ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДВС Российский патент 2013 года по МПК F01L1/18 F01L1/46 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных конструкциях двухтактных и четырехтактных тепловых двигателях.

Известен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов двигателя М-21 В (А.В. Карягин, Т.М. Соловьев. Устройство и обслуживание и правила движения автомобилей. Учебное пособие для подготовки водителей автомобилей. Военное изд-во МО СССР. М.: 1960 г., стр.57, рис.30). Такой газораспределительный механизм состоит из распределительного вала, кулачок которого через толкатель взаимодействует со штангой связанной с коромыслом. Коромысло шарнирно установлено на оси и контактирует с клапаном снабженным пружиной сжатия. Существенным недостатком этого газораспределительного механизма является сложность конструкции из-за наличия штанги, толкателя, пружины и т.д.

Известен также газораспределительный механизм ДВС автомобиля Москвич - 412, который описан в книге Фейгин З.И., Гнатюк - Данильчук Р.П. Справочник автомобиля - 3-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Ураджай, 1990 и показан на стр.28 рис.10, стр.30 рис.11 и стр.33 рис.13. Такой газораспределительный механизм так же, как и предыдущий включает в себя распределительный вал с кулачками и в отличие от него (описанного в аналоге) более простой по конструкции, так как исключает штангу с толкателем и напрямую взаимодействует с коромыслами. Но, однако, и он имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что на клапанах установлены винтовые пружины сжатия, которые в практике недостаточно надежны.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции газораспределительного механизма за счет исключения из нее винтовых пружин сжатия клапанов.

Поставленная цель достигается тем, что оси коромысел выполнены из упругого материала и на участках взаимодействия их с коромыслами и головкой блока снабжены шлицами взаимосвязанными с ответными нарезанными в упомянутых коромыслах и головке причем, стержни клапанов на своих торцах имеют сферической формы выступы, образующие кинематические пары с одними из плеч коромысел через корпуса чашеобразной формы с замками, жестко закрепленными на последних.

На чертежах фиг.1 показан газораспределительный механизм в разрезе поперечной вертикальной плоскостью, на фиг.2 - его кинематическая схема вид по стрелке А фиг.1, на фиг.3 - деталь сопряжения коромысла и стержня клапана и на фиг.4 - тот же узел, но в перспективе.

Газораспределительный механизм состоит из головки цилиндров 1 присоединенной к блоку цилиндров 2. В головке цилиндров 1 выполнен впускной трубопровод 3 и выпускной трубопровод 4, а также в направляющих в втулках 5 впускной клапан 6 и выпускной клапан 7. Впускной клапан 6 и выпускной клапан 7 на своих стержнях 8 и 9 снабжены сферической формы выступами 10, которые подвижно расположены в корпусах чашеобразной формы 11, имеющие канавки 12 для размещения в них замков 13. Корпуса чашеобразной формы 11 жестко закреплены на коромыслах 14 и 15 расположенных с возможностью угловых поворотов совместно с упругими осями 16 снабженных шлицами 17. Упругие оси 16 установлены в опорах 18 также с помощью шлицев 19. Коромысла 14 и 15 контактируют с кулачками 20 жестко закрепленными на распределительном валу 21 подвижно установленным в головке цилиндров 1. Привод распределительного вала 21 осуществляется цепной передачей 22 от коленчатого вала ДВС, которых на чертежах не показан.

Работает газораспределительный механизм ДВС следующим образом. При работе ДВС под действием вращающего момента его коленчатого вала (на чертежах он не показан), последний, через цепную передачу 22, передает его на распределительный вал 21, который за счет наличия на нем кулачков 20 приводит в действие коромысла 14 и 15 производящие открытие или закрытие впускного 6 и выпускного 7 клапанов газораспределительного механизма. Рассмотрим подробнее работу, например, впускного клапана 6 (см. фиг.1 и фиг.2) расположенного первым слева в нижней части фиг.2. В этом случае кулачок 20 распределительного вала 21 расположенный также слева (фиг.2) набегает на коромысло 14 и упруго закручивает на определенный угол его упругую ось 16, которая может быть выполнена, например, из пружинной стали 60С2А по ГОСТ 14959-7. Такая угловая деформация упругой оси 16 происходит за счет ее заделки в шлицах 17 и 19 расположенных на последней и опорах 18 головки цилиндров 1 (см. участок l фиг.2). Это позволяет переместить впускной клапан 6 в направлении стрелки А (см фиг.1), что в итоге обеспечивает проход рабочей смеси из впускного трубопровода 3 в цилиндр 23 блока цилиндров 2 по стрелке В. Следует отметить, что описанная конструкция упругой оси 16, один из концов которых, например, защемлен, широко известна практике и называется торсионом, и используется в рессорном подвешивании локомотивов (см. книгу Конструкция, расчет и проектирование локомотивов: Учебник для студентов втузов./ А.А. Камаев и др. Под ред. А.А. Камаева. - М.: Машиностроение, 1981, стр.88, рис.55.) После того, как указанный кулачок 20 прекратит воздействие на коромысло 14, последнее под действием упругих сил, вызвавших закрутку его упругой оси 16, возвращается в исходное положение такое, как это показано на фиг.1 при этом, одновременно в это же положение переходит и клапан 6, так как он с помощью кинематической пары образованной сферической формы выступом 10 и корпусам чашеобразной формы 11, связанных между собой замком 13, являются целым конструкционным элементом. Подобным образом работает и все другие впускные клапаны 6. Работа же выпускных клапанов 7 также заключается в перемещении их по стрелке С коромыслом 15, что способствует также упругой закрутке его оси 16, но на участке l₁ (см. фиг.2), что позволяет отработанным газам поступать из цилиндра 23 в выпускной трубопровод 4 по стрелкам Е. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными, очевидно, так как оно более простое по конструкции и исключает использование пружин сжатия применяемых при закрытии клапанов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Газораспределительный механизм ДВС включает в себя распределительный вал (21) с кулачками (20), взаимодействующими с одними из плеч коромысел (14) и (15), шарнирно установленных на осях (16), размещенных в головке (1) блока цилиндров. Коромысла (14) и (15) другими своими плечами контактируют со стержнями (8) и (9) клапанов (6) и (7) относительно головки (1) блока цилиндров. Оси (16) коромысел выполнены из упругого материала и на участках взаимодействия их с коромыслами и головкой блока снабжены шлицами (17), взаимосвязанными с ответными шлицами, нарезанными в коромыслах и головке. Стержни (8) и (9) клапанов на своих торцах имеют сферической формы выступы, образующие кинематические пары с одними из плеч коромысел через корпуса чашеобразной формы с замками, жестко закрепленными на последних. Технический результат заключается в упрощении конструкции газораспределительного механизма за счет исключения винтовых пружин клапанов. 4 ил.

Газораспределительный механизм ДВС, включающий распределительный вал с кулачками, взаимодействующими с одними из плеч коромысел, шарнирно установленных на осях, размещенных в головке блока цилиндров, которые другими своими плечами контактируют со стержнями клапанов относительно головки блока цилиндров, отличающийся тем, что оси коромысел выполнены из упругого материала и на участках взаимодействия их с коромыслами и головкой блока, снабженной шлицами, взаимосвязанными с ответными нарезанными в упомянутых коромыслах и головке, причем стержни клапанов на своих торцах имеют сферической формы выступы, образующие кинематические пары с одними из плеч коромысел через корпуса чашеобразной формы с замками, жестко закрепленными на последних.