Натяжитель никишковых приводного элемента механизма газораспределения 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

Взамен ранее изданного

СОЮЗ GOBETCHHX вэ

РЕСПУБЛИК

0% (1l) 3@9Ð 16Н 7 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в с1

1д в aetwwieew свисвсввьствт

ГОСУДАРСТВИНМЙ КОМИТЕТ COOP св ЮВвв Nl (21) 2649238/25-06 (22) 28.07.78 (46) 30.08.83. Бюл. У 32 (72) E.À. Никишков и E.E. Никишкова (53) 621.43-38(088.8) (56) 1. Верпигора В;А. и др. Автомобили ВАЗ. И., "Транспорт", 1973 с. 43. (54)(57) НАТЯЖИТЕЛЬ НИКИШКОВЫХ ПРИВОД.—

НОГО 3ЛЕИЕНТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, и размещенный в плунжере подпружиненный стержень, снабженный утол» щением и шайбой, установленной йа стержне, отличающийся тем, что, с целью снижения пума и повышения надежности и долговечности путем демпфирования колебаний, корпус снабжен каналом дпя 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.

1038657

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

Известен натяжитель приводного элемента механизма газораспределения 10 двигатеЛя внутреннего сгорания, содержащий корпус, во внутренней полости которого установлен подпружиненный плунжер с внутренним углублением, и размещенный в плунжере 15 подпружиненный стержень, снабженный утолщением и шайбой, установленной на стержне (1) .

В известном натяжителе поглощение возмущающей силы от приводного 20 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 утол- 25 щения стержня и дном плунжера, на третьей стадии дно плунжера ударяет по торцу утолщения стержня, от чего торец утолщения стержня всегда от ударов делается блестящим. ЗО Пружина стержня, сжимаясь на величину буферного хода, согласно рабочей характеристики пружины, практически не имеет прироста силы, а для гашения удара приводного элемента необходимо, чтобы сила, противодействующая удару, автоматически достигла величины, равной силе удара приводного элемента в данный момент..

Для мягкого гашения удара, необходимо, чтобы буферный ход бып бо-. лее 1 мм, но не более 2 5 мм, с целью исключения проскакивания приводного элемента по звездочкам что привело бы к раэрегулированию газо-. распределительного механизма (ГРИ) по фазам и отказу и работе двигателя.

Пружина стержня, возвращаясь нз сжатого состояния в исходное перво- . начальное положение, через шайбу, плунжер, башмак подает возмущающий колебательный импульс на приводной элемент, усиливая его колебания.

Время подачи возмущающего импуль-. са 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 работающего 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 вэзрастает, усиливаются шумность двигателя и неравномерность вращения кулачкового вала, что увеличивает смещение от номинального расположения фаз ГРМ.

Резонансное явление в приводном элементе ГРИ 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 газораспределения

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 внутреннюю полость, а шайба выполнена ступенчатой по внутреннему диаметру, причем больший диаметр 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.3 то же,,после удара; на фиг. 4—

3 1038 график изменения противоударной силы P.

Натяжитель содержит корпус 1, во внутренней полости которого установлен плунжер 2, в дне 3 которого выполнено углубление с торцом 4, стержень S, снабженный утолщением. 6 с торцом 7, гайку 8, кольцо 9 разрезное (сухарь). Шайба 10 снабжена наклонной поверхностью 11 и выполнена 1п ступенчатой по внутреннему диамет- . ру, причем больший диаметр ступенчатой поверхности охватывает утолщение 6 стержня 5. Пружина 12 плунжера 2 одним концом опирается в торец углубления, а другим входит и глухое Отверстие утолщения 6 стержня 5. Пружина 13 стержня 5 одним конпом опирается в ступенчатую шайбу 10, а другим — в корпус натяжителя.

В корпусе натяжителя выполнен канал 14 с отверстием 15 для подвода жидкости (масла) в его .внутреннюю полость. Корпус натяжителя крепится в корпус двигателя 16.

Устройство работает следующим образом.

Движущая цепь забрасывает жидкость, (масло) в канал 14. Совершающий возвратно-поступательное движения ". плунжер 2 в корпусе 1 натяжителя под воздействием возмущающего колебательного импульса цени, получаемого от работающего двигателя„ засасывает жидкость из канала 14 через отверстие 15 в корпус 1 натяжителя, который является накопительным резервуаром.. Время заполнения корпуса натяжителя жидкостью длится не более 2-3 мин. Прн отключении двигателя жидкость остаетса в корпусе а при последующем запуске сразу вступает в работу.

Противоударная буферная полость А (гидробуферная полость) образована взаимным расположением деталей плунжера 2> ступенчатой Шайбы 10 и утолщением 6 стержня 5. Полость А

so время работы двигателя то раскрывается и непрерывно совершает возвратно-поступательные перемещения вдоль оси стержня- 5 неподвижно удерживаемого в процессе работы разрезным кольцом (сухарем) 9 и гайкой 8 (фиг. 1-3).

Удары, толчки, колебания цепи мягко гасит противоударная буферная

657 4 полость А с непрерывно меняющимся обьемом находящейся в ней жидкости, в которой автоматически возникает противоударная сила, равная силе удара цепи в данный момент, при этом в направлении действия ударной силы обеспечивается перемещение саA мой полости вдоль оси стержня с максимально допустимым ходом Х<.

При отходе цепи от башмака(фиг.13 пружина 12 вслед за цепью подвигает к ней плунжер 2 и башмак. Прн выходе плунжера 2 из корпуса натяжителя противоударная полость раскрывается и в нее вливается жидFocTh HpH этОм жидкость из впуск ного 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 ои на плунжер 2, который входит в корпус натяжителя, сжимая пружину 12 плунжера. Пружина 12 воспринимает на себя пуиблиэительно до 1Ж от ударной силы цепи (Р зд, )

Цепи и величина возникаемой противоударной силы соответствует рабочей характеристике пружины 12 плунжера (зона 1 на фиг. 4, зона П характеризует рабочую характеристику пружины стержня). Дно 3 плунжера 2 приближается к поверхности 11 ступенчатой шайбы 10. Жидкость из полости А через кольцевую щель Х выходит в корпус 1, но так как щель X ace умеиьшается и стремится к дулю, а поток вытесняемой жидкости из полости А остается практически неиз менньич то образуется кольцевой жидкостный клин.

Происходит мягкое (без ударов) соприкосновение- дна 3 плунжера 2 с поверхностью 11.ступенчатой шайбы ,10, полость А замыкается {фиг. 2, кривая С-3 на фиг. 4). .Наклонная поверхность 11 ступенчатой шайбы обеспечивает надежное закрытие гидробуферной полости А, а также хороший впуск жидкости при ее раскрытии, обеспечивает быструю прирабатываемость контактируемых поверхностей.

3038657

При дальнейшем перемещении плунжера 2 с приконтактированной ступенчатой шайбой вглубь корпуса натяжителя на максимально допустимый ход

Х в полости А повышается давление, при этом пружина 13 стержня сжимается.

Максимальный объем 1я с вытесняемой жидкости из полости А характеризует насосное действие гидробуферной полости l0 ретечь нужное количество жщкости в полость В.» Вследствие несжимаемости жидкости давление р в полости А достигает критической величины, когда Р,> Р„ 4,, и полость А раскрывается.

В этом случае ступенчатая шайба выполняет роль нерепускного клапана, а пружина 33 стержня — роль клапанной пружины.

При перемещении закрытой полости

А вглубь корпуса 1 натяжителя

Prr+, возрастает, возрастает автоматически удельное давление Р жидкости B полости,Р = P =Р К = РдрЧф 4Ч

„"рч 1>

20 р возрастает эффективность гидробуферной полости А.

P> — сила давления жидкости на плунжер 2 со стороны полости А, 25 противодействующая удару цепи, непрерывно изменяется

Р2 =О. ° .макс. °

Р =р-Г,, где, площадь плунжера 2, на ко0 торую давит жидкость. рг, с ь г °

4 где 26 — диаметр утолщения стержня.

Гидробуферная полость А автома- 15 тически поддерживает следующее равновесие сил (фиг. 2),"

: А P =*p F где p — удельное давление жидкости, возникаемое в полости А, которая непрерывно изменяется, р О...макс.. О;

F >-.площадь кольца ступенчатой

,шайбы, иа которую давит жид- 40 кость со стороны полости А.

° (Dг - Dг) ммг и щ

Сила Р, непрерывно изменяется

Ы

P, > Р„„,.,> — -условие,,когда полость А автоматически раскрывается, часть жидкости из полости через образующуюся кольцевую щель Х перете- чет в корпус йатяжителя и автомати-: >5 чески восстановится равновесие сил.

При резком увеличении силы Pleas из полости А за единицу времени чеt26

U макс — 4 - 1 ь ..Х(з) влепи < РР iw +PпРЧк п чееи + 2+ яеЧг г+ ерртг

Р - условие равновесия сил, где Р„ „„ - сила удара цепи, которая непрерывно изменя-ется;

Р,„„ = О... aKc..î.

Скорость увеличения и. снижения

Р>е „ так же непрерывно изменяется в зависимости от частоты колебания цепи.

P - сила давления жидкости на ступенчатую шайбу со стороны полости А. 4 где 9 - диаметр углубления;

D, — больший внутренний диаметр шайбы. рез кольцевую щель (кольцевой эа )б зор) Аб = - - не успевает пе2

Р„; Р„- силы пружин стерж" Р34%13 йЩA12 ня 5 и плунжера 2 задаются конструктивно в зависимости от параметров ЛВМ; P - противоударная сила, РО...макс.. О.

В закрытой полости А, в момент восприятия ударных нагрузок, автоматически возникает удельное давление 3, величина которого по аналогии с Р е„„ изменяется от нуля до максимума и от максимума до нуля.

Удельное давление в каждый момент в зависимости от Р р„„ имеет строго определенную величину, которая автоматически сохраняет условие равновесия сил. Истечение жидкости из полости А через кольцевую щель LG в полость Я позволяет полости А перемещаться вдоль оси стержня и в зависимости от Р „„ она в этот момент занимает строго определенное положение, а возникающее удельное

7 1038 давление жидкости в полости А достигает нужной величины.

Частота колебания цепи, кольцевая щель h8 и меняющаяся ее длина, зависящая от перемещения ступенчатой 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 10 . подъема, так и на наклон снижения возникаемой противоударной силы Р, т.е. влияют на мягкость гашения ударов, колебаний цепи полостью А (фиг. 4 зоны ХХХ; IV, кривая 9-F-К . t5 или кривая 0-Е-Ь). Если h5 равна нулю, то вследствие несжимаемостн жидкости возникаемая противоударная сила Р достигает величины, соответствующей критической величине удель-. 20 ного давления.

Когда нарушается равновесие сил

P, > Рп 1,, ступенчатая шайба автоматическй приоткрывает кольцЬву о щель

Х и часть жидкости из полосТи А пере-Z5 текает в корпус 1 натяжителя. Таким образом, при gg = .О полость

А воспринимает жестко удар цепи до

P< = Р„ „4,

При Ь8 = О нет перетекания жидкости из полости А в полость В и вход .жидкости в полость В возможен только через кольцевую щель й3. Нет принудительного заполнения жидкостью полости В, нет гарантии, что на большей частоте колебания цепи. полость В заполнится жидкостью и она будет работать.

При увеличении. кольцевой щели а 5 40 больше допустимого торец 4 бьет по торцу 7 утолщения 6 стержня 5, что является недопустимым. Это происходит ввиду, того, что с увеличением h5 увеличивается количество перетекаемой жидкости из полости А в полость В за единицу .времени. Скорость роста удельного давления в полости А замедляется (на фиг. 4 наклон противоударной силы P становится ace более пологим), и для автоматического сохранения полостью А равновесия сщт пчунжеру 2 с приконтактируемой ступенчатой шайбой потребуется углубиться в корпус l нHа рpа сcсcт оoя нHиHeе,.превышающее Х

Как только сила удара цепи начинает от максимальной величины снижаться к минимальному (нулевому) сво1

657 8 ему значению, в полости А возникает избыточное давление, но так как чезез кольцевую щель hS жидкость продолжает перетекать из полости А в. полость В, то удельное давление жидкости в полости А автоматически начинает снижаться. Если скорость снижения удельного давления в полости А недостаточна из-.за сопротивления перетекания жидкости через кольцевую .щель абпо сравнению со скоростью снижения ударной с Р,е,а В то наруша,ется равновесие сил и плунжер 2 с приконтактированной ступенчатой шай-. .бой перемещается в сторону цепи на малую величину, объем полости А возрастает в результате схода с неподвижно стоящего утолщения 6 стержня 5, удельное давление в полости А снижается, автоматически восстанавли- вается равновесие сил (снижение противоударной силы P на фиг, 4 находится s зоне 3f).

Если скорость снижения удельного давления жидкости в полости А и скорость снижения cymar удара цепи (Р, п„ ) не нарушают равновесия сил, то противоударная сила Р уменьшается (на фиг. 4 по линии Т вниз).

Еали скорость снижения удельного давления жидкости в полости А больше скорости снижения силы удара цепи (Р, д„ ), то равновесие сил нарушается, полость А продолжает перемещаться вглубь корпуса натяжителя, автоматически выравнивая равновесие сил (зона 71 на фиг. 4 характеризует снижение противоударной силы).

После того, как полость А полно стью погашает удар (толчок) цепи, при этом автоматически образутся вторая гидробуферная полость В (фиг. 3), нлунжер 2 вместе с приконтактированной ступенчатой шайбой . перемещается вглубь кор уса натяжителя, пружина 13 стержня сжимается на величину Х, а торец 4 углубления дна плунжера не доходит до торца 7 утолщения стержня 5, что исключает удар торца 4 цо торцу 7, т.е. -удар цени погашается мягко.

В полость В жидкость поступает из полости А через кольцевую щель и частично через кольцевую щель а0

1038657

9 где Э вЂ” малый внутренний диаметр шайбы;

Dg- диаметр стержня.

Цепь начинает обратный ход, отходит от башмака. Пружина 12 через

5 плунжер 2 поджимает башмак к цепи, полость А раскрывается, в нее вливается жидкость из корпуса натяжителя, е из канала 14 через отверстие

15 плунжером 2 засасывается в корпус 1О натяжителя. Если бы не быпо гидробуферной 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. Время воздейст.. вия импульса происходило бы на величине хода ступенчатой шайбы Х, потока она не подошла бы к упорному 20 торцу уголщения стержня.

В предлагаемом устройстве этого не происходит. Пружина 13 стержня давит на ступенчатую шайбу, жидкость из полости В стремится выйти через кольцевые щели aR и h5 . Гидравлическое сопротивление истечения жидкости из полости В предотвращает, толчок пружины 13 стержня не плунжер, т.е. 30 шайба с приторможенной скоростью возвращается в исходное положение, а дно 3 плунжера 2 под воздействием пружины плунжера отходит от поверхнос» ти 11 ступенчатой шайбы, не получив от нее толчке (изменение противо35 ударной силы происходит по линии

К-С или L-С на фиг. 4).

Пока плунжер 2 эа 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 проходят через резонансный диапазон оборотов для данного двигателя. . Размер кольцевой щели 66 не,должен быть слишком маленьким и слишком большим. af н йб влияют на сопротивление выхода жидкости из полости В а это влияет на скорость возвращения ступенчатой шайбй 10 в исходное пер.воначальное положение.

Ступенчатая шайба в процессе работы совершает возвратно-поступательное движение участвует в соз1 дании гидробуферных полостей А и В, выполняет роль перепускного клапана в момент мягкого гашения удара, толчка, колебания приводного элемента (цепи), а пружина 13 стержня— роль клапенной пружины.

Таким образом, предлагаемый натяжитель снижает шумность двигателя, исключает стук, увеличивает ресурс приводного элемента, повышает долговечность и надежность работы двигателя внутреннего сгорания.

1038657

Техред A 5àáèíåö

Корректор М. Максимищииец

Редактор Л.Утехина

Тираж 912 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8926/!

Филиал lmll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4