RU2290554C1

RU2290554C1 - Hydromechanical device for chain tension

Info

Publication number: RU2290554C1
Application number: RU2005115596/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Вахрамов (RU); Николай Александрович Вахрамов
Original assignee: Николай Александрович Вахрамов
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-27
Also published as: RU2005115596A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: device comprises housing made of a hollow cylinder, movable lid with ring groove, oil supplying passage, and ball check valve, which defines plunger pair together with the housing, spring-loaded plunger with stop members to define assembling capsule, and step mechanism for locking reverse stroke. The plunger and housing define second plunger pair. The outer surface of the lid is provided with additional ring groove from the side of the plunger. The groove is connected with the internal space through throttle opening. The housing is provided with oil supplying opening that is located in front of the groove in the housing. A part of the cross-section of the opening opposite to the groove can be overlapped by the outer side of the lid.

EFFECT: improved structure.

1 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 поддержания 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. Следует отметить - динамические нагрузки вызваны технологическими погрешностями изготовления цепи (неравномерность звеньев) и приводных звездочек распределительного вала.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. It should be noted - dynamic loads are caused by technological errors in the manufacture of the chain (uneven links) and camshaft drive sprockets.

Для компенсации этих нагрузок обычно используется гидравлический демпфер, состоящий из камеры, подпитываемой через обратный клапан из нагнетательной магистрали и перепускного дросселя. Требуемую жидкость гидравлического демпфера обеспечивают гидравлическим сопротивлением перепускного дросселя.To compensate for these loads, a hydraulic damper is usually used, consisting of a chamber fed through a check valve from the discharge line and the bypass throttle. The required hydraulic damper fluid is provided with the hydraulic resistance of the bypass choke.

Известно гидромеханическое устройство для натяжения цепи (см., например, пат. ФРГ №3636918, кл. F 16 H 7/08, 1986 г.).Known hydromechanical device for chain tension (see, for example, US Pat. Germany No. 3636918, class. F 16 H 7/08, 1986).

Устройство состоит из корпуса в виде полого цилиндра с основанием, внутри которого установлен подпружиненный плунжер, образующий с корпусом плунжерную пару. Наружный торец плунжера сопряжен с башмаком цепи, а противоположный имеет маслоподающий канал с обратным клапаном и образует с основанием корпуса демпфирующую камеру. Камера связана с маслоподающей магистралью системы смазки щелевым дросселем. Плунжерная пара имеет шаговый механизм фиксации обратного хода плунжера, состоящий из аксиального ряда кольцевых расточек на внутренней поверхности корпуса, и упорного кольца, расположенного в специальной канавке плунжера. Пружина в совокупности с усилием от давления масла обеспечивает перемещение плунжера и натяжение цепи. Динамические нагрузки от цепи через башмак и плунжер передаются на гидравлический демпфер. При этом следует отметить, что жесткость демпфирования связана с величиной гидравлического сопротивления щелевого дросселя. 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 колебания цепи.The device consists of a body in the form of a hollow cylinder with a base, inside of which a spring-loaded plunger is installed, forming a plunger pair with the body. The outer end of the plunger is paired with a shoe of the chain, and the opposite has an oil supply channel with a check valve and forms a damping chamber with the base of the housing. The chamber is connected to the oil supply line of the slit choke lubrication system. The plunger pair has a stepping mechanism for fixing the plunger back stroke, consisting of an axial row of annular bores on the inner surface of the housing, and a thrust ring located in a special plunger groove. 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 are transmitted to the hydraulic damper through the shoe and plunger. It should be noted that the damping stiffness is related to the hydraulic resistance of the slotted inductor. 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 the “hot” oil, the amplitude of the chain oscillation increases.

Для получения длительной работоспособности башмака необходимо подбирать пружину с минимально допустимым усилием. По мере износа башмака и растяжения цепи плунжер перемещается и силовое воздействие пружины ослабевает. В то же время корпус под воздействием давления системы смазки стремится к осевому перемещению, которому противодействует пружина плунжера. Когда силовое противодействие пружины становится недостаточным, корпус начинает перемещаться, выбирая свободный ход, и через шаговый механизм фиксации сопрягается с плунжером, в результате чего устройство единым блоком (плунжер, корпус) начинает компенсировать динамические нагрузки ударным способом, без участия щелевого дросселя плунжерной пары.To obtain long-term performance of the shoe, it is necessary to select a spring with a minimum allowable force. As the shoe wears out and the chain stretches, the plunger moves and the force of the spring weakens. At the same time, the housing, under the influence of the pressure of the lubrication system, tends to axial displacement, which is counteracted by the plunger spring. When the force of the spring becomes insufficient, the body begins to move, choosing a free run, and through the stepping mechanism it locks with the plunger, as a result of which the device begins to compensate for dynamic loads in a single block (plunger, housing) without the slotted choke of the plunger pair.

Известно гидромеханическое устройство для натяжения цепи капсульного типа (см., например, пат. РФ №2067232, М кл. F 16 H 7/08 от 03.04.1992 г.), содержащее корпус в виде полого цилиндра, крышку с резьбовым дросселем и каналом для подачи масла, шариковый обратный клапан, подпружиненный плунжер, образующий с корпусом плунжерную пару. При этом на наружной поверхности плунжера выполнена ступенчатая канавка специального профиля, где установлен упорный элемент, который может последовательно взаимодействовать с кольцевыми проточками корпуса, обеспечивая возможность аксиального перемещения плунжера только в одном направлении (шаговый механизм фиксации обратного хода). Кроме этого, на плунжере со стороны башмака цепи в специальной канавке установлено монтажное кольцо, которое в процессе транспортировки, т.е. при нерабочем состоянии устройства, запирает плунжер в корпусе с образованием капсулы. В рабочем состоянии монтажное кольцо остается в канавке плунжера.A hydromechanical device is known for tensioning a capsule type chain (see, for example, Pat. RF No. 2067232, M class F 16 H 7/08 of 04/03/1992), comprising a housing in the form of a hollow cylinder, a cover with a threaded throttle and a channel for oil supply, ball check valve, spring-loaded plunger, forming a plunger pair with the housing. At the same time, a stepped groove of a special profile is made on the outer surface of the plunger, where a thrust element is installed, which can sequentially interact with the annular grooves of the housing, providing the axial movement of the plunger in only one direction (step-by-step mechanism for fixing the reverse stroke). In addition, on the plunger from the side of the chain shoe, a mounting ring is installed in a special groove, which during transportation, i.e. when the device is inoperative, it closes the plunger in the housing with the formation of a capsule. In working condition, the mounting ring remains in the groove of the plunger.

Указанное техническое решение использовало для демпфирования резьбовой дроссель, который, как и щелевой, имеет постоянное проходное сечение, т.е. его гидравлическое сопротивление и соответственно жесткость демпфирования зависит от температуры масла. Это обстоятельство, как и в предыдущем случае, не позволяет устройству обеспечивать стабильные демпфирующие характеристики, не зависящие от температурного градиента, что приводит к снижению работоспособности устройства.The indicated technical solution used a throttling throttle for damping, which, like the slotted one, has a constant flow area, i.e. its hydraulic resistance and accordingly the damping stiffness depends on the oil temperature. This circumstance, as in the previous case, does not allow the device to provide stable damping characteristics that are independent of the temperature gradient, which leads to a decrease in the operability of the device.

Дополнительно следует отметить, как и в предыдущем случае, при ослаблении силового воздействия пружины корпус под воздействием избыточного давления системы смазки перемещается и через шаговый механизм упирается в плунжер. Это нарушает процесс демпфирования и приводит к ударному сопряжению крышки с блоком или головкой блока цилиндров, что также способствует снижению работоспособности устройства.In addition, it should be noted, as in the previous case, when the force of the spring is weakened, the housing moves under the influence of excess pressure of the lubrication system and abuts against the plunger through the stepping mechanism. This disrupts the damping process and leads to shock mating of the cover with the block or cylinder head, which also contributes to a decrease in the operability of the device.

Известно гидромеханическое устройство для натяжения цепи капсульного типа (см., например, пат. РФ №2163986, кл. F 16 Н 7/08 от 16.02.2000 г.).A hydromechanical device is known for tensioning a capsule type chain (see, for example, Pat. RF No. 2163986, class F 16 H 7/08 of February 16, 2000).

Устройство состоит из корпуса в виде полого цилиндра, подвижной крышки корпуса с маслоподающим каналом и обратным клапаном. Внутри корпуса установлен подпружиненный плунжер с шаговым механизмом фиксации обратного хода. Шаговый механизм состоит из упорного кольца, расположенного в канавке плунжера, которое может взаимодействовать с рядом аксиальных расточек корпуса. Кроме этого, на плунжере со стороны рабочего торца в специальной канавке установлено монтажное кольцо, которое при нерабочем состоянии устройства запирает плунжер в корпусе с образованием монтажной капсулы. В рабочем состоянии монтажное кольцо остается в канавке плунжера. В качестве демпфера устройство использует дроссельное отверстие корпуса, которое может перекрываться наружной поверхностью крышки. Изменяя проходное сечение дроссельного отверстия, устройство автоматически может настраиваться на любой температурный режим двигателя.The device consists of a housing in the form of a hollow cylinder, a movable housing cover with an oil supply channel and a check valve. Inside the body, a spring-loaded plunger with a stepping mechanism for fixing the reverse stroke is installed. The stepping mechanism consists of a thrust ring located in the groove of the plunger, which can interact with a number of axial bores of the housing. In addition, a mounting ring is installed on the plunger on the side of the working end in a special groove, which, when the device is inoperative, locks the plunger in the housing with the formation of the mounting capsule. In working condition, the mounting ring remains in the groove of the plunger. As a damper, the device uses a throttle hole in the housing, which can overlap with the outer surface of the cover. By changing the flow area of the throttle hole, the device can automatically adjust to any temperature conditions of the engine.

Известно, что для получения плунжерного сопряжения с микронными зазорами необходимо хонингование или притирка внутренней поверхности корпуса. Это обстоятельство способствует забиванию дроссельного отверстия микроскопическими частицами, образовавшимися в процессе обработки, или частицами абразива. Очистка дроссельного отверстия приводит к появлению технологических сложностей и, как следствие, к удорожанию конструкции. Кроме этого, наличие температурного градиента по толщине стенки корпуса и длительная работа дросселя в застойном режиме способствуют его облитерации (заилиниванию) продуктами износа двигателя и шлаками самого масла. Это обстоятельство приводит к нарушению работоспособности устройства в целом. Дополнительно к изложенному следует добавить, что коническая поверхность на крышке напротив дроссельного отверстия усугубляет и ускоряет процесс его «забивания» микрочастицами, что также способствует снижению работоспособности.It is known that to obtain plunger mating with micron gaps, honing or lapping of the inner surface of the housing is necessary. This circumstance contributes to the clogging of the throttle aperture by microscopic particles formed during processing, or by abrasive particles. Cleaning the throttle hole leads to the appearance of technological difficulties and, as a consequence, to the cost of construction. In addition, the presence of a temperature gradient across the wall thickness of the casing and prolonged operation of the throttle in a stagnant mode contribute to its obliteration (silting up) of engine wear products and toxins of the oil itself. This circumstance leads to a malfunction of the device as a whole. In addition to the above, it should be added that the conical surface on the cover opposite the throttle hole aggravates and accelerates the process of its “clogging” with microparticles, which also contributes to a decrease in working capacity.

Прототипом предлагаемого изобретения является гидромеханическое устройство для натяжения цепи по пат. РФ №2163986.The prototype of the invention is a hydromechanical device for chain tension according to US Pat. RF №2163986.

Целью предлагаемого изобретения является усовершенствование конструкции, повышение работоспособности и надежности.The aim of the invention is to improve the design, increase efficiency and reliability.

Для этого необходимо разместить дроссельное отверстие в другом месте, где нет температурного градиента по толщине стенки, а также увеличить проходное сечение перекрываемого дросселя, что позволяет исключить явление облитерации.To do this, it is necessary to place the throttle hole in another place where there is no temperature gradient across the wall thickness, and also to increase the flow area of the blocked throttle, which eliminates the phenomenon of obliteration.

Указанная цель достигается тем, что в известном гидромеханическом устройстве для натяжения цепи, содержащем корпус в виде полого цилиндра, подвижную и образующую с корпусом плунжерную пару, крышку корпуса с кольцевой канавкой, маслоподающим каналом и шариковым обратным клапаном, подпружиненный и образующий с корпусом вторую плунжерную пару, плунжер с упорными элементами для образования монтажной капсулы и шагового механизма фиксации обратного хода, на наружной поверхности крышки со стороны плунжера дополнительно выполнена кольцевая проточка, связанная с внутренней полостью дроссельным отверстием, а в корпусе напротив канавки и проточки крышки выполнено маслоподающее отверстие, часть проходного сечения которого, расположенного напротив проточки, может перекрываться наружной поверхностью крышки, кроме этого, в корпусе напротив канавки крышки дополнительно выполнена кольцевая расточка треугольного профиля с кольцевым элементом, который может сопрягаться с боковыми поверхностями канавки.This goal is achieved by the fact that in the known hydromechanical device for chain tension, comprising a housing in the form of a hollow cylinder, a movable and forming a plunger pair with the housing, a housing cover with an annular groove, an oil supply channel and a ball check valve, spring-loaded and forming a second plunger pair with the housing , a plunger with thrust elements for forming an assembly capsule and a step mechanism for fixing the reverse stroke, an annular ring is additionally made on the outer surface of the lid from the plunger side a groove connected to the internal cavity by a throttle hole, and in the case opposite the groove and the groove of the cover, an oil supply hole is made, a part of the passage section of which, located opposite the groove, can overlap with the outer surface of the cover, in addition, in the case opposite the groove of the cover, an additional circular bore of a triangular profile is additionally made with an annular element that can mate with the side surfaces of the groove.

На чертеже изображен общий вид гидромеханического устройства для натяжения цепи.The drawing shows a General view of the hydromechanical device for chain tension.

Устройство содержит корпус 1, крышку 2 и плунжер 3 с пружиной 4. Крышка 2 имеет кольцевую канавку 5, маслоподающий канал 6, шариковый обратный клапан 7, кольцевую проточку 8 и дроссельное отверстие 9. На плунжере 3 в специальных канавках 10, 11 установлены упругие кольцевые элементы соответственно 12, 13. Кольцевой элемент 12 и расточка 14 корпуса 1 могут образовывать монтажную капсулу, а кольцевой элемент 13 и расточка 15 - шаговый механизм фиксации обратного хода.The device comprises a housing 1, a cover 2 and a plunger 3 with a spring 4. The cover 2 has an annular groove 5, an oil supply channel 6, a ball check valve 7, an annular groove 8 and a throttle opening 9. On the plunger 3 in the special grooves 10, 11 are installed elastic ring elements 12, 13, respectively. The annular element 12 and the bore 14 of the housing 1 can form a mounting capsule, and the annular element 13 and the bore 15 are a step mechanism for fixing the reverse stroke.

Корпус 1 имеет маслоподающее отверстие 16, расточку 17 с кольцевым элементом 18. Кольцевой элемент 18 и расточка 17 ограничивают осевое перемещение крышки 2. Крышка 2 при аксиальном перемещении может перекрывать часть проходного сечения отверстия 16, расположенного напротив проточки 8.The housing 1 has an oil supply hole 16, a bore 17 with an annular element 18. The annular element 18 and the bore 17 limit the axial movement of the cover 2. The cover 2 during axial movement can overlap a portion of the passage section of the hole 16 located opposite the groove 8.

Гидромеханическое устройство работает следующим образом. Перед монтажом устройства в изделие плунжер 3 зафиксирован в корпусе 1 посредством кольцевого элемента 12 и расточки 14. После установки устройства в изделие плунжер 3 дефиксируется и пружина 4 через плунжер 3 натягивает цепь. При этом кольцевой элемент 13 занимает положение или в одной из расточек 15 корпуса 1, или между расточками. После запуска, например, механизма газораспределения динамические нагрузки от привода распределительного вала начинают перемещать плунжер 3, кольцевой элемент 13, корпус 1 к крышке 2. При этом масло из внутренней полости через дроссельное отверстие 9, проточку 8 и маслоподающее отверстие 16 дросселируется в систему смазки, обеспечивая плавное демпфирование динамических нагрузок. Если гидравлического сопротивления дросселя 9 не хватает для обеспечения режима плавного демпфирования, то происходит автоматическое увеличение гидравлического сопротивления путем уменьшения проходного сечения сегмента отверстия 16, расположенного напротив проточки 8. Уменьшение проходного сечения сегмента отверстия 16 происходит за счет его перекрытия наружной поверхностью крышки 2. Таким образом, происходит автоматическая настройка демпфирующей системы на безударный режим работы. Потери масла компенсируются из системы смазки двигателя через маслоподающий канал 6 и шариковый обратный клапан 7. Размещение дроссельного отверстия 9 в проточке 8, где практически отсутствует температурный градиент, позволяет исключить возможность его облитерации. Вероятность заиливания сегмента маслоподающего отверстия практически сведена к нулю за счет его большого проходного сечения.Hydromechanical device operates as follows. Before mounting the device in the product, the plunger 3 is fixed in the housing 1 by means of an annular element 12 and a bore 14. After installing the device in the product, the plunger 3 is fixed and the spring 4 pulls the chain through the plunger 3. While the annular element 13 occupies a position either in one of the bores 15 of the housing 1, or between the bores. After starting, for example, the gas distribution mechanism, dynamic loads from the camshaft drive begin to move the plunger 3, the ring element 13, the housing 1 to the cover 2. In this case, the oil from the inner cavity through the throttle hole 9, the groove 8 and the oil supply hole 16 is throttled into the lubrication system, providing smooth damping of dynamic loads. If the hydraulic resistance of the throttle 9 is not sufficient to ensure smooth damping, then the hydraulic resistance increases automatically by reducing the passage section of the hole segment 16 located opposite the groove 8. The passage diameter of the hole segment 16 is reduced due to its overlapping by the outer surface of the cover 2. Thus , the damping system is automatically configured for shock-free operation. Oil losses are compensated from the engine lubrication system through the oil supply channel 6 and ball check valve 7. Placing the throttle hole 9 in the groove 8, where there is practically no temperature gradient, eliminates the possibility of obliteration. The probability of siltation of the segment of the oil supply hole is practically reduced to zero due to its large bore.

Таким образом, предложенное конструктивное решение исключило облитерацию дросселя и 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 eliminated throttle obliteration and 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 tensioning a chain, comprising a housing in the form of a hollow cylinder, a movable and forming a plunger pair cover with an annular groove, an oil supply channel and a ball check valve, spring-loaded and forming a second plunger pair with a housing, a plunger with thrust elements to form an assembly capsule and a step mechanism for fixing the reverse stroke, characterized in that on the outer surface of the cover on the side of the plunger an additional annular groove is made associated with the inner olostyu throttle opening, and the housing opposite the grooves, and the groove holds the cover oil supplying opening part flow cross section of which, located opposite the groove, may overlap the outer surface of the cover.

2. The hydromechanical device according to claim 1, characterized in that in the case opposite the groove of the lid, an annular boring of a triangular profile with an annular element is additionally made, which can mate with the side surfaces of the groove.