МУФТА АВТОМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА Российский патент 1998 года по МПК F02M59/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к аппаратуре для впрыска топлива, и может быть использовано в дизельных двигателях для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения вала двигателя.

Известна муфта по авт. свид. СССР N 622998, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, между которыми расположены радиально движущиеся подпружиненные грузы, соединенные с обеими полумуфтами с помощью пальцев и сухарей. Максимальное перемещение грузов ограничивается наружным ободом.

Наиболее близкой по технической сущности является муфта автоматического изменения угла опережения впрыска топлива по авт. свид. СССР N 1273627. Она содержит ведущую и ведомую полумуфты, подпружиненные грузы, соединенные с полумуфтами при помощи попарно с обеих сторон расположенных пальцев, закрепленных в каждой из полумуфт, и расположенных на пальцах сухарей, размещенных в наклонных сквозных пазах, выполненных в грузах со стороны каждой из полумуфт. Эта муфта (прототип) отличается от аналога тем, что с целью упрощения конструкции и повышения надежности, каждый из грузов снабжен парой дополнительных тупиковых пазов, выполненных по оси наклонных пазов, причем в каждый из тупиковых пазов входят концевые части соответствующих пальцев. Таким образом, в этой муфте аннулирован обод-ограничитель, а его функцию выполняют тупиковые пазы в грузах в совокупности с пальцами в полумуфтах.

Хотя известные муфты являются самыми малыми в мире по наружному диаметру (94 мм), как недостаток можно отметить их довольно значительную длину (60 мм между наружными поверхностями полумуфт), что иногда затрудняет встраивание их в уже существующие дизели автотракторного типа, в которых при их проектировании не было предусмотрено применение муфты опережения впрыска топлива, а также во вновь создаваемые двигатели, где, как правило, также отводится мало места для компоновки муфты опережения. Кроме того, в них исчерпаны все приемлемые конструктивные возможности для увеличения максимального угла поворота ведомой полумуфты, связанной с кулачковым валом топливного насоса, относительно ведущей полумуфты, связанной с коленчатым валом двигателя. В настоящее время этот угол равен 5^o и является предельным.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются уменьшение габарита муфты по длине и массы муфты при сохранении наружного диаметра и максимального угла взаимного разворота полумуфт; уменьшение габарита муфты по диаметру и массы муфты при сохранении длины и максимального угла взаимного разворота полумуфт; увеличение максимального угла взаимного разворота полумуфт при сохранении габаритов и массы муфты.

Указанные задачи, т.е. поставленные цели, достигаются тем, что муфта содержит ведущую и ведомую полумуфты, находящиеся между ними подпружиненные грузы, соединенные с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных в ней пальцев и сухарей, расположенных на пальцах и размещенных в наклонных пазах, выполненных в грузах со стороны упомянутой полумуфты. С ведомой полумуфтой грузы соединены непосредственно с помощью выполненных на грузах со стороны этой полумуфты прямых выступов и предусмотренных в ведомой полумуфте прямых пазов, в которые эти выступы входят. При этом оси прямых выступов и пазов лежат в плоскости осей пальцев ведущей полумуфты.

На фиг. 1 изображен продольный разрез; а на фиг. 2 - поперечный разрез заявляемой муфты.

Муфта имеет ведущую полумуфту 1 и ведомую полумуфту 2, между которыми расположен центробежный механизм с грузами 3 и пружинами 4.

Грузы соединены с ведущей полумуфтой с помощью пальцев 5, запрессованных в эту полумуфту, и сухарей 6, надетых на пальцы и размещенных в наклонных сквозных пазах 7, выполненных в грузах со стороны упомянутой полумуфты. По оси этих пазов предусмотрены тупиковые пазы 8, в которые входят концевые части пальцев.

С ведомой полумуфтой грузы соединены непосредственно с помощью выполненных на грузах со стороны этой полумуфты прямых выступов 9 и предусмотренных в полумуфте прямых пазов 10, в которые эти выступы входят. Причем оси прямых выступов и пазов лежат в плоскости осей пальцев ведущей.

Муфта работает следующим образом.

При увеличении частоты вращения грузы 3 под действием центробежной силы расходятся в радиальном направлении, преодолевая сопротивление пружин 4, и за счет наличия наклонных пазов 7 со стороны ведущей полумуфты 1 разворачиваются по направлению вращения сами, а будучи связанными прямыми выступами 9 с ведомой полумуфтой 2 разворачивают эту полумуфту и кулачковый вал топливного насоса, на котором муфта закреплена. Угол опережения впрыска топлива при этом увеличивается. При уменьшении частоты вращения движение грузов 3 и взаимный разворот полумуфт 1 и 2 происходят в обратном направлении.

Ограничение максимального хода грузов 3 в радиальном направлении осуществляется за счет упора грузов торцами тупиковых наклонных пазов 8 в концевые части пальцев 5, выступающие из сухарей 6 и входящие в указанные тупиковые пазы.

В отличие от прототипа при такой конструкции муфты поставленные задачи успешно решаются.

При сохранении наружного диаметра и максимального угла взаимного разворота полумуфт длина муфты может быть уменьшена на 15 - 18% за счет сокращения вдвое толщины ведомой полумуфты (в нее не нужно запрессовывать пальцы) и уменьшения толщины груза при условии сохранения его массы (в грузе со стороны ведомой полумуфты нет выборки в виде наклонных пазов, а, наоборот, имеется прилив в виде прямого выступа). В результате масса муфты уменьшается на 13 - 18% (за счет утонения ведомой полумуфты и наличия в ней двух прямых сквозных пазов, а также сокращения ее общей длины еще из-за меньшей толщины грузов).

При сохранении длины и максимального угла взаимного разворота полумуфт диаметр муфты может быть уменьшен на 5 - 6% за счет уменьшения радиального перемещения грузов и одновременного соответствующего увеличения угла наклона пазов. Сопутствующее этому некоторое снижение эффекта самоторможения будет компенсировано увеличением массы груза, т.е. его большей инерционностью. Масса груза будет больше благодаря его новой конфигурации. Общая же масса муфты уменьшится, т.к. при той же исходной длине ее наружный диаметр станет меньше.

При условии сохранения габаритов муфты, т.е. длины и наружного диаметра, а также массы муфты максимальный угол взаимного разворота полумуфт может быть увеличен на 20 - 40% за счет увеличения угла наклона пазов в грузах и одновременного увеличения их массы и инерционности.

В зависимости от технических требований, предъявляемых заводами-потребителями муфт, указанные задачи могут решаться как в отдельности каждая, так и комплексно, на основе оптимизации.

Еще одним достоинством новой муфты является то, что центр тяжести груза удален от основания груза (от оси вращения) почти вдвое дальше по сравнению с прототипом за счет наличия массивного выступа и отсутствия с одной стороны наклонного и тупикового пазов. В соответствии с формулой F = mrω² , где F - центробежная силы; m - масса груза; ω² - угловая скорость вращения; а r - координата центра тяжести, при одинаковой массе и скорости вращения силы F будет возрастать пропорционально увеличению параметра r. Кроме того, смещение центра тяжести груза к периферии увеличивает его устойчивость при вращении за счет повышения инерционности. Грузы меньше колеблются также за счет наличия прямого направляющего паза в ведомой полумуфте.

В ЦНИТА были изготовлены и испытаны образцы новой муфты в разных вариантах исполнения, испытания которых подтвердили справедливость всего вышеизложенного.

После получения патента на новую конструкцию планируется заключение контрактов с заинтересованными отечественными и зарубежными предприятиями, такими как АО "Владимирский тракторный завод", АО "Куро аппаратура" (г. Вильнюс), Минский моторный завод и Харьковский моторостроительный завод "Серп и Молот", об изготовлении и поставке опытных и серийных партий новой автоматической муфты опережения впрыска.

Муфта автоматическая изменения угла опережения впрыска топлива имеет ведущую и ведомую полумуфты, находящиеся между ними подпружиненные грузы, соединенные с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных в ней пальцев и сухарей, расположенных на пальцах и размещенных в наклонных пазах, выполненных в грузах со стороны упомянутой полумуфты. С ведомой полумуфтой грузы соединены непосредственно с помощью прямых выступов, выполненных на грузах со стороны этой полумуфты и предусмотренных в ведомой полумуфте прямых пазов, в которые эти выступы входят. 2 ил.

Муфта автоматическая изменения угла опережения впрыска топлива, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, находящиеся между ними подпружиненные грузы, соединенные с ведущей полумуфтой с помощью закрепленных в ней пальцев и сухарей, расположенных на пальцах и размещенных в наклонных пазах, выполненных в грузах со стороны упомянутой полумуфты, отличающаяся тем, что грузы соединены с ведомой полумуфтой непосредственно с помощью выполненных на грузах со стороны этой полумуфты прямых выступов и предусмотренных в ведомой полумуфте прямых пазов, в которые эти выступы входят, причем оси прямых выступов и пазов лежат в плоскости осей пальцев ведущей полумуфты.