ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ МУФТА ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА Российский патент 2000 года по МПК F02D1/12 F02M59/20 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в качестве устройства, изменяющего угол опережения подачи топлива или фаз газораспределения.

Известна гидромеханическая муфта изменения угла определения впрыска (заявка ФРГ 3817554 A1) с эксцентриковым регулирующим механизмом, состоящим из двух эксцентриков, расположенных между ведущей и ведомой полумуфтами с силовым механизмом в виде двух радиально расположенных гидравлических сервопоршней. Недостатком этой конструкции является малая несущая способность внутренних эксцентриков и пальцев, увеличение диаметров последних затруднено, так как влечет за собой значительное увеличение диаметрального размера муфты.

Известен механизм изменения угла опережения впрыска топлива (заявка ФРГ 3602126 A1). Данный механизм встроен в картер. В качестве регулирующего устройства используется шлицевое зацепление с непрямолинейными шлицами, причем одни из них выполнены на наружной поверхности хвостовика приводящей шестерни, а другие на внутренней поверхности промежуточной детали, соединяющейся через проставку с аксиально расположенным кольцевым гидроцилиндром. Недостатком этой конструкции является низкая механическая прочность регулирующего шлицевого зацепления, обусловленная расположением его на сравнительно малом для передаваемых крутящих моментов диаметре, а также большой осевой габарит механизма.

В настоящее время шлицевые регулирующие механизмы получили широкое применение в устройствах для изменения фаз газораспределения, например, представленные в патентах США 5309873; США 5271360; США 5301639; в неакцептированной заявке ФРГ DE 4209792 A1. Все эти конструкции имеют регулирующий механизм со шлицами, расположенными на наружной поверхности детали, жестко связанной с концом кулачкового вала механизма газораспределения с промежуточным шлицевым элементом, имеющим шлицы на внутренней и наружной поверхностях с внутренними шлицами, расположенными на приводящем шкиве или на детали, связанной с ним. Все устройства имеют кольцевой гидроцилиндр, расположенный аксиально по отношению к регулирующим шлицам.

Наиболее близким аналогом предлагаемой муфты является устройство, представленное в патенте США 5301639. Устройство смонтировано на конце кулачкового вала механизма газораспределения. Устройство имеет приводной шкив 2 с неподвижно закрепленной на нем цилиндрической деталью 5, на внутренней поверхности которой расположены шлицы. Имеется кольцевой поршень 7, на наружной и внутренней поверхностях хвостовика поршня выполнены шлицы, входящие в зацепление с приводящей деталью 5 и деталью 3 соответственно. Кольцевой поршень расположен аксиально с регулирующими шлицами в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью детали 5 и наружной поверхностью детали 3. Регулирование фаз газораспределения осуществляется при осевом перемещении поршня 7 силами давления рабочей жидкости.

Недостатки данной конструкции в различной степени присущи всем известным шлицевым механизмам:
- малая механическая прочность шлицевых элементов с непрямолинейными шлицами;
- сложность изготовления внутренних непрямолинейных шлицов;
- большой осевой габарит;
- относительно малая рабочая площадь поршня, что как правило обусловливает применение дополнительных гидронасосов;
- большое количество деталей, сложность изделия.

В основе изобретения стоит задача создания компактного механизма изменения угла опережения подачи топлива, работоспособного при малых давлениях рабочего тела, способного передавать большие крутящие моменты, надежного и несложного.

Поставленная задача решается тем, что гидромеханическая муфта изменения угла опережения впрыска, содержащая кинематически связанные ведущую и ведомую полумуфты со шлицами, причем одни из них не параллельны оси муфты, кольцевой гидроцилиндр одностороннего действия и возвратную пружину, согласно изобретению промежуточный шлицевой элемент, выполненный в виде подвижного гидроцилиндра с кольцевой полостью и неподвижный кольцевой поршень, расположены коаксиально между шлицами ведущей и ведомой полумуфт.

Кольцевой гидроцилиндр выполнен составным из двух цилиндрических деталей с фланцами, причем наружная деталь имеет внутреннюю цилиндрическую шлифованную и наружную шлицевую поверхности и установлена на цилиндрической поверхности фланца внутренней детали, а внутренняя деталь имеет наружную цилиндрическую шлифованную и внутреннюю шлицевые поверхности, детали соединены фланцами и скреплены болтами.

Ведомая полумуфта снабжена двумя неподвижно установленными с обеих сторон шлицов фланцами, на цилиндрические поверхности которых свободно установлена ведущая полумуфта, причем один из фланцев снабжен кольцевым выступом, входящим в кольцевую полость гидроцилиндра и образующим с ним замкнутую рабочую камеру, кольцевой выступ фланца снабжен уплотнительными элементами.

Между ведущей полумуфтой и подвижным гидроцилиндром, в цилиндрической части ведущей полумуфты выполнены, по меньшей мере два сквозных прямолинейных паза, в которые изнутри установлены шлицевые элементы, внутренние части которых не параллельны основаниям, входят в зацепление со шлицами гидроцилиндра, а наружные призматические неподвижно установлены в пазах ведущей полумуфты.

Для обеспечения возможности шлифования образующих поверхностей внутренней кольцевой полости гидроцилиндра последний выполнен составным из двух цилиндрических деталей, соединяемых фланцами. Коаксиальное расположение гидроцилиндра между ведущей и ведомой полумуфтами не увеличивает радиальных размеров механизма, поскольку наружный диаметр его ограничен внутренним диаметром приводящего зубчатого венца, и вместе с тем обеспечивает рабочую площадь гидроцилиндра, достаточную для работы при минимальном давлении в системе смазки двигателя, что позволяет отказаться от автономного гидронасоса.

С целью обеспечения прочности и точности внутренних непрямолинейных шлицов ведущей полумуфты, последние могут быть выполнены в виде съемных элементов. Такое решение позволяет изготовить их из заготовок большой твердости с применением шлифования рабочих поверхностей. Изменение угла наклона пищевых элементов и наружной детали гидроцилиндра позволяет изменять характеристики муфты без изменения остальных деталей.

Ведущая полумуфта свободно установлена на наружные цилиндрические поверхности фланцев ведомой полумуфты, что позволяет снизить требования к взаимному центрированию непрямолинейных шлицов ведущей полумуфты и гидроцилиндра по сравнению с центрированием их непосредственно по шлицевым поверхностям.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемой муфты. На фиг. 2 представлен вариант исполнения муфты со съемными шлицевыми элементами (продольный разрез). На фиг. 3 показан разрез по линии А-А из фиг. 2.

Гидромеханическая муфта изменения угла определения впрыска топлива содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты. Ведущая полумуфта наружным зубчатым венцом соединяется с приводом (не показан). Кроме того, ведущая полумуфта имеет внутренние, непараллельные оси муфты, шлицевые элементы. Ведомая полумуфта снабжена неподвижно установленными фланцами 6 и 7, на диаметральные поверхности которых свободно установлена ведущая полумуфта, зафиксированная фланцами от осевого смещения. Фланец 7 установлен в подшипник 9. Муфта имеет кольцевой гидроцилиндр одностороннего действия, состоящий из деталей 3 и 4, представляющих из себя коаксиально расположенные цилиндры с фланцами. Детали 3 и 4 соединены между собой с помощью болтов 5 и образуют внутреннюю кольцевую полость. Образующие поверхности кольцевой полости составного гидроцилиндра имеют малую шероховатость. Деталь 3 составного гидроцилиндра имеет наружные, непараллельные оси муфты, шлицевые элементы входящие в зацепление со шлицами ведущей полумуфты. Деталь 4 гидроцилиндра имеет внутренние, параллельные оси муфты, шлицы, входящие в зацепление со шлицами ведомой полумуфты. Таким образом, составной гидроцилиндр посредством двух шлицевых соединений образует подвижную в осевом направлении кинематическую связь между ведущей и ведомой полумуфтами. Фланец 7 снабжен кольцевым выступом, образующие поверхности которого имеют малую шероховатость. Кольцевой выступ входит в кольцевую полость составного гидроцилиндра и образует с ним замкнутую кольцевую камеру А. Для герметизации камеры кольцевой выступ фланца 7 снабжен уплотнительными элементами 10 и 11. Камера А соединена с подводящим каналом B посредством каналов E, C, D. Муфта имеет возвратную пружину 12, установленную между фланцем 6 и гидроцилиндром. Как вариант кинематической связи между ведущей полумуфтой и гидроцилиндром в цилиндрической части ведущей полумуфты могут быть выполнены, по крайней мере, два сквозных прямолинейных паза, в которые изнутри установлены съемные шлицевые элементы 13, выступающие части которых, непараллельные основаниям, входят в зацепление со шлицами гидроцилиндра. Шлицевые элементы зафиксированы с помощью болтов 14 в ведущей полумуфте.

Муфта работает следующим образом. При режиме работы двигателя, не требующем изменения угла опережения, канал B перекрыт. Сила давления рабочего тела на составной гидроцилиндр уравновешена силой пружины. Гидроцилиндр занимает определенное положение вдоль оси муфты, соответствующее требующемуся углу опережения. Крутящий момент привода через ведущую полумуфту, гидроцилиндр и ведомую полумуфту передается на вал топливного насоса. При необходимости увеличения угла опережения канал B сообщается с подводящим каналом гидросистемы (не показана), давление в которой заведомо больше давления, необходимого для перемещения гидроцилиндра. Сила давления рабочего тела перемещает гидроцилиндр вдоль оси муфты влево. Внутренние шлицы гидроцилиндра свободно перемещаются по шлицам ведомой полумуфты. Наружные, непрямолинейные шлицы при перемещении вызывают разворот гидроцилиндра и связанной с ним ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты. При необходимости уменьшения угла опережения канал B сообщается со сливным каналом гидросистемы. Сила пружины перемещает гидроцилиндр вправо. Внутренние шлицы гидроцилиндра свободно перемещаются по шлицам ведомой полумуфты. Наружные непрямолинейные шлицы при перемещении вызывают разворот гидроцилиндра и связанный с ним ведомой полумуфты относительно ведущей.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания в качестве устройства, изменяющего угол опережения подачи топлива или фаз газораспределения. Гидромеханическая муфта изменения угла опережения впрыска содержит кинематически связанные ведущую и ведомую полумуфты со шлицами, одни из которых непараллельны оси муфты, кольцевой гидроцилиндр одностороннего действия и возвратную пружину. Промежуточный шлицевой элемент, выполненный в виде подвижного гидроцилиндра с кольцевой полостью, и неподвижный кольцевой поршень расположены коаксиально между шлицами ведущей и ведомой полумуфт. Технический результат заключается в создании компактного механизма изменения угла опережения подачи топлива, работоспособного при малых давлениях рабочего тела, способного передавать большие нагрузки. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Гидромеханическая муфта изменения угла опережения впрыска, содержащая кинематически связанные ведущую и ведомую полумуфты со шлицами, причем одни из них непараллельны оси муфты, кольцевой гидроцилиндр одностороннего действия и возвратную пружину, отличающаяся тем, что промежуточный шлицевой элемент, выполненный в виде подвижного гидроцилиндра с кольцевой полостью, и неподвижный кольцевой поршень расположены коаксиально между шлицами ведущей и ведомой полумуфт. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой гидроцилиндр выполнен составным из двух цилиндрических деталей с фланцами, причем наружная деталь имеет внутреннюю цилиндрическую шлифованную и наружную шлицевую поверхность и установлена на цилиндрической поверхности фланца внутренней детали, а внутренняя деталь имеет наружную цилиндрическую шлифованную и внутреннюю шлицевые поверхности, детали соединены фланцами и скреплены болтами. 3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что ведомая полумуфта снабжена двумя неподвижно установленными с обеих сторон шлицев фланцами, на цилиндрические поверхности которых свободно установлена ведущая полумуфта, причем один из фланцев снабжен кольцевым выступом, входящим в кольцевую полость гидроцилиндра и образующим с ним замкнутую рабочую камеру, кольцевой выступ фланца снабжен уплотнительными элементами. 4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что между ведущей полумуфтой и подвижным гидроцилиндром в цилиндрической части ведущей полумуфты выполнены по меньшей мере два сквозных прямолинейных паза, в которые изнутри установлены шлицевые элементы, внутренние части которых, непараллельные основаниям, входят в зацепление со шлицами гидроцилиндра, а наружные, призматические, неподвижно установлены в пазах ведущей полумуфты.