RU2145385C1 - Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2145385C1 RU2145385C1 RU97120856/06A RU97120856A RU2145385C1 RU 2145385 C1 RU2145385 C1 RU 2145385C1 RU 97120856/06 A RU97120856/06 A RU 97120856/06A RU 97120856 A RU97120856 A RU 97120856A RU 2145385 C1 RU2145385 C1 RU 2145385C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chain
- sprocket
- drive
- ring
- working
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
- F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
- F16H7/0829—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means
- F16H7/0838—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means of the dissipating material type, e.g. elastomeric spring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к механизмам привода газораспределения (ГРМ) и привода вспомогательных агрегатов (масляного насоса) ДВС преимущественно с цепным приводом. Цепной привод содержит ведущую и по крайней мере одну ведомую звездочки, кинематически охваченные замкнутой приводной цепью. На общем основании между двумя рабочими венцами звездочки размещен упругий демпфирующий элемент с возможностью обкатывания основания рабочих венцов. Внутренний диаметр кольца превышает наружный диаметр рабочего венца звездочки. Упругий элемент выполнен в виде бесконечного вращающегося кольца из металлического пористого сетчатого материала, который позволяет обеспечить эффективное демпфирование ударных вибрационных процессов и обеспечить поглощение звука пористой звукопоглощающей структурой. 7 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к механизмам привода газораспределения /ГРМ/ и привода вспомогательных агрегатов /масляного насоса, водяного насоса и т.п./ двигателей внутреннего сгорания /ДВС/ преимущественно с цепным приводом.
При осуществлении рабочих процессов в ДВС коленчатый вал двигателя, на котором жестко закреплено ведущее колесо /звездочка/, посредством приводной бесконечной связи /ремень, цепь/ кинематически взаимодействует, например, с приводным ведомым шкивом /звездочкой/, который закреплен на приводном распределительном вале /кулачковом, золотниковом/ и приводит, таким образом, во вращательное движение распределительный вал с соответствующими составными деталями механизма газораспределения, обеспечивающими реализацию процессов наполнения цилиндров свежей топливовоздушной смесью, ее горение и отвод из цилиндров отработавших газов.
Одна из нежелательных технических проблем заключается в том, что вращающиеся валы, приводные колеса /звездочки/ и движущаяся приводная кинематическая связь /особенно цепь/ являются интенсивными источниками высокочастотных вибраций и шума, вызванных ударными импульсными нагрузками в зонах входа и схода зацепления зубьев звездочек со звеньями цепи и колебаниями ветвей приводной цепи, что приводит к генерированию ударных и вибрационных /колебательных/ импульсов в элементах привода и соответственно к их передаче "твердым" путем по металлу на присоединенные корпусные детали ДВС и излучению их вибрирующими поверхностными структурами /стенками/ звуковой энергии в окружающую среду. Особенно интенсивное излучение шума происходит на неустановившихся режимах работы при изменении скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя /например, при резком изменении нагрузки, числа оборотов двигателя, при переключении передач, торможении, трогании с места транспортного средства, оборудованного ДВС, и пр./ Именно в это время со стороны приводного /коленчатого/ вала на приводную связь /цепь/ передаются наиболее мощные возмущающие динамические импульсы, связанные с неравномерностями и колебаниями крутящего момента и крутильными и изгибными колебаниями носка коленвала, на котором установлена ведущая звездочка, приводящие к интенсивным вибрациям как приводной связи, так и элементов привода и, в итоге, значительному росту генерируемой звуковой энергии, излучаемой в окружающую среду присоединенными зонами стенок корпуса двигателя к приводу.
В какой-то степени частично ослабить вибрации и шум в цепных передачах удается путем введения в них специальных успокоительных демпфирующих элементов. В частности, это могут быть специальные устройства - натяжители, автоматически поддерживающие заданное усилие натяжения цепи, успокоители, находящиеся, в идеальном случае, в постоянном /безотрывном/ контакте с движущейся цепью и ограничивающие, таким образом, чрезмерные колебания ветвей привода и развитие нежелательных шумоактивных динамических процессов, или другие специальные устройства. Например, в заявке Японии /JP, A 1-30960, класс F 16 H 7/18, публ. 02.01.89/ в конструкции цепного привода между ведущей и ведомой звездочками введена дополнительная звездочка, находящаяся в зацеплении с роликовой замкнутой цепью и создающая заданное натяжение цепи. Под воздействием этой натяжной звездочки цепь может отклоняться от положения, в котором она находилась бы, если бы к ней не прикладывалась дополнительная нагрузка. При такой конструкции цепного привода ослабляются вибрации привода вследствие ограничения виброперемещений приводных ветвей, возникающих во время его работы.
В заявке Японии /JP, B 63-3185, класс F 16 H 7/18, публ. 22.01.88/ средством, ослабляющим вибрации цепи, является специальная направляющая, содержащая корпус из листового материала, примыкающий к цепи, в средней части которого выполнен специальный желобок с дном и двумя бортами, которые и ограничивают низкочастотные колебания и повышенную высокочастотную вибрацию цепи.
В патенте /US, A 4869708, класс F 16 H 7/18, публ. 26.09.89/ ветви приводной цепи, размещенные между звездочками, плотно охвачены специальным пластмассовым корпусом, который выполняет функцию ограничителя и успокоителя колебаний ветвей.
В заявке Японии /JP, B 63-3184, кл. F 16 H 7/08, публ. 22.01.88/ описано устройство для натяжения цепи, включающее специальные приспособления, установленные в местах набегания и сбегания цепи на звездочки и предотвращающие возможное ослабление цепи в этих местах. Центр качания направляющих этих приспособлений совпадает с центром вращения звездочек, а натяжные пружины обеспечивают постоянное поджатие приспособлений к цепи в зонах набегания и сбегания ее ветвей на звездочки.
Однако меры, предпринимаемые для снижения шума и вибраций приводом ГРМ в описанных выше источниках информации, имеют ограниченное применение и поэтому, как правило, недостаточны для требуемого эффективного и комплексного решения обозначенной проблемы /вибрации, шум, механические потери, износ, надежность и т.п./.
Прототипом изобретения выбран известный цепной привод /SU, авторское свидетельство 1203281, кл. F 16 H 55/30, 1986 г./, содержащий ведущую и по крайней мере одну ведомую звездочки, кинематически охваченные замкнутой приводной цепью, и размещенный между выполненными на общем основании по крайней мере двумя рабочими венцами звездочки упругий демпфирующий элемент, непосредственно контактирующий со звеньями цепи и выполненный в виде бесконечного вращающегося кольца, размещенного между смежными рабочими венцами звездочки с возможностью обкатывания основания рабочих венцов, причем внутренний диаметр кольца превышает наружный диаметр рабочего венца звездочки, а кольцо выполнено из металлического пористого сетчатого материала.
В противопоставленных источниках патентной информации упругое кольцо частично демпфирует колебания ветвей цепи путем прижатия к набегающему и сбегающему участку элементов цепи, т. е. по сути является натяжителем /упругим/ ветвей от низкочастотных колебаний ветвей типа "колебания натянутой струны". Это, естественно, уменьшает динамические нагрузки и нарушение "правильного" кинематического зацепления зубьев звездочки и элементов цепи в зонах входа и выхода зубьев из зацепления и таким образом повышает надежность и долговечность привода. Однако сам процесс зацепления зубьев с элементами цепи носит импульсный /ударный/ характер /имеются в виду удары зубьев об элементы цепи в процессе вращения приводной звездочки, причем вращающийся неравномерно даже на постоянных оборотах вращения/, а с относительными крутильными /угловыми/ колебаниями звездочки как вследствие неравномерности реализуемого крутящего момента, например, на коленчатом валу двигателя, так и вследствие собственных крутильных колебаний упругой механической системы "коленчатый вал - маховик - приводная звездочка". Вследствие этого рассмотренный динамический процесс носит широкополосный характер с преимущественным расположением звуковой энергии, генерируемой в зоне входа и выхода зубьев из зацепления, в высокочастотной области спектра с наложенной дискретной частотной составляющей, имеющей частоту пересопряжения зубьев звездочки с элементами цепи, равной произведению частоты вращения на число зубьев /а не только низкочастотные струнные колебания ветвей цепи/.
Задачей является обеспечение эффективного демпфирования ударных вибрационных процессов и обеспечение поглощения звука пористой звукопоглощающей структурой.
Технический результат достигается тем, что цепной привод, в частности, газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания содержит ведущую и по крайней мере одну ведомую звездочку, кинематически охваченные замкнутой приводной цепью, и размещенный между выполненными на общем основании по крайней мере двумя рабочими венцами звездочки упругий демпфирующий элемент, непосредственно контактирующий со звеньями цепи и выполненный в виде бесконечного вращающегося кольца, размещенного между смежными рабочими венцами звездочки, с возможностью обкатывания основания рабочих венцов, причем внутренний диаметр кольца превышает наружный диаметр рабочего венца звездочки, при этом кольцо выполнено из металлического, пористого сетчатого материала.
В заявленном решении кольцо представляет собой элемент из однородной структуры, одновременно обладающей упругими и демпфирующими свойствами, причем демпфирующие свойства обеспечиваются и в агрессивной среде /разогретое масло/ при высоких температурах. Причем если в полимерных проставках демпфирующие свойства с повышением температуры резко падают, а сам материал проставок ускоренно разрушается, то применение в заявленном техническом решении материала, представляющего собой прессованную металлическую пористую сетчатую структуру /ПСМ, металлорезина/, не зависит от температурных нагрузок и воздействия агрессивной среды. Более того, ввиду того что структура пористая, то будучи погруженной в масляную среду, она тем самым способствует снижению трения в зонах контактных взаимодействий с элементами цепного привода.
На фиг. 1 показана схема цепного привода механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с двумя кулачковыми валами и двухрядной приводной цепью.
На фиг. 2 показано сечение А-А ведущей двухрядной звездочки.
На фиг. 3 показано сечение Б-Б ведущей двухрядной звездочки.
На фиг. 4 и 5 показаны сечения, аналогичные фиг. 2 и 3 /соответственно/, с применением однорядной ведущей звездочки.
На фиг. 6 /увеличенный фрагмент фиг. 4/ показаны рабочие венцы звездочки, в основании которых размещен упругий демпфирующий элемент.
На фиг. 7 показан фрагмент упругого демпфирующего элемента из металлорезины /пористого сетчатого материала - ПСМ/, на внутренней поверхности которого выполнены дополнительные компенсаторы деформаций.
Цепной привод ГРМ и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания содержит ведущую 1 и ведомую 2 звездочки, кинематически охваченные замкнутой приводной цепью 3, и размещенный между выполненными на общем основании 4 рабочими венцами 5 и 6 звездочки 1 упругий демпфирующий элемент 7.
Элемент 7 выполнен в виде вращающегося бесконечного упругого демпфирующего кольца, размещенного между смежными рабочими венцами 5 и 6, с возможностью обкатывания основания 4, которое является общим для венцов 5 и 6. Внутренний диаметр D1 кольца 7 может несколько превышать наружный диаметр D2 одного из рабочих венцов 5 /или 6/.
Конструктивно кольцо /упругий демпфирующий элемент/ 7 может быть выполнено в виде замкнутой тонкой металлической гибкой бесконечной ленты или из специального полимерного материала, например износостойкого самосмазывающего полимера. Возможным является вариант изготовления кольца 7 из металлического, пористого сетчатого материала, обладающего свойствами металлорезины /подробно об этом будет сказано ниже/.
В том случае, когда толщина - t - кольцевого элемента 7 превышает его ширину - b -, на примыкающей к основанию 4 поверхности демпфирующего элемента 7 выполняются компенсаторы деформаций 8, например углублениями, имеющими форму части окружности, равномерно размещенными по окружности упругого кольца 7. В это же время в основании 4 может быть выполнено аксиальное кольцевое углубление 9, выполняющее функцию специальной направляющей для частично размещенного в ней упругого демпфирующего элемента 7.
Предлагаемый цепной привод ГРМ и вспомогательных агрегатов ДВС работает обычным образом.
Поскольку кольцевой элемент 7 установлен между венцами 5 и 6 с заданным радиальным зазором, фиг. 2, цепь 3 /участки входа и сбега цепи/ контактирует с примыкающими зонами входа и сбега, деформирует элемент 7 в радиальном направлении, при этом форма элемента 7 приобретает вид, приближающийся к овалу. Таким образом, контакт цепи с демпфирующим элементом 7 осуществляется не только при нахождении цепи 3 на звездочке 1, но и /в отличие от прототипа/ на некотором расстоянии перед набеганием и зацеплением зубьев цепи 3 на звездочку 1 и после сбегания элементов цепи 3 со звездочки 1. Таким образом, охваченной процессом демпфирования оказывается не только непосредственная зона зацепления, но и важная примыкающая зона набегания звеньев цепи и их сбегания со звездочки, которые в максимальной степени несут ответственность за формирование виброакустической энергии в работающем цепном приводе, ее износ, надежность, долговечность и т.д. Более эффективно осуществляется и сам процесс шумовибродемпфирования, поскольку увеличиваются как амплитуды деформации вибродемпфирующей структуры кольца 7/ и необратимые потери в нейтрализаторе подводимой энергии/, так и зоны поверхностей взаимного контактного и присоединительного взаимодействия /деформирования/, что влечет увеличение суммарных необратимых тепловых потерь при преобразовании механической колебательной энергии в тепловую энергию внутренних потерь в материале кольца /структурное дислокационное или межволоконное трение при существенных амплитудах и поверхностях деформаций/.
Кроме того, ветви движущейся цепи между смежными звездочками 1 и 2, в процессе вращения последних, совершают изгибные "струнные" колебания, как упруго-массовые элементы, имеющие определенную длину ветви, массу, жесткость и демпфирование. Эти параметры формируют собственную частоту таких изгибных колебаний и в процессе ее совпадения с частотой внешнего динамического возмущения, например, с зубцовой частотой звездочки на конкретном скоростном режиме вращения /работы ДВС/, происходит процесс резонансных колебаний ветви привода, вызывающий значительные нежелательные амплитуды виброперемещений ветви, влекующие нарушение нормальной кинематики и динамики привода в целом /траекторные отклонения в зонах входа и выхода из зацепления/, повышенной вибрации и шуму, повышенным механическим потерям и износу в сопрягающихся элементах зубьев звездочки и цепи, необратимой вытяжки цепи, снижением долговечности и надежности привода и двигателя в целом. Наличие упругого демпфирующего кольца 7, контактирующего с примыкающими участками входа и выхода цепи из зацепления со звездочкой, приводит к введению в эту колебательную систему двух существенно демпфирующих, ограничительных и направляющих элементов /со стороны сбега и набега цепи/, влекущих подавление резонансных колебаний за счет преобразования энергии колебаний ветви цепи в энергию деформации упругого демпфирования кольца 7 и последующим преобразованием этой паразитной энергии в тепловую. Такое "динамическое успокоение" привода влечет снижение шума, вибраций, механических потерь, износа, повышает надежность и долговечность привода.
В качестве одного из конкретных конструктивных выполнений заявляемого технического решения на фиг. 1-3 представлена схема одного из приводов механизма газораспределения ДВС двухрядной приводной цепью. Здесь между венцами 5 и 6 звездочки 3 свободно размещено тонкое металлическое кольцо, которое после монтажа на звездочки 1 и 2 цепи 3 принимает, фиг. 1, близкую к овалу форму. Таким образом, на некотором расстоянии от звездочки 1 кольцо 7 упруго прижимается к набегающим и сбегающим ветвям цепи. Это позволяет гасить не только ударные нагрузки звеньев цепи во время их контакта с зубьями звездочки, но и ослаблять струнные колебания свободных ветвей цепи 3, обеспечивать направляющую и ограничительную функции в приводе.
На фиг. 4-7 предмет изобретения иллюстрируется на примере механизма привода ГРМ двигателя с применением однорядной цепи. По своей сути и достигаемому эффекту он эквивалентен приводу, описанному выше. Конструктивной особенностью здесь является то, что зубья звездочки 1 имеют вильчатую форму, с образованием кольцевого углубления специально для установки в основании 4 упругого демпфирующего элемент 7. Именно в таких конструкциях целесообразно применение элементов 7, толщина которых - t - превышает их ширину - b -, поскольку зазор между рабочими венцами 5 и 6 здесь не может быть значительным. В частности, на фиг. 7 показан пример конструктивного выполнения упругого демпфирующего кольца 7 из материала типа металлорезины /например, металлического пористого сетчатого материала/, причем на внутренней поверхности кольца 7 выполнены дополнительные компенсаторы и усилители деформации 8, которые позволяют упругому демпфирующему элементу 7 более свободно деформироваться при работе привода в радиальном направлении. В ряде случаев для обеспечения заданной кинематики привода в основании 4 выполняется аксиальное кольцевое углубление 9, выполняющее функцию направляющей упругого демпфирующего элемента 7.
Применение предлагаемого технического решения возможно практически на большинстве известных цепных приводах механизмов газораспределения и вспомогательных агрегатов ДВС, причем в случае использования в приводе многорядной цепи штатная конструкция привода не подвергается кардинальной конструктивной доработке, поскольку достаточно между имеющимися венцами 5 и 6 разместить упругий демпфирующий элемент 7. В приводе с однорядной цепью зубья ведущей звездочки выполняются специальной вильчатой формы, или может быть доработана штатная звездочка путем выполнения в ее зубьях дополнительного аксиального паза, как это показано на фиг. 4-6.
Claims (1)
- Цепной привод, в частности, газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания, содержащий ведущую и, по крайней мере, одну ведомую звездочки, кинематически охваченные замкнутой приводной цепью, и размещенный между выполненными на общем основании, по крайней мере, двумя рабочими венцами звездочки упругий демпфирующий элемент, непосредственно контактирующий со звеньями цепи и выполненный в виде бесконечного вращающегося кольца, размещенного между смежными рабочими венцами звездочки с возможностью обкатывания основания рабочих венцов, причем внутренний диаметр кольца превышает наружный диаметр рабочего венца звездочки, отличающийся тем, что кольцо выполнено из металлического, пористого сетчатого материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120856/06A RU2145385C1 (ru) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120856/06A RU2145385C1 (ru) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97120856A RU97120856A (ru) | 1999-08-27 |
RU2145385C1 true RU2145385C1 (ru) | 2000-02-10 |
Family
ID=20200066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97120856/06A RU2145385C1 (ru) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2145385C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2014951A3 (de) * | 2007-07-10 | 2010-01-06 | EBERT Kettenspanntechnik GmbH | Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe |
NL2026847B1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-06-27 | Hesling B V | Bicycle with a chain or belt tensioning device |
-
1997
- 1997-12-16 RU RU97120856/06A patent/RU2145385C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Белов С.А. Пористые проницаемые материалы. Справочник. - М.: Металлургия, 1987, с.20 - 29. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2014951A3 (de) * | 2007-07-10 | 2010-01-06 | EBERT Kettenspanntechnik GmbH | Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe |
NL2026847B1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-06-27 | Hesling B V | Bicycle with a chain or belt tensioning device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6283076B1 (en) | Torsionally compliant sprocket for engine balance shaft drive and method of manufacture | |
EP0987472B1 (en) | Torsionally compliant sprocket system for balance shaft drive | |
CA1306623C (en) | Camshaft damper | |
US8303444B2 (en) | Synchronous drive apparatus and methods | |
US6234127B1 (en) | Torsionally compliant and damped sprocket system with position stops | |
US5655416A (en) | Torsional absorber for camshaft sprockets | |
US7537533B2 (en) | Chain tensioning device linking two strands of a chain drive | |
EP1457713A2 (en) | Sprocket system with internal torsional damper | |
JPS6253745B2 (ru) | ||
JP2014516142A (ja) | 車両用の駆動システム | |
AU2005324423A1 (en) | Belt drive system | |
US20060058128A1 (en) | Belt-driven conical-pulley transmission, method for producing it, and motor vehicle having such a transmission | |
US20060058143A1 (en) | Belt-driven conical-pulley transmission, method for producing it, and motor vehicle having such a transmission | |
RU2145385C1 (ru) | Цепной привод газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания | |
US20060058126A1 (en) | Belt-driven conical-pulley transmission, method for producing it, and motor vehicle having such a transmission | |
JP2005098399A (ja) | ビスカスダンパ | |
US20060052192A1 (en) | Belt-driven conical-pulley transmission, method for producing it, and motor vehicle having such a transmission | |
KR100457295B1 (ko) | 크랭크축의 비틀림 진동을 감쇄하는 토셔널 댐퍼 풀리 | |
JPS5973643A (ja) | 内燃機関のカムシヤフト振動抑制装置 | |
KR100401878B1 (ko) | 차량용 타이밍체인의 소음저감구조 | |
KR100412613B1 (ko) | 타이밍 체인의 균일 장력 유지 장치 | |
Kaiser et al. | Special noise problems in automotive timing belts | |
KR101369590B1 (ko) | 자동차용 오일펌프 체인 텐셔너 | |
JPS6233042Y2 (ru) | ||
KR100440026B1 (ko) | 캠축 구동용 스프라켓 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051217 |