Натяжное устройство

 

Изобретение может быть использовано в двигателестроении, в частности на двигателях с приводом вспомогательных механизмов ремнем или цепью. Устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов состоит из корпуса, подпружиненного штока с механизмом торможения обратного хода, и снабжено проушинами с резинометаллическими шарнирами, прикрепленными к штоку и корпусу. Механизм торможения обратного хода выполнен в виде клинового шарикового замка, образованного из пакета шариков, формованной гайки и упругой гайки. Пакет шариков поджат к конусным поверхностям корпуса и штока. Дополнительно установлена расклинивающая втулка, и в одной из проушин выполнена фаска под вход инструмента для расклинивания, а силовая пружина расположена снаружи штока и корпуса. В упругой шайбе сформованы радиальные отверстия по числу шариков. В корпусе дополнительно выполнена проточка для фиксации устройства в сжатом состоянии. Технический результат заключается в создании устройства натяжения ремней привода вспомогательных агрегатов, не зависящего от вязкостных характеристик масла, не критичного к углу наклона рабочего положения, обладающего высокой унификацией деталей для упрощения изготовления, монтажа и регулировки и имеющего возможность быстрой замены ремня привода без выполнения операции снятия натяжителя с двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано на двигателях внутреннего сгорания (ДВС) для натяжения ремней (цепи) привода основных и вспомогательных агрегатов (генератора, кондиционера и т. д.).

Известно гидравлическое натяжное устройство (патент Российской Федерации 2110715), содержащее корпус с глухим цилиндрическим пазом и поршень, установленный в пазу с возможностью перемещения. Поршень для обеспечения натяжения цепи взаимодействует с пятой, находящейся в контакте с бесконечной передачей. В дне паза выполнено отверстие, связанное с источником жидкости под давлением. Перепускной клапан выполнен в виде закрывающей это отверстие упругой сгибаемой пластины. Диск разделен линией разреза на центральную часть, образующую упругую пластину, и периферийную часть, соединенную с центральной - соединительной частью. Периферийная часть удерживается у дна паза с помощью нажимной винтовой пружины, установленной в пазу между поршнем и диском. Пружина имеет с одного конца витки постоянного диаметра и со второго конца витки возрастающего диаметра в направлении удаления от первого конца. Натяжное устройство содержит заплечик ограничения возвратного хода поршня, выполненный в боковой стенке паза, а также радиальный зазор между поршнем и боковой стенкой паза, образующий калиброванный проход жидкости под давлением.

Данное устройство отличается сложностью изготовления и требует подвода давления масла, а следовательно, зависит от его вязкости и возможности разгерметизации обратного клапана.

Известен шкив самонатяжной (авторское свидетельство СССР 1472727), состоящий из обода, ступицы, конусных дисков и шайб, пакета шариков в конических отверстиях шайб. Натяжение регулируется положением дисков.

Недостатками существующего устройства являются высокие контактные напряжения, так как шарики взаимодействуют по отдельности, и ускоренный износ поверхностей ввиду взаимного циклического перемещения тел трения.

Известен гидронатяжитель цепи (патент Российской Федерации 2067232), содержащий корпус, плунжер с шариковым клапаном и механизм ступенчатого перемещения.

Недостатками данного устройства являются ступенчатость перемещения и невозможность обратного хода плунжера.

Известно автоматическое натяжное устройство (патент Российской Федерации 2132986), содержащее корпус с Г-образным каналом и с угловым отверстием. Внутри Г- образного канала расположен шток с возвратной пружиной, соединенный с натяжным элементом, и подпружиненные тела качения. В горизонтальной части корпуса расположен клиновой механизм, включающий в себя толкатель и штангу. Толкатель расположен в упомянутом угловом отверстии и поджат посредством штанги к одному из тел качения, находящемуся в точке перегиба Г- образного канала. Устройство содержит также регулировочную гайку и натяжную пружину. На упомянутой штанге выполнен фигурный выступ, который расположен в профилированном углублении регулировочной гайки. Натяжной элемент подпружинен в осевом направлении натяжной пружиной. Устройство снабжено храповым механизмом, зубья которого выполнены на упомянутой горизонтальной части корпуса. Фиксатор храпового механизма установлен в регулировочной гайке, на торцевых частях корпуса установлены две пары салазок, нижняя из которых имеет профилированные зубья. Внутри салазок подвижно установлены две пары роликов, оси которых жестко соединены со спаренными приливами-эксцентриками пластины, расположенной над горизонтальной частью корпуса и имеющей выступ с глухим отверстием для рычага (прототип).

Недостатком этого устройства является большое количество элементов конструкции и необходимость дискретной установки первоначального положения регулировочной гайки, т.к. имеется большой разброс технологических допусков на изготовление деталей исполнительного механизма. Все это приводит к увеличению трудоемкости сборки двигателей с такими устройствами, особенно в условиях конвейерного производства.

Поставлена задача создать устройство натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных агрегатов, не зависящее от вязкостных характеристик масла, не критичное к углу наклона рабочего положения, с высокой унификацией деталей для упрощения изготовления, монтажа и регулировки.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов, состоящее из корпуса, подпружиненного штока с механизмом торможения обратного хода, согласно изобретению снабжено проушинами крепления с резинометаллическими шарнирами, прикрепленными к штоку и корпусу, механизм торможения обратного хода выполнен в виде клинового шарикового замка, образованного из пакета шариков, формованной гайки и упругой гайки, причем пакет шариков поджат к конусным поверхностям корпуса и штока.

Дополнительно может быть установлена расклинивающая втулка и в одной из проушин может быть выполнена фаска под вход инструмента для расклинивания, а силовая пружина расположена снаружи штока и корпуса.

В упругой шайбе могут быть сформованы радиальные отверстия по числу шариков.

В корпусе дополнительно может быть выполнена проточка для фиксации устройства в сжатом состоянии.

На фиг.1 показано устройство в рабочем состоянии; на фиг.2 - устройство в сжатом состоянии (состоянии поставки).

Натяжное устройство состоит из двух однотипных проушин 1, в которые запрессованы упругий элемент 2 и металлическая втулка 3, вместе составляющие резинометаллический шарнир. Данные детали предназначены для точного позиционирования устройства на двигателе и амортизации ударов. К одной из проушин 1 прикреплен шток 4, к другой - корпус 5. Между корпусом 5 и штоком 4 размещена расклинивающая втулка 6, которая свободно скользит по их поверхностям.

Пакет шариков 7 поджат к конусным поверхностям корпуса 5 и штока 4 формованной гайкой 8 через упругую шайбу 9. В совокупности пакет шариков 7, формованная гайка 8 и упругая шайба 9 вместе образуют механизм торможения обратного хода в виде клинового шарикового замка. Таким образом пакет шариков 7 передает сжимающие усилия между штоком 4 и корпусом 5, не препятствуя их раздвижению. При этом шарики 7 самоустанавливаются в любом новом положении под действием поджимающего усилия упругой шайбы 9, которая может быть изготовлена с радиальными отверстиями по числу шариков для выполнения функции сепаратора.

Требуемое усилие натяжения приводного ремня обеспечивает расположенная снаружи штока 4 и корпуса 5 пружина 10, которая воздействует через однотипные шайбы 11 на шток 4 и корпус 5. При деформации (удлинении) приводного ремня пружина 10 производит взаимное раздвижение штока 4 и корпуса 5, преодолевая трение клинового шарикового замка.

Для быстрого сжатия пружины 10 при установке устройства на двигатель используется расклинивающая втулка 6, на которую воздействуют через шайбу 11 специнструментом (не показан) со стороны проушины 1 с глубокими фасками.

Эластичный чехол 12 служит для предотвращения попадания посторонних частиц и атмосферных осадков в зону трения штока 4, расклинивающей втулки 6 и корпуса 5, а также для исключения просачивания смазки из устройства во внешнюю среду. Уплотнение обеспечивается поджатием буртиков на концах эластичного чехла 12 пружиной 10 и шайбами 11 в технологических канавках (фасках) проушин 1, штока 4 и корпуса 5.

Для предохранения от повреждения эластичного чехла 12 при сжатии пружины 10 со стороны проушины 1 с фаской под специнструмент предусмотрен колпачок 13.

Использование однотипных парных деталей: проушин 1, упругого элемента 2, металлической втулки 3, образующих резинометаллические шарниры, и шайб 11 снижает трудоемкость производства.

Работа устройства для натяжения ремней привода основных и вспомогательных агрегатов основана на непрерывной передаче усилия пружины 10 через резинометаллические шарниры проушин 1 исполнительным механизмам двигателя при одновременном отслеживании деформации (вытягивания) ремня привода и недопущении большого уменьшения межцентрового расстояния точек крепления проушин 1 при обратном ходе.

На фиг.2 показано устройство в сжатом состоянии (состоянии поставки). В таком положении устройство проще монтировать на двигатель, особенно на конвейере автозаводов. Для фиксации устройства в сжатом состоянии предусмотрена специальная проточка в корпусе 5, в которую входят шарики 7 и расклиниваются упругой шайбой 9. Положение, в котором усилие пружины 10 уравновешивается усилием упругой шайбы 9 при выполнении условия стопорения шариков 7, подбирается жесткостью упругой шайбы 9, величиной ее поджатия формованной гайкой 8 и глубиной фиксирующей проточки в корпусе 5.

Для фиксации устройства для поставки на конвейер после окончательной сборки или для смены ремня (цепи) привода основных и вспомогательных механизмов (не показаны) его необходимо сжать для облегчения монтажа приводного ремня при сборке двигателя или замене ремня. С помощью специнструмента (не показан), используя предусмотренные для него углубленную фаску в проушине 1 и защитный колпачок 13, сжимают пружину 10 и воздействуют через шайбу 11 на расклинивающую втулку 6, которая в свою очередь упирается в пакет шариков 7 и выводит их из защемления клинового замка. Шарики 7 надавливают через упругую шайбу 9 на формованную гайку 8, закрепленную на штоке 4. В результате шток 4 начинает перемещаться относительно корпуса 5, уменьшается межцентровое расстояние точек крепления проушин 1, а, достигнув проточки в корпусе 5, устройство фиксируется в сжатом состоянии, и появляется возможность монтажа приводного ремня (цепи).

После установки устройства на двигатель его необходимо перевести в рабочее положение, показанное на фиг.1. Для этого кратковременно прикладывают небольшое усилие в прямом направлении на шток 4. При этом шток 4 смещается (увеличивается зазор между ним и корпусом 5), а упругая шайба 9 сжимается. При этом эпюра давления упругой шайбы 9 на шарики 7 сместится из радиальной в осевую сторону, и результирующее усилие выходит из "конуса трения", освобождая шарики 7 из проточки в корпусе 5. Пружина 10 раздвигает шток 4 и корпус 5 вместе с закрепленными на них деталями, в том числе исполнительным механизмом натяжения ремня (цепи), а упругая шайба 9 вдавливает шарики 7 в конусный зазор корпуса 5 и штока 4 - устройство начинает выполнять свои функции.

В рабочем состоянии натяжное устройство занимает усредненное положение, показанное на фиг.1, зависящее от степени деформации приводного ремня. При этом система находится в статическом равновесии: усилие натяжения пружины 10 уравновешивается упругой деформацией ремня (цепи) привода, шарики 7 размещаются в лунках упругой шайбы 9 от предусмотренных радиальных отверстий и поджаты данной упругой шайбой 9 в клиновой зазор между штоком 4 и корпусом 5.

Знакопеременные нагрузки, приходящие с исполнительных механизмов двигателя, гасятся упругими элементами резинометаллических шарниров, буртиками эластичного чехла 12 и микроперемещениями штока 4 и корпуса 5 относительно шариков 7, однако существенного изменения межцентрового расстояния проушин 1 не происходит благодаря повышенному трению шариков 7 в зоне клинового замка штока 4 и корпуса 5. Характеристики клинового замка подобраны таким образом, чтобы кроме торможения обратного хода было возможным еще раздвижение штока 4 и корпуса 5 после подклинивания шариков 7, т.е. усилие пружины 10 должно быть больше трения покоя клинового замка. Наружное расположение пружины 10 относительно корпуса 5 и штока 4 снимает ограничение ее геометрических размеров и расширяет диапазон возможных усилий. Для снижения трения, износа и возможной коррозии на внутренние поверхности устройства нанесена смазка, а эластичный чехол 12 предотвращает ее попадание во внешнюю среду.

Отсутствие гидравлических клапанов и рабочей жидкости позволяет устанавливать натяжное устройство под любым углом к вертикали, а проблемы изменения вязкости масла от температуры и кавитации отпадают сами собой.

С течением времени приводной ремень изнашивается (вытягивается), и усилие пружины 10 перемещает исполнительные механизмы двигателя, а также шток 4 (относительно корпуса 5) с формованной гайкой 8, упругой пружиной 9 и пакетом шариков 7 в новое положение равновесия, преодолевая трение клинового замка. Причем шарики 7 сдвигаются на неизношенные конусные поверхности штока 4 и корпуса 5, что увеличивает срок службы устройства. Присутствие смазки и наличие вибраций при работе двигателя значительно облегчают это движение. Большой запас хода между двумя крайними положениями натяжного устройства дает возможность использовать его без дополнительных регулировок. Раздвижение штока 4 и корпуса 5 осуществляется плавно, без ярко выраженных ступеней во всем диапазоне рабочего хода.

При возникновении усилия обратного хода, превышающего усилие пружины 10, происходит сжатие резинометаллических шарниров и перемещение штока 4 относительно корпуса 5 по шарикам 7 пропорционально суммарной упругой деформации данных деталей. Ввиду малости вышеуказанных величин большого изменения межцентрового расстояния проушин 1 не наблюдается, и в то же время нет абсолютной жесткости конструкции, т.е. рывки обратного хода амортизируются.

Сжимающее усилие передается между штоком 4 и корпусом 5 с помощью трения между ними и пакетом шариков 7, большое количество которых снижает удельные нагрузки и степень износа рабочих поверхностей.

Формула изобретения

1. Устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов, состоящее из корпуса, подпружиненного штока с механизмом торможения обратного хода, отличающееся тем, что устройство снабжено проушинами крепления с резинометаллическими шарнирами, прикрепленными к штоку и корпусу, механизм торможения обратного хода выполнен в виде клинового шарикового замка, образованного из пакета шариков, формованной гайки и упругой гайки, причем пакет шариков поджат к конусным поверхностям корпуса и штока.

2. Устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов по п.1, отличающееся тем, что дополнительно установлена расклинивающая втулка и в одной из проушин выполнена фаска под вход инструмента для расклинивания, а силовая пружина расположена снаружи штока и корпуса.

3. Устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в упругой шайбе сформованы радиальные отверстия по числу шариков.

4. Устройство для натяжения ремней (цепи) привода вспомогательных механизмов по пп. 1-3, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно выполнена проточка для фиксации устройства в сжатом состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2