CN201236748Y - 排气制动蝶阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排气制动蝶阀，属于汽车辅助制动领域，利用预泄稳压阀采用预泄行程和弹力可调的结构来稳定这一要求的排气背压；同时采用扭杆弹簧结构配以拱形限位板的过压释放装置实现超过预设背压的快速释放；利用蝶片与阀体内表面、预泄稳压阀挺柱与蝶片缺口表面形成的楔形角度解决排气高温积碳问题；双轴结构解决转动受力不合理带来的卡涩问题；平板式蝶片结构增大了非制动状态的过流面积；多面安装排气口且排气口防堵滤网的安装解决了气缸的堵塞问题；节气流、弹性套双重缓冲装置的使用解决排气蝶阀关闭时冲击力大、气缸易损坏的问题。

Description

排气制动蝶阀

技术领域

本实用新型涉及汽车辅助制动领域，尤其是对于安装发动机缓速器的中、重型车用柴油发动机，通常与发动机缓速器配套使用，属于车用发动机辅助制动装置。

背景技术

中、重型车辆特别是满载货物的重卡在下长坡时，在重力的作用下使车辆自动加速，此时应对汽车进行持续制动，使汽车速度稳定在某个安全值；此外，在行车密度高且交通情况复杂的城市街道行驶或者在崎岖的山区道路行驶，汽车需要进行频繁的不同强度的制动；这些情况单靠行车制动是无法完成的，因为行车制动器长时间频繁工作会使以摩擦制动为工作原理的行车制动器温度大大提高，而温度的提高会使行车制动器发生热衰退，以至于行车制动器制动效能衰退甚至失效，易造成重大事故，而采用发动机缓速器、排气制动蝶阀等辅助制动则能避免这种情况的发生。目前以柴油发动机作为动力的中高档中、重型汽车开始采用发动机缓速器配以排气蝶阀这种性价比最高的辅助制动成为一种趋势，但两者的配套使用决不是简单的组合，无论是泄气制动式发动机缓速器还是依靠排气背压打开排气门的EVB，都需要依靠排气制动蝶阀作为背压源，对排气制动蝶阀的背压要求和响应成为匹配的关键。因此排气制动蝶阀就势必满足配套工作的三个特殊要求：(1)其工作必须有三个过程：无泄式快速建立背压、有泄式稳定背压、过压快速释放；(2)合理的背压要求，过高的排气背压将导致发动机相关零件的损害、过低的背压无法为发动机缓速器提供背压源；(3)合理的安装位置是实现快速响应、无泄式快速建立背压建立的保证。此外，常规排气制动蝶阀设计或结构中，存在的高温积碳现象、蝶阀受力不合理易卡涩、非制动状态下过流面积极大减小、单作用气缸易堵塞且关闭冲击力大易损坏等问题是影响排气制动技术推广应用的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种与发动机缓速器配套使用的排气制动蝶阀，以满足发动机缓速器配套使用所必须的要求，从而达到最佳的辅助制动效果，进一步提高整车的制动效率；此外，其能克服常规排气制动蝶阀现有技术中存在的高温积碳现象、蝶阀受力不合理易卡涩、非制动状态下过流面积极小的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：排气制动蝶阀，包括具有排气通道的阀体，所述阀体上通过转轴装置安装有可封闭所述排气通道的蝶片，及控制所述转轴装置转动的操纵机构，所述阀体上还设有预泄稳压阀，所述预泄稳压阀包括设置在所述蝶片上的预泄压缺口，所述阀体上安装有在所述蝶片处于关闭位置且在小于设定压力下封堵所述预泄压缺口的挺杆装置。

作为一种改进，所述挺杆装置包括设置在所述阀体上的挺杆筒，滑动安装在所述挺杆筒内且头部插入到所述预泄压缺口的挺杆，所述挺杆筒的底部安装有挺杆行程调节螺塞，所述挺杆的尾端安装有弹性装置及弹力调节装置。

作为一种进一步的改进，所述弹性装置为压缩弹簧，所述弹力调节装置包括安装在所述挺杆行程调节螺塞上且支撑所述压缩弹簧的螺塞。

作为一种改进，所述蝶片和所述阀体的排气通道内表面为楔形密封，所述蝶片闭合时与所述阀体排气通道轴线的楔形角度为64°±4°，所述蝶片打开时与所述阀体排气通道的轴线重合。

作为一种改进，所述转轴装置包括固定于所述蝶片一侧采用扭杆弹簧的主动转轴，固定于所述蝶片另一侧且与所述扭杆弹簧同轴线的从动转轴，所述主动转轴的自由端伸出所述阀体且与所述操纵机构连接。

作为一种进一步的改进，所述操纵机构包括固定于所述主动转轴外端部的摇臂，推动所述摇臂旋转的控制气缸，所述控制气缸的缸筒铰接在安装座上。

作为一种进一步的改进，所述阀体上设有在所述蝶片关闭后控制所述摇臂继续旋转角度的限位板，所述摇臂使所述主动转轴产生一定的预扭力矩。

作为一种进一步的改进，所述控制气缸为单作用气缸，包括缸筒，安装在所述缸筒内的活塞，所述缸筒的尾端设有进气口，所述缸筒的前端安装有气缸前盖，所述气缸前盖上设有排气口，所述气缸前盖和所述活塞之间安装有内部弹簧，所述活塞上固定安装有活塞杆，所述活塞杆伸出所述气缸前盖并与所述摇臂铰接。

作为一种进一步的改进，所述排气口安装有防堵过滤网。

作为一种进一步的改进，所述活塞的两端面分别设有形成小间隙节气流缓冲的缓冲柱塞，所述气缸前盖和所述缸筒尾端分别设有缓冲柱塞腔，所述活塞杆位于所述缸筒内的部分安装有弹性套。

由于采用了上述技术方案，利用预泄稳压阀采用预泄行程和弹力可调的结构来稳定这一要求的排气背压；同时采用扭杆弹簧结构配以拱形限位板的过压释放装置实现超过预设背压的快速释放；利用蝶片与阀体内表面、预泄稳压阀挺柱与蝶片缺口表面形成的锲形角度解决排气高温积碳问题；双轴结构解决转动受力不合理带来的卡涩问题；平板式蝶片结构增大了非制动状态的过流面积；多面安装排气口且排气口防堵滤网的安装解决了气缸的堵塞问题；节气流、弹性套双重缓冲装置的使用解决排气蝶阀关闭时冲击力大、气缸易损坏的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例转轴蝶片及蝶片缺口的结构示意图；

图3是本实用新型实施例另外一种蝶片缺口的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，排气制动蝶阀，包括具有圆形排气通道的阀体1，所述阀体1上通过转轴装置安装有可封闭所述排气通道的蝶片2，及控制所述转轴装置转动的操纵机构，所述阀体1上还设有预泄稳压阀3，所述预泄稳压阀3包括设置在所述蝶片2上的预泄压缺口21，所述阀体1上安装有在所述蝶片2处于关闭位置且在小于设定压力下封堵所述预泄压缺口21的挺杆装置。

所述挺杆装置包括设置在所述阀体1上的挺杆筒11，滑动安装在所述挺杆筒11内且头部插入到所述预泄压缺口21的挺杆31，所述挺杆筒11的底部安装有挺杆行程调节螺塞33，所述挺杆31的尾端安装有弹性装置32及弹力调节装置。所述弹性装置32为压缩弹簧，所述弹力调节装置包括安装在所述挺杆行程调节螺塞33上且支撑所述压缩弹簧的螺塞34。

所述蝶片2和所述阀体1的排气通道内表面为楔形密封，所述蝶片2闭合时与所述阀体1排气通道轴线的楔形角度为64°±4°，所述蝶片2打开时与所述阀体1排气通道的轴线重合。

所述转轴装置包括固定于所述蝶片2一侧采用扭杆弹簧的主动转轴9，固定于所述蝶片2另一侧且与所述扭杆弹簧9同轴线的从动转轴10，所述主动转轴9的自由端伸出所述阀体1且与所述操纵机构连接。

所述操纵机构包括固定于所述主动转轴9外端部的摇臂7，推动所述摇臂7旋转的控制气缸4，所述控制气缸4的缸筒47铰接在安装座5上。

所述阀体1上设有在所述蝶片2关闭后控制所述摇臂7继续旋转角度的限位板8，所述摇臂7使所述主动转轴9产生一定的预扭力矩。

所述控制气缸4为单作用气缸，包括缸筒47，安装在所述缸筒47内的活塞45，所述缸筒47的尾端设有进气口E，所述缸筒47的前端安装有气缸前盖42，所述气缸前盖42上设有排气口43，所述气缸前盖42和所述活塞45之间安装有内部弹簧46，所述活塞45上固定安装有活塞杆41，所述活塞杆41伸出所述气缸前盖42并与所述摇臂7铰接。

所述排气口43安装有防堵过滤网43a。

所述活塞45的两端面分别设有形成小间隙节气流缓冲的缓冲柱塞45a、45b，所述气缸前盖42和所述缸筒47尾端分别设有缓冲柱塞腔45a′、45b′，所述活塞杆41位于所述缸筒47内的部分安装有弹性套44。

如图1所示，发动缓速器配套使用的排气蝶阀的工作原理如下：A代表排气蝶阀的进气口，B代表排气蝶阀的排气口，C1代表活塞45的排气端面，C2代表活塞45的进气端面，D代表缸筒47的支承端面，E代表气缸4的进气口，F面代表气缸前盖42的缸内端面。图1中虚线所示蝶阀处于非制动状态：此时无压缩空气进入单作用气缸4的进气口E，单作用气缸4在内部弹簧46的作用下，活塞45的C面处于虚线位置靠近缸筒47的D面但留有后备量H的距离，摇臂7处于虚线位置，其圆弧面靠在挡销6上，从而保证蝶片2处于图中虚线水平位置，这样确保在蝶阀开启状态时蝶阀有最大的过流面积，此时预泄稳压阀3的挺杆处于虚线位置，发动机的废气；通过蝶阀的进气口A进入、排气口B排出；图1中实线所示蝶阀处于制动状态：此时压缩空气进入单作用气缸4的进气口E，压缩空气推动活塞45前行，C1面前行至双点划线位置时，摇臂7处于双点划线位置，而此时蝶片2处于实线关闭位置与阀体内表面形成锲形密封，同时预泄稳压阀3的挺杆31此时也被压缩S₀行程至实线位置，挺杆31与蝶片缺口部位也形成锲形密封；发动机的废气通过蝶阀的进气口A进入但却无法从排气口B排出(忽略少量废气由于密封不严的泄漏)，从而在蝶阀与排气口间建立起排气背压；由于转轴9(见图2所示)为扭杆弹簧结构，活塞45在压缩空气的推动下继续前行一段Δ行程(即C1面前行至实线位置)，此时气缸4的前行仍留有前备量L(即C1实线面与F面的距离)，摇臂相对于双点画线位置继续转过预扭转角θ至实线位置与限位板8的拱形面的顶端接触形成死挡，从而实现了对转轴的预扭，由于蝶片存在缺口结构，在蝶阀关闭时，如图1所示的蝶片的上下受力面存在面积差W，假如我们设定发动机在规定转速(下坡时通常的发动机转速)下的设定的排气背压为P，而作为扭杆弹簧设计的转轴4的扭角刚度为K，我们设定的θ预扭转角就存在下面的等式：WP＝Kθ，从而达到预扭的目的实现过压保护；由于阻止了发动机废气的排出，蝶阀与排气口间建立起排气背压会快速上升，当背压上升到排气蝶阀预泄下限压力时，预泄稳压阀3的挺杆31带动压簧32下行，发动机废气可通过挺杆31与蝶阀2缺口部位形成的预泄孔少量排出，但少量排出的废气不足以抵消背压的上升时，挺杆31可最大下行行程S，预泄孔开至最大，此时排气蝶阀产生的排气背压就是在发动机规定转速(下坡时通常的发动机转速)下的设定的排气背压P；但此时如果发动机转速超过规定转速或其他情况，预泄孔开至最大但排出的废气仍不足以抵消背压的上升时，将打破上述WP＝Kθ的平衡，碟片2将绕转轴4顺时针转动，这样作为扭杆弹簧的转轴4将进一步扭转，相当于加大θ，与加大的排气背压形成新的平衡，但是由于转轴结构，蝶片顺时针转动将使废气泄流面积急剧放大，远大于预泄孔的泄流面积，排气背压会迅速下降至设定背压，转轴恢复到预扭状态，蝶片2再次关闭。

如图2、图3所示，与发动缓速器配套使用的排气蝶阀，蝶片2的缺口结构可以是矩形、或者半圆与矩形的结合的形状；蝶片2的旋转轴采用了主动转轴9和从动轴10的双轴结构，而它们与蝶片的联接采用的为拨叉结构；蝶片采用平板式结构。

本实用新型与发动缓速器配套使用，其安装于车用柴油发动机废气涡轮增压器的废气排气口侧，废气从废气涡轮增压器的废气排气口侧到发动缓速器配套使用的排气蝶阀的转轴中心线所在的横截面流过的距离控制在25-200mm之间。

Claims (10)

1.排气制动蝶阀，包括具有排气通道的阀体(1)，所述阀体(1)上通过转轴装置安装有可封闭所述排气通道的蝶片(2)，及控制所述转轴装置转动的操纵机构，所述阀体(1)上还设有预泄稳压阀(3)，其特征在于：所述预泄稳压阀(3)包括设置在所述蝶片(2)上的预泄压缺口(21)，所述阀体(1)上安装有在所述蝶片(2)处于关闭位置且在小于设定压力下封堵所述预泄压缺口(21)的挺杆装置。

2.如权利要求1所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述挺杆装置包括设置在所述阀体(1)上的挺杆筒(11)，滑动安装在所述挺杆筒(11)内且头部插入到所述预泄压缺口(21)的挺杆(31)，所述挺杆筒(11)的底部安装有挺杆行程调节螺塞(33)，所述挺杆(31)的尾端安装有弹性装置(32)及弹力调节装置。

3.如权利要求2所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述弹性装置(32)为压缩弹簧，所述弹力调节装置包括安装在所述挺杆行程调节螺塞(33)上且支撑所述压缩弹簧的螺塞(34)。

4.如权利要求1所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述蝶片(2)和所述阀体(1)的排气通道内表面为楔形密封，所述蝶片(2)闭合时与所述阀体(1)排气通道轴线的楔形角度为64°±4°，所述蝶片(2)打开时与所述阀体(1)排气通道的轴线重合。

5.如权利要求1所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述转轴装置包括固定于所述蝶片(2)一侧采用扭杆弹簧的主动转轴(9)，固定于所述蝶片(2)另一侧且与所述扭杆弹簧的主动转轴(9)同轴线的从动转轴(10)，所述主动转轴(9)的自由端伸出所述阀体(1)且与所述操纵机构连接。

6.如权利要求1-5任一权利要求所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述操纵机构包括固定于所述主动转轴(9)外端部的摇臂(7)，推动所述摇臂(7)旋转的控制气缸(4)，所述控制气缸(4)的缸筒(47)铰接在安装座(5)上。

7.如权利要求6所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述阀体(1)上设有在所述蝶片(2)关闭后控制所述摇臂(7)继续旋转角度的限位板(8)，所述摇臂(7)使所述主动转轴(9)产生一定的预扭力矩。

8.如权利要求6所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述控制气缸(4)为单作用气缸，包括缸筒(47)，安装在所述缸筒(47)内的活塞(45)，所述缸筒(47)的尾端设有进气口(E)，所述缸筒(47)的前端安装有气缸前盖(42)，所述气缸前盖(42)上设有排气口(43)，所述气缸前盖(42)和所述活塞(45)之间安装有内部弹簧(46)，所述活塞(45)上固定安装有活塞杆(41)，所述活塞杆(41)伸出所述气缸前盖(42)并与所述摇臂(7)铰接。

9.如权利要求8所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述排气口(43)安装有防堵过滤网(43a)。

10.如权利要求8所述的排气制动蝶阀，其特征在于：所述活塞(45)的两端面分别设有形成小间隙节气流缓冲的缓冲柱塞(45a、45b)，所述气缸前盖(42)和所述缸筒(47)尾端分别设有缓冲柱塞腔(45a′、45b′)，所述活塞杆(41)位于所述缸筒(47)内的部分安装有弹性套(44)。

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