МЕХАНИЗМ ПРИВОДА КЛАПАНОВ РАМОЧНОГО ТИПА

Полезная модель может быть использована в двигателестроении и машиностроении (компрессорные установки). Полезная модель относится к области механики, к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания с механическим приводом клапанов газораспределительного механизма.
Известно устройство для двустороннего привода клапана двигателя внутреннего сгорания (десмодромный механизм газораспределения), содержащее два распределительных вала с отдельно расположенными на них открывающим кулачком и закрывающим кулачком. Распределительные валы связаны между собой посредством шестеренчатой передачи. Клапан выполнен с возможностью его взаимодействия при открытии открывающим кулачком и при закрытии - с закрывающим кулачком через рычаг (см. «Гоночные мотоциклы» В.В.Бекман г.Ленинград 1983 г. изд. «Машиностроение», Ленинградское отделение.)
Недостатками известного устройства являются сложность изготовления и регулировки зазоров, наличие пары трения «закрывающий кулачек - рычаг», подверженной усиленному износу.
Известно устройство для двустороннего привода клапана двигателя внутреннего сгорания (см. описание изобретения к патенту РФ №2199671, 06.09.2001 г., F 01 L 1/30). Такое устройство содержит один открывающий кулачек и расположенные по его боковым сторонам на распределительном валу двигателя два симметричных друг другу закрывающих кулачка для каждого клапана. Подвижная вилка кинематически связана с клапаном. Имеется вертикальная стойка и поперечная перекладина с фиксатором. Верхний и нижний поперечные элементы каретки снабжены, соответственно, верхним и нижним профилированными кулачковыми выступами и, периодически взаимодействующими с рабочими поверхностями соответственно открывающего и закрывающего кулачков. Фиксатор снабжен наконечниками, выполненными с возможностью фиксации каретки в ее верхнем положении при закрытом клапане. Закрывающий кулачек снабжен клиновидными элементами для раскрытия и закрытия соответственно наконечников фиксатора.
Недостатками известного устройства являются сложность изготовления, большое количество деталей, а также то, что перекладина каретки двигается строго в вертикальной плоскости, фиксатор - неподвижен, поэтому для
обеспечения фиксации клапана в верхнем положении наконечники фиксатора должны быть подвижны относительно друг друга, что не отражено в формуле изобретения и чертежах, кроме того, должны быть либо подпружинены, либо иметь отдельный привод, что еще больше усложняет устройство и исключает его промышленное применение.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и, как следствие, повышение коэффициента полезного действия двигателя, обеспечение безаварийности работы двигателя на высоких оборотах и увеличение срока эксплуатации двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для двустороннего принудительного привода клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащее отдельно расположенные закрывающие (закрывающий) и открывающий кулачки, расположенные рядом на распределительном валу двигателя, подвижную рамку (каретку), соединенную со штоком клапана посредством уплотняющей пружины, при этом новым является то, что устройство имеет рычаг, представляющий собой букву «П», положенную на бок, и имеющий вертикальное основание, верхнее и нижнее плечо, причем плечи расположены в разных плоскостях для взаимодействия с соответствующими кулачками, выполненный с возможностью взаимодействия внутренними сторонами своих верхнего и нижнего плеч с соответствующими кулачками, а наружными сторонами своих верхнего и нижнего плеч с верхней и средней плоскостями подвижной рамки, рычаг выполнен с возможностью вращения на оси, расположенной на пересечении вертикального основания и нижнего плеча рычага, продолжение вертикального основания рычага над верхним плечом рычага образует выступ рычага, подвижная рамка состоит из трех плоскостей, объединенных вертикальными стойками в единую деталь, верхняя плоскость выполнена с возможностью взаимодействия с наружной стороной верхнего плеча рычага, средняя плоскость выполнена с возможностью взаимодействия с наружной стороной нижнего плеча рычага, нижняя плоскость имеет фигурный паз для крепления штока клапана, верхняя плоскость подвижной рамки образует Г-образный упор, выполненный с возможностью взаимодействия с выступом рычага, выполненным как продолжение вертикального основания рычага над верхним плечом рычага, при этом в позиции рычага при закрытом клапане, вертикальное основание и выступ рычага отклонены от вертикали, проведенной через ось вращения рычага в сторону, противоположную от расположения распределительного вала, причем Г-образный упор взаимодействует
с выступом рычага и удерживает клапан в закрытом положении, в позиции рычага при открытом клапане Г-образный упор охватывает выступ рычага и клапан вместе с подвижной рамкой имеют возможность перемещения вверх-вниз в направляющих, выполненных с возможностью взаимодействия с подвижной рамкой.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и, как следствие, повышение коэффициента полезного действия двигателя, обеспечение безаварийности работы двигателя на высоких оборотах и увеличение срока эксплуатации двигателя, возможность практического применения данной полезной модели на всех двигателях внутреннего сгорания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство принудительного привода клапанов рамочного типа в разрезе при закрытом клапане; на фиг.2 - устройство привода в разрезе при открытом клапане; на фиг.3 - вид сверху по стрелке А на устройство для привода клапанов; на фиг.4 - открывающий кулачек в аксонометрии; на фиг.5 - закрывающий кулачек в аксонометрии; на фиг.6 - рычаг с выступом в аксонометрии; на фиг.7 - подвижная рамка с Г-образным упором в аксонометрии.
Устройство механизма привода клапанов рамочного типа для двигателя внутреннего сгорания содержит расположенные рядом на распределительном валу 1 двигателя один открывающий кулачек 2 и один закрывающий кулачек 3 для каждого клапана. Открывающий кулачек 2 представляет собой втулку с внутренним диаметром, равным диаметру распредвала, с плавно изогнутой наружной поверхностью в виде выступа с одной вершиной. Закрывающий кулачек 3 представляет собой втулку с внутренним диаметром, равным диаметру распредвала и наружным диаметром, равным диаметру, описываемому при вращении самой удаленной от центра точкой вершины выступа открывающего кулачка, на наружном диаметре закрывающего кулачка выполнены полукруглые выступы 4 и 5, соединенные плавно изогнутой поверхностью, при этом диаметр окружности, описываемой полукруглыми выступами при вращении, больше наружного диаметра закрывающего кулачка на 0,2-0,5 миллиметра, рычаг 6, взаимодействующий внутренней стороной своего верхнего плеча с закрывающим кулачком 2 и внутренней стороной своего нижнего плеча с открывающим кулачком 3, представляет собой букву «П», положенную на бок, и имеет вертикальное основание 7, верхнее плечо 8 и нижнее плечо 9, плечи расположены в разных плоскостях для взаимодействия с соответствующим кулачком,
наружными плоскостями своих плеч рычаг взаимодействует с внутренними поверхностями подвижной рамки 10, рычаг имеет ось 11, закрепленную на направляющей 19 и расположенную на пересечении вертикального основания рычага 6 и нижнего плеча рычага 9, относительно которой он совершает качания при взаимодействии с кулачками распредвала 1 и передает возвратно-поступательное движение на подвижную рамку 10, состоящую из трех плоскостей, объединенных вертикальными стойками в единую деталь, верхняя плоскость 13 взаимодействует с наружной стороной верхнего плеча 8, средняя плоскость 14 взаимодействует с наружной стороной нижнего плеча 9, нижняя плоскость 15 имеет фигурный паз 21 для крепления штока 12 клапана 22 в подвижной рамке 10 через предварительно сжатую пружину 16, верхняя плоскость 13 образует Г-образный упор 17, взаимодействующий с выступом 18, выполненным как продолжение вертикального основания 7 над наружной поверхностью верхнего плеча 8 на 3-5 миллиметра, при этом в позиции рычага 6, соответствующей началу фиксации клапана в верхнем положении, вертикальное основание 7 и выступ 18 отклонены от вертикали в сторону, противоположную от расположения распредвала 1, упор 17 находится в этот момент вместе с рамкой 10 в крайнем верхнем положении, при дальнейшем провороте распредвала 1 подвижная рамка 10 перестает взаимодействовать через верхнее плечо 8 рычага 6 с полукруглым выступом 4 и опускается на выступ 18 рычага 6, обеспечивая удержание (фиксацию) подвижной рамки 10 и клапана в верхнем положении до момента взаимодействия рычага 6 с полукруглым выступом 5 закрывающего кулачка 3, при взаимодействии рычага 6 с полукруглым выступом 5 закрывающего кулачка упор 17 приподнимается над выступом 18 рычага 6, освобождая рычаг и нижнее плечо 9 рычага б вступает во взаимодействие с открывающим кулачком 2, отклоняя рычаг 6 в другое крайнее положение, одновременно опуская подвижную рамку 10 и шток 12 клапана 22 вниз, подвижная рамка 10 выполнена с возможностью перемещения в направляющей 19, упор 17 и выступ 18 образуют фиксатор 20, который фиксирует клапан 22 в верхнем (закрытом) положении. Рычаг 6 может качаться на оси, расположенной как справа, так и слева от оси вращения распределительного вала с соответствующим зеркальным исполнением конструкции рычага. Рычаг 6 может быть конструктивно выполнен разборным со съемным верхним и(или) нижним плечом для обеспечения регулировок зазоров в приводе клапанов. Верхняя и(или) средняя плоскость подвижной рамки может
быть выполнена съемной для обеспечения регулировки зазора между плечами рычага и соответствующими плоскостями.
Устройство работает следующим образом. При вращении распределительного вала 1 закрывающий кулачек 3 своим полукруглым выступом 4 взаимодействует с внутренней стороной верхнего плеча 8 рычага 6, одновременно внешняя сторона верхнего плеча 8 рычага 6 взаимодействует с верхней плоскостью 13 подвижной рамки 10, перемещая подвижную рамку 10 вместе с клапаном 22 вертикально вверх, то есть клапан закрывается. Взаимодействие верхнего плеча 8 рычага б с закрывающим кулачком 3 одновременно вызывает поворот рычага 6 на оси 11 и перемещение вертикального основания 7 и выступа 18 рычага 6 в сторону, противоположную расположению распредвала 1. При дальнейшем вращении распредвала 1 полукруглый выступ 4 закрывающего кулачка 3 перестает взаимодействовать с верхним плечом 8 рычага 6 и упор 17 подвижной рамки 10 взаимодействует с выступом 18 рычага 6, обеспечивая удержание (фиксацию) подвижной рамки 10 и клапана 22 в верхнем положении до момента взаимодействия верхнего плеча 8 рычага 6 с полукруглым выступом 5 закрывающего кулачка 3, при взаимодействии рычага 6 с полукруглым выступом 5 закрывающего кулачка упор 17 приподнимается над выступом 18 рычага 6, освобождая рычаг 6 и внутренняя сторона нижнего плеча 9 рычага 6 вступает во взаимодействие с открывающим кулачком 2, поворачивая рычаг 6 на оси 11 в положение, при котором вертикальное основание 7 и выступ 18 отклоняются в сторону расположения распредвала 1, одновременно опуская подвижную рамку 10 и клапан 22 вниз, то есть клапан отрывается.
Такое техническое решение приводит к упрощению конструкции и, как следствие, повышению коэффициента полезного действия двигателя, обеспечению безаварийности работы двигателя на высоких оборотах и увеличению срока эксплуатации двигателя. При этом возникает возможность практического применения данной полезной модели на всех двигателях внутреннего сгорания.