механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий распределительный вал с кулачками, коромысло-рычаг, ось, установленную в боковых отверстиях рычага, и ролик, установленный на оси с возможностью вращения, отличающийся тем, что ось механизма установлена в боковых отверстиях рычага свободно с возможностью вращения скольжением без биения, а по торцам ее, выходящим из отверстий рычага наружу, вставлены шплинты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к клапанным газораспределительным механизмам двигателя внутреннего сгорания.

Известные механизмы газораспределения содержат коромысло (рычаг), взаимодействующее с кулачком верхнего распределительного вала и опирающееся одним концом на стержень клапана, а другим на неподвижную гаровую опору (авт. св. СССР N 498403, кл. F 01 L 1/00, 05.01.76; авт. св. СССР N 1011874, кл. F 01 L 1/00, 15.04.83).

Недостатком этих механизмов является ненадежность в работе из-за износа (снятие слоя) рабочей поверхности коромысла в результате взаимодействия с кулачком распределительного вала. Износ происходит в момент скольжения кулачка под давлением по рабочей поверхности коромысла. В процессе износа происходит изменение величины теплового зазора, что требует постоянной трудоемкой регулировки его. В случае большого износа (более 1,0 мм) производится замена самого коромысла.

Наиболее близким к изобретению является механизм газораспределения, содержащий распределительный вал, расположенный в головке над клапанами и снабженный кулачками, коромысло-рычаг, передний конец которого своей нижней поверхностью контактирует с клапаном, а задний посажен на сферическую опору, в середине рычага в пазу размещен ролик, установленный на оси, жестко закрепленный торцами в отверстиях, находящихся на боковых стенках рычага. Работает механизм газораспределения следующим образом. В момент поворота кулачка распределительного вала в направлении к нижнему положению он соприкасается с роликом. Ролик начинает вращаться на оси и вращается до тех пор, пока кулачок при движении к верхнему положению не выйдет из контакта. Благодаря вращению ролика износ коромысла отсутствует и, как следствие, отпадает операция регулировки величины теплового зазора.

Однако во время работы двигателя происходит выпадение оси из отверстий. Причина выпадания прослабление посадочных размеров, как на оси, так и в отверстиях. Прослабление размеров результат высокочастотных ударов кулачка распределительного вала об ролик в моменты соприкосновения с ним и резонансных колебаний, образующихся от этих ударов и создающих постоянные напряжения как на оси, так и в отверстиях. Они постоянно расшатывают систему жесткой посадки оси в отверстиях и деформируют поверхности контакта. Крепление же оси в отверстиях сваркой понижает прочность коромысла из-за образования трещин на боковых стенках в местах расположения постоянных точек опоры оси в отверстиях. Трещинообразование и разрушение связано с постоянной концентрацией силы удара и давления кулачка на ось в точке опоры ее в отверстии и совмещение при этом амплитуды колебания с вектором направления удара и давления кулачка.

Цель изобретения повышение прочности коромысла у механизма газораспределения и надежности установки оси в отверстиях коромысла.

Цель достигается тем, что ось механизма газораспределения установлена в отверстиях коромысла с посадкой, обеспечивающей вращение ее внутри отверстий скольжением без биения, а на выходящие наружу из отверстий торцы оси вставлены шплинты.

На фиг. 1 показан предлагаемый механизм газораспределения; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема взаимодействия деталей (кулачка с коромыслом).

Механизм газораспределения содержит газораспределительный вал с кулачком 1, коромысло-рычаг 2, на боковых стенках которого имеются отверстия 3 и который передним концом опирается на клапан, а задним "сидит" на шаровой опоре, ролик 4, ось 5 и шплинт 6. На фиг. 2 показано положение оси 5 в отверстиях 3 коромысла 2. Ось 5 установлена в отверстиях 3 с посадкой, обеспечивающей вращение ее скольжением без биения. Для исключения выпадания оси 5 из отверстий 3 на торцах оси 5, выходящих наружу, установлены шплинты 6.

Механизм газораспределения работает следующим образом.

В момент поворота кулачка 1 в нижнее положение (положение I фиг. 3), боковая поверхность его входит в соприкосновение с роликом 4 и начинает давить с силой Р_g в точке контакта а₁. Вектор направления силы Р_g проходит по прямой, проходящей через точки а₁, о₀, а₁", где о₀ и а₁" соответственно центр оси и точка опоры оси 5 на поверхности отверстия 3 (показывается на одном отверстии). Сам вектор расположен относительно прямой, проходящей по точкам О_кО₀, под углом ₁. Далее кулачок достигает нижнее положение (положение II) и перемещает коромысло 2 в нижнее положение. В этом положении кулачок 1 находится в контакте с роликом 4 в точке а₂. Вектор направления силы давления Р_g проходит по прямой, проходящей через точки о_к, а₂, о₀, а₂", где точка а₂" точка опоры оси 5 внутри отверстия 3. Как видно на фиг. 3, точка опоры а₁" сместилась на поверхности отверстия 3 в точку а₂". При повороте кулачка 1 вверх коромысло 2 начинает возвращаться в исходное состояние. В момент, когда кулачок 1 должен выйти из контакта с роликом 4 (точка контакта а₃, положение III), вектор направления силы Р_g проходит по прямой, проходящей через точки а₃, о₀, а₃", где а₃" точка опоры оси 5 на поверхности отверстия 3. Сам вектор расположен в этот момент под углом ₂ к прямой, проходящей через точки ок и о₀.

Таким образом, такое конструктивное решение позволяет за один цикл контакта кулачка 1 с роликом 4 коромысла 2 переместить точку опоры оси 5 в отверстиях 3 из точки а₁" до точки a₃". Такое перемещение способствует распределению силы Рg кулачка 1 через ролик 4 и ось 5 на поверхности отверстий 3 на площади, равной сектору с углом ₁ + ₂. Благодаря такому распределению исключаются: во-первых, образование постоянного внутреннего напряжения в какой-либо опорной точке отверстия 3 и, во-вторых, возникновение резонансных колебаний (колебание, возникшее на одной точке опоры погашается колебанием, возникшим на другой опорной точке). Установка же шплинтов 6 на торцах оси 5, выходящих наружу из отверстий 3, исключает перемещение и выпадание самой оси 5 из отверстий 3.