Гидравлический толкатель

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в качестве гидравлического толкателя в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Оно обеспечивает повышение надежности и работоспособности гидравлического толкателя при возможном загрязнении рабочего масла. Гидравлический толкатель содержит корпус в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей наружной поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала, в корпусе закреплена направляющая втулка, образующая с днищем корпуса кольцеобразный масляный резервуар, в направляющей втулке размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан. Кольцеобразный масляный резервуар снабжен фильтрующим устройством, выполненным в виде тонкостенной коаксиальной втулки с наружной спрофилированной канавкой и радиально направленными проходными каналами и фильтрующей сетки, обжатой по контуру канавки цилиндрической обечайкой, перфорированной сквозными отверстиями. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Известен гидравлический толкатель, содержащий наружный элемент, взаимодействующий с управляющим кулачком распределительного вала, и внутренний элемент, взаимодействующий со штоком клапана двигателя внутреннего сгорания. Внутренний элемент перемещается внутри наружного элемента. Оба элемента ограничивают наружную и внутреннюю масляные камеры.

Внутренний элемент, состоящий из поршня и колпачка, и внутренняя масляная камера образуют камеру высокого давления, сообщающуюся с наружной масляной камерой через обратный шариковый клапан (заявка ЕПВ №0395311, кл. F 01 L 1/12, 31.10.91).

Недостатком известного гидравлического толкателя является низкая эффективность работы при запуске двигателя. После нескольких кратковременных остановок и запусков двигателя или в период его длительной остановки происходит опорожнение полостей гидравлического толкателя через канал подвода и далее по зазору направляющей части, что вызывает при запуске двигателя стук гидравлического толкателя и нарушение стабильности фаз газораспределения.

Воздушные камеры-пробки, образуемые из пузырьков воздуха, растворенного в поступающем масле, располагаясь на верхнем уровне, препятствуют циркуляции масла в камеру высокого давления через канал, выполненный на том же уровне в донышке корпуса толкателя, что приводит к увеличению времени, необходимого для восстановления исходного состояния гидравлического толкателя после сжатия.

Наиболее близким по технической сущности является гидравлический толкатель, содержащий корпус - полый цилиндр, закрытый с одного конца днищем, на наружную сторону которого воздействует управляющий кулачок распределительного вала, закрепленную в корпусе направляющую втулку в виде полой цилиндрической чаши, примыкающей к днищу корпуса и образующей с ним замкнутую кольцевую полость.

Внутри направляющей втулки перемещается гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка и поршня, в верхней части которого, прилегающей к днищу корпуса, ниже верхнего уровня расположения воздушных пузырей, выполнены радиальные каналы подвода масла в рабочую камеру (см. патент РФ №2038491, кл. F 01 L 1/24, 19.05.95).

Такая конструкция позволяет повысить эффективность работы гидравлического толкателя при запуске двигателя, но не исключает недостаток, заключающийся в нестабильности эксплуатационных характеристик из-за невысокой герметичности, присущей обратным клапанам с шаровыми запорными органами, и повышенной чувствительности к загрязнению масла механическими частицами, что объясняется наличием зоны, образуемой сферой запорного органа и направляющим конусом седла, попадание в которую посторонних частиц приводит к нарушению герметичности обратного клапана.

Чувствительность к загрязнению масла обусловлена еще и необходимостью обеспечения малых зазоров (порядка нескольких мкм) между поршнем и колпачком и между колпачком и направляющей втулкой. Это может привести к заклиниванию подвижных деталей гидрокомпенсатора, что снижает надежность работы гидравлического толкателя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, сохранение работоспособности гидравлического толкателя в условиях загрязнения масла, повышение надежности работы гидравлического толкателя.

Поставленная задача решается тем, что в гидравлическом толкателе, содержащем корпус в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей наружной поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала, в корпусе закреплена направляющая втулка, образующая с днищем корпуса кольцеобразный масляный резервуар, в направляющей втулке размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан, согласно изобретению кольцеобразный масляный резервуар, образованный внутренними стенками корпуса и наружными поверхностями направляющей втулки, снабжен фильтрующим устройством - средством очистки поступающего под давлением масла вовнутрь гидравлического толкателя, выполненным в виде тонкостенной коаксиальной втулки с наружной спрофилированной канавкой и радиально направленными проходными каналами и фильтрующей сетки, обжатой по контуру канавки цилиндрической обечайкой, перфорированной сквозными отверстиями, при этом коаксиальная втулка неподвижно установлена в цилиндрической расточке корпуса с возможностью герметичного перекрытия проходных каналов и образования уплотнения между соответствующими поверхностями корпуса, коаксиальной и направляющей втулок, причем наружная поверхность фильтрующего устройства через внутреннюю кольцевую проточку в корпусе сообщена с напорным входным каналом, а внутренняя - с кольцеобразным масляным резервуаром.

Такое техническое решение позволяет сохранить работоспособность и технические характеристики гидравлического толкателя при возможном загрязнении поступающего из системы смазки рабочего масла.

Среди многих причин загрязнения масла следует указать и причину, связанную с конструктивной сложностью двигателя и примененной в нем широкоразветвленной системы каналов проводки рабочего масла как в самом корпусе двигателя, так и в подсоединенных к корпусу функциональных узлах и комплектующих изделиях, а производственные возможности качественной промывки системы указанных каналов в процессе изготовления двигателя практически ограничены.

Применяемые в двигателе для очистки масла штатные фильтры с большими расходными характеристиками эффективны лишь для поддержания работоспособности силовой части двигателя и малоэффективны для обеспечения условий работы гидравлических толкателей, отличающихся повышенной чувствительностью к загрязнению масла.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического толкателя, разрез; на фиг.2 - место А на фиг.1.

Гидравлический толкатель установлен в цилиндрической расточке 1 головки 2 цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Гидравлический толкатель содержит корпус 3, выполненный в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, на наружную сторону которого воздействует управляющий кулачок 4, закрепленную в корпусе направляющую втулку 5, верхняя часть которой образует с днищем корпуса замкнутую внутреннюю полость 6. Пространство, заключенное между внутренними стенками корпуса 3 и наружной поверхностью направляющей втулки 5, образует кольцеобразный масляный резервуар 7.

В направляющей втулке 5 размещен гидрокомпенсатор, состоящий из колпачка 8, опирающегося на стержень клапана 9, и поршня 10, поджимаемого к днищу корпуса 3 пружиной 11.

Внутренние полости колпачка 8 и поршня 10 образуют камеру высокого давления 12, сообщающуюся с центральной полостью 13 поршня через обратный шариковый клапан 14 и с внутренней полостью 6 через кольцевой радиальный зазор 15.

Кольцеобразный масляный резервуар 7 снабжен фильтрующим устройством 16, выполненным в виде тонкостенной коаксиальной втулки 17 (фиг.2) с наружной спрофилированной канавкой 18 и радиально направленными проходными каналами 19 и фильтрующей сетки 20, обжатой по контуру канавки 18 цилиндрической обечайкой 21, перфорированной сквозными отверстиями 22. Коаксиальная втулка 17 неподвижно установлена в цилиндрической расточке 23 корпуса 3 с возможностью герметичного перекрытия проходных каналов 19 и сквозных отверстий 22 и образования уплотнения между соответствующими поверхностями корпуса 3, коаксиальной втулки 17 и направляющей втулки 5 за счет установления минимального зазора между наружной поверхностью коаксиальной втулки 17 и поверхностью расточки 23 корпуса 3 и обеспечения плотного (беззазорного) контакта коаксиальной втулки 17 с опорным торцом 24 расточки 23 корпуса 3 и торцом 25 направляющей втулки 5, жестко соединенной с корпусом 3. Наружная поверхность 26 фильтрующего устройства 16 через внутреннюю кольцевую проточку 27 в корпусе 3 сообщена с напорным входным каналом 28, а внутренняя 29 - с кольцеобразным масляным резервуаром 7.

Гидравлический толкатель в фазе “всасывание” при подъеме в верхнее положение работает следующим образом (см. фиг.1, 2).

Через напорный входной канал 28 масло из системы смазки двигателя поступает во внутреннюю кольцевую проточку 27 корпуса 3. Далее масло, проходя через перфорированные сквозные отверстия 22 цилиндрической обечайки 21, фильтрующую сетку 20 и радиальные каналы 19 коаксиальной втулки 17 фильтрующего устройства 16, очищается от посторонних механических частиц и поступает в кольцеобразный масляный резервуар 7, откуда через каналы днища корпуса заполняет замкнутую внутреннюю полость 6, образуемую верхней частью направляющей втулки 5. Из полости 6 масло поступает в центральную полость 13 поршня 10, а через обратный шариковый клапан 14 - в камеру высокого давления 12, образуемую внутренними полостями колпачка 8 и поршня 10.

Гидравлический толкатель в фазе “сжатие” под действием управляющего кулачка 4 опускается вниз, при этом шариковый обратный клапан закрывается. Давление масла в камере 12 достигает максимального значения, при этом происходит просадка колпачка 8, определяемая величиной расхода масла через радиальный кольцевой зазор 15 из камеры высокого давления 12 во внутреннюю полость 6 направляющей втулки 5. Таким образом осуществляется циркуляция движения масла по замкнутому циклу: внутренняя полость 6 направляющей втулки 5 - центральная полость 13 поршня 10 - камера высокого давления 12 - внутренняя полость 6.

Установка внутри корпуса гидравлического толкателя фильтрующего устройства обеспечивает циркуляцию по замкнутому циклу очищенного от посторонних механических примесей масла, благодаря чему исключаются заклинивания подвижных деталей гидрокомпенсатора, повышается его герметичность и, следовательно, надежность работы гидравлического толкателя и двигателя в целом.

Учитывая специфику работы гидравлического толкателя, состоящую в незначительном потребляемом расходе масла, составляющем только утечку по зазору направляющей втулки, фильтрующая площадь устройства, размещенного на периферийной части внутреннего объема, вполне обеспечивает необходимую чистоту масла в течение всего ресурса двигателя.

Формула изобретения

Гидравлический толкатель, содержащий корпус в виде полого цилиндра, закрытого с одного конца днищем, контактирующим своей наружной поверхностью с управляющим кулачком распределительного вала, в корпусе закреплена направляющая втулка, образующая с днищем корпуса кольцеобразный масляный резервуар, в направляющей втулке размещен гидрокомпенсатор в виде колпачка и поршня, ограничивающих камеру высокого давления, заполненную маслом и содержащую обратный клапан, отличающийся тем, что кольцеобразный масляный резервуар, образованный внутренними стенками корпуса и наружными поверхностями направляющей втулки, снабжен фильтрующим устройством - средством очистки поступающего под давлением масла вовнутрь гидравлического толкателя, выполненным в виде тонкостенной коаксиальной втулки с наружной спрофилированной канавкой и радиально направленными проходными каналами и фильтрующей сетки, обжатой по контуру канавки цилиндрической обечайкой, перфорированной сквозными отверстиями, при этом коаксиальная втулка неподвижно установлена в цилиндрической расточке корпуса с возможностью герметичного перекрытия проходных каналов и образования уплотнения между соответствующими поверхностями корпуса, коаксиальной и направляющей втулок, причем наружная поверхность фильтрующего устройства через внутреннюю кольцевую проточку в корпусе сообщена с напорным входным каналом, а внутренняя - с кольцеобразным масляным резервуаром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2