Устройство автомобилей




Механизм привода стартера




Общие сведения о механизмах привода стартеров

Приводом статера считается устройство или совокупность устройств, предназначенных для соединения электродвигателя стартера с коленчатым валом двигателя в момент пуска, и разъединяющих соединение после пуска. К приводу стартера относят и механическую часть, непосредственно учавствующую в передаче вращающего момента, и электрическую часть, которая относится к управляющему звену привода.

механизм привода стартера - бендикс

К приводу стартера относится и механический редуктор, предназначенный для изменения вращающего момента, передаваемого венцу маховика. Такие редукторы могут использоваться в конструкции стартеров с целью уменьшения общих габаритов стартера. Как известно, мощность любого двигателя (в т. ч. электрического) пропорциональна частоте вращения выходного вала и величине вращающего момента на этом валу. При этом электродвигатели с высокой частотой вращения и малым вращающим моментом имеют меньшие габариты по сравнению с электродвигателями такой же мощности, развивающими большой вращающий момент.
Поскольку для стартера величина вращающего момента стоит на первом месте, конструкторы решили вопрос с габаритами стартеров некоторых легковых автомобилей достаточно просто - электродвигатель стартера применили высокооборотистый малогабаритный, а для увеличения вращающего момента использовали зубчатую передачу (обычно планетарного типа).

Автомобильные стартера, имея одинаковые по конструкции электродвигатели, могут существенно отличаться конструкциями приводных механизмов, передающих крутящий момент от вала якоря стартера к маховику двигателя в момент пуска.

По типу и принципу работы механизма привода стартеры можно разделить на следующие группы:

  • с принудительным механическим или электромеханическим перемещением шестерни привода;
  • с принудительным электромеханическим вводом шестерни в зацепление с венцом маховика и самовыключением шестерни после пуска двигателя;
  • с инерционным перемещением шестерни;
  • с электромагнитным вводом шестерни в зацепление путем перемещения якоря;
  • с использованием механического редуктора планетарного типа для увеличения передаваемого вращающего момента.

На отечественных автомобилях применяются стартеры с принудительным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения «разноса» якоря после пуска двигателя на валу стартера устанавливают муфту свободного хода, которая передает усилие от якоря к шестерне и проскальзывает, когда шестерня вращается маховиком двигателя.

Надежность работы муфт свободного хода снижается с повышением мощности стартера. Поэтому в стартерах большой мощности устанавливают комбинированные приводные механизмы с принудительным вводом шестерни в зацепление и ее автоматическим инерционным выключением.

Преимуществами инерционных приводов являются относительная простота конструкции, малые размеры и невысокая стоимость. Однако выключение шестерни сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область их применение в стартерах мощностью до 1 кВт.

Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя используется зарубежными фирмами на стартерах мощностью 3…5 кВт. Такие стартеры имеют компактную конструкцию, хорошо размещаются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобиля на уклоне.

Приводные механизмы электростартеров с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные или храповые муфты свободного хода, которые передают вращающий момент от вала стартера к коленчатому валу двигателя во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и двигатель после пуска.

Устройство механизма привода и электромагнитных элементов управления рассмотрим на примере стартера автомобиля ВАЗ-2109 (рис. 1).
Механизм привода стартера включает в себя пластмассовый рычаг 8 с буферной пружиной 33 и обгонную роликовую муфту 5 (муфту свободного хода) с шестерней 2.
Муфта обеспечивает передачу крутящего момента от стартера к маховику при пуске двигателя и автоматическое отсоединение шестерни стартера от венца маховика после пуска двигателя.

механизмы привода стартеров

Шестерня стартера (часто называемая «бендиксом») должна находиться в зацеплении с зубчатым венцом маховика только во время пуска двигателя. Для этого шестерня снабжена внутренними, а вал якоря электродвигателя – внешними шлицами, которые допускают осевое перемещение шестерни по валу для сцепления и расцепления ее с зубчатым венцом маховика.
Перемещение шестерни в современных стартерах осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник (якорь) которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие. Работой электромагнитного реле управляет водитель посредством выключателя, который обычно совмещается с выключателем зажигания (замком зажигания).

После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала достигает номинального значения. если при этом вращение будет передаваться через шестерню обратно на якорь стартера, его частота вращения повысится до 10…15 тыс. об/мин. Даже при кратковременном увеличении частоты вращения якоря до такого значения (если водитель своевременно не выключит стартер) возможен «разнос» якоря. Поэтому для предохранения якоря стартера усилие от вала якоря к шестерне привода у большинства стартеров передается через муфту свободного хода.
Муфта обеспечивает передачу вращения только в одном направлении – от вала якоря к маховику, но не наоборот. В современных стартерах наиболее широкое применение получили роликовые и храповые муфты свободного хода.

***

Плунжерная муфта свободного хода

Плунжерная муфта свободного хода (рис. 2, а) устроена следующим образом.
Втулка 1, имеющая на внутренней поверхности шлицы для перемещения по валу якоря и одновременно передачи крутящего момента от вала к шестерне, жестко соединена с обоймой 4. Цилиндрическая поверхность ступицы шестерни 7 и фигурные углубления обоймы 4 (см. разрез А-А) образуют четыре клинообразных паза, в которых размещены ролики 3. Ролики 3 посредством плунжеров 9 слегка прижаты пружинами 10 к суженным концам пазов. С противоположной от плунжеров стороны в пружины вставлены упоры 11. Шайбы 5 и 6 ограничивают осевое перемещение роликов 3.
При передаче вращающего момента от стартера к коленчатому валу двигателя ролики заклинивают ступицу муфты и ее обойму, заставляя вращаться, как одно целое. После пуска двигателя обойма начинает вращаться быстрее ступицы, ролики перемещаются к расширенной части пазов, преодолевая усилие пружин, и расклинивают муфту. При этом вращающий момент от двигателя к стартеру не передается, чем предотвращается «разнос» якоря.
Весь механизм защищен кожухом 2. Бронзовые втулки 8 установлены для уменьшения трения при вращении шестерни привода на валу якоря.

***




Бесплунжерная муфта свободного хода

В конструкции муфты бесплунжерного типа (рис. 2, б) в качестве прижимного устройства использованы специальные Г-образные стальные толкатели 2, подпирающие ролики 1 посредством пружин 3. При передаче момента от обоймы к ступице шестерни ролики, сильно прижимаясь к поверхностям клиновидных пазов, заклинивают муфту.
После пуска двигателя, в тот момент, когда окружная скорость венца маховика превысит окружную скорость шестерни привода, ролики, увлекаемые ступицей шестерни, преодолевают силу сопротивления пружин и расклинивают муфту, и вращение двигателя не будет передаваться на якорь стартера.

механизмы привода стартеров

***

Храповая муфта

Преимуществом храповой муфты свободного хода по сравнению с роликовыми муфтами является высокая надежность, ремонтопригодность и возможность передачи большого вращающего момента при сравнительно небольших габаритах.
Механизм привода стартера с храповой муфтой свободного хода обеспечивает более полное разъединение вала электродвигателя стартера и коленчатого вала двигателя при значительно меньших нагрузках на силовые элементы муфты. Кроме того, храповые муфты, как правило, выполняются разборными, и допускают ремонт и замену отдельных элементов конструкции. Роликовые муфты обычно выполняют неразборными, поэтому их разборка и сборка при ремонте экономически и технически нецелесообразны – проще заменить отказавшую муфту на исправную целиком.

Храповая муфта (рис. 2, в) состоит из корпуса 11, ведущего 8 и ведомого 6 храповиков, шестерни 2 привода, пружины 10, шлицевой направляющей втулки 12 и центробежного механизма с конической втулкой 7, текстолитовыми сегментами (сухариками) 9 и направляющими штифтами 4 для разъединения ведущего и ведомого храповиков.

При подключении обмотки тягового реле к источнику питания якорь реле через рычаг привода и корпус 11 муфты перемещает направляющую втулку 12 вместе с храповиками 6 и 8 по шлицам вала и вводит шестерню 2 в зацепление с венцом маховика. Перемещение шестерни привода 2 продолжается до упора в ограничительную шайбу на валу якоря.
В конце хода шестерни 2 замыкаются силовые контакты тягового реле, вал якоря электродвигателя приводится во вращение, а вращающий момент через шлицевую втулку 12 и храповики 6 и 8 передается шестерней 2 венцу маховика.
При передаче вращающего момента в винтовых шлицах втулки 12 и ведущего храповика 8 возникает осевое усилие, которое воспринимается буферным кольцом 14.

Если шестерня привода упирается в венец маховика (зубья не совпадают с впадинами), сжимается пружина 10 и ведущий храповик 8, перемещаясь по винтовым шлицам втулки 12, своими торцовыми зубьями поворачивает ведомый храповик 6 и шестерню 2 на угол, обеспечивающий ввод шестерни в зацепление и замыкание контактов тягового реле.

храповой механизм привода стартера

После пуска двигателя частота вращения шестерни и ведомого храповика становится больше частоты вращения вала якоря и направляющей втулки 12. Поэтому ведущий храповик перемещается по винтовым шлицам втулки, отходит от ведомого храповика и шестерня привода 2 вращается вхолостую – передача вращающего момента между двигателем и валом стартера прерывается. Коническая втулка 7 отодвигается вместе с ведущим храповиком и освобождает текстолитовые сегменты (сухарики) 3, соединенные с быстровращающимся ведомым храповиком 6 и направляющими штифтами 4.
Под действием центробежных сил сегменты перемещаются в радиальном направлении вдоль штифтов и блокируют муфту в расцепленном состоянии, предохраняя зубья храповиков от повреждения и изнашивания. В этом состоянии храповой механизм будет находиться до тех пор, пока осевая составляющая от центробежных сил, действующих на сухарики, превышает усилие пружины.
Шестерня привода выходит из зацепления с венцом маховика только после выключения тягового реле стартера.

Во время отдельных вспышек в цилиндрах двигателя шестерня остается в зацеплении, что позволяет стартеру вращать коленчатый вал до тех пор, пока двигатель не начнет устойчиво работать.

Еще один вариант конструкции храповой муфты, используемой в приводе стартера, представлен на рис. 3.

***

Схемы включения обмоток стартера



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты