CN111033003A - 球形引擎制动机构 - Google Patents

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Abstract

一种可以内燃机模式和引擎制动模式操作的排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件选择性地打开第一排气阀和第二排气阀，并且包括摇臂轴、排气阀摇臂组件和球形引擎制动机构。排气阀摇臂组件具有排气摇臂，所述排气摇臂容纳所述摇臂轴并且被构造成围绕所述摇臂轴旋转。球形引擎制动机构被构造在排气摇臂上并选择性地致动阀柱塞，从而使得排气阀执行引擎制动。所述球形引擎制动机构包括胶囊组件，所述胶囊组件具有胶囊、偏置构件和球。所述胶囊具有圆柱形主体，所述圆柱形主体在具有致动面的第一端部和具有弹簧复位面的第二端部之间延伸。

Description

球形引擎制动机构
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月24日提交的美国临时专利申请62/549,615的权益。上述申请的公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及用于气门组件的摇臂组件，并且更具体地讲，涉及结合球机构以执行引擎制动功能和其他可变气门致动(VVA)功能的摇臂组件。
背景技术
除了车轮制动器之外，压缩引擎制动器可在由重型或中型柴油引擎驱动的相对较大的车辆例如卡车上用作辅助制动器。压缩引擎制动系统被布置为在被启动时，当汽缸中的活塞处于其压缩冲程的上止点位置附近时，提供引擎汽缸的排气阀的附加开启，使得压缩空气可通过排气阀释放。这导致引擎充当消耗功率的空气压缩机，这会减慢车辆。
在与压缩引擎制动器一起使用的典型气门组件中，排气阀由摇臂致动，该摇臂使用气门横臂与排气阀接合。摇臂响应旋转凸轮轴上的凸轮而摇动，并向下按压气门横臂，该气门横臂本身向下按压排气阀以将其打开。还可在气门组件中设置液压间隙调节器以移除在气门组件中的部件之间产生的任何间隙。
本文所提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前指定的发明人的工作，在某种程度上其在本背景技术部分以及在提交时可能不具有其他资格作为现有技术的说明书的各个方面中进行描述，既不明确也不暗示地被承认为针对本公开的现有技术。
发明内容
一种可以内燃机模式和引擎制动模式操作的排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件选择性地打开第一排气阀和第二排气阀，并且包括摇臂轴、排气阀摇臂组件和球形引擎制动机构。排气阀摇臂组件具有排气摇臂，所述排气摇臂容纳所述摇臂轴并且被构造成围绕所述摇臂轴旋转。球形引擎制动机构被构造在排气摇臂上并选择性地致动阀柱塞，从而使得排气阀执行引擎制动。所述球形引擎制动机构包括胶囊组件，所述胶囊组件具有胶囊、偏置构件和球。所述胶囊具有圆柱形主体，所述圆柱形主体在具有致动面的第一端部和具有弹簧复位面的第二端部之间延伸。圆柱形主体限定在其中容纳球的开口。胶囊和球作为一个单元从未致动位置到致动位置移动。
根据附加的特征，球形引擎制动机构还包括螺纹柱塞，所述螺纹柱塞与排气摇臂螺纹配合。螺纹柱塞与阀柱塞相对。阀柱塞和螺纹柱塞两者均限定相应的凹形容纳表面。球在致动位置中正向位于相应的凹形容纳表面处。胶囊和球平移至致动位置，从而使阀柱塞朝向所述第一排气阀和所述第二排气阀中的一个延伸以执行引擎制动。圆柱形主体限定具有弹簧复位面的盲孔。
在其他特征中，偏置构件至少部分地嵌套地容纳在盲孔中。偏置构件使胶囊朝向未致动位置偏置。阀柱塞弹簧使阀柱塞偏置到塌缩位置。锁定螺母将螺纹柱塞相对于排气摇臂锁定。在一个示例中，胶囊组件可以是液压致动的。在另一个示例中，胶囊组件可以是机械致动的。排气摇臂可以是专用引擎制动摇臂。
根据本公开的另一示例的排气阀摇臂组件可以内燃机模式和引擎制动模式操作，所述排气阀摇臂组件选择性地打开第一排气阀和第二排气阀，并且包括摇臂轴、排气阀摇臂组件和球形引擎制动机构。排气阀摇臂组件具有排气摇臂，所述排气摇臂容纳所述摇臂轴并且被构造成围绕所述摇臂轴旋转。球形引擎制动机构被构造在排气摇臂上并选择性地致动阀柱塞，从而使得排气阀执行引擎制动。所述球形引擎制动机构包括胶囊组件，所述胶囊组件具有胶囊、偏置构件和球。所述胶囊具有一体式圆柱形主体，所述圆柱形主体在具有致动面的第一端部和具有弹簧复位面的第二端部之间延伸。圆柱形主体限定在其中容纳球的开口。胶囊和球作为一个单元从未致动位置到致动位置移动。在未致动位置，阀柱塞不作用于排气阀。在致动位置，阀柱塞作用于排气阀以在引擎制动事件期间打开排气阀。致动面的平移导致弹簧复位面的等同平移。
根据附加的特征，球形引擎制动机构还包括螺纹柱塞，所述螺纹柱塞与排气摇臂螺纹配合并且与阀柱塞相对。阀柱塞和螺纹柱塞两者均限定相应的凹形容纳表面。球在致动位置中正向位于相应的凹形容纳表面处。圆柱形主体限定具有弹簧复位面的盲孔。
在其他特征中，偏置构件至少部分地嵌套地容纳在盲孔中。偏置构件使胶囊朝向未致动位置偏置。在一个示例中，胶囊组件可以是液压致动的。在另一个示例中，胶囊组件可以是机械致动的。在另一个示例中，胶囊组件可以是电动致动的。
附图说明
根据详细描述和附图，将更全面地理解本公开，其中：
图1为结合摇臂组件的局部气门组件的顶视图，该摇臂组件包括根据本公开的一个示例构造的用于引擎制动器的球形引擎制动机构；
图2为图1的排气阀摇臂组件的侧视图；
图3为图1的球形引擎制动机构的剖视图，并且示出在施加致动力之后处于伸长位置；
图4为图1的球形引擎制动机构的剖视图，并且示出在施加致动力之后处于塌缩位置；
图5为根据本公开的另一个示例的具有专用引擎制动摇臂的排气阀摇臂组件的侧视图；
图6为根据本公开的一个示例构造的胶囊组件的分解透视图；并且
图7为图6的胶囊组件的剖视图，并且示出根据本公开的一个示例设置介于螺纹柱塞和阀柱塞之间处于致动位置上；并且
图8为根据图7的胶囊组件的剖视图，并且示出根据本公开的一个示例从螺纹柱塞和阀柱塞偏置处于未致动位置。
具体实施方式
具有单顶置凸轮(SOHC)气门的重型(HD)柴油机需要高制动功率，特别是在低引擎转速下。本公开提供了一种增速运动型减压引擎制动器。为了提供高制动功率但不在气门的其余部分(具体地讲凸轮轴)上施加高载荷，本公开提供了一种摇臂组件，所述摇臂组件具有旋转阶梯式制动胶囊，所述胶囊具有作用于一个排气阀上的用于引擎制动器的堞形机构。就这一点而言，与具有两个排气阀开口的其他构型相比，经历一半的输入负荷。
最初参见图1和图2，示出了根据本公开的一个示例构造的局部气门组件，并且整体以参考标号10标识。局部气门组件10利用引擎制动，其可被构造成用六缸引擎。然而，应当理解，本教导内容不受此限制。就这一点而言，本公开可用于利用引擎制动的任何气门组件中。局部气门组件10被支撑在气门托架12中，并且每个缸可包括两个摇臂。应当理解，图1所示的构型仅是示例性的，并且气门组件10可采取本公开范围内的其他布置方式。
每个缸包括进气阀摇臂组件20和排气阀摇臂组件22。排气阀摇臂组件22结合了集成引擎制动功能。排气阀摇臂组件22控制排气阀的打开。进气阀摇臂组件20被构造成控制进气阀的运动。排气阀摇臂组件22被构造成以驱动模式和制动模式控制排气阀运动。排气阀摇臂组件22被构造成以引擎制动模式作用于两个排气臂中的一个，如本文将描述的。摇臂轴34由气门托架12容纳并支撑排气阀摇臂组件22的旋转。
现在进一步参见图2，将进一步描述排气阀摇臂组件22。排气阀摇臂组件22一般可包括排气摇臂40、气门横臂42、龙头组件44和球形引擎制动机构48。气门横臂42接合与引擎的气缸(未示出)相关联的第一排气阀50和第二排气阀52(图1)。在所示的示例中，第一排气阀50是由阀弹簧54偏置的非制动排气阀。第二排气阀52是由阀弹簧56偏置的制动排气阀。排气摇臂40基于凸轮轴的升程围绕摇臂轴34旋转(如下所述)。
将进一步描述球形引擎制动机构48。球形引擎制动机构48能够处理空转。高载荷可机械地或液压式致动，并且被偏置成正常塌缩(图4)。球形引擎制动机构48可用于增速运动引擎制动、集成空转引擎制动和其他VVA功能。就这一点而言，球形引擎制动机构48被构造成通过基于控制信号和致动选择性地改变阀升程来执行引擎制动和其他VVA功能。
球形引擎制动机构48包括压出柱塞110和致动柱塞112。压出偏置构件114使压出柱塞110在朝向致动柱塞112的方向上偏置。压出柱塞110和致动柱塞112水平地相对。球120定位在压出柱塞110和致动柱塞112之间。螺纹柱塞130与摇臂40螺纹配合。锁定螺母134相对于摇臂40锁定螺纹柱塞130。阀柱塞140与螺纹柱塞130垂直相对。阀柱塞保持器144支撑阀柱塞弹簧150。阀柱塞弹簧150将阀柱塞140偏置到塌缩位置(图4)。
球形引擎制动机构48在塌缩位置(图4)和伸长位置(图3)之间移动。球形引擎制动机构48通常处于塌缩位置。当控制器160确定应该发生引擎制动事件时，控制器160向致动器162发送信号。致动器162在向左方向上推动致动柱塞112，如图3所观察的。致动器162可以为液压致动器、机械致动器、电动致动器或适于向左移动致动柱塞从而使球120位于图3所示的位置介于螺纹柱塞130和阀柱塞140之间的其他致动器。一旦致动力(液压、机械、电等)将致动柱塞112从图4所示的位置向左推动到图3所示的位置，球120就位于螺纹柱塞130和阀柱塞140之间，从而使阀柱塞140移动到伸长位置(图3)并作用于销166，从而制动引擎阀52并允许引擎制动和/或其他VVT功能。
当致动力停止时，压出弹簧114推动球120回到图4中的位置。同时，阀柱塞140通过阀柱塞弹簧150移动回到塌缩位置。该过程在进入引擎制动模式或其他VVA功能时重复，其中致动柱塞112朝向球120推动。
参见图5，示出了根据本公开的另一个示例构造的排气阀摇臂组件222。排气阀摇臂组件222包括普通排气摇臂238和专用引擎制动摇臂240。排气阀摇臂组件222控制排气阀250和252的打开。进气阀摇臂组件可类似于图1所示的进气阀摇臂组件20构造。排气阀摇臂组件222被构造成以驱动模式和制动模式控制排气阀运动。排气阀摇臂组件222的专用引擎制动摇臂240被构造成以引擎制动模式作用于排气阀252，如本文将描述的。摇臂轴234由气门托架容纳并支撑专用引擎制动摇臂240的旋转。排气阀摇臂组件222包括气门横臂242、龙头组件244和球形引擎制动机构248。
球形引擎制动机构248可类似于上述球形引擎制动机构48进行操作。球形引擎制动机构248包括压出柱塞310和致动柱塞312。压出偏置构件314使压出柱塞310在朝向致动柱塞312的方向上偏置。压出柱塞310和致动柱塞312水平地相对。球320定位在压出柱塞310和致动柱塞312之间。螺纹柱塞330与摇臂240螺纹配合。锁定螺母334相对于摇臂240锁定螺纹柱塞330。阀柱塞340与螺纹柱塞330垂直相对。阀柱塞保持器344支撑阀柱塞弹簧350。阀柱塞弹簧350将阀柱塞340偏置到塌缩位置(参见阀柱塞140的位置，图4)。
球形引擎制动机构248在塌缩位置和伸长位置之间移动(参见球形引擎制动机构48，图3和图4)。球形引擎制动机构248通常处于塌缩位置。当控制器460确定应该发生引擎制动事件时，控制器460向致动器462发送信号。致动器462在向左方向上推动致动柱塞312，如图5所观察的。致动器462可以为液压致动器、机械致动器、电动致动器或适于向左移动致动柱塞从而使球320位于图5所示的介于螺纹柱塞330和阀柱塞340之间的位置的其他致动器。一旦致动力(液压、机械、电动等)将致动柱塞312从向左推动到图5所示的位置，球320就位于螺纹柱塞330和阀柱塞340之间，从而使阀柱塞340移动到伸长位置(图5)并作用于销366，从而制动引擎阀252并允许引擎制动和/或其他VVT功能。
当致动力停止时，压出弹簧314将球320推回到与螺纹柱塞330和阀柱塞340不对齐的位置。同时，阀柱塞140通过阀柱塞弹簧150移动回到塌缩位置。该过程在进入引擎制动模式或其他VVA功能时重复，其中致动柱塞112朝向球120推动。
现在参见图6至图8，将描述根据本公开的另一示例构造的胶囊组件410。应当理解，胶囊组件410可用于本文所述的摇臂构造中的任一者中。胶囊组件410一般包括胶囊412、偏置构件414和球420。如上所述，螺纹柱塞430与摇臂螺纹配合。螺纹柱塞430可在其远端上限定凹形容纳表面431。阀柱塞440与螺纹柱塞430垂直相对。阀柱塞440可在其远端上限定凹形容纳表面441。球形引擎制动机构448包括胶囊组件410、螺纹柱塞430和阀柱塞440。
如将从以下讨论中知道，胶囊组件410可在图7所示的未致动位置和图8所示的致动位置(诸如用于引擎制动)之间作为单个单元平移。胶囊412可包括在第一端部424和第二端部444之间延伸的圆柱形主体422。中心主体部分446限定插入部分447。开口450在中心主体部分446处穿过圆柱形主体422限定。开口450限定适于在其中容纳球420的内径。
第一端部424限定致动面454。圆柱形主体422限定在第二端部444处具有弹簧复位面456的盲孔455。偏置构件414至少部分地嵌套地容纳在盲孔455中。将由致动器462响应于来自控制器460的信号生成的致动力458(液压、机械、电动)施加于致动面454上。偏置构件414作用于弹簧复位面456上。
致动力458直接连接到弹簧复位面456。换句话讲，胶囊412为一体的或一体形成的，由此作用于致动面454上的力458直接连接并作用于弹簧复位面456上。就这一点而言，排除致动面454和弹簧复位面456的分离。致动面454的平移导致弹簧复位面456的等同平移。球420的位置的更大控制由作为整体的胶囊组件410和球形引擎制动机构448来实现。球420正向位于螺纹柱塞430的凹形容纳表面431与阀柱塞440的凹形容纳表面441之间。以举例的方式，胶囊412的直径可为约11.5mm。开口450的直径可以为9.5mm。球420的直径可以为9mm。设想了其他尺寸。
还应当理解，本文所述的球形制动机构中的任一者均可用于排气制动器设计上的专用增速运动引擎制动臂和/或螺栓。就这一点而言，球形制动机构安装在专用制动臂中，所述专用制动臂通过穿过销或类似的布置作用于制动阀上。相似地，球形制动机构可用于固定到气缸盖的托架上的螺栓，其中该机构可通过穿过销或类似的布置作用于制动阀。
已出于说明和描述的目的提供了这些示例的上述描述。并非意图是详尽的或限制本公开。特定示例的各个元件或特征通常不限于该特定示例，而是在适用的情况下是可互换的并且可用于所选示例中，即使未具体示出或描述也是如此。其可也按许多方式进行改变。此类变型形式不应被视为脱离了本公开，并且所有此类修改形式都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种能够以内燃机模式和引擎制动模式操作的排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件选择性地打开第一排气阀和第一排气阀，并且包括：
摇臂轴；
排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件具有排气摇臂，所述排气摇臂容纳所述摇臂轴并且被构造成围绕所述摇臂轴旋转；和
球形引擎制动机构，所述球形引擎制动机构被构造在所述排气摇臂上并选择性地致动阀柱塞，从而使得排气阀执行引擎制动，所述球形引擎制动机构包括：
胶囊组件，所述胶囊组件具有胶囊、偏置构件和球，所述胶囊具有在具有致动面的第一端部和具有弹簧复位面的第二端部之间延伸的圆柱形主体，所述圆柱形主体限定在其中容纳所述球的开口，其中所述胶囊和球作为一个单元从未致动位置到致动位置移动。
2.根据权利要求1所述的排气阀摇臂组件，其中所述球形引擎制动机构还包括：
螺纹柱塞，所述螺纹柱塞与所述排气摇臂螺纹配合。
3.根据权利要求2所述的排气阀摇臂组件，其中所述螺纹柱塞与所述阀柱塞相对。
4.根据权利要求2所述的排气阀摇臂组件，其中所述阀柱塞和所述螺纹柱塞两者均限定相应的凹形容纳表面，其中所述球在所述致动位置上正向位于相应凹形容纳表面处。
5.根据权利要求1所述的排气阀摇臂组件，其中所述胶囊和球平移至所述致动位置，从而使所述阀柱塞朝向所述第一排气阀和所述第二排气阀中的一个延伸以执行引擎制动。
6.根据权利要求1所述的排气阀摇臂组件，其中所述圆柱形主体限定具有所述弹簧复位面的盲孔。
7.根据权利要求6所述的排气阀摇臂组件，其中所述偏置构件至少部分地嵌套地容纳在所述盲孔中。
8.根据权利要求7所述的排气阀摇臂组件，其中所述偏置构件使所述胶囊朝向所述未致动位置偏置。
9.根据权利要求5所述的排气阀摇臂组件，还包括将所述阀柱塞偏置到塌缩位置的阀柱塞弹簧。
10.根据权利要求3所述的排气阀摇臂组件，还包括锁定螺母，所述锁定螺母将所述螺纹柱塞相对于所述排气摇臂锁定。
11.根据权利要求1所述的排气阀摇臂组件，其中所述胶囊组件液压式致动。
12.根据权利要求1所述的排气阀摇臂组件，其中所述胶囊组件机械地致动。
13.排气阀摇臂组件，其中所述排气摇臂是专用引擎制动摇臂。
14.一种能够以内燃机模式和引擎制动模式操作的排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件选择性地打开第一排气阀和第一排气阀，并且包括：
摇臂轴；
排气阀摇臂组件，所述排气阀摇臂组件具有排气摇臂，所述排气摇臂容纳所述摇臂轴并且被构造成围绕所述摇臂轴旋转；和
球形引擎制动机构，所述球形引擎制动机构被构造在所述排气摇臂上并选择性地致动阀柱塞，从而使得排气阀执行引擎制动，所述球形引擎制动机构包括：
胶囊组件，所述胶囊组件具有胶囊、偏置构件和球，所述胶囊具有在具有致动面的第一端部和具有弹簧复位面的第二端部之间延伸的一体式圆柱形主体，所述圆柱形主体限定其中容纳所述球的开口，其中所述胶囊和球作为一个整体从未致动位置到致动位置移动，在所述未制动位置中所述阀柱塞不作用于所述排气阀，在所述致动位置中所述阀柱塞作用于所述排气阀以在引擎制动事件期间打开所述排气阀，其中所述致动面的平移导致弹簧复位面的等同平移。
15.根据权利要求14所述的排气阀摇臂组件，其中所述球形引擎制动机构还包括：
螺纹柱塞，所述螺纹柱塞与所述排气摇臂螺纹配合并且与所述阀柱塞相对。
16.根据权利要求14所述的排气阀摇臂组件，其中所述阀柱塞和所述螺纹柱塞两者均限定相应的凹形容纳表面，其中所述球在所述致动位置中正向位于相应凹形容纳表面处。
17.根据权利要求14所述的排气阀摇臂组件，其中所述圆柱形主体限定具有所述弹簧复位面的盲孔。
18.根据权利要求17所述的排气阀摇臂组件，其中所述偏置构件至少部分地嵌套地容纳在所述盲孔中。
19.根据权利要求18所述的排气阀摇臂组件，其中所述偏置构件使所述胶囊朝向所述未致动位置偏置。
20.根据权利要求14所述的排气阀摇臂组件，其中所述胶囊组件通过液压、机械和电中的一种致动。
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