гидромеханическое устройство для натяжения цепи

Формула изобретения

1. Гидромеханическое устройство для натяжения цепи, содержащее цилиндрический корпус с фланцем и кольцевыми проточками, крышку корпуса с маслоподающим каналом и обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом плунжерную пару полый плунжер с основанием и упорными элементами для образования монтажной капсулы и шагового механизма фиксации обратного хода, отличающееся тем, что основание плунжера выполнено подвижным и имеет аксиальный цилиндрический выступ в виде обечайки, сопряженный с частью внутренней поверхности плунжера с образованием второй плунжерной пары, при этом на выступе со стороны основания выполнено дроссельное отверстие с возможностью перекрытия его внутренней поверхностью плунжера.

2. Гидромеханическое устройство для натяжения цепи по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности плунжера выполнена кольцевая проточка с упорным элементом, который может сопрягаться с боковыми поверхностями канавки трапецеидального профиля на выступе основания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в механизме привода распределительного вала двигателей внутреннего сгорания.

Гидромеханическое устройство натяжения цепи предназначено для автоматического поддерживания цепи в натянутом состоянии и демпфирования динамических нагрузок, возникающих при работе механизма привода распределительного вала. При этом совокупные максимальные усилия, необходимые для поддержания цепи в натянутом состоянии и возникающие при демпфировании, не должны приводить к интенсивному износу башмака натяжителя.

Следует отметить, технологические погрешности изготовления цепи (неравномерность звеньев) и приводных звездочек распределительного и коленчатого валов приводят к динамическим изменениям длины участка цепи, где установлен башмак натяжителя и, следовательно, динамическим нагрузкам.

Для компенсации этих нагрузок обычно используется гидравлический демпфер, состоящий из камеры, подпитываемой из нагнетательной магистрали и перепускного дросселя. Требуемую жесткость гидравлического демпфера обеспечивают гидравлическим сопротивлением перепускного дросселя.

Известно гидравлическое устройство для натяжения цепи (см., например, чертеж 11187-10006060Г4 Натяжитель цепи гидравлический, ВАЗ УПД).

Устройство состоит из цилиндрического корпуса с фланцем и основанием, внутри которого установлен подпружиненный пустотелый плунжер, образующий с корпусом плунжерную пару. Наружный торец плунжера сопряжен с башмаком цепи, а противоположный имеет крышку с маслоподающим каналом и обратным клапаном. Между основанием корпуса и крышкой плунжера образована демпфирующая камера. Камера связана с маслоподающей магистралью системы смазки щелевым дросселем. Пружина в совокупности с усилием от давления масла обеспечивает перемещение плунжера и натяжение цепи. Динамические нагрузки от участка цепи через башмак и плунжер передаются на гидравлический демпфер. При этом следует отметить - жесткость демпфирования, а соответственно и нагрузка на башмак, связана с величиной гидравлического сопротивления щелевого дросселя.

Известно, что щелевой дроссель имеет постоянное проходное сечение и, следовательно, его гидравлическое сопротивление находится в зависимости от температурного градиента масла. Это обстоятельство приводит к появлению градиента жесткости демпфирования. А именно, на холодном масле, в режиме жесткого демпфирования, происходит интенсивный износ башмака, а на горячем масле увеличивается амплитуда колебаний цепи. Дополнительно к изложенному следует добавить - работоспособность гидравлического демпфера зависит от герметичности обратного клапана и отсутствия в нем воздуха.

Циклический режим работы устройства, когда шарик прецессирует в осевом направлении, открывая и закрывая маслоподающий канал, создает некоторые трудности в обеспечении требуемой герметичности обратного клапана особенно при работе на грязном и холодном масле. Это связано с тем, что усилие, развиваемое пружинным элементом шарика, составляет 6...10 грамм, что накладывает определенные ограничения на вязкость масла, которая взаимосвязана с температурным градиентом и зашлакованностью как продуктами износа, так и окислами самого масла. Из практики известно, что герметичность обратного клапана перестает удовлетворять требуемым условиям демпфирования при запуске двигателя в зимнее время, например при -20°С, а также в процессе работы на грязном масле. Это обстоятельство приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний участка цепи, и, как следствие, к разрушению привода механизма газораспределения.

Известно гидромеханическое устройство для натяжения цепи (см., например, пат. России №2163986, М.кл. F 16 Н 7/08 от 16.02.2000 г.), содержащее цилиндрический корпус с кольцевыми проточками и дроссельным отверстием, подвижную крышку корпуса с канавкой, маслоподающим каналом и обратным клапаном. При этом в корпусе со стороны крышки выполнено дроссельное отверстие, которое может перекрываться наружной поверхностью крышки, что обеспечило равномерное демпфирование колебательных процессов на любых температурных режимах. Кроме этого, шаговый механизм фиксации обратного хода при нарушении герметичности обратного клапана сохранил работоспособность механизма газораспределения двигателя. Однако необходимость установки устройства с возможностью аксиального перемещения, т.е. с небольшим радиальным зазором приводит к нежелательным паразитным протечкам, что в свою очередь способствует заиливанию кольцевого зазора продуктами износа, шлаками и, как следствие, нарушению работоспособности.

Дополнительно к изложенному следует добавить, для получения минимального износа башмака и соответственно длительной работоспособности необходимо подбирать пружину с минимально допустимым усилием. В свою очередь избыточное давление масла системы смазки, воздействуя на корпус, приводит, во-первых, к увеличению нагрузок на башмак и, во-вторых, его аксиальному смещению. Осевому перемещению корпуса противодействует пружина плунжера. Однако по мере износа башмака и растяжения цепи плунжер выдвигается из корпуса и, когда силовое противодействие пружины становится недостаточным, сопряжение крышки корпуса с элементами двигателя нарушается с образованием осевого зазора, что ухудшает эксплуатационные характеристики двигателя.

Прототипом предлагаемого изобретения является гидромеханическое устройство по патенту РФ №2163986.

Задача изобретения - повышение работоспособности и надежности гидромеханического устройства.

Для решения задачи в гидромеханическом устройстве для натяжения цепи, содержащем цилиндрический корпус с фланцем и кольцевыми проточками, крышку корпуса с маслоподающим каналом и обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом плунжерную пару полый плунжер с основанием и упорными элементами для образования монтажной капсулы и шагового механизма фиксации обратного хода, основание плунжера выполнено подвижным и имеет аксиальный цилиндрический выступ в виде обечайки, сопряженный с частью внутренней поверхности плунжера с образованием второй плунжерной пары, при этом на выступе со стороны основания выполнено дроссельное отверстие с возможностью перекрытия его внутренней поверхностью плунжера, кроме того, на внутренней поверхности плунжера выполнена кольцевая проточка с упорным элементом, который может сопрягаться с боковыми поверхностями канавки трапецеидального профиля на выступе основания.

На чертеже изображен продольный разрез гидромеханического устройства для натяжения цепи.

Устройство содержит корпус 1 с фланцем 2 и крепежным элементом 3. Внутри корпуса установлена крышка 4 и плунжер 5 с пружиной 6. Крышка 4 имеет маслоподающий канал 7 и шариковый обратный клапан 8. Плунжер 5 имеет подвижное основание 9 с аксиальным цилиндрическим выступом 10. На выступе 10 имеется дроссельное отверстие 11 и канавка 12, которая ограничивает осевое перемещение основания 9. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены кольцевые проточки 13 и канавка 14. Плунжер 5 имеет канавки 15, 16, 17, в которых установлены упорные элементы соответственно 18, 19, 20. Упорный элемент 19 и канавка 14 корпуса 1 могут образовывать монтажную капсулу, а упорный элемент 18 и кольцевые проточки 13 - шаговый механизм фиксации обратного хода. Внутренняя поверхность плунжера 5 при аксиальном перемещении основания 9 может перекрывать дроссельное отверстие 11. Упорный торец основания 9 взаимодействует с башмаком 21 цепи 22.

Гидромеханическое устройство работает следующим образом.

Перед монтажом устройства в изделие плунжер 5 зафиксирован в корпусе 1 посредством упорного элемента 19 и канавки 14. После установки устройства в изделие плунжер 5 дефиксируется и пружина 6 через основание 9 плунжера 5 и башмак 21 натягивает цепь 22. После запуска, например, механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания динамические нагрузки от привода распределительного вала начинают перемещать основание 9 в сторону крышки 3 корпуса 1. При этом плунжер 5 зафиксирован от осевого перемещения в сторону крышки 4 механизмом фиксации обратного хода. В процессе осевого перемещения основания 9 масло из внутренней полости дросселируется через отверстие 11 в систему смазки, обеспечивая плавное демпфирование динамических нагрузок. Если гидравлического сопротивления дросселя 11 не хватает для обеспечения режима плавного гидравлического торможения, то по мере осевого перемещения основания 9 происходит перекрытие проходного сечения дроссельного отверстия 11 внутренней поверхностью плунжера 5, что приводит к увеличению его гидравлического сопротивления.

Таким образом происходит автоматическая настройка демпфирующей системы на безударный режим работы. Потери масла компенсируются из системы смазки двигателя через маслоподающий канал 7 и шариковый обратный клапан 8. По мере износа башмака 21 и растяжения цепи 22 пружина 6 через основание 9 и кольцевой элемент 20 перемещает плунжер 5 с кольцевым элементом 18 в другую кольцевую проточку 13 корпуса 1 и устройство начинает работать в режиме мягкого демпфирования описанного выше. В случае потери герметичности шарикового обратного клапана 8 вступает в работу механизм фиксации обратного хода, обеспечивая сохранение работоспособности газораспределительного механизма.

Таким образом, предложенное конструктивное решение обеспечило мягкое демпфирование динамических нагрузок на любых режимах работы двигателя, что повысило надежность и работоспособность гидромеханического устройства для натяжения цепи.