Гидравлическое устройство для натяжения цепи или ремня механизма газораспределения двигателя

2003107117
Гидравлическое устройство для натяжения цепи или ремня механизма газораспределения двигателя.
Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может найти применение в устройствах для изменения натяжения приводного элемента (цепи, ремня) механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в амортизаторах транспортных средств.
Известно устройство для натяжения приводного элемента (цепи или ремня) механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания автомобилей, производимых АвтоВАЗом, см. Вершигора В.А. и др. .Автомобили ВАЗ, М,, Транспорт, 1973, с.43, содержащее корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, и размещенный в плунжере подпружиненный стержень, снабженный утолщением и щайбой, установленной на стержне.
В известном устройстве поглощение возмущающей силы от приводного элемента (цепи или ремня) на первой стадии происходит за счет сжатия пружины плунжера, на второй стадии - за счет сжатия пружины стержня на величину зазора между торцом утолщения стержня и дном плунжера, на третьей стадии дно плунжера ударяет по торцу утолщения стержня, от чего торец утолщения стержня всегда от ударов делается блестящим.
МПК F16H 7/08
автоматически достигла величины, равной силе удара приводного элемента в данный
момент.
Для мягкого гашения удара необходимо, чтобы буферный ход был более 1 мм, но не более 2,5 мм, с целью исключения проскакивания приводного элемента по
звездочкам, что привело бы к разрегулированию газораспределительного механизма
(ГРМ) по фазам и отказу в работе двигателя.
Пружина стержня, возвращаясь из сжатого состояния в исходное первоначальное положение, через шайбу, плунжер, башмак подает возмуш;ающий колебательный импульс на приводной элемент, усиливая его колебания. Время подачи возмущающего импульса на приводной элемент прямо пропорционально зависит от величины буферного хода: с увеличением буферного хода работа устройства ухудшается. Известное устройство вместо того, чтобы гасить колебания приводного элемента, подает возмущающий колебательный импульс на приводной элемент, усиливая колебания.
В момент, когда подаваемый возмущающий импульс на приводной элемент от работающего двигателя (частота подаваемого импульса зависит от оборотов двигателя) по частоте совпадает с частотой собственных колебаний, подаваемых от натяжителя (для каждого двигателя свой конкретный диапазон оборотов), возникает резонансное явление, которое резко увеличивает амплитуду колебания приводного элемента, усиливает удары, усиливает интенсивность износа деталей ГРМ, возможны разрушения отдельных деталей, объем вредной работы двигателя возрастает, усиливаются шумность двигателя и неравномерность вращения кулачкового вала, что увеличивает смещение от номинального расположения фаз ГРМ.
Резонансное явление в приводном элементе ГРМ возникает всегда, когда обороты двигателя в стадии снижеция или увеличения проходят через резонансный диапазон оборотов.
Известен также натяжитель приводного элемента механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, описанный в а.с. СССР № 1038657, МКИ F16H 7/08, публ. 30.08.83, бюл. № 32, содержащий корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, и размещенный в плунжере подпружиненный стержень, снабженный утолщением и шайбой, установленной на стержне. Корпус снабжен каналом для подвода жидкости в его внутреннюю полость, а шайба выполнена ступенчатой по внутреннему диаметру, причем больший диаметр ступенчатой поверхности охватывает утолщение стержня с
образованием кольцевого зазора.
К недостаткам описанного устройства в первую очередь следует отнести
сложность его конструкции, что обусловлено значительным количеством составляющих ее элементов. Кроме того, подвод масла в корпус натяжителя не
обеспечивается специальными средствами, а осуществляется за счет попадания масла
t в канал при работе двигателя самотеком, при этом в начальный момент работы
двигателя в корпусе натяжителя масло может отсутствовать или его количество может быть незначительным, что на начальном этапе запуска и работы двигателя неизбежно приводит к жесткому контакту щтока с плунжером (молотковому эффекту), что в конечном итоге приводит к повыщенному щуму работы привода и прогрессивному износу деталей двигателя. По указанным выше причинам описанная конструкция натяжителя не нащла промыщленного применения в производстве двигателей на Волжском автозаводе.
Наиболее близким, принятым за прототип, является натяжное устройство, описанное в свидетельстве на полезную модель № 9914, МКИ F16H 7/08, публ. 16.05.99, бюл. № 5, содержащее корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер со средством фиксации в осевом направлении, внутри полости корпуса, сообщающейся с каналом подвода рабочей жидкости, образована компенсационная камера, сообщающаяся с рабочей камерой посредством клапанного узла. Подвод рабочей жидкости к запорному органу клапанного узла выполнен двумя сообщающимися осевым и радиальным каналами. Компенсационная камера снабжена дренажным каналом, сообщающим ее полость с наружной средой, а в рабочей полости расположен вытеснитель в виде стержня.
Конструкция описанного выще устройства позволяет осуществлять подвод рабочей жидкости в корпус натя51дителя с применением дополнительных изделий непосредственно из системы смазки двигателя, откуда масло под давлением поступает в корпус устройства, для обеспечения безударной работы натяжного устройства привода газораспределительного механизма двигателя. Однако наличие изделий, обеспечивающих внешний подвод рабочей жидкости, удорожает и усложняет конструкцию механизма газораспределения и предъявляет повышенные требования к надежности изделий подвода рабочей жидкости и их соединений (т.к. возможны утечки масла в местах соединений).
подвода рабочей жидкости к натяжителю в заданных установочных габаритах с сохранением рабочих параметров натяжителя.
Техническая задача решена путем изменения места подвода масла в корпус натяжителя.
Для решения поставленной задачи в гидравлическом устройстве для натяжения
цепи или ремня механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания,
содержащем корпус с присоединительным фланцем и каналом подвода рабочей жидкости, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер со средством фиксации в осевом направлении, во внутренней полости корпуса образованы компенсационная и рабочая камеры, сообщающиеся между собой посредством клапанного узла, в осевом канале которого установлен подпружиненный сферический запорный орган, подвод рабочей жидкости к которому выполнен двумя сообщающимися осевым и радиальным каналами, компенсационная камера снабжена дренажным каналом, а в рабочей камере расположен вытеснитель в виде стержня, компенсационная камера расположена во внутренней полости плунжера, плунжер содержит наружную диаметральную канавку для подвода рабочей жидкости, соединенную радиальным отверстием с компенсационной камерой, и дренажный канал, сообщающий компенсационную камеру с внутренней полостью двигателя через плоскую площадку под средство фиксации в осевом направлении, выполненное в виде ограничительного штифта, одновременно препятствующего провороту плунжера в корпусе, обеспечивая ориентацию радиальных отверстий. Корпус устройства дополнительно снабжен наружной диаметральной канавкой, ограниченной уплотнительными кольцами и соединенной каналом подвода рабочей жидкости с внутренней диаметральной канавкой в корпусе, сообщающейся с наружной диаметральной канавкой на плунжере. Клапанный узел установлен во внутренней полости плунжера и имеет паз для ориентации радиального канала подвода рабочей жидкости относительно запорного органа при сборке натяжителя.
Размещение в предлагаемой конструкции компенсационной камеры во внутренней полости плунжера позволяет обеспечить подвод рабочей жидкости непосредственно из канала системы смазки ДВС без дополнительных устройств, что упрощает конструкцию ГРМ и повыщает надежность его работы, а также увеличивает объем компенсационной камеры натяжителя без увеличения габаритных размеров последнего, что смягчает работу натяжителя в начальный момент работы двигателя. Размещение компенсационной камеры во внутренней полости плунжера позволило
увеличить размеры плунжера без увеличения габаритных размеров устройства, а следовательно увеличить зону контакта плунжера с корпусом натяжителя, что
позволяет снизить перекос плунжера в корпусе устройства во время работы последнего, уменьшив тем самым износ деталей и повысить надежность и
долговечность работы натяжителя. Подвод рабочей жидкости к компенсационной
камере натяжителя осуществляется посредством системы сообщающихся
диаметральных канавок и отверстий, что обеспечивает подвод рабочей жидкости во внутреннюю полость устройства при любом положении плунжера.
Конструкция заявляемой полезной модели представлена на фиг. 1.
Заявляемое устройство содержит корпус 1 с присоединительным фланцем и каналом 2 подвода рабочей жидкости, во внутренней полости которого установлен плунжер 3 с пружиной 4 и со средством 5 фиксации в осевом направлении. Во внутренней полости корпуса 1 образованы компенсационная А и рабочая Б камеры, сообщающиеся между собой посредством клапанного узла 6, в осевом канале 7 которого установлен сферический запорный орган 8, поджимаемый пружиной 9. Подвод рабочей жидкости к запорному органу 8 осуществляется посредством двух сообщающихся каналов - осевого 7 и радиального 10. Компенсационная камера А снабжена дренажным каналом 11, а в рабочей камере Б расположен вытеснитель 12, выполненный в виде стержня. Компенсационная камера А расположена во внутренней полости плунжера 3. Плунжер 3 содержит наружную диаметральную канавку 13 для подвода рабочей жидкости, соединенную радиальным отверстием 14 с компенсационной камерой А, и дренажный канал 11, сообщающий компенсационную камеру А с внутренней полостью двигателя через плоскз ю площадку 15 под средство 5 фиксации в осевом направлении, выполненное в виде ограничительного штифта, который не только ограничивает перемещение плунжера 3 внутри корпуса 1 вдоль оси, но и одновременно препятствует повороту плунжера 3 в корпусе 1 вокруг своей оси, обеспечивая тем самым ориентацию отверстия 14 и канала 11 в верхнем положении. Корпус 1 устройства -дополнительно снабжен наружной диаметральной канавкой 16, ограниченной уплотнительными кольцами 17 и соединенной каналом 2 подвода рабочей жидкости с внутренней диаметральной канавкой 18 в корпусе 1, сообщающейся с наружной диаметральной канавкой 13 на плунжере 3. Клапанный узел 6 установлен во внутренней полости плунжера 3 и имеет паз 19 для ориентации радиального канала 10 подвода рабочей жидкости относительно запорного органа 8 при монтаже.
Устройство работает следующим образом.
В момент запуска после сборки устройства (когда в корпусе устройства нет рабочей жидкости) масло из каналов системы смазки двигателя под давлением поступает в наружную диаметральную канавку 16 корпуса 1 устройства, из которой по каналу 2 подвода рабочей жидкости - в полость, образованную сообщающимися
диаметральными канавками: внутренней 18 корпуса 1 и наружной 13 плунжера 3, затем через радиальное отверстие 14 в плунжере 3 - в компенсационную камеру А. Из компенсационной камеры А по каналам 7 и 10 рабочая жидкость поступает к запорному органу 8 и осуществляет на него давление. Из-за разницы давлений запорный орган 8 отходит, сжимая пружину 9, и масло перетекает в рабочую камеру Б. Воздз х, содержащийся в масле удаляется из камеры А через дренажный канал 11, а из камеры Б через зазор между корпусом 1 и плунжером 3. Для ускорения заполнения камеры Б и приведения устройства в рабочее состояние служит помещенный внутрь рабочей камеры Б вытеснитель 12, имеющий форму стержня.
Рабочий процесс - обеспечение натяжения цепи (ремня) и демпфирование ударных нагрузок. Цепь (ремень) привода механизмов ДВС воздействует через бащмак натяжителя на плунжер 3, перемещая его в корпусе 1 устройства. При перемещении плунжера 3 внутрь корпуса 1 в рабочей камере Б происходит увеличение давления рабочей жидкости. Из-за разницы давлений в камерах А и Б запорный орган 8 клапанного узла 6 перекрывает осевое отверстие 7 подвода рабочей жидкости, и дальнейщее перемещение плунжера 3 под нагрузкой и происходит за счет перетечки рабочей жидкости через диаметральный зазор между корпусом 1 и плунжером 3. При этом происходит демпфирование ударных нагрузок, передаваемых на плунжер от приводного элемента. При отходе цепи (ремня) от натяжителя пружина 4 вслед за ней подвигает плунжер 3. При выходе плунжера 3 из корпуса 1 давление рабочей жидкости в камере Б падает, а в камере А увеличивается. Из-за возникщей разницы давлений запорный орган 8 открывается, т.к. усилие пружины 9, поджимающей запорный орган 8, несравненно мало по отнощению к усилию от приложения разницы давлений рабочей жидкости, и рабочая жидкость под давлением заполняет рабочую камеру Б.
При длительной остановке двигателя рабочая жидкость вытекает из камеры Б во внутреннюю полость двигателя, но в камере А сохраняется количество рабочей жидкости, необходимое на период запуска до поступления масла под рабочим давлением от маслонасоса.
с целью оптимального использования объема компенсационной камеры А, канал 10 для сообщения с камерой Б расположен в нижней части.
Таким образом, использование предложенной конструкции позволит повысить эффективность и надежность работы механизма газораспределения двигателя за счет
упрощении конструкции подвода рабочей жидкости к устройству натяжения цепи в
% заданных установочных габаритах с сохранением рабочих параметров .