PL B1. ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart, DE , DE, DE

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F02N 11/14 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego (30) Pierwszeństwo: , DE, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/16 (73) Uprawniony z patentu: ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PETER FARR, Remchingen, DE JENS LEISTER, Ludwigsburg, DE REINER HIRNING, Eberdingen-Hochdorf, DE RAINER STOECKL, Schwieberdingen, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Balińska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego. W DE U1 opisane jest urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego, które ma elektryczny silnik rozruchowy, którego wał wirnika napędza przez przekładnię zębnik rozrusznika. Na wale wirnika jest umieszczony pakiet twornika z uzwojeniami, które są zasilane prądem przez zespół komutacyjny. Wał wirnika jest na każdej ze swych obu stron czołowych umieszczony w łożysku, przy czym łożysko znajduje się po stronie przekładni w kołnierzu, który opiera się na tarczy łożyskowej, która jest umieszczona na czołowej stronie jarzma bieguna silnika rozruchowego. W tego rodzaju urządzeniach rozruchowych należy uważać na niewielki luz osiowy i promieniowy wału wirnika. W celu ułożyskowania z małym luzem w kierunku promieniowym tuleje łożyskowe na przeciwległych stronach wału wirnika muszą leżeć dokładnie w jednej linii i być odpowiednio precyzyjnie umieszczone w jarzmie, w przeciwnym razie istnieje niebezpieczeństwo zwiększonego tarcia wraz z towarzyszącym mu nagrzewaniem, co może prowadzić do uszkodzenia i skróconego okresu użytkowania łożyska. Niewielkie tolerancje są poza tym istotne dla ochrony przed wnikającymi czynnikami. Urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego, z elektrycznym silnikiem rozruchowym, którego ruch napędowy jest przenoszony przez przekładnię na zębnik rozruchowy, przy czym wał wirnika silnika rozruchowego jest w sąsiedztwie każdej ze swych stron czołowych osadzony obrotowo w jednym łożysku, przy czym położone po stronie przekładni łożysko jest wsparte na tarczy łożyskowej, która jest umieszczona na czołowej stronie jarzma bieguna silnika rozruchowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że łożysko na stronie odwrotnej względem przekładni ma postać łożyska promieniowego bez osiowego podparcia wału wirnika, a ponadto wał wirnika w obu kierunkach osiowych jest wsparty na tarczy łożyskowej. Korzystnie, na wale wirnika jest osadzone koło zębate do napędu przekładni oraz łożysko i koło zębate są umieszczone na przeciwległych stronach tarczy łożyskowej i opierają się na tarczy łożyskowej. Korzystnie, osiowo pomiędzy kołem zębatym i tarczą łożyskową jest umieszczony pierścień rozruchowy, na którym opiera się osiowo koło zębate. Korzystnie, pierścień rozruchowy jest wstawiony na zasadzie połączenia kształtowego w centralne wybranie w tarczy łożyskowej, przez które jest przeprowadzony wał wirnika. Korzystnie, koło zębate na stronie odwrotnej względem tarczy łożyskowej jest zabezpieczone osiowo na wale wirnika przez pierścień zabezpieczający. Korzystnie, tarcza łożyskowa ma garnkowe wgłębienie, w którym jest umieszczone, położone po stronie przekładni łożysko. Korzystnie, na tarczy łożyskowej są umieszczone promieniowe elementy zaciskowe, za pomocą których tarcza łożyskowa jest zaciśnięta na czołowej stronie jarzma bieguna. Korzystnie, promieniowe elementy zaciskowe mają postać wystających osiowo czopów centrujących, które przylegają z promieniową siłą zaciskową do ścianki jarzma bieguna. Korzystnie, czopy centrujące przylegają do wewnętrznej strony ścianki jarzma bieguna. Korzystnie, na bocznej powierzchni wału wirnika jest utworzone pierścieniowe odsadzenie, które przylega do czołowej strony położonego po stronie przekładni, łożyska. Korzystne skutki rozwiązania według wynalazku polegają na zaproponowaniu urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego, które przy prostej budowie konstrukcyjnej zapewnia w kierunku promieniowym i osiowym ułożyskowanie z małym luzem wału wirnika elektrycznego silnika napędowego. Wynalazek odnosi się do urządzenia rozruchowego dla silnika spalinowego, na przykład trwale wzębionego urządzenia rozruchowego, w którym zębnik rozruchowy urządzenia rozruchowego jest trwale wzębiony w wieniec zębaty silnika spalinowego. Urządzenie rozruchowe zawiera elektryczny silnik rozruchowy oraz przekładnię, która przenosi ruch napędowy wału wirnika silnika rozruchowego na zębnik rozruchowy. Wał wirnika silnika rozruchowego jest w sąsiedztwie każdej ze swych obu stron czołowych osadzony obrotowo w jednym łożysku, przy czym położone po stronie przekładni łożysko znajduje się na lub w tarczy łożyskowej, która jest umieszczona na czołowej stronie jarzma bieguna silnika rozruchowego. Korzystne skutki wynalazku wynikają, korzystnie z tego, że łożysko na stronie odwrotnej względem przekładni ma postać łożyska promieniowego, na którym nie zachodzi osiowe podparcie wału wirnika. Natomiast wał wirnika opiera się bezpośrednio lub pośrednio w obu kierunkach osiowych na tarczy łożyskowej, która mieści łożysko położone po stronie przekładni. Wykonanie to ma tę zaletę, że łożysko na stronie odwrotnej względem przekładni pełni tylko funkcję łożyska promieniowego i w tym

3 PL B1 3 miejscu można zrezygnować z podparcia osiowego. Odpowiednio do tego w tej pozycji łańcuch tolerancji osiowych jest mniejszy i można zrezygnować z nastawiania luzu łożyskowego. Osiowe unieruchamianie wału wirnika w jarzmie silnika rozruchowego odbywa się poprzez przeciwległą, położoną po stronie przekładni tarczę łożyskową. Urządzenie rozruchowe według wynalazku cechuje się poza tym uproszczoną konstrukcją, ponieważ na stronie odwrotnej względem przekładni można zrezygnować z takich elementów konstrukcyjnych, jak tarcze zabezpieczające, do podparcia osiowego. Ponadto można osiągnąć lepsze ustawienie obu łożysk w jednej linii, wskutek czego zredukowane zostaje zużycie. Korzystne jest poza tym, że w obszarze miejsc łożyskowania ma miejsce lepsze uszczelnienie silnika rozruchowego. W przypadku elektrycznego silnika rozruchowego chodzi przykładowo o trwale wzbudzony silnik z magnesami trwałymi na wewnętrznej stronie jarzma rozrusznika bądź jarzma bieguna i twornikiem na wale wirnika, na którym znajdują się zasilane prądem uzwojenia, które są zasilane prądem przez zespół komutacyjny. Łożysko promieniowe bez osiowego podparcia wału wirnika znajduje się korzystnie na sąsiadującej z zespołem komutacyjnym stronie silnika rozruchowego. Łożysko promieniowe jest korzystnie, podobnie jak osiowo przeciwległe łożysko, umieszczone w tarczy łożyskowej, która jest nasadzana na czołową stronę jarzma rozrusznika bądź jarzma bieguna silnika rozruchowego. Oba łożyska są korzystnie utworzone przez tuleje łożyskowe, które w szczególności są wykonane jako elementy metalowe. Osiowe podparcie wału wirnika na położonej po stronie przekładni tarczy łożyskowej odbywa się w sposób bezpośredni lub pośredni, w ten sposób, że przykładowo obwodowe odsadzenie pierścieniowe wału wirnika opiera się o czołową stronę położonego po stronie przekładni łożyska, zwłaszcza tulei łożyskowej. Można także przewidzieć na wale wirnika pierścień zabezpieczający, który podpiera osiowo koło zębate, które jest bezobrotowo nasadzone na wał wirnika i na stronie osiowo odwrotnej względem pierścienia zabezpieczającego jest pośrednio lub bezpośrednio podparte osiowo na położonej po stronie przekładni tarczy łożyskowej. Koło zębate tworzy przy tym koło centralne do napędu dołączonej dalej przekładni, która korzystnie ma postać przekładni planetarnej. W połączeniu z pierścieniowym odsadzeniem na bocznej powierzchni wału wirnika, która opiera się o łożysko położone po stronie przekładni, i pierścieniem zabezpieczającym oraz kołem zębatym, które jest umieszczone bezobrotowo na wale wirnika, jest osiągane osiowe podparcie na tarczy łożyskowej w obu kierunkach osiowych wału wirnika. Tarcza łożyskowa ma centralne wybranie, przez które jest przeprowadzony wał wirnika. Centralne wybranie może poza tym stanowić gniazdo pierścienia rozruchowego, który jest umieszczony osiowo pomiędzy kołem zębatym i tarczą łożyskową i o który opiera się osiowo koło zębate. Pierścień rozruchowy może być wykonany z odpornego na zużycie materiału, takiego jak na przykład stal sprężynowa, i chroni tarczę łożyskową, która może być wykonana z bardziej miękkiego materiału, na przykład jako blacha głębokotłoczna. Pierścień rozruchowy jest ewentualnie wstawiony na zasadzie połączenia kształtowego w centralne wybranie w tarczy łożyskowej i może być przykładowo wywinięty w wybraniu. Położone po stronie przekładni łożysko, zwłaszcza w wykonaniu jako tuleja łożyskowa, według następnego korzystnego przykładu wykonania, może być wstawione w garnkowe wgłębienie tarczy łożyskowej. Tuleja łożyskowa w garnkowym wgłębieniu znajduje się po stronie twornika tarczy łożyskowej, natomiast koło zębate jest umieszczone na przeciwległej stronie tarczy łożyskowej. Według jeszcze innego korzystnego wykonania na położonej po stronie przekładni tarczy łożyskowej są umieszczone promieniowe elementy zaciskowe, za pomocą których tarcza łożyskowa jest zaciśnięta na czołowej stronie jarzma bieguna. Przy montażu tarcza łożyskowa może być nasuwana siłą zaciskową na czołową stronę jarzma bieguna, przy czym przez promieniowe elementy zaciskowe jest przenoszona wystarczająco duża siła zaciskowa, która zapewnia niezawodne osadzenie tarczy łożyskowej na jarzmie bieguna. Promieniowe elementy zaciskowe są przykładowo ukształtowane na tarczy łożyskowej jako wystające osiowo czopy centrujące, które przylegają do ścianki jarzma bieguna, zwłaszcza do wewnętrznej strony ścianki, z promieniową oraz z osiową siłą zaciskową. Na obwodzie tarczy łożyskowej jest korzystnie rozmieszczonych więcej promieniowych elementów zaciskowych, aby osiągnąć równomierne na obwodzie przenoszenie siły pomiędzy jarzmem bieguna i tarczą łożyskową. W wykonaniu promieniowych elementów zaciskowych jako czopów centrujących mają one korzystnie zaokrąglony wierzchołek, aby przy osiowym nasuwaniu na czołową stronę jarzma bieguna zapobiec przechylaniu.

4 4 PL B1 Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego, z elektrycznym silnikiem rozruchowym, którego wał silnika jest sprzężony z przekładnią, która napędza obrotowo zębnik rozruchowy, w przekroju wzdłużnym, fig. 2 urządzenie rozruchowe w obszarze położonego po stronie przekładni ułożyskowania wału wirnika, w przekroju, fig. 3 pierścień zabezpieczający do osiowego zabezpieczania koła centralnego, które na stronie czołowej jest połączone bezobrotowo z wałem wirnika, fig. 4 tarczę łożyskową, która jest umieszczana na czołowej stronie rury biegunowej elektrycznego silnika rozruchowego, w widoku perspektywicznym oraz fig. 5 przekrój przez tarczę łożyskową według fig. 4. Na figurach jednakowe elementy konstrukcyjne są opatrzone jednakowymi oznaczeniami odsyłającymi. Urządzenie rozruchowe według wynalazku w zalecanych przykładach wykonania przedstawionych na fig. 1 5 opisano bardziej szczegółowo poniżej. Na fig. 1 jest przedstawione urządzenie rozruchowe 1 dla silnika rozruchowego, które ma postać trwale wzębionego rozrusznika. Urządzenie rozruchowe 1 zawiera elektryczny silnik rozruchowy 2, przekładnię 3 i wał napędowy 4 z umieszczonym na nim bezobrotowo zębnikiem rozruchowym 5. W celu uruchomienia silnika spalinowego uruchamia się elektryczny silnik rozruchowy 2, którego ruch napędowy jest przenoszony przez przekładnię 3 na wał napędowy 4 i zębnik rozruchowy 5, który jest zazębiony z wieńcem zębatym silnika spalinowego i napędza go. Elektryczny silnik rozruchowy 2 ma postać trwale wzbudzonego silnika elektrycznego i ma na wewnętrznej stronie jarzma 6 bieguna bądź stojana magnesy trwałe 7. Silnik rozruchowy 2 ma postać silnika z wirnikiem wewnętrznym i ma w jarzmie 6 bieguna osadzony obrotowo wał 8 wirnika z pakietem 9 twornika, który zawiera pewną liczbę rozmieszczonych na obwodzie uzwojeń, które są zasilane prądem przez zespół komutacyjny 10. Przeciwległy osiowo względem przekładni 3 zespół komutacyjny 10 zawiera położone po stronie jarzma szczotki węglowe w uchwytach szczotek i położony po stronie wirnika kolektor, do którego bocznej powierzchni szczotki węglowe są dociskane siłą w kierunku promieniowym. Po stronie przekładni w sąsiedztwie strony czołowej z wałem 8 wirnika jest połączone koło zębate 11, które stanowi koło centralne i napędza obrotowe elementy konstrukcyjne przekładni 3. Przekładnia 3 ma postać przekładni planetarnej, koło centralne 11 na wale 8 wirnika napędza koła planetarne przekładni planetarnej, które poprzez czopy osiowe są utrzymywane na wsporniku planetarnym, który jest połączony bezobrotowo z wałem napędowym 4 z zębnikiem rozruchowym 5. Przekładnia 3 jest umieszczona w elemencie konstrukcyjnym 16 jarzma, który łączy się czołowo z jarzmem 6 bieguna silnika rozruchowego 2 i w którym osadzony jest obrotowo także wał napędowy 4 zębnika rozruchowego 5. Wał 8 wirnika jest osadzony obrotowo w położonym po stronie komutatora łożysku 12, które jest umieszczone w tarczy łożyskowej 13, która jest nasadzona po bokach zespołu komutacyjnego 10 na czołową stronę jarzma 2 bieguna i z nim połączona. Łożysko 12 ma postać łożyska promieniowego, w którym wał 8 wirnika jest podparty jedynie w kierunku promieniowym, ale nie w kierunku osiowym, w odniesieniu do wzdłużnej osi 17. Łożysko 12 ma postać tulei łożyskowej. Jak widać na fig. 1 w połączeniu z następnymi figurami, wał 8 wirnika na przeciwległej osiowo stronie jest umieszczony obrotowo w następnym łożysku 14, które jest utrzymywane w następnej tarczy łożyskowej 15. Również łożysko 14 ma postać tulei łożyskowej, tuleje łożyskowe 12 i 14 są wykonane zwłaszcza z materiału odpornego na zużycie. W obszarze położonej po stronie przekładni tarczy łożyskowej 15 wał wirnika jest podparty w obu kierunkach osiowych. Wał 8 wirnika jest zaopatrzony w pierścieniowe odsadzenie 18, którym wał wirnika jest podparty osiowo względem czołowej strony tulei łożyskowej 14. W kierunku osiowo przeciwnym podparcie wału wirnika następuje poprzez koło zębate 11 i pierścień zabezpieczający 19 (fig. 2, 3), który jest wstawiony w rowek sąsiadujący z czołową stroną wału 8 wirnika i podpiera osiowo czołową stronę koła zębatego 11. Koło zębate 11 na stronie przeciwległej osiowo względem pierścienia zabezpieczającego 19 może się opierać na tarczy łożyskowej 15. Aby zapobiec ścieraniu tarczy łożyskowej 15 wskutek styku z kołem zębatym 11, na tarczy łożyskowej 15 jest zamocowany pierścień rozruchowy 20 (fig. 2) z odpornego na zużycie materiału, który jest wywinięty w centralne wybranie w tarczy łożyskowej 15, przez które jest przeprowadzony wał 8 wirnika. Wraz z wywinięciem pierścienia rozruchowego 20 w centralne wybranie w tarczy łożyskowej 15 wygięty zostaje leżący promieniowo wewnątrz odcinek pierścienia rozruchowego 20, wobec czego pierścień rozruchowy 20 obejmuje co najmniej częściowo ograniczającą centralne wybranie

5 PL B1 5 ściankę tarczy łożyskowej 15 i w kierunku osiowym ma miejsce połączenie kształtowe pomiędzy pierścieniem rozruchowym 20 i tarczą łożyskową 15. Tarcza łożyskowa 15 ma garnkowe wgłębienie 21, w którego dnie jest wykonane centralne wybranie, przy czym garnkowy kształt wgłębienia 21 jest otwarty osiowo w kierunku silnika rozruchowego 2. W garnkowe wgłębienie 21 jest wstawione, wykonane w postaci tulei, łożysko 14. Koło zębate 11 znajduje się osiowo na odwrotnej względem łożyska 14 stronie tarczy łożyskowej 15. Jak widać na fig. 1 w połączeniu z fig. 4, 5, na tarczy łożyskowej 15 po stronie zwróconej do silnika rozruchowego są usytuowane, rozmieszczone na obwodzie, czopy centrujące 22, które stanowią promieniowe elementy zaciskowe do zaciskowego łączenia tarczy łożyskowej 15 z jarzmem 6 bieguna silnika rozruchowego 2. Czopy centrujące 22, z których w przykładzie wykonania na tarczy łożyskowej 15 jest usytuowanych sześć sztuk, rozmieszczonych na obwodzie, mogą być ukształtowane jednoczęściowo z tarczą łożyskową 15 lub jako oddzielne elementy konstrukcyjne, które jednak są połączone na stałe z tarczą łożyskową 15. W celu montażu jarzmo 6 bieguna i tarczę łożyskową 15 zestawia się ze sobą osiowo, aż czopy centrujące 22 znajdą się w pozycji przylegania do wewnętrznej strony ścianki jarzma 6 bieguna w sąsiedztwie jego czołowej strony. Czopy centrujące 22 powodują promieniową i osiową siłę zaciskową, z jaką jarzmo 6 bieguna i tarcza łożyskowa 15 są utrzymywane przy sobie. Poza tym ma miejsce ustawienie w jednej linii ze współosiowymi osiami wzdłużnymi jarzma 6 bieguna i tarczy łożyskowej 15, co pozwala osiągnąć także lepsze ustawienie w jednej linii łożysk 12 i 14 w tarczach łożyskowych 13 i 15. Równocześnie na czołowej stronie jarzma 6 bieguna wraz z nasadzeniem tarczy łożyskowej 15 następuje zamknięcie, szczelne w odniesieniu do przepływu i wody. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie rozruchowe dla silnika spalinowego, z elektrycznym silnikiem rozruchowym, którego ruch napędowy jest przenoszony przez przekładnię na zębnik rozruchowy, przy czym wał wirnika silnika rozruchowego jest w sąsiedztwie każdej ze swych stron czołowych osadzony obrotowo w jednym łożysku, przy czym położone po stronie przekładni łożysko jest wsparte na tarczy łożyskowej, która jest umieszczona na czołowej stronie jarzma bieguna silnika rozruchowego, znamienne tym, że łożysko (12) na stronie odwrotnej względem przekładni (3) ma postać łożyska promieniowego bez osiowego podparcia wału (8) wirnika, a ponadto wał (8) wirnika w obu kierunkach osiowych jest wsparty na tarczy łożyskowej (15). 2. Urządzenie rozruchowe według zastrz. 1, znamienne tym, że na wale (8) wirnika jest osadzone koło zębate (11) do napędu przekładni (3) oraz łożysko (14) i koło zębate (11) są umieszczone na przeciwległych stronach tarczy łożyskowej (15) i opierają się na tarczy łożyskowej (15). 3. Urządzenie rozruchowe według zastrz. 2, znamienne tym, że osiowo pomiędzy kołem zębatym (11) i tarczą łożyskową (15) jest umieszczony pierścień rozruchowy (20), na którym opiera się osiowo koło zębate (11). 4. Urządzenie rozruchowe według zastrz. 3, znamienne tym, że pierścień rozruchowy (20) jest wstawiony na zasadzie połączenia kształtowego w centralne wybranie w tarczy łożyskowej (15), przez które jest przeprowadzony wał (8) wirnika. 5. Urządzenie rozruchowe według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienne tym, że koło zębate (11) na stronie odwrotnej względem tarczy łożyskowej (15) jest zabezpieczone osiowo na wale (8) wirnika przez pierścień zabezpieczający (19). 6. Urządzenie rozruchowe według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienne tym, że tarcza łożyskowa (15) ma garnkowe wgłębienie (21), w którym jest umieszczone, położone po stronie przekładni łożysko (14). 7. Urządzenie rozruchowe według jednego z zastrz. 1 do 6, znamienne tym, że na tarczy łożyskowej (15) są umieszczone promieniowe elementy zaciskowe (22), za pomocą których tarcza łożyskowa (15) jest zaciśnięta na czołowej stronie jarzma (6) bieguna. 8. Urządzenie rozruchowe według zastrz. 7, znamienne tym, że promieniowe elementy zaciskowe mają postać wystających osiowo czopów centrujących (22), które przylegają z promieniową siłą zaciskową do ścianki jarzma (6) bieguna. 9. Urządzenie rozruchowe według zastrz. 8, znamienne tym, że czopy centrujące (22) przylegają do wewnętrznej strony ścianki jarzma (6) bieguna.

6 6 PL B1 10. Urządzenie rozruchowe według jednego z zastrz. 1 do 9, znamienne tym, że na bocznej powierzchni wału (8) wirnika jest utworzone pierścieniowe odsadzenie (18), które przylega do czołowej strony położonego po stronie przekładni, łożyska (14). Rysunki

7 PL B1 7

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