarce batteries for launching.

На фиг. 1 изображен механический стартер с необходимыми разрезами, общий вид; на фиг. 2 - схема размещения пружины в корпусе. In FIG. 1 shows a mechanical starter with the necessary cuts, a general view; in FIG. 2 is a diagram of a spring in a housing.

Механический стартер состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположен блок спиральных пружин 2, количество которых определяется расчетом или подбирается опытным путем с учетом необходимого крутящего момента для прокручивания коленчатого вала при запуске ДВС. На силовом центральном валу 3 насажена шлицевая втулка 4, соединенная совместно с наружной обоймой обгонной муфты (муфта свободного хода) 5 и зубчатой полумуфтой 6. Внутренняя обойма муфты 5 выполнена заодно с приводной шестерней 7, насаженной свободно на гладкую часть вала 3. На валу 3 свободно установлено червячное колесо 8, в ступице которого запрессована зубчатая полумуфта 9. По второму варианту вместо зубчатых двух полумуфт (в общем целом - расцепная зубчатая муфта) можно применить управляемую обгонную муфту с коническими роликами. Червячное колесо 8 входит в зацепление с червяком 10, выходной вал которого соединен с валом маломощного электродвигателя (ЭД) 11. На втором выходном конце вала червяка 10 (или по второму способу - на втором конце вала ЭД) установлено устройство шнурового ручного привода. На корпусе 1 размещен конечный выключатель 12 с необходимым количеством нормально открытых и нормально закрытых контактов, рабочая кнопка которого проходит через отверстие в корпусе 1 и соприкасается с поверхностью крайнего раскрученного витка пружины 2. Вал 3 опирается своими цапфами на подшипники 13, 14, установленные в крышках 15, 16. В состав привода стартера входит вильчатый рычаг 17, в нижней части входящий в зацепление с поводковой муфтой 18, которая свободно насажена на втулку 4. В верхней части рычаг 17 шарнирно соединен с серьгой 19 якоря тягового реле (не показан). Между муфтой 18 и обгонной муфтой 5 на поверхности втулки 4 свободно размещена пружина 20. Питание ЭД 11 осуществляется от генератора 21, а также в редких случаях от аккумуляторной батареи. На фиг. 2 показано размещение пружины 2 в корпусе 1 и способ крепления защемленного конца 22 пружины 2 с корпусом 1 при помощи винтового зажима 23. Свободный внутренний конец 24 имеет Г-образный загиб и соприкасается одной из сторон с поверхностью фигурного паза 25 вала 3. По второму варианту соединение вала и конца пружины 24 можно осуществить при помощи обгонной муфты. A mechanical starter consists of a cylindrical housing 1, inside of which there is a block of coil springs 2, the number of which is determined by calculation or is selected empirically, taking into account the necessary torque to scroll the crankshaft when starting the engine. A spline sleeve 4 is mounted on the power central shaft 3, coupled together with the outer race of the freewheel clutch (freewheel) 5 and the gear half-clutch 6. The inner race of the clutch 5 is integral with the drive gear 7, mounted freely on the smooth part of the shaft 3. On the shaft 3 a worm wheel 8 is freely installed, in the hub of which a gear coupling half is pressed in. According to the second option, instead of gear two coupling halves (in general, a split gear coupling), a controlled overrunning clutch with conical rollers can be used. The worm wheel 8 engages with the worm 10, the output shaft of which is connected to the shaft of a low-power electric motor (ED) 11. At the second output end of the shaft of the worm 10 (or in the second method, at the second end of the ED shaft), a cord manual drive device is installed. A limit switch 12 with the required number of normally open and normally closed contacts is located on the housing 1, the operating button of which passes through the hole in the housing 1 and contacts the surface of the extreme untwisted coil of spring 2. The shaft 3 is supported by its trunnions on bearings 13, 14 installed in the covers 15, 16. The structure of the starter drive includes a forked lever 17, which at the bottom is engaged with the drive coupling 18, which is freely mounted on the sleeve 4. In the upper part, the lever 17 is pivotally connected to the tie rod anchor 19 ovogo relay (not shown). Between the clutch 18 and the overrunning clutch 5 on the surface of the sleeve 4 is freely placed spring 20. The power of the ED 11 is provided from the generator 21, and also in rare cases from the battery. In FIG. 2 shows the placement of the spring 2 in the housing 1 and the method of fastening the clamped end 22 of the spring 2 to the housing 1 using a screw clamp 23. The free inner end 24 has a L-shaped bend and is in contact with one side of the surface of the figured groove 25 of the shaft 3. According to the second embodiment the connection of the shaft and the end of the spring 24 can be carried out using a freewheel.

Механический стартер работает следующим образом. При вращении коленчатого вала ДВС генератор 21 подает напряжение через замкнутые контакты выключателя 12 на зажимы ЭД 11, при этом крутящий момент с вала ЭД 11 передается через червячную пару 8, 10 на зубчатую или обгонную муфту 6, 9 через втулку 4, шлицы вала 3, паз 25 вала 3, конец 23 пружины 2, защемленный конец 22 пружины 2, винтовой зажим 23 на внутренней части корпуса 1. В результате пружина 2 навивается на вал 3. Момент полного закручивания пружины 2 фиксируется выключателем 12, размыкающим электрическую цепь питания ЭД 11, за счет отхода крайнего наружного витка пружины 2 от внутренней поверхности корпуса. Обратному раскручиванию пружины 2 препятствует червячная пара 8, 10. Данный процесс приводит к запасу потенциальной энергии закрученных пружин 2. При пуске ДВС энергия пружин 2 расходуется в работу вращения маховика посредством приводного механизма. При включении стартера в работу происходит следующий порядок взаимодействия: при подаче напряжения на катушку тягового реле якорь, втягиваясь в катушку, передвинет посредством серьги 19 вильчатый рычаг 17, который через поводковую муфту 18 и пружину 20 передвинет втулку 4, обгонную муфту 5, зубчатую полумуфту 6 и приводную шестерню 7 в зацепление с зубчатым венцом маховика ДВС. Одновременно с этим произойдет расцепление полумуфт 6, 9 с помощью сжатой к этому времени пружины 20, что приведет к отключению тормозного действия червячной пары редуктора 8, 10, при этом маховик придет во вращение, что приведет к пуску ДВС. После запуска повторный процесс закручивания пружин 2 производится автоматически, как описано выше. Закручивание пружин при неработающем двигателе, когда отсутствует аккумулятор, можно осуществить от ручного привода из кабины методом последовательного втягивания на себя приводного шнура. При наличии аккумулятоpной батареи роль источника энергии вместо генератора она берет на себя. Управление работой ЭД 11 с питанием от аккумуляторной батареи производится из кабины при помощи специального включателя. A mechanical starter operates as follows. When the ICE crankshaft rotates, the generator 21 supplies voltage through the closed contacts of the switch 12 to the ED 11 terminals, while the torque from the ED 11 shaft is transmitted through the worm pair 8, 10 to the gear or overrunning clutch 6, 9 through the sleeve 4, the splines of the shaft 3, the groove 25 of the shaft 3, the end 23 of the spring 2, the clamped end 22 of the spring 2, the screw clamp 23 on the inside of the housing 1. As a result, the spring 2 is wound on the shaft 3. The moment of full tightening of the spring 2 is fixed by a switch 12, opening the electric power supply circuit of ED 11, due to the departure of the outermost o coil 2 from the inner surface of the housing. The reverse unwinding of the spring 2 is prevented by the worm pair 8, 10. This process leads to a reserve of potential energy of the twisted springs 2. When starting the internal combustion engine, the energy of the springs 2 is spent in the rotation of the flywheel by means of a drive mechanism. When the starter is turned on, the following order of interaction occurs: when voltage is applied to the coil of the traction relay, the anchor, being pulled into the coil, will move the fork lever 17 via the earring 19, which through the coupling 18 and spring 20 will move the sleeve 4, the overrunning clutch 5, the gear coupling half 6 and a drive gear 7 in engagement with the ring gear of the ICE flywheel. At the same time, the coupling halves 6, 9 will be released using the spring 20 compressed by this time, which will disable the braking effect of the worm gear pair 8, 10, while the flywheel will come into rotation, which will start the engine. After starting, the repeated process of tightening the springs 2 is performed automatically, as described above. Tightening the springs with the engine off when the battery is missing can be carried out from a manual drive from the cab by sequentially pulling the power cord onto itself. If there is a rechargeable battery, it takes on the role of an energy source instead of a generator. The operation of the ED 11 with battery power is controlled from the cab using a special switch.

(56) Просвирин А. Д. Автомобиль ГАЗ-53А, М. : Машиностроение, 1973, с. 262-265. (56) Prosvirin A.D. Automobile GAZ-53A, M.: Mechanical Engineering, 1973, p. 262-265.

Патент США N 2719606, кл. F 02 N 5/02, опубл. 1955. U.S. Patent No. 2,719,606, cl. F 02 N 5/02, publ. 1955.

Патент США N 2413045, кл. F 02 N 5/02, опубл. 1946. US patent N 2413045, CL F 02 N 5/02, publ. 1946.

Claims

1. MECHANICAL STARTER of an internal combustion engine with a generator and a fan, comprising a cylindrical body with a central power shaft installed therein, a coil spring unit and a twist mechanism of the latter, made in the form of a worm gearbox connected to each other with a drive, a trip clutch, a manual spin drive of a spiral block springs with a traction element and overrunning clutch, characterized in that, in order to increase efficiency, it is equipped with a limit switch and a low power electric motor, moreover rivod worm gear connected with the low-power electric motor connected to the motor generator.

2. The starter under item 1, characterized in that the worm of the worm gearbox is equipped with two supports.

3. The starter according to claim 1, characterized in that the worm gearbox is equipped with an additional drive, made in the form of a flexible shaft with a folding pulley associated with a fan drive.