Коленчатый вал для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании двигателей. Коленчатый вал для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает носок (1), шатунные (4) и коренные (2) шейки, щеки (5, 12), противовесы и хвостовик (10). Коленчатый вал выполнен сборно-разборным без внутреннего масляного канала. Шатунные (4) и коренные (2) шейки изготовлены из высокопрочного материала в виде полых цилиндров с посажеными на них подшипниками качения (3, 7). Для надежного крепления в щеках (5, 12) края шеек имеют пазы под шпонки. Щеки (5, 12) и противовесы выполнены из того же высокопрочного материала в виде фигурных пластин, имеющих отверстия с пазами под шпонки, а шатуны с помощью крышек (8) кривошипных головок (6) и кривошипных головок (6) шатуна скреплены с подшипниками (3, 7). Технический результат: снижение коэффициента трения коренных и шатунных подшипников, улучшение ремонтопригодности, повышение долговечности, улучшение технологичности изготовления деталей вала и упрощение сборки и монтажа вала. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании двигателей.

В настоящее время интенсивно продолжается совершенствование ДВС в направлении повышения удельной мощности, снижения массы и габаритов двигателя, повышения экологической безопасности и т.д. Одним из технологических решений в этом далеко неполном перечне направлений является совершенствование устройства коленчатого вала как одной из основных ответственных и сложных по конструкции деталей двигателя. Его недостаточная долговечность и ремонтопригодность служит причиной сокращения срока службы двигателя.

Поиск технических решений применительно к настоящему изобретению выполнен по источникам патентной и технической информации России (СССР), США, Германии, Франции, Великобритании, Европейского патентного сообщества за период с 1978 по 2006 годы. Анализ названной информации свидетельствует о достаточно большом разнообразии совершенствования конструкции ДВС как в целом, так и отдельных его систем и механизмов. Причем в меньшей степени это относится к совершенствованию конструкции коленчатого вала.

В настоящее время коленчатые валы изготавливаются из углеродистых или легированных сталей ковкой или из модифицированных чугунов отливкой.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения следует считать конструкцию коленчатого вала ВА3-2101, описанную в книге [1]. Конструкции коленчатых валов других двигателей не имеют принципиальных отличий.

Недостатки прототипа.

Коленчатый вал, изготовленный ковкой из стали, имеет большую массу, технология его изготовления довольно сложная. Снижение массы такого вала достигается созданием в нем полости, что еще более усложняет технологию изготовления. Шатунные и коренные шейки в большинстве существующих ДВС имеют тонкостенные вкладыши и даже при наличии антифрикционного слоя у них достаточно высокий коэффициент сухого трения, что снижает, в конечном счете, коэффициент полезного действия ДВС. Подобные валы не обладают достаточной ремонтопригодностью и, соответственно, долговечностью. Литые валы обладают практически теми же недостатками.

Задачами настоящего изобретения являются:

снижение коэффициента трения коренных и шатунных подшипников;

улучшение ремонтопригодности;

повышение долговечности;

улучшение технологичности изготовления деталей вала;

упрощение сборки и монтажа вала.

Указанные задачи выполняются следующими техническими решениями.

Коленчатый вал выполнен сборно-разборным без внутреннего масляного канала, т.е. собирается из отдельных деталей: носок, шатунные шейки, щеки, коренные шейки, противовесы, хвостовик. Причем шатунные и коренные шейки изготовлены из высокопрочного материала в виде полых цилиндров. На шейки посажены подшипники качения. Для надежного крепления в щеках края шеек имеют пазы под шпонки, а щеки и противовесы выполнены из того же высокопрочного материала в виде фигурных пластин, имеющих отверстия с пазами под шпонки, а шатуны с помощью крышек кривошипных головок и кривошипных головок шатуна скреплены с подшипниками шатунных и коренных шеек вала.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

На фиг.1 показана схема коленчатого вала по настоящему изобретению в сборе.

Позицией 1 обозначен носок вала; позицией 2 - коренная шейка; позицией 3 - подшипник коренной шейки; позицией 4 - шатунная шейка вала; позицией 5 - щека; позицией 6 - кривошипная головка шатуна; позицией 7 - подшипник шатунной шейки; позицией 8 - крышка кривошипной головки; позицией 9 - стержень шатуна; позицией 10 - хвостовик; позицией 11 - пазы; позицией 12 - щека с противовесом.

На фиг.2 показан разрез по щеке с противовесом (А-А). На фиг.3 - разрез по шатунной шейке (Б-Б).

Представленная конструкция коленчатого вала и смежных с ним элементов двигателя внутреннего сгорания решает поставленные задачи настоящего изобретения.

Авторам не известна совокупность существенных признаков, применяемая для технического решения совершенствования коленчатого вала и в целом ДВС, что соответствует критерию «новизна».

Источники информации

1. К.Г.Бутовский. Устройство автомобиля, ч.I. Двигатель. Саратов, 1978.

2. Заявка №3653524/25-06. Устройство для виброизоляции коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Офиц. бюллетень «Открытия, изобретения» №3, 1987, М.

3. Заявка №4437507/27(22). Подшипник качения. Офиц. бюллетень «Открытия, изобретения» №43, 1991, М.

4. Заявка №4463077/25-27. Шпоночное соединение по а.с. №1368509. Офиц. бюллетень «Открытия, изобретения» №35, 1990, М.

5. Заявка №5022095/06. Шарикоподшипниковый узел. Офиц. бюллетень «Открытия, изобретения» №14, 1994, М.

Коленчатый вал для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, включающий носок, шатунные и коренные шейки, щеки, противовесы и хвостовик, отличающийся тем, что коленчатый вал выполнен сборно-разборным без внутреннего масляного канала, причем шатунные и коренные шейки изготовлены из высокопрочного материала в виде полых цилиндров с посаженными на них подшипниками качения, края шеек имеют пазы под шпонки для крепления в щеках, щеки и противовесы выполнены из того же материала в виде фигурных пластин, имеющих отверстия с пазами под шпонки, а шатуны с помощью крышек кривошипных головок и кривошипных головок шатуна прочно скреплены с подшипниками шатунных и коренных шеек вала.