PL B1. Zespół wolnego koła dla urządzenia rozruchowego i urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego z zespołem wolnego koła

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F02N 15/02 ( ) F02N 11/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Zespół wolnego koła dla urządzenia rozruchowego i urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego z zespołem wolnego koła (30) Pierwszeństwo: , DE, (73) Uprawniony z patentu: ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/16 (72) Twórca(y) wynalazku: JAVIER BORES, Vaihingen-Kleinglattbach, DE STEPHAN KASKE, Eberdingen, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/17 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Alicja Rogozińska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Wynalazek dotyczy zespołu wolnego koła dla urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego i urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego z zespołem wolnego koła. Stan techniki W DE nr A1 jest opisane urządzenie rozruchowe, za pomocą którego można uruchamiać silnik spalinowy. Urządzenie rozruchowe zawiera zębnik, który jest przestawny osiowo między cofniętą pozycją wyłączoną a pozycją sprzęgnięcia z wieńcem zębatym silnika spalinowego. Zębnik rozrusznika jest napędzany przez elektryczny silnik rozrusznika, którego ruch obrotowy jest przenoszony przez przekładnię planetarną na wałek napędowy, na który jest nasadzony wałek zębnika z zębnikiem rozrusznika. Sprzęgnięcie między wałkiem napędowym a wałkiem zębnika następuje za pomocą gwintu stromego. Zębnik rozrusznika jest przestawiany za pomocą przekaźnika rozrusznika między pozycją wyłączoną a pozycją sprzęgnięcia. Ujawnienie wynalazku U podstaw wynalazku leży zadanie, by za pomocą prostych środków konstrukcyjnych tak ukształtować zespół wolnego koła dla urządzenia rozruchowego, by przez długi czas eksploatacji zapewnić dokładne promieniowe pozycjonowanie pomiędzy zabierakiem a wałkiem zespołu wolnego koła. Zespół wolnego koła dla urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego, z zabierakiem, który za pomocą rolek podpierających jest połączony z napędzającym zębnik wałkiem rozrusznika, przy czym zabierak obejmuje czołową stronę wałka, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na zabieraku jest umieszczony cylindryczny czop centrujący, a na czołowej stronie wałka mieszczące czop centrujący wybranie. Korzystnie, wolna strona czołowa czopu centrującego leży osiowo w odstępie od dna wybrania. Korzystnie, czop centrujący wchodzi w wybranie co najmniej na połowie osiowego wymiaru. Korzystnie, czop centrujący jest umieszczony na zabieraku, a wybranie na czołowej stronie wałka. Korzystnie, czołowa strona wałka i czołowa strona rolek podpierających leżą we wspólnej płaszczyźnie. Korzystnie, czołowa strona wałka i czołowa strona rolek podpierających przylegają do bocznej powierzchni zabieraka. Korzystnie, ograniczający wybranie obszar brzegowy ma sfazowanie lub zaokrąglenie. Korzystnie, średnica czopu centrującego bądź wybrania jest mniejsza niż zewnętrzna średnica wałka. Korzystnie, średnica czopu centrującego wynosi maksymalnie 30% zewnętrznej średnicy zabieraka. Urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma zespół wolnego koła, jak opisano powyżej. Zespół wolnego koła według wynalazku jest stosowany w urządzeniach rozruchowych, za pomocą których można uruchamiać silniki spalinowe. Zespół wolnego koła jest przy tym umieszczony w drodze transmisji między silnikiem rozrusznika a zębnikiem rozrusznika i zapewnia przenoszenie ruchu z wałka wirnika na zębnik rozrusznika. Gdy jednak po uruchomieniu silnika spalinowego prędkość obrotowa wieńca zębatego silnika spalinowego przekroczy prędkość obrotową napędzającego zębnika rozrusznika, wówczas kinematyczne sprzężenie między zabierakiem a wałkiem zespołu wolnego koła zostaje zniesione, aby zapobiec uszkodzeniu silnika rozrusznika. Urządzenie rozruchowe, w którym stosuje się zespół wolnego koła, oprócz silnika rozrusznika i zębnika rozrusznika oraz wstawionego między nimi zespołu wolnego koła zawiera korzystnie także przekładnię, na przykład przekładnię planetarną, która w szczególności znajduje się bezpośrednio po stronie odbioru mocy silnika rozrusznika i redukuje ruch napędowy wałka wirnika silnika rozrusznika. Po stronie odbioru mocy przekładni znajduje się zespół wolnego koła, którego zabierak jest połączony nieobrotowo z leżącym od strony odbioru mocy elementem przekładni. W razie napędu ruch napędowy jest przenoszony przez zabierak i rolki podpierające na wałek, który napędza zębnik rozrusznika. Ewentualnie, zębnik rozrusznika można przestawiać między cofniętą pozycją pozafunkcyjną a wysuniętą pozycją sprzęgnięcia, w której zębnik rozrusznika jest sprzęgnięty z wieńcem zębatym silnika spalinowego. Ruch przestawny zębnika rozrusznika korzystnie jest wykonywany przez elektromagnetyczny przekaźnik rozrusznika, który ma osiowo przesuwną zworę podnoszoną, której ruch jest przenoszony za pośrednictwem elementu sprzęgającego, na przykład dźwigni widełkowej, na zębnik

3 PL B1 3 rozrusznika. Ruch przestawny zębnika rozrusznika jest na przykład osiowym ruchem równolegle do wzdłużnej osi silnika rozrusznika. Przy osiowym ruchu przestawnym zębnik rozrusznika wykonuje celowo nakładający się ruch obrotowy, jako że zębnik rozrusznika jest nasadzony za pośrednictwem gwintu stromego na wałek zespołu wolnego koła. Nakładający się ruch obrotowy ułatwia wzębianie w wieniec zębaty. W zespole wolnego koła według wynalazku zabieraki i wałek mają wybranie oraz cylindryczny czop centrujący, przy czym wybranie i czop centrujący rozciągają się i wchodzą w siebie wzajemnie w kierunku osiowym w odniesieniu do osi obrotu. To wykonanie zapewnia dokładne współosiowe ustawienie zabieraka i wałka zespołu wolnego koła. Czop centrujący jest korzystnie umieszczony bezluzowo w wybraniu. W razie napędu przy przenoszeniu momentu napędowego z zabieraka na wałek elementy nie wykonują ruchu względem siebie. Tylko w przypadku wolnego koła wałek może obracać się względem zabieraka, wobec czego czop centrujący obraca się w wybraniu. Kolejna zaleta tego wykonania polega na możliwości łatwego wytwarzania. Zabierak, który na przykład jest wykonany z tworzywa sztucznego, materiału spiekanego lub stali i, na przykład jest wytwarzany lub formowany metodą wtrysku lub wyciskania na zimno, może ewentualnie zostać zastosowany w zespole wolnego koła także bez obróbki wykańczającej. Korzystne jest również, że centrowanie między zabierakiem a wałkiem w kierunku promieniowym zajmuje stosunkowo niewiele miejsca, wobec czego z jednej strony zapewnione jest centrowanie zajmujące niewiele miejsca, z drugiej zaś strony również w przypadku względnego ruchu obrotowego zostaje zredukowane tarcie, zaś w zespół wolnego koła wprowadzana jest jedynie niewielka ilość ciepła. Według korzystnego wykonania czop centrujący znajduje się na zabieraku i wystaje osiowo poza boczną powierzchnię zabieraka. Zgodnie z tym wybranie znajduje się na czołowej stronie wałka. Zasadniczo możliwy jest także układ odwrotny, w którym czop centrujący znajduje się na czołowej stronie wałka, a wybranie znajduje się na zabieraku. Według kolejnego korzystnego wykonania wolna strona czołowa czopu centrującego leży osiowo w odstępie od dna wybrania. Zgodnie z tym czop centrujący nie podlega działaniu sił osiowych lub są one niewielkie, w pierwszej linii służy on do centrowania i współosiowego ustawienia między zabierakiem a wałkiem zespołu wolnego koła. Wałek ma w szczególności pierścień rolkowy, który jest korzystnie ukształtowany jednoczęściowo z wałkiem i obejmowany przez zabierak. Rolki podpierające są rozmieszczone promieniowo między obejmującym odcinkiem zabieraka a boczną powierzchnią pierścienia rolkowego. Funkcja zespołu wolnego koła z zależnością kierunkową jest korzystnie zapewniona przez tor klinowy na zabieraku, w którym są umieszczone rolki podpierające. W zależności od kierunku momentu obrotowego, działającego między zabierakiem a wałkiem, rolki podpierające w torze klinowym są przestawiane albo w funkcję blokującą, która odpowiada przypadkowi napędu, albo w pozycję wolnego koła, w której możliwy jest względny ruch obrotowy między wałkiem a zabierakiem. Według celowego wykonania czop centrujący wchodzi w wybranie co najmniej na połowie osiowej głębokości. Zapewnia to wystarczające prowadzenie między elementami. Jednocześnie celowe jest, że czołowa strona czopu centrującego leży osiowo w odstępie od dna wybrania. Zapewnia to jednocześnie, że czołowa strona wałka może przylegać do bocznej ścianki zabieraka. Według jeszcze innego celowego wykonania czołowa strona wałka i czołowa strona rolek podpierających leżą we wspólnej płaszczyźnie. Ta wspólna płaszczyzna może być, według kolejnego wykonania, boczną powierzchnią zabieraka, wobec czego zarówno rolki podpierające jak i wałek kończą się osiowo na tej samej wysokości na bocznej ściance zabieraka. Celowo na czołowej stronie czopu centrującego i/lub na ograniczającym wybranie obszarze brzegowym można przewidzieć stażowanie lub zaokrąglenie, na przykład o promieniu między 0,1 mm a 2 mm, aby ułatwić wprowadzanie czopu centrującego w wybranie. Tego rodzaju stażowanie lub promień można wykonać zwłaszcza na bokach zabieraka przez wyciskanie na zimno. Według jeszcze innego celowego wykonania średnica czopu centrującego bądź wybrania jest mniejsza niż zewnętrzna średnica wałka. Celowo średnica czopu centrującego wynosi maksymalnie 30% zewnętrznej średnicy zabieraka, zwłaszcza maksymalnie 25% lub maksymalnie 20%. Ta stosunkowo mała średnica czopu centrującego wystarcza do funkcji centrowania, a jednocześnie w przypadku względnego ruchu obrotowego zapewnia stosunkowo niewielką prędkość obwodową w obszarze styku między czopem centrującym a wybraniem, a co za tym idzie, także względnie niewielką emisję ciepła.

4 4 PL B1 Dalsze zalety i celowe wykonania wynikają z dalszych zastrzeżeń, opisu figur i rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie rozruchowe do silnika spalinowego z zębnikiem rozrusznika, który jest przestawny osiowo za pomocą przekaźnika rozrusznika i napędzany obrotowo za pomocą elektrycznego silnika rozrusznika, z umieszczoną za silnikiem rozrusznika przekładnią planetarną i zespołem wolnego koła między przekładnią a zębnikiem rozrusznika, fig. 2 widok perspektywiczny pierścienia rolkowego wałka napędowego zębnika rozrusznika z centralnym wybraniem, fig. 3 widok perspektywiczny zabieraka zespołu wolnego koła z wystającym osiowo, umieszczonym centralnie czopem centrującym, fig. 4 przekrój wzdłuż zespołu wolnego koła z wchodzącymi w siebie wzajemnie zabierakiem i pierścieniem rolkowym, fig. 5 inny przekrój przez zespół wolnego koła. Na figurach jednakowe elementy są opatrzone tymi samymi odnośnikami. Przedstawione na fig. 1 urządzenie rozruchowe 1 dla silnika spalinowego ma zębnik 2 rozrusznika, który w celu uruchamiania silnika spalinowego 4 zostaje sprzęgnięty z wieńcem zębatym 3 silnika spalinowego. Zębnik 2 rozrusznika jest osadzony przesuwnie osiowo na wałku napędowym 5, jak zaznaczono podwójną strzałką, przy czym zębnik 2 rozrusznika jest sprzęgnięty nieobrotowo z wałkiem napędowym 5, na przykład za pośrednictwem gwintu stromego. Zębnik 2 rozrusznika jest przestawiany między cofniętą pozycją pozafunkcyjną a wysuniętą pozycją sprzęgnięcia z wieńcem zębatym 3 silnika spalinowego 4 za pomocą przekaźnika 6 rozrusznika, który jest przekaźnikiem elektromagnetycznym i ma zasilane prądem uzwojenie 7 oraz zworę podnoszoną 8, która przy zasilaniu prądem uzwojenia 7 przekaźnika jest w niego wciągana osiowo. Zwora podnoszona 8 jest za pomocą dźwigni wprzęgającej 9 sprzęgnięta kinematycznie z zębnikiem 2 rozrusznika, wobec czego osiowy ruch nastawczy zwory podnoszonej 8 między pozycją spoczynkową a pozycją nastawczą jest przekształcany w odpowiedni osiowy ruch nastawczy zębnika 2 rozrusznika między pozycją pozafunkcyjną a pozycją sprzęgnięcia. Obrotowy ruch napędowy wałka napędowego 5 bądź zębnika 2 rozrusznika jest generowany za pomocą elektrycznego silnika 11 rozrusznika, który poprzez przekładnię 12, która jest w szczególności wykonana jako przekładnia planetarna, jest sprzęgnięty z wałkiem napędowym 5. Przy uruchomieniu elektrycznego silnika 11 rozrusznika wałek 5 napędowy, a wraz z nim zębnik 2 rozrusznika są wprawiane w obrót. Urządzeniu rozruchowemu 1 jest przyporządkowany zespół regulacyjny lub sterujący 10, za pośrednictwem którego można sterować funkcjami przekaźnika 6 rozrusznika i silnika 11 rozrusznika. Przy osiowym ruchu nastawczym zwory podnoszonej 8 przy uruchamianiu przekaźnika 6 rozrusznika, przy osiągnięciu pozycji nastawczej przez kinematyczne sprzęgnięcie członu przełączającego z ruchem nastawczym zwory podnoszonej 8 dochodzi do włączenia prądu elektrycznego dla silnika 11 rozrusznika, wobec czego silnik 11 rozrusznika zostaje wprawiony w ruch i napędza obrotowo wałek napędowy 5 oraz zębnik 2 rozrusznika. Urządzenie rozruchowe 1 jest wyposażone w zespół 14 wolnego koła, który ma na przykład postać rolkowego mechanizmu wolnego koła. Dźwignia wprzęgająca 9 działa na element sprężysty 13, który działa siłą osiowo na zabierak 15 zespołu 14 wolnego koła, przy czym z zabierakiem 15 współdziała pierścień zębnika bądź pierścień rolkowy 16 zespołu 14 wolnego koła, a pierścień rolkowy 16 jest ukształtowany jednoczęściowo z wałkiem napędowym 5. Zespół 14 wolnego koła pozwala na przenoszenie ruchu obrotowego w kierunku napędowym elektrycznego silnika 11 rozrusznika. Gdy jednak po uruchomieniu silnika spalinowego 4 prędkość obrotowa wieńca zębatego 3 stanie się na tyle duża, że kierunek napędu się odwróci, wówczas za pomocą zespołu 14 wolnego koła zostaje zniesione kinematyczne sprzęgnięcie między zabierakiem 15 a pierścieniem rolkowym 16. Na figurze 2 w widoku perspektywicznym jest pokazany pierścień rolkowy 16 na wałku napędowym 5. W wolnej stronie czołowej pierścienia rolkowego 16 jest umieszczone centryczne wybranie 17 o cylindrycznym głównym przekroju poprzecznym. W obszarze przejścia między stroną czołową a wybraniem 17 znajduje się obwodowe sfazowanie 18. Pierścień rolkowy 16 tworzy wspólnie z pokazanym na fig. 3 zabierakiem 15 i leżącymi pomiędzy nimi rolkami podpierającymi 21 (fig. 4, 5) zespół 14 wolnego koła. Zabierak 15 ma w znany sposób na bocznej powierzchni 20 wystający osiowo, obwodowy obszar brzegowy, który w stanie zamontowanym i obejmuje promieniowo i osiowo pierścień rolkowy 16 zgodnie z fig. 4 i 5. Na bocznej powierzchni 20 znajduje się ponadto umieszczony centralnie, wystający osiowo czop centrujący 21 w kształcie cylindra, którego zewnętrzna średnica odpowiada wewnętrznej średnicy wybrania 17 w pierścieniu rolkowym 16. Zabierak 15 jest wykonany w szczególności jako element wyciskany na zimno z tworzywa sztucznego. Na wewnętrznej stronie obwodowego obszaru brzego-

5 PL B1 5 wego znajdują się ponadto tory klinowe 19 do umieszczenia rolek podpierających 21, które przy przenoszeniu napędu z zabieraka na pierścień rolkowy znajdują się w pozycji blokującej, zaś przy przenoszeniu napędu z pierścienia rolkowego na zabierak znajdują się w pozycji wolnego koła. Jak widać na fig. 4 i 5, osiowa długość czopu centrującego 21 jest mniejsza niż osiowa głębokość wybrania 17, wobec czego czołowa strona czopu centrującego 21 znajduje się w odstępie od dna wybrania 17. Czołowa strona pierścienia rolkowego 16 przylega do bocznej powierzchni 20 zabieraka 15, podobnie jak czołowa strona rolek podpierających 22. Zabierak 15 w kierunku osiowym obejmuje całkowicie swoim leżącym na zewnątrz obszarem brzegowym pierścień rolkowy 16 i rolki podpierające 22 w kierunku osiowym. Wewnętrzna średnica wybrania 17 bądź zewnętrzna średnica czopu centrującego 21 jest znacząco mniejsza niż zewnętrzna średnica wałka napędowego 5; w szczególności średnica wybrania 17 lub czop centrujący 21 wynosi tylko około połowy zewnętrznej średnicy wałka napędowego 5. W stosunku do zewnętrznej średnicy zabieraka 15 średnica wybrania 17, bądź czopu centrującego 21 wynosi tylko około 20%. Na zabieraku 15 są rozmieszczone mimośrodowo czopy osiowe 23, za pośrednictwem których zabierak 15 jest napędzany przez element przekładni, na przykład wspornik planetarny. Zastrzeżenia patentowe 1. Zespół wolnego koła dla urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego, z zabierakiem, który za pomocą rolek podpierających jest połączony z napędzającym zębnik wałkiem rozrusznika, przy czym zabierak obejmuje czołową stronę wałka, znamienny tym, że na zabieraku (15) jest umieszczony cylindryczny czop centrujący (21), a na czołowej stronie wałka (5) mieszczące czop centrujący (21) wybranie (17). 2. Zespół wolnego koła według zastrz. 1, znamienny tym, że wolna strona czołowa czopu centrującego (21) leży osiowo w odstępie od dna wybrania (17). 3. Zespół wolnego koła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że czop centrujący (21) wchodzi w wybranie (17) co najmniej na połowie osiowego wymiaru. 4. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 3, znamienny tym, że czop centrujący (21) jest umieszczony na zabieraku (15), a wybranie (17) na czołowej stronie wałka (5). 5. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że czołowa strona wałka (5) i czołowa strona rolek podpierających (22) leżą we wspólnej płaszczyźnie. 6. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienny tym, że czołowa strona wałka (5) i czołowa strona rolek podpierających (22) przylegają do bocznej powierzchni zabieraka (15). 7. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 6, znamienny tym, że ograniczający wybranie (17) obszar brzegowy ma stażowanie (18) lub zaokrąglenie. 8. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 7, znamienny tym, że średnica czopu centrującego (21), bądź wybrania (17) jest mniejsza niż zewnętrzna średnica wałka (5). 9. Zespół wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 8, znamienny tym, że średnica czopu centrującego (21) wynosi maksymalnie 30% zewnętrznej średnicy zabieraka (15). 10. Urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego z zespołem (14) wolnego koła według jednego z zastrz. 1 do 9.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)