КОРОМЫСЛО КЛАПАНА И МЕХАНИЗМ ОТКРЫТИЯ КЛАПАНА С ТАКИМ КОРОМЫСЛОМ Российский патент 2015 года по МПК F01L1/18 F01L1/26 F01L13/00 

Область техники

В целом настоящее изобретение относится к коромыслам клапанов.

Уровень техники

В документе US 2010/0071643, введенном в настоящее описание ссылкой, описывается механизм открытия клапанов, включающий коромысла клапанов для их открытия и закрытия. В этом документе указывается, что может быть желательным использовать поршень с гидравлическим приводом, обеспечивающий иные моменты открытия и закрытия клапана по сравнению с теми, которые могут быть получены при использовании только коромысла клапана и кулачка. Автор признает, что на коромыслах имеется недостаточно места, что во многих случаях затрудняет использование такого поршня. Эта задача требует решения.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении предлагается качающееся коромысло клапана, которое включает первую кулису, имеющую первое отверстие для оси коромысла клапана и первую контактную поверхность, и вторую кулису, имеющую второе отверстие для оси коромысла клапана и вторую контактную поверхность, при этом, когда первая и вторая кулисы установлены на оси коромысла клапана, первая контактная поверхность и вторая контактная поверхность могут касаться друг друга и передавать, тем самым, силу в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана.

В настоящем изобретении предлагается также механизм открытия клапана, который включает клапанный механизм, содержащий клапан, который может перемещаться, преодолевая силу, из первого положения клапана во второе положения клапана, ось коромысла клапана и качающееся коромысло клапана, имеющее первую кулису, шарнирно установленную на оси коромысла клапана, и имеющую первую контактную поверхность, и вторую кулису, шарнирно установленную на оси коромысла клапана, и имеющую вторую контактную поверхность, при этом первая контактная поверхность и вторая контактная поверхность могут касаться друг друга и передавать тем самым силу в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана так, что третья контактная поверхность на качающемся коромысле клапана соприкасается с механизмом клапана и сдвигает клапан, преодолевая силу, из первого положения клапана во второе положение клапана.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из приведенного далее подробного описания в сочетании с чертежами, на которых одинаковые обозначения относятся к аналогичным элементам, и на которых показано:

на фиг.1 - вид в перспективе качающегося коромысла клапана в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, на котором показаны кулисы коромысла клапана, повернутые в положение соприкосновения;

на фиг.2 - вид в перспективе качающегося коромысла клапана в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, показывающий кулисы коромысла клапана, повернутые в положение, где они не касаются друг друга;

на фиг.3 - вид в перспективе разобранного качающегося коромысла клапана в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 - вид в перспективе с частичным сечением механизма открытия клапана в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

на фиг.5 - вид в перспективе механизма открытия клапана в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание осуществления изобретения

На фиг.1-3 показано качающееся коромысло 21 клапана в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения. Качающееся коромысло 21 клапана включает первую кулису 23, имеющую первое отверстие 25, в которое вставляется ось 27 коромысла клапана (фиг.4), и первую контактную поверхность 29. Качающееся коромысло 21 клапана также включает вторую кулису 31, имеющую второе отверстие 33, в которое вставляется ось коромысла клапана, и вторую контактную поверхность 35. Первая контактная поверхность 29 и вторая контактная поверхность 35 могут касаться друг друга, когда первая и вторая кулисы 23 и 31 установлены на оси коромысла клапана, как это показано на фиг.1, передавая при этом силу F1 в направлении поперек оси коромысла клапана. Поскольку первая и вторая кулисы 23 и 31 могут поворачиваться относительно друг друга вокруг оси коромысла клапана, первая и вторая контактные поверхности 29 и 35 также могут выходить из состояния касания за счет, среди прочего, поворота первой или второй кулисы, или обеих кулис.

По меньшей мере первая или вторая контактные поверхности 29 и 35 представляют собой поверхность поршня 37, расположенного с возможностью перемещения в цилиндре 39 на качающемся коромысле клапана. На фиг.4 показаны цилиндр 39 и поршень 37, расположенные на первой кулисе 23, однако, цилиндр может быть установлен на второй кулисе 31, либо цилиндр и поршень могут быть установлены и на первой, и на второй кулисе. Обычно поршень 37 имеет гидравлический привод, хотя его движение может обеспечиваться и другими средствами, например пневматическим приводом или электрическим, например, посредством соленоида. Работой поршня может управлять обратный клапан (не показан) так, что когда клапан открыт и на поршень не воздействует сила, текучая среда может выходить из цилиндра, а когда клапан закрыт и цилиндр полон, поршень будет зафиксирован в выдвинутом положении. Как показано, например, на фиг.1-3, первая кулиса 23 может содержать толкатель 41 распределительного вала, который может включать кулачковый ролик 43, установленный на оси 45 с возможностью вращения.

Вторая кулиса 31 имеет третью контактную поверхность 47, расположенную так, что приложенная к ней сила заставляет поворачиваться вторую кулису независимо от первой кулисы 23. Третья контактная поверхность 47 может иметь различную форму, но на фиг.1-5 она показана как часть стержня 49, проходящего параллельно оси второго отверстия 33.

Качающееся коромысло 21 клапана может быть использовано, например, в механизме 51 открытия клапана, показанном на фиг.4 и 5. Механизм 51 открытия клапана может содержать клапан 53a и 53b (фиг.5), который может смещаться, преодолевая силу F2, например, создаваемую пружиной (не показана), из первого положения клапана (например, закрытое положение относительно уплотнительных колец 55a и 55b) во второе положение клапана, например, открытое положение относительно уплотнительных колец, как это показано на фиг.5. Частный вариант конструкции механизма 51 открытия клапана, показанный на фиг.5, включает вилку или перемычку 57, соединенную с двумя штоками 59a и 59b клапана, связанными с двумя клапанами 53a и 53b, однако механизм открытия клапана может содержать один или более клапанов и связанные с ними компоненты. Механизмы открытия клапана, содержащие несколько клапанов, присоединенных к перемычке, включая использование таких механизмов, раскрыты в документах US 2009/0266317 и US 2010/0071643, которые включены в настоящее описание посредством ссылки.

Механизм 51 открытия клапана включает ось 27 коромысла клапана. Имеется качающееся коромысло 21 клапана, включающее первую кулису 23, шарнирно установленную на оси 27 коромысла и имеющую первую контактную поверхность 29, и вторую кулису 31, шарнирно установленную на оси коромысла и имеющую вторую контактную поверхность 35. Первая контактная поверхность 29 и вторая контактная поверхность 35 могут касаться друг друга и передавать тем самым силу в направлении, поперечном направлению оси A коромысла клапана так, что контактная поверхность 61 клапанного механизма на качающемся коромысле 21 клапана соприкасается с контактной поверхностью 63 на перемычке 57 и сдвигает клапан 53a и 53b, преодолевая силу F, из первого положения клапана во второе положение клапана.

На оси 27 коромысла клапана может быть шарнирно установлено второе коромысло 65 клапана, которое может иметь четвертую контактную поверхность 67. Второе коромысло 65 клапана может поворачиваться между первым положением второго коромысла клапана и вторым положением второго коромысла клапана, и приспособлено для вхождения в контакт с перемычкой 57, когда четвертая контактная поверхность 67 соприкасается с контактной поверхностью 63 на перемычке 57, для смещения клапана 53a и 53b с преодолением силы F2 из первого положения клапана во второе положение клапана, когда второе коромысло клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана.

Второе коромысло 65 клапана может иметь пятую контактную поверхность 69. Пятая контактная поверхность 69 и третья контактная поверхность 47 на качающемся коромысле 21 клапана могут быть расположены таким образом, что когда второе коромысло клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана, пятая контактная поверхность 69 соприкасается с третьей контактной поверхностью 47, как это показано на фиг.4, так, что между вторым коромыслом клапана и качающимся коромыслом клапана передается сила F3 в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана 27. При этом, когда второе коромысло 65 клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана, часть качающегося коромысла клапана, к которой прикреплена третья контактная поверхность 47 (на фиг.1-5, вторая кулиса 31), поворачивается со вторым коромыслом клапана.

Посредством механизма 51 открытия клапана, показанного на фиг.4 и 5, оба клапана 53a и 53b могут быть смещены с преодолением противодействия силы F2 вторым коромыслом 65 клапана, когда оно поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана, и четвертая контактная поверхность 67 второго коромысла клапана соприкасается с контактной поверхностью 63 на перемычке 57. Четвертая контактная поверхность 67 второго коромысла 65 клапана может быть расположена так, чтобы соприкасаться с перемычкой 57 таким образом, чтобы оба клапана 53a и 53b смещались, преодолевая противодействие силы F2, например касаться перемычки в ее центральной части. Когда второе коромысло 65 клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана, его пятая контактная поверхность 69 может касаться третьей контактной поверхности 47 на качающемся коромысле 21 клапана так, что контактная поверхность 61 механизма клапана на качающемся коромысле клапана также касается и контактной поверхности 63 на перемычке 57. Однако нет необходимости в том, чтобы контактная поверхность 61 касалась контактной поверхности 63 на перемычке 57 каждый раз, когда второе коромысло 65 клапана поворачивается во второе положение второго коромысла клапана.

Когда поршень 37 втянут в цилиндр 39, то если второе коромысло 65 клапана касается качающегося коромысла 21 клапана, чтобы повернуть контактную поверхность 61 механизма клапана на качающемся коромысле клапана в направлении контактной поверхности 63 на перемычке 57, контактная поверхность 61 механизма клапана может быть установлена в такое положение, что не будет касаться контактной поверхности 63 на перемычке, либо будет касаться контактной поверхности 63, не смещая контактную поверхность 63 за пределы положения, в которое она сместилась вследствие контакта с четвертой контактной поверхностью 67 второго коромысла 65 клапана. Однако, когда поршень 37 выдвинут из цилиндра 39, сила F1 (фиг.1) смещает вторую кулису 33 и контактную поверхность 61 механизма клапана за пределы точки, в которую она смещается только под действием одного второго коромысла 65 клапана, которое может смещать клапаны или один из клапанов, в зависимости от положения, в котором контактная поверхность 61 механизма клапана касается контактной поверхности 63 перемычки 57. В механизме 51 открытия клапана, показанном на фиг.5, контактная поверхность 61 механизма клапана касается контактной поверхности 63 перемычки 57 внутри относительно точки, в которой четвертая контактная поверхность 67 касается контактной поверхности 63 перемычки. В результате, когда поршень 37 выдвинут из цилиндра 39, контактная поверхность 61 механизма клапана качающегося коромысла 21 клапана может касаться контактной поверхности 63 перемычки так, что выдвижение поршня подействует только на клапан 53a.

Также следует иметь в виду, что кулачки на распределительном валу 71 (фиг.4 и 5), которые касаются толкателя 41 распределительного вала на качающемся коромысле 21 клапана и толкателя (не показан) распределительного вала на втором коромысле 65 клапана, могут быть расположены так, чтобы вызывать поворот качающегося коромысла клапана независимо от второго коромысла клапана. При этом контакт между контактной поверхностью 61 механизма клапана на качающемся коромысле 21 клапана и контактной поверхностью 63 на перемычке 57 может происходить, когда отсутствует касание между четвертой контактной поверхностью 67 второго коромысла клапана и контактной поверхностью 63 на перемычке.

В настоящей заявке термин "включающий" допускает расширение, и предполагается, что он может иметь то же значение, что и, к примеру, термин "содержащий", не исключая присутствия другой конструкции, материала или действий. Аналогично, хотя предполагается, что использование термина, например, "может" допускает расширение и показывает, что конструкция, материал или действия не являются необходимыми, неиспользование такого термина не предполагает, что конструкция, материал или действие являются необходимыми. Имеется в виду, что конструкция, материал или действия считаются необходимыми, если они определены как таковые.

В то время как изобретение было показано и описано в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, нельзя не отметить, что в нем могут быть сделаны изменения и вариации, не выходящие за пределы изобретения, определенного его формулой.

Изобретение может быть использовано в коромыслах клапанов двигателей внутреннего сгорания. Качающееся коромысло (21) клапана включает в себя ось коромысла, первую кулису (23) и вторую кулису (31). Первая кулиса (23) имеет первое круговое отверстие (25), в которое вставляется ось коромысла (21), и первую контактную поверхность (29). Вторая кулиса (31) имеет второе круговое отверстие (33), в которое вставляется ось коромысла клапана, и вторую контактную поверхность (35). Первая и вторая кулисы (23) и (31) установлены с возможностью поворота на оси коромысла клапана. Первое отверстие (25) и второе отверстие (33) располагаются коаксиально. Первая контактная поверхность (29) и вторая контактная поверхность (35) могут касаться друг друга и передавать тем самым силу в направлении, поперечном направлению оси коромысла (21) клапана. Качающееся коромысло (21) клапана включает единственный толкатель распределительного вала, размещенный на первой кулисе. Раскрыт механизм открытия клапана. Технический результат заключается в возможности размещения на коромысле поршня привода для одной из контактных поверхностей. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Качающееся коромысло клапана, включающее: ось коромысла клапана;
первую кулису, имеющую первое круговое отверстие, в которое вставляется ось коромысла клапана, и первую контактную поверхность; и
вторую кулису, имеющую второе круговое отверстие, в которое вставляется ось коромысла клапана, и вторую контактную поверхность,
причем первая и вторая кулисы, обе, установлены с возможностью поворота на оси коромысла клапана и при этом первое отверстие и второе отверстие располагаются коаксиально, и первая контактная поверхность и вторая контактная поверхность могут касаться друг друга и передавать тем самым силу в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана, и качающееся коромысло клапана включает единственный толкатель распределительного вала, размещенный на первой кулисе.

2. Качающееся коромысло клапана по п. 1, в котором по меньшей мере первая контактная поверхность или вторая контактная поверхность представляют собой поверхность поршня, установленного с возможностью перемещения в цилиндре на качающемся коромысле клапана.

3. Качающееся коромысло клапана по п. 2, в котором первая контактная поверхность является поверхностью поршня, а цилиндр находится в первой кулисе.

4. Качающееся коромысло клапана по п. 2, в котором поршень имеет гидравлический привод.

5. Качающееся коромысло клапана по п. 1, в котором вторая кулиса имеет третью контактную поверхность, расположенную так, что приложенная к ней сила заставляет вторую кулису поворачиваться независимо от первой кулисы.

6. Качающееся коромысло клапана по п. 5, в котором третья контактная поверхность является частью стержня, проходящего параллельно оси второго отверстия.

7. Качающееся коромысло клапана по п. 1, в котором толкатель распределительного вала содержит кулачковый ролик.

8. Механизм открытия клапана, включающий:
механизм клапана, содержащий клапан, который может перемещаться, преодолевая силу, из первого положения клапана во второе положение клапана; ось коромысла клапана; и
качающееся коромысло клапана, содержащее первую кулису, имеющую первое круговое отверстие, в которое вставляется ось коромысла клапана так, что первая кулиса шарнирно установлена на оси коромысла клапана, и первую контактную поверхность; и вторую кулису, имеющую второе круговое отверстие, в которое вставляется ось коромысла клапана так, что вторая кулиса шарнирно установлена на оси коромысла клапана, и вторую контактную поверхность,
при этом первое отверстие и второе отверстие расположены коаксиально, когда первая и вторая кулисы установлены на оси коромысла клапана, причем первая контактная поверхность и вторая контактная поверхность могут соприкасаться друг с другом и передавать тем самым силу в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана так, что третья контактная поверхность на качающемся коромысле клапана контактирует с механизмом клапана и смещает клапан, преодолевая силу, из первого положения клапана во второе положение клапана, причем качающееся коромысло клапана включает единственный толкатель распределительного вала, размещенный на первой кулисе.

9. Механизм открытия клапана по п. 8, включающий второе коромысло клапана, шарнирно установленное на оси коромысла клапана и содержащее четвертую контактную поверхность, причем это второе коромысло клапана может поворачиваться между первым положением второго коромысла клапана и вторым положением второго коромысла клапана, и расположено так, что оно контактирует с механизмом клапана посредством четвертой контактной поверхности для смещения клапана, преодолевая силу, из первого положения клапана во второе положение клапана, когда второе коромысло клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана.

10. Механизм открытия клапана по п. 9, в котором второе коромысло клапана содержит пятую контактную поверхность, а качающееся коромысло клапана содержит шестую контактную поверхность, при этом пятая контактная поверхность и шестая контактная поверхность расположены так, что когда второе коромысло клапана поворачивается из первого положения второго коромысла клапана во второе положение второго коромысла клапана, пятая контактная поверхность и шестая контактная поверхность входят в контакт друг с другом, в результате чего между вторым коромыслом клапана и качающимся коромыслом клапана передается вторая сила в направлении, поперечном направлению оси коромысла клапана.

11. Механизм открытия клапана по п. 10, в котором по меньшей мере первая контактная поверхность или вторая контактная поверхность представляет собой поверхность поршня, установленного с возможностью перемещения в цилиндре на качающемся коромысле клапана.

12. Механизм открытия клапана по п. 11, в котором первая контактная поверхность представляет собой поверхность поршня, а цилиндр находится на первой кулисе.

13. Механизм открытия клапана по п. 12, в котором поршень имеет гидравлический привод.

14. Механизм открытия клапана по п. 8, в котором вторая кулиса имеет третью контактную поверхность, расположенную так, что приложенная к ней сила заставляет вторую кулису поворачиваться независимо от первой кулисы.

15. Механизм открытия клапана по п. 14, в котором третья контактная поверхность является частью стержня, проходящего параллельно оси второго отверстия.

16. Механизм открытия клапана по п. 8, в котором толкатель распределительного вала содержит кулачковый ролик.