ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОЛКАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F01L1/24 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах газораспределителя двигателей внутреннего сгорания.

Известен гидравлический толкатель, содержащий наружный элемент, взаимодействующий с управляющим кулачком распределительного вала, и внутренний элемент, взаимодействующий со штоком клапана двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Внутренний элемент перемещается внутри наружного элемента. Оба элемента ограничивают наружную и внутреннюю масляные камеры. Внутренний элемент и внутренняя масляная камера образуют камеру высокого давления. Между камерой высокого давления и наружной камерой имеется кольцевой зазор, сообщающийся с внутренней камерой, что обеспечивает восстановление исходного состояния гидравлического толкателя после сжатия.

Недостатком известного толкателя является низкая надежность работы. После нескольких кратковременных остановок и запусков двигателя или в период его длительной остановки происходит опорожнение полостей толкателя через канал подвода и далее по зазору направляющей части, что вызывает при запуске двигателя стук толкателя и нарушение стабильности фаз газораспределения. Кроме того, воздушные камеры-пробки, образуемые из пузырьков воздуха, растворенного в поступающем масле, располагаясь на верхнем уровне, препятствуют циркуляции масла в камеру высокого давления через канал, выполненный на том же уровне в донышке корпуса толкателя, что приводит к увеличению времени, необходимого на восстановление исходного состояния толкателя после сжатия.

Известен гидравлический толкатель, содержащий внешний резервуар, расположенный на двух уровнях, благодаря чему воздушные пузырьки, находящиеся в масле, остаются на верхнем уровне внешнего резервуара.

Циркуляция масла на двух уровнях обеспечивается пластиковой вставкой, а поддержка для регулирующих зазоров элементов обеспечивается второй вставкой.

Такая конструкция позволяет увеличить количество возможных остановок и запусков ДВС, а течение которых обеспечивается безударная работа толкателя, но усложнение конструкции за счет введения первой вставки, увеличивает массу толкателя и создает возможность утечки всего объема масла из полости толкателя через канал входа при дополнительно выключенном двигателе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является саморегулирующийся толкатель гидравлического клапана, в корпусе которого размещена цилиндрическая направляющая втулка, состоящая из двух сваренных между собой частей, одна из которых обращена в сторону днища корпуса, другая часть обращена к центральной части толкателя, наружная часть которой граничит с цилиндрической стенкой корпуса. Обе части втулки образуют замкнутую кольцевую полость, в которую по каналу между стенкой корпуса и цилиндрической направляющей частью подается под давлением масло через канал входа из системы двигателя.

Однако известный толкатель имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что раздельная конструкция направляющей втулки выполнена конструктивно и технологически сложной и не гарантирует плотную посадку втулки в корпус толкателя вдоль оси, кроме того, повышает массу толкателя, его инерционные силы.

Расположение канала всасывания в нижней части направляющей втулки не исключает возможности утечки удерживаемого объема масла из кольцевой полости втулки по посадочной поверхности наружного поршня, что снижает надежность работы толкателя после длительной остановки двигателя.

Кроме того, воздушные пузырьки, скапливающиеся на верхнем уровне вдоль днища корпуса, препятствуют циркуляции масла через глухой канал в днище корпуса, что снижает эффективность работы толкателя при запуске двигателя.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение массы, повышение эффективности и надежности работы гидравлического толкателя при запуске двигателя.

Уменьшение массы и повышение эффективности работы гидравлического толкамтеля за счет ускоренного приведения его в исходное рабочее состояние после сжатия достигается тем, что верхняя часть направляющей втулки выполнена в виде полой цилиндрической чаши, примыкающей к днищу корпуса и образующей с ней замкнутую кольцевую полость, аккумулирующую резервный объем масла, и сообщенную с камерой высокого давления через кольцевой зазор. Кроме того, в верхней части поршня гидрокомпенсатора, прилегающей к днищу корпуса, ниже верхнего уровня расположения воздушных пузырей выполнены радиальные каналы подвода масла в рабочую камеру высокого давления.

Повышение надежноcти путем обеспечения устойчивой работы при установке толкателя в двигателе в положениях, отличных от вертикального, достигается тем, что внутренний диаметр чаши направляющей втулки выбран в соответствии с соотношением
1,3-1,4, где Д_ч внутренний диаметр чаши,
Д_к наружный диаметр колпачка.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый гидравлический толкатель отличается тем, что верхняя часть направляющей втулки выполнена в виде полой цилиндрической чаши и в верхней части поршня гидрокомпенсатора, прилегающей к днищу корпуса, выполнены радиальные каналы подвода масла в рабочую камеру высокого давления.

Таким образом, предлагаемый гидравлический толкатель соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан гидравлический толкатель, общий вид, разрез; на фиг. 2 гидравлический толкатель в положении запуска двигателя после длительной остановки в сжатом состоянии.

Гидравлический толкатель установлен в цилиндрической расточке 1 головки 2 цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Гидравлический толкатель содержит корпус 3, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, на наружную сторону которого воздействует управляющий кулачок 4, закрепленную в корпусе направляющую втулку 5, верхняя часть которой, имея чашеобразную цилиндрическую форму, образуют с днищем корпуса замкнутую кольцевую полость 6. Пространство, заключенное между цилиндрической стенкой корпуса 3 и направляющей втулкой 5, образует наружную кольцевую полость 7, cообщающуюся с полостью 6 через каналы 8, 9 и с маслоподающей канавкой 10 через канал 11.

В направляющей втулке 5 размещен гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка 12, опирающегося на стержень клапана 13 и поршня 14, поджимаемого к днищу корпуса 3 пружиной 15. Внутренние полости колпачка 12 и поршня 14 образуют камеру высокого давления 16, сообщаются с центральной полостью 17 поршня 14 через обратный шариковый клапан 18 и с замкнутой кольцевой полостью 6 через кольцевой зазор 19. В верхней части поршня 14, прилегающей к днищу корпуса 3, выполнены радиальные каналы 20, соединяющие центральную полость 17 с полостью 6.

В головке 2 цилиндра расположен наклонный канал 21, соединяющий систему смазки двигателя внутреннего сгорания с рабочей камерой высокого давления 16.

При запуске ДВС после длительной остановки или после его многократных запусков и остановок гидравлический толкатель работает следующим образом.

При отключении на длительное время ДВС в гидравлическом толкателе, занявшем положение на подъеме кулачка 4 (состояние сжатия), под действием пружины клапана 13 масло постепенно выжимается из камеры высокого давления 16 через установленный кольцевой зазор 19 в выполняющую роль накопителя замкнутую полость 6, заполняя ее. При этом колпачок 12, выбирая весь рабочий ход, встает на упор неподвижного поршня 14. В течение времени остановки ДВС резервный уровень масла на полости 6 сохраняется, а уровень масла в кольцевой наружной полости 7 становится минимальным из-за утечки по зазору между корпусом 3 толкателя и цилиндрической расточкой 1 головки 2 ДВС.

При запуске ДВС резервный объем масла, удерживаемый замкнутой полостью 6, всасывается центральной полостью 17 поршня 14 через радиальные каналы 20, обеспечивая ускоренное приведение колпачка 12 в исходное рабочее состояние после сжатия и безударную работу гидравлического толкателя.

Данный режим работы благодаря обращению масла по замкнутому циклу: камеры высокого давления 12 полость 6 камера 12 поддерживается до вхождения в работу системы смазки ДВС и принудительной подачи масла в гидравлический толкатель.

Выполнение направляющей втулки полой позволяет уменьшить массу гидравлического толкателя и снизить его инерционные силы. Кроме того, выполнение радиальных каналов в поршне гидрокомпенсатора позволяет улучшить циркуляцию масла, что значительно повышает эффективность работы гидравлического толкателя, а выполнение внутреннего диаметра чаши направляющей втулки в соответствии с с соотношением = 1,3-1,4 обеспечивает надежность работы при установке гидравлического толкателя в ДВС в положениях, отличающиеся от вертикального в пределах 30^о, что подтверждается актом по результатам заводских иcпытаний N Л 524.93.010.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: верхняя часть направляющей втулки 5 выполнена в виде полой цилиндрической чаши, примыкающей к днищу корпуса 3 и образующей с ним замкнутую кольцевую полость 6, с объемом, превышающим объем камеры высокого давления 16, и сообщенную с последней посредством кольцевого зазора 19. Кроме того, в верхней части поршня 14 гидрокомпенсатора выполнены радиальные каналы 20 подвода масла в рабочую камеру высокого давления. Внутренний диаметр чаши направляющей втулки относительно наружного диаметра колпачка гидрокомпенсатора выполнен в соответствии с соотношением, приведенным в описании. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОЛКАТЕЛЬ, содержащий корпус полый цилиндр, закрытый с одного конца днищем, на наружную сторону которого воздействует управляющий кулачок распределительного вала, закрепленную в корпусе направляющую втулку, в которой перемещается гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления с обратным клапаном, отличающийся тем, что верхняя часть направляющей втулки выполнена в виде полой цилиндрической чаши, примыкающей к днищу корпуса и образующей с ним замкнутую кольцевую полость объемом, превышающим объем камеры высокого давления, и сообщенную с последней посредством кольцевого зазора, а в верхней части поршня гидрокомпенсатора, прилегающей к днищу корпуса, ниже верхнего уровня расположения воздушных пузырей выполнены радиальные каналы подвода масла в рабочую камеру высокого давления. 2. Толкатель по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр D_ч чаши направляющей втулки выполнен в соответствии с соотношением D_ч / D_к 1,3 1,4, где D_к наружный диаметр колпачка.