CN115949483A - 一种发动机缸内制动机构及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸内制动机构及工作方法，涉及发动机缸内制动技术领域，解决了现有伸缩式发动机制动器加工精度难以控制、泄漏点多的问题，降低了加工难度，提高了加工精度，具体方案如下：所述摇臂的动力输出端处设有活塞腔，还包括活塞轴，活塞轴竖向固定安装在活塞腔内并向外伸出，活塞轴的下端安装有在液压油作用下轴向伸缩的活塞套以用于制动切换，所述活塞套的内部设有用于容纳液压油的高压腔，活塞轴的内部与高压腔、摇臂上的制动油路连通。

Description

一种发动机缸内制动机构及工作方法

技术领域

本发明涉及发动机缸内制动技术领域，特别是涉及一种发动机缸内制动机构及工作方法。

背景技术

缸内制动是利用发动机的压缩行程产生的压缩阻力、内摩擦力和进排气阻力对驱动轮形成制动作用，主要原理是：1、松开油门后，在压缩冲程阶段活塞处于上极点附近位置时排气门瞬间打开，释放掉高压气体；2、关掉排气门，气缸内有较少气体，这在膨胀阶段活塞从上极点转向下运行时，气缸处于负压状态；3、气体会阻止活塞下行（活塞相当于抽真空），产生对曲轴反方向的转矩作用，从而产生制动作用。

现有发动机缸内制动器大多为液压伸缩式，正常工作时，控制电磁阀处于关闭状态，制动活塞长度短，接触不到气门顶杆，制动不起作用；在制动工作模式下，控制电磁阀打开，制动活塞在油压的作用下伸长，推动气门顶杆进一步推动气门开启实现制动功能。

发明人发现，现有的液压伸缩式发动机制动器（例如公开号CN102414403A），存在高压腔泄漏点多、压力高、泄露大等问题，具体为不规则的摇臂上设置有滑动配合要求的活塞孔和滑阀孔，不容易达到较高的加工精度要求，易造成滑动配合处泄露增加以及由此造成的升程一致性差等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种发动机缸内制动机构及工作方法，将高压腔设置在活塞套内部，取消活塞伸缩部位与摇臂之间的配合关系，降低了加工难度，解决了现有伸缩式发动机制动器加工精度难以控制、泄漏点多的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种发动机缸内制动机构，包括绕自身配置的摇臂轴摆动的摇臂，摇臂一端为动力输入端，另一端为动力输出端，所述摇臂的动力输出端处设有活塞腔，还包括活塞轴，活塞轴竖向固定安装在活塞腔内并向外伸出，活塞轴的下端安装有在液压油作用下轴向伸缩的活塞套以用于制动切换，所述活塞套的内部设有用于容纳液压油的高压腔，活塞轴的内部与高压腔、摇臂上的制动油路连通。

作为进一步的实现方式，所述活塞套由固定安装在活塞轴底端的活塞内套、滑动套设在活塞内套上的活塞外套组成，所述高压腔位于活塞内套与活塞外套之间，活塞内套的内部与高压腔、活塞轴的内部连通。

作为进一步的实现方式，所述活塞外套的顶端固定安装有弹簧上座，弹簧上座位于活塞内套的上方，弹簧上座与活塞内套的顶端之间设有第二回位弹簧。

作为进一步的实现方式，所述活塞外套与活塞内套为一对偶件。

作为进一步的实现方式，所述活塞轴内从上向下设有依次连通的滑销腔、进油口、单向阀腔，活塞轴的侧部设有进油通道，进油通道一端与摇臂上的制动油路连通，另一端与滑销腔、单向阀腔连通。

作为进一步的实现方式，所述滑销腔内滑动设有滑销，进油通道位于滑销的下方，滑销的顶部通过第三回位弹簧与活塞轴内壁连接，所述单向阀腔内安装有用于封堵进油口的单向阀机构，第三回位弹簧用于在自由状态下通过滑销向下推动单向阀机构。

作为进一步的实现方式，所述单向阀机构由固定设置在单向阀腔内的钢球限位座、放置在钢球限位座上的钢球以及位于钢球与钢球限位座之间的第四回位弹簧组成，所述滑销用于顶推钢球。

作为进一步的实现方式，所述活塞套的下方设有气门顶杆，活塞套伸长状态下与气门顶杆接触以驱动排气门运动。

作为进一步的实现方式，所述摇臂的动力输入端设有与凸轮轴配合的滚轮以及保持滚轮与凸轮轴接触的第一回位弹簧，滚轮通过滚轮销与摇臂连接。

第二方面，本发明提供了一种发动机缸内制动机构的工作方法，具体如下：

非制动工作状态下，制动油路内无压力，滑销下移并将钢球顶开，同时活塞外套上移，在摇臂工作过程中活塞外套的底部不与气门顶杆接触；

制动状态下，制动油路内充满油液，滑销上移并与钢球脱开，油液进入高压腔并推动活塞外套下移，钢球在第四回位弹簧的作用下将进油口封死，在摇臂工作过程中活塞外套的底部保持与气门顶杆接触。

上述本发明的有益效果如下：

（1）本发明将高压腔设置在活塞套内部，用于伸缩的活塞套不再与摇臂之间进行配合，不仅减少了泄露点，还降低了加工难度，加工精度更加容易保证。

（2）本发明活塞轴内设置了单向阀机构以及滑销，在非制动状态下可保证高压腔与外界的连通，使得高压腔的压力与外界相同，便于轴承外套的复位；在制动状态下可有效防止高压腔内油液的倒流，保证轴承外套与气门顶杆的有效接触。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种发动机缸内制动机构的整体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的制动活塞机构非制动状态时的放大结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的制动活塞机构制动状态时的放大结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的制动活塞机构的另外一种结构示意图；

图5是现有液压伸缩式发动机制动器高压腔部分的局部放大结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、排气门；2、气门顶杆；3、气门桥；6、制动活塞机构；8、紧固螺母；9、摇臂；10、制动油路；11、弹簧支座；12、第一回位弹簧；13、滚轮；14、滚轮销；15、凸轮轴；16、滑动轴承；17、摇臂轴；51、活塞；52、摇臂主体；53、制动调整螺钉；54、螺母；55、控制阀；61、活塞外套；62、活塞内套；63、第二回位弹簧；64、第一钢丝挡圈；65、弹簧上座；66、活塞轴；67、第二钢丝挡圈；68、挡板；69、第三回位弹簧；70、滑销；71、钢球；72、第四回位弹簧；73、钢球限位座；74、第三钢丝挡圈；75、滑阀；76、第五回位弹簧；77、滑阀回位弹簧座。

名词解释：

偶件，须成对制造而不能互换或配置的两个零件。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，现有的液压伸缩式发动机制动器存在高压腔泄漏点多、压力高、泄露大等问题，不规则的摇臂上设置有滑动配合要求的活塞孔和滑阀孔，不容易达到较高的加工精度要求，易造成滑动配合处泄露增加以及由此造成的升程一致性差等缺点的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种发动机缸内制动机构及工作方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出一种发动机缸内制动机构，包括，摇臂9、设于活塞腔内的制动活塞机构6，摇臂9绕摇臂轴17摆动，摇臂轴17固定设置，摇臂轴17上加工有制动油路10，用于低压油的输送，制动油路10始终与摇臂9上的油路保持连通，摇臂9孔装有滑动轴承16，然后套装在摇臂轴17上。

以摇臂轴17为分界点，摇臂9一端为动力输入端，另一端为动力输出端。在摇臂9的动力输入端设有与凸轮轴15配合的滚轮13，以及保持滚轮13与凸轮轴15接触的第一回位弹簧12，滚轮13通过滚轮销14与摇臂9连接。凸轮轴15驱动滚轮13，滚轮13驱动滚轮销14，进而滚轮销14驱动摇臂9实现摆动。

第一回位弹簧12安装在弹簧支座11上，弹簧支座11可固定在摇臂轴17上，与第一回位弹簧12一起，保证运转过程中摇臂9与凸轮轴15始终保持接触不脱开。

在动力输出端设有活塞腔，制动活塞机构6安装在活塞腔内，制动活塞机构6的下方设有气门顶杆2，气门顶杆2安装在气门桥3上，制动活塞机构6能够在液压油/回位弹簧的作用下伸缩，进而实现与气门顶杆2接触/分离。

制动活塞机构6与摇臂9同步动作，当制动活塞机构6为伸长状态时，能够驱动排气门1运动，从而可以达到制动状态；当制动活塞机构6处于收缩状态时，在跟随摇臂9同步运动的过程中不与气门顶杆2接触，不能驱动气门顶杆2下方的排气门1运动，从而可以解除制动状态。

制动活塞机构6通过螺纹固定安装在摇臂9上，制动活塞机构6与摇臂9上的油路连通，在液压油的作用下，制动活塞机构6可以在轴向伸缩达到制动切换的目的。

制动活塞机构6由活塞轴66和活塞套组成，活塞轴66竖向安装在摇臂9的活塞腔内，活塞轴66与活塞腔之间螺纹连接并通过紧固螺母8限制活塞轴66的自由转动，活塞轴66的上下两端均从活塞腔内向外伸出，起到支撑活塞套的作用外还可用于气门间隙的调整。

活塞套安装在活塞轴66的底端，主要用于驱动排气门1，活塞套可做伸缩运动以实现与其下方气门顶杆2的接触/分离。

具体的，活塞套由活塞外套61和活塞内套62组成，活塞内套62套设在活塞轴66底端的外部且通过螺纹连接或过盈配合等方式与活塞轴66的底端固定连接，活塞外套61套设在活塞内套62的外部且能够相对于活塞内套62沿轴向滑动，活塞外套61能够在液压油的作用下向下伸出。

活塞内套62为内部中空的结构，活塞内套62的底端（即活塞内套62与活塞外套61接触的端部）具有开口，液压油可通过底端开口从活塞内套62向外排出以推动活塞外套61向下移动。

具体的，高压腔位于活塞内套62与活塞外套61之间，活塞内套62的内部与高压腔、活塞轴66的内部连通。

活塞内套62的顶端与活塞外套61的顶端之间设有第二回位弹簧63，活塞外套61向下移动时会压缩第二回位弹簧63，当不再供给液压油时，第二回位弹簧63可推动活塞外套61向上移动以实现回位。

活塞外套61的顶端固定设有弹簧上座65，以通过弹簧上座65与第二回位弹簧63连接，弹簧上座65与活塞外套61之间通过第一钢丝挡圈64进行固定连接且便于拆装。

活塞外套61与活塞内套62可作为一对偶件加工制作而成，加工精度容易保证。

活塞轴66内从上向下依次设有滑销腔、进油口、单向阀腔，单向阀腔与滑销腔之间通过进油口连通，活塞轴66的侧部设有进油通道，进油通道的轴线与活塞轴66的轴线相垂直，进油通道一端与摇臂9上的制动油路10连通，另一端与滑销腔、单向阀腔连通。

滑销腔内滑动设有滑销70，进油通道位于滑销70的下方，可通过液压油将滑销70向上推动；滑销70的顶部与滑销腔的顶端（也可看作是活塞轴66的内壁）之间设有第三回位弹簧69，以用于将滑销70向下推动。

滑销腔的顶端固定设有挡板68，以通过挡板68与第三回位弹簧69接触，挡板68与活塞轴66之间通过第二钢丝挡圈67固定连接，第三回位弹簧69在自由状态下可以向下推动滑销70，进而利用滑销70向下推动单向阀机构以取消对进油口的封堵。

单向阀腔与滑销腔之间通过进油口连通，进油口位于进油通道的下方，单向阀腔的顶端处安装有单向阀机构，以用于对进油口封堵的控制。

具体如图2-图3所示，单向阀机构由钢球71、第四回位弹簧72、钢球限位座73以及第三钢丝挡圈74组成，其中钢球限位座73通过第三钢丝挡圈74与活塞轴66的内壁固定连接，钢球限位座73位于单向阀腔的顶端，钢球71放置在钢球限位座73的上方，第四回位弹簧72位于钢球71与钢球限位座73之间，在没有液压油的作用下时可推动钢球71向上运动以封堵进油口。

需要注意的是，滑销70在油压的作用下上移后要保证滑销70与钢球71脱离接触。

在其他实施例中，单向阀机构内的钢球71也可利用滑阀75代替，滑阀75的下方为滑阀回位弹簧座77，滑阀回位弹簧座77与活塞轴66之间通过第三钢丝挡圈74固定连接，滑阀回位弹簧座77与滑阀75之间设有第五回位弹簧76。

如图5所示，现有技术中液压伸缩式发动机制动器中高压腔位于摇臂主体52上，机油泄露的地方有活塞51和摇臂主体52之间的配合面、制动调整螺钉53和摇臂主体52之间的螺纹密封面、控制阀55与摇臂主体52之间的配合面，还有控制阀55中单向阀的密封面，总共有四处易造成泄露的地方；

而本实施例中高压腔设置在活塞套内，只有两处泄露，分别为活塞外套61和活塞内套62的配合面、钢球71处的单向阀密封面，而由于活塞外套61和活塞内套62可以作为一对偶件来进行加工，加工精度容易保证，单向阀密封面同样可单独进行加工，无需协调加工摇臂9与制动活塞机构6之间的配合连接处，泄露问题极易解决，因此，相对于现有技术中的液压伸缩式发动机制动器大大减少了泄露点数，降低了加工难度同时提高了加工精度。

实施例2

本发明的一种典型的实施方式中，提出一种发动机缸内制动机构的工作方法，具体如下：

非制动工作状态下，如图2所示，此时制动油路10内无压力，滑销70在第三回位弹簧69的作用下下移并将钢球71顶开，取消了对进油口的封堵，使得高压腔与外界连通；同时，在第二回位弹簧63的作用下，活塞外套61上移与活塞内套62底面接触，整个制动活塞机构6长度变短，在摇臂9工作过程中制动活塞机构6的底部不会与气门顶杆2接触。

当发动机电磁阀切换到制动状态时，制动油路10内充满发动机润滑油，如图3所示，在油压的作用下，推动滑销70上移，使得滑销70与钢球71脱开，发动机润滑油经过钢球71进入到高压腔，并推动活塞外套61克服第二回位弹簧63的作用力下移，直至活塞内套62上端面与弹簧上座65接触为止，整个制动活塞机构6长度伸长，钢球71在第四回位弹簧72的作用下将进油口封死，起到了单向阀的作用，此时在摇臂9工作过程中制动活塞机构6的底部时刻保持与气门顶杆2接触。

需要注意的是，制动活塞机构6相对摇臂9的伸出长度可根据间隙的需要进行调整，保证非制动状态下制动活塞机构6底部和气门顶杆2之间的间隙符合要求即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机缸内制动机构，包括绕自身配置的摇臂轴摆动的摇臂，摇臂一端为动力输入端，另一端为动力输出端，其特征在于，所述摇臂的动力输出端处设有活塞腔，还包括活塞轴，活塞轴竖向固定安装在活塞腔内并向外伸出，活塞轴的下端安装有在液压油作用下轴向伸缩的活塞套以用于制动切换，所述活塞套的内部设有用于容纳液压油的高压腔，活塞轴的内部与高压腔、摇臂上的制动油路连通。

2.根据权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞套由固定安装在活塞轴底端的活塞内套、滑动套设在活塞内套上的活塞外套组成，所述高压腔位于活塞内套与活塞外套之间，活塞内套的内部与高压腔、活塞轴的内部连通。

3.根据权利要求2所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞外套的顶端固定安装有弹簧上座，弹簧上座位于活塞内套的上方，弹簧上座与活塞内套的顶端之间设有第二回位弹簧。

4.根据权利要求2所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞外套与活塞内套为一对偶件。

5.根据权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞轴内从上向下设有依次连通的滑销腔、进油口、单向阀腔，活塞轴的侧部设有进油通道，进油通道一端与摇臂上的制动油路连通，另一端与滑销腔、单向阀腔连通。

6.根据权利要求5所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述滑销腔内滑动设有滑销，进油通道位于滑销的下方，滑销的顶部通过第三回位弹簧与活塞轴内壁连接，所述单向阀腔内安装有用于封堵进油口的单向阀机构，第三回位弹簧用于在自由状态下通过滑销向下推动单向阀机构。

7.根据权利要求6所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述单向阀机构由固定设置在单向阀腔内的钢球限位座、放置在钢球限位座上的钢球以及位于钢球与钢球限位座之间的第四回位弹簧组成，所述滑销用于顶推钢球。

8.根据权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞套的下方设有气门顶杆，活塞套伸长状态下与气门顶杆接触以驱动排气门运动。

9.根据权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述摇臂的动力输入端设有与凸轮轴配合的滚轮以及保持滚轮与凸轮轴接触的第一回位弹簧，滚轮通过滚轮销与摇臂连接。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的发动机缸内制动机构的工作方法，其特征在于，具体如下：

非制动工作状态下，制动油路内无压力，滑销下移并将钢球顶开，同时活塞外套上移，在摇臂工作过程中活塞外套的底部不与气门顶杆接触；

制动状态下，制动油路内充满油液，滑销上移并与钢球脱开，油液进入高压腔并推动活塞外套下移，钢球在第四回位弹簧的作用下将进油口封死，在摇臂工作过程中活塞外套的底部保持与气门顶杆接触。

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