МЕХАНИЗМ КЛАПАННОГО ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО С ПОМОЩЬЮ КЛАПАНОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
VALVE GAS CONTROL MECHANISM FOR VALVE-CONTROLLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к механизму клапанного газораспределения для управляемого с помощью клапанов двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Для создания механизма клапанного газораспределения с плавным ходом, а также при возникновении изменений момента и точными фазами газораспределения газообменных клапанов в двигателях внутреннего сгорания, необходимо обеспечивать определенные соотношения зубчатых зацеплений и расстояния между осями находящихся в зацеплении друг с другом цилиндрических зубчатых колес, что в новом состоянии двигателя внутреннего сгорания не представляет проблем. Однако при возможно требующихся ремонтах, соответственно переборке двигателя, при которой должна осуществляться, например, обработка головки цилиндров или соответствующей плоской поверхности блока цилиндров, изменяются расстояния между осями коленчатого вала и распределительного вала и тем самым соотношения зубчатого зацепления на цилиндрических зубчатых колесах.
Из АТ 001 616 U1 известен механизм клапанного газораспределения, в котором цилиндрические зубчатые колеса на коленчатом валу и расположенном вверху распределительному валу соединены через промежуточное зубчатое колесо, которое установлено на перемещаемой опорной цапфе. При этом опорная цапфа удерживается с помощью двух кулис, которые установлены с возможностью поворота вокруг поворотной оси распределительного вала и вокруг поворотной оси коленчатого вала и расположены под углом относительно друг друга. При изменении расстояния между поворотными осями коленчатого вала и распределительного вала, например вследствие выравнивания уплотнительной поверхности головки цилиндров, изменяется также положение опорной цапфы промежуточного зубчатого колеса, при этом сохраняются требуемые зубчатые зацепления.
Задачей изобретения является создание механизма (привода) клапанного газораспределения указанного в начале вида, который при стабильной конструкции с помощью простых средств обеспечивает возможность точной компенсации возможно возникающих при ремонте изменений расстояний между осями и, при необходимости, юстировки фаз газораспределения.
Решение этой задачи обеспечивается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Другие предпочтительные и особенно целесообразные модификации изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению предлагается, что опорная цапфа для промежуточного зубчатого колеса предназначена для закрепления по меньшей мере в двух положениях на торцевой стороне двигателя внутреннего сгорания. Эти положения соответствуют предпочтительно новому состоянию двигателя внутреннего сгорания и заданному состоянию ремонта двигателя внутреннего сгорания с измененными расстояниями между осями коленчатого вала и распределительного вала. Основная идея изобретения состоит в том, что в случае переборки двигателя и требуемого выравнивания блока цилиндров или головки цилиндров в качестве первой стадии задается определенная глубина обработки (например, 0,5 мм), и в механизме клапанного газораспределения предусматривается для опорной цапфы конструктивно вычисленное второе положение крепления, которое для измененного расстояния между осями цилиндрических зубчатых колес снова обеспечивает оптимальные соотношения зацепления. В обоих положениях обеспечивается стабильная конструкция механизма клапанного газораспределения с всегда стационарной опорной цапфой для промежуточного зубчатого колеса.
Предпочтительно, предусмотрена возможность крепления опорной цапфы с помощью нескольких крепежных элементов, в частности крепежных винтов, на торцевой стороне двигателя внутреннего сгорания, при этом для каждого из положений в торцевую сторону заделаны отдельные противоположные элементы, например резьбовые отверстия. В этом случае в новом состоянии или состоянии ремонта можно опорную цапфу для промежуточного зубчатого колеса просто переставлять, соответственно, неподвижно позиционировать с помощью соответствующих резьбовых отверстий и крепежных винтов.
Для обеспечения простого снабжения смазочным маслом на торцевой стороне двигателя внутреннего сгорания могут быть предусмотрены два открытых к торцевой стороне канала для смазочного масла, которые в одном или другом положении расположены соосно с каналом для смазочного масла в опорной цапфе промежуточного зубчатого колеса. При этом опорная цапфа может в одном или другом положении закрывать соответствующий один из каналов для смазочного масла. Однако можно также закрывать один или другой канал для смазочного масла с помощью потайного винта. Кроме того, может быть предусмотрена возможность установки в выходы каналов для смазочного масла сменной центрирующей втулки, которая вместе с соответствующей выемкой в опорной цапфе обеспечивает точное позиционирование опорной цапфы в соответствующем положении.
Возможно возникающее за счет измененных расстояний между осями изменение фаз газораспределения можно компенсировать посредством выполнения с возможностью регулирования цилиндрического зубчатого колеса на распределительном валу в окружном направлении относительно распределительного вала. В качестве альтернативного решения может быть предусмотрена возможность замены цилиндрического зубчатого колеса на распределительном валу в состоянии ремонта двигателя внутреннего сгорания изготовленным для состояния ремонта цилиндрическим зубчатым колесом с соответствующим изменению фаз газораспределения, сдвинутым по фазе зубчатым венцом.
Однако в предпочтительной модификации изобретения может быть предусмотрено выполненное в качестве регулировочного зубчатого колеса промежуточное зубчатое колесо, которое с помощью другой стационарной опорной цапфы установлено на торцевой стороне двигателя внутреннего сгорания и с помощью которого обеспечивается возможность точного регулирования фаз газораспределения клапанов двигателя внутреннего сгорания.
В частности, регулировочное зубчатое колесо может быть образовано с помощью двух переставляемых в окружном направлении относительно друг друга зубчатых колес, из которых одно зубчатое колесо находится в зацеплении с одним цилиндрическим зубчатым колесом, а другое зубчатое колесо - с переставляемым в два положения промежуточным зубчатым колесом. Однако предпосылкой для этого является применение двухколейного (двухканального) механизма клапанного газораспределения с соответствующим осевым смещением находящихся в зацеплении с регулировочным зубчатым колесом зубчатых колес. Для точной установки фаз газораспределения оба зубчатых колеса регулировочного зубчатого колеса ослабляются относительно друг друга, затем коленчатый вал и распределительный вал переводятся в определенное положение верхней мертвой точки, например поршня первого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, и затем зубчатые колеса регулировочного зубчатого колеса скрепляются друг с другом в этом положении. Эту простую возможность регулирования можно осуществлять как в новом состоянии двигателя внутреннего сгорания, так и в состоянии ремонта. Однако может быть также предпочтительным применять сложное в изготовлении регулировочное зубчатое колесо лишь для состояния ремонта, в то время как в новом состоянии применяется простое цилиндрическое зубчатое колесо соответствующей ширины.
Дополнительно к этому, в регулировочном зубчатом колесе можно использовать между его обоими зубчатыми колесами входящую в окружную канавку опорной цапфы, удерживаемую между зубчатыми колесами стопорную шайбу, за счет чего регулировочное зубчатое колесо и опорная цапфа образуют предварительный монтажный блок, и/или на опорной цапфе можно отказаться от аксиально направляющего опорного буртика.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что цилиндрическое зубчатое колесо на коленчатом валу находится в зацеплении с большим зубчатым колесом ступенчатого зубчатого колеса, в котором меньшее, смещенное относительно оси зубчатое колесо находится в зацеплении с промежуточным зубчатым колесом, и что, кроме того, промежуточное зубчатое колесо находится в зацеплении с одним зубчатым колесом регулировочного зубчатого колеса, а второе зубчатое колесо регулировочного зубчатого колеса находится в зацеплении с цилиндрическим зубчатым колесом на распределительном валу. Тем самым может быть создан пространственно компактный механизм (привод) клапанного газораспределения, который, наряду с обеспечением возможности установки передаточного отношения в четырехтактных двигателях, обеспечивает также благоприятные диаметры зубчатых колес, которые приводят, например, к небольшой конструктивной высоте двигателя внутреннего сгорания. При этом предпочтительно цилиндрические зубчатые колеса на коленчатом валу и на распределительном валу и большее зубчатое колесо ступенчатого зубчатого колеса, а также одно зубчатое колесо регулировочного зубчатого колеса расположены в одной плоскости зубчатых колес, а меньшее зубчатое колесо на ступенчатом зубчатом колесе и второе зубчатое колесо регулировочного зубчатого колеса расположены во второй лежащей позади плоскости зубчатых колес.
Наконец, переставляемое в два положения промежуточное зубчатое колесо и, возможно, ступенчатое зубчатое колесо могут быть расположены на торцевой стороне блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а регулировочное зубчатое колесо может быть расположено на соответствующей торцевой стороне головки цилиндров.
Ниже приводится более подробное пояснение примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - приводящий в действие лежащий сверху распределительный вал механизм клапанного газораспределения, управляемого с помощью клапанов двигателя внутреннего сгорания, содержащий промежуточные зубчатые колеса, из которых одно выполнено в виде ступенчатого зубчатого колеса, одно - в виде переставляемого в два положения промежуточного зубчатого колеса и одно - в виде регулировочного зубчатого колеса, на виде спереди;
фиг.2 - продольный разрез механизма клапанного газораспределения по линии II-II на фиг.1;
фиг.3 - выполняемое в двух положениях место крепления опорной цапфы промежуточного зубчатого колеса с двумя местами выхода каналов для смазочного масла и смещенными относительно друг друга резьбовыми отверстиями в показанной на фиг.1 торцевой стороне блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания; и
фиг.4 - предварительный монтажный блок из регулировочного зубчатого колеса и опорной цапфы механизма клапанного газораспределения, согласно фиг.1 и 2, в изометрической проекции.
На фиг.1 и 2 показан механизм (привод) 1 клапанного газораспределения для управляемого с помощью клапанов четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с лежащим сверху, установленным с возможностью вращения в головке 2 цилиндров и известным образом управляющим клапанами газораспределения распределительным валом 3 с приводным цилиндрическим зубчатым колесом 4, которое с помощью трех промежуточных зубчатых колес 5, 6, 7 приводится во вращение от цилиндрического зубчатого колеса 8 на установленном с возможностью вращения в блоке 9 цилиндров двигателя внутреннего сгорания коленчатом валу 10. Головка 2 цилиндров закреплена на блоке 9 цилиндров в изображенной плоскости 11 уплотнения с промежуточным включением не изображенной прокладки головки цилиндров и имеет закрывающую привод клапанов (не изображен) крышку 2b клапанов. Механизм 1 клапанного газораспределения изображен лишь настолько, насколько требуется для понимания данного изобретения.
Промежуточное зубчатое колесо 5 выполнено в виде ступенчатого зубчатого колеса с большим зубчатым колесом 5а и соседним в осевом направлении малым зубчатым колесом 5b, при этом цилиндрическое зубчатое колесо 8 на коленчатом валу 10 находится в зацеплении с большим зубчатым колесом 5а, в то время как малое зубчатое колесо 5b приводит во вращение в лежащем за ним канале (см. фиг.2) промежуточное зубчатое колесо 6. Ступенчатое зубчатое колесо 5 и промежуточное зубчатое колесо 6 установлены с возможностью вращения на опорных цапфах 12, 13 (см. фиг.1), которые закреплены, каждая, с помощью четырех крепежных винтов 14 на торцевой стороне 9а блока 9 цилиндров.
Промежуточное зубчатое колесо 6 находится в зацеплении с другим промежуточным зубчатым колесом 7, которое дополнительно к этому находится в зацеплении с цилиндрическим зубчатым колесом 4 на распределительном валу 3 и которое установлено с возможностью вращения на опорной цапфе 15. Опорная цапфа 15 закреплена на торцевой стороне 2а головки 2 цилиндров с помощью, например, трех крепежных винтов 14.
Если при переборке двигателя внутреннего сгорания в плоскости 11 уплотнения головка 2 цилиндров и/или блок 9 цилиндров для возобновления плоской уплотнительной поверхности подвергаются обработке со снятием материала заданной величины, например 0,5 мм, то, как следует из фиг.1, изменяется соответственно расстояние между осями коленчатого вала 10 и распределительного вала 3.
Для восстановления правильных соотношений зубчатого зацепления между промежуточным зубчатым колесом 6 на блоке 9 цилиндров и промежуточным зубчатым колесом 7 на головке 2 цилиндров, промежуточное зубчатое колесо 6 (это может быть также промежуточное зубчатое колесо 7), соответственно, ее опорная цапфа 13 смещается во второе, конструктивно заданное положение (показано на фиг.1 штриховыми линиями).
Это поясняется на фиг.3, где показана торцевая сторона 9а блока 9 цилиндров с контуром установленной опорной цапфы 13. При этом сплошной линией показано положение опорной цапфы 13 в состоянии изготовления, соответственно, в новом состоянии двигателя внутреннего сгорания, и штриховой линией показано положение после обработки уплотнительных поверхностей головки 2 цилиндров и/или блока 9 цилиндров.
В торцевой стороне 9а центрально относительно опорной цапфы 13 предусмотрено место 16 выхода интегрированного в блоке 9 цилиндров канала для смазочного масла, в который вставлена предпочтительно лежащая концентрично опорной цапфе 13 центрирующая втулка 17. Дополнительно к этому, центрирующая втулка 17 выступает с точной приводкой в соответствующую выемку опорной цапфы 13, к которой примыкает выполненный в опорной цапфе 13 канал для смазочного масла (не изображен) для смазки промежуточного зубчатого колеса 6. Опорная цапфа 13 закреплена с помощью четырех крепежных винтов 14, которые ввинчиваются в расположенные соответствующим образом резьбовые отверстия в торцевой стороне блока 9 цилиндров.
Опорная цапфа 13 вместе с промежуточным зубчатым колесом 6 может быть перестановлена во второе, соответствующее состоянию после ремонта положение (изображено штрихами), для компенсации выполненного снятия материала на 0,5 мм и соответственно измененных расстояний между осями, при этом на торцевой стороне 9а предусмотрено второе место 18 выхода канала для смазочного масла и второе, соответственно сдвинутое в сторону и возможно повернутое расположение резьбовых отверстий 19.
Для перестановки опорной цапфы 13 центрирующая втулка 17 удаляется из места 16 выхода и вставляется в место 18 выхода. Как показано на фиг.3, соответствующее не используемое место 16 или 18 выхода непосредственно закрывается опорной цапфой 13 (однако может также закрываться, например, потайным винтом или т.п.).
Возможно вызванное смещением опорной цапфы 13, соответственно промежуточного зубчатого колеса 6, изменение фаз газораспределения на распределительном валу 3 может быть компенсировано тем, что цилиндрическое зубчатое колесо 4 на распределительном валу 3 выполнено с возможностью перестановки относительно распределительного вала 3, за счет чего можно само по себе известным образом выполнять новую установку фаз газораспределения.
В качестве альтернативного решения можно изготавливать и устанавливать в случае ремонта цилиндрическое зубчатое колесо 4, модифицированное относительно цилиндрического зубчатого колеса 4, зубчатый венец которого выполняется с фазовым сдвигом в соответствии с заданным изменением фаз газораспределения. В этом случае механизм 1 клапанного газораспределения можно снова монтировать практически как в новом состоянии двигателя внутреннего сгорания без дополнительных затрат труда на регулирование.
Однако в показанном примере выполнения промежуточное зубчатое колесо 7 выполнено в виде регулировочного зубчатого колеса (см. фиг.4), которое состоит из двух зубчатых колес 7а, 7b, которые установлены вместе с возможностью вращения на опорной цапфе 15 и скреплены друг с другом с помощью винтов 20. Показанные здесь лишь в качестве примера четыре винта 20 проходят через удлиненные выемки 21 в зубчатом колесе 7а и ввинчены в соответствующие резьбовые отверстия 22 во втором зубчатом колесе 7b. За счет отпускания винтов 20 можно переставлять оба зубчатых колеса 7а, 7b относительно друг друга в окружном направлении.
Между обоими непосредственно соседними в осевом направлении зубчатыми колесами 7а, 7b вдвинута U-образная стопорная шайба 23, которая радиально внутри входит в окружную канавку 15а опорной цапфы 15 и радиально снаружи удерживается в кольцеобразной выемке 7с одного зубчатого колеса 7а.
С помощью стопорной шайбы 23 оба зубчатых колеса 7а, 7b юстируются в осевом направлении на опорной цапфе 15 и образуют предварительно смонтированный блок, если оба зубчатых колеса 7а, 7b свободно скреплены друг с другом с помощью винтов 20. Однако стопорная шайба 23 не препятствует свободному вращению регулировочного зубчатого колеса 7 на опорной цапфе 15. Механизм 1 клапанного газораспределения может быть выполнен в новом состоянии двигателя внутреннего сгорания с соответствующей общему промежуточному зубчатому колесу 7 шириной (равной ширине обоих зубчатых колес 7а, 7b), в котором фазы газораспределения конструктивно заданы за счет простого монтажа всех зубчатых колес 5-8, при этом цилиндрические зубчатые колеса 4 и 8 точно фиксированы относительно распределительного вала 3 и коленчатого вала 10 с помощью, например, клиновидных соединений.
В качестве альтернативного решения, механизм 1 клапанного газораспределения может иметь в качестве промежуточного зубчатого колеса 7 (или, возможно, в качестве промежуточного зубчатого колеса 6) регулировочное зубчатое колесо 7. В этом случае все зубчатые колеса 4-8 монтируются с ослабленными винтами 20 на регулировочном зубчатом колесе 7, затем коленчатый вал 10 и распределительный вал 3 с помощью нанесенных маркировок на зубчатых колесах 4 и 8 или с применением установочного калибра фиксируются относительно друг друга в определенном положении угла поворота (например, в положении верхней мертвой точки поршня цилиндра 1), и затем плотно затягиваются винты 20 регулировочного зубчатого колеса 7.
Тот же процесс выполняется после переборки двигателя внутреннего сгорания в состоянии ремонта после выравнивания, например, головки 2 цилиндров, однако лишь после перестановки промежуточного зубчатого колеса 6 в заданное, второе положение (в резьбовые отверстия 19).
Изобретение не ограничивается показанным примером выполнения механизма 1 клапанного газораспределения. В наиболее простом варианте выполнения в соответствии с названным в начале АТ 001 616 U1 может быть предусмотрен одноколейный (одноканальный) зубчатый привод лишь с одним промежуточным зубчатым колесом 6 или, возможно, с двумя промежуточными зубчатыми колесами 6 и 7.
Перечень позиций
1 - Механизм клапанного газораспределения
2 - Головка цилиндров
2а - Торцевая сторона
2b - Клапанная крышка
3 - Распределительный вал
4 - Цилиндрическое зубчатое колесо
5 - Ступенчатое зубчатое колесо
5а - Зубчатое колесо
5b - Зубчатое колесо
6 - Промежуточное зубчатое колесо
7 - Регулировочное зубчатое колесо
7а - Зубчатое колесо
7b - Зубчатое колесо
7с - Кольцеобразная выемка
8 - Цилиндрическое зубчатое колесо
9 - Блок цилиндров
9а - Торцевая поверхность
10 - Коленчатый вал
11 - Уплотнительная поверхность
12 - Опорная цапфа
13 - Опорная цапфа
14 - Крепежные винты
15 - Опорная цапфа
15а - Кольцевая канавка
16 - Выход канала для смазочного масла
17 - Центрирующая втулка
18 - Выход канала для смазочного масла
19 - Резьбовые отверстия
20 - Винты
21 - Удлиненные выемки
22 - Резьбовые отверстия
23 - Стопорная шайба