RU225020U1 - Маховик двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к конструкции маховика двигателя внутреннего сгорания, в частности к способу соединения зубчатого обода (2) с диском (1) маховика, используемого для пуска двигателя внутреннего сгорания. Маховик двигателя внутреннего сгорания содержит подвижно связанные между собой диск (1) и обод (2) с зубчатым венцом. Также содержит упоры-крюки (3) и (4) с одной стороны связанные с зубчатым ободом (2) посредством неразъемного соединения, с другой стороны - с полусферическими опорами (5) и (6). Упоры-вилки (7) и (8) с одной стороны связаны с диском (1) посредством болта (9), с другой стороны с цилиндрическими опорами (5) и (6). Возвратная пружина (10) с одной и с другой стороны связана с цилиндрическими опорами (5) и (6) посредством наконечников (11). Удерживающая пластина (12) связана с одной стороны с диском (1) посредством стаканов (13) и болтов (14), с другой стороны связана с ободом (2) с образованием зазора. Причем маховик (1) и обод (2) соединены между собой подвижно. Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность работы зубчатого зацепления при использовании электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, к конструкции маховика двигателя внутреннего сгорания, в частности к способу соединения к маховику зубчатого обода, используемого для пуска двигателя внутреннего сгорания.

Из предшествующего уровня развития техники известна система, содержащая двигатель внутреннего сгорания с коленчатым валом, маховик, который с помощью соединительного устройства соединен с приводными элементами, при этом между маховиком и соединительным устройством расположена передающая крутящий момент промежуточная часть, и стартер-генератор, расположенный внутри корпуса маховика и соединенный с коленчатым валом (см. патент на изобретение RU № 2 611 854 C2 МПК F02N 11/04 (2006.01) F16F 15/30 (2006.01), опубликовано 01.03.2017).

Недостатки технического решения заключаются в сравнительной сложности.

Известна конструкция аккумулятора механической энергии, включающей вал, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлены барабан с возможностью поворота вокруг вала и обгонная муфта для обеспечения одностороннего вращения барабана, на концах четырехлучевого кронштейна закреплены упоры, в полости барабана по дуге размещены пружины сжатия, концы которых соединяют попарно упоры кронштейна и упоры барабана, вал установлен с возможностью вращения и осевого перемещения, на одном конце вала установлена двухсторонняя электромагнитная фрикционная муфта, состоящая из обоймы с площадками под контакт и двух полумуфт, одна полумуфта жестко соединена с валом, а другая - с барабаном, рабочие поверхности полумуфт содержат электромагнитные катушки и установлены с возможностью контактирования с площадкой, а обойма соединена с валом отбора мощности, на другом конце вала установлены фрикционная муфта для периодической остановки вращения вала и пружины сжатия, обеспечивающие нейтральное положение вала (см. патент на изобретение RU №2529922, МПК F16F 33/02, опубл. 10.10.2014г.).

Недостатки технического решения заключаются в сравнительной сложности и значительных осевых габаритах конструкции.

За прототип, по совокупности существенных признаков, принимаем маховик многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, состоящий из диска с выступающим в сторону коленчатого вала фланцем, содержащим внутреннюю выемку, и ободом, содержащим зубчатый венец, отличающийся тем, что контур внутренней выемки фланца на виде в плане состоит из прямолинейной поверхности окружной канавки, выполненной с внутренней стороны маховика, переходящей на внутреннюю поверхность стенок фланца, выполненных под углом не менее 60° относительно линии, параллельной оси вращения маховика, переходящих на внутреннюю прямолинейную поверхность основания фланца, при этом длина внутренней прямолинейной поверхности основания фланца составляет не менее 55% от длины прямолинейной поверхности окружной канавки в точках пересечения с внутренними поверхностями стенок фланца, а ширина внутренней выемки фланца (см. патент на полезную модель RU №126394, МПК F16F 7/00, опубл. 27.03.2013г.).

Недостатками прототипа является то, что техническим решением предполагается прямая передача крутящего момента от стартера к маховику, а в момент страгивания маховика, после входа шестерни в зацепление, через образовавшееся зубчатое зацепление передается тормозной момент стартера, который выше номинального. Вышеизложенное, при эксплуатации, приводит к повреждению рабочей боковой поверхности зубьев зубчатого венца маховика и взаимному износу зубьев зубчатой пары.

Была поставлена задача повысить надежность работы зубчатого зацепления при пуске двигателя внутреннего сгорания электростартером за счет изменения характера передачи нагрузки.

Поставленная задача решается за счет того, что в маховике двигателя внутреннего сгорания, состоящем из диска с фланцем и обода с зубчатым венцом, диск и обод с зубчатым венцом соединены между собой подвижно, через упругие элементы, связанные с диском и ободом с зубчатым венцом посредством цилиндрических шарниров, при этом поворот обода с зубчатым венцом относительно диска ограничен в обоих направлениях.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что, «диск и обод с зубчатым венцом соединены между собой подвижно, через упругие элементы, связанные с диском и ободом с зубчатым венцом посредством цилиндрических шарниров, при этом поворот обода с зубчатым венцом относительно диска ограничен в обоих направлениях» позволяет повысить долговечность зубчатого зацепления и надежность пуска двигателя внутреннего сгорания электростартером за счет плавного роста нагрузки в зубчатом зацеплении.

Также предложенная конструкция позволяет уменьшить нагрузку на электростартер при пуске ДВС, что приводит к уменьшению пусковых токов и нагрузки на аккумулятор.

В результате проведенного анализа уровня техники по патентам и другим источникам научно-технической информации, аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого технического решения, обнаружено не было. Следовательно, можно предположить, что предлагаемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

фиг. 1 - Маховик двигателя внутреннего сгорания, вид сбоку (часть маховика со стороны противоположной фрикционной поверхности маховика);

фиг. 2 - Маховик двигателя внутреннего сгорания, радиальный разрез;

Маховик двигателя внутреннего сгорания, содержит подвижно связанные между собой диск 1 и обод 2 с зубчатым венцом, упоры-крюки 3 и 4, с одной стороны связанные с ободом 2 посредством неразъемного соединения, с другой стороны с цилиндрическими опорами 5 и 6. Упоры-вилки 7 и 8 с одной стороны связаны с диском 1 посредством болта 9, с другой стороны с цилиндрическими опорами 5 и 6. Возвратная пружина 10, с одной и с другой стороны связана с цилиндрическими опорами 5 и 6 посредством наконечников 11. Удерживающая пластина 12 связана с одной стороны с диском 1 посредством стаканов 13 и болтов 14, с другой стороны связана с ободом 2 с образованием зазора.

Устройство маховика предназначено для плавной передачи крутящего момента от шестерни стартера к ободу 2 с зубчатым венцом в момент пуска двигателя внутреннего сгорания с последующей передачей момента на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания через тело диска 1.

В конструкции маховика двигателя внутреннего сгорания на диске 1 предусматривается выемка по дуге шириной не менее ширины зубчатого венца обода 2. Это необходимо для возможности перемещения упоров-крюков 3 и 4 при работе устройства, а также для размещения возвратной пружины 10. Также в конструкции маховика двигателя внутреннего сгорания на диске 1 предусматривается выемка глубиной, равной высоте упора-вилки 7 и 8. Для снижения возможного дисбаланса, такие зоны с выемками на маховике двигателя внутреннего сгорания под размещение элементов конструкции, должны быть расположены симметрично.

Трение скольжения между диском 1 и ободом 2, при необходимости, можно снизить, уменьшив площадь и конфигурацию контактной поверхности, или заменив трение скольжения, трением качения, установив опорные ролики.

Сборка устройства маховика выполняется следующим образом.

В пазы обода 2 устанавливаются упоры-крюки 3 и 4 и соединяются с ободом 2 посредством поперечных сварных швов, при этом под сварку используются заранее подготовленные кромки пазов обода 2. Обод 2 маховика устанавливается на диск 1 с небольшим зазором, так, чтобы пара упоров-крюков 3 и 4 разместились в зоне с дуговой выемкой. Затем обод 2 с зубчатым венцом смещается в сторону, проводится установка и крепление упоров-вилок 7 и 8 посредством болтов 9. Затем поворачивается обод 2 до совмещения цилиндрических поверхностей на упорах-крюках 3 и 4 и упорах-вилках 7 и 8. На концы пружины 10 устанавливаются наконечники 11 и цилиндрические опоры 5 и 6, проводится предварительное сжатие пружины 10 и установка на цилиндрические поверхности упоров-крюков 3 и 4 и упоров-вилок 7 и 8. После чего устанавливается крышка 12 и прикрепляется к диску 1 болтами 14 через стаканы 13.

Устройство работает следующим образом: при включении электростартера для пуска двигателя внутреннего сгорания, после вхождения шестерни стартера в зацепление с зубчатым венцом обода 2, происходит нагружение зубчатого зацепления. Если диск 1 и обод 2 с зубчатым венцом связаны между собой неподвижно, в момент пуска возникает тормозной момент, который выше номинального. Это связано с тем, что стартер должен повернуть неподвижный маховик двигателя внутреннего сгорания и, связанный с ним, коленчатый вал, который передает сопротивление от цилиндров и узлов двигателя внутреннего сгорания маховику.

Конструкцией маховика двигателя внутреннего сгорания предусматривается подвижность обода 2 с зубчатым венцом относительно диска 1. Поэтому под воздействием шестерни стартера с ее вращением обод 2 начинает перемещаться относительно покоящегося диска 1, например, при правом вращении маховика двигателя внутреннего сгорания, вправо на несколько зубьев. Величина этого перемещения, выраженная количеством зубьев, выбирается изначально конструкцией маховика и определяется длиной дуговой выемки. Например, можно принять три-пять зубьев по маховику. Во время перемещения происходит сжатие возвратной пружины 10. Перемещение обода 2 сопровождается увеличением сопротивления повороту до возможного момента контакта торца упора-крюка с краем дуговой выемки. Во время поворота обода 2 маховика усилие в зацеплении увеличивается в соответствии с усилием от сжатия возвратной пружины 10. Начальное усилие будет определяться предварительным усилием сжатия пружины 10. Предполагается подбор предварительного усилия сжатия пружины 10 таким, что оно должно составить не более 30% от номинального при работе стартера. Таким образом, в процессе перемещения обода 2 маховика относительно диска 1 происходит постепенный рост усилия в зацеплении за счет сжатия пружины 10. Усилие растет от минимального значения до номинального от момента начала вращения шестерни стартера до начала прокрутки маховика двигателя внутреннего сгорания. При этом если шестерня стартера не сразу полностью зашла в зацепление с ободом 2 с зубчатым венцом, наличие постепенного увеличения усилия в зацеплении способствует тому, что к началу вращения маховика шестерня стартера переместится в крайнее положение в зацеплении под воздействием втягивающего реле.

После прекращения работы стартера или после пуска двигателя внутреннего сгорания воздействие на обод 2 с зубчатым венцом со стороны шестерни стартера прекращается. Под действием возвратной пружины 10 обод 2 маховика занимает исходное положение относительно диска 1.

Данное техническое решение применимо для двигателей внутреннего сгорания как с правым, так и левым вращением коленчатого вала, а также для реверсивных двигателей, так как эффект постепенного увеличения усилия зацепления можно воспроизвести одинаково.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность эксплуатации двигателя внутреннего сгорания при использовании электростартерного запуска двигателя.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.

Claims (1)

1. Маховик двигателя внутреннего сгорания, состоящий из диска с фланцем и обода с зубчатым венцом, отличающийся тем, что диск и обод с зубчатым венцом соединены между собой подвижно через упругие элементы, связанные с диском и ободом с зубчатым венцом посредством цилиндрических шарниров, при этом поворот обода с зубчатым венцом относительно диска ограничен в обоих направлениях.