Шатун

 

120А1 (19) (s1)s F 16 С 7/00

Г СУ

В Д (Г С

К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 (22 (46 (75 (56

М (54 (57 ны

cro не на, ре

Ша на, Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ОМСТВО СССР

ПАТЕНТ СССР) 4821988/27

03.05.90

07,02.93. Бюл. 1ч . 5

А, Ф. Мещеряков

Авторское свидетельство СССР

665045, кл. F 01 В 1/00, А 16 С 7/00, 1989, ШАТУН

Использование: в кривошипно-шатунмеханизмах двигателей внутреннего ания. Сущность изобретения: палец 12 одвижно установлен в стержне 13 шатуНакидная крышка 8 выполнена с.внутним цилиндрическим пояском 9. овая головка выполнена разъемной с ужным цилиндрическим пояском 17 в месте разъема и установлена в картере с образованием двух полостей, Площадь поверхности шаровой головки, ограничивающей полость со стороны поршневой головки

14, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей полость со стороны кривошипной головки 1, Первая полость соединена с каналами 19 пальца 12, а вторая — по меньше мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке 1 и вкладыше 4. Дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаговой головки с предварительным натягом. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1793120

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в кривошипно-. шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания, Известен шатун с демпфирующим разьемным стержнем, установленным в картере шатуна с возможностью продольного и вращательного перемещения, изменяющим длину в процессе эксплуатации при перетекании масла под давлением из одной полости картера шатуна в другую полость через каналы, выполненные в стенке пустотелой шаровой головки, в осевой канал стержня шатуна. При этом сокращение длины шатуна сопровождается циклическим демпфированием резко изменяющихся усилий, действующих на шатун, обеспечивая повышение эксплуатационной надежности

KLU M, Однако о1носительно быстрое по углу поворота кривошипа вала сокращение длины шатуна из-за относительно быстрого дросселирования масла в каналах его гидравлической системы исключает его применение для предотвращения развития условий детонационного сгорания рабочей смеси в бензиновых двигателях и для снижения наброса максимальных давлений цикла на элементы КДМ в дизелях, Целью изобретения является повышение технико-экономйческих показателей двигателя путем снижения вероятности детонационного сгорания топлива и снижении максимальных давлений за счет уменьшениг: цикловой эффективности степени сжатия в области верхней мертвой точки поршня при сжимающемся шатуне.

С этой целью демпфирующий разъемный стержень шатуна, содержащий кривошипную и поршневую головки, выполнен с разъемной шаровой головки с пальцем, установленными B картере с возможностью продольного и вращательного перемещения. Шаровая пустотелая головка в месте разьема снабжена наружным цилиндрическим пояском, взаимодействующим с внутренним пояском накидной крышки, соединенной с кривошипной головкой. Палец шаровой головки, неподвижно установленный в стержне шатуна и фиксированный в отверстии накидной крышки, взаимодействует с элементами уплотнения, установленными в отверстии накидной крышки, а шаровая головка с цилиндрическим пояском образует в картере две полости. При этом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающая первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой головки, огра5

15 ничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, причем первая полость соединена с каналами, выполненными в пальце, а вторая — по меньшей мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше.

Дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки, выполненной с цилиндрическим участком в диаметральной плоскости, с предварительно натягом, причем в диаметральной плоскости упругий элемент выполнен с кбльцевой канавкой, образующей с цилиндрическим участком полости головки аккумулирующую кольцевую полость, а по оси стержня шатуна в нем выполнен две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке и каналу в пальце.

20 Для регулирования дросселирующей характеристики путем изменения упругой податливости в дросселирующем элементе выполнена глухая полость.

Разность в размерах высот взаимодействующих поясков накидной крышки и шаровой головки обеспечивает возможность осевого перемещения шаровой головки в полости картера на величину ЛL= Lp L, где

Lp — межцентровое расстояние головок шаЗ0 туна в крайнем положении; L — межцентровое расстояние головок шатуна в сжатом состоянии.

Для сокращения хода hl стержня шатуна с поршневой головкой возможна установка тонкостенных колец в картере шатуна, сокращая относительное изменение эффективной степени сжатия е е, Такое выполнение шатуна существенно повышает по углу поворота кривошипа вала

40 быстродействие удлинения стержня и вместе с тем существенно замедляет его сжатие, обеспечивая двигателю переменную эффективную степены."жатия в области верхней мертвой точки поршня.

45 На чертеже изображен предлагаемый шатун, общий вид.

Шатун содержАт кривошипную головку

1 с накидной крышкой 2, крепящейся на конусных шпильках 3, и вкладыши 4. В ци50 линдрической шейке 5 головки выполнена чашеобразная аккумулирующая полость 6, сообщаемая с полостью головки двумя маслоприемнь|ми каналами 7, Накидная направляющая крышка 8 выполнена с нижней внутренней резьбой и цилиндрическим пояском 9, переходящим в верхней части в чашеобразную полость 10, а в горловине крышки установлены уплотнительные элементы 11. Совместно с кривошипной голо1793120

При движении сжатого шатуна из области верхней мертвой точки поршня к его нижней метровой точке масло из канала шейки кривошипа вала подается в каналы 7 кривошипной головки шатуна и через них— в аккумулирующую полость 21 головки. При этом из-за разности площадей сферических поверхностей элементов 18 и 16 шаровой головки стержня шатуна в аккумулирующей

0 полости создается избыточное давление масла на нижнюю часть шаровой головки и масло из верхней полости 10 картера свободно выдавливается по каналам 19 в осевой канал 20 стержня шатуна 13 и поступает в полость втулки 15 поршневой головки 14 шатуна, удлиняя шатун на величину .

В этот период работы шатуна у нижней мертвой точки поршня масло в полости 21 шаровой головки оказывает давление на дросселирующий элемент, вызывая в .нем упруго-напряженное состояние, Из-за значительного превышения усилий предварительного натяга дросселирующего элемента давления масла в нижней лункообразной полости 25 ток масла в его кольцевую полость 24 на этот период работы практически перекрыт, С выходом кривошипа из области нижней мертвой точки и с протеканием процесса сжатия рабочей смеси давление сжатия оказывает на поршневую головку 14 и стержень Шатуна с шаровой головкой давление, превосходящее давление масла в аккумулирующей полости и лункообразной полости дросселирующего элемента, в результате чего между нижней часть этого элемента и стенкой внутренней полости шаровой головки возникает ток масла, перетекающий в кольцевую выточку 24. Давление масла в кольцевой выточке дросселирующего элемента при этом повышается и с дальнейшим поворотом кривошипа в области верхней мертвой точки поршня, преодолевая усилие его предварительного натяга, масло с новым током между контактными поверхностями перетекает в верхнюю лункообразную полость дросселирующего элемента и далее в осевой канал шатуна.

При этом с относительно замедленным по углу поворота кривошипа вала током масла в полости шаровой головки шатуна происходит замедленное сокращение его длины, обеспечивающее демпфирование резко возрастающих давлений цикла до прихода поршня в верхнюю мертвую точку с относительно сниженной, новой степенью жатия с се< Е«.

При ходе поршня за верхней мертвой точкой в результате продолжающегося воз12 неподвижно установлен в стержне 13 ш туна с поршневой головкой 14 и втулкой

15 На конце пальца выполнена разъемная ш ровая головка, включающая чашеобразнь и элемент 16 с наружным цилиндриче- 5 ск м пояском 17, присоединенный на резьбе к ижнему чашеобразному элементу 18 шаро ой головки шатуна. Шаровая головка уста овлена в картере шатуна с вз имодействием наружного цилиндрическо- 1

ro пояска шаровой головки с внутренним пояс ом накидной крышки и образованием в ка тере двух полостей, разграниченных пояс ом шаровой головки. При этом площадь по ерхности шаровой головки, ограничива- 15 ю ая первую полость со стороны поршнево головки, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей вторую по ость со стороны кривошипной головки— ак умулирующую полость. Гидравлическая 20 си тема шатуна включает выполненные в па ьце стержни шатуна поперечные каналы

19, сообщающие осевой канал 20 стержня ша уна с верхней полостью картера и внутре ней полостью 21 шаровой головки, сооб- 25 ща мой в свою очередь каналом 22 с ак умулирующей полостью кривошипной гол вки, и объемный дросселирующий элеме т 23, установленный в полости шаровой гол вки с натягом, 30

Дросселирующий элемент с шаровой об азующей поверхностью имеет кольцеву диаметральную выточку 24, образующи аккумулирующую полость в шаровой гол вке, и две осевые лункообразные поло- 35 сти 25, примыкающие к каналам в пальце и ша овой головке. Фиксирование дросселиру щего элемента обеспечивается за счет соп яжения его со стенкой цилиндрического ереходного участка 26, выполненного в 40 пол сти шаровой головки. Дросселирующи элемент выполнен из упругого материала например из масла термостойкой рез ны, хотя возможно применение и других материалов с упругими cBQAcTBBMN. 45

Дро селирующий элемент установлен в полос и шаровой головки с предварительным нат гом и для придания ему упругой податлив сти в нем выполнена глухая полость.

Для сокращения хода AL стержня шатуна 50 воз ожна установка тонкостенных колец в . кар ре шатуна, сокращающая относительное зменение эффективности степени сжатия е«, и регулирующая таким образом мощ остные показатели двигателя при сни- 55 жен и вероятности детонационного сгорания абочей смеси. аботает шатун. в KLUM двигателя следую им образом.

1793120

10

15 механизма.

30

35 натягом

50 растания действия давления газов и вместе с ним связанного сокращения длины шатуна эффективная степене се оказывается существенно сниженной и сгорание рабочей смеси происходит при сниженной вероятности ее детонации с относительно сниженным максимальным давлением сгорания

Рмзкс.

С применением шатуна в КШМ двигателей внутреннего сгорания снижается наброс максимальных давлений сгорания на детали КШМ и связанный с ним износ элементов шатунно-поршневой группы, шатунных и коренных подшипников силового

Для автомобильных бензиновых двигателей с применением шатуна открывается перспектива повышения их мощностных и экономических показателей за счет примеФормула изобретения

1. Шатун, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий демпфирующий разъемный стержень, кривошипную и поршневую головки с подшипниковыми вкладышами, картер в виде накидной крышки, соединенной с кривбшип. ной головкой, дросселирующий элемент, размещенный между входным и выходным каналами, палец с шаровой полой головкой, установленной в картере с возможностью продольного и вращательного перемещения, при этом в пальце шаровой головке,. кривошипной и поршневой головках с вкладышами и в стержне шатуна вйполнены каналы для подачи масла, отличающийся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей двигателя путем снижения вероятности детонационного сгорания топлива с снижения максимальных давлений за счет уменьшения цикловой эффективной степени сжатия в области верхней мертвой то.ки поршня при сжимающемся шатуне, палец неподвижно установлен в стержне шатуна, накидная крышка выполнена с внутренним цилиндрическим пояском, шаровая головка выполнена разъемной с наружным цилиндрическим пояском в месте разъема, взаимодействующим с пояском накидной крышки, и установлена в картере с образованием двух полостей, при этом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающая первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой гонения более дешевых низкооктановых бензинов при относительно повышенной эффективности степени сжатия и надежном снижении вероятности детонационного сгорания рабочей смеси.

С применением шатуна в дизелях улучшаются характеристики сгорания рабочей смеси, способствующие снижению наброса давления на элементы КШМ в области верхней мертвой точки и тем самым повышению из моторесурса.

На практике возможно использование шатуна с применение в нем дросселирующих элементов другой геометрической формы, однако подчиненной основной идее— создания шатуна с длиной, изменяемой по углу поворота кривошипа вала. ловки, ограничивающей вторую полость:со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой, головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, первая полость соединена с каналами. выполненными в пальце, а вторая — по меньшей мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше, а дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки с предварительным

2. Шатун по п1; от л и ч а ю шийся тем, что внутренняя поверхность шаровой головки выполнена с цилиндрическим участком, расположенным в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси шатуна.

3, Шатун, по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дросселирующий элемент в ди аметральной плоскости выполнен с кольцевой канавкой, образующей с цилиндрическим участком полости головки аккумулирующую кольцевую полость, а по оси стержня шатуна выполнены две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке и каналу в пальце, 4. Шатун по пп.1 — 3, отлич а ющи йся тем, что для регулирования дросселирующей характеристики путем изменения упругой податливости, в дросселирующем элементе выполнена глухая полость.

55 5, Шатун по и .1, отличающийся тем, что он снабжен уплотнительными элементами, размещенными между крышкой и пальцем шаровой головки.