СОЕДИНЕНИЕ МЕЖДУ КОЛЕНЧАТЫМ ВАЛОМ И БЛОКОМ ЦИЛИНДРОВ Российский патент 2018 года по МПК F02F7/00 F16F15/315 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области автотранспортных средств и, в частности, касается блока цилиндров.

Более конкретно изобретение предназначено для простого и надежного расположения коленчатого вала в блоке цилиндров.

Изобретение относится также к двигателю внутреннего сгорания автотранспортного средства, содержащему блок цилиндров, расположенный над масляным картером, при этом соединение между масляным картером и блоком цилиндров является непрерывным по всему контуру блока цилиндров.

Уровень техники

Как известно, двигатели внутреннего сгорания, расположенные в моторном отсеке автотранспортного средства, содержат блок цилиндров, установленный над масляным картером. Блок цилиндров содержит шатунную камеру, в которой находится коленчатый вал, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной продольной оси и связанный с поршнями, перемещающимися возвратно-поступательным движением в цилиндрах с по существу вертикальной осью, установленных в блоке цилиндров. Блок цилиндров входит в контакт с масляным картером на уровне плоскости стыка вдоль уплотнительной дорожки, на которой находится уплотнительная прокладка. На конце коленчатого вала жестко закреплен маховик двигателя, расположенный снаружи блока цилиндров. Для этого блок цилиндров имеет в концевой стенке круглое отверстие, через которое проходит коленчатый вал, закрепленный на маховике двигателя.

Как известно, коленчатый вал имеет осевой конец, выходящий наружу камеры через указанное отверстие. Из соображений обеспечения доступа для монтажа коленчатого вала в шатунной камере отверстие продолжено проемом в указанной концевой стенке блока цилиндров, заканчивающимся на уровне плоскости стыка с масляным картером. После установки коленчатого вала в камере указанный проем закрывают герметичной пластиной, закрепляемой на концевой стенке.

Недостатком этой системы является то, что герметичную пластину крепят на концевой стенке блока цилиндров при помощи винтов, что требует выполнения проходных отверстий для указанных винтов, а также штифтов для позиционирования указанной пластины.

Другим недостатком является то, что, поскольку пластина имеет нижнюю часть, предназначенную для вхождения в контакт с масляным картером, между указанной нижней частью пластины и масляным картером остается зазор, который необходимо герметизировать при помощи ленточной прокладки.

В документе FR 2734618 раскрыт маховик двигателя, неподвижно соединенный во вращении с концом коленчатого вала при помощи аксиально ориентированных зубьев, удерживаемых в активном положении при помощи центрального элемента, завинчиваемого в резьбу коленчатого вала. Указанный маховик и указанный коленчатый вал соединены и удерживаются за счет силы предварительного упругого натяжения при помощи трансмиссионного элемента, содержащего основание, аксиально направленное в сторону коленчатого вала и предназначенное для захождения в соответствующее концентричное отверстие в коленчатом валу. Недостатком этой системы крепления является необходимость изготовления промежуточного элемента, что влечет за собой трудоемкую фазу сборки, а также то, что герметичность обеспечивает кольцевая прокладка, охватывающая конец коленчатого вала и поэтому выступающая из отверстия в стенке блока цилиндров, в котором находится коленчатый вал.

Сущность изобретения

Одной из задач изобретения является устранение этих недостатков, и оно относится к блоку цилиндров, содержащему шатунную камеру, в которой с возможностью вращения вокруг продольной оси установлен коленчатый вал, на конце которого жестко закреплен маховик двигателя, расположенный снаружи блока цилиндров, при этом указанное отверстие является круглым и расположено над плоскостью стыка или соединения между блоком цилиндров и масляным картером.

В частности, объектом изобретения является двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства, содержащий:

- масляный картер, над которым закреплен

- блок цилиндров, содержащий камеру, ограниченную стенкой, содержащей отверстие, через которое проходит конец коленчатого вала, расположенного в указанной камере, и маховик двигателя, жестко закрепленный во вращении на указанном конце и расположенный снаружи указанной камеры,

при этом, согласно изобретению, маховик двигателя содержит трубчатый выступ, выполненный с возможностью охвата конца коленчатого вала, при этом указанный выступ маховика проходит внутрь камеры через круглое отверстие.

Предпочтительно указанный выступ закреплен на конце коленчатого вала, установленного в камере блока цилиндров, для облегчения соединения маховика с коленчатым валом.

Согласно другим отличительным признакам изобретения:

- конец коленчатого вала расположен в шатунной камере.

Предпочтительно коленчатый вал окружен стенками камеры, что облегчает установку указанного коленчатого вала в указанной камере.

- конец коленчатого вала является конусным.

Предпочтительно конусная связь между коленчатым валом и маховиком двигателя позволяет устранить любой зазор при вращении между коленчатым валом и маховиком двигателя.

- отверстие в стенке блока цилиндров является круглым и расположено над плоскостью стыка между блоком цилиндров и масляным картером.

Предпочтительно установка коленчатого вала не требует наличия проема, продолженного до плоскости стыка и, следовательно, дополнительной пластины для ограничения указанного проема круглым отверстием.

Предпочтительно блок цилиндров не имеет дополнительного проема и, следовательно, является более жестким.

- осевая концевая часть маховика содержит отверстие, имеющее конусную часть, соответствующую по форме концу коленчатого вала, при этом через указанное отверстие проходит средство крепления маховика на коленчатом валу.

Предпочтительно крепление маховика двигателя на коленчатом валу упрощено.

- конусность конца коленчатого вала составляет от 2° до 7°.

Предпочтительно незначительная конусность обеспечивает более легкую установку маховика двигателя на коленчатый вал до установки на место средства крепления.

- маховик двигателя имеет упругое сопротивление, превышающее 400 МПа.

Предпочтительно маховик двигателя выполнен из стали или из чугуна и имеет упругое сопротивление более 400 МПа, обеспечивающее деформацию выступа во время посадки указанного выступа вокруг конца коленчатого вала.

- осевая концевая часть маховика охвачена кольцом с кольцевой кромкой. Поскольку отверстие является круглым, используют стандартную прокладку в виде кольца с кольцевой кромкой, окружающую концевую часть маховика, выходящую внутрь камеры через указанное отверстие.

Предпочтительно, поскольку уплотнительная дорожка блока цилиндров внизу концевой стенки, содержащей отверстие, является непрерывной, герметизация между блоком цилиндров и масляным картером упрощается.

- масляный картер, закрепленный под блоком цилиндров, выполнен из пластика.

Предпочтительно масляный картер не подвергается особым напряжениям во время работы двигателя и, следовательно, может быть выполнен из пластика, что позволяет уменьшить стоимость двигателя и его вес.

Краткое описание фигур

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан коленчатый вал, установленный в камере блока цилиндров, схематичный вид в продольном разрезе;

на фиг. 2 показан блок цилиндров с коленчатым валом, установленным в камере блока цилиндров, схематичный вид сбоку;

на фиг. 3 показан коленчатый вал, установленный в камере блока цилиндров и закрепленный на маховике двигателя, схематичный вид в продольном разрезе.

Подробное описание фигур

Нижеследующее описание представлено со ссылками на продольную ось X коленчатого вала.

Как показано на фиг. 1, двигатель внутреннего сгорания содержит блок 10 цилиндров, содержащий шатунную камеру 11, в которой расположен коленчатый вал 12, установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси X. Указанный коленчатый вал удерживается в указанной камере опорными подшипниками (не показаны), закрепленными в стенке шатунной камеры блока цилиндров.

Блок 10 цилиндров расположен над масляным картером 13 и имеет контактную поверхность, образующую плоскость 14 стыка или соединения с указанным масляным картером на уровне уплотнительной дорожки 14а, выполненной на блоке цилиндров. В правой концевой стенке 15 блок 10 цилиндров содержит по существу круглое соединительное отверстие 16, частично окружающее правый конец 17 коленчатого вала 12, выполненный с возможностью крепления на маховике 20 двигателя, показанном на фиг. 3.

Коленчатый вал является главным механическим устройством кривошипно-шатунного механизма, обеспечивающим передачу усилия, создаваемого при сгорании топлива, в коробку передач. Он обеспечивает преобразование неравномерного прямолинейного движения поршней в непрерывное вращательное движение. Коленчатый вал приводит во вращение все элементы двигателя, для которых необходимо вращательное движение, такие как первичная трансмиссия, генератор переменного тока (не показаны) или балансировочные контрприводы, в том числе маховик двигателя. Коленчатый вал содержит несколько расположенных в линию коренных шеек, образующих центральную ось. Между этими коренными шейками эксцентрично расположены шатунные шейки или в общем случае кривошипы, на которых одним концом установлены шатуны, соединенные противоположным концом с поршнями (не показаны). Коленчатый вал содержит первый левый конец, связанный с зубчатым колесом, вокруг которого проходит ремень или цепь распределительного механизма (не показаны).

Правый конец 17 коленчатого вала 12, расположенный напротив правого концевого отверстия 15 блока цилиндров, находится в шатунной камере таким образом, что коленчатый вал полностью расположен в указанной шатунной камере 11. Указанный правый конец коленчатого вала содержит конусную концевую часть 18 и глухое резьбовое отверстие 19 вдоль оси коленчатого вала, предназначенное для захождения в него крепежного винта. Конусность концевой части 18 коленчатого вала составляет от 2% до 5% по отношению к оси коленчатого вала, то есть наружная стенка коленчатого вала по существу наклонена к продольной оси коленчатого вала в направлении маховика двигателя.

Маховик 20 двигателя представляет собой подвижный груз и, как известно, выполнен в виде стального или чугунного диска, закрепленного на коленчатому валу и приводимого движущей силой во вращательное движение, и обеспечивает прямую связь между двигателем и сцеплением (не показаны). Маховик двигателя, закрепленный на сцеплении, окружен зубчатым венцом, с которым зацепляется стартер для запуска двигателя. Благодаря своей массе и инерции, маховик 20 двигателя позволяет регулировать и уравновешивать вращательное движение коленчатого вала 12, чтобы ограничивать вибрации и способствовать снижению шума, исходящего от двигателя (не показан). Маховик 20 двигателя накапливает энергию, производимую в процессе цикла воспламенения-расширения, и отдает ее во время мертвого хода, регулируя таким образом вращение коленчатого вала. Он неподвижно закреплен на коленчатом валу без зазора при вращении с целью обеспечения равномерности рабочего режима за счет противодействия неравномерностям работы двигателя, вращаемого поршнями.

Согласно изобретению, как показано на фиг. 3, диск 21 маховика двигателя продолжен в осевом направлении (в сторону правого конца 17 коленчатого вала) выступом 22 в виде по существу цилиндрической соединительной трубы, внутренняя часть 23 которой предназначена для прохождения крепежного винта 31. Указанная внутренняя часть имеет концевую часть 25, предназначенную для вхождения в контакт с правым концом 17 коленчатого вала, по существу конусную и соответствующую по форме указанной концевой части 17 коленчатого вала, и опорную стенку для головки винта. Указанный выступ 22 может, например, содержать по существу радиальный паз для обеспечения деформации соединительной трубы, в частности, во время крепления указанного маховика на правом конце коленчатого вала.

Предпочтительно маховик двигателя выполнен посредством литья из чугуна или стали с упругим сопротивлением, превышающим 400 МПа. Выступ маховика двигателя выполнен с возможностью деформации во время крепления маховика двигателя на конце 17 коленчатого вала.

Блок цилиндров в соответствии с изобретением содержит также кольцо 30 с кромками, расположенное в концевом отверстии 16 блока цилиндров и охватывающее выступ 22 маховика двигателя. Как известно, кольцо 30 с кромками выполнено из эластомера или каучука для обеспечения герметичности шатунной камеры 11.

Как показано на фиг. 2, правая концевая стенка 15 блока цилиндров выполнена сплошной внизу в направлении масляного картера до плоскости 14 стыка с масляным картером. Уплотнительная дорожка 14а на блоке цилиндров является, таким образом, сплошной, то есть не прерывается каким-либо отверстием или вырезом, что позволяет расположить сплошную уплотнительную прокладку 26 между блоком цилиндров и масляным картером, что обеспечивает более легкую установку на место и более высокую надежность уплотнения.

Соединение между блоком 10 цилиндров и масляным картером 13 упрощено, и предпочтительно масляный картер 13 выполнен в виде единой детали из пластического материала.

Во время монтажа литой блок 10 цилиндров на первом этапе переворачивают, чтобы направить вверх его поверхность, содержащую уплотнительную дорожку.

Поршни, соединенные с первым концом шатунов, вставляют в соответствующие цилиндры блока цилиндров, при этом шатуны крепят их вторым концом на шатунных шейках коленчатого вала, продольные концы которого располагают в шатунной камере и коренные шейки которого вставляют в опорные подшипники и закрывают крышками подшипников, закрепленных на стенке шатунной камеры.

На уплотнительной дорожке 14а устанавливают уплотнительную прокладку 26, после чего масляный картер 13 закрепляют в положении опоры на блоке 10 цилиндров через плоскость 14 стыка.

Затем по краю соединительного отверстия 16 блока цилиндров располагают кольцо 30 с кромками.

Выступ 22 маховика 20 двигателя сажают вокруг концевой конусной части 17 коленчатого вала, пропуская его через указанное кольцо 30 с кромками. Незначительная конусность указанной концевой части 17 коленчатого вала обеспечивает статическое удержание соединяемых коленчатого вала и маховика двигателя, то есть указанное удержание не требует использования средства удержания до соединения двух элементов. После этого через внутреннюю часть 23 выступа пропускают крепежный винт 31 и завинчивают его в резьбовом крепежном отверстии 19 на конце коленчатого вала. Конусность соединения между коленчатым валом 12 и маховиком 20 двигателя позволяет устранить любой зазор и избегать любого относительного движения между маховиком двигателя и коленчатым валом, в частности, вращательного движения.

Таким образом, технический результат изобретения достигнут. Двигатель содержит блок цилиндров, расположенный над масляным картером, при простом и надежном обеспечении герметичности, при этом крепление маховика двигателя на конце коленчатого вала осуществляют, не прибегая к использованию уплотнительной пластины, закрепляемой на концевой стенке блока цилиндров.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, предназначенных для автотранспортных средств. Двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства содержит масляный картер (13), над которым закреплен блок (10) цилиндров. Блок (10) цилиндров содержит шатунную камеру (11), ограниченную стенкой (15) с образованным в ней отверстием (16), через которое проходит конец (17) коленчатого вала (12), расположенного в камере (11). Маховик (20) двигателя жестко закреплен на конце (17) коленчатого вала (12) и расположен снаружи камеры (11). Маховик (20) двигателя содержит трубчатый выступ (22), выполненный с возможностью охвата конца (17) коленчатого вала (12). Трубчатый выступ (22) маховика проходит внутрь камеры (11) через круглое отверстие (16). Раскрыто автотранспортное средство, содержащее двигатель. Технический результат заключается в упрощении сборки двигателя. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства, содержащий:

- масляный картер (13), над которым закреплен

- блок (10) цилиндров, содержащий шатунную камеру (11), ограниченную стенкой (15) с образованным в ней отверстием (16), через которое проходит конец (17) коленчатого вала (12), расположенного в указанной камере, и маховик (20) двигателя, жестко закрепленный во вращении на указанном конце и расположенный снаружи указанной камеры,

отличающийся тем, что маховик (20) двигателя содержит трубчатый выступ (22), выполненный с возможностью охвата конца (17) коленчатого вала, при этом указанный выступ (22) маховика проходит внутрь камеры (11) через круглое отверстие (16).

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что конец (17) коленчатого вала расположен в шатунной камере (11).

3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что конец (17) коленчатого вала (12) является конусным.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый выступ (22) маховика содержит внутреннюю часть (23), имеющую конусную часть (25), соответствующую по форме концу (17) коленчатого вала, при этом через указанную внутреннюю часть (23) проходит средство крепления маховика на коленчатом валу.

5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что конусность конца (17) коленчатого вала составляет от 2° до 7°.

6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что маховик (20) двигателя имеет упругое сопротивление, превышающее 400 МПа.

7. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выступ (22) маховика (20) двигателя охвачен кольцом (30) с кольцевой кромкой.

8. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что отверстие (16) является круглым и расположено над плоскостью (14) стыка между блоком (10) цилиндров и масляным картером (13).

9. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что блок (10) цилиндров содержит непрерывную уплотнительную дорожку (14а) соединения с масляным картером (13).

10. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что масляный картер (13), закрепленный под блоком (10) цилиндров, выполнен из пластика.

11. Автотранспортное средство, содержащее двигатель по п. 10.