RU2248482C2

RU2248482C2 - Chain hydromechanical tensioner

Info

Publication number: RU2248482C2
Application number: RU2003111121/11A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Вахрамов (RU); Н.А. Вахрамов
Original assignee: Вахрамов Николай Александрович
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2005-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: invention can be used in camshaft drive mechanisms of internal combustion engines. Proposed hydromechanical tensioner has housing 1 with flange 2, cover with oil-feed channel 7, spring-loaded plunger 5, backward travel step lock mechanism, and device forming collar cap. Base of plunger 9 is movable, being provided with axial cylindrical projection 10. throttling hole 11 is made on projection 10 from side of base 9. with base 9 moving, oil is throttled through hole 11 into lubrication system. With base 9 moving, through section of throttle hole 11 if overlapped by inner surface of plunger 5 which increases hydraulic resistance.

EFFECT: improved serviceability and reliability of device.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в механизме привода распределительного вала двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering and may find application in the camshaft drive of internal combustion engines.

Гидромеханическое устройство натяжения цепи предназначено для автоматического поддерживания цепи в натянутом состоянии и демпфирования динамических нагрузок, возникающих при работе механизма привода распределительного вала. При этом совокупные максимальные усилия, необходимые для поддержания цепи в натянутом состоянии и возникающие при демпфировании, не должны приводить к интенсивному износу башмака натяжителя.The hydromechanical chain tensioning device is designed to automatically maintain the chain in tension and to damp the dynamic loads that occur during operation of the camshaft drive mechanism. In this case, the total maximum forces necessary to maintain the chain in tension and arising from damping should not lead to intensive wear of the tensioner shoe.

Следует отметить, технологические погрешности изготовления цепи (неравномерность звеньев) и приводных звездочек распределительного и коленчатого валов приводят к динамическим изменениям длины участка цепи, где установлен башмак натяжителя и, следовательно, динамическим нагрузкам.It should be noted that technological errors in the manufacture of the chain (uneven links) and drive sprockets of the camshaft and crankshaft lead to dynamic changes in the length of the section of the chain where the tensioner shoe is installed and, consequently, dynamic loads.

Для компенсации этих нагрузок обычно используется гидравлический демпфер, состоящий из камеры, подпитываемой из нагнетательной магистрали и перепускного дросселя. Требуемую жесткость гидравлического демпфера обеспечивают гидравлическим сопротивлением перепускного дросселя.To compensate for these loads, a hydraulic damper is usually used, consisting of a chamber fed from a discharge line and a bypass choke. The required stiffness of the hydraulic damper is provided by the hydraulic resistance of the bypass choke.

Известно гидравлическое устройство для натяжения цепи (см., например, чертеж 11187-10006060Г4 ″Натяжитель цепи гидравлический″, ВАЗ УПД).A hydraulic device for chain tensioning is known (see, for example, drawing 11187-10006060G4 ″ Hydraulic chain tensioner ″, VAZ UPD).

Устройство состоит из цилиндрического корпуса с фланцем и основанием, внутри которого установлен подпружиненный пустотелый плунжер, образующий с корпусом плунжерную пару. Наружный торец плунжера сопряжен с башмаком цепи, а противоположный имеет крышку с маслоподающим каналом и обратным клапаном. Между основанием корпуса и крышкой плунжера образована демпфирующая камера. Камера связана с маслоподающей магистралью системы смазки щелевым дросселем. Пружина в совокупности с усилием от давления масла обеспечивает перемещение плунжера и натяжение цепи. Динамические нагрузки от участка цепи через башмак и плунжер передаются на гидравлический демпфер. При этом следует отметить - жесткость демпфирования, а соответственно и нагрузка на башмак, связана с величиной гидравлического сопротивления щелевого дросселя.The device consists of a cylindrical body with a flange and a base, inside of which a spring-loaded hollow plunger is installed, forming a plunger pair with the body. The outer end of the plunger is mated to a shoe of the chain, and the opposite has a cover with an oil supply channel and a check valve. A damping chamber is formed between the base of the housing and the cap of the plunger. The chamber is connected to the oil supply line of the slit choke lubrication system. The spring in combination with the force from the oil pressure provides the movement of the plunger and the tension of the chain. Dynamic loads from the chain section are transmitted to the hydraulic damper through the shoe and plunger. It should be noted - the damping stiffness, and accordingly the load on the shoe, is associated with the hydraulic resistance of the slotted inductor.

Известно, что щелевой дроссель имеет постоянное проходное сечение и, следовательно, его гидравлическое сопротивление находится в зависимости от температурного градиента масла. Это обстоятельство приводит к появлению градиента жесткости демпфирования. А именно, на ″холодном″ масле, в режиме жесткого демпфирования, происходит интенсивный износ башмака, а на ″горячем″ масле увеличивается амплитуда колебаний цепи. Дополнительно к изложенному следует добавить - работоспособность гидравлического демпфера зависит от герметичности обратного клапана и отсутствия в нем воздуха.It is known that a slit choke has a constant flow area and, therefore, its hydraulic resistance depends on the temperature gradient of the oil. This circumstance leads to the appearance of a damping stiffness gradient. Namely, in ″ cold ″ oil, in the hard damping mode, intensive wear of the shoe occurs, and in ″ hot ″ oil the amplitude of the chain oscillations increases. In addition to the above, it should be added that the performance of the hydraulic damper depends on the tightness of the check valve and the absence of air in it.

Циклический режим работы устройства, когда шарик прецессирует в осевом направлении, открывая и закрывая маслоподающий канал, создает некоторые трудности в обеспечении требуемой герметичности обратного клапана особенно при работе на ″грязном″ и ″холодном″ масле. Это связано с тем, что усилие, развиваемое пружинным элементом шарика, составляет 6...10 грамм, что накладывает определенные ограничения на вязкость масла, которая взаимосвязана с температурным градиентом и зашлакованностью как продуктами износа, так и окислами самого масла. Из практики известно, что герметичность обратного клапана перестает удовлетворять требуемым условиям демпфирования при запуске двигателя в зимнее время, например при -20°С, а также в процессе работы на ″грязном″ масле. Это обстоятельство приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний участка цепи, и, как следствие, к разрушению привода механизма газораспределения.The cyclic mode of operation of the device, when the ball precesses in the axial direction, opening and closing the oil supply channel, creates some difficulties in ensuring the required tightness of the non-return valve, especially when working on ″ dirty ″ and ″ cold ″ oil. This is due to the fact that the force developed by the spring element of the ball is 6 ... 10 grams, which imposes certain restrictions on the viscosity of the oil, which is interconnected with the temperature gradient and slagged by both wear products and oxides of the oil itself. It is known from practice that the tightness of the non-return valve ceases to satisfy the required damping conditions when starting the engine in winter, for example at -20 ° C, and also in the process of working on ″ dirty ″ oil. This circumstance leads to a sharp increase in the amplitude of oscillations of the chain section, and, as a consequence, to the destruction of the drive of the gas distribution mechanism.

Известно гидромеханическое устройство для натяжения цепи (см., например, пат. России №2163986, М.кл. F 16 Н 7/08 от 16.02.2000 г.), содержащее цилиндрический корпус с кольцевыми проточками и дроссельным отверстием, подвижную крышку корпуса с канавкой, маслоподающим каналом и обратным клапаном. При этом в корпусе со стороны крышки выполнено дроссельное отверстие, которое может перекрываться наружной поверхностью крышки, что обеспечило равномерное демпфирование колебательных процессов на любых температурных режимах. Кроме этого, шаговый механизм фиксации обратного хода при нарушении герметичности обратного клапана сохранил работоспособность механизма газораспределения двигателя. Однако необходимость установки устройства с возможностью аксиального перемещения, т.е. с небольшим радиальным зазором приводит к нежелательным ″паразитным″ протечкам, что в свою очередь способствует заиливанию кольцевого зазора продуктами износа, шлаками и, как следствие, нарушению работоспособности.A hydromechanical device for tensioning a chain is known (see, for example, Pat. Of Russia No. 2163986, M. Cl. F 16 H 7/08 of 02.16.2000), comprising a cylindrical body with annular grooves and a throttle opening, a movable housing cover with groove, oil feed channel and check valve. At the same time, a throttle hole is made in the housing from the lid side, which can be overlapped by the outer surface of the lid, which ensured uniform damping of oscillatory processes at any temperature conditions. In addition, the step-by-step mechanism for fixing the reverse stroke in case of violation of the tightness of the check valve retained the efficiency of the engine gas distribution mechanism. However, the need to install the device with the possibility of axial movement, i.e. with a small radial clearance leads to undesirable "parasitic" leaks, which in turn contributes to siltation of the annular gap with wear products, slags and, as a result, malfunction.

Дополнительно к изложенному следует добавить, для получения минимального износа башмака и соответственно длительной работоспособности необходимо подбирать пружину с минимально допустимым усилием. В свою очередь избыточное давление масла системы смазки, воздействуя на корпус, приводит, во-первых, к увеличению нагрузок на башмак и, во-вторых, его аксиальному смещению. Осевому перемещению корпуса противодействует пружина плунжера. Однако по мере износа башмака и растяжения цепи плунжер выдвигается из корпуса и, когда силовое противодействие пружины становится недостаточным, сопряжение крышки корпуса с элементами двигателя нарушается с образованием осевого зазора, что ухудшает эксплуатационные характеристики двигателя.In addition to the above, it should be added that in order to obtain minimal shoe wear and, accordingly, long-term performance, it is necessary to select a spring with a minimum allowable force. In turn, the excess pressure of the oil of the lubrication system, acting on the body, leads, firstly, to an increase in the loads on the shoe and, secondly, to its axial displacement. Axial movement of the housing is counteracted by the plunger spring. However, as the shoe wears out and the chain stretches, the plunger extends from the housing and, when the force reaction of the spring becomes insufficient, the pairing of the housing cover with the engine elements is violated with the formation of an axial clearance, which affects the performance of the engine.

Прототипом предлагаемого изобретения является гидромеханическое устройство по патенту РФ №2163986.The prototype of the invention is a hydromechanical device according to the patent of the Russian Federation No. 2163986.

Задача изобретения - повышение работоспособности и надежности гидромеханического устройства.The objective of the invention is to improve the health and reliability of the hydromechanical device.

Для решения задачи в гидромеханическом устройстве для натяжения цепи, содержащем цилиндрический корпус с фланцем и кольцевыми проточками, крышку корпуса с маслоподающим каналом и обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом плунжерную пару полый плунжер с основанием и упорными элементами для образования монтажной капсулы и шагового механизма фиксации обратного хода, основание плунжера выполнено подвижным и имеет аксиальный цилиндрический выступ в виде обечайки, сопряженный с частью внутренней поверхности плунжера с образованием второй плунжерной пары, при этом на выступе со стороны основания выполнено дроссельное отверстие с возможностью перекрытия его внутренней поверхностью плунжера, кроме того, на внутренней поверхности плунжера выполнена кольцевая проточка с упорным элементом, который может сопрягаться с боковыми поверхностями канавки трапецеидального профиля на выступе основания.To solve the problem in a hydromechanical device for chain tension, which contains a cylindrical body with a flange and annular grooves, a body cover with an oil supply channel and a check valve, a spring-loaded hollow plunger with a body and a plunger pair with a base and thrust elements to form an assembly capsule and a step fixing mechanism the return stroke, the base of the plunger is movable and has an axial cylindrical protrusion in the form of a shell, paired with a part of the inner surface of the plunger with azovaniem second plunger assembly, while on the ledge from the base configured orifice to overlap the inner surface of the plunger, in addition, on the inner surface of the plunger an annular groove with a stop element which can mate with the side surfaces of the groove of trapezoidal profile on the base of the projection.

На чертеже изображен продольный разрез гидромеханического устройства для натяжения цепи.The drawing shows a longitudinal section of a hydromechanical device for tensioning the chain.

Устройство содержит корпус 1 с фланцем 2 и крепежным элементом 3. Внутри корпуса установлена крышка 4 и плунжер 5 с пружиной 6. Крышка 4 имеет маслоподающий канал 7 и шариковый обратный клапан 8. Плунжер 5 имеет подвижное основание 9 с аксиальным цилиндрическим выступом 10. На выступе 10 имеется дроссельное отверстие 11 и канавка 12, которая ограничивает осевое перемещение основания 9. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены кольцевые проточки 13 и канавка 14. Плунжер 5 имеет канавки 15, 16, 17, в которых установлены упорные элементы соответственно 18, 19, 20. Упорный элемент 19 и канавка 14 корпуса 1 могут образовывать монтажную капсулу, а упорный элемент 18 и кольцевые проточки 13 - шаговый механизм фиксации обратного хода. Внутренняя поверхность плунжера 5 при аксиальном перемещении основания 9 может перекрывать дроссельное отверстие 11. Упорный торец основания 9 взаимодействует с башмаком 21 цепи 22.The device comprises a housing 1 with a flange 2 and a fastener 3. A cover 4 and a plunger 5 with a spring 6 are installed inside the housing. The cover 4 has an oil supply channel 7 and a ball check valve 8. The plunger 5 has a movable base 9 with an axial cylindrical protrusion 10. On the protrusion 10 there is a throttle hole 11 and a groove 12, which limits the axial movement of the base 9. On the inner surface of the housing 1 there are annular grooves 13 and a groove 14. The plunger 5 has grooves 15, 16, 17 in which the stop elements 18, 1, respectively, are installed 9, 20. The stop element 19 and the groove 14 of the housing 1 can form a mounting capsule, and the stop element 18 and the annular grooves 13 - a step mechanism for fixing the reverse stroke. The inner surface of the plunger 5 during axial movement of the base 9 may overlap the throttle hole 11. The thrust end of the base 9 interacts with the shoe 21 of the chain 22.

Гидромеханическое устройство работает следующим образом.Hydromechanical device operates as follows.

Перед монтажом устройства в изделие плунжер 5 зафиксирован в корпусе 1 посредством упорного элемента 19 и канавки 14. После установки устройства в изделие плунжер 5 дефиксируется и пружина 6 через основание 9 плунжера 5 и башмак 21 натягивает цепь 22. После запуска, например, механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания динамические нагрузки от привода распределительного вала начинают перемещать основание 9 в сторону крышки 3 корпуса 1. При этом плунжер 5 зафиксирован от осевого перемещения в сторону крышки 4 механизмом фиксации обратного хода. В процессе осевого перемещения основания 9 масло из внутренней полости дросселируется через отверстие 11 в систему смазки, обеспечивая плавное демпфирование динамических нагрузок. Если гидравлического сопротивления дросселя 11 не хватает для обеспечения режима плавного гидравлического торможения, то по мере осевого перемещения основания 9 происходит перекрытие проходного сечения дроссельного отверстия 11 внутренней поверхностью плунжера 5, что приводит к увеличению его гидравлического сопротивления.Before mounting the device in the product, the plunger 5 is fixed in the housing 1 by means of the stop element 19 and the groove 14. After installing the device in the product, the plunger 5 is unlocked and the spring 6 through the base 9 of the plunger 5 and the shoe 21 pulls the chain 22. After starting, for example, the engine gas distribution mechanism internal combustion dynamic loads from the camshaft drive begin to move the base 9 towards the cover 3 of the housing 1. At the same time, the plunger 5 is fixed from axial movement towards the cover 4 by the locking mechanism military move. In the process of axial movement of the base 9, oil from the internal cavity is throttled through the hole 11 into the lubrication system, providing smooth damping of dynamic loads. If the hydraulic resistance of the throttle 11 is not enough to ensure smooth hydraulic braking, then, as the axial movement of the base 9, the passage section of the throttle hole 11 is blocked by the inner surface of the plunger 5, which leads to an increase in its hydraulic resistance.

Таким образом происходит автоматическая настройка демпфирующей системы на безударный режим работы. Потери масла компенсируются из системы смазки двигателя через маслоподающий канал 7 и шариковый обратный клапан 8. По мере износа башмака 21 и растяжения цепи 22 пружина 6 через основание 9 и кольцевой элемент 20 перемещает плунжер 5 с кольцевым элементом 18 в другую кольцевую проточку 13 корпуса 1 и устройство начинает работать в режиме мягкого демпфирования описанного выше. В случае потери герметичности шарикового обратного клапана 8 вступает в работу механизм фиксации обратного хода, обеспечивая сохранение работоспособности газораспределительного механизма.Thus, the damping system is automatically tuned to the shock-free operation mode. Oil losses are compensated from the engine lubrication system through the oil supply channel 7 and the ball check valve 8. As the shoe 21 is worn and the chain 22 is stretched, the spring 6 moves the plunger 5 with the ring element 18 into the other ring groove 13 of the housing 1 through the base 9 and the ring element 20 the device begins to operate in soft damping mode described above. In the case of loss of tightness of the ball check valve 8, a backstop fixation mechanism comes into operation, ensuring the operation of the gas distribution mechanism.

Таким образом, предложенное конструктивное решение обеспечило мягкое демпфирование динамических нагрузок на любых режимах работы двигателя, что повысило надежность и работоспособность гидромеханического устройства для натяжения цепи.Thus, the proposed constructive solution provided soft damping of dynamic loads at any engine operating conditions, which increased the reliability and operability of the hydromechanical device for chain tension.

Claims

1. A hydromechanical device for chain tension, comprising a cylindrical housing with a flange and annular grooves, a housing cover with an oil supply channel and a check valve, a spring-loaded hollow plunger forming a plunger pair with a housing with a base and thrust elements to form an assembly capsule and a step mechanism for fixing the reverse stroke characterized in that the base of the plunger is movable and has an axial cylindrical protrusion in the form of a shell mating with a part of the inner surface of the plunger with the formation of the second plunger pair, while on the protrusion from the base, a throttle hole is made with the possibility of overlapping it with the inner surface of the plunger.

2. The hydromechanical device for chain tensioning according to claim 1, characterized in that an annular groove is made on the inner surface of the plunger with a stop element that can mate with the lateral surfaces of the groove of the trapezoidal profile on the base protrusion.