CN107060943A - 一种低能耗制动开关 - Google Patents

Abstract

一种低能耗制动开关，属于发动机气门驱动及辅助制动领域。它包括设置在固定件上的两个液压活塞、滑阀阀体、滑阀回复弹簧、单向阀阀芯、单向阀回复弹簧等。制动开关实现驱动和制动模式的切换；通过与不同气门驱动系统相搭配，可实现四冲程驱动、二冲程驱动、四冲程制动和二冲程制动等多种模式的不同方案，达到高动力、低油耗、低排放和高效分级制动。本发明结构简单紧凑、可靠性高、成本低廉。

Description

一种低能耗制动开关

技术领域

本发明涉及一种低能耗制动开关，属于气门驱动及辅助制动领域。

背景技术

随着发动机保有量的急剧增加，行车安全性问题已成为制约我国可持续发展的重大问题之一。越来越多的国家将辅助制动系统列为车辆必备的附件之一。然而目前辅助制动系统大多存在制动部件长时间工作容易过热、制动效率快速降低、制动效率可控程度低、制动时车辆容易跑偏、制动系统占用车辆空间等问题。在目前发动机辅助制动技术中，减压辅助制动技术的制动效果最好，它是在进排气门运行情况不变的基础上，在压缩上止点附近以较小开度开启排气门或者减压阀来实现减压制动效果，发动机每720°曲轴转角实现一次制动循环，属于四冲程制动，但其制动效果无法满足车辆大负载制动时的要求。发动机小型化（Down-size）和低速化（Down-speed）已成为公认的节能减排的发展趋势。而发动机制动时，缸径越小，转速越低，制动效果越差。在车辆自身制动能力不断减弱，车辆安全性越来越受到人们的重视，越来越多的国家将辅助制动系统列为车辆必备的附件之一的大背景下，实现二冲程制动模式势在必行。

由于现有实用化的可变气门驱动系统大多用于四冲程驱动模式的发动机，不能满足变模式发动机的要求，因此开发一套结构紧凑、可靠性高、成本低廉且满足变模式发动机要求的气门驱动系统势在必行。发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式下，进/排气门开启频率、开启正时和开启持续期均存在极大地差异，这极大地增加了变模式气门驱动系统的开发难度。皆可博公司提出了一种HPD机构，它实现了发动机四冲程驱动模式和二冲程制动模式灵活切换。据该公司（SAE 2016-01-8061）报道，HPD机构存在泄漏严重等问题。此外，该机构还存在制动侧的驱动和调节机构都安装在制动摇臂上导致的运动件数量多、质量大等问题，这不利于气门驱动系统实现低能耗；此外，摇臂的运动惯性力大，系统各部件的接触部分容易发生破坏。该机构的驱动油从作为摇臂固定支点的轴的内部引到摇臂移动支点上来调节驱动和制动调节机构，油路较为复杂，加工不易。因此一款具备结构简单紧凑、可靠性高、成本低廉、能耗低等特点，可实现驱动模式和制动模式灵活切换的制动开关势在必行。

发明内容

本发明的目的在于：通过设计一种低能耗制动开关，用于实现：（a）实现驱动模式和制动模式的灵活切换。（b）容易与现有气门驱动系统相结合，实现四冲程驱动、二冲程制动、四冲程制动和二冲程驱动等模式，来达到发动机高动力、低油耗、低排放和高效分级制动的运行。（c）为了拓展应用范围，需要针对不同机型，提供不同的备选方案。（d）为了满足市场需求，需要制动开关实现结构简单紧凑、工作可靠、成本低廉；为了提高零部件的通用性和可更换性，需要设计成独立模块。

本发明所采用的技术方案是：这种低能耗制动开关包括排气门组件和排气制动凸轮。它还包括第一液压活塞、第二液压活塞、滑阀阀体、滑阀回复弹簧、单向阀阀芯、单向阀回复弹簧。固定件内设置有安装孔、驱动油路、泄油油路和控制油路。第一液压活塞和第二液压活塞均安装在固定件或固定设置在固定件上的活塞衬套内，或第一液压活塞和第二液压活塞嵌套后，再安装在固定件内或固定设置在固定件上的活塞衬套内。第一液压活塞和第二液压活塞之间的油腔与驱动油路相连。滑阀阀体安装在固定件或固定设置在固定件上的滑阀衬套内，单向阀阀芯和单向阀回复弹簧安装在滑阀阀体内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔，在单向阀出油侧的滑阀阀体上设有侧向油孔，单向油腔与滑阀回复弹簧处的油腔不相通，滑阀回复弹簧处的油腔与泄油油路相连。排气制动凸轮通过第二液压活塞、第一液压活塞驱动排气门组件。当控制油路为低压油时，驱动油路与泄油油路相连，控制油路和单向油腔均被堵塞，第一液压活塞和第二液压活塞之间的液压油通过驱动油路、泄油油路排出，制动开关失效。当控制油路为高压油时，控制油路通过单向油腔与驱动油路相连，泄油油路被堵塞，高压油通过控制油路、单向油腔、驱动油路进入第一液压活塞和第二液压活塞之间的油腔，制动开关工作。

滑阀阀体沿轴向为通孔结构，滑阀阀体上设有单向阀阀座，单向阀阀座、单向阀阀芯、单向阀回复弹簧依次接触，第一堵块固定安装在滑阀阀体上，第一堵块与单向阀回复弹簧相接触，第一堵块将单向油腔与滑阀回复弹簧处的油腔堵塞。

滑阀阀体沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体将单向油腔与滑阀回复弹簧处的油腔堵塞，滑阀阀体上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧、单向阀阀芯依次接触，第二堵块固定安装在滑阀阀体上，第二堵块上设有单向阀阀座，单向阀阀座与单向阀阀芯相接触。

滑阀阀体沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体将单向油腔与滑阀回复弹簧处的油腔堵塞，滑阀阀体上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧、单向阀阀芯依次接触，滑阀阀体与单向阀阀芯为滑动密封，单向阀阀芯直接或通过第三堵块与固定件或滑阀衬套接触。

制动开关设置在排气制动凸轮与排气门组件之间的任意两个接触端之间。

本发明的有益效果是：这种低能耗制动开关主要包括设置在固定件上的两个液压活塞、滑阀阀体、滑阀回复弹簧、单向阀阀芯、单向阀回复弹簧等。（a）实现了驱动模式和制动模式的灵活切换。（b）滑阀等安装在固定件内，减少气门驱动系统运动件数量、降低其质量、实现低能耗、提高可靠性；另一方面，动密封采用常规柱塞偶件密封，静密封采用常规密封圈等密封方式，不仅保证零泄漏，而且成本低廉。（c）针对不同机型，提供不同的备选方案，拓展了应用范围。容易与现有气门驱动系统相结合，实现四冲程驱动、二冲程制动、四冲程制动和二冲程驱动等模式，能够达到发动机高动力、低油耗、低排放和高效分级制动的运行。（d）制动开关结构简单紧凑、工作可靠、成本低廉，形成独立的模块。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。

图1是制动开关第一方案示意图。

图2是制动开关第二方案示意图。

图3是制动开关第三方案示意图。

图4是制动开关第四方案示意图。

图5是多模式气门驱动系统示意图。

图中：1、滑阀阀体；2、滑阀回复弹簧；3、单向阀阀芯；4、单向阀回复弹簧；51、第一堵块；52、第二堵块；53、第三堵块；6、第四堵块；7A、第一液压活塞；7B、第二液压活塞；8、固定件；9K、制动开关回复机构；T1、滑阀衬套；T2、活塞衬套；01、驱动油路；02、泄油油路；03、控制油路；04、单向油腔；101、第一凸轮轴；102、第二凸轮轴；21、轴套；201、排气制动凸轮；251、进气四冲程凸轮；252、进气二冲程凸轮；261、排气四冲程凸轮；262、排气二冲程凸轮；271、第一切换槽；272、第二切换槽；301、进气摇臂；302、排气主摇臂；401、进气摇臂支点；402、排气主摇臂支点；501、排气侧气门桥组件；503、进气侧气门桥；611、第一排气门组件；612、第二排气门组件；621、第一进气门组件；622、第二进气门组件；701、第一切换组件；702、第二切换组件；703、制动开关。

具体实施方式

本发明涉及一种低能耗制动开关。图1-4分别是制动开关的四种实施方案示意图。它还包括第一液压活塞7A、第二液压活塞7B、滑阀阀体1、滑阀回复弹簧2、单向阀阀芯3、单向阀回复弹簧4。固定件8内设置有安装孔、驱动油路01、泄油油路02和控制油路03。第一液压活塞7A和第二液压活塞7B均安装在固定件8或固定设置在固定件8上的活塞衬套T2内，或第一液压活塞7A和第二液压活塞7B嵌套后，再安装在固定件8内或固定设置在固定件8上的活塞衬套T2内。第一液压活塞7A和第二液压活塞7B之间的油腔与驱动油路01相连。滑阀阀体1安装在固定件8或固定设置在固定件8上的滑阀衬套T1内，单向阀阀芯3和单向阀回复弹簧4安装在滑阀阀体1内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路03相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔04，在单向阀出油侧的滑阀阀体1上设有侧向油孔，单向油腔04与滑阀回复弹簧2处的油腔不相通，滑阀回复弹簧2处的油腔与泄油油路02相连。排气制动凸轮通过第二液压活塞7B、第一液压活塞7A驱动排气门组件。当控制油路03为低压油时，驱动油路01与泄油油路02相连，控制油路03和单向油腔04均被堵塞，第一液压活塞7A和第二液压活塞7B之间的液压油通过驱动油路01、泄油油路02排出，制动开关失效。当控制油路03为高压油时，控制油路03通过单向油腔04与驱动油路01相连，泄油油路02被堵塞，高压油通过控制油路03、单向油腔04、驱动油路01进入第一液压活塞7A和第二液压活塞7B之间的油腔，制动开关工作。

如图1，滑阀阀体1沿轴向为通孔结构，滑阀阀体1上设有单向阀阀座，单向阀阀座、单向阀阀芯3、单向阀回复弹簧4依次接触，第一堵块51固定安装在滑阀阀体1上，第一堵块51与单向阀回复弹簧4相接触，第一堵块51将单向油腔04与滑阀回复弹簧2处的油腔堵塞。

如图2，滑阀阀体1沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体1将单向油腔04与滑阀回复弹簧2处的油腔堵塞，滑阀阀体1上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧4、单向阀阀芯3依次接触，第二堵块52固定安装在滑阀阀体1上，第二堵块52上设有单向阀阀座，单向阀阀座与单向阀阀芯3相接触。

如图3和图4，滑阀阀体1沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体1将单向油腔04与滑阀回复弹簧2处的油腔堵塞，滑阀阀体1上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧4、单向阀阀芯3依次接触，滑阀阀体1与单向阀阀芯3为滑动密封，单向阀阀芯3直接或通过第三堵块53与固定件8或滑阀衬套T1接触。

根据实际需要，制动开关可以与多种气门驱动机构相搭配，并且制动开关可设置在排气制动凸轮与排气门组件之间的任意两个接触端之间。如制动开关可以搭配传统四冲程驱动模式的气门驱动系统，实现四冲程驱动和四冲程制动模式的切换等；如果原气门驱动机构是顶置凸轮轴式，制动开关可设置在摇臂和气门桥组件之间；如果原气门驱动机构是下置凸轮轴式，制动开关还可设置在凸轮和推杆之间。图5是制动开关的一种应用实例。第一凸轮轴101上设置有轴套21，轴套21上设置有进气四冲程凸轮251、进气二冲程凸轮252、排气四冲程凸轮261、排气二冲程凸轮262、第一切换槽271和第二切换槽272。第一切换组件701和第二切换组件702调节轴套21的轴向位置，实现四冲程和二冲程模式的切换。第二凸轮轴102上设置有排气制动凸轮201。排气制动凸轮201通过制动开关703、排气侧气门桥组件驱动排气门。制动开关703实现驱动模式和制动模式切换。在四冲程驱动模式下，进气摇臂301与进气四冲程凸轮251相接触，排气主摇臂302与排气四冲程凸轮261相接触，制动开关703失效。在二冲程驱动模式下，进气摇臂301与进气二冲程凸轮252相接触，排气主摇臂302与排气二冲程凸轮262相接触，制动开关703失效。在四冲程制动模式下，进气摇臂301与进气四冲程凸轮251相接触，排气主摇臂302与排气四冲程凸轮261相接触，制动开关703工作。在二冲程制动模式下，进气摇臂301与进气二冲程凸轮252相接触，排气主摇臂302与排气二冲程凸轮262相接触，制动开关703工作。设置制动开关复位弹簧9K的目的是在制动开关703失效，保证排气制动凸轮201始终与制动开关703相接触。

Claims (5)

1.一种低能耗制动开关，它包括排气门组件和排气制动凸轮，其特征是：它还包括第一液压活塞（7A）、第二液压活塞（7B）、滑阀阀体（1）、滑阀回复弹簧（2）、单向阀阀芯（3）、单向阀回复弹簧（4）；固定件（8）内设置有安装孔、驱动油路（01）、泄油油路（02）和控制油路（03）；第一液压活塞（7A）和第二液压活塞（7B）均安装在固定件（8）或固定设置在固定件（8）上的活塞衬套（T2）内，或第一液压活塞（7A）和第二液压活塞（7B）嵌套后，再安装在固定件（8）内或固定设置在固定件（8）上的活塞衬套（T2）内；第一液压活塞（7A）和第二液压活塞（7B）之间的油腔与驱动油路（01）相连；滑阀阀体（1）安装在固定件（8）或固定设置在固定件（8）上的滑阀衬套（T1）内，单向阀阀芯（3）和单向阀回复弹簧（4）安装在滑阀阀体（1）内，滑阀在单向阀进油侧形成的油腔与控制油路（03）相连，滑阀在单向阀出油侧形成的油腔为单向油腔（04），在单向阀出油侧的滑阀阀体（1）上设有侧向油孔，单向油腔（04）与滑阀回复弹簧（2）处的油腔不相通，滑阀回复弹簧（2）处的油腔与泄油油路（02）相连；排气制动凸轮通过第二液压活塞（7B）、第一液压活塞（7A）驱动排气门组件；当控制油路（03）为低压油时，驱动油路（01）与泄油油路（02）相连，控制油路（03）和单向油腔（04）均被堵塞，第一液压活塞（7A）和第二液压活塞（7B）之间的液压油通过驱动油路（01）、泄油油路（02）排出，所述制动开关失效；当控制油路（03）为高压油时，控制油路（03）通过单向油腔（04）与驱动油路（01）相连，泄油油路（02）被堵塞，高压油通过控制油路（03）、单向油腔（04）、驱动油路（01）进入第一液压活塞（7A）和第二液压活塞（7B）之间的油腔，所述制动开关工作。

2.根据权利要求1所述的一种低能耗制动开关，其特征是：所述滑阀阀体（1）沿轴向为通孔结构，滑阀阀体（1）上设有单向阀阀座，单向阀阀座、单向阀阀芯（3）、单向阀回复弹簧（4）依次接触，第一堵块（51）固定安装在滑阀阀体（1）上，第一堵块（51）与单向阀回复弹簧（4）相接触，第一堵块（51）将单向油腔（04）与滑阀回复弹簧（2）处的油腔堵塞。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗制动开关，其特征是：所述滑阀阀体（1）沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体（1）将单向油腔（04）与滑阀回复弹簧（2）处的油腔堵塞，滑阀阀体（1）上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧（4）、单向阀阀芯（3）依次接触，第二堵块（52）固定安装在滑阀阀体（1）上，第二堵块（52）上设有单向阀阀座，单向阀阀座与单向阀阀芯（3）相接触。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗制动开关，其特征是：所述滑阀阀体（1）沿轴向为盲孔结构，滑阀阀体（1）将单向油腔（04）与滑阀回复弹簧（2）处的油腔堵塞，滑阀阀体（1）上设有单向阀回复弹簧座，单向阀回复弹簧座、单向阀回复弹簧（4）、单向阀阀芯（3）依次接触，滑阀阀体（1）与单向阀阀芯（3）为滑动密封，单向阀阀芯（3）直接或通过第三堵块（53）与固定件（8）或滑阀衬套（T1）接触。

5.根据权利要求1所述的一种低能耗制动开关，其特征是：所述制动开关设置在排气制动凸轮与排气门组件之间的任意两个接触端之间。