УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КОЛЛЕКТОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно автомобилестроению, в частности к средствам снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).
Современные требования по допустимому уровню токсичности отработавших газов автомобильных ДВС обусловили введение в конструкцию тракта системы выхлопа каталитических нейтрализаторов.
В настоящее время получили широкое распространение каталитические коллекторы (катколлекторы), конструкция которых позволяет максимально приблизить каталитический носитель к выхлопному клапану ДВС, см. ЕПВ (ЕР) 0542002, F01N 3/28, 1993, либо путем размещения его непосредственно в полости выхлопного коллектора, см. DE 4236893, МПК 5 F01N 3/28, от 19.05.93; US 5388407, МПК 5 F01N 3/20, от 14.02.95. В качестве более подробного примера можно рассмотреть каталитический коллектор системы выхлопа ДВС, патент Японии №63016118, МПК 5 F01N 7/10, F01N 7/18, публ. 23.01.88, содержащий четыре отдельных трубопровода, входные концы которых подключены к выходным отверстиям в головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, а выходные концы сходятся в специальном кожухе, внутри которого размещен блок носитель каталитического вещества. Входные концы отдельных трубопроводов закреплены на головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания посредством
фланцевого соединения с помощью болтов. Выходные концы закреплены в кожухе посредством сварного соединения.
В некоторых автомобилях производства Волжского автозавода в последнее время нашли применение катколлекторы, устанавливаемые в системе выхлопа ДВС, и защищенные свидетельством на полезную модель №30855, МПК 7 F01N 7/10, публ. 2003.07.10, содержащие две проточные трубы, одна из которых образована сходящимися на выходе патрубками первого и четвертого цилиндров ДВС, а другая образована сходящимися на выходе патрубками второго и третьего цилиндров, верхние концы которых соединены с впускными отверстиями ДВС через отверстия в присоединительном фланце, а нижние концы труб сходятся в общей газоприемной камере, снабженной установочным элементом управляющего датчика кислорода, выполненной заодно с корпусом каталитического носителя, на выходе которого смонтирована газосмесительная камера с присоединительным фланцем к тракту выхлопа ДВС. Каталитический носитель выполнен в виде единого металлического газопроницаемого цилиндрического моноблока, боковые стенки которого находятся в плотном контакте со стенками корпуса, общая газоприемная камера частично размещена внутри корпуса каталитического носителя, с образованием неразъемного телескопического соединения, при этом между наружными торцами газоприемной камеры и торцевыми стенками моноблока образован зазор, величина которого составляет не менее половины толщины стенки расположенной внутри корпуса части газоприемной камеры, установочный элемент управляющего датчика кислорода расположен по оси потока газа, входящего в корпус каталитического носителя и на равных расстояниях от выходных срезов, соответственно, патрубков первого и четвертого, и второго и третьего цилиндров, при этом газосмесительная камера снабжена установочным элементом диагностического датчика кислорода.
Как показала практика эксплуатации автомобилей с описанными выше катколлекторами, крепление последних в трассе системы выхлопа оказалось не надежным, в частности наблюдался массовый дефект поломки кронштейна крепления корпуса катколлектора к блоку цилиндров ДВС, либо происходила поломка самого корпуса катколлектора. Это вызвало необходимость доработки конструкции устройства крепления катколлектора к корпусу ДВС.
Известно устройство крепления приемной трубы глушителей выпуска отработавших газов автомобиля ВАЗ-2108, см. Руководство по ремонту
автомобиля ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, Тольятти, 1990, с.13-14, рис.2.8. Само по себе устройство представляет собой кронштейн, с которым разъемно сопрягается прижим, причем кронштейн и прижим снабжены держателями и выполнены в виде штампованных из металлического листа деталей, снабженных элементами взаимного крепления, при этом кронштейн снабжен элементами крепления к структуре корпуса ДВС. По результатам эксплуатации автомобилей конструкция описанного аналога для ее применения в качестве устройства крепления катколлектора потребовала серьезной конструкторской, технологической и доводочной доработки.
Наиболее близким прототипом заявляемой полезной модели является устройство крепления каталитического коллектора системы выхлопа ДВС, представленная в патенте на полезную модель №56481, МПК F01N 7/10, В60К 13/04, опубликован 10.09.2006, БИ №25. Кронштейн и прижим имеют плоские основания, которые при монтажном сопряжении располагаются в основном в одной плоскости Х-Х, монтажная поверхность держателей имеет форму в основном кругового цилиндра, торцы которого располагаются в одной плоскости Y-Y, в основном параллельной плоскости Х-Х, элементы крепления кронштейна выполнены в виде сопряженных с основанием и отогнутых в одну сторону фланцев, в которых выполнены сквозные отверстия под крепежные резьбовые элементы, держатели прижима и кронштейна выполнены в виде загнутых в одну сторону отбортовок своих оснований, таким образом, что при сопряжении их внутренняя поверхность соответствует форме наружной поверхности корпуса каталитического коллектора, при этом в плоском основании кронштейна, симметрично отверстиям его крепления к структуре корпуса ДВС выполнено фасонное углубление, стенки которого образуют элементы жесткости основания кронштейна, на торцах основания прижима, сопряженного с его держателем, выполнены сквозные отверстия, оси которых, при сопряжении, совпадают с осями встречных отверстий в кронштейне, в которых смонтированы резьбовые крепежные элементы, например, приварные болты, при этом сопряжение кронштейна и прижима выполнено с гарантированным зазором.
Зазор -s- в сопряжении кронштейна и прижима составляет не менее 5 мм, а радиус -r- образованного в сопряжении держателя составляет 56-56,5 мм., а эксцентриситет -ε- оси фасонного углубления с центром радиуса монтажной поверхности держателя кронштейна составляет 18 мм., а межцентровое расстояние крепежных элементов в сопряжении составляет 142 мм.
где r - радиус кругового цилиндра монтажной поверхности держателей, мм
s - величина зазора в соединении кронштейна и держателя, мм
ε - эксцентриситет, мм
Отверстия крепления кронштейна к структуре корпуса ДВС выполнены в виде пазов с скругленными торцевыми стенками, удлиненных в сторону плоского основания кронштейна, при этом межцентровое расстояние между ними составляет 70 мм.
Как показала практика эксплуатации автомобилей с описанными выше катколлекторами, крепление последних в трассе системы выхлопа оказалось не надежным, в частности наблюдался массовый дефект поломки кронштейна крепления корпуса катколлектора к блоку цилиндров ДВС, либо происходила поломка самого корпуса катколлектора. Это вызвало необходимость доработки конструкции устройства крепления катколлектора к корпусу ДВС.
Техническое решение этой проблемы и является предметом заявляемой полезной модели.
Решение технической задачи заключается в том, что предлагается устройство крепления описанного выше типа, отличающееся однако тем, что в известном устройстве крепления каталитического коллектора ДВС, содержащем взаимно сопряженные между собой основание и держатель, выполненные в виде штампованных из металлического листа деталей, при этом основание снабжено элементами крепления к структуре корпуса ДВС, а держатель снабжен элементами крепления к корпусу каталитического коллектора, основание выполнено в виде уголка, с скругленно отогнутыми внутрь торцами, при этом элементы крепления основания к структуре корпуса двигателя внутреннего сгорания выполнены в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы, держатель выполнен в виде фасонно отштампованного двуплечего рычага, консольно и внахлест закрепленного на лицевой стороне основания посредством разъемного резьбового соединения, плечи рычага приподняты над плоскостью, в которой располагается лицевая сторона основания, а концы плечей рычага загнуты внутрь, при этом на контуре рычага, образованном между его плечами и их концами образована скругленная внутрь рычага отбортовка, а средство крепления держателя к каталитическому коллектору выполнено в виде отверстий в концах плечей рычага, соосно которым, на внутренней стороне концов, смонтированы приварные резьбовые элементы.
В теле держателя, между элементами его крепления к основанию, может быть выполнен элемент жесткости, в виде выпуклого фасонного участка.
Благодаря этой особенности устройства крепления, как показали исследования опытных образцов, прекратился ранее существовавший дефект поломки элементов самого устройства крепления или непосредственно каталитического коллектора. В частности достигнуто это за счет оптимального перераспределения нагрузок на устройство крепления со стороны каталитического коллектора и повышения прочности его структурных составляющих элементов.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Другие особенности и преимущества настоящей полезной модели станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на которых;
Фиг.1 изображает устройство крепления в собранном виде (рабочем состоянии), являющееся предметом настоящей полезной модели;
Фиг.2 изображает еще один вид устройства крепления в собранном виде (рабочем состоянии), являющегося предметом настоящей полезной модели;
Фиг.3 показан монтаж устройства в составе транспортного средства;
Фиг.4-7 показаны три проекции чертежей заявляемого устройства.
Практическое осуществление полезной модели детально описано ниже.
Устройство крепления каталитического коллектора ДВС содержит взаимно сопряженные между собой основание 1 и держатель 2, выполненные в виде штампованных из металлического листа деталей. Основание 1, снабжено элементами крепления к структуре корпуса ДВС, а держатель 2 снабжен элементами крепления к корпусу каталитического коллектора. Основание 1 выполнено в виде уголка, с скругленно отогнутыми внутрь торцами 3, при этом элементы крепления основания к структуре корпуса ДВС выполнены в виде
отверстий 4 под резьбовые крепежные элементы 5. Держатель 2 выполнен в виде фасонно отштампованного двуплечего рычага, консольно и внахлест закрепленного на лицевой стороне основания 1 посредством разъемного резьбового соединения. Плечи 6 и 7 рычага приподняты над плоскостью, в которой располагается лицевая сторона основания 2, а концы 8 и 9 плечей 6 и 7 рычага загнуты внутрь. На контуре рычага, образованном между его плечами 6 и 7 и их концами 8 и 9 образована скругленная внутрь рычага отбортовка 10. Средство крепления держателя 2 к каталитическому коллектору 11 выполнено в виде отверстий 12. В концах 8 и 9 плечей 6 и 7 рычага, соосно отверстиям 12, на внутренней стороне концов, смонтированы приварные резьбовые элементы, в частности, гайки 13.
В теле держателя 2, между элементами его крепления (болтовое соединение 14) к основанию 1, может быть выполнен элемент жесткости 15, в виде выпуклого фасонного участка.
Использование заявленного технического решения позволило создать недорогую и компактную конструкцию эффективного устройства крепления такого ответственного элемента снижения токсичности выхлопных газов, как каталитический коллектор, повысить конкурентоспособность отечественных автомобилей за счет соответствия их экологической безопасности мировым стандартам, снизить загрязнение воздуха в населенных пунктах токсичными компонентами отработавших газов автотранспортных средств, силовой агрегат которых выполнен на базе двигателя внутреннего сгорания.
Разумеется, полезная модель не ограничивается описанным способом ее осуществления, показанным на прилагаемых фигурах. Остаются возможными изменения различных элементов либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема настоящей полезной модели.