Содержащий масляный насос узел двигателя внутреннего сгорания (варианты) и способ извлечения масляного насоса из узла двигателя внутреннего сгорания - RU2696162C2
Код документа: RU2696162C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение в общем относится к системам и способам извлечения из узла двигателя внутреннего сгорания масляного насоса, прикрепленного с помощью одного или нескольких пригнанных болтов.
Сущность изобретения / предшествующий уровень техники
Масляный насос, имеющийся в двигателе транспортного средства, приводят в движение от уравновешивающего вала, расположенного под коленчатым валом и цилиндрами двигателя. Уравновешивающий вал, приводимый во вращение коленчатым валом через зубчатую передачу, соединяется с частью масляного насоса посредством зацепления. Когда двигатель работает, масляный насос тоже работает для поддержания давления масла, находящегося в поддоне картера двигателя (т.е. в масляном поддоне). Масло под давлением направляют через ряд каналов, расположенных повсюду в двигателе, для обеспечения охлаждения и/или смазки двигателя и его элементов. На протяжении срока службы двигателя, масляный насос может периодически проходить техобслуживание и/или замену. По существу, авторы настоящего изобретения поняли, что желательно предложить опорную конструкцию масляного насоса, позволяющую легко извлекать масляный насос из двигателя в целях экономии денег и времени.
В конструкции вала масляного насоса и уравновешивающего вала, предложенной Endo и др. в документе US 6758183, коленчатый вал приводит в движение масляный насос через ряд соединений и валов. Ведущая звездочка закреплена на коленчатом валу, и бесконечная цепь соединяет эту ведущую звездочку с ведомой звездочкой, закрепленной на входном уравновешивающем валу. Вращающую сила коленчатого вала передают от входного уравновешивающего вала к выходному уравновешивающему валу через шестерни так, что вал масляного насоса может вращаться. В этом варианте осуществления два уравновешивающих вала расположены рядом, и масляный насос смонтирован на валу масляного насоса, причем этот вал коллинеарен выходному уравновешивающему валу. Вследствие близости ведомой звездочки, различных валов и масляного насоса, в сборке ведомая звездочка и другие элементы расположены перед масляным насосом. К другим элементам относятся натяжная система с корпусом натяжного устройства, колодка и трубчатый маслопровод. Элементы, расположенные на концах уравновешивающих валов, примыкают к масляному насосу так, что масляный насос зажат валом масляного насоса (соединенного с выходным уравновешивающим валом).
Однако авторы настоящего изобретения выявили возможные конструктивные проблемы масляного насоса, раскрытого в документе US 6758183. Если масляный насос требуется извлечь из двигателя для проведения техобслуживания или замены до того, как возникнет потребность в замене других частей, например валов, то конструкция может воспрепятствовать процессу извлечения. В частности, перед извлечением масляного насоса может потребоваться демонтаж деталей узла уравновешивающего вала и связанных с ним элементов. Так, например, ведомая звездочка, натяжная система и бесконечная цепь могут быть отсоединены и извлечены перед снятием масляного насоса с вала масляного насоса. Этот процесс может увеличить затраты времени и стоимость техобслуживания в связи с заменой или ремонтом масляного насоса. Кроме того, при повторной установке масляного насоса будет повторно устанавливаться и натяжная система, что может потребовать тщательного натяжения бесконечной цепи, а также регулировки других натяжных частей. По существу, периодическое техобслуживание масляного насоса может оказаться более дорогим, трудоемким и длительным, чем в других системах, обеспечивающих более легкий доступ к масляному насосу.
Соответственно, в одном из примеров вышеуказанные проблемы могут быть, по меньшей мере, частично разрешены с помощью системы, содержащей: масляный насос с ведущим хвостовиком, выполненный с возможностью зацепления с уравновешивающим валом внутри полностью закрытой опорной конструкции, причем ведущий хвостовик выполнен с возможностью жесткого зацепления и вращения с уравновешивающим валом; и несколько пригнанных болтов, фиксирующих и центрирующих масляный насос на раме двигателя, причем существенно плоская нижняя поверхность масляного насоса непосредственно контактирует с существенно плоской верхней поверхностью рамы двигателя. Таким образом, техобслуживание или замена масляного насоса могут быть проведены с одновременным извлечением из двигателя меньшего количества элементов в процессе техобслуживания. Аналогичным образом, установка масляного насоса обратно в двигатель также облегчается. Каждый из пригнанных болтов содержит стержень без резьбы, штифтовую часть и резьбовую часть так, что штифтовая часть лишь частично входит и в масляный насос, и в раму двигателя, чтобы обеспечить центровку, тогда как резьбовая часть входит в зацепление с резьбой резьбового отверстия в раме двигателя. Путем извлечения пригнанных болтов, сдвига масляного насоса в осевом направлении и съема масляного насоса из двигателя в поперечном направлении, можно извлечь масляный насос из двигателя, не извлекая другие элементы, например, уравновешивающий вал.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание дано для представления в упрощенной форме отдельных идей, которые далее раскрываются в подробном описании. Вышеприведенное не имеет цели представить ключевые или существенные признаки заявляемого объекта, объем которого определяется только формулой изобретения, следующей за подробным описанием. Кроме того, заявляемый объект не ограничен вариантами осуществления, устраняющими какие-то недостатки, отмеченные выше или в какой-либо части данного описания.
Краткое описание графических материалов
На ФИГ. 1 представлено упрощенное схематическое изображение узла двигателя и связанных с ним элементов.
На ФИГ. 2 показан вид снизу узла двигателя; несколько частей удалены для ясности изображения.
На ФИГ. 3 показан вид сбоку пригнанного болта.
На ФИГ. 4 показан пригнанный болт по ФИГ. 3, вставленный в масляный насос и раму узла двигателя по ФИГ. 2.
На ФИГ. 5 показан вид в аксонометрии снизу узла двигателя по ФИГ. 2 с закрепленным масляным насосом.
На ФИГ. 6 показан узел двигателя по ФИГ. 5; пригнанные болты извлечены.
На ФИГ. 7 показан узел двигателя по ФИГ. 6; масляный насос сдвинут в осевом направлении.
На ФИГ. 8 показан узел двигателя ФИГ. 7; масляный насос извлечен.
На ФИГ. 9 показана блок-схема способа извлечения масляного насоса из узла двигателя.
Описание примеров осуществления изобретения
В нижеследующем подробном описании представлен узел двигателя и предлагаемые пригнанные болты, а также способ извлечения масляного насоса из узла двигателя без извлечения уравновешивающего вала. Схематическое изображение примера узла двигателя показано на ФИГ. 1. На ФИГ. 2 показан вид снизу узла двигателя с удаленным масляным поддоном для ясности изображения внутренних элементов. На ФИГ. 3 показан вид сбоку пригнанного болта, а на ФИГ. 4 показан в поперечном разрезе пригнанный болт, вставленный в масляный насос и раму двигателя. ФИГ. 5-8 иллюстрируют извлечение масляного насоса из узла двигателя: вначале извлекают пригнанные болты, затем сдвигают масляный насос в осевом направлении и снимают масляный насос в поперечном направлении из узла двигателя. Наконец, ФИГ. 9 раскрывает способ извлечения масляного насоса, представленный на ФИГ. 5-8.
На ФИГ. 1 представлено схематическое изображение примера узла 100 двигателя. Узел двигателя содержит головку 101 блока цилиндров, которая может быть съемно прикреплена (т.е. выборочно подсоединена) к блоку 102 цилиндров. В данном примере соединение головки 101 блока цилиндров и блока 102 цилиндров образует, по меньшей мере, один цилиндр для обеспечения сгорания и приведения в движение транспортного средства, частью которого является узел 100 двигателя. Понятно, что узел 100 двигателя может также содержать различные детали для крепления головки 101 блока цилиндров к блоку 102 цилиндров, например, прокладку головки (не показана), болты или другие соответствующие приспособления для крепления и т.п. Кроме того, узел 100 двигателя может содержать дополнительные элементы, выполненные для осуществления сгорания, по меньшей мере, в одном цилиндре.
В то время как головка 101 блока цилиндров подсоединена к верхней части блока 102 цилиндров, масляный поддон 103 подсоединен к нижней части блока цилиндров. Масляный поддон 103 может образовывать нижнюю конструкцию для закрытия элементов блока 102 цилиндров, например, коленчатого вала и шатунов для обеспечения движения транспортного средства. Масляный поддон 103, уплотненный с нижней стороны блока 102 цилиндров, может также содержать масляный резервуар, в котором под действием силы тяжести может собираться масло из остальной части узла 100 двигателя.
Блок 102 цилиндров содержит масляный насос 150, расположенный в нижней части блока цилиндров, рядом с масляным поддоном 103. В некоторых примерах осуществления масляный насос 150, прикрепленный к раме блока 102 цилиндров, выступает, по меньшей мере частично, в масляный поддон 103. Уравновешивающий вал 160, расположенный под коленчатым валом, может получать энергию от коленчатого вала через зубчатую передачу 165 и передавать эту энергию масляному насосу 150. Кроме того, блок 102 цилиндров и головка 101 блока цилиндров в некоторых случаях содержат ряд маслопроводных каналов 111, проведенных возле цилиндров по всему блоку цилиндров и головке блока цилиндров. По существу, охлаждающее масло или другой хладагент могут под давлением нагнетать масляным насосом 150 через каналы 111. Как подробнее объяснено ниже, каналы или отверстия 111 могут быть центрованы с отверстиями масляного насоса 150 для обеспечения эффективной подачи масла масляным насосом 150 в блок 102 цилиндров.
Наконец, контроллер 12 может быть подсоединен к различным элементам узла 100 двигателя электрическими соединениями 15. Следует заметить, что в узле 100 двигателя могут содержаться дополнительные элементы, не показанные на упрощенной схеме ФИГ. 1. К примеру, головка 101 блока цилиндров может быть выполнена с одним или несколькими распределительными валами для приведения в действие ряда впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра. Кроме того, узел 100 двигателя может содержать такие не показанные на ФИГ. 1 элементы, как впускные и выпускные коллекторы и топливную систему.
Обеспечение ремонтопригодности некоторых систем двигателя может потребовать возможности извлекать масляный насос в процессе техобслуживания с малым воздействием или без воздействия на соседние элементы, окружающие масляный насос. К числу соседних элементов могут относиться приводной вал, зубчатые передачи и другие аналогичные устройства. Поскольку может потребоваться, чтобы масляный насос периодически проходил техобслуживание и/или замену раньше остальной части двигателя, может быть полезно обеспечить возможность более легкого демонтажа масляного насоса, в сравнении с другими элементами. Так, например, можно сэкономить время и деньги, если для извлечения масляного насоса потребуется снять лишь несколько болтов в сравнении с необходимостью извлекать зубчатую передачу и другие части. По существу, вышеупомянутое требование ремонтопригодности может снизить затраты рабочего времени, расходы на гарантийное обслуживание и/или клиентские расходы на техобслуживание, и все это может быть полезно владельцу транспортного средства и может снизить общие расходы на содержание транспортного средства.
Как было описано выше в связи с ФИГ. 1, в некоторых системах двигателя масляный насос смонтирован под двигателем в поддоне картера или в другом подходящем месте в масляном поддоне. При таком размещении у нижнего края масляный насос можно приводить в движение уравновешивающим валом, получающим энергию вращения от коленчатого вала через ряд шестерен или других подходящих элементов. В некоторых примерах осуществления уравновешивающий вал имеет шестигранный вставной конец, входящий в шестигранный охватывающий привод в масляном насосе. По существу, для того чтобы извлечь масляный насос из двигателя, масляный насос вначале отсоединяют от вставного конца уравновешивающего вала в осевом направлении уравновешивающего вала (и коленчатого вала). Затем масляный насос может быть снят от двигателя в поперечном направлении, перпендикулярном осевому направлению. В других примерах уравновешивающий вал содержит шестигранный охвытывающий конец, принимающий шестигранный вставной конец масляного насоса. Кроме соединений шестигранником, возможны и другие конфигурации, при этом для того, чтобы извлечь масляный насос из узла двигателя, все равно требуется осевое относительное смещение масляного насоса относительно уравновешивающего вала. В некоторых вариантах осуществления для того, чтобы закрепить масляный насос на двигателе, используют сочетание кольцевых штифтов и монтажных болтов. В частности, кольцевые штифты в форме полых цилиндрических втулок частично вставляют в раму двигателя и частично в масляный насос. Кроме того, монтажными болтами крепят масляный насос к раме, вводя их через кольцевые штифты. Таким образом, может быть соблюдена как осевая, так и поперечная центровка для обеспечения надлежащего сцепления между уравновешивающим валом и масляным насосом, а также для совмещения отверстий масляного насоса и отверстий рамы.
Однако одновременное использование кольцевых штифтов и монтажных болтов может затруднять извлечение масляного насоса и противоречить требованиям ремонтопригодности. В этом примере исполнения двигателя масляный насос расположен внизу и приводится в движние уравновешивающим валом; после удаления монтажных болтов смещение масляного насоса в осевом направлении может быть по существу предотвращено кольцевыми штифтами. Так как кольцевые штифты вставлены как в раму двигателя, так и в масляный насос, после удаления монтажных болтов масляный насос можно смещать лишь в поперечном направлении. Однако поскольку уравновешивающий вал и охватывающий (или охватываемый) привод масляного насоса сцеплены, перед извлечением масляного насоса уравновешивающий вал должен быть демонтирован. Этот способ извлечения масляного насоса может привести к непроизводительной трате времени и денег при техобслуживании насоса, поскольку вместе с масляным насосом может потребоваться извлечь уравновешивающий вал и другие части.
Авторы настоящего изобретения поняли, что желаемые осевая и поперечная центровки масляного насоса могут быть достигнуты вместе с выполнением требований ремонтопригодности при использовании нескольких пригнанных болтов и некоторого способа установки/извлечения масляного насоса. Каждый из пригнанных болтов, подробнее раскрытых ниже, содержит стержень с диаметром, превосходящим диаметр резьбовой части болта. Такой стержень с увеличенным диаметром может выполнять функцию вышеупомянутого кольцевого штифта в том отношении, что стержень можно частично вставлять и в масляный насос, и в раму двигателя. При использовании пригнанного болта, представляющего собой одну деталь, объединяющую центровочную и крепежную функции штифта и болта, вышеупомянутые проблемы могут быть, по меньшей мере, частично решены, как подробнее объяснено ниже.
На ФИГ. 2 показан вид снизу узла 100 двигателя; масляный поддон и крышка уравновешивающего вала удалены для ясности изображения внутренней части узла двигателя. На ФИГ. 2 показаны осевое направление и боковое направление, перпендикулярное осевому. Ось коленчатого вала (не виден) может быть параллельна осевому направлению. На ФИГ. 2 можно видеть несколько элементов узла, в том числе часть впускного коллектора 110, масляный фильтр 115, электронный дроссельный клапан 170 и раму 105. На ФИГ. 2 также виден ведущий шкив 118, который может быть подсоединен к концу коленчатого вала (не виден) в передней части узла 100 двигателя так, что вращение коленчатого вала вызывает вращение ведущего шкива. К ведущему шкиву 118 с помощью нескольких ремней и/или цепей может быть подсоединен ряд дополнительных ведущих шкивов и/или зубчатых передач так, что вращение ведущего шкива 118 может быть использовано для привода периферийных элементов двигателя. К периферийным элементам или приводным устройствам агрегатов передней части двигателя, относятся различные насосы, компрессор кондиционера, генератор переменного тока, термостат и т.п. На противоположном ведущему шкиву 118 заднем краю узла 100 двигателя видна муфта 122. Муфта 122 может быть частью системы трансмиссии транспортного средства.
Рама 105 может быть лестничной рамой, встроенной в узел 100 двигателя для обеспечения конструктивной опоры различных элементов, а также самого узла двигателя. Лестничные рамы 105 изготавливаются из существенно жесткого материала и могут иметь разные формы и размеры. Кроме того, лестничная рама может содержать ряд полых отверстий (т.е. каналов, не заполненных материалом) для циркуляции хладагента, масла и/или других текучих агентов по всему узлу 100 двигателя. В число полых отверстий могут входить маслопроводные каналы 111, которые указаны на ФИГ. 1 и описаны выше. На ФИГ. 2 можно также видеть периферию картера 175 двигателя вместе с прокладкой 176 и болтовыми отверстиями 177 для закрепления масляного поддона (не показан) к картеру. Картер 175 может входить в состав блока цилиндров, например, встраиваться в блок цилиндров в виде единой детали, как показано на ФИГ. 1. Внутри картера 175 можно видеть масляный насос 150 вместе с уравновешивающим валом 160.
Как было объяснено выше, уравновешивающий вал 160 может приводиться в движение через зубчатую передачу 165 от коленчатого вала (не виден). Полностью закрытая опорная конструкция 168, как показано, расположена между масляным насосом 150 и уравновешивающим валом 160. В некоторых примерах осуществления опорная конструкция 168 может содержать подшипники и другие элементы для обеспечения центровки и опоры уравновешивающего вала 160. Как видно из ФИГ. 2, уравновешивающий вал 160 частично вставлен в полностью закрытую опорную конструкцию 168 так, что конец уравновешивающего вала не виден. Кроме того, часть масляного насоса 150, которая содержит элементы для сцепления с уравновешивающим валом 160, обозначена как ведущий хвостовик 167. Другими словами, ведущий хвостовик 167 входит в состав насоса 150, причем ведущий хвостовик содержит шестерни, шпонки, валы, муфты или другие элементы для получения энергии вращения от уравновешивающего вала 160. Как указано выше, ведущий хвостовик 167 может иметь шестигранную конфигурацию, чтобы шестигранные детали соответствовали друг другу и входили в зацепление, образуя жесткое соединение между масляным насосом 150 и уравновешивающим валом 160 внутри опорной конструкции 168. Ведущий хвостовик 167 может получать энергию от уравновешивающего вала 160 через шестигранное или другое аналогичное соединение уравновешивающего вала и ведущего хвостовика для того, чтобы приводить в движение масляный насос 150. В других вариантах осуществления уравновешивающий вал 160 и ведущий хвостовик 167 могут быть соединены не напрямую, при этом расположенные внутри опорной конструкции 168 элементы, передающие крутящий момент, обеспечивают промежуточное соединение между уравновешивающим валом и ведущим хвостовиком. Кроме того, охватываемые и охватывающие соединительные детали, как описано выше, могут быть предусмотрены на одном стыке или в соединении уравновешивающего вала 160, деталей опорной конструкции 168 и ведущего хвостовика 167. Охватываемые и охватывающие соединительные детали могут обеспечивать существенно жесткое соединение уравновешивающего вала и ведущего хвостовика. Такое соединение позволяет передавать крутящий момент и вращение от уравновешивающего вала 160 на ведущий хвостовик 167 через опорную конструкцию 168. Аналогично раме 105, масляный насос 150 может содержать ряд полых отверстий для обеспечения подачи масла под давлением к раме, когда масляный насос смонтирован на раме.
Масляный насос 150 прикреплен к раме 105 с помощью нескольких пригнанных болтов 180. В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 2, показаны три пригнанных болта 180, но следует понимать, что пригнанных болтов может быть меньше или больше, в зависимости от конфигурации узла 100 двигателя. Пригнанные болты 180 могут обеспечивать существенно жесткое соединение между рамой 105 и масляным насосом 150, так что смещению одного элемента соответствует смещение другого элемента. Кроме того, если масляный насос 150 прикреплен к раме 105 с помощью пригнанных болтов 180, то образуется существенно жесткое соединение, так что поддерживается центровка между масляным насосом и ведущим хвостовиком 167 (и уравновешивающим валом 160), а также между отверстиями масляного насоса и рамы (не видны). Центровка отверстий может обеспечивать существенно беспрепятственное течение масла через отверстия, когда масло нагнетают масляным насосом 150. Кроме того, центровка отверстий может снизить утечку масла на границе между масляным насосом 150 и рамой 105. Как будет подробнее объяснено ниже, после извлечения пригнанных болтов 180 масляный насос 150 можно сдвинуть в осевом направлении, чтобы отсоединить насос от ведущего хвостовика 167, перед тем как снять насос из узла 100 двигателя.
Как видно из ФИГ. 2, масляный насос 150 может иметь приблизительно прямоугольную форму с несколькими выступами, так что масляный насос окружает три стороны опорной конструкции 168. В другом примере осуществления масляный насос может примыкать к опорной конструкции 168 лишь одним концом, при этом остальная часть насоса выступает в сторону от опорной конструкции и уравновешивающего вала 160. Следует заметить, что возможны другие исполнения узла двигателя, а также компоновки масляного насоса, уравновешивающего вала, зубчатой передачи и других частей, остающиеся в пределах объема настоящего изобретения.
На ФИГ. 3 показан вид сбоку пригнанного болта 180, который может представлять собой болт, показанный на ФИГ. 2 и на последующих фигурах. Пригнанный болт 180 содержит несколько участков по длине, начиная с головки 182, которая образует верхней конец болта. В этом варианте осуществления болта 180 головка 182 имеет в целом шестигранную форму, соответствующую стандартам на крепеж, но следует понимать, что возможны и другие формы. Головка 182 болта может иметь тот или иной вид согласно требованиям узла 100 двигателя. Непосредственно под головкой 182 болта расположен первый стержень 184 (первый участок или стержень без резьбы), который может также называться стержнем масляного насоса. Участок под первым стержнем 184 - это второй стержень 186, который имеет диаметр, превосходящий диаметр первого стержня 184. Этот второй стержень 186, или штифтовой участок 186, может выполнять функцию вышеупомянутого кольцевого штифта и механически обработан с допуском, обеспечивающем центровку между масляным насосом 150 и крепежной конструкцией, например, в данном случае, рамой 105. Оба стержня, 184 и 186, могут иметь в целом гладкие поверхности для точного прямого контакта с соседним отверстием, как будет подробнее раскрыто ниже. Далее, под вторым стержнем 186 расположен резьбовой участок 188, который выступает из второго стержня, образуя конец пригнанного болта 180. Хотя это не видно на ФИГ. 3, резьбовой участок 188 содержит несколько ниток резьбы, которые могут входить в зацепление с принимающими нитками резьбы резьбового отверстия.
Между первым стержнем 184 и вторым стержнем 186 расположен первый конусный участок 185, служащий переходным между различными диаметрами первого и второго стержней. Альтернативно можно создать перпендикулярный стык между первым стержнем 184 и вторым стержнем 186, резко увеличив диаметр. Но перпендикулярный стык может работать как концентратор напряжений, которые могут вызвать разрушение пригнанного болта 180 до истечения ожидаемого срока службы. По существу, первый конусный участок 185 может снизить концентрацию напряжений и более плавно распределить напряжения по всей длине пригнанного болта 180. Аналогичным образом, второй конусный участок 187 служит переходным между разными диаметрами второго стержня 186 и резьбового участка 188. Второй конусный участок 187 может выполнять по существу ту же функцию, что и первый конусный участок 185, т.е. снижать концентрацию напряжений между разными стержнями и участками пригнанного болта 180. Кроме того, уклон формы конусного участка 187 может также помочь при вставке пригнанного болта 180 в принимающее отверстие узла 100 двигателя. Другими словами, конусный участок 187 может первым войти в контакт с краем принимающего отверстия, облегчая ввод остальной части пригнанного болта 180 в его положение в отверстии и узле двигателя. И на конце пригнанного болта 180, противоположном головке 182 болта, также может быть расположен концевой конусный участок 189. Форма и размеры концевого конусного участка 189 могут зависеть от конкретной конфигурации системы и характеристик болта (например, шага резьбы).
На ФИГ. 4 показан вид сбоку пригнанного болта 180, вставленного в масляный насос 150 и раму 105. В частности, положение пригнанного болта 180 может быть обозначено как завинченное положение. Рама 105 содержит первое отверстие 190, включающее участок 191 центровки рамы, а также резьбовой участок 192, расположенный под центровочным участком и примыкающий к нему. На ФИГ. 4 обозначения «над» и «под» могут относиться к поперечному направлению, которое направлен противоположно направлению силы тяжести. Аналогично, масляный насос 150 содержит второе отверстие 210, включающее участок 211 центровки масляного насоса, а также отрезок 212, расположенный над центровочным участком и примыкающий к нему. Резьбовой участок 192 содержит принимающие нитки резьбы для зацепления с нитками резьбы болта 180, в то время как отрезок 212 не имеет резьбы. Чтобы ввести пригнанный болт 180 через масляный насос 150 в раму 105 для закрепления масляного насоса на раме, отверстия 190 и 210 могут быть выставлены соосно. Следует заметить, что второе отверстие 210 и участок 191 центровки рамы могут иметь существенно один и тот же диаметр.
Как видно из ФИГ. 4, когда болт 180 вставлен, резьбовой участок 188 болта 180 введен в зацепление с несколькими нитками резьбы резьбового участка 192. Зона зацепления резьбовых ниток обозначена на ФИГ. 4 как поверхность 215, причем зацепление происходит между болтом 180 и рамой 105. Когда болт 180 затянут, головка 182 болта может обеспечивать крепежное (т.е. сжимающее) усилие между масляным насосом 150 и рамой 105. Другими словами, резьбовой участок 188 и головка 182 болта могут обеспечивать усилие, прижимающее масляный насос 150 к раме 105, для скрепления этих двух деталей друг с другом. В данном случае крепление масляного насоса 150 к раме 105 может существенно предотвратить относительное смещение этих двух частей. Степень жесткости и затяжки крепления между масляным насосом 150 и рамой 105 может быть отрегулирована вращением пригнанного болта 180, увеличивающим или уменьшающим размеры поверхности 215.
При затяжке болт 180 обеспечивает надежное и существенно жесткое соединение масляного насоса 150 и рамы 105, причем штифтовой участок 186 может обеспечивать центровку двух элементов, в частности первого отверстия 190 и второго отверстия 210. Как было указано выше, надлежащая центровка масляного насоса 150 и рамы 105 может обеспечивать беспрепятственную гидравлическую связь между отверстиями двух элементов для нагнетания масла в узел 100 двигателя. Как видно из ФИГ. 4, когда болт 180 вставлен через отверстия 190 и 210, штифтовой участок 186 может быть в контакте как с участком 191 центровки рамы, так и с участком 211 центровки масляного насоса. В частности, нижняя секция штифтового участка 186 может быть в прямом контакте с участком 191 центровки, и в то же время верхняя секция штифтового участка 186 может быть в прямом контакте с участком 211 центровки масляного насоса. По существу, второй стержень 186, образуя штифтовой участок болта 180, может обеспечивать надлежащую центровку между масляным насосом 150 и рамой 105. Верхняя и нижняя секции второго стержня 186 могут быть существенно идентичными или, в некоторых вариантах осуществления, разными. Смежность и допуски между участками 191, 211 и 186 могут обеспечить желаемую центровку между масляным насосом 150 и рамой 105. По существу, пригнанный болт 180 обеспечивает как осевую, так и поперечную центровку для обеспечения надлежащего сцепления между уравновешивающим валом 160, опорной конструкцией 168 и ведущим хвостовиком 167 масляного насоса 150, а также центровку отверстий масляного насоса и отверстий рамы.
Элементы, показанные на ФИГ. 2-4, обеспечивают масляный насос ведущим хвостовиком, сцепленным с уравновешивающим валом внутри полностью закрытой опорной конструкции, причем ведущий хвостовик выполнен с возможностью жесткого зацепления и вращения с уравновешивающим валом; а несколько пригнанных болтов фиксируют и центруют масляный насос на раме двигателя, причем существенно плоская нижняя поверхность масляного насоса непосредственно контактирует с существенно плоской верхней поверхностью рамы двигателя. Уравновешивающий вал, который может получать энергию вращения от коленчатого вала двигателя, сцеплен с ведущим хвостовиком масляного насоса посредством сцепления между охватываемым и охватывающим приводами.
Как видно из ФИГ. 4, каждый из нескольких пригнанных болтов содержит стержень без резьбы, штифтовой участок и резьбовой участок. Штифтовой участок расположен между стержнем без резьбы и резьбовым участком, причем стержень без резьбы расположен у головки пригнанного болта. Кроме того, штифтовой участок имеет диаметр, превышающий диаметр стержня без резьбы и диаметр резьбового участка. Штифтовой участок механически обработан с допуском, обеспечивающим центровку между масляным насосом, рамой двигателя и полностью закрытой опорной конструкцией. Наконец, штифтовой участок каждого из пригнанных болтов, будучи вставлен в масляный насос и раму двигателя, непосредственно контактирует с масляным насосом на верхней половине штифтового участка и непосредственно контактирует с рамой двигателя на нижней половине штифтового участка.
ФИГ. 5-8 иллюстрируют способ извлечения масляного насоса 150 из узла 100 двигателя при выполнении требований ремонтопригодности по извлечению масляного насоса без воздействия на окружающие части. Прежде всего, на ФИГ. 5 показан в аксонометрии при взгляде снизу вид узла 100 двигателя; виден масляный насос 150. На ФИГ. 5 показан узел 100 двигателя по ФИГ. 2 под слегка наклонным углом по сравнению с изображением на ФИГ. 2. По существу, видно также поперечное направление, которое перпендикулярно и ранее упоминавшемуся осевому, и боковому направлению. Три пригнанных болта 180 показаны на ФИГ. 5 вставленными в масляный насос 150 в таком положении, когда узел 100 двигателя находится в рабочем состоянии. На первом шаге извлечения масляного насоса 150 вывинчивают пригнанные болты 180, чтобы отделить масляный насос от рамы 105.
На ФИГ. 6 показан узел 100 двигателя также на виде снизу а аксонометрии, как и на ФИГ. 5, но три пригнанных болта 180 извлечены из масляного насоса 150. Благодаря извлечению пригнанных болтов 180, на ФИГ. 6 можно видеть в масляном насосе 150 ряд отверстий 210, в которых пригнанные болты были закреплены перед извлечением. Видимые отверстия могут быть существенно такими же, как второе отверстие 210 на ФИГ. 4. Пригнанные болты 180 обеспечивают как центровку, так и крепление масляного насоса 150, поэтому после удаления болтов 180 масляный насос получает свободу смещения в осевом направлении. После удаления пригнанных болтов 180 - см. ФИГ. 6 -масляный насос 150 можно сдвинуть к задней части двигателя в осевом направлении. По существу, полностью закрытая опорная конструкция 168 может быть отсоединена от масляного насоса 150 без демонтажа уравновешивающего вала 160 и окружающих частей. Таким образом, как видно из ФИГ. 7, масляный насос 150 сдвинут, по сравнению с ФИГ. 5, дальше в осевом направлении. На ФИГ. 7 виден участок приводного вала 169, который может выступать из опорной конструкции 168 и входить с возможностью съема в ведущий хвостовик 167 масляного насоса 150. Наконец, как видно из ФИГ. 8, масляный насос 150 может быть снят из узла 100 двигателя вверх в поперечном направлении, без необходимости извлекать другие части узла двигателя. После извлечения масляный насос 150 может пройти техобслуживание для замены/ремонта деталей масляного насоса или для замены самого масляного насоса целиком.
В другом примере предшествующее описание и фигуры представляют масляный насос, приводимый в движение от уравновешивающего вала, приводимый в движение коленчатым валом двигателя, причем уравновешивающий вал частично вставлен с первой стороны в полностью закрытую опорную конструкцию и входит в зацепление с ведущим хвостовиком масляного насоса, а ведущий хвостовик частично вставлен в опорную конструкцию с другой стороны, противоположной первой стороне, при этом уравновешивающий вал и ведущий хвостовик окружены полностью закрытой опорной конструкцией и имеется несколько пригнанных болтов, причем каждый пригнанный болт включает штифтовой участок для центровки масляного насоса с рамой двигателя и резьбовой участок для крепления масляного насоса на раме двигателя, при этом нижняя поверхность масляного насоса входит в зацепление с верхней поверхностью рамы двигателя, образуя тем самым плоскую границу контакта между масляным насосом и рамой двигателя. Таким образом, центровка масляного насоса с рамой двигателя обеспечивает центровку отверстий для жидкости масляного насоса с отверстиями для жидкости рамы двигателя для пропуска через низ масла.
В этом примере после отсоединения масляного насоса от уравновешивающего вала масляный насос получает свободу перемещения в поперечном направлении, перпендикулярном осевому направлению и в сторону от рамы двигателя. Кроме того, уравновешивающий вал и масляный насос расположены под двигателем и, по меньшей мере, частично вставлены в масляный поддон, который закрывает нижнюю часть двигателя. Масляный насос и рама двигателя содержат также отверстия для приема нескольких пригнанных болтов, и центровка масляного насоса с рамой двигателя включает центровку отверстий масляного насоса и рамы двигателя. Когда пригнанный болт вставлен в масляный насос и раму двигателя, верхняя часть штифтового участка непосредственно контактирует с масляным насосом, в то время как нижняя часть штифтового участка непосредственно контактирует с рамой двигателя.
На ФИГ. 9 показана блок-схема, представляющая способ 900 извлечения масляного насоса 150 из узла 100 двигателя. Способ 900 раскрывает процесс извлечения масляного насоса 150, показанный на ФИГ. 5-8. Вначале, на шаге 901, определяют ряд параметров системы. Эти параметры могут включать, но не ограничительно, количество и размеры пригнанных болтов 180, требования по крутящему моменту и вес масляного насоса 150. Эти параметры могут быть определены техником по ремонту в ходе техобслуживания двигателя и масляного насоса или в других аналогичных ситуациях. Далее, на шаге 902 способа извлекают пригнанные болты 180 из масляного насоса 150 и рамы 105. Чтобы ослабить болты 180 и извлечь их из отверстий 190 и 210, можно приложить крутящий момент, использовав подходящий инструмент. После извлечения пригнанных болтов 180, на шаге 903 способа сдвигают масляный насос 150 в осевом направлении к задней части узла 100 двигателя по нижней поверхности рамы 105. Свдигая масляный насос 150 в этом направлении, можно отсоединить от масляного насоса, в частности от ведущего хвостовика 167, полностью закрытую опорную конструкцию 168 и уравновешивающий вал 160. Наконец, на шаге 904, когда опорная конструкция 168 и масляный насос 150 разъединены, согласно способу снимают масляный насос в сторону из узла 100 двигателя в поперечном направлении. Опять-таки, поперечное направление может быть перпендикулярно осевому направлению, как показано на предшествующих фигурах.
На ФИГ. 5-8 представлен способ, включающий следующие шаги: извлекают несколько пригнанных болтов из масляного насоса и рамы двигателя, к которой прилегает масляный насос, причем пригнанные болты содержат штифтовой участок для центровки масляного насоса с рамой двигателя и резьбовой участок для крепления масляного насоса на раме двигателя; смещают масляный насос в осевом направлении по раме двигателя, чтобы отсоединить масляный насос от уравновешивающего вала, частично вставленного в полностью закрытую опорную конструкцию, причем уравновешивающий вал сообщает энергию вращения масляному насосу, при этом осевое направление соосно с уравновешивающим валом; снимают масляный насос от рамы двигателя в поперечном направлении, перпендикулярном осевому направлению, масляный насос отсоединен от рамы двигателя без извлечения уравновешивающего вала.
По этому способу техобслуживание масляного насоса может быть проведено посредством съема его от рамы двигателя, как описано выше. Кроме того, извлечение нескольких пригнанных болтов включает вывинчивание пригнанных болтов подходящим инструментом. Рама двигателя также содержит резьбовые отверстия для приема нескольких пригнанных болтов и зацепления с резьбовыми участками каждого из пригнанных болтов. Напротив, масляный насос содержит отверстия без резьбы для приема нескольких пригнанных болтов до того, как эти пригнанные болты войдут в резьбовые отверстия рамы двигателя.
Таким образом, можно избежать проблем ремонтопригодности, связанных с монтажом и демонтажем уравновешивающего вала и других частей. К примеру, если уравновешивающий вал извлекают, то, при его установке обратно в узел двигателя, для обеспечения надлежащего функционирования может потребоваться проверка синхронизации вращения уравновешивающего вала с вращением коленчатого вала. Альтернативно, если, при использовании предложенного способа извлечения масляного насоса и пригнанных болтов, уравновешивающий вал остается на своем месте в узле двигателя, то для техобслуживания или замены масляного насоса может потребоваться меньше времени и денег, чем в других способах. В частности, могут быть снижены расходы на гарантийное обслуживание и на техобслуживание. Кроме того, при извлечении только масляного насоса, без демонтажа уравновешивающего вала, может быть снижен риск повреждения узла двигателя и других элементов двигателя.
Заметим, что приведенные для примера стандартные программы управления и оценки, содержащиеся в настоящем изобретении, могут быть применены в различных двигателях и/или вариантах систем транспортных средств. Способы и стандартные программы управления, раскрытые в настоящем изобретении, могут быть записаны как исполняемые программы в нестираемой памяти. Конкретные стандартные программы, раскрытые в настоящем изобретении, могут представлять собой одну или несколько из любого количества методик обработки, например, управляемую событием, управляемую прерыванием, многозадачную, многопоточную, и т.д. По существу, различные проиллюстрированные действия, операции и/или функции могут выполняться в приведенной последовательности, параллельно или, в некоторых случаях, опускаться. Аналогично, порядок обработки не обязательно должен обеспечивать особенности и преимущества приведенных для примера вариантов осуществления, раскрытых в настоящем описании, но дан для ясности иллюстрации и описания. Одно или несколько из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться повторно, в зависимости от конкретной используемой методики. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять собой код, записанный в нестираемой памяти на машиночитаемом носителе в системе управления двигателем.
Понятно, что варианты осуществления и стандартные программы, раскрытые в настоящем описании, имеют характер примеров и что эти конкретные варианты осуществления не должны толковаться в ограничивающем смысле, так как возможны многочисленные вариации. Так, например, вышеуказанная технология может быть применена к V-образным шестицилиндровым двигателям, I-образным четырехцилиндровым, I-образным шестицилиндровым, V-образным двенадцатицилиндровым, четырехцилиндровым оппозитным и другим типам двигателей. Объект настоящего изобретения включает все новые и неочевидные комбинации и субкомбинации различных систем и исполнений, а также другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем изобретении.
В частности, в нижеследующей формуле изобретения указаны определенные комбинации и субкомбинации, рассматриваемые как новые и неочевидные. Пункты формулы изобретения могут содержать указания на "один" элемент, или "первый" элемент, или эквивалентные обозначения. Такие пункты формулы изобретения следует понимать как охватывающие осуществление одного или нескольких упомянутых элементов, не требуя и не исключая наличия двух или большего числа таких элементов. Другие комбинации и субкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены путем изменения представленной формулы изобретения или путем представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такие формулы изобретения, будь то расширенные, суженные, идентичные или отличные по объему от первоначальной формулы изобретения, также рассматриваются как содержащиеся в объекте настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Узел двигателя внутреннего сгорания содержит масляный насос (150) с ведущим хвостовиком (167) и несколько пригнанных болтов (180). Ведущий хвостовик выполнен с возможностью зацепления с уравновешивающим валом (160) внутри полностью закрытой опорной конструкции (168). Ведущий хвостовик выполнен с возможностью жесткого зацепления и вращения с уравновешивающим валом. Пригнанные болты фиксируют и центрируют масляный насос на раме (105) блока цилиндров двигателя. По существу плоская поверхность масляного насоса непосредственно контактирует с по существу плоской поверхностью рамы блока цилиндров двигателя. Несколько пригнанных болтов вставлены в масляный насос и раму блока цилиндров двигателя в направлении, перпендикулярном уравновешивающему валу. Раскрыты узел двигателя внутреннего сгорания и способ извлечения масляного насоса из узла двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в обеспечении центрованного и жесткого соединения масляного насоса с рамой двигателя, допускающего извлечение масляного насоса без извлечения других элементов. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
