CN111691942B - 一种发动机的集成式制动摇臂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的集成式制动摇臂装置，涉及发动机制动摇臂技术领域，其包括设置在摇臂本体上的控制机构，控制机构包括依次安装控制腔内的滑阀、定位环、杯型阀、以及堵塞，滑阀内设有球阀座、套在球阀座外的球阀压缩弹簧、以及位于球阀座上的球阀，球阀座由球阀压缩弹簧压紧，杯型阀内设有球阀活塞弹簧，杯型阀开口端朝向堵塞，另一端底部的凸起抵靠球阀。本发明，控制机构中采用了滑阀结构，提高制动响应速度，可靠性高，结构紧凑。

Description

一种发动机的集成式制动摇臂装置

技术领域

本发明涉及发动机制动摇臂技术领域，具体涉及一种发动机的集成式制动摇臂装置。

背景技术

商用车重型柴油机摇臂制动是一种集成在商用车发动机上的辅助制动装置。长途运输的商用车行驶在长缓坡道路上需要常常使用制动，没有发动机制动等辅助制动装置的商用车需要不断使用脚刹的轮式制动来降低车速。但是，在长缓坡道路，长时间使用轮式制动会导致刹车片温升过快，进而导致刹车片温度过高而很可能发生制动效果降低甚至失效，很容易造成重大的不可挽回的人身安全隐患和财产损失，这也是在地形复杂的山路经常发生重大交通事故的重要原因之一，因此，对商用车配备辅助制动装置是很有必要的。

通常的辅助制动有液力缓速器、发动机排气制动、发动机摇臂制动等形式。然而，液力缓速器体积大、重量大，不利于汽车轻量化的实现。发动机排气制动制动功率并不是太高，通常需要和发动机摇臂制动配合使用。发动机摇臂制动具有质量轻，制动功率高等特点，其工作原理是：

当发动机摇臂制动启用时，发动机排气门在凸轮上的小桃尖驱动下在发动机压缩冲程上止点的位置附近打开，此时缸内已经被压缩的高能气体迅速排出缸外，从而释放掉压缩气体的能量，达到制动效果，发动机的能量在此之后不断被往复释放消耗，最终使车辆减速，而不至于使刹车片温升过高，使得安全可靠。

发动机制动从结构原理上分为泄气式制动和压缩释放式制动，其中压缩释放式制动根据结构形式分为桥式制动、专用摇臂制动、集成摇臂制动。

当前行业内的集成式发动机制动摇臂，结构笨重，结构复杂，响应慢，可靠性低，笨重的结构不利于汽车轻量化的实现。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种发动机的集成式制动摇臂装置，能够提高制动响应速度，可靠性高，结构紧凑。

本发明提供的一种发动机的集成式制动摇臂装置，包括：

摇臂本体，其一端通过铰接在该端的滚轮机构与排气凸轮接触连接，另一端的轴向通孔内设有排气象足，摇臂本体上的轴向设置的控制腔和轴向设置的制动腔内分别设有控制机构和制动机构，摇臂本体内设有液压机构；

控制机构，其设置于摇臂本体上的控制腔，控制机构包括依次安装在控制腔内的滑阀、定位环、杯型阀、以及堵塞，滑阀内设有球阀座、套在球阀座外的球阀压缩弹簧、以及位于球阀座上的球阀，球阀座由球阀压缩弹簧压紧，杯型阀内设有球阀活塞弹簧，杯型阀开口端朝向所述堵塞，杯型阀另一端底部的凸起抵靠球阀；

所述滑阀与定位环接触的端面边沿为球弧面；

杯型阀与定位环接触的端面设有大倒角以连通摇臂进油口；

滑阀外周上设有多个径向通孔以通过液压机构连通制动机构。

优选的，所述杯型阀与摇臂本体之间为间隙配合；

定位环与摇臂本体之间为过盈配合；

第一堵塞与摇臂本体通过螺纹紧固。

优选的，所述排气象足包括调制螺栓总成、套在调制螺栓总成外的摇臂支撑弹簧、设置在调制螺栓总成远离摇臂支撑弹簧的一端外侧的第二调整螺母，调制螺栓总成通过第二调整螺母锁紧。

优选的，调制螺栓总成包括：

滑套，用以按压排气门桥；

调整螺钉，包括与滑套连接的球头和与球头连接的柱状杆体构成，球头位于滑套的腔体内，摇臂支撑弹簧套在柱状杆体外，柱状杆体远离球头的一端安装在摇臂本体的轴向通孔内；腔体为偏心球形，球头与柱状杆体之间设有用以提高调整螺钉在滑套中转动角度的让位槽，腔体的入口直径小于球头的直径。

优选的，摇臂本体安装滚轮机构的一端具有两个径向设置且相互平行的的延伸端，两个延伸端上分别设有轴向通孔；

滚轮机构包括安装于两个延伸端上的两个轴向通孔之间的摇臂滚子轴、套在摇臂滚子轴外的摇臂滚子、安装在摇臂滚子轴和摇臂滚子之间的球形堵塞、以及安装在摇臂滚子轴和摇臂滚子之间的油管。

优选的，集成式制动摇臂装置还包括：

摇臂衬套，其设置于摇臂本体上的位于滚轮机构和控制机构之间的轴向通孔内，摇臂本体通过摇臂衬套安装在摇臂轴上，摇臂本体可绕摇臂轴旋转；

密封螺钉，其安装在摇臂衬套上；

排气凸轮带动摇臂本体的转动配合电磁阀控制的液压机构通过控制机构和制动机构进而控制排气门桥的动作。

优选的，所述制动机构包括：

制动执行器总成，包括制动器调整螺栓、锁止螺母、以及制动执行器构成，制动器调整螺栓一端通过螺纹连接方式连接到制动腔内，另一端连接制动执行器，制动执行器内部设有与制动器调整螺栓配合的锁止螺母；

执行器回位弹簧，套在制动执行器外，制动执行器由执行器回位弹簧压紧；

执行器弹簧座，设置在制动执行器总成安装执行器回位弹簧的一端外侧，与摇臂本体通过十字槽盘头C型螺钉连接；

第一调整螺母，设置在制动执行器总成远离执行器回位弹簧的一端外侧，制动执行器总成通过第一调整螺母锁紧。

优选的，制动器调整螺栓与锁止螺母之间存在补偿间隙L，通过调整螺栓和调整螺母来调整补偿间隙L的间隙值。

优选的，液压机构包括：

摇臂进油道，用于在制动时输送液压油至杯型阀与定位环接触处的大倒角，并由此进入控制腔，其一端为摇臂进油口。

制动腔进油道，用于在制动时连通控制腔和制动腔，其一端与滑阀上的径向通孔配合。

本发明的有益效果在于：

(1)该机构结构简单，零部件数量相对较少，系统可靠性高。

(2)控制机构中采用了滑阀结构，增加了单向阀受力的截面积，有利于提高响应速度。

(3)控制阀的滑阀与定位环接触处采用了球弧面的结构特征，滑阀的直径略小于其外侧处控制腔直径，有利于实现其自适应密封，提高了单向阀的密封可靠性。

(4)带摇臂支撑弹簧的排气象足，结构紧凑，弹簧性能稳定可靠。

(5)基于以上优点，该方案简单可靠，容易实现。

附图说明

图1为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置的爆炸视图。

图2为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置的第一外观图。

图3a-3d为本发明优选的实施例中，滑阀的结构图。

图4a-4b为本发明优选的实施例中，制动执行器总成的结构图；

图5a-5b为本发明优选的实施例中，排气象足的结构原理图；

图6为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置制动未开启时，控制机构的状态图；

图7为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置制动开启过程中，控制机构的状态图；

图8为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置制动开启后，控制机构的状态图；

图9为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置制动开启后，控制机构的泄油状态图；

图10为本发明优选的实施例中，发动机的集成式制动摇臂装置制动开启后，制动机构和排气象足的状态图。

图中标号：

1-制动执行器总成；2-摇臂本体；3-十字槽盘头C型螺钉；4-第一堵塞；5-定位环；6-密封螺钉；7-执行器回位弹簧；8-执行器弹簧座；9-摇臂支撑弹簧；10-摇臂滚子；11-摇臂滚子轴；12-摇臂衬套；13-杯型阀；14-油管；15-滑阀；16-球形堵塞；17-球阀；18-球阀压缩弹簧；19-球阀座；20-球阀活塞弹簧；21-碗形塞；22-调整螺栓总成；23-第一调整螺母；24-第二调整螺母；25-第二堵塞；26-滚轮机构；27-控制机构；28-制动机构；29-排气象足；30-制动器调整螺栓；31-锁止螺母；32-制动执行器；33-调整螺钉；34-滑套；35-球头；36-柱状杆体；37-摇臂进油口；38-制动腔进油道；39-排气凸轮。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，本发明提出一种发动机的集成式制动摇臂装置，包括摇臂本体2，其一端通过铰接在该端的滚轮机构26与排气凸轮39接触连接，另一端的轴向通孔内设有排气象足29，摇臂本体2上的轴向设置的控制腔和轴向设置的制动腔内分别设有控制机构27和制动机构28(即执行活塞)，摇臂本体2内设有液压机构。控制机构27包括依次安装在控制腔内的滑阀15、定位环5、杯型阀13、以及堵塞4，滑阀15内设有球阀座19、套在球阀座19外的球阀压缩弹簧18、以及位于球阀座19上的球阀17，球阀座19由球阀压缩弹簧18压紧，杯型阀13内设有球阀活塞弹簧20，杯型阀13开口端朝向堵塞4，另一端底部的凸起抵靠球阀17。控制机构27和制动机构28之间的要比本体2上还设有一轴向腔，该轴向腔内安装有第二堵塞25。

本发明满足对集成式制动摇臂装置布置空间要求和快速响应要求，创造性地对控制机构27进行结构创新。在控制机构27中采用滑阀15，其机构结构简单，零部件数量相对较少，布置便利，本身减少动力学引起的配气系统的受力，系统可靠性高，增加了单向阀受力的截面积，有利于提高响应速度。另外，由于控制机构27的相应阀心(即球阀17)的质量小，其开启和关闭响应快，能很好满足工业生产要求。进一步的，控制腔径向分布有油道，其一端为盲孔，另一端由第一堵塞4堵住，第一堵塞4与摇臂本体2通过螺纹紧固。滑阀15与定位环5接触的端面边沿为球弧面，杯型阀13与定位环5接触的端面设有大倒角以连通摇臂进油口37，滑阀15外周上设有多个径向通孔以通过液压机构连通制动机构28。

参照图1和图3a-图3d所示，由于控制机构27的滑阀15与定位环5接触处采用了球弧面的结构特征，滑阀15的直径略小于其外侧处控制腔直径，有利于实现其自适应密封，提高了控制机构27作为单向阀的密封可靠性。

进一步的，杯型阀13与摇臂本体2之间为间隙配合，定位环5与摇臂本体2之间为过盈配合，实现对滑阀15和杯型阀13的定位。

进一步的，参照图1、图5a和图5b所示，排气象足29包括调制螺栓总成22、套在调制螺栓总成22外的摇臂支撑弹簧9、设置在调制螺栓总成22远离摇臂支撑弹簧9的一端外侧的第二调整螺母24，调制螺栓总成22通过第二调整螺母24锁紧。

调制螺栓总成22包括相互配合的滑套34和调整螺钉33。滑套34用以按压排气门桥。调整螺钉33，由与滑套34连接的球头35和与球头35连接的柱状杆体36构成，球头35位于滑套34的腔体内，摇臂支撑弹簧9套在柱状杆体36外，柱状杆体36远离球头35的一端安装在摇臂本体2的轴向通孔内，腔体为偏心球形，球头35与柱状杆体36之间设有用以提高调整螺钉33在滑套34中转动角度的让位槽，腔体的入口直径小于球头35的直径。

其中，球头35与滑套34之间的排气门间隙的存在，扭杆实现摇臂的柔性支撑，减少冲击或噪音，滑套34的上端边沿进行适当收口，使调整螺栓的球头35不至于从球窝中脱落出来，调整螺栓的球头35在滑套34中有一定的位移空间。

进一步的，摇臂本体2安装滚轮机构26的一端具有两个径向设置且相互平行的的延伸端，两个延伸端上分别设有轴向通孔；

滚轮机构26包括安装于两个延伸端上的两个轴向通孔之间的摇臂滚子轴11、套在摇臂滚子轴11外的摇臂滚子10、安装在摇臂滚子轴11和摇臂滚子10之间的球形堵塞16、以及安装在摇臂滚子轴11和摇臂滚子10之间的油管14。

进一步的，集成式制动摇臂装置还包括：

摇臂衬套12，其设置于摇臂本体2上的位于滚轮机构26和控制机构27之间的轴向通孔内，摇臂本体2通过摇臂衬套12安装在摇臂轴上，摇臂本体2可绕摇臂轴旋转；

密封螺钉6，其安装在摇臂衬套12上；

排气凸轮39带动摇臂本体2的转动配合电磁阀控制的液压机构通过控制机构27和制动机构28进而控制排气门桥的动作。

进一步的，参照图4a和图4b所示，制动机构28包括：

制动执行器总成1，由制动器调整螺栓30、锁止螺母31、以及制动执行器32构成，制动器调整螺栓30一端通过螺纹连接方式连接到制动腔内，另一端连接制动执行器32，制动执行器32内部设有与制动器调整螺栓30配合的锁止螺母31。

执行器回位弹簧7，套在制动执行器32外，制动执行器32由执行器回位弹簧7压紧。制动执行器总成1通过制动器调整螺栓30上的螺纹与摇臂本体2的制动腔顶部的螺纹孔连接，并通过第一调整螺母23锁紧。

执行器弹簧座8，设置在制动执行器总成1安装执行器回位弹簧7的一端外侧，与摇臂本体2通过十字槽盘头C型螺钉连接。制动执行器总成1通过执行器回位弹簧7支撑，执行器回位弹簧7通过执行器弹簧座8限位。

第一调整螺母23，设置在制动执行器总成1远离执行器回位弹簧7的一端外侧，制动执行器总成1通过第一调整螺母23锁紧。进一步的，制动器调整螺栓30与锁止螺母31之间存在补偿间隙L，通过调整螺栓和调整螺母来调整补偿间隙L的间隙值。

具体的，制动器调整螺栓30的头部放进执行活塞的空腔(即制动执行器32内部空腔)中，然后通过锁止螺母31锁紧，制动器调整螺栓30与锁止螺母31之间存在一定的间隙，制动器调整螺栓30固定后，执行活塞有2.5mm的可移动的间隙，此间隙可以根据设计要求确定一个值。

进一步的，液压机构包括：

摇臂进油道，用于在制动时输送液压油至杯型阀13与定位环5接触处的大倒角，并由此进入控制腔，其一端为摇臂进油口37。

制动腔进油道38，用于在制动时连通控制腔和制动腔，其一端与滑阀15上的径向通孔配合。参照图6和图7所示，制动开启时，控制机油的电磁阀(图中未示出)打开，机油从摇臂进油口37进入，压力达到一定值后将推动杯型阀13向右移动，机油通过杯型阀13与定位环5之间的间隙流入，进而推动球阀17向左运动，机油进而通过滑阀15和摇臂本体2之间的间隙以及球阀17与滑阀15之间的缝隙进入制动执行腔进油道，进而进入制动腔中，推动制动执行器总成1运动。

参照图8所示，当球阀17两侧的油压达到平衡状态时，球阀17在球阀压缩弹簧18的作用下被推回滑阀15内侧，并被压紧密封，杯型阀13也被顶起，此时制动腔中的高压腔的液压油被密封住，由于此时执行活塞的部分受到的气门桥反向作用力存在，高压腔中的油压远大于控制机构27右侧的油压，伸出的制动执行器总成1实现了发动机制动的功能，如图9所示。

参照图9所示，当制动关闭时，控制机油的电磁阀断电时，控制腔的油压下降，杯型阀13在球阀活塞弹簧的20的作用下复位，回到与定位环5接触的位置，球阀17被杯型阀13推开，制动执行器总成1在气门作用力和执行器回位弹簧7弹簧力作用下复位。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，包括：

摇臂本体(2)，其一端通过铰接在该端的滚轮机构(26)与排气凸轮(39)接触连接，另一端的轴向通孔内设有排气象足，摇臂本体(2)上的轴向设置的控制腔和轴向设置的制动腔内分别设有控制机构(27)和制动机构(28)，摇臂本体(2)内设有液压机构；

控制机构(27)，其设置于摇臂本体(2)上的控制腔，控制机构(27)包括依次安装在控制腔内的滑阀(15)、定位环(5)、杯型阀(13)、以及堵塞(4)，滑阀(15)内设有球阀座(19)、套在球阀座(19)外的球阀压缩弹簧(18)、以及位于球阀座(19)上的球阀(17)，球阀座(19)由球阀压缩弹簧(18)压紧，杯型阀(13)内设有球阀活塞弹簧(20)，杯型阀(13)开口端朝向所述堵塞(4)，杯型阀(13)另一端底部的凸起抵靠球阀(17)；

所述滑阀(15)与定位环(5)接触的端面边沿为球弧面；

杯型阀(13)与定位环(5)接触的端面设有大倒角以连通摇臂进油口；

滑阀(15)外周上设有多个径向通孔以通过液压机构连通制动机构(28)。

2.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，所述杯型阀(13)与摇臂本体(2)之间为间隙配合；

定位环(5)与摇臂本体(2)之间为过盈配合；

第一堵塞(4)与摇臂本体(2)通过螺纹紧固。

3.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，所述排气象足(29)包括调制螺栓总成(22)、套在调制螺栓总成(22)外的摇臂支撑弹簧(9)、设置在调制螺栓总成(22)远离摇臂支撑弹簧(9)的一端外侧的第二调整螺母(24)，调制螺栓总成(22)通过第二调整螺母(24)锁紧。

4.如权利要求3所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，调制螺栓总成(22)包括：

滑套(34)，用以按压排气门桥；

调整螺钉(33)，包括与滑套(34)连接的球头(35)和与球头(35)连接的柱状杆体(36)构成，球头(35)位于滑套(34)的腔体内，摇臂支撑弹簧(9)套在柱状杆体(36)外，柱状杆体(36)远离球头(35)的一端安装在摇臂本体(2)的轴向通孔内；腔体为偏心球形，球头(35)与柱状杆体(36)之间设有用以提高调整螺钉(33)在滑套(34)中转动角度的让位槽，腔体的入口直径小于球头(35)的直径。

5.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，摇臂本体(2)安装滚轮机构(26)的一端具有两个径向设置且相互平行的的延伸端，两个延伸端上分别设有轴向通孔；

滚轮机构(26)包括安装于两个延伸端上的两个轴向通孔之间的摇臂滚子轴(11)、套在摇臂滚子轴(11)外的摇臂滚子(10)、安装在摇臂滚子轴(11)和摇臂滚子(10)之间的球形堵塞(16)、以及安装在摇臂滚子轴(11)和摇臂滚子(10)之间的油管(14)。

6.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，集成式制动摇臂装置还包括：

摇臂衬套(12)，其设置于摇臂本体(2)上的位于滚轮机构(26)和控制机构(27)之间的轴向通孔内，摇臂本体(2)通过摇臂衬套(12)安装在摇臂轴上，摇臂本体(2)可绕摇臂轴旋转；

密封螺钉(6)，其安装在摇臂衬套(12)上；

排气凸轮(39)带动摇臂本体(2)的转动配合电磁阀控制的液压机构通过控制机构(27)和制动机构(28)进而控制排气门桥的动作。

7.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，所述制动机构(28)包括：

制动执行器总成(1)，包括制动器调整螺栓(30)、锁止螺母(31)、以及制动执行器(32)构成，制动器调整螺栓(30)一端通过螺纹连接方式连接到制动腔内，另一端连接制动执行器(32)，制动执行器(32)内部设有与制动器调整螺栓(30)配合的锁止螺母(31)；

执行器回位弹簧(7)，套在制动执行器(32)外，制动执行器(32)由执行器回位弹簧(7)压紧；

执行器弹簧座(8)，设置在制动执行器总成(1)安装执行器回位弹簧(7)的一端外侧，与摇臂本体(2)通过十字槽盘头C型螺钉连接；

第一调整螺母(23)，设置在制动执行器总成(1)远离执行器回位弹簧(7)的一端外侧，制动执行器总成(1)通过第一调整螺母(23)锁紧。

8.如权利要求7所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，制动器调整螺栓(30)与锁止螺母(31)之间存在补偿间隙L，通过调整螺栓和调整螺母来调整补偿间隙L的间隙值。

9.如权利要求1所述的发动机的集成式制动摇臂装置，其特征在于，液压机构包括：

摇臂进油道，用于在制动时输送液压油至杯型阀(13)与定位环(5)接触处的大倒角，并由此进入控制腔，其一端为摇臂进油口(37)；

制动腔进油道(38)，用于在制动时连通控制腔和制动腔，其一端与滑阀(15)上的径向通孔配合。

Images