Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРОНАТЯЖИТЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА НАТЯЖЕНИЯ ЦЕПИ

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к устройствам для натяжения цепей, имеющих гидравлический привод, например, для систем распределительных механизмов двигателей внутреннего сгорания.

Известен гидронатяжитель для устройства натяжения цепи, см. патент СССР №1838695, кл. F 16 H 7/08, заявл. 24.06.91 г., опубл. 30.08.93 г., содержащий установленный на корпусной детали двигателя корпус с отверстием, расположенный в отверстии корпуса и составляющий с ним плунжерную пару плунжер, взаимодействующий упорным торцом с цепью посредством башмака, пружину, поджимающую плунжер в направлении цепи, рабочую камеру, расположенную между корпусом, плунжером, шариковым клапаном и разгрузочным клапаном, отверстие для подачи масла в рабочую камеру из масляного канала и средство направленного перемещения плунжера.

Недостатком известного устройства является ненадежность его работы, частые отказы в работе, связанные с засорением зазора между корпусом и плунжером, составляющими плунжерную пару гидронатяжителя. Это обусловлено тем, что класс точности исполнения сопряжения плунжерной пары гидронатяжителя выше класса чистоты рабочей жидкости (моторного масла). В результате этого прецизионный кольцевой размер выполняет функцию фильтра тонкой очистки рабочей жидкости (моторного масла). Накопившийся фильтрат блокирует взаимное перемещение частей плунжерной пары.

Другим недостатком известного устройства является значительная потеря давления в системе смазки двигателя из-за утечек, обусловленных наличием зазоров в сопрягаемых деталях, что также отрицательно сказывается на надежности работы двигателя.

Из известных гидронатяжителей для устройства натяжения цепи наиболее близким по технической сущности является гидронатяжитель, описанный в патенте России №2067232, кл. F 16 H 7/08, заявл. 03.04.92 г., опубл. 27.09.96 г.

Этот гидронатяжитель для устройства натяжения цепи содержит корпус с отверстием, имеющий на внутренней поверхности расточки, канавку и резьбу под крышку, расположенный в отверстии корпуса и составляющий с ним плунжерную пару плунжер с канавками на наружной поверхности, упорный торец которого предназначен для взаимодействия с цепью, пружину внутри плунжера, поджимающую плунжер в направлении натяжения цепи через башмак, рабочую камеру, расположенную между корпусом и плунжером, обратным шариковым клапаном и крышкой, отверстие для подачи масла в рабочую камеру из масляного канала, средство направленного перемещения плунжера и монтажное кольцо. Монтажное кольцо обеспечивает целостность гидронатяжителя до его установки в отверстии корпусной детали и находится в этот момент в канавке корпуса. В рабочем положении гидронатяжителя монтажное кольцо находится в канавке плунжера и не оказывает влияния на передвижение плунжера.

В рабочем положении плунжер связан с корпусом средством направленного перемещения, состоящим из запорного кольца, находящегося в проточке, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности корпуса и в канавке плунжера.

Недостаток известной конструкции гидронатяжителя для устройства натяжения цепи заключается в ненадежности его работы и частых отказах в работе, связанных с засорением зазора между корпусом и плунжером, составляющими плунжерную пару, так как класс точности исполнения сопряжения плунжерной пары выше класса чистоты рабочей жидкости (моторного масла). В результате этого прецизионный кольцевой размер выполняет функцию фильтра тонкой очистки рабочей жидкости, а накопившийся фильтрат блокирует взаимное перемещение плунжерной пары.

Другим недостатком известной конструкции гидронатяжителя является то, что из-за утечек смазки в системе возникают потери давления, что также снижает надежность работы двигателя.

Кроме того, недостатком известного гидронатяжителя является низкая ремонтопригодность, так как для проверки герметичности накопительного шарикового клапана и внутренней поверхности устройства, а также работоспособности средства направленного перемещения плунжера (запорного кольца, проточки в плунжере и в корпусе) необходимо специальное оборудование, полный комплект которого может быть только у производителя устройства. При разборке и сборке устройства необходим специальный инструмент, чтобы при сборочных операциях не деформировать рабочих поверхностей гидронатяжителя.

Следующим недостатком гидронатяжителя для устройства натяжения цепи является то, что торец плунжера выполнен в виде сферы и контактирует с башмаком устройства натяжной цепи по точке, поэтому здесь возникают большие контактные нагрузки, вызывающие износ сопрягаемой поверхности башмака по форме торца плунжера, препятствующий перемещению плунжера гидронатяжителя в направлении натяжения цепи и создающий изгибающие нагрузки на плунжер, что приводит к выходу гидронатяжителя из строя.

Задача настоящего изобретения состоит в создании гидронатяжителя для устройства натяжения цепи, позволяющего повысить надежность работы, уменьшить износ сопрягаемых поверхностей, снизить утечки рабочей жидкости (моторного масла) и улучшить ремонтопригодность.

Поставленная задача достигается тем, что в гидронатяжителе для устройства натяжения цепи, содержащем корпус с отверстием и резьбой на конце под крышку, расположенный в отверстии корпуса и составляющий с ним плунжерную пару плунжер, взаимодействующий упорным торцом с цепью посредством башмака, пружину, поджимающую плунжер в направлении натяжения цепи, рабочую камеру, расположенную между корпусом, плунжером и крышкой, отверстие для подачи масла в рабочую камеру из масляного канала и средство направленного перемещения плунжера, согласно изобретению корпус выполнен с фланцем, имеющим отверстия для крепления на корпусной детали и канавками на наружной и торцевой поверхностях под кольцевые уплотнения, средство направленного перемещения плунжера выполнено в виде шарнирного закрепленного на корпусе подпружиненного анкера и взаимодействующей с ним поперечной зубчатой рейки, расположенной в центральной части плунжера, выполненного в виде цилиндрического стержня с упорным торцом, имеющим возможность образования контакта с башмаком натяжной цепи по линии, параллельной перемещению башмака, пружина, поджимающая плунжер в направлении натяжения цепи, снабжена фиксатором, выполненным в виде цилиндрического стержня из полимерного материала на одном конце с фланцем, упирающимся в плунжер, а на другом конце с поперечным отверстием под чеку, проходящую также через отверстие, выполненное в крышке, кроме того, отверстие для подачи масла в рабочую камеру из масляного канала выполнено дроссельным и расположено в корпусе или в крышке, при этом упорный торец цилиндрического стержня плунжера выполнен с радиусом, определяемым по формуле:

где R - радиус скругления опорной площадки башмака натяжителя;

с=к₁·_{d - база измерения зазора в сопряжении;}

к₁=0,2... 1,2

d - диаметр оси вращения башмака натяжителя;

Н=к₂·_{d - зазор в сопряжении;}

к₂=0,01... 0,30

при H₁Н₂ размер Н вычисляется по формуле

Такое конструктивное выполнение гидронатяжителя для устройства натяжения цепи позволит повысить надежность работы двигателя за счет снижения утечек из системы смазки двигателя и поднятия давления в верхней его части, а также исключить заклинивание башмака натяжной цепи с упорным торцом плунжера за счет снижения износа из-за уменьшения контактного давления путем контакта упорного торца плунжера с башмаком по линии, параллельной перемещению башмака.

Выполнение корпуса с фланцем увеличит жесткость конструкции и повысит надежность работы гидронатяжителя.

Кроме того, выполнение плунжера согласно формуле изобретения позволит снизить требования к чистоте рабочей жидкости, исключить заклинивание и боковую деформацию плунжера, а также уменьшить износ сопрягаемых поверхностей упорного торца плунжера и башмака.

Предложенное выполнение гидронатяжителя для устройства натяжения цепи позволит улучшить ремонтопригодность за счет достаточности визуального контроля всех рабочих деталей и исключения применения специального инструмента.

Для пояснения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 - изображен гидронатяжитель для устройства натяжения цепи;

на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;

на фиг.3 - узел сопрягаемых деталей упорного торца цилиндрического стержня плунжера и башмака.

Гидронатяжитель для устройства натяжения цепи содержит корпус 1 с отверстием и резьбой на конце под крышку 2, имеющую резьбу, взаимодействующую с резьбой корпуса, расположенный в отверстии корпуса 1 и составляющий с ним плунжерную пару плунжер 3, взаимодействующий упорным торцом с цепью 4 посредством башмака 5, пружину 6, поджимающую плунжер 3 в направлении натяжения цепи 4, и упирающуюся в крышку 2, рабочую камеру 7, расположенную между корпусом 1, плунжером 3 и крышкой 2, средство направленного перемещения плунжера. Корпус 1 выполнен с фланцем 8, имеющим отверстия для крепления на корпусной детали 9 посредством, например, винтового соединения 10.

На наружной и торцевой поверхностях корпуса 1 выполнены канавки под кольцевые уплотнения 11, 12, 13. Средство направленного перемещения плунжера 3 выполнено в виде шарнирно посредством оси 14 закрепленного на корпусе 1 подпружиненного посредством пружины 15 анкера 16 и взаимодействующей с ним поперечной зубчатой рейки 17. Рейка 17 расположена в центральной части плунжера 3. Плунжер 3 выполнен в виде цилиндрического стержня с упорным торцом, имеющим возможность образования контакта с башмаком 5 натяжной цепи 4 по линии, параллельной перемещению башмака. Упорный торец цилиндрического стержня плунжера выполнен с радиусом, определяемым по формуле:

где R - радиус скругления опорной площадки башмака натяжителя;

с=к₁·_{d - база измерения зазора в сопряжении;}

к₁=0,2... 1,2

d - диаметр оси вращения башмака натяжителя;

Н=к₂·_{d - зазор в сопряжении;}

к₂=0,01... 0,30

при H₁Н₂ размер Н вычисляется по формуле

Пружина 6, поджимающая плунжер 3 в направлении натяжения цепи 4, снабжена фиксатором, выполненным в виде цилиндрического стержня 18 из полимерного материала на одном конце с фланцем 19, упирающимся в плунжер 3, а на другом конце с поперечным отверстием под чеку 20, проходящую также и через отверстие, выполненное в крышке 2. Дроссельное отверстие 21 для подачи масла в рабочую камеру 7 из масляного канала 22 может быть выполнено в корпусе 1 или в крышке 2.

Пример:

При d=12 мм, R=46 мм,

к₁=0,8, к₂=0,125

c=к₁·_{d=0,8· 12=9,6 мм}

H=к₂·_{d=0,125· 12=1,5 мм}

r=74,64 мм.

Гидронатяжитель работает следующим образом.

Пружина 6 рассчитана на усилие, достаточное для выбора слабины ненагруженной ветви цепи 4 с башмаком 5, а также перемещение плунжера 3 в корпусе 1, преодолевая усилие пружины 15, прикладываемое через поворотный анкер 16 к зубьям поперечной зубчатой рейки 17 средства направленного перемещения плунжера 3, при износе (вытяжке) деталей привода распределительных валов (цепи, опорных звездочек).

Зубья анкера 16, зацепляясь с зубьями поперечной зубчатой рейки 17 на плунжере 3, позволяют ему перемещаться только в направлении башмака 5, натягивая ненагруженную ветвь цепи 4.

В период запуска и начальной работы двигателя внутреннего сгорания, когда масляный канал не заполнен рабочим маслом, масла нет и в рабочей камере 7.

Нагрузки, передаваемые от башмака 5 на плунжер 3, действуют через анкер 16 и ось 14 на корпус 1, который винтовым соединением 10 крепится к корпусной детали 9 двигателя. При заполнении масляного канала 22 масло под давлением через дроссельное отверстие 21 заполняет рабочую камеру 7.

Ввиду высокого гидравлического сопротивления, при движении масла через дроссельное отверстие 21, в момент резкого удара вдоль оси плунжера 3 внутрь корпуса 1, гидронатяжитель становится гидроупором. Нагрузки гасятся в этот момент за счет прохождения масла через дроссельное отверстие 21 и зазоры плунжерной пары: корпус 1, плунжер 3.

При отсутствии давления башмака 5 на плунжер 3, последний под действием пружины 6 и давления масла, поступающего из масляного канала 22 через дроссельное отверстие 21, натягивает цепь 4 привода распределительного вала.

Предложенный гидронатяжитель для устройства натяжения цепи по сравнению с известными позволит повысить надежность работы двигателя, уменьшить износ сопрягаемых поверхностей упорного торца плунжера и башмака, снизить утечки рабочей жидкости (моторного масла) и улучшить ремонтопригодность.