КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1997 года по МПК F01L1/18 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к клапанным механизмам для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с верхним распределительным валом.

Известен клапанный механизм для ДВС с верхним распределительным валом, содержащим кулачок, взаимодействующий с рычагом, один конец которого имеет жестко установленную на головке ось, параллельную оси вращения кулачка, другой имеющий регулировочный винт со сферической головкой опирается на стержень клапана через подпятник; верхняя поверхность которого выполнена в виде сферического углубления, сопряженного со сферической головкой регулировочного винта [1]
В известном механизме рычаг имеет одну степень свободы, а именно, вращение вокруг оси, жестко установленной на головке цилиндра, что дает возможность с помощью сферического подпятника обеспечивать поверхностный контакт в парах головка рычага подпятник-стержень клапана и гарантировать высокую износостойкость указанных пар.

Однако известный механизм имеет ряд недостатков, а именно: большая масса рычага, установка рычага на оси сильно усложняет применение гидравлических компенсаторов зазоров, обуславливает не технологичность конструкции, т.к. чтобы обеспечить без переносов прилегание кулачка и ролика рычага требуется выполнить обработку большого количества поверхностей с минимально возможными отклонениями.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому клапанному механизму является выбранный в качестве прототипа клапанный механизм для ДВС с верхним распределительным валом, содержащим кулачок, взаимодействующий с рычагом, опирающимся одним концом на сферическую головку опоры, установленной на головке цилиндра, а другим на стержень клапана через опорную шайбу [2]
В известном механизме рычаг, по концу, опирающемуся на сферическую опору, установленную на головке цилиндра, имеет три степени свободы, а именно: вращение в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка, вращение в горизонтальной плоскости, параллельной оси вращения кулачка и вращение в вертикальной плоскости, параллельной оси вращения кулачка. На исключение двух последних степеней свободы направлено конструктивное исполнение опорной шайбы и наконечника рычага.

Необходимость задания в известном механизме большого зазора между штоком клапана и направляющей кромкой определяемого горизонтальным перемещением подпятника (сухаря) приводит к главному недостатку, а именно, повышению контактных напряжений в паре рычаг-кулачок вследствие разворота рычага в пределах зазора и вырождения линии контакта между кулачком и рычагом в точку.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности фиксации плоскости качания рычага.

Указанная цель достигается тем, что в клапанном механизме для ДВС с верхним распределительным валом, содержащим кулачок, взаимодействующий с рычагом, один конец которого опирается на сферическую головку опоры, установленной в головке цилиндра, а другой снабжен сферическим наконечником и опирается на стержень клапана через подпятник, конец последнего со стороны подпятника снабжен продольным прямоугольным пазом, торцевая поверхность которого опирается на сферический наконечник, а боковые поверхности охватывают подпятник по двум плоскостям поверхности, при этом подпятник, в свою очередь, снабжен прямоугольным пазом, размещенным параллельно пазу рычага, боковые поверхности которого охватывают стержень клапана.

Новыми существенными признаками предлагаемого клапанного механизма является то, что конец рычага со стороны подпятника снабжен продольным прямоугольным пазом, торцевая поверхность которого опирается на сферический наконечник, а боковые поверхности охватывают подпятник по двум плоскостям поверхности, при этом подпятник, в свою очередь, снабжен прямоугольным пазом, размещенным параллельно пазу рычага, боковые поверхности которого охватывают стержень клапана.

Наличие новых существенных признаков в предлагаемом клапанном механизме ДВС с верхним распределительным валом позволяют надежно фиксировать рычаг в плоскости качания.

Новые существенные признаки предлагаемого клапанного механизма не присущи известным решениям (аналогу и прототипу) той же задачи.

В итоге цель, поставленная предлагаемым изобретениям надежная фиксация плоскости качания рычага не решается ни прототипом, ни другими известными решениями в науке и технике.

В связи с указанным и тем, что у заявляемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, а также есть отличия в существенных признаках, заявляемый клапанный механизм обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 изображен описываемый клапанный механизм, общий вид;
на фиг. 2 вид A на фиг. 1.

Клапанный механизм содержит кулачок 1, взаимодействующий с рычагом 2, опирающийся одним концом на сферическую головку опоры 3, установленной на головке цилиндра 4, другой, снабженный сферическим наконечником 5, на стержень клапана 6 через подпятник 7, конец рычага 2, опирающийся на подпятник 7, выполнен в виде прямоугольного паза на торцевую поверхность которого оперт сферический наконечник 5, а боковые поверхности охватывают подпятник 7. Нижняя и верхняя торцевые поверхности подпятника 7 выполнены в виде прямоугольных соосных паза, торцевые поверхности которого опираются, а боковые охватывают стержень клапана 6, и выступа, торцевая поверхность которого выполнена в виде сферического углубления, сопрягающегося со сферическим наконечником 5, а боковые входят в паз рычага 2.

При работе двигателя кулачок 1, набегая на рычаг 2, заставляет его перемещаться вниз, вращаясь вокруг центра сферической головки опоры 3, установленной на головке цилиндра 4. При этом центр сферического наконечника 5 движется по окружности, а сопряженный с ним подпятник 7 движется поступательно в двух направлениях: вертикально вниз, открывая клапан, и в горизонтальном направлении, максимально удаляясь от центра вращения сферической головки опоры 3 на середине хода клапана, если верхние и нижние положения центра сферического наконечника 5 находятся на прямой, параллельной оси стержня клапана 6.

При подъеме клапана под действием его пружины все движущиеся детали совершают движение в обратном порядке.

При сборке механизма, а также при работе двигателя необходимо обеспечить устойчивость рычага 2 в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка 1. Для этого торцевые поверхности подпятника 7 выполнены в виде прямоугольных соосных паза, торцевая поверхность которого опирается, а боковые охватывает стержень клапана 6, позволяющую подпятнику 7 свободно перемещаться в направлении, перпендикулярном оси вращения кулачка 1 и исключающего поворот рычага в его горизонтальной плоскости относительно центра вращения сферической головки 3 и выступа, торцевая поверхность которого выполнена в виде сферического углубления сопрягающегося со сферическим наконечником 5, а боковые входят в прямоугольный паз на конце рычага, на оси которого установлен наконечник, позволяющий рычагу свободно поворачиваться в пазу и препятствующий повороту подпятника 7 вокруг оси вращения сферического наконечника 5. Таким образом паз и выступ лишают рычаг 2 двух степеней свободы и оставляют возможность вращения его в плоскости, перпендикулярной оси вращения кулачка 1.

Использование предлагаемого клапанного механизма ДВС с верхним распределительным валом двигателестроительными заводами страны позволит получить в народном хозяйстве значительный экономический эффект.

Использование: двигатели внутреннего сгорания с верхним распределительным валом. Сущность изобретения: клапанный механизм содержит кулачок 1, взаимодействующий с рычагом 2, один конец которого опирается на сферическую головку опоры 3, установленную на головке цилиндра 4, другой, снабженный сферическим наконечником 5, - на стержень клапана 6 через подпятник 7. Конец рычага 2, опирающийся на подпятник 7, выполнен в виде прямоугольного паза, на торцевую поверхность которого опирается сферический наконечник 5, а боковые поверхности охватывают подпятник 7. Нижняя и верхняя торцевые поверхности подпятника 7 выполнены в виде прямоугольных соосных паза и выступа. 2 ил.

Клапанный механизм двигателя внутреннего сгорания с верхним распределительным валом, содержащий кулачок, взаимодействующий с рычагом, один конец которого опирается на сферическую головку опоры, установленной в головке цилиндра, а другой снабжен сферическим наконечником и опирается на стержень клапана через подпятник, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фиксации плоскости качания рычага, конец последнего со стороны подпятника снабжен продольным прямоугольным пазом, торцевая поверхность которого опирается на сферический наконечник, а боковые поверхности охватывают подпятник по двум плоским поверхностям, при этом подпятник снабжен прямоугольным пазом, размещенным параллельно пазу рычага, боковые поверхности которого охватывают стержень клапана.