ГИДРОНАТЯЖИТЕЛЬ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ ЦЕПИ

Полезная модель относится к устройствам для натяжения цепей, имеющим гидравлический привод, например, для систем распределительных механизмов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен гидронатяжитель устройства для натяжения цепей фирмы "Ina" ФРГ по патентам ФРГ 3636918, F16H 7/08, опубл. 05.05.1988 г. и 3636919, F16H 7/08, опубл. 05.05.1988 г. состоящий из корпуса и плунжера, составляющего с корпусом плунжерную пару и поджатого в направлении натяжения цепи пружиной. Плунжер в нерабочем состоянии гидронатяжителя фиксируется в корпусе с помощью монтажного кольца, которое в этот момент находится в канавке корпуса, в рабочем состоянии гидронатяжителя монтажное кольцо не ограничивает движение плунжера относительно корпуса и находится в канавке плунжера. Гидронатяжитель имеет также упорное кольцо, для которого предусмотрены выемки в корпусе и канавка в плунжере и которое допускает обратный ход плунжера навстречу направлению натяжения цепи, при этом длина обратного хода ограничивается шириной канавки на плунжере. Упорное кольцо составляет с проточками на корпусе ступенчатый шаговый механизм, обеспечивающий перемещение плунжера в корпусе под давлением масла и пружины при вытяжке цепи в процессе эксплуатации.
Гидронатяжитель имеет обратный клапан, установленный на плунжере, и отверстия в боковых стенках корпуса и плунжера для подачи масла из системы смазки двигателя.
Недостатком данной конструкции является то, что корпус гидронатяжителя выполнен как одно целое со дном, а это в значительной степени усложняет процесс обработки внутренней высокоточной поверхности, а также практически исключает возможность размещения в дне обратного клапана.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является решение по патенту РФ №2067232 публ. 27.09.1996 г. Этот гидронатяжитель для устройства натяжения цепи для уменьшения стуков в приводе распределительного вала двигателя, создаваемых гидронатяжителем устройства для натяжения цепи, состоит из корпуса и плунжера, составляющих плунжерную пару, пружины, поджимающей плунжер в направлении натяжения цепи, монтажного кольца, находящегося в нерабочем состоянии устройства в канавке корпуса, а в рабочем состоянии устройства в канавке плунжера, упорного кольца, составляющего с проточками на корпусе и специальной формы канавкой на плунжере ступенчатый шаговый механизм, а также обратного клапана с отверстием в колпачке для подачи масла в гидронатяжитель, причем корпус гидронатяжителя, выполнен в виде трубки, со стороны, противоположной упорному торцу плунжера, ввинчивающаяся на резьбе крышка с пазом на торце и перекрываемым шариковым обратным клапаном отверстием для подачи масла в полость гидронатяжителя, а торец корпуса, контактирующий с крышкой, имеет по крайней мере один паз, соединяющий через зазоры в резьбе внутреннюю полость гидронатяжителя с каналом в системе смазки двигателя.
Выполнение корпуса гидронатяжителя без дна, в виде трубки, упрощает технологию обработки внутренней поверхности корпуса, обеспечивая свободный выход инструмента при финишной операции и не требует изготовления заготовки-стакана, а позволяет использовать в качестве заготовки трубу.
Однако изготовление корпуса в виде трубки одного диаметра влечет за собой повышенную его металлоемкость, что увеличивает вес гидронатяжителя. Одновременно известный гидронатяжитель снабжен канавкой специальной формы. Приведенная (см. фиг. 1 и 2 прототипа) форма совместно с упорным кольцом при работе шагового механизма не обеспечивает его надежной работы и приводит к заклиниваниям устройства.
Задача полезной модели - совершенствование конструкции гидронатяжителя для устройства натяжения цепи.
Техническим результатом полезной модели является снижение веса гидронатяжителя за счет изменения конструкции его корпуса, а также повышение надежности его работы.
Технический результат достигается за счет того, что в гидронатяжителе устройства для натяжения цепи, содержащем полый цилиндрический корпус с расточками и канавкой на внутренней поверхности, крышку с шариковым обратным клапаном, поджатый пружиной и составляющий с корпусом плунжерную пару плунжер с двумя канавками на наружной поверхности и упорным торцом, монтажное кольцо, размещенное при нерабочем состоянии гидронатяжителя в канавке корпуса, а при рабочем состоянии - в первой канавке плунжера, упорное кольцо, составляющее с расточками корпуса и второй канавкой плунжера ступенчатый шаговый механизм, при этом крышка и корпус связаны друг с другом при помощи резьбового соединения, крышка снабжена отверстием и пазом на торце, наружная поверхность корпуса в разрезе выполнена ступенчатой, состоящей не менее чем из двух участков с большим и меньшим диаметрами, больший наружный диаметр корпуса, со стороны крышки, составляет 0,85-1,3 диаметра крышки, ближняя к упорному торцу плунжера боковая поверхность второй канавки наклонена к основанию канавки под углом 20-80°, противоположная ей боковая поверхность канавки - под углом 80-110°, а соотношение наружных диаметров корпуса выражено неравенством
1,1≤D/d≤1,3,
где D - максимальный наружный диаметр корпуса;
d - минимальный наружный диаметр корпуса.
На фиг. 1 изображен гидронатяжитель для устройства натяжения цепи в разрезе.
Гидронатяжитель 1 для устройства натяжения цепи включает полый цилиндрический корпус 2 с радиальными расточками 3 и канавкой 4 на внутренней поверхности, плунжер 5, составляющий с корпусом 2 плунжерную пару, крышку 6 с шариковым обратным клапаном 7. Крышка 6 и корпус 2 связаны друг с другом при помощи резьбового соединения 8. Крышка 6 снабжена отверстием 9 и пазом 10 на торце. Наружная поверхность корпуса в разрезе выполнена ступенчатой, состоящей не менее чем из двух, например двух, участков с большим и меньшим диаметрами. Соотношение наружных диаметров корпуса выражено неравенством 1,1≤D/d≤1,3, где D - максимальный наружный диаметр корпуса, d - минимальный наружный диаметр корпуса.
Больший наружный диаметр корпуса D, со стороны крышки 6, составляет 0,85-1,3 диаметра крышки 6, например равен ему. Внутри плунжера 5 установлена пружина 11. Плунжер 5 снабжен упорным торцом 12, на наружной поверхности плунжера выполнены две канавки: первая 13 и вторая 14. При нерабочем состоянии гидронатяжителя 1 в канавке 4 корпуса 2 размещено монтажное кольцо 15, а при рабочем состоянии оно размещено в первой канавке 13 плунжера 5. Во второй канавке 14 плунжера 5 размещено упорное кольцо 16, составляющее с расточками 3 корпуса 2 и второй канавкой 14 плунжера 5 ступенчатый шаговый механизм. Ближняя к упорному торцу 12 плунжера 5 боковая поверхность 17 второй канавки 14 наклонена к основанию канавки под углом 20-80°, например 40°, противоположная ей боковая поверхность 18 канавки - под углом 80-110°, например 90°. Пространство, ограниченное корпусом 2, плунжером 5, крышкой 6 с обратным шариковым клапаном 7, образует закрытую рабочую камеру A.
На конце минимального наружного диаметра корпуса 2 могут быть выполнены, по меньшей мере, две лыски 19, расположенные симметрично относительно поперечной оси, для использования их для гаечного ключа при сборке или разборке гидронатяжителя 1.
Гидронатяжитель 1 для устройства натяжения цепи работает следующим способом.
Монтажное кольцо 15 обеспечивает целостность гидронатяжителя 1 до его установки в отверстии корпусной детали двигателя и находится в этот момент в канавке 4 корпуса 2 гидронатяжителя 1. В рабочем положении гидронатяжителя 1 монтажное кольцо 15 находится в первой канавке 13 плунжера 5 и не оказывает влияния на передвижение плунжера 5 в корпусе 2 гидронатяжителя 1.
В начале работы масло из системы смазки двигателя по пазу 10 в торце крышки 6 попадает в отверстие 9 крышки 6. Под давлением масла обратный шариковый клапан 7 открывается, и масло проходит в полость A, являющуюся рабочей камерой, которая при закрытии клапана 7 становится замкнутой и выполняет роль гидроупора.
Усилия пружины 11 достаточно, чтобы перемещать плунжер 5 с упорным кольцом 16 в очередную радиальную расточку 3 корпуса 2 при износе (вытяжке) деталей привода. Упорное кольцо 16, переходя по расточкам 3 шагового механизма, позволяет перемещаться плунжеру 5 в направлении упорного торца 12, натягивая цепь (на фиг. не показана).
При работе двигателя плунжер 5 может двигаться в обратном направлении, амортизируя колебания и толчки в приводе в пределах возможного перемещения упорного кольца 16 во второй канавке 14 плунжера 5. При работе двигателя нагрузки, передаваемые на плунжер 5, передаются маслу в рабочей камере A, которое своим давлением закрывает обратный шариковый клапан 7, и замкнутый объем A становится гидроупором. Нагрузки гасятся за счет прохождения масла через зазоры плунжерной пары: корпус 2, плунжер 5. При остановке двигателя в связи с тем, что из компоновочных соображений гидронатяжитель 1 установлен с наклоном вверх, часть масла сливается в картер двигателя (на фиг. не показан) через зазоры в плунжерной паре. В верхней части полости A, в зоне крышки 6, образуется воздушная подушка. При очередном запуске двигателя воздух из этой воздушной подушки под давлением масла, поступающего в полость A через открытый обратный шариковый клапан 7 довольно быстро по зазорам в резьбовом соединении 8 корпуса и микрозазорам между крышкой 6 и торцом корпуса 1 отводится во внутренние полости двигателя. Полость A быстро заполняется маслом, тем самым исключаются большие перемещения плунжера 5, вызывающие стук в приводе. Микрозазоры между крышкой 6 и торцом корпуса и зазоры в резьбовом соединении 8 имеют большое гидравлическое сопротивление и, выпуская быстро воздух из полости A, в то же время не оказывают отрицательного влияния на работу гидронатяжителя 1, т.е. не снижают давление масла в замкнутом объеме A.
Экспериментально было показано, что наиболее эффективным для бесперебойной надежной работы шагового механизма является выполнение ближней к упорному торцу 12 плунжера 5 боковой поверхности 17 второй канавки 14 наклоненной к основанию канавки под углом 40°, противоположной ей боковой поверхности 18 второй канавки 14 - под углом 90°. При отклонении от этих параметров увеличивается число заклиниваний устройства и повышается его износ.
В случае соотношения D/d менее 1,1 уменьшается эффективность снижения веса корпуса, а в случае соотношения D/d более 1,3 снижается надежность корпуса из за его утонения при минимальном наружном диаметре.
В случае превышения большего наружного диаметра корпуса 1 со стороны крышки 6 над диаметром крышки более чем в 1,3 раза крышка 6 теряет возможность выполнять укупорочную функцию, в случае снижения указанного соотношения менее 0,85, возрастает металлоемкость изделия без повышения его качественных характеристик.
Таким образом, новое конструктивное решение выполнения корпуса гидронатяжителя позволит снизить его металлоемкость и уменьшить вес конструкции в целом. Также за счет выполнения второй канавки указанной геометрии возрастает надежность устройства.
Промышленная применимость очевидна. Изготовленные опытные образцы предприятием заявителем доказали достижение поставленной задачи, и могут изготавливаться в серийном производстве. Конструкция может быть изготовлена на предприятиях общетехнического назначения без использования узкоспециализированного оборудования, агрегатов и станков.