RU2144620C1 - Internal combustion engine timing gear drive - Google Patents

Internal combustion engine timing gear drive Download PDF

Info

Publication number
RU2144620C1
RU2144620C1 RU98111324A RU98111324A RU2144620C1 RU 2144620 C1 RU2144620 C1 RU 2144620C1 RU 98111324 A RU98111324 A RU 98111324A RU 98111324 A RU98111324 A RU 98111324A RU 2144620 C1 RU2144620 C1 RU 2144620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
internal combustion
combustion engine
damping
gas distribution
Prior art date
Application number
RU98111324A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.И. Фесина
О.В. Данилов
Original Assignee
Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "АвтоВАЗ" filed Critical Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority to RU98111324A priority Critical patent/RU2144620C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2144620C1 publication Critical patent/RU2144620C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines; base members. SUBSTANCE: timing gear has housing 4 adhesively connected in separate zones, through gasket 5 made of viscoelastic damping material, with stiffening limited rib 6. Material of gasket 5 has physical and mechanical properties predetermined by relationship. Gasket can have discrete structure and different thickness and composition, and rib can be made of different shape. Recommended sphere of application is automobile engines. EFFECT: enhanced efficiency of damping and reduced amplitude of vibration and noise radiated by walls of housing of engine mechanism drive. 5 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к приводу механизма газораспределения (ГРМ) и его конструктивным элементам. The invention relates to engine building, in particular to a timing mechanism drive (timing) and its structural elements.

Известен звукодемпфирующий элемент для кожуха ремня привода распределительного вала (см. заявку Японии N 1-247719 51 МКИ 4 F 02 В 77/13, публ. 10.03.89), изготавливаемой из твердого пластика с отверстиями, затем отверстия последовательно закрываются (заполняются) инжекционным прессованием двумя элементами из мягкого вибродемпфирующего пластика, благодаря чему достигается эффект вибродемпфирования и снижения шума. Недостатком устройства является технологическая сложность изготовления данного звукоизолирующего элемента, невысокая звукоизолирующая способность такой структуры. Known sound-damping element for the casing of the camshaft drive belt (see Japan application N 1-247719 51 MKI 4 F 02 B 77/13, publ. 10.03.89), made of hard plastic with holes, then the holes are sequentially closed (filled) by injection pressing by two elements from soft vibration-damping plastic, due to which the effect of vibration-damping and noise reduction is achieved. The disadvantage of this device is the technological complexity of the manufacture of this soundproofing element, the low soundproofing ability of such a structure.

Известен механизм привода газораспределения ДВС, описанный в заявке ФРГ N 1122767, класс 46сN-16/01 (F 02 F), дата подачи заявки 15.10.57. Данный механизм содержит ведущий и ведомый шкивы, взаимосвязанные посредством приводного зубчатого ремня, заключенные в коробчатый кожух, закрепленный на корпусе двигателя, и снабжен коробчатый кожух вентиляционными отверстиями. Основным недостатком данного технического решения с точки зрения звукоизоляции является наличие вентиляционных отверстий, которые приводят к дополнительному звукоизлучению от элементов привода в широком частотном диапазоне, как в области низких, так и высоких частот, вследствие разгерметизации пространства кожуха и прямого излучения воздушного звука из-под кожуха через указанные отверстия. The known engine timing engine ICE described in the application of Germany N 1122767, class 46cN-16/01 (F 02 F), the filing date of the application is 15.10.57. This mechanism contains a driving and driven pulleys, interconnected by a drive toothed belt, enclosed in a box-shaped casing, mounted on the motor housing, and provided with a box-shaped casing with ventilation holes. The main disadvantage of this technical solution from the point of view of sound insulation is the presence of ventilation holes that lead to additional sound emission from the drive elements in a wide frequency range, both in the low and high frequencies, due to depressurization of the casing space and direct airborne radiation from under the casing through the indicated holes.

Развитием вышеназванного технического решения явилось устройства механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания (см. авт. св. СССР N 1346832 класс 4 F 02 B 77/13, дата подачи заявки 27.03.1986). Преимуществом данного механизма является оптимальное расположение вентиляционных отверстий в кожухе ГРМ в узлах низших собственных форм колебаний его воздушного объема, что позволяет существенно снизить звукоизлучение от элементов привода механизма газораспределения в окружающую среду на низших резонансных модах воздушного объема, заключенного под кожухом. В то же время, данное устройства обладает рядом существенных недостатков, как с точки зрения акустики, так и других функциональных свойств, так как широкополосное высокочастотное излучение элементов привода будет практически беспрепятственно излучаться в окружающую среду, а также через отверстия перфорации в кожухе, возможно попадание абразивных частей грязи, воды и т.п. Через отверстия не только не исключается попадание пыли, грязи, воды, отрицательно сказывающихся на абразивном износе зубьев шкивов, что уменьшает долговечность и надежность привода и отрицательно сказывается на его функциональных свойствах, но и, в некоторых случаях, выполнение перфорированных отверстий недопустимо с точки зрения жесткостных и прочностных характеристик структуры привода. The development of the above technical solution was the device of the gas distribution mechanism of the internal combustion engine (see ed. St. USSR N 1346832 class 4 F 02 B 77/13, application filing date 03/27/1986). The advantage of this mechanism is the optimal location of the ventilation openings in the timing case at the nodes of the lowest intrinsic vibration modes of its air volume, which can significantly reduce the sound emission from the drive elements of the gas distribution mechanism into the environment at the lower resonant modes of the air volume enclosed under the casing. At the same time, this device has a number of significant drawbacks, both in terms of acoustics and other functional properties, since the broadband high-frequency radiation of the drive elements will be practically unimpeded to be emitted into the environment, as well as through the perforation holes in the casing, abrasive parts of dirt, water, etc. Through the holes, not only dust, dirt, water cannot be excluded, which adversely affects the abrasive wear of the pulley teeth, which reduces the durability and reliability of the drive and negatively affects its functional properties, but also, in some cases, the perforated holes are unacceptable in terms of stiffness and strength characteristics of the drive structure.

Перфорированные отверстия выполненные в стенке кожуха, являясь эффективным средством снижения низко- и среднечастотного шума, могут привести к повышенной передаче воздушным путем широкополосного, высокочастотного шума, излучаемого элементами привода. Кроме того, перфорированные отверстия неэффективны для подавления высокочастотного корпусного звука кожуха ГРМ, обусловленного многоузловыми высокочастотными модами колебаний непосредственно структуры стенок кожуха. Perforated holes made in the wall of the casing, being an effective means of reducing low- and mid-frequency noise, can lead to increased transmission by air of broadband, high-frequency noise emitted by drive elements. In addition, perforated holes are ineffective for suppressing the high-frequency case sound of the timing case caused by multi-node high-frequency vibration modes of the structure of the walls of the case itself.

Известна конструкция привода ГРМ ДВС, содержащая полимерный кожух с устройством шумовибродемпфирования в виде развитой резиновой пробки с натягом установленной в специально выполненное окно кожуха (см. журнал J SAE Review, N 6, november 1981, p. 19...25). Применение такой шумопонижающей конструкции, как следует из фиг. 13, стр.24 указанной статьи, позволило в основном уменьшить излучение в низкочастотной области спектра не превышающей 750 Гц. В области высоких частот отмеченное устройство показало свою низкую эффективность. A known design of the timing engine of an internal combustion engine, comprising a polymer casing with a noise vibration damping device in the form of a developed rubber plug with an interference fit installed in a specially made casing window (see J SAE Review, No. 6, November 1981, p. 19 ... 25). The use of such a noise reduction structure, as follows from FIG. 13, p.24 of this article, it was possible to mainly reduce radiation in the low-frequency region of the spectrum not exceeding 750 Hz. In the high frequency region, the marked device has shown its low efficiency.

Известна конструкция привода ГРМ ДВС, содержащая полимерный кожух с сильно развитым скелетом оребрения в виде продольных и пересекающихся ребер жесткости на внешней и внутренней поверхности стенки кожуха отлитых как одно целое с конструкцией кожуха (см. патент США N 4607601, кл. F 01 L 1/01, дата действия патента от 26 августа 1986 г). Развитая оребренная и поэтому динамически жесткая структура стенок кожуха позволяет до минимума уменьшить низкочастотное излучение звука, что является положительным фактором. В то же время средне- и, в особенности, высокочастотное излучение звука таким кожухом не только не ослабляется, но даже усиливается ввиду резонансного совпадения частот изгибных колебаний стенок с частотами и гармониками зубчатых зацеплений агрегатов привода. Указанный факт является существенным и нежелательным дефектом конструкции кожуха и привода ГРМ в целом. A known design of the timing engine of an internal combustion engine containing a polymer casing with a highly developed fins skeleton in the form of longitudinal and intersecting stiffeners on the outer and inner surface of the casing wall is molded as a whole with the casing structure (see US patent N 4607601, class F 01 L 1 / 01, Patent Date Aug. 26, 1986). The developed finned and therefore dynamically rigid structure of the walls of the casing allows to minimize low-frequency radiation of sound, which is a positive factor. At the same time, the medium and, in particular, high-frequency radiation of sound by such a casing is not only not attenuated, but even amplified due to the resonant coincidence of the frequencies of the bending vibrations of the walls with the frequencies and harmonics of the gears of the drive units. This fact is a significant and undesirable defect in the design of the casing and the timing drive as a whole.

Известна конструкция кожуха ременного привода двигателя согласно японской заявки N 60-12570 от 05.07.1985, кл. F 01 L 1/46, в котором выполнено развитое окно, в котором вставлена пластина из пористого материала типа пеноалюминия. Открытоячеистая воздухопроницаемая структура пеноалюминия способствует вентиляции пространства приводных шкивов и ремня и обеспечивает частичное поглощение шума генерируемого приводом. Данная конструкция, обладая весьма ограниченными шумопонижающими характеристиками теряет их в процессе эксплуатации вследствие закупорки пор пеноалюминия частицами пыли, смазочного масла и т.п., что является ее недостатком. Known design of the casing of the belt drive of the engine according to Japanese application N 60-12570 from 07/05/1985, class. F 01 L 1/46, in which a developed window is made, in which a plate of a porous material such as foam aluminum is inserted. The open-cell breathable foam aluminum structure promotes ventilation of the space of the drive pulleys and belt and provides partial absorption of noise generated by the drive. This design, having very limited noise-reducing characteristics, loses them during operation due to clogging of the pores of the foam by dust particles, lubricating oil, etc., which is its drawback.

В качестве прототипа заявляемого устройства привода ГРМ ДВС может быть выбрано техническое решение по заявке ФРГ N 3141627, кл. F 01 L 1/04, публ. 24.06.1982 г. В указанном устройстве кожух привода ГРМ ДВС выполнен из мягкого демпфирующего материала типа цельноформованного волокнистого материала (технического войлока), пропитанного фенольной смолой и пенополиуретаном. При этом, конструкция кожуха на своей наружной поверхности может содержать усилительные элементы типа вогнутых желобков и гофров для увеличения жесткости конструкции кожуха. Такая конструкция кожуха обеспечивает достаточно высокое поглощение шума излучаемого под кожухом элементами привода ГРМ, в том числе (и преимущественно - средне- и высокочастотного шума), однако пористая структура стенок кожуха в процессе эксплуатации теряет свои первоначальные характеристики (запыление, загрязнение, влекущее потерю звукопоглощающих свойств пористых звукопоглощающих материалов, как волокнистых, так и пенистых). Воздействие переменных высоких и низких температур также отрицательно сказывается на шумодемпфирующих характеристиках таких материалов. Все это и обусловило отсутствие в современных конструкциях ДВС транспортных средств кожухов привода ГРМ указанной концепции (выполненных из волокнистых и пенистых полимерных материалов). As a prototype of the inventive engine timing device of the internal combustion engine, a technical solution can be selected according to the application of Germany N 3141627, class. F 01 L 1/04, publ. 06/24/1982, In the specified device, the timing cover of the internal combustion engine is made of soft damping material such as an integrally formed fibrous material (technical felt) impregnated with phenolic resin and polyurethane foam. Moreover, the casing design on its outer surface may contain reinforcing elements such as concave grooves and corrugations to increase the rigidity of the casing structure. This design of the casing provides a sufficiently high absorption of noise emitted under the casing by timing elements, including (and mainly medium- and high-frequency noise), however, the porous structure of the walls of the casing during operation loses its original characteristics (dusting, pollution, entailing loss of sound-absorbing properties porous sound-absorbing materials, both fibrous and foam). The effect of variable high and low temperatures also negatively affects the noise-damping characteristics of such materials. All this led to the absence of the specified concepts (made of fibrous and foamy polymeric materials) in modern ICE vehicle designs of timing drive housings.

Конструкция кожуха привода ГРМ должна удовлетворять как минимум трем основным требованиям: защитой привода от внешних воздействий - попадания грязи, пыли, влаги, т.е. тех неблагоприятных внешних факторов, которые могут привести к повышенному износу и, следовательно, снижению долговечности элементов привода, теплоотводом наружной поверхности и низким уровнем шума, излучаемым непосредственно стенками кожуха в окружающую среду (низким корпусным звуком). The design of the timing case cover must satisfy at least three basic requirements: protection of the drive from external influences - ingress of dirt, dust, moisture, i.e. those adverse external factors that can lead to increased wear and, consequently, reduced durability of drive elements, heat removal of the outer surface and low noise emitted directly by the walls of the casing into the environment (low body sound).

Решение технической задачи подразумевает повысить эффективность демпфирования структурных вибраций и шума, излучаемого кожухом ГРМ, преимущественно в средне- и высокочастотной области (выше 600 Гц), за счет реализации эффективного механизма необратимого преобразования средне- и высокочастотной механической колебательной энергии стенок в тепловую. The solution of the technical problem involves increasing the damping efficiency of structural vibrations and noise emitted by the timing case, mainly in the medium and high frequency region (above 600 Hz), by implementing an effective mechanism for the irreversible conversion of the medium and high frequency mechanical vibrational energy of the walls into thermal.

Сущность изобретения заключается в том, что в известную конструкцию привода ГРМ ДВС, состоящего из шкивов, зубчатого ремня, кожуха, на поверхность последнего адгезионно устанавливается ужесточающий и демпфирующий элемент, состоящий из вязкоупругой прокладки и ограниченного ужесточающего ребра, которое выполняет функцию снижения амплитуды колебаний стенки кожуха в низкочастотной области и демпфирования колебаний стенки кожуха в средне- и высокочастотной области, причем соотношение модуля упругости E плотности ρ и толщины h материала вязкоупругой демпфирующей прокладки определяется выражением

Figure 00000002

Названная прокладка на присоединительной поверхности стенки кожуха под одним ребром может быть размещена дискретно, т.е. в виде отдельных составных частей и может иметь различную толщину и/или тип материала.The essence of the invention lies in the fact that in the known design of the timing engine of an internal combustion engine, consisting of pulleys, a gear belt, a casing, a stiffening and damping element consisting of a viscoelastic gasket and a limited stiffening rib is installed on the surface of the latter, which performs the function of reducing the amplitude of oscillations of the casing wall in the low-frequency region and damping of vibrations of the casing wall in the medium and high-frequency region, and the ratio of the elastic modulus E of the density ρ and the thickness h of the material in a viscoelastic damping pad is defined by the expression
Figure 00000002

The said gasket on the connecting surface of the casing wall under one rib can be placed discretely, i.e. in the form of separate components and may have a different thickness and / or type of material.

Сущность изобретения поясняется на рисунках (чертежах)
- на фиг. 1 показана конструкция привода ГРМ с ужесточающим и демпфирующим элементом кожуха;
- на фиг. 2 показан вид сбоку на привод ГРМ с ужесточающим и демпфирующим элементом кожуха;
- на фиг. 3 показан характерный спектр шума, излучаемый приводом ГРМ ДВС в зоне кожуха;
- на фиг. 4 показан схематично механизм подавления низкочастотных колебаний за счет наличия ужесточающего ребра;
- на фиг. 5 показан схематично механизм подавления высокочастотных колебаний за счет наличия ужесточающего ребра;
- на фиг. 6 показано сечение ужесточающего и демпфирующего элемента на стенке кожуха ГРМ;
- на фиг. 7 показана частотная зависимость коэффициента потерь в устройстве шумодемпфирования согласно заявляемой конструкции;
- на фиг. 8, 9 и 10 показаны варианты конструктивного исполнения заявляемого устройства, которые охарактеризованы, соответственно п.3, п.4 и п.5 формулы изобретения.
The invention is illustrated in the drawings (drawings)
- in FIG. 1 shows the construction of a timing drive with a tightening and damping element of the casing;
- in FIG. 2 shows a side view of the timing drive with a tightening and damping element of the casing;
- in FIG. Figure 3 shows the characteristic noise spectrum emitted by the engine timing engine in the casing zone;
- in FIG. 4 shows schematically a mechanism for suppressing low-frequency oscillations due to the presence of a tightening rib;
- in FIG. 5 shows schematically a mechanism for suppressing high-frequency oscillations due to the presence of a tightening rib;
- in FIG. 6 shows a cross section of a tightening and damping element on a wall of a timing case;
- in FIG. 7 shows the frequency dependence of the loss coefficient in the noise damping device according to the claimed design;
- in FIG. 8, 9 and 10 show variants of the structural design of the claimed device, which are characterized, respectively, paragraph 3, paragraph 4 and paragraph 5 of the claims.

Привод ГРМ, фиг. 1, смонтирован на передней стенке блока цилиндров ДВС 1 и содержит шкивы 2, приводной зубчатый ремень 3, кожух 4, вязкоупругую демпфирующую прокладку 5 и ограниченное ужесточающее ребро 6. На фиг. 2 показан вид сбоку на данную конструкцию, из которого видно, что ребро расположено в направлении длинной (наименее жесткой на изгиб) части кожуха, что обеспечивает ослабление возбуждения его первых продольных мод колебаний. Timing drive, FIG. 1 is mounted on the front wall of the engine block 1 and contains pulleys 2, a timing belt 3, a casing 4, a viscoelastic damping pad 5 and a limited tightening rib 6. In FIG. Figure 2 shows a side view of this structure, from which it can be seen that the rib is located in the direction of the long (least bending) part of the casing, which ensures the weakening of the excitation of its first longitudinal vibration modes.

С точки зрения обеспечения требуемой степени демпфирования колебаний, данная конструкция предназначена непосредственно для снижения структурного шума вибрирующих стенок кожуха ГРМ возбуждаемых преимущественно через зоны крепления его к блоку и головке цилиндров двигателя. На фигуре 3 показан характерный спектр шума, излучаемый приводом ГРМ ДВС в зоне кожуха. Видно, что основная доля звуковой энергии сосредоточена в средне- и высокочастотной области звукового спектра. В то же время, в спектре шума присутствуют интенсивные гармоники и в низкочастотной области. From the point of view of providing the required degree of vibration damping, this design is intended directly to reduce the structural noise of the vibrating walls of the timing case excited mainly through its attachment to the engine block and cylinder head. The figure 3 shows the characteristic noise spectrum emitted by the engine timing engine in the area of the casing. It can be seen that the bulk of the sound energy is concentrated in the medium and high frequency region of the sound spectrum. At the same time, intense harmonics are also present in the low-frequency region in the noise spectrum.

Суть предлагаемого технического решения состоит в реализации шумопонижающей конструкции, обеспечивающей как подавление амплитуды колебаний в низкочастотной области за счет введения ужесточающего элемента и демпфирование колебаний в средне- и высокочастотной области (выше 600-800 Гц) за счет реализации эффективного механизма необратимого преобразования колебательной энергии в тепловую, использованием ужесточающего ребра с деформирующей прокладкой под ним. Фигура 4 схематично показывает механизм подавления низкочастотных колебаний стенки кожуха за счет наличия ужесточающего ребра, предотвращающего изгибные деформации высоких амплитуд за счет существенного увеличенного момента сопротивления изгибу. При изгибных колебаниях стенки кожуха 4 ужесточающее ребро 6, присоединенное адгезионно (термоадгезив, липкий клеевой слой) через вязкоупругую прокладку 5, за счет своей существенно большей жесткости изгибу ограничивает виброперемещения стенки кожуха 4 и, таким образом, снижает низкочастотное звукоизлучение кожуха в окружающую среду. The essence of the proposed technical solution is to implement a noise-reducing design that provides both suppression of the amplitude of oscillations in the low-frequency region due to the introduction of a stiffening element and damping of oscillations in the medium and high-frequency region (above 600-800 Hz) due to the implementation of an effective mechanism for the irreversible conversion of vibrational energy into thermal using stiffening ribs with a deforming gasket underneath. Figure 4 schematically shows the mechanism for suppressing low-frequency vibrations of the casing wall due to the presence of tightening ribs, preventing bending deformation of high amplitudes due to a significantly increased moment of resistance to bending. During bending vibrations of the wall of the casing 4, a toughening rib 6 attached adhesively (thermo-adhesive, sticky adhesive layer) through a viscoelastic gasket 5, due to its significantly greater bending stiffness, limits the vibrational movement of the wall of the casing 4 and, thus, reduces the low-frequency sound emission of the casing into the environment.

В качестве примеров применения материалов вязкоупругой демпфирующей прокладки могут являться: пластифицированный поливинилхлорид, нитрильный каучук, бутилкаучук, низкомолекулярная эпоксидная смола с полиэфирным пластификатором, наполненная графитом, модифицированные эпоксидные смолы и пр. Examples of the use of viscoelastic damping pad materials can include: plasticized polyvinyl chloride, nitrile rubber, butyl rubber, low molecular weight epoxy resin with polyester plasticizer, filled with graphite, modified epoxy resins, etc.

По основным составным элементам предлагаемая шумопонижающая конструкция (фиг. 6) принципиально не отличается от конструкции, содержащей, например на своей поверхности слой шумовибродемпфирующего материала как это, например, отражено в выложенной заявке ФРГ N 3141627 кл. F 16 F 15/02 публ.24.06.82 г. Основным отличием заявляемой конструкции является использование вязкоупругого демпфирующего материала прокладки 5, адгезионно соединяющей поверхность стенки кожуха и ужесточающее ребро и имеющего модуль упругости, плотность и толщину, преднамеренно заданные для обеспечения высокого акустического качества конкретной конструкции привода ГРМ ДВС. In terms of the main constituent elements, the proposed noise reduction structure (Fig. 6) does not fundamentally differ from a structure containing, for example, a layer of noise vibration damping material on its surface, as this, for example, is reflected in the German application laid out No. 3141627 class. F 16 F 15/02 publ. 24.06.82 g. The main difference of the claimed design is the use of a viscoelastic damping material of the gasket 5, adhesively connecting the surface of the casing wall and tightening the rib and having an elastic modulus, density and thickness, deliberately set to ensure high acoustic quality of a particular engine timing design.

Механизм эффективного демпфирования средне- и высокочастотных колебаний в данной конструкции следующий. Если в механической колебательной структуре, показанной на фигуре 5, содержащей тонкостенную полимерную стенку кожуха, вязкоупругий демпфирующий слой прокладки и ужесточающий армирующий элемент в виде ребра жесткости в низкочастотной области колебаний (изгибных деформаций) реализуется преимущественно механизм демпфирования трехслойной конструкции типа сэндвич (см. фиг. 4): "пластина - вязкоупругий материал - жесткий усилитель", причем необратимое преобразование энергии механических колебаний в тепловую энергию происходит за счет работы сдвиговых деформаций структуры вязкоупругого демпфирующего слоя, то предлагаемая конструкция, основанная на другом механизме демпфирования, базирующимся на реализации преимущественно средневысокочастотных деформаций "растяжение-сжатие" вязкоупругого слоя (см. фиг. 5). Изгибноколеблющаяся пластина на более высоких модах возбуждает колебания и соответствующие деформации демпфирующего материала прокладки по структуре которого в направлении его толщины распространяются упругие волны. За счет внутренних (молекулярных) потерь в структуре вязкоупругого демпфирующего материала, после многократных отражений волн от жестких структур пластины и усилителя, происходит необратимое преобразование колебательной (деформационной) энергии элементов механического узла в тепловую энергию, рассеянную в структуре вязкоупругого демпфирующего слоя. Величина таких необратимых потерь зависит от скорости (сp) распространения поперечной волны в демпфирующем материале, которая определяется по формуле (1).The mechanism of effective damping of medium and high frequency vibrations in this design is as follows. If in the mechanical vibrational structure shown in FIG. 5 containing a thin-walled polymer wall of the casing, the viscoelastic damping layer of the gasket and the reinforcing reinforcing element in the form of a stiffener in the low-frequency region of vibrations (bending deformations), a sandwich-type three-layer structure damping mechanism is predominantly implemented (see Fig. 4): "plate - viscoelastic material - rigid amplifier", and the irreversible conversion of the energy of mechanical vibrations into thermal energy occurs due to the work s shear deformation of a viscoelastic damping layer structure, the proposed structure is based on a different mechanism of damping, primarily based on the realization srednevysokochastotnyh strain "tensile-compressive" of the viscoelastic layer (see. Fig. 5). A flexurally oscillating plate at higher modes excites vibrations and corresponding deformations of the damping gasket material along the structure of which elastic waves propagate in the direction of its thickness. Due to internal (molecular) losses in the structure of the viscoelastic damping material, after multiple reflections of waves from the rigid structures of the plate and amplifier, the vibrational (deformation) energy of the elements of the mechanical assembly is irreversibly converted into thermal energy scattered in the structure of the viscoelastic damping layer. The magnitude of such irreversible losses depends on the speed (with p ) of the shear wave propagation in the damping material, which is determined by the formula (1).

Figure 00000003

где E - модуль упругости демпфирующего материала, ρ - плотность материала.
Figure 00000003

where E is the elastic modulus of the damping material, ρ is the density of the material.

Частотная зависимость коэффициента потерь (η) для конструкции, использующей данный принцип демпфирования колебаний представлена на фигуре 7. Резонансная частота fr, на которой коэффициент потерь имеет максимальное значение, определяется при условии равенства толщины материала (h) 1/4 длины распространяемой в ней поперечной волны λ:

Figure 00000004

и, следовательно
fr = сp/4h
Для эффективного демпфирования колебаний тонкостенных панелей из полимерных материалов, типа стенок кожуха привода ГРМ ДВС, в частотной области выше 600 Гц в такой конструкции узла предлагается выдерживать соотношение значений модуля упругости, плотности и толщины материла (параметров E, ρ и h) таким образом, чтобы резонансная частота, определяема по формуле (2) находилась в пределах 800 - 1000 Гц. Далее, преобразовывая формулу (2) с учетом заданных fr = 800...1000 сек-1 имеем:
сp/4h 800. . . 1000 sec-1, с учетом
Figure 00000005
имеем
Figure 00000006
или
Figure 00000007

В случае выполнения соотношения (3) реальные значения добротностей резонансов такой колебательной системы перекроют требуемый частотный диапазон начиная с 600 Гц и обеспечат, таким образом, наиболее эффективное демпфирование средне- и высокочастотного звукового излучения кожуха привода ГРМ ДВС, решая, таким образом, актуальную проблему улучшения виброакустических качеств энергетических установок автотранспортных средств. С другой стороны, в сравнении с нерезонансным демпфированием, характерным для стенок с вибродемпфирующим покрытием, максимальное рассеивание механической колебательной энергии на частотах, соответствующих максимальным амплитудам деформаций вязкоупругого слоя, обусловлено реализацией большей механической работы, преобразуемой в теплоту. В то же время, демпфирование колебаний конструкции (стенок кожуха привода ГРМ) в высокочастотной области позволяет увеличить потери в системе (по сравнению с низкочастотной областью) также за счет совершения и преобразования большей работы, совершаемой в системе (благодаря большому числу колебаний за единицу времени).The frequency dependence of the loss coefficient (η) for a structure using this principle of vibration damping is shown in Figure 7. The resonant frequency f r , at which the loss coefficient has a maximum value, is determined provided that the material thickness (h) is equal to 1/4 of the transverse length propagated in it waves λ:
Figure 00000004

and therefore
f r = s p / 4h
To effectively damp vibrations of thin-walled panels made of polymeric materials, such as the walls of the timing case of an internal combustion engine, in the frequency region above 600 Hz, it is proposed to maintain the ratio of the elastic modulus, density and thickness of the material (parameters E, ρ and h) in such a way that the resonance frequency, determined by the formula (2) was in the range of 800 - 1000 Hz. Further, transforming the formula (2) with given f r = 800 ... 1000 sec -1 we have:
with p / 4h 800.. . 1000 sec -1 , taking into account
Figure 00000005
we have
Figure 00000006
or
Figure 00000007

If relation (3) is fulfilled, the real values of the quality factors of resonances of such an oscillatory system will cover the required frequency range starting from 600 Hz and will thus ensure the most effective damping of the medium and high frequency sound radiation of the engine timing case, thus solving the urgent problem of improving vibroacoustic qualities of power plants of vehicles. On the other hand, in comparison with non-resonant damping, which is typical for walls with a vibration damping coating, the maximum dispersion of mechanical vibrational energy at frequencies corresponding to the maximum strain amplitudes of the viscoelastic layer is due to the implementation of more mechanical work that is converted into heat. At the same time, damping of structural vibrations (walls of the timing drive casing) in the high-frequency region allows to increase losses in the system (compared to the low-frequency region) also by performing and transforming more work done in the system (due to the large number of vibrations per unit time) .

В случае, если для необходимой демпфирующей эффективности достаточно введение вязкоупругой демпфирующей прокладки с ребром жесткости только на части поверхности (наиболее виброактивной), ограниченной ребром и стенками кожуха, то такое введение оправдано и с точки зрения снижения себестоимости устройства. If the introduction of a viscoelastic damping pad with a stiffener only on a part of the surface (the most vibroactive) bounded by the rib and the walls of the casing is sufficient for the necessary damping efficiency, then this introduction is also justified from the point of view of reducing the cost of the device.

Для сохранения шумовибродемпфирующей эффективности, из компоновочных соображений, шумовибропоглощающая конструкция может быть выполнена не только в виде единого узла, но и нескольких отдельных узлов, распределенных по поверхности кожуха привода ГРМ, в том числе и "утопленных" вариантов, как это показано на фигуре 8. To preserve noise-vibration-damping efficiency, from layout considerations, the noise-vibration-absorbing design can be made not only in the form of a single unit, but also in several separate units distributed over the surface of the timing case, including “recessed” options, as shown in figure 8.

Для увеличения ужесточающего эффекта и, соответственно, увеличения эффективности конструкции, в первую очередь в низкочастотной области, конструкция ребра может быть выполнена в виде гофра, причем эффект демпфирования в средне- и высокочастотной области будет достигаться преимущественно за счет максимальной толщины h2 вязкоупругой демпфирующей прокладки, размещенной в центральной части (полости) ребра, как это показано на фигуре 9.To increase the tightening effect and, accordingly, increase the efficiency of the structure, primarily in the low-frequency region, the rib structure can be made in the form of a corrugation, and the damping effect in the medium and high-frequency region will be achieved mainly due to the maximum thickness h 2 of the viscoelastic damping pad, placed in the Central part (cavity) of the ribs, as shown in figure 9.

В зависимости от конкретной конструкции кожуха привода ГРМ (его размеров, толщины и материала стенок, модуля упругости) для ужесточения стенок кожуха, может потребоваться большая площадь контакта между стенками и ребром, и ужесточающее ребро может присоединяться гофрой к стенке кожуха ГРМ, как это показано на фигуре 10. В этом случае центральная часть узла (с тонким слоем h2 демпфирующего материала), в основном обеспечивая жесткостные характеристики, подавляет низкочастотное излучение, а периферические зоны ребра (с толстым слоем демпфируещего материала h1) - средне- и высокочастотное подавление излучения звука.Depending on the particular design of the timing drive casing (its dimensions, thickness and wall material, elastic modulus), to tighten the walls of the casing, a larger contact area between the walls and the rib may be required, and the toughening rib may be corrugated to the wall of the timing casing, as shown in figure 10. in this case, the central part of the node (with a thin layer of damping material 2 h), mainly providing stiffness characteristics, suppresses low-frequency radiation, and the peripheral edge zone (with a thick layer of damping conductive material h 1) - medium- and high-frequency sound emission suppression.

Claims (4)

1. Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, содержащий зубчатые приводные шкивы, зубчатый приводной ремень, закрытые полимерным кожухом с устройством шумовибродемпфирования, отличающийся тем, что устройство шумовибродемпфирования выполнено в виде ограниченного ужесточающего ребра, адгезионно связанного с поверхностью стенки кожуха через промежуточный слой вязкоупругой демпфирующей прокладки с соответствующим соотношением модуля упругости E, плотности ρ и толщины h материала вязкоупругой демпфирующей прокладки, которое определяется выражением
Figure 00000008

2. Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что вязкоупругая демпфирующая прокладка размещена на зоне между ужесточающим ребром и поверхностью стенки кожуха в виде нескольких дискретных накладок.
1. The gas distribution mechanism of the internal combustion engine, containing gear drive pulleys, a gear drive belt, closed by a polymer casing with a noise vibration damping device, characterized in that the noise vibration damping device is made in the form of a limited tightening rib, adhesive bonded to the surface of the casing wall through an intermediate layer of viscoelastic damask with the corresponding ratio of the elastic modulus E, density ρ and thickness h of the viscoelastic damping material th pads, which is given by
Figure 00000008

2. The gas distribution mechanism of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the viscoelastic damping pad is placed in the area between the tightening rib and the casing wall surface in the form of several discrete overlays.
3. Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания по пп.1 и 2, отличающийся тем, что устройство шумовибродемпфирования размещено на поверхности кожуха газораспределительного механизма в виде нескольких дискретных элементов. 3. The gas distribution mechanism of an internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the noise vibration damping device is located on the surface of the gas distribution mechanism casing in the form of several discrete elements. 4. Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что сечение ужесточающего ребра устройства шумовибродемпфирования выполнено в виде гофра. 4. The drive of the gas distribution mechanism of the internal combustion engine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the cross section of the stiffening ribs of the noise vibration damping device is made in the form of a corrugation. 5. Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания по пп.1 - 4, отличающийся тем, что ужесточающее ребро установлено широкой частью к стенке кожуха. 5. The drive of the gas distribution mechanism of the internal combustion engine according to claims 1 to 4, characterized in that the tightening rib is installed with a wide part to the wall of the casing.
RU98111324A 1998-06-15 1998-06-15 Internal combustion engine timing gear drive RU2144620C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111324A RU2144620C1 (en) 1998-06-15 1998-06-15 Internal combustion engine timing gear drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111324A RU2144620C1 (en) 1998-06-15 1998-06-15 Internal combustion engine timing gear drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2144620C1 true RU2144620C1 (en) 2000-01-20

Family

ID=20207234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98111324A RU2144620C1 (en) 1998-06-15 1998-06-15 Internal combustion engine timing gear drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2144620C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101446976B1 (en) Acoustically and Thermally Effective Insulation
US5245141A (en) Sound-insulating and sound-damping composite structure
WO2003001501A1 (en) Porous soundproof structural body and method of manufacturing the structural body
JPH08309908A (en) Sandwich plate
JPH0643112B2 (en) Composite product for noise reduction
JP7141473B2 (en) Silencer for electric vehicles
RU2144620C1 (en) Internal combustion engine timing gear drive
Tandon Noise-reducing designs of machines and structures
RU2149788C1 (en) Noise-and-vibration damping unit of vehicle body panel
JPH09302717A (en) Engine cover for construction machinery
RU2688566C1 (en) Local vibration absorber
US5719359A (en) Laminar damper
JP3661779B2 (en) Porous soundproof structure
JP2000230431A (en) Soundproof cover
RU2148724C1 (en) Internal combustion engine cylinder head cover
KR100765842B1 (en) Dash Panel with Absorbing and Excluding Function of Sounds
RU2149272C1 (en) Oil sump of internal combustion engine
RU2351785C2 (en) Vehicle
JPH10282965A (en) Sound absorption device
RU2687002C1 (en) Local vibration absorber
RU2229990C2 (en) Vehicle
RU2333376C2 (en) Wheeled motor vehicle clutch casing
RU2713264C1 (en) Vibration absorber
RU2150018C1 (en) Air cleaner of vehicle internal-combustion engine
RU2425236C1 (en) Vehicle