PL171290B1 - Urzadzenie elektromagnetyczne do regulacji doplywu pradu elektrycznego do elektrycznego rozrusznika silnika spalinowego PL - Google Patents

Abstract

1 Urzadzenie elektrom agnetyczne do regulacji doplywu pradu elektrycznego do elektrycznego rozrusz- nika silnika spalinowego skladajace sie ze wspornika posiadajacego dwa stale styki, które sa polaczone ze zródlem zasilan ia 1 rozrusznikiem elektrycznym , do któ- rego je s t przym ocowana obudow a, posiadajaca prowa- d z a c o - o g r a n ic z a ja c y e le m e n t, w k tó ry m je s t zam ocowany ruchom y zespól polaczony ze srodkowa czescia ruchom ego styku, którego krótsze boki w spól- p ra c u ja ze sta ly m i s ty k a m i w sp o rn ik a o ra z re- g u la cy jn e g o e le k tro m a g n e su sk la d a ja ce g o sie ze stacjonarnej cylindrycznej cewki i jej ruchom ego rdze- nia przem ieszczajacego sie pom iedzy polozeniem spo- czynkowym a prow adzaco-ograniczajacym elementem przy czym ruchom y zespól sk la d a sie z preta um ieszczo- nego pomiedzy ruchom ym rdzeniem a wspornikiem po- siadajacego pierwsza koncow a powierzchnie czolowa w spólpracujaca z ruchom ym rdzeniem , zas drugi koniec preta stanowi glowica polozona naprzeciwko stalych styków oraz posrednia czesc, n a której um ieszczon a jest sprezyna oraz osadzony je s t p rzesuw nie ruchom y styk, znamienne tym, ze ruchom y styk (22) m a ksztalt prostokatnej ramy, której d lu zsze boki ( 4 1) posiadaja w ystepy ( 4 3) na w ew netrznych kraw edziach wspólnie w yznaczajac gniazdo (22a) w którym jest um ieszczona przesuwnie posrednia czesc preta ( 1 8). F IG 1Urzadzenie elektromagnetyczne do regulacji doplywu pradu elektrycznego do elektrycznego rozrusznika, silnika spalinowego PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie elektromagnetyczne do regulacji dopływu prądu elektrycznego do elektrycznego rozrusznika silnika spalinowego

Znane jest z europejskiego opisu patentowego nr 489697 urządzenie elektromagnetyczne posiadające wspornik z dwoma stałymi stykami, które są połączone ze źródłem zasilania i rozrusznikiem elektrycznym do którego przymocowana jest obudowa posiadająca prowadzącoograniczający element. Ponadto posiada ruchomy zespół połączony ze środkową częścią ruchomego styku, którego swobodne końce mogą współpracować ze stałymi stykami w celu regulacji dopływu prądu do rozrusznika oraz regulacyjnego elektromagnesu. Elektromagnes składa się ze stacjonarnej cylindrycznej cewki i jej ruchomego rdzenia, który jest przemieszczany w efekcie wzbudzenia cewki ze swojego początkowego położenia spoczynkowego do położenia końcowego, w którym uderza w ogranicznik, przy czym ruchomy rdzeń przemieszcza się w taki sposób, aby przed osiągnięciem położenia końcowego końca ruchomych styków oparły się o stałe styki. Przy zwieraniu się ze stałymi stykami ruchomy styk może zginać się jak sprężysta belka.

Znane są urządzenia elektromagnetyczne tego rodzaju, w których ruchomy rdzeń uderzając w ogranicznik oddziałowuje również z dużą siłą na element podporowy, na którym są umocowane stałe styki. Zwłaszczate. ostatnie wprowadzane są w drganiaw ich normalnych położeniach roboczych z bardzo znacznymi początkowymi przyspieszeniami rzędu 4000 G Przyspieszenia takie powodują rozłączenie się stałych styków i końców ruchomych styków To zjawisko, które daje efekt w postaci zwiększonej oporności i odpowiadającego jej spadkowi napięcia doprowa171 290 dzanego do rozrusznika elektrycznego, powoduje powstawanie między ruchomym stykiem i stałymi stykami iskrzeń, które mogą osłabić jego trwałość i spowodować tzw. zakleszczenie.

Celem wynalazku jest urządzenie elektromagnetyczne, które pozwoli wyeliminować opisany powyżej problem.

Urządzenie elektromagnetyczne do regulacji dopływu prądu do elektrycznego rozrusznika silnika spalinowego składające się ze wspornika posiadającego dwa stałe styki, które są połączone ze źródłem zasilania i rozrusznikiem elektrycznym, do którego jest przymocowana obudowa, posiadająca prowadząco-ograniczający element, w którymjest zamocowany ruchomy zespół połączony ze środkową częścią ruchomego styku, którego krótsze boki współpracują ze stałymi stykami wspornika oraz regulacyjnego elektromagnesu składającego się ze stacjonarnej cylindrycznej cewki i jej ruchomego rdzenia przemieszczającego się pomiędzy położeniem spoczynkowym a prowadząco-ograniczającym elementem przy czym ruchomy zespół składa się z pręta umieszczonego pomiędzy ruchomym rdzeniem a wspornikiem, posiadającego pierwszą końcową powierzchnię czołową współpracującą z ruchomym rdzeniem, zaś drugi koniec pręta stanowi głowica położona naprzeciwko stałych styków oraz pośrednia część, na której umieszczona jest sprężyna oraz osadzony jest przesuwnie ruchomy styk według wynalazku charakteryzuje się tym, ze ruchomy styk ma kształt prostokątnej ramy, której dłuższe boki posiadają występy na wewnętrznych krawędziach, które wspólnie wyznaczają gniazdo, w którym jest umieszczona przesuwnie pośrednia część pręta.

Korzystnie każdy z występów jest przesunięty symetrycznie względem środka ruchomego styku i jest ustawiony w przeciwnym kierunku, niż występ drugiego dłuższego boku.

Korzystnie położone naprzeciwko siebie krawędzie występów ruchomych styków mają kształty łuku

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektromagnetyczne urządzenie według wynalazku w częściowym przekroju osiowym, a fig. 2 - ruchomy styk elektromagnetycznego urządzenia fig. 1 w rzucie perspektywicznym.

Na fig. 1 pokazano elektromagnetyczne urządzenie 1 przydatne w szczególności do regulacji dopływu prądu do rozrusznika (nie pokazanego) silnika spalinowego. Składa się ono, w znany sposób, z zasadniczo kołpakowo ukształtowanego wspornika 2, w którego dolnej ściance wykonane są dwa otwory 7, przez które przechodzą dwie śruby 5, z materiału przewodzącego elektrycznie, korzystnie z miedzi.

Śruby 5 posiadają łby tworzące stałe styki 5a, które są dociśnięte do dolnej ścianki wspornika 2, przy czym śruby 5 są przymocowane do tej ścianki za pomocą podkładek 11 wtłoczonych na wcisk na gwintowane trzony śrub 5 wystające ze wspornika 2. Śruby 5 służą jako stałe styki i jedna z nich jest połączona ze źródłem zasilania prądem stałym, takim jak akumulator samochodowy, a drugą z elektrycznym rozrusznikiem silnika spalinowego pojazdu mechanicznego.

Rurowa metalowa obudowa 14 jest solidnie przymocowana do wspornika 2, przy czym jej dolna krawędź jest zagięta i zaciśnięta w usytuowanym w górnej części wspornika 2 zewnętrznym pierścieniowym wgłębieniu 2a. W obrębie obudowy 14 jest zamocowany regulacyjny elektromagnes 3. Elektromagnes 3 obejmuje prowadząco-ograniczający element 8 usytuowany tak, aby stykał się z górną krawędzią wspornika 2 i posiadający osiowy kanał 8a. Prowadząco-ograniczający element 8 usytuowany jest wewnątrz rurowej kształtki 9, na którą nawinięta jest regulacyjna cylindryczna cewka 10.

Ruchomy rdzeń 15 elektromagnesu 3 osadzony jest tak. aby przesuwał się w osiowym kanale utworzonym przez kształtkę 9

Prowadząco-ograniczający element 8 spełnia również rolę stałego twornika, do którego przenikają niektóre linie strumienia magnetycznego wytworzonego na drodze pobudzania cylindrycznej cewki 10.

Ruchomy zespół 17 jest przemieszczony osiowo w osiowym kanale 8a prowadząco-ograniczającego elementu 8.

W skład zespołu wchodzi pręt 18 posiadający na swoim końcu, usytuowanym na przeciw wspornika 2. głowicę 19.

171 290

We wgłębieniu 12 wspornika 2 między dolną ścianką wgłębienia 12 i głowicą 19 pręta 18 umieszczona jest zwojowa sprężyna 20.

Na drugim końcu pręta 18 umocowana jest tuleja 21, która jest przemieszczana ruchem przesuwnym w kanale 8a elementu 8.

Między tuleją 21 i głowicą 19 pręta 18 umocowany jest ruchomy styk 22, posiadający zasadniczo prostokątny kształt. Ruchomy styk 22 posiada centralne usytuowane gniazdo 22a. przez które przechodzi pręt 18 oddzielony uszczelniającym elementem 23. Wokół pręta 18, na lego pośredniej części 25 między tuleją 21 i uszczelniającym elementem 23 umieszczona jest dość sztywna zwojowa sprężyna 24. Sprężyna 24 jest wstępnie ściśnięta i dociska ruchomy styk 22 do głowicy 19 pręta 18.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig 2, ruchomy styk 22 ma zasadniczo kształt prostokątnej ramy, której krótsze boki 40 są usytuowane na przeciwko stałych styków 5a i zadaniem ich jest łączenie stałych styków 5a.

Leżące naprzeciw siebie wewnętrzne powierzchnie czołowe dłuższych boków 41 ruchomego styku 22 posiadają odpowiednie występy 43, które wspólnie wyznaczają gniazdo 22a, przez które przechodzi pręt 18 z połączonym z nim uszczelniającym elementem 23.

Jak pokazano na fig. 2, w przedstawionym przykładzie, występy 43 dłuższych boków 41 ruchomego styku 22 są umieszczone na przeciwległych bokach przesunięte względem siebie w stosunku do środka ruchomego styku 22, a ich leżące naprzeciw siebie krawędzie mają kształt zaokrąglonych łuków.

Opisany powyżej ruchomy styk 22 może być wycięty z blachy miedzianej i posiada pewną sprężystą giętkość, i ugina się sprężyście jak belka, gdy jego krótsze boki 40 zostaną dociśnięte do stałych styków 5a.

Jak w przypadku urządzeń znanych ze stanu techniki, regulacyjna cylindryczna cewka 10 po wzbudzeniu powoduje przemieszczenie się rdzenia 15 w kierunku ruchomego zespołu 17. W ten sposób rdzeń 15 jest przemieszczany w kierunku pręta 18 ruchomego zespołu 17 i popycha go w kierunku stałych styków 5a. Po dociśnięciu ruchomych styków 22 do stałych styków 5a ruchomy rdzeń 15 w dalszym ciągujest przemieszczany w kierunku prowadząco-ograni czającego elementu 8. Jednocześnie pręt 18 przesuwa się w kierunku dolnej ścianki wspornika 2, ślizgając się względem ruchomego styku 22 dociśniętego do stałych styków 5a i ściskając zwojową sprężynę 24 między ruchomym stykiem 22 i tuleją 21.

Skok ruchomego rdzenia 15 kończy się w momencie, gdy znajdzie się on w położeniu, w którym uderza w prowadząco-oporowy element 8.

W wyniku tego zderzania wspornik 2 i tworzące z nim całość stałe styki 5a zaczynają drgać w swoich normalnych położeniach, roboczych z dość znacznym przyspieszeniem początkowym, które może osiągać rzędu 4000 G. W tej sytuacji stałe styki 5a dążyłyby do oddzielenia się od końców 40 ruchomych styków 22. W celu uniknięcia tego zjawiska ruchomy styk 22 jest wykonany według wynalazku w taki sposób, aby z chwilą, gdy stałe styki 5a zaczynają drgać, jego swobodne końce 40 mogły wykonywać taki sam ruch jak stałe styki, z przyspieszeniem odpowiadającym ich drganiom własnemu i z amplitudą drgań większą niż amplituda drgań stałych styków 5a.

Jeżeli amplituda drgań czyli przemieszczenie i przyspieszenie stałych styków 5a zostaną oznaczone odpowiednio jako s i a. i przy założeniu, ze w wyniku zderzenia rdzenia 15 z elementem 8 stałe styki 5a wpadają w drganie typu nietłumionego, to a = s ω² sin ot gdzie t jest czasem, a ω = 2 Mf jest kątową częstotliwością drgania, przy czym f oznacza częstotliwość.

Przyspieszenie to przyjmuje maksymalną wartość równą:

^Jm^x = s x =2 = s x (2 Mf)2

Maksymalne przyspieszenie a_max (przyspieszenie szczytowe) i częstotliwość f mogą być zmierzone doświadczalnie.

171 290

Według wynalazku, ruchomy styk 22 musi być zwymiarowany w taki sposób, aby jego końce 40 mogły poruszać się z częstotliwością ai_max większą od maksymalnego przyspieszenia a_ma. stałych styków;

a]max > S X (2łTf)^{2 =} &max

Przyspieszenie ai końców 40 zależy od częstotliwości drgań własnych ruchomych styków 22 i początkowych warunków ruchu, kt a nnd^:>s:x(2 nf)² = a„wx chomego styku w wyniku nacisku wywieranego nań przez sprężynę 24.

a, = si x (2łlfi)~ x sm(2nfi)t

Maksymalne przyspieszenie amaa jest równe:

ai,nax = S| X (2TIfl)²

W celu uniknięcia oddzielenia ruchomego styku 22 od stałych styków 5a niezbędne jest również, aby przemieszczenie stałych styków 5a było mniejsze niż przemieszczenie końców 40 ruchomego styku 22, które może z uwagi na ugięcie statyczne, co najwyżej osiągnąć wartość si.

Jeżeli nacisk wywierany przez sprężynę 24 na ruchomy styk 22 zostanie oznaczony jako 2P, to w punktach zetknięcia ruchomego styku 22 ze stykami stałymi 5a pojawia się reakcja o wielkości P (fig. 2).

Jeżeli odległość między linią środkową ruchomego styku 221 punktami, w których zawiera się on ze stałymi stykami 5a, zostanie oznaczona jako L, to przemieszczenie s i można wyznaczyć ze znanego wzoru:

PxL^{3 S|}“ 3EJ w którym Ejest modułem sprężystości podłużnej ruchomego styku, a Jjest momentem bezwładności.

Częstotliwość drgań końcowych ruchomego styku jest określona wzorem:

f, = 2Πω, =2nrCi(Ml) w którym Mi równe jest połowie masy ruchomego styku, a Ci jest jego sztywnością, którą określa wzór: bh³E w którym (patrz fig. 2) b jest podwójną szerokością boków 41 ruchomego styku 22, h jest grubością ruchomego styku 22, a 1 jest odległością między linią środkową ruchomego styku 22 i punktem przyłożenia wypadkowej nieskończenie małych sił bezwładności do oddziaływujących na każdy nieskończenie mały odcinek belki wykonującej taki sam ruch drgający. W przypadku prostej belki odległość ta jest równa w przybliżeniu 41/5.

Wzory tutaj przytoczone są aktualne w przypadku styku o prostym kształcie odpowiadającym kształtowi prostej belki.

W praktyce obliczenia te są dokonywane przy użyciu metody elementów skończonych.

Po eksperymentalnym wyznaczeniu przyspieszenia ama i częstotliwości f (lub częstotliwości kątowej co ruchu drgającego stałych styków 5a, powyższe wyrażenia umożliwiają takie zwymiarowanie ruchomego styku 22, aby spełniona została zależność:

si > s oraz aj > 2

Jeżeli ruchomy styk 22 wykonany zostanie w taki sposób, aby spełnione zostały te warunki, wówczas jego końce będą faktycznie wykonywać taki sam ruch jak stałe styki 5-5a nie tracąc z nimi ani na chwilę kontaktu, gdy stałe styki 5a zaczynają drgać.

W ten sposób unika się możliwości iskrzenia lub wyładowań łukowych jak i tez ryzyka uszkodzenia stałych styków 5a i/lub ruchomego styku 22. Zachowując taką samą zasadę wynalazku przykłady wykonania i szczegóły konstrukcyjne mogą być oczywiście w szerokim zakresie zmieniane w nawiązaniu do powyższego opisu i rysunków mających wyłącznie charakter niczym nie ograniczonego przykładu, nie odchodząc przez to od mniejszego wynalazku.

171 290

FIS. 2

171 290

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zi

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie elektromagnetyczne do regulacji dopływu prądu elektrycznego do elektrycznego rozrusznika silnika spalinowego składające się ze wspornika posiadającego dwa stałe styki, które są połączone ze źródłem zasilania i rozrusznikiem elektrycznym, do którego jest przymocowana obudowa, posiadająca prowadząco-ogranicżający element, w którym jest zamocowany ruchomy zespół połączony ze środkową częścią ruchomego styku, którego krótsze boki współpracują ze stałymi stykami wspornika oraz regulacyjnego elektromagnesu składającego się ze stacjonarnej cylindrycznej cewki i jej ruchomego rdzenia przemieszczającego się pomiędzy położeniem spoczynkowym a prowadząco-ograniczającym elementem przy czym ruchomy zespół składa się z pręta umieszczonego pomiędzy ruchomym rdzeniem a wspornikiem posiadającego pierwszą końcową powierzchnię czołową współpracującą z ruchomym rdzeniem, zaś drugi koniec pręta stanowi głowica położona naprzeciwko stałych styków oraz pośrednia część, na której umieszczona jest sprężyna oraz osadzony jest przesuwnie ruchomy styk, znamienne tym, że ruchomy styk (22) ma kształt prostokątnej ramy, której dłuższe boki (41) posiadają występy (43) na wewnętrznych krawędziach wspólnie wyznaczając gniazdo (22a), w którym jest umieszczona przesuwnie pośrednia część pręta (18).
2. 2 Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że każdy z występów (43) jest przesunięty symetrycznie względem środka ruchomego styku (22) i jest ustawiony w przeciwnym kierunku, niż występ (43) drugiego dłuższego boku (41).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że położone naprzeciwko siebie krawędzie występów (43) ruchomych styków (22) mają kształt łuku.