Натяжитель Никишковых приводного элемента механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F16H7/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может найти применение в устройствах для изменения натяжения приводного элемента (цепи, ремня) мехянизма газораспределения двигателя внут1)еннего сгорания (ДВС), в амортизаторах транспортных средств.

Известен натяжитель приводного элемента механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержапщй корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, -и размещенный в плунжере подпружиненн1 1й стержень, снабженный утолщением и шайбой, установленной на стержне Il .

В известном натяжителе поглощение возмущающей силы от приводного элемента (цепи или ремня) на первой стадии происходит за счет сжатия пружины плунжера, на второй стадии за счет сжатия пружины стержня на величину зазора между торцом утолщения стержня и дном плунжера, на третьей стадии дно плунжера ударяет по торцу утолщения стержня, от чего торец утолщения стержня всегда от ударов делается блестящим.

Пружина стержня, сжимаясь на величину буферного хода, согласно рабочей характеристики пружины, практически не имеет прироста силы, а для гашения удара приводного элемен та необходимо, чтобы сила, противодействующая удару, автоматически достигла величины, равной силе удара приводного элемента в данньй момент

Для мягкого гашения удара, необходимо, чтобы буфернЬй ход был более 1 мм, но не более 2,5 мм, с целью исключения проскакивания приводного элемента по звездочкам, что привело бы к разрегулированию газораспределительного механизма (ГРМ) по фазам и отказу в работе двигател

Пружина стержня, возвращаясь из сжатого состояния в исходное первоначальное положение, через шайбу, плунжер, башмак подает возмущакщий колебательный импульс на приводной элемент, усиливая iero колебания. Время подачи возмущающего импульса на приводной элемент прямо пропорционально зависит от величины буферного хода: с увеличением буферного хода работа устройства

ухудшается. Известное устройство вместо того, чтобы гасить колебания приводного -элемента, подает возмущающий колебательный импульс на приводной элемент, усиливая колебания. В момент, когда подаваемый -возмущающий импульс на приводной элемент от работают.его двигателя (частота подаваемого импульса зависит от оборотов двигателя) по частоте совпадает с частотой собственных колебаний, подаваемых от натяжителя (для каждого двигателя свой конкретный диапазон оборотов), возникает резонансное явление, которое резко увеличивает амплитуду колебания приводного элемента, усиливает удары, усиливает интенсивность износа деталей ГРМ, возможны разрушения отдельных деталей, объем вредной работы двигателя возрастает, усиливаются шумность двигателя и неравномерность вращения кулачкового вала, что увеличивает смещение от номинального расположения фаз ГРМ.

Резонансное явление в приводном элементе ГРМ возникает всегда, когда обороты двигателя в стадии снижения или увеличения проходят через резонансный диапазон оборотов.

Цель изобретения - снижение шума повышение надежности и долговечности путем демпфирования колебаний

Поставленная цель достигается тем, что в натяжителе приводного элемента механизма газораспределени ДВС, содержащем корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним- углублением, и размещенный в плунжере подпружиненный стержень, снабженный утолщением и шайбой, установленной на стержне, корпус снабжен каналом для подвода жидкости в его внутреншоо полость, а шайба выполнена ступенчатой по внутреннему диаметру, причем больший диакртр ступенчатой поверхности охватывает утолщение стержня с образованием кольцевого зазора

На фиг, 1 показан натяжитель, при отходе приводного элемента от башмака, осевое сечение (стрелками показано направление подвода жидкости в корпус натяжителя); на фиг. 2 - то же, при ударе; на фиг.Зто же, .после удара; на фиг. 4 график изменения противоударной силы Р. Натяжитель содержит корпус 1, во внутренней полости которого установ лен плунжер 2, в дне 3 которого рыполиено углубление с торцом 4, стер жень 5, снабженный утолщением 6с торцом 7, гайку8, кольцо 9 разрезное (сухарь). Шайба 10 снабжена наклонной поверхностью 11 и выполнена ступенчатой по внутреннему диаметру, причём больший диаметр ступенчатой поверхности охватьгоает утолще ние 6 стержня 5, Пружина 12 плунжера 2 одним концом опирается в торец углубления, а другим входит в глухое отверстие утолщения 6 стержня 5. 13 стержня 5 одним концом опирается в ступенчатую шайбу 10, а другим - в корпус натяжителя. В корпусе натяжителя вьшолнен канал 14 с отверстием. 15 для подвод жидкости (масла) в его внутреннюю полость. Корпус натяжителя крепится в корпус двигателя 16. Устройство работает следунщим об разом. Движущая цепь забрасывает жидкос (масло) в канал 14. Совершаюгщй воз вратно-поступательное движения плунжер 2 в корпусе t натяжителя под воздействием возмущающего колебательного импульса цепи, получаемого от работакщего двигателя засасывает жидкость из канала 14 через отверстие 15 в корпус 1 натяжителя, который является накопительным резервуаром. Время заполнения корпу са натяжителя жидкостью длится не более 2-3 мин. При отктвчении двигателя жццкость остается в корлусеу а при последующем запуске сразу вступает в работу. Противоударная буферная полость (гидробуферная полость) образована взаимным расположением деталей плунжера 2. ступенчатой шайбы 10 и утолщением 6 стержня 5. Полость А во время работы двигателя то раскры вается и непрерывно совершает возвратно-поступательные перемещения вдоль оси стержня 5 неподвижно уде живаемого в процессе работы разрезным кольцом (сухарем) 9 и гайкой 8 (фиг. 1-3). /дары, толчки, колебания цепи мягко Гасит противоударная буферная полость А с непрерьшно меняющимся объемом находящейся в ней жидкости, в которой автоматически возникает противоударная сила, равная силе удара цепи в данный , при этом в направлении действия ударной силы обеспечивается перемещение самой полости вдоль оси стержня с максимально допустшвлм ходом X J. При отходе цепи от башмака(фиг.1) пружина 12 вслед за цепью подвигает к ней плунжер 2 и башмак. При выходе плунжера 2 из корпуса натяжителя противоударная полость раскрывается и в нее Вливается жидкость, при зтом жидкость из впускного канала 14 засасывается в корпус натяжителя.. Практически нет сопротивления для входа жидкости в полость А при ее раскрытии, так как кольцевая щель X все более увеличивается, а сама полость А расположена ниже уровня ЖИДКОСТИ находящейся в корпусе натяжителя. При обратном движении цепи последняя давит на башмак, а он на плунжер 2, который входит в корпус натяжителя, сжимая пружину 12 плунжера. Пружина 12 воспринимает на себя приблизительно до 1% от ударной силы цепи (Рцевц. ) и величина возникаемой противоударной силы-соответствует рабочей характе стике пружины 12 плунжера (зона 1 на фиг. 4, зона П характе- {шзует рабочую характеристику пружины стержня). Дно 3 плунжера 2 приближается к поверхности I1 ступенчатой шайбы 10. Жидкость из полости А через кольцевую щель X выходит в корпус 1, но так как щель X все уменьшается и стремится к нулю, а поток вытесняемой жидкости из полости А остается практически неиз менкьм., то образуется кольцевой жидкостнь клин. Происходит мягкое (без ударов) соприкосновение дна 3 плунжера 2 с поверхностью 11 ступенчатой шайбы 10, полость А замыкается (фиг. 2, кривая C-D на фиг. 4). .Наклонная поверхность 1 Г ступенчатой шайбы обеспечивает нац -жяое закрытиегидробуферной полости А, а также хороший впуск жидкости при ее раск1штии, обеспечивает быструю п жрабатываемость контактируемых поверхностей.5При дальнейшем перемещении плунжера 2 с приконтактированной ступе чатой шайбой вглубь корпуса натяжителя на максимально допустимый ход Х| в полости А повьппается давление при этом пружина 13 стержня сжимае Максимальный объем цакс вытесня мой жидкости из полости А характери зует насосное действие гидробуферн полости V ±.i.. X {ммП макс Шл ил - , Л ММ. f где D 6 - диаметр утолщения стержня Гидробуферная Полость А автоматически поддерживает следунщее рав новесие сил (фиг. 2); . njitj n % rt цепи Р - условие равновесия сил. «- сила, удара цепи, которая непрерывно изменяется; 0...макс..О. Скорость увеличения и, снижения Рцепитак же непрерьгано изменяется зависимости от частоты колебания цепи. - сила давления жидкости на ступенчатую шайбу со сторо ны полости А.

P-F

А-Р

- удельное давление жидкости,

Р

где возникаемое в полости А, которая непрерывно изменяется, р О...макс.. 0; ;F 7 площадь кольца ступенчатой шэйбы, на которую давит жидкость со стороны полости А.

цI П - Р4

мм

DJ - диаметр углубления;

где - больший внутренний диаметр шайбы.

Сила

изменяется

непрерывно

ч 0... ...О.

Р«р«)4

Р,

- условие, когда по1«р)Ш9

лость А автоматически раскрывается, часть жидкости из полости через образукицуюся кольцевую щель X перетечет в корпус нХтяжителя и автоматически восстановится равновесие сил. При резком увеличении силы Рцеям из полости А за единицу времени чесилы пружин стерР,

ip 14 р 12 ня 5 и плунжера задаются конструктивно в зависимости от параметров ДВМ; Р - противоударная сила,

...макс.. 0.

В закрытой полости А, в момент восприятия ударных нагрузок, автоматически возникает удельное давление р , величина которого по аналогии с Pцg,, изменяется от нуля до максимума и от максимума до нуля. Удельное давление в каждый момент в зависю4Ости от Рцечц имеет строго определенную величину, которая автоматически сохраняет условие равновесия сил. истечение жидкости из полости А через кольцевую щель iS в полость В позволяет полости А перемещаться вдоль оси стержня и в Зависимости от , она в этот момент занимает строго определенное положение, а возникакщее удельное 7 рез кольцевую щель (кольцевой зор) JtS не успевает перетечь нужное количество жидкости в полость В., Вследствие несжимаемости жидкости давление л в полости А достигает критической величины, когда Р PnpujKii полость А ряскрывается. В этом случае ступенча тая шайба выполняет роль перепускного клапана, а пружина 13 стержня - роль клапанной пружины. При перемещении закрытой полости А вглубь корпуса t натяжителя Рцродк з возрастает, возрастает автоматически удельное давление р жидкости в полости Р, р Р -F РПОЧ «3 возрастает эффективность гидробуфер ной полости Аг РЗ - сила давления жидкости на лунжер 2 со стороны полости А, ротиводействукицая Удару цепи, непрерывно изменяется . . .макс,. 0. Р р. F,, где , площадь плунжера 2, на которую давит жидкость. 7 D| 4 давление жидкости в полости Л достигает нужной величины. Частота колебания цепи, кольцевая щель Л5 и меняющаяся ее длина, зависящая от перемещения ступенчато шайбы вдоль оси стержня, вязкость жидкости влияют на количество перетекаемой жидкости из полости А в полость В в единицу времени, а это оказывает влияние как на наклон подъема, так и на наклон снижения вознйкаемой противоударной силы Р, т.е. влияют на мягкость гашения Уда ров, колебаний цепи полостью А (фиг. 4 зоны III; IV, кривая D-F-K или кривая D-E-L). Если u5 равна нулю, то вследствие несжимаемости жидкости возникаемая противоударная сила Р достигает величины, соответствующей критической величине удель ного давления. Когда нарушается равновесие сил Р Рпрч1 ч ступенчатая шайба авт.ом тически приоткрывает кольцевую щель X и часть зовдкости из полости А пер текает в корпус 1 натяжителя. Таким образом, при 5 О полост А воспринимает жестко удар цепи до Р P|, является недопустим 1м для данной конструкции. . При AS О нет перетекания жидкости из полости А в полость В и вх жидкости в полость в возможен только через кольцевую щель ьв. Нет при нудительного заполнения жидкостью полости В, нет гарантии, что на бол шей частоте колебания цепи полость заполнится латдкостью и она будет ipa ботать. При увеличении кольцевой щели и 5 больше допустимого торец 4 бьет по торцу 7 утолщения 6 стержня 5, что является недопустимьм. Это происходит ввиду, того, что с увеличением 4 увеличивается количество перетекае мой жидкости из полости А в полость за единицу времени. Скорость роста удельного давления в полости А замедляется (на фиг. 4 наклон противо ударной силы Р становится, все более пологим), и для автоматического сох ранения полостью А равновесия сил тунжеру 2 с приконтактируемой ступ чатой шайбой потребуется углубиться корпус I на расстояние,превышающее X Как только сила удара цепи начинает от максимальной величины, снижаться к минимальному (нулевому) св 578 ему значению, в полости А возникает избыточное давление, но так как чеэез кольцевую щель AS жидкость продолжает перетекать из полости А в полость В, то удельное давление жндкости в полости А автоматически начинает снижаться. Если скорость снижения удельного давления в полости А недостаточна изпза сопротивления перетекания жидкости через кольцевух) щель а 6 по сравнению со с соростью снижения ударной силы Рцеци то нЕруша-. ется равновесие сил и плунжер 2 с приконтактированной ступенчатой шайт бой перемещается в сторону цепи на малую величину, объеЯ полости А возрастает в результате схода с неподвижно стоящего утолщения 6 стержня 5, удельное давление в полости А снижается, автсдаатически восстанарливается равновесие сил снижение противоударной силы Р на фиг, 4 находится в зоне У),-Если скорость снижения удельного давления жидкости в полости А и скорость снижения С.ИЛЫ удара цепи цепи не нарушают равновесия сил, то противоударная сила Р згменывается (на фиг. 4 но лииии Т вниз). Еаля скорость снижения удельного давления жидкости в поласти А больше скорости снижения сипы удара цепи (Pugfjj, ), то равновесие сил нарушается, полость А продолжает перемещаться вглубь корпуса натяжителя, автоматически выравнивая равновесие сил (эона VI на фиг. 4 характеризует снижение противоударной си1ш). После того, как полость А полно. стью погашает удар (толчок) цепи, при этом автоматически образутся вторая гидробуферная полость В (фиг. 3), плунжер2 вместе с приконтактированной ступенчатой шайбой . перемещается вглубь корпуса иатяжителя, пружина 13 стержня сжимается на величину Xg, а торец 4 углубления . дна плунжера не дохо/щт до торца 7 утолщения стержня 5, что исключает удар торца 4 по торцу 7, т.е. удар цепи погашается мягко. § полость в жидкость поступает из полости А через кольцевую щель и частично через кольцевую щель &С .Р &s 9 где О - малый внутренний диаметр шайбы; Df- диаметр стержня. Цепь начинает обратный ход, отхо дит от багпмака. Пружина 12 через плунжер 2 поджимает башмак к цепи, полость А раскрывается, в нее вливается жидкость из корпуса натяжите ля, а из канала 14 через отверстие 15 плунжером 2 засасывается в корпу натяжителя. Если бы не было гидробу ферной полости В, то пружина 13 стержня через ступенчатую шайбу, плунжер 2 и башмак передала бы толчок на цепи, которая получила бы возмущающий Колебательный импульс от натяжителя цепи. )3ремя воздейст ВИЯ импульса происходило бы на величине хода ступенчатой шайбы Х, потока она не додошла бы к упорному торцу утолщения стержня. В предлагаемом устройстве этого не происходит. Пружина 13 стержня давит на ступенчатую шайбу, жидкост из полости В стремится выйти через кольцевые щели и 8 йлЗ. Гидравличес кое сопротивление истечения жидкост из полости В предотвращает, толчок п жины 13 стержня на плунжер, т.е. шайба с приторможенной скоростью возвращается в исходное положение, дно 3 плунжера 2 под воздействием жины плунжера отходит от поверхнос ти 11 ступенчатой шайбы, не получи от нее толчка (изменение противоударной силы происходит по линии К-С или L-G на фиг. 4). 7О Пока плунжер 2 за цепью совершает полный отход и начинает обратный ход на закрытие полости А, шайба 10 уже будет находиться в исходном положении. Цикл работы повторяется. Гидробуферная полость В препятствует подаче возмущающего импульса со стороны устройства на приводной элемент, исключает возникновение резонансного явления в приводном элементе на определенных оборотах двигателя внутреннего сгорания и при его перегазовках, когда обороты в стадии снижения или увеличения поохопят через резонансный диапазон оборотов пля данного двигателя. Размер кольцевой щели &2 не. лолжен быть слишком маленьким и слишком большим. &6 и uS влияют на сопротивление выхода жидкрсти из полости В, а это влияет на скорость возвращения ступенчатой шайбы 10 в исходное первоначальное положение. Ступенчатая шайба в процессе работы совершает возвратно-поступательное движение, участвует в создании гидробуферных полостей А и В, выполняет роль перепускного клапана в момент мягкого гашения удара, толчка, колебания приводного элемента (цепи), а пружина 13 стержня роль клапанной пружины. Таким образом, предлагаемый натяжитель снижает шумность двигателя, исключает стук, увеличивает ресурс приводного элемента, повьш1ает долговечность и надежность работы двигателя внутреннего сгорания.

НАТЯЖИТЕЛЬ НИКИШКОВЫХ ПРИВОДНОГО ЭЛЕМЕНТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, и размещенный в плунжере подпружиненный стержень, снабженный утолщением и шайбой, установленной ка стержне, отличающимися тем, что, с целью снижения шума и повышения надежности и долговечности путем демпфирования колебаний, корпус снабжен каналом для подвода жидкости в его внутреннюю полость, а шайба выполнена ступенчатой по внутреннему диаметру, причем больший диаметр ступенчатой поверхности охватывает утолщение стержня с образованием кольцевого зазора.. 8 О &д 90 Э) :л Ы