CN102003236A - 一种制造成本低的发动机制动装置 - Google Patents
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Abstract
一种制造成本低的发动机制动装置，由一个排气阀控制机构构成，排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、凸轮从动轮、推杆、摇臂和摇臂轴构成，推杆的一端与摇臂的一端连接，凸轮从动轮设置在推杆另一端，驱动力输入凸轮设置在凸轮从动轮外，摇臂另一端设置有水平的驱动活塞和竖直的制动柱塞，驱动活塞中部设有圆环槽，圆环槽的侧面和其左边的驱动活塞侧面作为非操作面和操作面与制动柱塞上端面相压紧接触，制动柱塞下方设置有排气阀阀杆连接件。驱动力输入凸轮将发动机动力周期性传递到摇臂，利用电磁阀控制摇臂与排气阀阀杆连接件之间的间隙，实现制动和正常工作两种状态的切换，减小了制动器的体积和重量，没有高油压和高油压引起的泄漏、变形和载荷波动。
Description
技术领域：
本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机的制动装置，特别是一种制造成本低的发动机制动装置。
背景技术：
现有技术中，将内燃机作为制动手段的方法为人共知，只需将发动机暂时转换为压缩机。这种转换切断燃油，在发动机活塞压缩冲程结束时或接近结束时打开排气阀，允许被压缩气体(制动时为空气)被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程返回到发动机活塞，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉。最终的结果是有效的发动机制动，减缓车辆的速度。
发动机制动器的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号3220392披露，根据该专利所制造的发动机制动系统在商业上很成功。不过，此类发动机制动系统为顶置在发动机上的附件。为了安装此类发动机制动器，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此，额外地增加了发动机的高度、重量及成本。上述这些问题是由于将发动机制动系统当作发动机的一个附件，而不是发动机的一个组成部分或集成件所造成的。
现有技术中的发动机制动器经过液压回路将机械输入传递到要打开的排气阀。液压回路上通常包括在主活塞孔内往复运动的主活塞，该往复运动来自于发动机的机械输入，比如说喷油器摇臂的摇动，主活塞的运动通过液压流体传递到液压回路上的副活塞，使其在副活塞孔内往复运动，副活塞直接或间接地作用在排气阀上，产生发动机制动运作的阀动。
因此，上述由液压驱动的传统发动机制动器存在另一缺点，即液压系统的可缩性或变形，这与液体的柔性有关，高柔性导致制动阀升的大量压缩减小，阀升的减小导致阀载的增加，而阀载的增加导致更高的柔性，造成一种恶性循环。此外，由液压变形造成的阀升减小随着发动机转速的增加而增加，与发动机制动性能所要求的制动阀升趋势恰恰相反。为了减少液压柔性，必须使用大直径的液压活塞，增加体积和重量。而且油流需要很长时间使大直径活塞伸出或缩回，导致制动系统惯性大、反应慢。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种制造成本低的发动机制动装置，所述的这种制造成本低的发动机制动装置要解决现有技术中发动机制动系统的顶置方式增加了发动机的高度和制造成本的技术问题，同时要解决液压驱动的发动机制动器存在的制动系统惯性大、反应慢的技术问题。
本发明的这种制造成本低的发动机制动装置由一个排气阀控制机构构成，其中，所述的排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、摇臂和摇臂轴构成，摇臂一端设置有一个竖直孔和一个水平孔，所述的竖直孔上端与所述的水平孔相交呈三通结构，所述的竖直孔内设置有制动柱塞，所述的水平孔内设置有驱动活塞，所述的驱动活塞中部设置有一个沿其径向延伸的槽，所述的槽的底面由两个平面构成一个台阶，所述的制动柱塞外侧面与所述的竖直孔之间设置有液密封连接，所述的槽的宽度大于制动柱塞上端的宽度，所述的制动柱塞上端面与所述的槽的底面接触，所述的驱动柱塞外端的外侧面与所述的水平孔之间设置有液密封连接，所述的驱动力输入凸轮机构设置在摇臂的另一端，摇臂设置在摇臂轴上。
进一步的，所述的摇臂轴内沿轴向设置有流体通道、沿半径方向设置有径向孔，所述的摇臂中设置有液体通道，所述的液体通道的一端与所述的径向孔连通，另一端与所述的水平孔连通。
进一步的，所述的驱动活塞内端的外侧壁下端设置有沿其轴向的切槽，所述的切槽与所述的槽的空间相连通，所述的摇臂内的液体通道通过所述的轴向切槽和所述的槽相连通。
进一步的，所述的制动柱塞下端固定有弹簧的一端，所述的弹簧另一端通过螺钉固定于所述的摇臂上。所述的制动柱塞由所述的弹簧定位导向，只能在所述的竖直孔内上下滑动，不能转动。
进一步的，在所述的水平孔外端通过卡环固定有一个呈圆环形的弹簧座，所述的驱动活塞外端与所述的弹簧座之间设置有另一个弹簧，所述的驱动活塞外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧一端设置于所述的盲孔内，所述的另一个弹簧的另一端与所述的弹簧座连接。
进一步的，所述的制动柱塞上端的直径小于其下部的直径，所述的槽的宽度大于所述的制动柱塞上端小圆柱的直径。
进一步的，所述的水平孔外端与所述的摇臂端面齐平，所述的竖直孔下端与所述的摇臂下端齐平，
进一步的，所述的驱动活塞中部的槽在宽度方向与所述的制动柱塞上端的小圆柱之间为间隙配合。
进一步的，所述的驱动力输入凸轮在其内基圆上设置有至少一个凸起部分。
进一步的，所述的液体通道与一个三通电磁阀中的供油口和排油口连通。
本发明的工作原理是：驱动力输入凸轮与发动机的动力输出机构连接，驱动力输入凸轮在发动机的动力驱动下，使摇臂摇动。排气阀阀杆连接件设置在发动机排气阀的控制阀杆上。需要发动机从正常工作状态转换至发动机制动时，通过一个控制器向三通电磁阀发送动作信号。三通电磁阀由通过其正接线端和负接线端的电流开通，电磁阀的阀芯下滑，打开供油口，机油通过制动流体网路，包括制动摇臂内的液体通道，流向制动驱动机构，油流通过驱动活塞内端的切槽进入摇臂的水平孔内。驱动活塞中部轴向槽的右边一个底面作为非操作面，其左边一个底面为操作面。油压克服驱动活塞右端弹簧的载荷，将制动柱塞向下推。制动柱塞通过其上端的小圆柱与驱动活塞中部槽的间隙配合实现导向，在制动柱塞移下去之后，驱动活塞便可以在油压作用下，克服弹簧的载荷向右移动，停靠在弹簧座上。此时，制动柱塞的上表面与驱动活塞的操作表面接触，形成固体链接，发动机制动的驱动机构处于操作位置。制动凸轮的小凸台和所产生的运动，通过制动摇臂、驱动活塞、制动柱塞和排气阀杆连接件，传递到排气阀，产生发动机制动。当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构关闭泄油，驱动活塞不受油压，在弹簧的作用下向左移，停靠在水平孔的左端。制动柱塞受制动弹簧的作用在竖直孔内向上移，回到非操作位置，与发动机正常运作分离。
本发明和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本发明利用凸轮将发动机的动力周期性传递到摇臂，利用摇臂操作排气阀的排气动作，利用电磁阀控制摇臂与排气阀驱动端之间的间隙，实现制动和发动机正常工作两种状态的切换和维持，可与发动机集成，从而减小发动机制动器的体积和重量，不需采用液压制动控制阀，降低了成本，减少了制动反应时间，没有高油压和高油压引起的泄漏、变形和载荷波动，制动阀升不受油温、油压和空气含量的影响，制动阀升可获得更小值，减小对发动机活塞与气阀间隙的要求。
附图说明：
图1是本发明的一种制造成本低的发动机制动装置的结构示意图(图1中未画出制动柱塞和驱动活塞部分)。
图2是本发明的一种制造成本低的发动机制动装置中的制动驱动机构处于“关”位置的示意图。
图3是本发明的一种制造成本低的发动机制动装置中的流体通道与三通电磁阀的工作状态的示意图。
图4是本发明的一种制造成本低的发动机制动装置中的流体通道与三通电磁阀的另一个工作状态的示意图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种制造成本低的发动机制动装置100，由一个排气阀控制机构2002构成，其中，所述的排气阀控制机构2002由驱动力输入凸轮2302、凸轮从动轮2352、推杆2012、摇臂2102和摇臂轴205构成，所述的摇臂2102的中部设置在摇臂轴205上，所述的推杆2012的一端与摇臂2102的一端连接，所述的凸轮从动轮2352设置在推杆2012的另一端中，所述的驱动力输入凸轮2302设置在凸轮从动轮2352外，驱动力输入凸轮2302中凸出部232、233的旋转圆周与凸轮从动轮2352的外圆周相交，摇臂2102外侧设置有一个偏置复位弹簧1982，所述的摇臂2102内设置有液体通道214，摇臂2102的另一端设置有一个竖直孔190和一个水平孔166，所述的水平孔166外端与所述的摇臂2102端面齐平，所述的竖直孔190下端与所述的摇臂下端齐平，所述的竖直孔190上端与所述的水平孔166相交呈三通结构，所述的竖直孔190内设置有制动柱塞160，制动柱塞160下端与排气阀杆连接件116上端正对，所述的制动柱塞160上端的直径小于其下部的直径，所述的水平孔166内设置有驱动活塞164，所述的驱动活塞164中部设置有一个沿其径向延伸的槽137，所述的槽137的底面由两个平面145、140构成，所述的两个平面145、140构成一个台阶，所述的槽137的右边一个台阶面145比左边一个台阶面140高，右边一个台阶面145为本控制机构的非操作面145，左边一个台阶面为操作面140，所述的槽137的宽度大于所述的制动柱塞160上端小圆柱的直径，所述的制动柱塞160外侧面与所述的竖直孔190之间设置有液密封连接，所述的制动柱塞160下端固定有弹簧177的一端，所述的弹簧177另一端通过螺钉179固定于所述的摇臂2102上，所述的制动柱塞160上端面与所述的右边一个台阶面(非操作面)145接触，所述的驱动活塞164内端的外侧壁下端设置有沿其轴向的切槽196，所述的切槽196与所述的槽137的空间相连通，所述的摇臂内的液体通道214通过所述的轴向切槽196和所述的槽137相连通，在所述的水平孔166外端通过卡环157固定有一个呈圆环形的弹簧座158，所述的驱动活塞164外端与所述的弹簧座158之间设置有另一个弹簧156，所述的槽137的右侧面与所述的制动柱塞160上端的小圆柱侧面接触，所述的驱动柱塞160外端的外侧面与所述的水平孔166之间设置有液密封连接。
进一步的，所述的驱动活塞中部的槽137在宽度方向与所述的制动柱塞160上端的小圆柱之间为间隙配合。
进一步的，所述的驱动活塞164外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧156一端设置于所述的盲孔内，所述的另一个弹簧156的另一端与所述的弹簧座158连接。
进一步的，所述的推杆2012与摇臂2102之间设置有制动阀隙调节螺钉1102，所述的制动阀隙调节螺钉1102与推杆2012连接，制动阀隙调节螺钉1102穿过摇臂2102的一端后与一个螺帽1052连接。
进一步的，所述的驱动力输入凸轮2302在其内基圆2252上设置有一个凸起部232和一个凸起部233。
进一步的，所述的流体通道211与一个三通电磁阀51中的供油口111和排油口222连通。
本实施例的工作过程是：驱动力输入凸轮2302与发动机的动力输出机构(图中未示)连接，驱动力输入凸轮2302在发动机的动力驱动下，使摇臂2102摇动。排气阀阀杆连接件116设置在发动机排气阀300的控制阀杆3001上。需要发动机从正常工作状态转换至发动机制动时，通过一个控制器(图中未示)向三通电磁阀51发送动作信号。三通电磁阀51由通过其正接线端55和负接线端57的电流开通，电磁阀的阀芯58下滑，打开供油口111，让液压流体通过摇臂轴205内的流体通道211和径向孔212、摇臂2102内的切口213和液压通道214进入到摇臂的水平孔166内，流向制动驱动机构100，油流通过驱动活塞164内端的切槽196进入摇臂的水平孔166内。驱动活塞164中部轴向槽137的右边一个底面作为非操作面145，其左边一个底面为操作面140。油压克服驱动活塞右端弹簧156的载荷，将制动柱塞160向下推，其冲程等于或稍大于非操作面145与操作面140之间的距离130。制动柱塞160通过其上端的小圆柱与驱动活塞中部槽137的间隙配合实现导向，在制动柱塞160移下去之后，驱动活塞164便可以在油压作用下，克服弹簧156的载荷向右移动，停靠在弹簧座158上。此时，制动柱塞160的上表面与驱动活塞的操作表面140接触，形成固体链接，发动机制动的驱动机构处于操作位置。制动凸轮2302的小凸台232、233所产生的运动，通过制动摇臂2102、驱动活塞164、制动柱塞160和排气阀杆连接件116，传递到排气阀300，产生发动机制动。当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构关闭泄油，驱动活塞164不受油压，在弹簧156的作用下向左移，停靠在水平孔166的左端。制动柱塞160受制动弹簧177的作用在竖直孔190内向上移，回到非操作位置，与发动机正常运作分离。
在图1所示的实施例中，发动机中还设置有另一个排气阀300，这个排气阀300中设置有控制阀杆3002，控制阀杆上设置有另一个气门弹簧3102，气门弹簧3101和气门弹簧3102设置在发动机缸盖500与阀桥400之间，阀桥400使两个排气阀300联动。阀桥400上设置有排气阀致动器200，排气阀致动器200由排气阀致动凸轮230、排气阀致动摇臂210和阀桥400构成。排气阀凸轮230在其内基圆225上有一大凸起部分220，排气阀致动摇臂210摆动式地安装在排气阀摇臂轴2051上，排气阀致动摇臂210的一端设置有凸轮从动轮235。
本实施例是对本发明进行说明，而不是对其进行限制。事实上，那些精通本行的人可以显易地在本发明的范围和原理内对本发明进行修改和变动。举例来说，一个具体机构所阐明或描述的某一部分功能，可用于另一具体机构，进而得到一个新的机构。因此，本发明将包括上述修改和变动，只要它们属于所附的权利要求或与所要求权力相当的范围之内。
Claims (7)
1.一种制造成本低的发动机制动装置，由一个排气阀控制机构构成，其特征在于：所述的排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、摇臂和摇臂轴构成，摇臂一端设置有一个竖直孔和一个水平孔，所述的竖直孔上端与所述的水平孔相交呈三通结构，所述的竖直孔内设置有制动柱塞，所述的水平孔内设置有驱动活塞，所述的驱动活塞中部设置有一个沿其径向延伸的槽，所述的槽的底面由两个平面构成一个台阶，所述的制动柱塞外侧面与所述的竖直孔之间设置有液密封连接，所述的槽的宽度大于制动柱塞上端的宽度，所述的制动柱塞上端面与所述的槽的底面接触，所述的驱动柱塞外端的外侧面与所述的水平孔之间设置有液密封连接，所述的驱动力输入凸轮机构设置在摇臂的另一端，摇臂设置在摇臂轴上。
2.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：所述的摇臂轴内沿轴向设置有流体通道、沿半径方向设置有径向孔，所述的摇臂中设置有液体通道，所述的液体通道的一端与所述的径向孔连通，另一端与所述的水平孔连通。
3.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：所述的驱动活塞内端的外侧壁下端设置有沿其轴向的切槽，所述的切槽与所述的径向槽的空间相连通，所述的摇臂内的液体通道通过所述的轴向切槽和所述的径向槽相连通。
4.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：所述的制动柱塞下端固定有弹簧的一端，所述的弹簧另一端通过螺钉固定于所述的摇臂上。
5.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：在所述的水平孔外端通过卡环固定有一个呈圆环形的弹簧座，所述的驱动活塞外端与所述的弹簧座之间设置有另一个弹簧，所述的驱动活塞外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧一端设置于所述的盲孔内，所述的另一个弹簧的另一端与所述的弹簧座连接。
6.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：所述的驱动力输入凸轮在其内基圆上设置有至少一个凸起部分。
7.如权利要求1所述的一种制造成本低的发动机制动装置，其特征在于：所述的液体通道与一个三通电磁阀中的供油口和排油口连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20120822 Termination date: 20180831 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |