Рычаг клапанного привода
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Рычаг (100) клапанного привода предназначен для приведения в действие клапана двигателя. Рычаг (100) включает в себя плечо (102), поворачиваемое вокруг оси (104), отводящий элемент (106), связующий механизм (110) и приводной элемент (120). Отводящий элемент (106) примыкает или контактирует с кулачком распределительного вала двигателя. Посредством связующего механизма (110) отводящий элемент (106) упруго соединен с плечом (102) в первом состоянии и жестко соединен во втором состоянии. Приводной элемент (120) соединен с плечом (102) и примыкает или контактирует с толкателем клапана. Связующий механизм (110) содержит пружину (118) сжатия, которая опирается на плечо (102) и предварительно нагружает отводящий элемент (106) в поперечном направлении. Пружина (118) сжатия прилегает к отводящему элементу (106). Связующий механизм (110) включает опирающуюся на отводящий элемент (106) противодействующую пружину, которая предварительно нагружает плунжер (162) в поперечном направлении, а отводящий элемент (106) в первом состоянии отстоит от плунжера в поперечном направлении. Отводящий элемент (106) содержит блок (130) управления, который установлен на стороне выхода и связан с плунжерной камерой (112) по текучей среде (144). Блок (130) управления содержит золотник (138) с одной рабочей поверхностью на стороне входа и одной рабочей поверхностью на стороне выхода, которая меньше рабочей поверхности на стороне входа. Раскрыты двигатель внутреннего сгорания с рычагом клапанного привода и транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении шума при работе и интенсивности износа. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящее изобретение относится к рычагу клапанного привода поршневого двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания. В частности, раскрытие касается рычага клапанного привода для отвода сжатых газов, в частности сжатого воздуха, из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания и самого двигателя внутреннего сгорания с таким рычагом клапанного привода, но не ограничивается этим.
Двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, в частности, коммерческого автомобиля, может использоваться для подачи сжатого воздуха. Например, двигатель внутреннего сгорания, работающий в режиме принудительного холостого хода или торможения без воспламенения топливной смеси, может быть использован как компрессор для получения сжатого воздуха. Кроме того, существует возможность отводить сжатые газы из камеры сгорания во время определенных рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания.
В описании изобретения к опубликованной заявке AT 514127 А1 речь идет о клапане, через который производится отведение воздуха при наличии в камере сгорания избыточного давления. Этот клапан периодически открывается кулачком через коромысла в определенных рабочих циклах двигателя внутреннего сгорания. В плечо коромысла со стороны кулачка интегрирована цилиндропоршневая группа, поршень которой взаимодействует с кулачком посредством роликового толкателя. Коромысло приводится в действие давлением в камере нагнетания цилиндропоршневой группы. При отсутствии давления в цилиндропоршневой группе коромысло бездействует и клапан остается закрытым.
Однако при отсутствии давления в цилиндропоршневой группе известное коромысло не занимает определенного положения. Это негативно сказывается на коэффициенте полезного действия двигателя внутреннего сгорания, приводит к возникновению шума при работе и износу. В частности, при отсутствии давления традиционное коромысло не обеспечивает непрерывный контакт между роликовым толкателем и кулачком.
Другим недостатком традиционного коромысла является наличие у него момента инерции. При наличии давления цилиндропоршневая группа должна также передавать силы инерции коромысла. В общем, этот недостаток не решается увеличением размеров цилиндропоршневой группы, так как в результате увеличивается момент инерции и коромысла. Также имеющееся в распоряжении давление смазочного масла в двигателе внутреннего сгорания обусловлено его рабочим состоянием и при работе на холостом ходу может составлять менее 1 бар.
Таким образом, стоит задача разработать способ приведения в действие клапана, повышающий эффективность, снижающий шум при работе и/или интенсивность износа. Другой или альтернативной задачей является получение возможности приведения в действие клапана за счет имеющегося в поршневом двигателе давления масла.
Эта задача или задачи решаются с помощью рычага клапанного привода в поршневом двигателе, в частности, в двигателе внутреннего сгорания, и соответствующим образом оборудованном поршневом двигателе согласно независимым пунктам формулы изобретения.
Согласно одному варианту рычаг клапанного привода включает в себя плечо, которое может вращаться вокруг оси; отводящий элемент, примыкающий или контактирующий с кулачком распределительного вала поршневого двигателя; связующий механизм, посредством которого отводящий элемент упруго соединен с плечом в первом состоянии и жестко соединен во втором состоянии; и приводной элемент, соединенный с плечом и примыкающий или контактирующий с толкателем клапана.
За счет наличия упруго-эластичной связи в первом состоянии плечо может находиться в нейтральном положении, в то время как отводящий элемент повторяет контур кулачка под воздействием упругой эластичности. Первое состояние можно также назвать нейтральным положением рычага клапанного привода. Во втором положении клапан поршневого двигателя может быть приведен в действие за счет жесткой связи, при этом данная жесткая связь отводящего элемента заставляет плечо выполнять поворотное движение и, тем самым, обеспечивает приведение в действие посредством приводного элемента.
Благодаря тому, что плечо и приводной элемент в первом состоянии занимают нейтральное положение, шум при работе и/или потеря мощности могут быть снижены. В то время как находящиеся в первом состоянии плечо и приводной элемент пребывают в нейтральном положении, отводящий элемент может следовать по контуру кулачка за счет упруго-эластичной связи для снижения потерь мощности, шума при работе и/или износа.
Поршневой двигатель может представлять собой двигатель внутреннего сгорания. Поршневой двигатель может быть стационарным или мобильным.
Рычаг клапанного привода может иметь вид коромысла. Отводящий элемент может быть расположен на одном конце коромысла. Приводной элемент может быть расположен на другом конце коромысла, противоположном первому. На плече или внутри него может быть расположена поворотная опора, обеспечивающая поворотное движение коромысла между первым и вторым концами. В качестве альтернативы рычаг клапанного привода может иметь вид качающегося рычага. Отводящий элемент может быть расположен в одном месте качающегося рычага. Приводной элемент может быть расположен в другом месте качающегося рычага, отличающемся от первого. На плече или внутри него может быть расположена поворотная опора, обеспечивающая поворотное движение качающегося рычага. Первое место может находиться между поворотной опорой и вторым местом. В качестве альтернативы второе место может находиться между поворотной опорой и первым местом.
Отводящий элемент может быть расположен поперек плеча в поперечном направлении с возможностью движения, например, за счет направляющей на плече. В качестве альтернативы или дополнительно отводящий элемент может быть закреплен неподвижно в продольном направлении, отличающемся от поперечного направления (например, поперек поперечного направления, в частности, параллельно плечу).
Отводящий элемент может находиться в первом и во втором состояниях под предварительной нагрузкой относительно кулачка и/или примыкать к кулачку. Связующий механизм может включать в себя плунжерную камеру и плунжер, двигающийся в плунжерной камере в поперечном направлении. Плунжер может ограничивать плунжерную камеру.
Плунжер может взаимодействовать с отводящим элементом, по меньшей мере, во втором состоянии. Плунжер может взаимодействовать с отводящим элементом во втором состоянии, в котором плунжер примыкает к отводящему элементу, например, к стороне отводящего элемента, обращенной к плечу.
Плунжерная камера может быть заполнена во втором состоянии рабочей жидкостью. Рабочая жидкость может быть (по меньшей мере, преимущественно) несжимаемой. Рабочей жидкостью может быть масло, в частности, смазочное масло поршневого двигателя.
Отводящий элемент может быть предварительно нагружен в поперечном направлении, например в сторону от плеча и/или в направлении к кулачку. Связующий механизм может включать пружину сжатия, опирающуюся на плечо рычага. Пружина сжатия может предварительно нагружать отводящий элемент в поперечном направлении.
Плунжер может взаимодействовать с отводящим элементом в первом состоянии и во втором состоянии. Плунжер может взаимодействовать с отводящим элементом в первом и во втором состоянии, при этом плунжер примыкает к отводящему элементу, например, к стороне отводящего элемента, обращенной к плечу. В качестве альтернативы плунжер может быть связан с отводящим элементом. Плунжер и отводящий элемент могут быть неподвижными друг относительно друга в поперечном направлении.
В плунжерной камере может находиться пружина сжатия. Пружина сжатия может примыкать к плунжеру. Плунжер и отводящий элемент могут совместно следовать по контуру кулачка в первом состоянии и во втором состоянии.
В качестве альтернативы или дополнительно пружина сжатия или другая пружина сжатия могут примыкать к отводящему элементу.
Плунжер может быть предварительно нагружен в поперечном направлении, например, в направлении к плечу и/или в сторону от отводящего элемента. Связующий механизм может включать противодействующую пружину, опирающуюся на отводящий элемент. Противодействующая пружина может быть расположена между отводящим элементом и плунжером. Противодействующая пружина может предварительно нагружать плунжер в поперечном направлении. В качестве альтернативы или дополнительно плунжер может быть нагружен пружиной растяжения, одна сторона которой закреплена на плече, а вторая сторона - на плунжере.
В первом состоянии отводящий элемент может отстоять от плунжера в поперечном направлении, например, в результате предварительного нагружения противодействующей пружиной и/или пружиной растяжения. В качестве альтернативы или дополнительно в первом состоянии плунжер может примыкать к ближнему относительно плеча или проксимальному упору и/или плунжерная камера может занимать минимальное пространство.
Во втором состоянии ввиду объема и/или под воздействием давления рабочей жидкости в плунжерной камере противодействующая пружина может быть сжата в направлении, противоположном предварительному нагружению, и/или пружина растяжения может быть растянута. Во втором состоянии плунжер может примыкать к дальнему относительно плеча или дистальному упору и/или плунжерная камера может занимать максимальное пространство.
Отводящий элемент может следовать по контуру кулачка в первом состоянии и во втором состоянии. Например, в первом состоянии следовать по контуру кулачка может только отводящий элемент. Плунжер в первом состоянии может быть неподвижным. В первом состоянии и во втором состоянии плунжер может быть, соответственно, неподвижным относительно плеча.
Отводящий элемент может включать в себя роликовый толкатель. Роликовый толкатель может включать в себя направляющий ролик толкателя.
Рычаг клапанного привода может дополнительно включать в себя блок управления, предназначенный для управления первым состоянием и вторым состоянием связующего механизма. Со стороны выхода блок управления может иметь соединение с плунжерной камерой по текучей среде. Со стороны входа блок управления может иметь соединение с каналом управления по текучей среде.
Блок управления может включать в себя обратный клапан и/или гидравлический передатчик давления. Обратный клапан может открываться в направлении потока со стороны входа на сторону выхода из блока управления, а в обратном - закрываться.
Блок управления может включать в себя золотник с рабочей поверхностью со стороны входа и рабочей поверхностью со стороны выхода, например, для передачи давления и/или перекрытия разгрузочного канала. Рабочая поверхность на стороне выхода может быть меньше рабочей поверхности на стороне входа. Гидравлический передатчик давления может переводить давление на входе (управляющее давление) в большее давление на выходе, например, для создания давления в плунжерной камере во втором состоянии. Гидравлический передатчик давления и обратный клапан могут иметь параллельное подключение.
В первом состоянии блок управления может обеспечивать соединение плунжерной камеры со стороны выхода с разгрузочным каналом по текучей среде. Во втором состоянии блок управления может прерывать соединение плунжерной камеры со стороны выхода по текучей среде. Во втором состоянии блок управления может перекрывать соединение плунжерной камеры со стороны выхода с противодействием большему давлению на выходе.
Блок управления со стороны входа может выборочно связываться с масляным контуром поршневого двигателя через электромагнитный клапан по текучей среде. Электромагнитный клапан может быть расположен в канале управления. С закрытым электромагнитным клапаном блок управления может переводить систему в первое состояние. С открытым электромагнитным клапаном блок управления может переводить систему во второе состояние.
Приводной элемент может быть выборочно (например, во втором состоянии) соединен по текучей среде с масляным контуром поршневого двигателя, например, посредством того же электромагнитного клапана. Приводной элемент может включать в себя соединение шаровым шарниром и/или приводную поверхность.
Отводящий элемент, например, роликовый толкатель, может быть постоянно (например, в первом и втором состояниях) соединен по текучей среде с масляным контуром поршневого двигателя.
Блок управления может быть расположен на связующем механизме или на поворотной опоре поворотного плеча. Соединение или соединения по текучей среде между блоком управления и связующим механизмом могут включать отверстия в плече.
Один такой рычаг клапанного привода может использоваться в поршневом двигателе, в частности, в двигателе внутреннего сгорания или компрессоре, для сжатия газа путем избирательного приведения в действие клапана поршневого двигателя.
Согласно другому варианту, представлен поршневой двигатель, в частности, двигатель внутреннего сгорания, который включает в себя один рычаг клапанного привода согласно вышеназванному варианту. Поршневой двигатель может включать в себя клапан для периодического отвода сжатых газов из камеры поршневого двигателя, например, из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Поршневой двигатель может дополнительно включать в себя распределительный вал с, по меньшей мере, одним кулачком для избирательного приведения в действие клапана посредством рычага клапанного привода. Приведение в действие клапана может быть избирательным за счет управления связующим механизмом рычага клапанного привода. В первом состоянии привод может не осуществляться. Во втором состоянии привод может выполняться периодически, в соответствии с действием кулачка.
Такой поршневой двигатель, например, двигатель внутреннего сгорания и/или соответствующее устройство для получения сжатого воздуха, может быть стационарным или использоваться на транспортном средстве. Первичной функцией двигателя внутреннего сгорания может быть привод транспортного средства. Вторичной функцией двигателя внутреннего сгорания может быть сжатие газа, например, создание сжатого воздуха.
Другой вариант относится к транспортному средству с таким двигателем внутреннего сгорания. Транспортное средство может представлять собой наземное транспортное средство, плавучее средство или летательный аппарат. Транспортное средство может быть предназначено для транспортировки грузов и/или пассажиров. В частности, транспортное средство может представлять собой коммерческий автомобиль (например, грузовой автомобиль или автобус) или пассажирский автомобиль. Сжатый газ, полученный через клапан во втором состоянии, например, сжатый воздух, может быть направлен в тормозную систему и/или в пневматическую рессору транспортного средства.
Описанные выше признаки могут быть реализованы в любой комбинации. Другие признаки и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показаны:
Фиг. 1 Схематическое изображение первого примера осуществления рычага клапанного привода в первом состоянии с упруго-эластичной связью в первый момент времени;
Фиг. 2 Схематическое изображение первого примера осуществления рычага клапанного привода в первом состоянии с упруго-эластичной связью во второй момент времени;
Фиг. 3 Схематическое изображение первого примера осуществления рычага клапанного привода во втором состоянии с жесткой связью в первый момент времени;
Фиг. 4 Схематическое изображение первого примера осуществления рычага клапанного привода во втором состоянии с жесткой связью во второй момент времени;
Фиг. 5 Схематическое изображение второго примера осуществления рычага клапанного привода с блоком управления, который можно комбинировать с любым из примеров осуществления изобретения;
Фиг. 6 Схематическое изображение в перспективе третьего примера осуществления рычага клапанного привода, в котором блок управления расположен у отводящего элемента;
Фиг. 7 Схематическое изображение в разрезе третьего примера осуществления изобретения в плоскости поворота;
Фиг. 8 Увеличенный фрагмент изображения в разрезе третьего примера осуществления изобретения в установленном состоянии;
Фиг. 9 Схематическое изображение в разрезе четвертого примера осуществления рычага клапанного привода в плоскости поворота; и
Фиг.10 Схематическое изображение в перспективе пятого примера осуществления рычага клапанного привода, в котором блок управления расположен рядом с осью.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение первого примера осуществления рычага клапанного привода с общим номером позиции 100, предназначенного для приведения в действие клапана 122 поршневого двигателя, в частности, двигателя внутреннего сгорания. Рычаг 100 клапанного привода включает в себя плечо 102, которое может поворачиваться на оси 104 поворота. В первом месте плеча 102 располагается отводящий элемент 106, соединенный посредством связующего механизма 110 для взаимодействия с кулачком 108 поршневого двигателя. Связующий механизм 110 включает в себя плунжерную камеру 112 для рабочей жидкости, например, смазочного масла. Отводящий элемент 106 и/или плунжер, расположенный в плунжерной камере 112, имеет продольный паз, в который входит стопор 116 плеча 102. В качестве опции за счет создания давления рабочей жидкости буртик 114 на отводящем элементе 106 или на связанном с ним элементе (например, на плунжере) примыкает в устройстве к упору (который, например, идентичен стопору 116 защиты от проворота) плеча 102 или связанного с ним элемента. Связующий механизм 110 дополнительно включает в себя пружину 118 сжатия, одна сторона которой опирается на плечо 102 или на связанный с ним элемент, а другая примыкает к отводящему элементу 106 или к связанному с ним элементу (например, к плунжеру). Пружина 118 сжатия может, в частности, представлять собой спиральную пружину или волновую пружину.
В первом состоянии с упруго-эластичной связью связующего механизма 110 плунжерная камера 112 находится не под давлением, в результате чего отводящий элемент 106 следует форме контура кулачка 108 под воздействием пружины 118. Для этого усилие пружины необходимо подобрать таким образом, чтобы при максимальной частоте вращения сила инерции отводящего элемента 106 была меньше усилия пружины 118 сжатия.
На фиг. 1 изображено первое состояние связующего механизма 110 с упруго-эластичной связью для первого изображения кулачка 108. На фиг. 2 показан первый пример осуществления изобретения в том же первом состоянии для второго изображения кулачка 108, в котором вершина кулачка 108 смещает отводящий элемент 106 в направлении к плечу 102 с уменьшением плунжерной камеры 112 и сжатием пружины 118 сжатия. Тем самым, плечо 102 и расположенный во втором месте плеча 102 приводной элемент 120 остаются в нейтральном положении для приведения в действие клапана 122.
В первой конструкции нейтральное положение сохраняется за счет предварительного нагружения толкателя 124 клапана 122 в направлении, противоположном меньшему усилию сжатой пружины 118. Во второй конструкции поворотное движение плеча 102 на оси 104 поворота в первом состоянии блокируется, тормозится или демпфируется. В третьей конструкции плечо 112 из-за момента его инерции относительно оси 104 поворота удерживается преимущественно в нейтральном положении, например, при условии, что резонансная или собственная частота плеча 102 с упруго-эластичной связью небольшая по сравнению с частотой вращения кулачка 108. Три названные конструкции можно комбинировать попарно или полностью.
Во втором состоянии, изображенном схематически на фиг. 3 и 4, плунжерная камера 112 (опционально в своем максимальном расширении в условиях примыкания буртика 114 к упору 116) заполнена рабочей жидкостью. Во втором состоянии связующего механизма 110 отводящий элемент 106 имеет жесткую связь с плечом 112 посредством рабочей жидкости, например, за счет соединения по текучей среде, которое создается в плунжерной камере 112 давлением рабочей жидкости или за счет прерывания оттока жидкости из плунжерной камеры 112.
Жесткая связь между отводящим элементом 106 и плечом 102 во втором состоянии связующего механизма 110 приводит к передаче движения от отводящего элемента 106, который следует контуру кулачка 108, на толкатель 124 клапана 122 через плечо 102 и приводной элемент 120. Поворотное движение 126 на оси 104 поворота во втором состоянии и вытекающее из этого приведение 128 в действие клапана 122 изображены на фиг. 3 и 4. На первом изображении кулачка 108, показанном на фиг. 3, плечо 102 находится в первом положении поворота. На втором изображении кулачка 108, показанном на фиг. 4, его вершина взаимодействует с жестко связанным отводящим элементом и переводит плечо 102 во второе положение поворота, отличающееся от первого положения поворота.
В каждом примере осуществления изобретения плечо 102 может иметь вид коромысла со связующим механизмом 110 и приводным элементом 120 на разных частях плеча относительно оси 104 поворота. В качестве альтернативы плечо 102 может иметь вид качающегося рычага, причем связующий механизм 110 и приводной элемент 120 расположены на одной и той же стороне относительно оси 104 поворота.
На фиг. 5 приведено схематическое изображение второго примера осуществления рычага 100 клапанного привода с блоком 130 управления для избирательного управления первым и вторым состояниями связующего механизма 110. Равнозначные или взаимозаменяемые признаки второго примера осуществления изобретения обозначены одинаковыми номерами позиций, как на фиг. 1-4 первого примера осуществления изобретения. Блок 130 управления второго примера осуществления изобретения можно комбинировать с любым другим примером осуществления изобретения.
Блок 130 управления включает в себя обратный клапан 132 с запорным элементом 134, который открывается в направлении притока в плунжерную камеру 112 и закрывается в направлении оттока из плунжерной камеры 112. Блок 130 управления дополнительно включает в себя камеру 136 золотника (например, в цилиндре), в которой золотник 138 может перемещаться в продольном направлении. Рабочая поверхность 140 золотника 138 на стороне входа ограничивает камеру 136 золотника. Сторона выхода золотника 138, противоположная рабочей поверхности 140 на стороне входа, сообщается с плунжерной камерой 112 за счет соединения 144 по текучей среде. На стороне выхода находится золотник 138 или примыкающий к золотнику 138 запорный элемент, который предназначен для перекрытия сечения седла клапана рабочей поверхностью 142 на стороне выхода.
Рабочая поверхность 140 на стороне входа (например, с площадью поперечного сечения Авх.) больше рабочей поверхности 142 на стороне выхода (например, с площадью поперечного сечения Авых.). Если на рабочую поверхность 140 на стороне входа подается давление по каналу 146 управления, связанному текучей средой с камерой 136 золотника (например, управляющее давление рупр.), то воздействующее за счет управляющего давления усилие золотника 138, направленное вдоль его продольного движения (например, усилие Авх.⋅рупр.) соответствует большему значению давления закрытия рзакр. на рабочей поверхности 142 на стороне выхода (например, большему значению давления закрытия в соотношении Авх./Авых. рабочей поверхности 140 на стороне входа к рабочей поверхности 142 на стороне выхода).
Через обратный клапан 132, также связанный с каналом 146 управления на стороне входа, плунжерная камера 112 может заполняться рабочей жидкостью при переходе связующего механизма 110 из первого состояния во второе состояние. Управляющего давления рупр. в канале 146 управления достаточно для того, чтобы посредством золотника 138 поддерживать большее давление закрытия рзакр.=рупр.⋅Авх./Авых. в соотношении рабочих поверхностей 140 и 142 в плунжерной камере 112 для обеспечения жесткой связи отводящего элемента 106.
Без сообщения давления в камеру 136 золотника по каналу 146 управления золотник 138 находится в открытом положении. В открытом положении соединение 144 по текучей среде на стороне выхода между блоком 130 управления и плунжерной камерой 112 связано с разгрузочным каналом 148 для реализации перехода связующего механизма 110 из второго состояния в первое состояние.
В показанном на фиг. 5 примере осуществления блока 130 управления обратный клапан 132 и золотник 138 связаны на стороне входа и на стороне выхода, соответственно, по текучей среде, т.е. обратный клапан 132 и золотник 138 в камере 136 золотника соединены параллельно. Сторона входа блока 130 управления связана по текучей среде с каналом 146 управления. Сторона выхода блока 130 управления связана с плунжерной камерой 112 по единственному соединению 144 по текучей среде. В одном из вариантов блока 130 управления, который может быть использован в любом из примеров осуществления изобретения, обратный клапан 132 и золотник 138 на стороне выхода связаны с плунжерной камерой 112 отдельными каналами для текучей среды.
Канал 146 управления связан, предпочтительно через электромагнитный клапан, с имеющейся системой смазки двигателя внутреннего сгорания для управления первым и вторым состояниями связующего механизма 110.
На фиг. 6 представлено изображение в перспективе третьего примера осуществления рычага 100 клапанного привода. В показанном на фиг. 6 третьем примере осуществления изобретения блок 130 управления расположен на связующем механизме 110. Предпочтительно, чтобы блок 130 управления располагался на отдаленной от кулачка 108 стороне в направлении продольного перемещения (т.е. в поперечном направлении относительно плеча 102) отводящего элемента 106. В частности, направление продольного перемещения отводящего элемента 106 и направление продольного перемещения золотника 138 могут быть соосными и/или соединения по текучей среде между золотником 138 и плунжерной камерой 112 могут быть реализованы в виде отверстий в общем корпусе связующего механизма 110 и блока 130 управления.
Ось 104 поворота закреплена с помощью стойки 152 подшипника, привинченной к головке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, и может вращаться. Канал 146 управления выполнен в виде отверстий внутри плеча 102, связан по текучей среде с электромагнитным клапаном через ось 104 поворота независимо от положения поворота плеча 102 и предназначен для управления первым и вторым состояниями связующего механизма 110.
В первом варианте, изображенном на фиг. 6, плечо 102 имеет двойную стенку 154 между осью 104 поворота и приводным элементом 120. Между стенками 154 находится свободное пространство для установки соединений форсунки 156 двигателя внутреннего сгорания. Во втором варианте, который может быть реализован в любом из примеров осуществления изобретения, плечо 102 проходит через форсунку 156.
На фиг. 7 представлено схематическое изображение в поперечном разрезе третьего примера осуществления рычага 100 клапанного привода в плоскости поворота оси 104. На коромысло 102 через отверстие постоянной напорной масляной линии 158 непрерывно подается масло из масляного контура двигателя. Во время работы двигателя постоянная напорная масляная линия 158 всегда находится под давлением, и поступающее через нее масло смазывает роликовый толкатель 160 отводящего элемента 106 в процессе его возвратно-поступательного движения при скольжении по кулачку 108. В канал 146 управления, реализованный в виде отверстий в коромысле 102, также поступает масло из контура двигателя, предпочтительно через установленный перед ним электромагнитный клапан, который избирательно подает масло через ось 104 поворота для управления первым и вторым состояниями связующего механизма 110.
Первое и второе состояние связующего механизма 110, принимая во внимание функцию клапана 122 для отвода сжатого газа (например, сжатого воздуха), можно также назвать выключенным или, соответственно, включенным состоянием. То есть, во включенном состоянии в отверстии канала 146 управления присутствует давление масла. Масло под давлением выдавливает шар, выполняющий роль запорного элемента 134, из обратного клапана 132, имеющего вид углубления, и открывает потоку масла путь через короткое отверстие соединения 144-1 по текучей среде в плунжерную камеру 112. Одновременно масло попадает в камеру 136 золотника и прижимает золотник 138-1 (который определяет рабочую поверхность на стороне входа) к шарику, выполняющему роль запорного элемента 138-2 с рабочей поверхностью на стороне выхода. Запорный элемент 138-2 перекрывает соединение 144-2 по текучей среде между плунжерной камерой 112 и разгрузочным каналом 148. Тем самым, плунжерная камера 112 становится закрытым пространством, а плунжер 162 отводящего элемента 106 выдавливается в сторону от плеча 102 к кулачку 108. Плунжер 162 постоянно примыкает к роликовому толкателю 160.
Стопор 116 защиты от проворота, сформированный выступающим стержнем винта, включает в себя выступ, который входит в продольный паз на плунжере 162. Этот выступ дополнительно служит упором, причем верхний конец паза образует буртик 114.
Тем самым, роликовый толкатель 160 жестко связан с плечом 102 и примыкает к кулачку 108, и все коромысло 102 приводится в движение кулачком 108 за счет этой жесткой связи, обеспечивая при этом приведение 128 в действие клапана 122.
Одновременно, предпочтительно посредством соединения по текучей среде с каналом 146 управления, в управляемой напорной масляной линии 164 обеспечивается давление масла для подачи смазки на приводной элемент 120. Приводной элемент 120 включает в себя соединение 166 шаровым шарниром и приводную поверхность 168, которые, соответственно, смазываются маслом через управляемую напорную масляную линию 164. Масло в управляемой напорной масляной линии 164 циркулирует только в том случае, когда связующий механизм 110 находится во втором состоянии, то есть коромысло 102 находится во включенном состоянии, с открытым электромагнитным клапаном.
В первом состоянии (т.е. в выключенном состоянии) подача масла через электромагнитный клапан в канал 146 управления (и, тем самым, в управляемую напорную масляную линию 164, связанную с ним посредством соединения по текучей среде) прерывается. В результате давление на золотник 138-1 больше не воздействует, а выполненное в виде разгрузочного отверстия соединение 144-2 по текучей среде больше не имеет связи с рабочей поверхностью 142 на стороне выхода через золотник 138-1 и его запорный элемент 138-2. Открытие запорного элемента 138-2 приводит к возникновению соединения 144-2 по текучей среде с разгрузочным каналом 148. Роликовый толкатель 160, приводимый в движение кулачком 108, вместе с плунжером 162 прижимается к плечу 102. Плунжер 162 выдавливает из плунжерной камеры 112 масло через соединение 144-2 по текучей среде наружу в разгрузочный канал 148. Так как теперь в плунжерной камере 112 давление исчезает и больше не воздействует на отводящий элемент 106 через плунжер 162, толкатель 160 отводящего элемента 106 под воздействием пружины 118 сжатия давит на кулачок 108 в соответствии с упруго-эластичным первым состоянием связующего механизма 110. Это означает, что вверх и вниз двигаются роликовый толкатель 160 и плунжер 162 отводящего элемента 106, а не весь рычаг 100 клапанного привода, например, потому что усилие пружины 118 сжатия меньше усилия пружины клапана 122, который взаимодействует с приводным элементом 120 на противоположной стороне плеча 102.
Приводной элемент дополнительно может иметь установочный винт 170. В качестве альтернативы или дополнительно зазор клапана 122 может регулироваться за счет объема рабочей жидкости в плунжерной камере 112 во втором состоянии.
На фиг. 8 показан увеличенный фрагмент сечения фиг. 7. Между осью 104 поворота и отверстием в плече 102 устанавливается подшипниковая втулка 172. Через подшипниковую втулку 172 в каждом примере осуществления изобретения масло (например, во время работы двигателя внутреннего сгорания постоянно) подается в напорную масляную линию 158 и/или (например, для управления состоянием связующего механизма 110 избирательно) в канал 146 управления. В любом положении поворота плеча 102 азимутальные шлицы в подшипниковой втулке 172 на рабочей поверхности оси 104 поворота соединяют концы отверстий в оси 104 поворота с соответствующими концами отверстий в плече 102. В третьем примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 8, канал 146 управления и управляемая напорная масляная линия 164 сообщаются через отверстия в оси 104 поворота, так что на приводной элемент 120 смазочное масло подается только в том случае, если связующий механизм 110 находится в жестком втором состоянии.
На фиг. 9 приводится схематическое изображение сечения в плоскости поворота четвертого примера осуществления рычага 100 клапанного привода. Четвертый пример осуществления изобретения отличается от вышеуказанных примеров осуществления изобретения конструкцией связующего механизма 110. Связующий механизм 110 четвертого примера осуществления изобретения можно применять вместе с любым из описанных выше примеров осуществления изобретения. Признаки, соответствующие таковым из вышеназванных примеров осуществления изобретения или взаимозаменяемые с ними, на фиг. 9 обозначены одинаковыми номерами позиций.
Пружина 118 сжатия опирается на плечо 102 и вместо плунжера 162 отводящего элемента 106 примыкает к роликовому толкателю 160 отводящего элемента 106. Дополнительная противодействующая пружина 174 постоянно давит на плунжер 162 в первом состоянии связующего механизма 110, то есть в выключенном состоянии рычага 100 клапанного привода, вверх (т.е. в направлении к плечу 102). Плунжер 162 больше не двигается вверх и вниз в первом состоянии и, тем самым, не приводит к нежелательной перекачке масла.
В изображенном на фиг. 9 четвертом примере осуществления изобретения противодействующая пружина 174 опирается на плунжер 162 и примыкает к роликовому толкателю 160. В альтернативной конструкции связующего механизма плечо 102 и плунжер 162 связаны пружиной растяжения. Благодаря этому в первом состоянии плунжер 162 не примыкает к роликовому толкателю 160 и прижимается к плечу 102 (т.е. в сторону минимального объема плунжерной камеры 112). Усилие противодействующей пружины 174 плунжера 162 (в любом положении плунжера 162 и роликового толкателя 160) максимум такое, что при наличии в канале 146 управления и, тем самым, в плунжерной камере 112 давления (например, при значении давления масла 1 бар) плунжер 162 прижимается к роликовому толкателю 160 и примыкает к нему, создавая жесткое соединение во втором состоянии связующего механизма 110.
Во всех примерах осуществления изобретения пружина 118 сжатия обеспечивает примыкание роликового толкателя 160 к кулачку 108 как в первом, так и во втором состоянии. Усилие пружины 118 сжатия для роликового толкателя 160 максимум такое, что масса роликового толкателя 160 следует за кулачком 108 при максимальной частоте вращения. Это повышает эффективность, снижает интенсивность износа и шума при работе.
Преимущество связующего механизма 110 четвертого примера осуществления изобретения заключается в том, что плунжер 162 в первом состоянии связующего механизма 110 (т.е. в выключенном состоянии рычага 100 клапанного привода) не всегда следует за движением роликового толкателя 160 вверх и вниз и не создает ненужной перекачки масла. За счет этого повышается эффективность.
На фиг. 10 представлен вид в перспективе пятого примера осуществления рычага 100 клапанного привода. Пятый пример осуществления изобретения отличается от вышеуказанных примеров осуществления изобретения расположением блока 130 управления. Расположение блока 130 управления в пятом примере осуществления изобретения может быть применено в любом из описанных выше примеров осуществления изобретения. Признаки, соответствующие таковым из вышеназванных примеров осуществления изобретения или взаимозаменяемые с ними, на фиг.10 обозначены одинаковыми номерами позиций.
В пятом примере осуществления изобретения блок 130 управления располагается не в удлиненной оси над плунжером 162, а на другой (в принципе, в любом месте, например, на плече 102). Блок 130 управления и связующий механизм 110 могут быть соединены (например, как во втором примере осуществления изобретения на фиг. 5) за счет соединения 144 по текучей среде или (например, как в пятом примере осуществления изобретения на фиг. 10) через два соединения 144-1 и 144-2 по текучей среде.
Предпочтительным местом на плече 102 для размещения блока 130 управления является место рядом с осью 104 поворота (например, над осью 104 поворота). Пятый пример осуществления изобретения на фиг. 10 показывает пример такого расположения. Расположение рядом с осью 104 поворота дает меньшую монтажную высоту. Дополнительно улучшается ситуация с инерционностью масс (т.е. момент инерции рычага 100 клапанного привода относительно оси 102 поворота). В то время как в изображенном на фиг. 10 пятом примере осуществления изобретения блок 130 управления ориентирован относительно направления движения золотника 138 вертикально к плечу 102, параллельно направлению перемещения толкателя 124 клапана и/или параллельно поперечному направлению плеча, блок 130 управления также может быть расположен параллельно плечу 102, вертикально относительно направления перемещения толкателя 124 клапана или по диагонали относительно него. Принцип функционирования при этом не меняется, по месту подгоняются только отверстия для масла и/или ориентация блока 130 управления.
Хотя данное изобретение описано со ссылкой на примеры осуществления изобретения, для специалиста понятно, что существует возможность внесения различных изменений и использования в качестве замены эквивалентных решений. Кроме того, возможно множество модификаций, направленных на адаптацию существа изобретения к определенной ситуации или к определенному приводу. Следовательно, данное изобретение не ограничивается раскрытыми примерами осуществления и вариантами реализации изобретения, а охватывает все примеры осуществления изобретения, подпадающие под действие прилагаемой формулы изобретения.
Список номеров позиций
100 Рычаг клапанного привода
102 Плечо
104 Ось поворота
106 Отводящий элемент
108 Кулачок
110 Связующий механизм
112 Плунжерная камера
114 Буртик
116 Стопор защиты от проворота, необязательный упор
118 Пружина сжатия
120 Приводной элемент
122 Клапан в головке цилиндров
124 Толкатель клапана
126 Поворотное движение
128 Приведение в действие
130 Блок управления
132 Обратный клапан
134 Запорный элемент
136 Камера золотника
138 Золотник
140 Рабочая поверхность на стороне входа
142 Рабочая поверхность на стороне выхода
144 Соединение между блоком управления и связующим механизмом по текучей среде
146 Канал управления
148 Разгрузочный канал
152 Стойка подшипника
154 Двойная стенка
156 Форсунка
158 Постоянная напорная масляная линия
160 Роликовый толкатель
162 Плунжер
164 Управляемая напорная масляная линия
166 Соединение шаровым шарниром
168 Приводная поверхность
170 Установочный винт
172 Подшипниковая втулка
174 Противодействующая пружина
1. Рычаг (100) клапанного привода для приведения в действие клапана (122) поршневого двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания, включающий
плечо (102), поворачиваемое вокруг оси (104);
отводящий элемент (106), примыкающий или контактирующий с кулачком (108) распределительного вала поршневого двигателя, в котором отводящий элемент (106) выполнен с возможностью перемещения в поперечном направлении, поперечно относительно плеча (102) и/или неподвижно расположен в продольном направлении поперечно относительно поперечного направления;
связующий механизм (110), посредством которого отводящий элемент (106) упруго соединен с плечом (102) в первом состоянии и жестко соединен во втором состоянии, в котором связующий механизм (110) включает в себя плунжерную камеру (112) и плунжер (162), который двигается в поперечном направлении и ограничивает плунжерную камеру (112);
приводной элемент (120), соединенный с плечом (102) и примыкающий или контактирующий с толкателем (124) клапана (122); и.
а) связующий механизм (110) содержит пружину (118) сжатия, которая опирается на плечо (102) и предварительно нагружает отводящий элемент (106) в поперечном направлении, при этом пружина (118) сжатия прилегает к отводящему элементу (106), при этом связующий механизм (110) включает опирающуюся на отводящий элемент (106) противодействующую пружину (174), которая предварительно нагружает плунжер (162) в поперечном направлении, а отводящий элемент (106) в первом состоянии отстоит от плунжера (162) в поперечном направлении, или
б) содержит блок (130) управления, который установлен на стороне выхода и связан с плунжерной камерой (112) по текучей среде (144), при этом блок (130) управления содержит золотник (138) с одной рабочей поверхностью (140) на стороне входа и одной рабочей поверхностью (142) на стороне выхода, которая меньше рабочей поверхности (140) на стороне входа.
2. Рычаг по п. 1, в котором плунжер (162) взаимодействует с отводящим элементом (106) по меньшей мере во втором состоянии, а плунжерная камера (112) во втором состоянии заполнена рабочей жидкостью.
3. Рычаг по любому из предшествующих пунктов, в котором плунжер (162) взаимодействует с отводящим элементом (106) в первом и втором состоянии, а пружина (118) сжатия расположена в плунжерной камере (112) и прилегает к плунжеру (162).
4. Рычаг по одному из пп. 1-3, в котором отводящий элемент (106) включает роликовый толкатель (160).
5. Рычаг по любому пп. 1-4, в котором блок (130) управления со стороны входа выборочно связывается с масляным контуром поршневого двигателя через электромагнитный клапан по текучей среде (144).
6. Рычаг по любому пп. 1-5, в котором блок (130) управления расположен на связующем механизме (110) или на поворотной опоре плеча (102).
7. Поршневой двигатель, в частности двигатель внутреннего сгорания, с рычагом (100) клапанного привода по одному из пп. 1-6.
8. Транспортное средство, в частности коммерческий автомобиль, с двигателем внутреннего сгорания по п. 7.
