RU2179249C2 - Valve tappet of internal combustion engine and method of its manufacture - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; timing gears of internal combustion engines. SUBSTANCE: valve tappets of existing design made by stamping from sheet material do not provide sufficient rigidity and accuracy within preset dimensions. Proposed invention eliminates indicated drawbacks. According to invention, housing of valve tappet of internal combustion engine provided with cylindrical guide surface and wear-resistant layer on tappet base and transfer surface engaging with drive elements is made in form of seamless bushing made of sheet material into which cap with spherical bottom is press-fitted. This cap is part of blank from which bushing is made. Inner surface of cap bottom is transferring one, and outer surface, together with projecting section of bushing, forms socket for wear-resistant layer. EFFECT: provision of sufficient rigidity and accuracy. 3 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to mechanical engineering and can be used in gas distribution mechanisms of internal combustion engines (ICE).

Известен плоский толкатель для привода клапанов газораспределения по патенту СССР N 990084, МПК F 01 L 1/14, Бл. N 2 15.01.83 (вариант фиг. 3), в котором направляющий цилиндр и основание толкателя выполнены в виде одной, полученной при помощи глубокой вытяжки, детали, снабженной вкладышем со сферической передающей поверхностью. Known flat pusher for valve timing according to the patent of the USSR N 990084, IPC F 01 L 1/14, Bl. N 2 01/15/83 (variant of Fig. 3), in which the guide cylinder and the base of the pusher are made in the form of one, obtained by deep drawing, parts equipped with a liner with a spherical transmitting surface.

Недостатком данной конструкции является относительно высокая трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью раздельного изготовления направляющего цилиндра и вкладыша с последующим их соединением. The disadvantage of this design is the relatively high complexity of manufacturing associated with the need for separate manufacture of the guide cylinder and liner with their subsequent connection.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату при использовании является толкатель клапана ДВС по патенту СССР N 456426, НПК F 01 L 1/14, Бл. N 1 от 06. 03. 75, который лишен вышеуказанных недостатков. The closest in technical essence and the achieved result when using is the engine cam follower according to the USSR patent N 456426, NPK F 01 L 1/14, Bl. N 1 from 06. 03. 75, which is devoid of the above disadvantages.

Данный толкатель выполнен из листового металла в виде одной детали, представляющей собой цилиндрический тонкостенный стакан, имеющий с одного конца поперечную стенку с торцовым буртиком и центральным углублением. This pusher is made of sheet metal in the form of one part, which is a cylindrical thin-walled glass having a transverse wall at one end with an end collar and a central recess.

При этом торцовый буртик выполнен в виде складки металла. In this case, the end bead is made in the form of a fold of metal.

В полости, образованной поперечной стенкой и торцовым буртиком, размещается пробка из твердого материала, в которую упирается кулачок, управляющий при работе толкателя клапаном. In the cavity formed by the transverse wall and the end flange, a plug of solid material is placed, against which the cam abuts, which controls the valve during operation of the pusher.

Обратная сторона поперечной стенки является передающей поверхностью, взаимодействующей с элементами привода клапана. The reverse side of the transverse wall is the transmitting surface interacting with the valve actuator elements.

К недостаткам данного толкателя прежде всего следует отнести сложность обеспечения требуемых норм точности геометрических размеров и формы, особенно для направляющей цилиндрической части стакана. The disadvantages of this pusher include, first of all, the difficulty of ensuring the required accuracy standards of geometric dimensions and shapes, especially for the guide cylindrical part of the glass.

Это связано с выполнением толкателя из тонколистового металла. В процессе формообразования торцовый буртик за счет складки металла приобретает достаточную жесткость, но при этом цилиндрическая направляющая часть стакана остается малой жесткости и может значительно изменять свою форму после термообработки. This is due to the implementation of the pusher of sheet metal. During shaping, the end bead acquires sufficient rigidity due to the folding of the metal, but at the same time, the cylindrical guide part of the cup remains of low rigidity and can significantly change its shape after heat treatment.

Вследствие этого из-за малой толщины стенки стакана не обеспечивается минимальный припуск на механическую доработку (шлифование) по наружному диаметру. As a result of this, due to the small thickness of the glass wall, a minimum allowance for mechanical refinement (grinding) of the outer diameter is not provided.

Необходимость обеспечения минимального припуска на механическую доработку, при которой достигается требуемая точность размеров и формы, приводит к необходимости увеличения толщины заготовки. The need to ensure a minimum allowance for mechanical refinement, in which the required accuracy of dimensions and shape is achieved, leads to the need to increase the thickness of the workpiece.

Это в свою очередь затрудняет процесс формирования складки и, кроме того, заметно уменьшает диаметр гнезда под наплавку из износостойкого материала, который в существующих газораспределительных механизмах автомобилей (например, марки ГАЗ) регламентирован и составляет 22 мм min при диаметре толкателя 25 мм. This, in turn, complicates the process of forming a fold and, in addition, significantly reduces the diameter of the nest for surfacing from wear-resistant material, which is regulated in existing gas distribution mechanisms of automobiles (for example, GAZ brand) and is 22 mm min with a pusher diameter of 25 mm.

При этом толщина стенки в готовой детали составляет 2 мм min, что предполагает исходную толщину металла больше 2 мм с учетом припуска на доработку. Moreover, the wall thickness in the finished part is 2 mm min, which assumes the initial metal thickness is more than 2 mm, taking into account the allowance for refinement.

Таким образом данный толкатель не обладает достаточной надежностью в работе и его трудно изготовить в согласованных габаритах с заданными эксплуатационными свойствами. Thus, this pusher does not have sufficient reliability in the work and it is difficult to make it in an agreed dimensions with the specified operational properties.

Техническим результатом решаемой задачи предлагаемого изобретения является повышение надежности, простота его изготовления и долговечность. The technical result of the problem of the present invention is to increase reliability, ease of manufacture and durability.

Технический результат, с помощью которого достигается поставленная задача, является то, что в толкателе клапана ДВС, содержащем корпус с цилиндрической направляющей поверхностью, износостойкую наплавку, расположенную в основании толкателя и передающую поверхность, взаимодействующую с элементами привода, корпус выполнен в виде цельнотянутой втулки из листового металла, в которую впрессован колпачок со сферическим дном, являющийся частью заготовки, из которой выполнена втулка, причем внутренняя поверхность дна колпачка является передающей, а наружная, вместе с выступающим над ней участком втулки, образует гнездо под наплавку. The technical result by which the task is achieved is that in the ICE valve pusher comprising a housing with a cylindrical guide surface, a wear-resistant surfacing located at the base of the pusher and a transmission surface interacting with the drive elements, the housing is made in the form of a seamless sleeve from a sheet metal into which a cap with a spherical bottom is pressed in, which is part of the workpiece from which the sleeve is made, the inner surface of the bottom of the cap facing moiety and the outside, with the portion projecting above the sleeve, defines a seat for surfacing.

Такое решение позволяет повысить жесткость боковой цилиндрической поверхности толкателя за счет использования более толстого металла и за счет усиления боковой поверхности втулки стенками впрессованного в нее колпачка. Это повышает надежность толкателя. This solution allows to increase the rigidity of the lateral cylindrical surface of the pusher due to the use of thicker metal and due to the reinforcement of the lateral surface of the sleeve by the walls of the cap pressed into it. This increases the reliability of the pusher.

На фиг. 1 изображен толкатель в разрезе; на фиг. 2 (а, б, в, г, д, е, ж, и, к) - иллюстрация способа изготовления толкателя путем глубокой вытяжки. In FIG. 1 shows a pusher in a section; in FIG. 2 (a, b, c, d, d, e, f, and, k) - illustration of a method for manufacturing a pusher by deep drawing.

Толкатель содержит втулку 1 (фиг. 1) из листового металла, впрессованный в нее колпачок 2 со сферической внутренней передающей поверхностью 3. The pusher contains a sleeve 1 (Fig. 1) of sheet metal, a cap 2 pressed into it with a spherical inner transmitting surface 3.

В гнезде, образованном обратной стороной колпачка 2 и внутренней поверхностью втулки 1, расположена наплавка 4 из износостойкого материала, имеющая рабочую поверхность 5, взаимодействующую с кулачком распределительного вала (на фиг. не показано). In the socket formed by the reverse side of the cap 2 and the inner surface of the sleeve 1, there is a surfacing 4 of wear-resistant material having a working surface 5 that interacts with the camshaft cam (not shown in Fig.).

В боковой поверхности толкателя выполнено отверстие 6 для подвода смазки к передающей поверхности 3. An opening 6 is made in the lateral surface of the pusher for supplying lubricant to the transmitting surface 3.

Толкатель работает следующим образом. The pusher works as follows.

При набегании кулачка распределительного вала на рабочую поверхность 5 (фиг. 1), толкатель, под действием осевой составляющей силы взаимодействия кулачка и толкателя, движется вниз и через передающую поверхность 3 взаимодействует со штоком (на фиг. не показано), управляющим работой клапана. When the camshaft cam runs onto the working surface 5 (Fig. 1), the pusher, under the action of the axial component of the cam-pusher interaction force, moves downward and interacts with the stem (not shown) controlling the valve operation through the transmitting surface 3.

При этом боковая составляющая, возникающая в сопряжении втулки 1 с корпусными деталями двигателя, воспринимается участком втулки, стенки которой имеют усиление за счет стенок, впрессованного в нее колпачка 2, а следовательно, и более высокую жесткость. In this case, the lateral component that occurs in the interface of the sleeve 1 with the engine parts of the engine is perceived by the portion of the sleeve, the walls of which are reinforced by the walls of the cap 2 pressed into it, and therefore, higher rigidity.

Такое решение повышает долговечность толкателя. This solution increases the durability of the pusher.

Известен способ изготовления толкателя клапана ДВС штамповкой из тонколистового металла по патенту СССР N 456426, НПК F 01 L 1/14, Бл. N 1 от 06. 03. 75 г. A known method of manufacturing a cam follower of an internal combustion engine valve by stamping from sheet metal according to USSR patent N 456426, NPK F 01 L 1/14, Bl. N 1 from 06. 03. 75 g.

Сущность данного способа заключается в формировании цилиндрического стакана и поперечной стенки с торцовым буртиком и центральным углублением. Причем торцовый буртик выполнен в виде складки металла, дающей местное увеличение жесткости. The essence of this method consists in the formation of a cylindrical glass and a transverse wall with an end collar and a central recess. Moreover, the end bead is made in the form of a fold of metal, giving a local increase in stiffness.

Недостатком способа является сложность формирования торцового буртика при необходимости увеличения толщины металла исходной заготовки для обеспечения необходимых припусков под механическую доработку. The disadvantage of this method is the complexity of the formation of the end bead, if necessary, increase the thickness of the metal of the original billet to provide the necessary allowances for mechanical refinement.

В этом случае в зоне формирования складки возникают высокие внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам и расслоению металла. In this case, high internal stresses arise in the fold formation zone, which can lead to cracks and stratification of the metal.

Предлагаемый способ изготовления толкателя клапана ДВС путем глубокой вытяжки из листового металла с одновременным формированием направляющей и передающей поверхностей и гнезда под наплавку позволяет устранить недостатки известного способа. The proposed method of manufacturing a cam follower of an internal combustion engine by deep drawing from sheet metal with the simultaneous formation of a guide and transmission surfaces and a nest for surfacing eliminates the disadvantages of the known method.

Поставленная задача решается тем, что в процессе вытяжки в верхней части цилиндрической ступенчатой заготовки формируют колпачок и сдвигают внутрь нижней части, представляющей собой втулку, с последующим утолщением дна колпачка и заполнением кольцевой щели, образованной внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью колпачка за счет пластической деформации металла. The problem is solved in that during the drawing process, a cap is formed in the upper part of the cylindrical stepwise workpiece and is shifted into the lower part, which is a sleeve, with a subsequent thickening of the bottom of the cap and filling of the annular gap formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the cap due to plastic deformation of the metal .

Данный способ позволяет получить заготовку толкателя с обеспечением минимальных припусков под механическую доработку без снижения жесткости цилиндрической направляющей поверхности. This method allows to obtain a pusher blank with minimum allowances for mechanical refinement without reducing the rigidity of the cylindrical guide surface.

Это достигается отсутствием операции образования складки, вследствие чего толщина исходного металла может быть увеличена до необходимой. This is achieved by the absence of a folding operation, as a result of which the thickness of the starting metal can be increased to the required value.

Способ изготовления толкателя поясняется чертежом на фиг. 2 на многопозиционном прессе-автомате путем глубокой вытяжки заготовки и включает в себя несколько последовательно выполняемых технологических операций. The manufacturing method of the pusher is illustrated by the drawing in FIG. 2 on a multi-position automatic press by deep drawing of the workpiece and includes several sequentially performed technological operations.

Каждая операция производится на отдельной позиции пресса-автомата. С набором соответствующего инструмента. Each operation is performed on a separate position of the press machine. With a set of appropriate tool.

На позиции "а" (фиг. 2) производят вырубку заготовки из листа или ленты определенной толщины. At position "a" (Fig. 2), a blank is cut from a sheet or tape of a certain thickness.

На позициях "б", "в", "г" - предварительная вытяжка заготовки. At positions "b", "c", "g" - preliminary extraction of the workpiece.

На позиции "д" - вытяжка с одновременной обрубкой кромок. At position "d" - hood with simultaneous trimming of the edges.

На позиции "е" - предварительное формирование колпачка с образованием ступенчатой цилиндрической заготовки. At position "e" - the preliminary formation of the cap with the formation of a stepped cylindrical workpiece.

На позиции "ж" - дотяжка колпачка с одновременным окончательным формированием втулки и надсечкой зоны сдвига, имеющей высоту "h". At position "g" - retraction cap with the simultaneous final formation of the sleeve and the notch of the shear zone having a height of "h".

На позиции "и" происходит сдвиг колпачка по кольцевому сечению высотой "h" с последующим продвижением внутрь втулки и окончательным оформлением внутренних и наружных контуров толкателя при смыкании инструмента за счет пластической деформации металла. At the “and” position, the cap is shifted along the annular section with a height “h”, followed by advancement into the sleeve and the final design of the internal and external pusher contours when the tool is closed due to plastic deformation of the metal.

При этом колпачок прочно соединяется со втулкой. In this case, the cap is firmly connected to the sleeve.

После наплавки износостойкого материала, выполнения бокового отверстия и термообработки, следует операция "к", представляющая собой механическую доработку толкателя. Она включает в себя шлифование по наружным поверхностям втулки и наплавки с обеспечением требуемой точности геометрических размеров и формы. After surfacing of wear-resistant material, performing a side hole and heat treatment, the operation “k” follows, which is a mechanical modification of the pusher. It includes grinding on the outer surfaces of the sleeve and surfacing with the required accuracy of geometric dimensions and shapes.

Таким образом, предлагаемая конструкция и способ ее реализации позволяет изготовить толкатель клапана с высокими эксплуатационными свойствами в согласованных габаритах существующих газораспределительных механизмов, при относительно низкой трудоемкости изготовления. Thus, the proposed design and method of its implementation allows to produce a valve pusher with high performance properties in the agreed dimensions of existing gas distribution mechanisms, with a relatively low manufacturing complexity.

Claims (2)

1. Толкатель клапана двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрической направляющей поверхностью, износостойкую наплавку, расположенную в основании толкателя, и передающую поверхность, взаимодействующую с элементами привода, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цельнотянутой втулки из листового металла, в которую впрессован колпачок со сферическим дном, являющийся частью заготовки, из которой выполнена втулка, причем внутренняя поверхность дна колпачка является передающей, а наружная вместе с выступающим над ней участком втулки образует гнездо под наплавку. 1. The valve pusher of an internal combustion engine, comprising a housing with a cylindrical guide surface, a wear-resistant surfacing located at the base of the pusher, and a transmission surface that interacts with the drive elements, characterized in that the housing is made in the form of a seamless sleeve of sheet metal into which the cap is pressed with a spherical bottom, which is part of the workpiece from which the sleeve is made, and the inner surface of the bottom of the cap is transmitting, and the outer together with protruding a section of the sleeve forms a nest for surfacing. 2. Способ изготовления толкателя клапана двигателя внутреннего сгорания путем глубокой вытяжки из листового металла с одновременным формированием направляющей и передающей поверхностей и гнезда под наплавку, отличающийся тем, что в процессе вытяжки в верхней части цилиндрической ступенчатой заготовки формируют колпачок и сдвигают внутрь нижней ее части, представляющей собой втулку, с последующим утолщением дна колпачка и заполнением кольцевой щели, образованной внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью колпачка за счет пластической деформации металла. 2. A method of manufacturing a cam follower of a valve of an internal combustion engine by deep drawing from sheet metal with the simultaneous formation of a guide and transmission surfaces and a nest for surfacing, characterized in that a cap is formed in the upper part of the cylindrical step blank and is shifted inward of its lower part, which represents a sleeve, with a subsequent thickening of the bottom of the cap and filling the annular gap formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the cap after plastic deformation of the metal.

Images