Натяжное устройство цепи для двигателя внутреннего сгорания (варианты) и двигатель внутреннего сгорания

Предложен силовой узел натяжного устройства для создания натяжения в цепи газораспределительного механизма двигателя, изменяющее направление силы, действующей на рычаг натяжения цепи таким образом, что поршень натяжного устройства ориентируется параллельно продольной оси коленчатого вала. Узел натяжного устройства содержит звездочку коленчатого вала, прикрепленную к коленчатому валу, звездочку распределительного вала, прикрепленную к распределительному валу и цепь газораспределительного механизма, выполненную с возможностью вхождения в зацепление с указанными звездочками. Натяжное устройство цепи газораспределительного механизма прикреплено с возможностью поворота к блоку двигателя. Механизм натяжения цепи обеспечивает компенсацию провисания цепи газораспределительного механизма. Механизм натяжения цепи содержит механизм передачи поворотного усилия, цилиндрическое тело с продольной осью, параллельной продольной оси коленчатого вала, и возвратно-поступательный поршень натяжного устройства в теле и входит в зацепление с передаточным механизмом для перемещения передаточного механизма в положение, обеспечивающее необходимое натяжение цепи газораспределительного механизма через натяжное устройство цепи газораспределительного механизма. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Раскрытая изобретательская идея, главным образом, относится к устройствам натяжения цепи, используемым вместе с цепями газораспределительного механизма в двигателях внутреннего сгорания. В частности, раскрытая изобретательская идея относится натяжному устройству цепи, изменяющему направление сил, действующих на рычаг натяжения цепи таким образом, что поршень натяжного устройства ориентируется параллельно продольной оси коленчатого вала.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Современные двигатели внутреннего сгорания содержат направляющие цепи и устройства натяжения цепи относительно клапанного механизма или систем цепного привода уравновешивающего вала. Такие цепи заменяют, например, зубчатые передачи и зубчатые ремни, соединяющие коленчатый вал с распределительными валами. Несмотря на то, что обеспечивается большая эффективность и срок службы по сравнению с предыдущими способами соединения коленчатого вала и распределительного вала, цепи газораспределительного механизма должны работать при заранее определенном значении натяжения для минимизации износа и уменьшения вибрации и шума.

Чтобы удовлетворить этому требованию, цепь газораспределительного механизма располагают под натяжением по всей длине ее перемещения посредством одного или нескольких устройств натяжения. Рычаги натяжения цепи обычно предусматривают в двигателях внутреннего сгорания для продольного растяжение цепи и уменьшения продольных и поперечных вибраций цепи, которые могут быть вызваны волнениями, исходящими от распределительного вала, коленчатого вала и сопутствующих компонентов. Направляющие цепи используют вместе с рычагами натяжения цепи для поддержания правильного курса перемещения цепи.

Рычаги натяжения цепи создают натяжение в цепи газораспределительного механизма двигателя через натяжные механизмы. Такие механизмы могут приводиться в действие механически или гидравлически. Обеспечивая, по большей части, удовлетворительные результаты, известные механизмы натяжения громоздки, и сложны в компоновке в заданном пространстве двигателя. Так как для удовлетворения требованиям покупателей и правительственным нормам автомобильные двигатели становятся меньше в размерах и более эффективными, системы привода газораспределительного механизма двигателя должны занимать меньшее посадочное место. Известные технологии в большинстве своем не могут минимизировать размер системы цепи газораспределительного механизма.

Как и во многих областях автомобильной технологии, всегда есть место для улучшений конструкций систем натяжения цепи газораспределения, используемых в двигателе внутреннего сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрытое изобретение решает проблемы известных структур устройств натяжения цепи газораспределительного механизма путем обеспечения механизма, изменяющего направление силы, действующей на рычаг натяжения цепи таким образом, что поршень натяжного устройства ориентируется параллельно продольной оси коленчатого вала. Благодаря такой ориентации натяжного устройства овальный размер двигателя может быть существенно уменьшен, тем самым, позволяя приводу газораспределительного механизма двигателя занимать меньшее посадочное место.

Узел натяжного устройства раскрытой изобретательской идеи пригоден для использования с двигателем внутреннего сгорания, имеющим коленчатый вал и распределительный вал, установленные с возможностью вращения в блоке двигателя. Коленчатый вал имеет продольную ось. Узел натяжного устройства содержит звездочку коленчатого вала, прикрепленную к коленчатому валу, звездочку распределительного вала, прикрепленную к распределительному валу и цепь газораспределительного механизма, выполненную с возможностью вхождения в зацепление с указанными звездочками.

Натяжное устройство цепи газораспределительного механизма прикреплено с возможностью поворота к блоку двигателя. Механизм натяжения цепи обеспечивает компенсацию провисания цепи газораспределительного механизма. Механизм натяжения цепи содержит механизм передачи поворотного усилия, цилиндрическое тело с продольной осью, параллельной продольной оси коленчатого вала, и возвратно-поступательный поршень натяжного устройства в теле и входит в зацепление с механизмом передачи поворотного усилия для перемещения передаточного механизма в положение, обеспечивающее необходимое натяжение цепи газораспределительного механизма, через натяжное устройство цепи газораспределительного механизма.

Согласно первому варианту осуществления раскрытой изобретательской идеи, механизм передачи поворотного усилия содержит запрессованный шарнирный штифт, установленный с возможностью поворота в блоке двигателя. Согласно второму варианту осуществления раскрытой изобретательской идеи, механизм передачи поворотного усилия содержит поворотный стержень, образующий с указанным механизмом единое целое. Поворотный стержень установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

Возвратно-поступательный поршень может приводиться в действие механически, пневматически или с помощью комбинации пневматической силы и механической силы.

Вышеуказанные преимущества, а также другие преимущества и отличительные признаки станут понятны из нижеследующего раскрытия предпочтительных вариантов осуществления при рассмотрении вместе с прилагаемыми графическими материалами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для более полного понимания настоящего изобретения будут рассмотрены варианты осуществления, подробно проиллюстрированные в прилагаемых графических материалах и раскрытые ниже на примерах изобретения, где:

На фиг. 1 схематично проиллюстрирована часть двигателя внутреннего сгорания с непрерывно движущейся цепью, проведенной над рычагом натяжения цепи с механизмом натяжения цепи согласно раскрытой изобретательской идее;

На фиг. 2 проиллюстрирован вид в перспективе рычага натяжения цепи с натяжным устройством цепи согласно раскрытой изобретательской идее;

На фиг. 3 проиллюстрирован вид в аксонометрии натяжного устройства цепи согласно раскрытой изобретательской идее; и

На фиг. 4 проиллюстрирован вид в аксонометрии альтернативного варианта осуществления натяжного устройства цепи согласно раскрытой изобретательской идее.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В нижеследующих фигурах одинаковые номера позиций используют для обозначения одинаковых компонентов. В нижеследующем раскрытии различные параметры работы и компоненты раскрыты для разных конструктивных вариантов осуществления. Эти конкретные параметры и компоненты приведены в качестве примера и не несут ограничительного смысла.

В целом, раскрытая изобретательская идея обеспечивает механизм натяжения цепи, изменяющий направление силы, действующей на рычаг натяжения цепи таким образом, что поршень натяжного устройства ориентируется параллельно продольной оси коленчатого вала. В частности, на фиг. 1 схематично проиллюстрирована часть двигателя внутреннего сгорания с непрерывно движущейся цепью, проведенной над рычагом натяжения цепи с механизмом натяжения цепи согласно раскрытой изобретательской идее, двигатель целиком обозначен номером 10. Двигатель 10 приведен с иллюстративной целью и не несет ограничительного смысла, таким образом, следует понимать, что раскрытая изобретательская идея может иметь множество вариантов применения практически для любой системы цепного привода с рычагом натяжения цепи или направляющей цепи, или с ними обоими.

Как показано на фиг. 1, двигатель 10 содержит блок 12 двигателя, только часть которого проиллюстрирована на фигуре. Двигатель 10 также содержит звездочку 14 распределительного вала, установленную на распределительном вале 16. Несмотря на то, что показан только один распределительный вал 16 и одна соединенная с ним звездочка 14, понятно, что подобная компоновка с двумя распределительными валами также может соответствовать раскрытой изобретательской идее. Двигатель 10 также содержит звездочку 18 коленчатого вала, смонтированную на коленчатом вале 20.

Цепь 22 газораспределительного механизма проведен по звездочке 14 распределительного вала и звездочке 18 коленчатого вала. Направляющая 24 цепи газораспределительного механизма, имеющая тело 26 направляющей, прикреплена к узлу 12 двигателя и обеспечивает направление для цепи 22 газораспределительного механизма. Направляющая 24 цепи газораспределительного механизма выполнена из нейлона или подобного алифатического полиамида. Тело 26 направляющей цепи содержит контактную поверхность 28 для цепи газораспределительного механизма из износостойкого материала.

Рычаг 30 натяжения цепи, имеющий тело 32 рычага натяжения цепи, прикреплен с возможностью поворота к блоку 12 двигателя посредством болта 34. Рычаг 30 натяжения цепи предпочтительно выполнен из нейлона или подобного алифатического полиамида. Рычаг 30 натяжения цепи прилагает постоянной давление к цепи 22 газораспределительного механизма, тем самым, поддерживая нужное натяжение во время работы двигателя. Рычаг 30 натяжения цепи содержит контактную поверхность 36 для цепи газораспределительного механизма из износостойкого материала.

Узел 38 механизма натяжения цепи прикладывает подходящее натяжение к концу рычага 30 натяжения цепи, противоположному концу рычага 30 натяжения цепи, прикрепленному к блоку 12 двигателя посредством болта 34 с заплечиком. Узел 38 механизма натяжения будет более подробно рассмотрен со ссылкой на фигуры 2 и 3.

На фигуре 2 показан вид в перспективе рычага 30 натяжения цепи и узла 38 механизма натяжения цепи. Натяжение цепи (НЦ) создают вдоль контактной поверхности 36 для цепи газораспределительного механизма. На фигуре 3 показан вид в перспективе узла 38 механизма натяжения цепи. На фигурах 2 и 3 узел 38 механизма натяжения цепи содержит механизм 40 передачи поворотного усилия, прикрепленный к приводному элементу 42. Приводной элемент 42 содержит поршень 44 натяжного устройства, подвижно расположенный внутри цилиндрического тела 46. Цилиндрическое тело 46 содержит полый цилиндр, внутри которого поршень 44 натяжного устройства может перемешаться в осевом направлении. Цилиндрическое тело 46 установлено на блоке 12 двигателя. Продольная ось цилиндрического тела 46 аксиально выровнена с продольной осью коленчатого вала двигателя.

Приводной элемент 42 может приводиться в действие пневматически, механически через упругую деталь, например, пружину, или посредством комбинации способов. Гидравлическое давление может быть создано путем подачи масла под давлением, обычно из системы подачи смазки двигателя.

Шарнирный штифт 48 запрессован в механизм 40 передачи поворотного усилия и установлен с возможностью вращения в блоке 12 двигателя. Шарнирный штифт 48 обеспечивает поворот механизма 40 передачи поворотного усилия в ответ на возвратно-поступательное движение поршня 44 натяжного устройства.

На фигуре 4 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления устройства механизма натяжения цепи согласно раскрытой изобретательской идее. На фигуре показан узел 50 механизма натяжения цепи. Узел 50 механизма натяжения цепи содержит механизм 52 передачи поворотного усилия, прикрепленный к приводному элементу 54. Подобно узлу 36 механизма натяжения цепи, проиллюстрированному на фигурах 2 и 3 и раскрытому в отношении приводного элемента, приводной элемент 54 предпочтительно, хотя и не обязательно, представлен гидравлическим элементом, содержащим поршень 56 натяжного устройства, подвижно расположенный в цилиндре 58. Цилиндр 58 также установлен на блоке 12 двигателя. Поршень 56 натяжного устройства сопряжен с механизмом 52 передачи поворотного усилия.

Поворотный стержень 60 образован как единое целое с механизмом 52 передачи поворотного усилия и установлен с возможностью поворота в блоке 12 двигателя. Поворотный стержень 60 запускает поворот механизма 52 передачи поворотного усилия в ответ на возвратно-поступательное перемещение поршня 56 натяжного устройства.

Как отмечалось ранее, узел 38 (или 50) механизма натяжения цепи изменяет направление силы, действующей на рычаг 30 натяжения цепи, таким образом, что поршень 44 (или 56) натяжного устройства ориентируется параллельно продольной оси коленчатого вала.

При работе механическая сила или гидравлическая сила, или их комбинация, уравновешивают цепь 22 газораспределительного механизма, проходящую напротив поршня 44 (или 56) натяжного устройства. В частности, когда имеет место провисание цепи 22 газораспределительного механизма, пневматические или механические силы толкают поршень 44 (или 56) натяжного устройства в направлении от цилиндрического тела 46 (или 58) и прикладывают силу к механизму 40 (или 52) передачи поворотного усилия, увеличивая натяжение цепи 22 газораспределительного механизма, и, тем самым, компенсируют провисание.

С другой стороны, когда возрастает натяжение цепи 22 газораспределительного механизма, например, из-за быстрого изменения частоты вращения двигателя, сила, с которой цепь 22 газораспределительного механизма воздействует на поршень 44 (или 56) натяжного устройства, приводит обратному ходу поршня 44 (или 56) натяжного устройства в цилиндрическое тело 46 (или 58), чтобы установить новое равновесие сил, т.е. сила цепи уравновешивает упругие или гидравлические силы.

Благодаря тому, что механизм 40 (или 52) передачи поворотного усилия действует перпендикулярно линии цепи 22 газораспределительного механизма, раскрытая изобретательская идея позволяет существенно уменьшить общий размер двигателя. Уменьшение необходимого пространства обеспечивается без снижения эффективности работы узла 38 (или 50) механизма натяжения цепи.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно из настоящего обсуждения, прилагаемых графических материалов и формулы изобретения, что возможны различные изменения, модификации и разновидности без отклонения от идеи и объема изобретения, определяемого нижеследующей формулой изобретения.

1. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок и коленчатый вал, который содержит продольную ось, при этом указанный узел натяжного устройства содержит:

звездочки цепной передачи;

цепь газораспределительного механизма, выполненная с возможностью вхождения в зацепление с указанными звездочками;

натяжное устройство цепи газораспределительного механизма;

узел механизма натяжения цепи, содержащий механизм передачи поворотного усилия, цилиндрическое тело, продольная ось которого параллельна продольной оси коленчатого вала, и возвратно-поступательный поршень натяжного устройства в указанном теле для перемещения указанного механизма передачи поворотного усилия.

2. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что указанное цилиндрическое тело установлено на блоке двигателя.

3. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит запрессованный шарнирный штифт.

4. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 3, отличающийся тем, что указанный шарнирный штифт установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

5. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит поворотный стержень, образующий с указанным механизмом единое целое.

6. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 5, отличающийся тем, что указанный поворотный стержень установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

7. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что указанный возвратно-поступательный поршень натяжного устройства выполнен с возможностью приведения в действие пневматически.

8. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок и коленчатый вал, который содержит продольную ось, при этом указанный узел содержит:

звездочку распределительного вала;

звездочку коленчатого вала, прикрепленную к коленчатому валу;

цепь газораспределительного механизма, выполненную с возможностью вхождения в зацепление с указанными звездочками;

натяжное устройство цепи газораспределительного механизма;

узел механизма натяжения цепи;

цилиндрическое тело, имеющее продольную ось, параллельную продольной оси коленчатого вала; и

возвратно-поступательный поршень натяжного устройства, установленный в указанном теле.

9. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 8, отличающийся тем, что указанное цилиндрическое тело установлено на блоке двигателя.

10. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 8, отличающийся тем, что также содержит механизм передачи поворотного усилия, установленный между указанным натяжным устройством цепи газораспределительного механизма и указанным узлом механизма натяжения цепи.

11. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 10, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит запрессованный шарнирный штифт.

12. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 11, отличающийся тем, что указанный шарнирный штифт установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

13. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 10, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит поворотный стержень, образующий с указанным механизмом единое целое.

14. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 13, отличающийся тем, что указанный поворотный стержень установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

15. Узел натяжного устройства для двигателя внутреннего сгорания по п. 8, отличающийся тем, что указанный возвратно-поступательный поршень натяжного устройства выполнен с возможностью приведения в действие пневматически.

16. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

блок;

коленчатый вал с продольной осью, установленный в указанном блоке;

звездочку коленчатого вала;

распределительный вал;

звездочку распределительного вала;

цепь газораспределительного механизма, выполненную с возможностью вхождения в зацепление с указанными звездочками;

натяжное устройство цепи газораспределительного механизма;

механизм передачи поворотного усилия, соединенный с указанным натяжным устройством;

цилиндрическое тело с продольной осью, параллельной продольной оси указанного коленчатого вала; и

возвратно-поступательный поршень натяжного устройства, подвижно установленный в указанном теле.

17. Двигатель внутреннего сгорания по п. 16, отличающийся тем, что указанное цилиндрическое тело установлено на блоке двигателя.

18. Двигатель внутреннего сгорания по п. 16, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит запрессованный шарнирный штифт, установленный с возможностью поворота в блоке двигателя.

19. Двигатель внутреннего сгорания по п. 16, отличающийся тем, что указанный механизм передачи поворотного усилия содержит поворотный стержень, образующий с указанным механизмом единое целое, указанный поворотный стержень установлен с возможностью поворота в блоке двигателя.

20. Двигатель внутреннего сгорания по п. 16, отличающийся тем, что указанный возвратно-поступательный поршень натяжного устройства выполнен с возможностью приведения в действие пневматически.