Привод механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F16H7/02 

Изобретение относится к машиностроению предназначено для передачи вращения бесконечным гибким элементом и, в частности, может найти применение в зуб- чато-ременных приводах вспомогательных агрегатов двигателей внутреннего сгорания.1

Известны зубчато ременные передачи, содержащие установленные на вращающихся валах ведущий и как минимум один ведсмый шкивы, кинематически связанные бесконечным зубчатым ремнем, где для уменьшения звуковой энергии, излучаемой повс рхностью ремня при работе передачи, в ремне и/или шкиве выполнены специальные компенсационные отверстия, уменьшающее насосный эффект, возникающий в результате захвата порции воздуха зубьями

ремня при набегании его на зубья шкива. Такой технический прием является достаточно эффективным с точки зрения улучшения акустических качеств передачи.

Однако практически реализация таких устройств затруднена, ввиду сложной технологии изготовления, что вызвано жесткими требованиями к геометрическим и жесткостным характеристикам зубчатого зацепления. Кроме того, из-за уменьшения площади поперечного сечения и наличия концентраторов напряжения (отверстий), снижается несущая способность передачи.

Известен привод механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащий ведущий и ведомый шкивы, на которых смонтирован зубчатый ремень и кожух ограждения привода.

VJ

Ч СЛ

ю ч

Недостаток известного привода - повышенный уровень шума механизма газораспределения, что обусловлено следующими факторами. Во-первых, при набегании ремня на шкив, вследствие дискретности зубьев последнего, возникают интенсивные возвратно-поступательные колебания ремня. Анализ с использованием лазерного виброметра показывает, что небольшая часть ремня при этом совершает движение подобно колеблющемуся поршню, т.е. имеет место излучение дипольного типа. Во- вторых, в результате эжекции воздуха, а также от удара или трения между зубьями шкива и ремня может возникнуть возбуждение воздушных полостей, образующихся между набегающими зубьями ремня и шкива.

Кроме того, генерация звука возникает от ударного зацепления при изменении режима работы двигателя.

Цель изобретения - снижение уровня шума.

Цель достигается тем, что известный привод механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, содержащий ведущий и ведомый шкивы, охватывающий их зубчатый ремень и кожух ограждения привода, снабжен, по крайней мере, одним экраном, выполненным из жесткого звукоотражающего материала и установленным напротив соответствующего шкива с диаметром DI эквидистантно наружной поверхности ремня на расстоянии меньшем или равном 0,03 DI, при этом экран перекрывает не менее 0,6 площади зоны излучения, образуемой участком зубчатого зацепления шкива и ремня, ограниченного биссектрисой с углом равным 10°, проходящей через начальную точку дуги обхвата.

При таком конструктивном исполнении звуковое поле, формируемое реальным источником звука (зубчатым ремнем), будет взаимодействовать с полем мнимого источника, расположенного по другую сторону от экрана, являющегося акустическим зеркалом, на таком же расстоянии от него, что и ремень, и результирующее звуковое поле, обусловленное излучением обеих пар излучателей, будет равно сумме полей, создаваемых двумя противоположно направленными парами (реального и мнимого) излучателей. 8 этом заключается существенное отличие предлагаемого .привода в сравнении с ранее известными.

Привод может быть снабжен, по крайней мере, одним дополнительным экраном из жесткого звукоотражающего материала, жестко связанным с основным и установленным эквидистантно наружной поверхности ремня по дуге обхвата на расстоянии меньшем или равном 0,03 DI.

Основной, или основной и дополнительный экраны могут быть жестко связаны с

кожухом ограждения привода.

Основной, или основной и дополнительный экраны могут быть закреплены на кожухе ограждения привода с возможностью перемещения относительно поверхности

ремня.

Основной, или основной и дополнительный экраны могут быть выполнены с распо- ложенными по их длине на торцах ребордами, охватывающими зубчатый венец соответствующего шкива. При этом реборды выполнены из звукопоглощающего материала, например катодной меди, вспененного алюминия, пористых сетчатых материалов и др.

На фиг. 1 показан заявляемый привод; на фиг. 2 - привод, в котором экраны выполнены за одно целое с кожухом ограждения ремня; на фиг. 3 - привод, в котором экран выполнен по всей длине охвата шкива ремнем; на фиг. 4 - один из вариантов конструктивного исполнения экрана; на фиг, 5 - вариант подвижной установки экрана на кожухе; на фиг. 6 - привод, в котором реализо- ваны варианты конструктивного

исполнения, показанные на фиг. 4 и 5.

Привод механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания содержит ведущий 1 и ведомые 2 шкивы, на которых смонтирован зубчатый ремень 3 и кожух ограждения 4 привода. Привод снабжен по крайней мере одним экраном 5, который установлен на расстоянии не более 0,03 DI от наружной поверхности ремня 3 и имеет угловую длину не менее 10° по обе стороны

от линии, проходящей через центр О шкива 1 (или 2) и начальную точку X дуги охвата, при этом поверхность экрана 5 эквидистантна ответной поверхности ремня 3 и составляет не менее 0,6 F, где F - площадь поверхности ремня, заданная углом не менее 10°; DI -диаметр соответствующего шкива.

Дополнительно на фиг. 1 показан натяжной ролик 6; на фиг. 2 - .редущий 7 и

ведомый 8 валы, датчик обрыва ремня 9 и стрелка, показывающая направление вращения привода; на фиг. 4 показан дополнительный экран 10 из жесткого звукоотражающего материала, жестко связанный с основным экраном 5 и установленный эквидистантно наружной поверхности ремня по дуге обхвата на расстоянии не менее 0,03 DI; на фиг. 5 показаны реборды 11. выполненные из звукопоглощающего

материала, а также приваренный к экрану 5 винт 12 и гайка 13.

В зоне зацепления зубьев при работе механизма газораспределения существуют следующие динамические процессы, гене- рирупщие звук, как нежелательный эффект. На чг стоте зацепления зубьев (частоте пересопряжения зубьев) указанная зона ремня совершает колебания вверх-вниз типа колебаний поршня (диполя). В резуль- тате возбуждения воздушных полостей меж/: у зубьями ремня и шкива, вызываемого уд арами между зубьями шкива и ремня и сжатия и истечения воздуха из образованных юздушных полостей в зоне зацепле- ния.

Йри вращении ведущего (коленчатого) вала двигателя, за счет изгибных и про- доль -«MX колебаний, ремень 3 излучает звук путей создания импульсов повышенных и пониженных давлений на своих вибрирующих хжовых поверхностях. Излучаемый ремнем 3 звук отражается от экрана 5 (или 10), При; ггом, в силу закона о мнимом источнике (sept альное отражение источника звука от отражающего экрана), звуковое поле излучения о ремня, как диполя, может быть пре; ставлено, как излучение от четырех излучателей (двух пар вертикальных диполей). Звуковое излучение, формируемое реаль- ным источником (ремнем 3), будет взаимодействовать с звуковым полем мнимого источника (расположенного по другую сторону от экрана на таком же расстоянии от него , что и ремень 3) и результирующее зву- KOBGJe поле, обусловленное излучением обеих tfap излучателей, будет равно сумме полей, создаваемых двумя противоположно направленными парами излучателей. Для близ ко расположенных источников, их зву- ко в их поля будут взаимодействовать, вза- имю компенсируя друг друга, что существенно уменьшает излучение шума. Для количественной оценки необходимого приближения отражающего звук экрана 5 (или: 10) к ремню 3, аппроксимируем последний как излучатель звука диполем. Тогда

формула изобретения :1. Привод механизма газораспределения |двигателя внутреннего сгорания,содер- жафий ведущий и ведомый шкивы, охватывающий их зубчатый ремень и кожух ограждения привода, о т л и чаю щ и и с я тем что, с целью снижения уровня шума, он снабжен по крайней мере, одним экраном, выполненным из жесткого звукоотражаю- щег|о материала и установленным напротив соответствующего шкива с диаметром DI эквидистантно наружной поверхности ремня

вместе с мнимым источником звука он будет образовывать систему излучателей из двух диполей, излучение которой будет изменяться по зависимости

2srf

Л

W1

где k - - волновое число, м;

с

w - круговая частота,

с - скорость звука, м/с;

d -т расстояние между реальным и мнимым источниками излучения, м;

А - длина излучаемой волны, м.

Если принять, что звуковая мощность одного (действительного) диполя равна NI, а суммарная звуковая мощность двух диполей (действительного и мнимого) равна N, то отношение N/Ni в зависимости от k d (а при одной частоте излучения - практически от d) будет характеризовать уровень шума в зависимости от расстояния d между мнимым и реальным источником (d/2 - расстояние между ремнем 3 и отражающим экраном 5). Суммарная звуковая мощность действительного и мнимого источников звука типа вертикального диполя, которым аппроксимируется ремень 3, расположенного у акустически жесткой отражающей стенки (экрана 5) при значениях k « d 0,5 незначительна по величине (меньше примерно в четыре раза звуковой мощности, излучаемой однлм реальным излучателем).

Таким образом, помещение отражающих экранов 5 (или 10) на достаточно близким расстояниях к торцевой поверхности ремня 3 позволяет эффективно подавлять его звуковое излучение.

Наличие реборд 11 из звукопоглощающего материала позволяет обеспечивать до- полнительное поглощение звуковой энергии в зонах ее максимальной концентрации, включая поглощение нескомпенсированного допольного звукового излучения.

на расстоянии, меньшем или равном 0,03 DI. а площадь экрана больше или равна 0,6 площади зоны излучения, образуемой участком зубчатого зацепления ремня и шкива, ограниченным центральным углом, равным 10°, с биссектрисой, проходящей через начальную точку дуги обхвата.

2. Привод по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он снабжен, по крайней мере одним дополнительным экраном из жесткого зву- коотражающего материала, жестко связанным с основным и установленным

эквидистантно наружной поверхности ремня по дуге обхвата на расстоянии, меньшем или равном 0,03 DI,

3. Привод по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что или основной экран, или основной и дополнительные экраны жестко связаны с кожухом ограждения привода.

4. Привод по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что или основной экран, или основной и дополнительные экраны закреплены на кожухе ограждения привода с возможностью перемещения относительно поверхности ремня,

5. Привод по пп, 1-4, отличающий- с я тем, что или основной экран, или основной и дополнительные экраны выполнены с расположенными по их длине на торцах ребордами, охватывающими зубчатый венец соответствующего шкива.

6. Привод по п.5, отличающийся тем, что реборды выполнены из звукопоглощающего материала.

Использование: машиностроение, зуб- чатоременные приводы вспомогательных агрегатов двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: привод содержит ведущий и ведомый шкивы, охватывающий их зубчатый ремень и кожух ограждения привода. Выполненный из жесткого звукоотражающего материала экран устанавливают напротив соответствующего шкива эквидистантно наружной поверхности ремня на расстоянии меньшем или равном 0,03 диаметра шкива. Площадь экрана больше или равна 0,6 площади зоны излучения, образуемой участком зубчатого зацеп ления ремня и шкива, ограниченным центральным углом 10° с биссектрисой, проходящей через начальную точку дуги обхвата. 5 з.п. ф-лы, 6 ил. И

Фиг. 1

Фиг.. 2

Фиг.З