ПРОКЛАДКА МАСЛЯНОГО ПОДДОНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B77/13 F02F11/00 F02F7/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а именно к устройствам для уплотнения и виброизоляции масляного поддона ДВС.

В настоящее время для уплотнения масляного поддона ДВС применяются в основном плоские прокладки, установленные между нижней плоскостью блока цилиндров и масляным поддоном (практически на всех отечественных и зарубежных двигателях). Крепление масляного поддона осуществляется с помощью болтов или шпилек с гайками в зависимости от материала блока. Обеспечение гарантированного уплотнения требует усиленного стягивания прокладки, а это в свою очередь требует увеличения жесткости прокладки (иначе ее раздавит) или увеличения числа точек крепления при относительно мягкой прокладке. Увеличение точек крепления ведет к усложнению и удорожанию конструкции, а применение жесткой прокладки снижает герметичность соединения, т.к. обычно нижняя плоскость блока не является идеально плоской, потому что в передней и задней частях к блоку крепятся крышки с сальниками коленчатого вала, которые часто выступают или утопают относительно нижней плоскости блока цилиндров. Поэтому прокладка должна иметь большую сжимаемость, иначе в местах установки крышек возможна течь масла. В этих случаях традиционные плоские прокладки в отдельных зонах пережимаются за пределы упругих свойств, а в других едва сжаты. И то, и другое снижает надежность герметичности соединения. Даже в самом идеальном случае плоская прокладка сильнее сжата в зонах крепежных отверстий и менее сжата в местах, наиболее удаленных от крепежных отверстий. Именно в этих местах возможны случаи негерметичности соединения и утечки масла.

Другим недостатком плоских прокладок, устанавливаемых между нижней плоскостью блока цилиндров и поддоном, закрепляемым болтами или шпильками, является то, что при таком креплении между блоком цилиндров и масляным поддоном всегда существует жесткая связь, которая приводит к тому, что масляный поддон воспринимает все колебания от блока цилиндров и излучает дополнительный шум в окружающую среду, тем более, что нижняя часть блока, связанная с подшипниками коленчатого вала ДВС, является одним из главных источников колебаний и шумов, излучаемых ДВС.

Для снижения уровня шума, излучаемого масляным поддоном ДВС, применяют различные варианты крепления масляного поддона, при которых отсутствуют жесткая связь между блоком и масляным поддоном, например патент США N 4619343, кл. F 02 F 7/00, 1986, в котором прокладка масляного поддона состоит из двух деталей, образующих в сечении букву "Э". При этом одна деталь средняя часть прокладки обеспечивает уплотнение между блоком и поддоном, а другие элементы прокладки (верхняя и нижняя) сжатие средней части при помощи фигурных пружин. При этом нет металлического контакта блока с поддоном, и таким образом вибрация блока в меньшей степени передается поддону.

Для обеспечения охватывания крайними частями прокладки фланцев блока и поддона последние должны иметь фасонный профиль. Однако такой профиль требует специальных технологических решений. Предложенная конструкция не обеспечивает литейных уклонов на нижнем фланце блока, что приводит к усложнению оснастки (применению дополнительных стержней) для получения заготовки блока. Фигурные пружины дают неравномерное по ширине стягивание уплотнительной прокладки. Кроме того, при таком способе крепления поддона к картеру трудно обеспечить достаточное усилие стягивания уплотнительной прокладки, т. е. обеспечить герметичность соединения и надежность присоединения масляного поддона к блоку, учитывая динамические нагрузки при движении автомобиля.

Противовибрационное устройство для крепления картера ДВС по заявке Франции N 2431651, кл. F 02 F 7/00, 1978 имеет прокладку масляного поддона со специальной выборкой в центральной части для захода фланца масляного поддона, что значительно усложняет технологическую оснастку по производству прокладки, учитывая, что прокладка имеет замкнутый контур. При этом к блоку цилиндров крепится не сам поддон, а специальные прижимные скобы, в связи с этим ширина фланца на блоке увеличивается и, следовательно, возрастают габариты соединения и металлоемкость. При закреплении прижимных скоб, очевидно, потребуются также ограничители поворота скобы при затяжке резьбового соединения.

Наиболее близким техническим решением является прокладка масляного поддона ДВС, выполненная как одна деталь и обеспечивающая как уплотнение так и виброизоляцию масляного поддона, причем демпфирующий элемент выступает за пределы масляного поддона на двигателе в сборе. Прокладка содержит плоскую уплотнительную часть, расположенную между опорными поверхностями фланцев блока цилиндров и масляного поддона, и выполненные за одно целое с ней демпфирующие выступы (буртики), направленные вниз и выходящие под фланец масляного поддона. Прокладка имеет сквозные отверстия для прохода крепежных элементов, выполненные в каждом выступе и уплотнительной части.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности уплотнения масляного поддона ДВС и снижение шума, излучаемого масляным поддоном ДВС.

Указанная цель достигается за счет того, что в прокладке масляного поддона ДВС, содержащей уплотнительную часть, размещенную между опорной поверхностью блока цилиндров и фланцем масляного поддона и выполненные за одно целое с ней демпфирующие выступы, заходящие под фланец масляного поддона и сквозные отверстия для прохода крепежных элементов, выполненные в каждом демпфирующем выступе и уплотнительной части, согласно изобретению уплотнительная часть прокладки выполнена с толщиной, плавно возрастающей от минимальной в сечении, проходящем через ось каждого отверстия для прохода крепежных элементов, до максимальной в среднем сечении между осями упомянутых отверстий, при этом каждый демпфирующий выступ выполнен грибовидным с закругленной головкой и цилиндрической ножкой. Головка каждого демпфирующего выступа может иметь внешнюю и внутреннюю конические поверхности. Плавные утолщения прокладки в поперечном сечении между демпфирующими выступами обеспечивают более равномерное обжатие прокладки по всему ее контуру и улучшают качество уплотнения без введения дополнительных крепежных точек и, соответственно, крепежных деталей при той же надежности уплотнения позволяют уменьшить количество крепежных точек и деталей крепежа, тем самым удешевляя и упрощая конструкцию и процесс сборки.

Величина утолщения прокладки в поперечном сечении между крепежными отверстиями зависит от расстояния между крепежными отверстиями, упругих свойств и материала и общей толщины прокладки.

Демпфирующие выступы в зоне крепежных отверстий обеспечивают развязку крепежа масляного поддона и блока цилиндров от самого поддона при этом масляный поддон оказывается как бы зажатым между двумя эластичными прокладками.

Колебания блока цилиндров гасятся демпфирующими выступами и не передаются на масляный поддон, что значительно снижает шум, излучаемый масляным поддоном и, следовательно, в целом шум от двигателя.

Разность между диаметрами головки и ножки грибовидных демпфирующих выступов в свободном состоянии прокладки такова, что позволяет за счет округления головок демпфирующих выступов, а также сжимаемости и изгиба материала прокладки во время сборки двигателя проталкивать головку демпфирующих выступов в крепежные отверстия поддона. В вариантном исполнении сборку облегчают наружный и внутренний конусы головок демпфирующих выступов. На двигателе в сборе разность этих диаметров возрастает за счет расплющивания головок демпфирующих выступов при завинчивании гаек, опирающихся на металлические шайбы, охватывающие головки демпфирующих выступов. В вариантном исполнении при расплющивании демпфирующего выступа наружный и внутренний конусы его уменьшаются или исчезают совсем. При сжатии головки демпфирующего выступа возрастает жесткость его материала, и демпфирующие выступы, играющие роль виброизолирующей прокладки, становятся более жесткими, чем сама уплотнительная прокладка, хотя и выполнены с ней заодно, что рекомендуется теоретическими и практическими исследованиями (см. книгу Труды ЦНИТА. Л. 1989, с.75-78).

Жесткость "виброизолирующей прокладки", (т.е. головок демпфирующих выступов) можно регулировать, изменяя высоту головок демпфирующих выступов и находя оптимальный вариант для различных материалов.

На фиг.1, 2 изображена часть прокладки в свободном состоянии в аксонометрии (варианты); на фиг.3 вид сбоку на прокладку в свободном состоянии; на фиг. 4 точка крепления масляного поддона к блоку цилиндров с демпфирующими элементами в разрезе.

Прокладка масляного поддона 1, установленная между нижней плоскостью 2 блока цилиндров 3 и масляным поддоном 4, имеет между крепежными отверстиями 5 со стороны 6, прилегающей к масляному поддону 4, плавные утолщения 7. Максимум утолщения "А" приходится на среднее сечение прокладки 1 между крепежными отверстиями 5.

Величина утолщения "А" зависит от расстояния L между крепежными отверстиями 5 прокладки 1, материала и толщины прокладки 1.

На той же нижней плоскости 6 прокладки 1 масляного поддона 4 в зоне крепежных отверстий 5 имеются демпфирующие выступы 8, выполненные заодно с прокладкой 1 в виде полого гриба, головка которого 8 имеет закругленные края 9 и на двигателе в сборе выступает за пределы масляного поддона 4.

Ножка грибовидного демпфирующего выступа 8 имеет диаметр d₁, а головка d₂. За счет разности диаметров d₂ и d1, скругления 9 головки 8 и изгиба и сжатия головки 8 и демпфирующего выступа, головка 8 при сборе двигателя проходит через отверстия в масляном поддоне 4.

В вариантном исполнении головка демпфирующего выступа 8 может иметь конус на наружной поверхности 10 и конус на внутренней поверхности 11, облегчающие сборку.

Форма элементов 9, 10, 11 в каждом конкретном случае может быть уточнена в зависимости от материала прокладки, технологии изготовления и сборки. При закручивании гайки 12, опирающейся на металлическую шайбу 13, охватывающую головку 8 демпфирующего выступа, диаметр головки 8 демпфирующего выступа увеличивается, что обеспечивает надежность крепления поддона 4 к блоку цилиндров 3 и невозможность обратного выхода головки 8 демпфирующего выступа в отверстие поддона 4. В вариантном исполнении конусы 10 и 11 на наружной внутренней поверхностях головки 8 демпфирующего выступа при закручивании гайки 12 на шпильку 14 уменьшаются или исчезают совсем.

Масляный поддон 4 оказывается как бы зажатым между двумя эластичными прокладками, одна из которых (основная часть прокладки 1) служит для уплотнения, а другая (головки 8 демпфирующих выступов) для виброизоляции поддона 4, т. е. гашения колебаний, передаваемых от блока цилиндров 3. При этом жесткость материала головок 8 благодаря их расплющиванию становится больше, чем жесткость основной прокладки 1, что способствует лучшей герметизации и виброизоляции поддона.

Сущность изобретения: прокладка 1 содержит уплотнительную часть 7, размещенную между опорной поверхностью блока цилиндров и фланцем масляного поддона, и выполненные заодно целое с ней демпфирующие выступы 8, заходящие под фланец масляного поддона. В прокладке 1 выполнены сквозные отверстия для прохода крепежных элементов. Уплотнительная часть 7 прокладки выполнена с толщиной, плавно возрастающей от минимальной в сечении, проходящем через ось каждого отверстия, до максимальной в среднем сечении между осями упомянутых отверстий. Каждый демпфирующий выступ 8 выполнен грибовидным с закругленной головкой и цилиндрической ножкой. Использование прокладки позволит улучшить герметизацию и виброизоляцию масляного поддона. 4 ил.

ПРОКЛАДКА МАСЛЯНОГО ПОДДОНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая уплотнительную часть, размещенную между опорной поверхностью блока цилиндров и фланцем масляного поддона, и выполненные за одно целое с ней демпфирующие выступы, заходящие под фланец масляного поддона, и сквозные отверстия для прохода крепежных элементов, выполненные в каждом демпфирующем выступе и уплотнительной части, отличающаяся тем, что уплотнительная часть прокладки выполнена с толщиной, плавно возрастающей от минимальной в сечении, проходящем через ось каждого отверстия для прохода крепежных элементов, до максимальной в среднем сечении между осями упомянутых отверстий, при этом каждый демпфирующий выступ выполнен грибовидным с закругленной головкой и цилиндрической ножкой.