ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОЛКАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F01L1/24 

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

Известен гидравлический толкатель, содержащий наружный элемент, взаимодействующий с управляющим кулачком распределительного вала и внутренний элемент, взаимодействующий со штоком клапана двигателя внутреннего сгорания. Внутренний элемент перемещается внутри наружного элемента. Оба элемента ограничивают наружную и внутреннюю масляные камеры.

Внутренний элемент, состоящий из поршня и колпачка и внутренняя масляная камера образуют камеру высокого давления, сообщающуюся с наружной масляной камерой через обратный шариковый клапана (заявка ЕПВ N 0395311, кл. F 01 L 1/12, 31.10.91).

Недостатком известного толкателя является низкая эффективность работы при запуске двигателя. 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.

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.

Кроме того, недостатком известного толкателя является нестабильность экплуатационных характеристик из-за неравномерного распределения давления в кольцевом зазоре между поршнем и колпачком, что вызывает перекос поршня.

Наиболее близким по технической сущности является 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 виде полой цилиндрической чаши, примыкающей к днищу корпуса и образующей с ним замкнутую кольцевую полость.

Внутри направляющей втулки перемещается гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка и поршня, в верхней части которого, прилегающей к днищу корпуса, ниже верхнего уровня расположения воздушных пузырей, выполнены радиальные каналы подвода масла в рабочую камеру (см. патент РФ N 2038491, F 01 L 1/24 от 19.05.95).

Такая конструкция позволяет повысить эффективность работы гидравлического толкателя при запуске двигателя, но не исключает недостаток, заключающийся в нестабильности эксплуатационных характеристик, вследствие неравномерного распределения давления в кольцевом зазоре между поршнем и колпачком.

Кроме того, известные конструкции чувствительны к загрязнению рабочей среды из-за необходимости малых зазоров (нескольких мкм) между поршнем и колпачком. Одним из источников загрязнения является закоксовывание масла в камере высокого давления от циклического воздействия высоких температур (до 120^oC) и давлений.

Это приводит к заклиниванию подвижных деталей гидрокомпенсатора, что снижает надежность работы гидравлического толкателя.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и повышение надежности работы гидравлического толкателя.

Технический результат достигается тем, что в гидравлическом толкателе, содержащем корпус в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей наружной поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала, в корпусе закреплена направляющая втулка, образующая с днищем корпуса замкнутую кольцевую полость, в направляющей втулке размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан, согласно изобретению на рабочей цилиндрической поверхности поршня гидрокомпенсатора выполнены кольцевые канавки, имеющие в радиальном сечении прямоугольную форму, причем отношение ширины b канавки к ее глубине h составляет 0,6 - 1,6.

Такое техническое решение позволяет гидравлически привести поршень во взвешенное (плавающее) положение в симметричном кольцевом зазоре и стабилизировать заданную величину перетока рабочей жидкости из камеры высокого давления.

На чертеже показан общий вид гидравлического толкателя, разрез.

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 образует с днищем корпуса замкнутую внутреннюю полость 6.

Пространство, заключенное между стенкой корпуса 3 и направляющей втулкой 5 образует наружную кольцевую полость 7.

В направляющей втулке 5 размещен гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка 8, опирающегося на стержень клапана 9 и поршня 10, поджимаемого к днищу корпуса 3 пружиной 11.

Внутренние полости колпачка 8 и поршня 10 образуют камеру высокого давления 12, сообщающуюся с центральной полостью 13 поршня через обратный шариковый клапан 14 и с внутренней полостью 6 через кольцевой радиальный зазор 15 и кольцевые канавки 16, выполненные в поршне 10.

Гидравлический толкатель работает следующим образом.

В фазе "сжатие" при подъеме кулачка 4 гидравлический толкатель опускается вниз, сжимая пружину клапана 9. Обратный клапан 14 закрыт. Давление масла в камере высокого давления 12 возрастает до своего максимального значения. При этом происходит просадка колпачка 8 относительно поршня 10 со скоростью, определяемой величиной расхода масла через радиальный кольцевой зазор 15 и кольцевые канавки 16 из камеры высокого давления 12 во внутреннюю полость 6 корпуса 3.

Масло из камеры 12, проходя под высоким давлением через кольцевые канавки 16, приводит поршень 10 во взвешенное (плавающее) положение в концентрично-кольцевом зазоре 15 по всей сопрягаемой длине с колпачком 8 за счет уравновешивания радиальных гидравлических сил, образуемых по окружности канавок.

Приведение поршня в концентрическое положение позволяет стабилизировать величину расхода масла, что обеспечивает точность воспроизведения заданного диапазона скорости просадки колпачка. Кроме того, введение на рабочей поверхности поршня кольцевых канавок повышает надежность работы гидравлического толкателя.

Канавки выполняют роль уловителей частиц загрязнения масла, а также позволяют исключить заклинивание деталей гидрокомпенсатора за счет обеспечения гарантированного граничного масляного слоя.

Гидравлический толкатель предназначен для использования в механизмах газораспределителя двигателя внутреннего сгорания. Гидравлический толкатель содержит корпус 3 в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала. В корпусе 3 закреплена направляющая втулка 5, образующая с днищем корпуса замкнутую полость 6. В направляющей втулке 5 размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка 8 и поршня 10, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан. На рабочей цилиндрической поверхности поршня выполнены кольцевые канавки 16, имеющие в сечении прямоугольную форму, причем отношение ширины b канавки к ее глубине h составляет 0,6 - 1,6. 1 ил.

Гидравлический толкатель, содержащий корпус в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей наружной поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала, в корпусе закреплена направляющая втулка, образующая с днищем корпуса замкнутую кольцевую полость, в направляющей втулке размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан, отличающийся тем, что на рабочей цилиндричской поверхности поршня гидрокомпенсатора выполнены кольцевые канавки, имеющие в радиальном сечении прямоугольную форму, причем отношение ширины b канавки к ее глубине h составляет 0,6 - 1,6.