ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ ЦЕПИ (ВАРИАНТЫ)

Заявляется группа полезных моделей, которая относится к области машиностроения, а именно к устройствам для натяжения цепи, и может найти применение в механизме привода распределительного вала двигателей внутреннего сгорания.
Для хорошей работы двигателя на протяжении всего пробега желательно поддерживать натяжение цепи максимально стабильным. В результате конструкторских поисков созданы необходимые устройства - натяжители цепи.
Известно механическое устройство (см., например, а.с. СССР N 346528, кл. F16H 7/08 от 25.12.70 г.) для натяжения цепи, содержащее корпус, крышку, подпружиненный плунжер, взаимодействующий с цепью. На наружной поверхности плунжера выполнена кольцевая канавка специального профиля, которая заполнена телами качения (шариками). Пружина перемещает плунжер и создает усилие натяжения цепи. Фиксация плунжера от обратного хода обеспечивается заклиниванием шариков в клиновом зазоре между корпусом и конической поверхностью канавки плунжера.
К недостаткам устройства следует отнести следующее:
- технологические погрешности изготовления канавки, корпуса, шариков приведут к тому, что в процессе динамического заклинивания будут работать один, два шарика. Это приведет к образованию лунок на расклинивающих поверхностях с образованием "замкового соединения" и как следствие заклиниванию плунжера при рабочем ходе;
- устройство может работать только при определенном пространственном положении, а именно вертикальном или близким к этому, вследствие того что шарики в клиновой зазор закатываются под собственным весом.
Известно устройство для натяжения цепей машин и механизмов, имеющих гидравлический привод, защищенное патентом РФ №2067232, кл. F16H 7/08, опубл. 1996.09.27.
Гидронатяжитель содержит корпус с отверстием, имеющий на внутренней поверхности расточки и канавку, расположенный в отверстии корпуса и составляющий с ним плунжерную пару плунжер с двумя канавками на наружной поверхности, упорный торец которого предназначен для взаимодействия с цепью. Монтажное кольцо расположено, при нерабочем состоянии гидронатяжителя, в канавке корпуса, а при рабочем состоянии гидронатяжителя - в первой канавке плунжера. Упорное кольцо составляет с расточками корпуса и второй канавкой плунжера ступенчатый шаговый механизм. Корпус выполнен в виде трубки с резьбой, расположенной на конце, противоположном упорному торцу плунжера. Гидронатяжитель имеет контактирующую с торцом резьбового конца корпуса крышку с резьбой для взаимодействия с резьбой корпуса. В крышке выполнено отверстие, перекрываемое шариковым обратным клапаном, и паз на торце для подачи масла через отверстие крышки в полость гидронатяжителя. Торец корпуса, контактирующий с крышкой, имеет по крайней мере один паз, предназначенный для соединения через зазоры в резьбе внутренней полости гидронатяжителя с системой смазки.
Известен гидронатяжитель для устройства натяжения цепи, защищенный патентом РФ №2154760, кл. F16H 7/08, F16F 5/00, опубл. 2000.08.20. Гидронатяжитель содержит полый цилиндрический корпус, крышку с обратным клапаном, силовую пружину, плунжер, выполненный в виде стакана и составляющий с корпусом прецизионную пару. На плунжере имеется ряд кольцевых канавок несимметричного профиля, а на корпусе имеются радиальные отверстия с расположенными в них фиксаторами, имеющими сферическую поверхность, контактирующую с канавками на плунжере. Фиксаторы прижимаются к канавкам на плунжере посредством упругого кольца. Дополнительная крайняя канавка со стороны открытого торца плунжера имеет сечение прямоугольного профиля.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа для первого варианта, является гидромеханическое устройство для натяжения цепи, защищенное патентом РФ №2163986, кл. F16H 7/08, опубл. 2001.03.10.
Гидромеханическое устройство для натяжения цепи, содержащее корпус в виде полого цилиндра, крышку корпуса с маслоподающим каналом и обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом плунжерную пару плунжер с кольцевыми элементами для образования монтажной капсулы и шагового механизма фиксации обратного хода, причем крышка корпуса имеет кольцевую проточку и выполнена подвижной с образованием с корпусом второй плунжерной пары, пружинный элемент, ограничивающий осевое перемещение крышки относительно корпуса в два противоположных направления, установленный в две симметричные сквозные проточки в корпусе и кольцевую проточку в крышке так, что при этом концы пружинящего элемента при работе препятствуют продольному перемещению крышки, упираясь в стенки кольцевой проточки на крышке, так как ширина кольцевой проточки в крышке больше ширины проточки в корпусе, причем в корпусе со стороны его крышки выполнено дроссельное отверстие с возможностью перекрытия его наружной поверхностью крышки корпуса.
Недостатком данной конструкции является невысокая надежность работы из-за того, что в процессе работы пружинный элемент, ограничивающий осевое перемещение крышки может в какой-то мере перекрывать маслоподающий канал, что снижает надежность работы устройства.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа для второго варианта, является гидромеханическое устройство для натяжения цепи, защищенное патентом РФ №2436002, кл. F16H 7/08, опубл. 2001.03.10.
Данное гидромеханическое устройство для натяжения цепи имеет корпус, в виде полого цилиндра, подвижную и образующую с корпусом плунжерную пару крышку, выполненную с маслоподающим каналом, с дроссельным отверстием, которое может перекрываться корпусом, и шариковым обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом вторую плунжерную пару плунжер с упорными элементами для образования шагового механизма фиксации обратного хода, крышка имеет кольцевую канавку, состоящую из двух стенок и дна, напротив которой выполнена кольцевая канавка в корпусе, состоящая из двух стенок и дна, при этом в выше указанных канавках размещен пружинящий элемент, ограничивающий осевое перемещение крышки относительно корпуса.
Недостатком известного устройства является не высокая надежность и невозможность обеспечить ремонт устройства из-за неразборности крышки с корпусом.
Задачей, на решение которой направлены разработанные полезные модели, является разработка гидромеханических устройств для натяжения цепи, обеспечивающие расширение арсенала технических средств, предназначенных для натяжения цепи, и может найти применение в механизме привода распределительного вала двигателей внутреннего сгорания. Другой задачей является разработка конструкций гидромеханического устройства для натяжения цепи, которые обеспечивают удобную разборку устройства, повышая его ремонтнопригодность и надежность работы.
Технический результат от использования группы полезных моделей заключается в повышении надежности и в снижении трудоемкости при ремонте за счет использования в первом варианте конструкции оригинальной формы стопорного элемента,, который в поперечном сечении на концах имеет увеличенную площадь поверхности, по сравнению со средней его частью, имеющего в свою очередь одинаковую не изменяющуюся площадь, причем наружный диаметр пружинящего элемента превышает наружный диаметр корпуса, во втором варианте за счет того, что кольцевая канавка на крышке и кольцевая канавка на корпусе, выполнены в продольном сечении в виде прямоугольных трапеций, наклонные стороны которых образуют относительно дна канавок угол 110-160 градусов.
На фиг.1 изображено продольное сечение общего вида устройства первого варианта, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1, на фиг.3 вид спереди и сбоку пружинного быстросъемного элемента; на фиг.4 изображено продольное сечение общего вида устройства второго варианта; на фиг.5 вид I фиг.4.
Гидромеханическое устройство для натяжения цепи первого варианта содержит корпус 1 в виде полого цилиндра и подвижную и образующую с корпусом 1 плунжерную пару крышку 2. Внутри корпуса 1 установлен плунжер 3 с пружиной 4. Крышка 2 имеет маслоподающий канал 5 и шариковый обратный клапан 6. На плунжере 3 в специальных канавках 7, 8 установлены упругие кольцевые элементы соответственно 9, 10. Кольцевой элемент 9 и проточка 11 корпуса 1 могут образовывать монтажную капсулу, а кольцевой элемент 10 и канавки 12 - шаговый механизм фиксации обратного хода. Корпус 1 имеет дроссельное отверстие 13 и пружинный быстросъемный элемент 14, ограничивающий осевое перемещение крышки 2, а также благодаря его конструкции возможна быстрая разборка устройства, разделяя корпус и крышку. Причем данный пружинный быстросъемный элемент 14 по сравнению с прототипом не препятствует прохождению масла в маслоподающий канал 5, так как в поперечном сечении в средней части пружинный быстросъемный элемент 14 имеет значительно меньшую площадь поверхности чем на ее концах, что повышает надежность работы устройства. (см. фиг.2) Быстросъемный пружинящий элемент 14 в поперечном сечении на концах имеет увеличенную площадь поверхности, по сравнению со средней ее частью, имеющей в свою очередь одинаковую не изменяющуюся площадь, причем наружный диаметр d превышает наружный диаметр D корпуса 1. Быстросъемный пружинный элемент 14, ограничивающий осевое перемещение крышки относительно корпуса в два противоположных направления, установлен в две симметричные сквозные проточки 15 в корпусе и кольцевую проточку 16 в крышке так, что при этом концы пружинящего элемента при работе препятствуют продольному перемещению крышки, упираясь в стенки кольцевой проточки на крышке. Крышка 2 при аксиальном перемещении может перекрывать дроссельное отверстие 13. Упорный торец плунжера взаимодействует с башмаком 17 цепи 18.
Гидромеханическое устройство работает следующим образом. Перед монтажом устройства в изделие плунжер 3 зафиксирован в корпусе 1 посредством кольцевого элемента 9 и проточки 11.
После установки устройства в изделие плунжер 3 дефиксируется и пружина 4 через плунжер 3 и башмак 15 натягивает цепь 16. При этом кольцевой элемент 10 занимает положение или в канавке 8 корпуса 1 или в промежуточном положении между канавками. После запуска, например, механизма газораспределения, динамические нагрузки от привода распределительного вала начинают перемещать плунжер 3, кольцевой элемент 10, корпус 1 к крышке 2. При этом масло из внутренней полости дросселируется через отверстие 13 в систему смазки, обеспечивая плавное демпфирование динамических нагрузок. Если гидравлического сопротивления дросселя 13 не хватает, для обеспечения режима плавного демпфирования, то происходит увеличение его гидравлического сопротивления за счет уменьшения его проходного сечения наружной поверхностью крышки 2. Таким образом, происходит автоматическая настройка демпфирующей системы на безударный режим работы. Потери масла компенсируются из системы смазки двигателя через маслоподающий канал 5 и шариковый обратный клапан 6. В случае ослабления силового воздействия пружины 4 от давления масла системы смазки корпус 1 через шаговый механизм фиксации упирается в плунжер 3 и устройство начинает работать в режиме мягкого демпфирования, описанного выше.
В случае необходимого демонтажа или ремонта пружинный быстросъемный элемент 14 легко вынимается и вслед за плунжером 4 из корпуса вынимается крышка 2 с шариковым обратным клапаном 6.
Предложенная оригинальная конструкция пружинного быстросъемного элемента 14 (см. фиг 3) отличается от широко известной пружинной быстросъемной шайбы по ГОСТ 11648-75, которую в данной конструкции применить нельзя.
Гидромеханическое устройство для натяжения цепи второго варианта содержит корпус 1 в виде полого цилиндра, подвижную и образующую с корпусом плунжерную пару крышку 2, выполненную с маслоподающим каналом 3, с дроссельным отверстием 4, которое может перекрываться корпусом, и шариковым обратным клапаном 5, подпружиненный и образующий с корпусом вторую плунжерную пару плунжер 6 с пружиной 7 с упорными элементами 8 для образования шагового механизма фиксации обратного хода, крышка имеет кольцевую канавку 9, состоящую из двух стенок 10, 11 и дна 12, напротив которой выполнена кольцевая канавка 13 в корпусе, состоящая из двух стенок 14, 15 и дна 16, при этом в выше указанных канавках размещен пружинящий элемент 17, ограничивающий осевое перемещение крышки относительно корпуса. Кольцевая канавка 9 на крышке и кольцевая канавка 13 на корпусе, выполнены в продольном сечении в виде прямоугольных трапеций, наклонные стороны 11 и 15 которых образуют относительно дна 12 и 16 канавок угол 110-160 градусов.
Гидромеханическое устройство натяжения цепи работает следующим образом.
Перед монтажом устройства в изделие плунжер 6 зафиксирован в корпусе 1 посредством упругого кольцевого элемента 8.
После установки устройства в изделие плунжер 6 дефиксируется и пружина 7 через плунжер 6 натягивает цепь. После запуска, например, механизма газораспределения динамические нагрузки от привода распределительного вала начинают перемещать плунжер 6, корпус 1 к крышке 2. При этом масло из внутренней полости дросселируется через дроссельное отверстие 4 в систему смазки, обеспечивая плавное демпфирование динамических нагрузок. Если гидравлического сопротивления дроссельного отверстия 4 не хватает для обеспечения режима плавного демпфирования, то происходит увеличение его гидравлического сопротивления за счет уменьшения проходного сечения дроссельного отверстия 4 путем перекрытия корпусом 1. Таким образом, происходит автоматическая настройка демпфирующей системы на безударный режим работы. Потери масла компенсируются из системы смазки двигателя через маслоподающий канал 3 и шариковый обратный клапан 5. В случае ослабления силового воздействия пружины 7 от давления масла системы смазки корпус 1 через шаговый механизм фиксации упирается в плунжер 6 и устройство начинает работать в режиме мягкого демпфирования..
1
2
Особенностью выполнения кольцевой канавки 9 на крышке 2 и кольцевой канавки 13 на корпусе 1 является то, что они выполнены в продольном сечении в виде прямоугольных трапеций, наклонные стороны 11 и 15 соответственно образуют относительно дна 12 и 16 канавок угол α и α от 110 до 160 градусов. Наиболее оптимальным углом наклона сторон 11 и 15 относительно дна канавки 9, 16 является угол 140 градусов.
Такое выполнение канавки на корпусе потребовалось для того, чтобы осуществить разборку крышки с корпусом, что невозможно было сделать у прототипа. Установленный пружинящий элемент 17 в канавки 9, 13 ограничивает осевое перемещение крышки относительно корпуса. При необходимости разборки удалив плунжер 6 и пружину 7 из корпуса и, приложив усилие к торцу крышки пружинящий элемент, в виде полукольца, сжимаясь, по наклонной стороне 15 канавки 13 выйдет из нее и тем самым осуществиться возможность разборки крышки и корпуса.
Выполнение наклонной стороны канавки 9 с наклонной стороной 11 необходимо для того, чтобы при усилии пружины 7 не произошло случайного рассоединения крышки и корпуса, в случае, когда пружинящий элемент, в виде полукольца мог бы выйти из канавки 13. Наклонная сторона 11 канавки, поджимая полукольцо к стенке 14, обеспечивает надежность фиксации.
Промышленная применимость очевидна. Данные варианты конструкций нашли применение в производстве в начале этого года у заявителя Общества с ограниченной ответственностью НПФ «Люкс-Сервис» и доказали указанные преимущества.