Шестерня с обгонной муфтой соединяет стартер с маховиком.
Привод стартера: устройство и принцип работы
Привод стартера — часть системы «Система запуска». Аккумулятор даёт энергию стартеру и относится к электрооборудованию. В некоторых гибридах запуск выполняет стартер-генератор.
Команда
Система проверяет условия и включает стартер.
Вращение
Стартер проворачивает маховик и коленвал.
Отключение
Когда двигатель заработал, шестерня стартера выходит из зацепления.
Бендикс: муфта свободного хода и шестерня в модели «Стартер»
Шестерня 9 зубьев выдвигается на 16 мм по винтовым шлицам. В обойме пять роликов в клиновых пазах: когда стартер ведёт, ролики заклиниваются и передают момент; когда двигатель обгоняет шестерню, ролики уходят в широкую часть пазов и муфта проскальзывает.
Признаки неисправности
Мотор воет, а коленчатый вал не крутится (пробуксовка муфты); скрежет при включении.
Неисправности, связанные с деталью
Пробуксовка муфты бендикса. Признаки: слышно, как мотор стартера раскручивается с воем, но коленчатый вал не двигается или проворачивается рывками. Что происходит внутри: ролики и обойма роликовой муфты изношены, пружины ослабли. В разрезе видно: стёртые ролики стоят у узкого конца пазов с зазором до обоймы и не заклиниваются, обойма проворачивается вокруг них. Муфта держит на шестерне стартера только 2 Н·м вместо 10 Н·м, нужных для прокрутки (на коленвале через венец это около 140 Н·м). Что проверить: бендикс должен проворачиваться только в одну сторону и не прокручиваться рукой в другую. Изношенный бендикс меняют вместе с осмотром венца.
Сколоты зубья венца. Признаки: иногда при повороте ключа раздаётся скрежет, а двигатель не прокручивается. Со второй попытки всё нормально. Обычно это одни и те же места венца. Что происходит внутри: четырёхцилиндровый двигатель чаще всего останавливается в двух положениях, и шестерня бьёт в одни и те же зубья. В двух местах напротив друг друга по восемь зубьев (около 20°): четыре сколоты почти до впадин, соседние скруглены. Пока против шестерни сколотые зубья, она не может войти в зацепление; скрежеща, она чуть доворачивает венец, и со следующей попытки входит. Что проверить: осмотреть венец через смотровое окно картера, проворачивая коленвал ключом. Изношенный венец меняют (или маховик целиком), заодно — бендикс.
Как стартер раскручивает двигатель
Сначала шестерня, потом ток. Тяговое реле сначала вводит шестерню в зацепление и только в конце хода замыкает силовые контакты. Так зубья не бьются на полных оборотах.
Две обмотки реле. Втягивающая обмотка из толстого провода даёт большое усилие на старте хода. Когда контакты замкнулись, на обоих её концах одинаковое напряжение и ток через неё прекращается; якорь держит тонкая удерживающая обмотка.
Большой ток — маленький мотор. Мотор с магнитами весит около 2 кг, но потребляет 2–3 кВт. Он рассчитан на работу секундами: длительная прокрутка его перегревает.
Редуктор и венец. Планетарный ряд (4,5) и пара шестерня–венец (14,7) превращают 10 000 об/мин якоря в 150–250 об/мин коленвала и умножают момент в 59 раз.
Муфта свободного хода. Когда двигатель заводится, он раскручивает шестерню до 10 000+ об/мин. Ролики муфты уходят в широкую часть пазов, шестерня отсоединяется от мотора, иначе якорь разнесло бы центробежной силой.
Упрощения модели
Нагрузка двигателя — постоянное трение плюс сжатия четырёх цилиндров; вязкость масла учтена через температуру грубо.
Мотор, аккумулятор и провода сведены к одной ЭДС и сумме сопротивлений; нагрев и индуктивность не учтены.
Ход шестерни и реле показаны в реальном масштабе, но зазоры увеличены для наглядности.
Корпус показан прозрачным, обмотки реле, магниты, венец редуктора и обойма муфты — в разрезе, держатели щёток полупрозрачные. Пазы обмотки якоря и витки упрощены, межвитковая изоляция не показана.
В виде «Муфта свободного хода» обойма, шестерня и вал рассечены поперёк через середину роликов, а нос корпуса, венец и маховик перед разрезом убраны. Тёмная метка на внутренней обойме показывает, вращается ли она вместе с наружной.
Износ в неисправностях показан крупнее, чем бывает: ролики муфты тоньше на 1,8 мм (в жизни это десятые доли миллиметра, плюс выработка на обойме), сколы зубьев венца срезаны чисто. Бледный контур над щёткой — стёртая её часть, искры условные. Мёртвая точка изношенных щёток выпадает строго через раз (в жизни — как остановился якорь), постучать по корпусу в модели нельзя: помогает следующая попытка. После попытки со скрежетом на сколотом венце шестерня на выходе всегда доворачивает венец на целые зубья (в жизни — как повезёт).
Запуск двигателя показан условно: «вспышки» начинаются после двух оборотов при достаточной частоте прокрутки.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.