CN101994539B - 一种发动机制动装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机制动装置，由一个排气阀控制机构构成，排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、凸轮从动轮、推杆、摇臂和摇臂轴构成，推杆的一端与摇臂的一端连接，凸轮从动轮设置在推杆另一端，驱动力输入凸轮设置在凸轮从动轮外，摇臂另一端设置有水平的驱动活塞和竖直的制动柱塞，驱动活塞中部设有圆环槽，圆环槽的侧面和其左边的驱动活塞侧面作为非操作面和操作面与制动柱塞上端面相压紧接触，制动柱塞下方设置有排气阀阀杆连接件。驱动力输入凸轮将发动机动力周期性传递到摇臂，利用电磁阀控制摇臂与排气阀阀杆连接件之间的间隙，实现制动和正常工作两种状态的切换，减小了制动器的体积和重量，没有高油压和高油压引起的泄漏、变形和载荷波动。

Description

一种发动机制动装置

技术领域：

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机的制动装置，特别是一种发动机制动装置。

背景技术：

现有技术中，将内燃机作为制动手段的方法为人共知，只需将发动机暂时转换为压缩机。这种转换切断燃油，在发动机活塞压缩冲程结束时或接近结束时打开排气阀，允许被压缩气体(制动时为空气)被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程返回到发动机活塞，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉。最终的结果是有效的发动机制动，减缓车辆的速度。

发动机制动器的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号3220392披露，根据该专利所制造的发动机制动系统在商业上很成功。不过，此类发动机制动系统为顶置在发动机上的附件。为了安装此类发动机制动器，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此，额外地增加了发动机的高度、重量及成本。上述这些问题是由于将发动机制动系统当作发动机的一个附件，而不是发动机的一个组成部分或集成件所造成的。

现有技术中的发动机制动器经过液压回路将机械输入传递到要打开的排气阀。液压回路上通常包括在主活塞孔内往复运动的主活塞，该往复运动来自于发动机的机械输入，比如说喷油器摇臂的摇动，主活塞的运动通过液压流体传递到液压回路上的副活塞，使其在副活塞孔内往复运动，副活塞直接或间接地作用在排气阀上，产生发动机制动运作的阀动。

因此，上述由液压驱动的传统发动机制动器存在另一缺点，即液压系统的可缩性或变形，这与液体的柔性有关，高柔性导致制动阀升的大量压缩减小，阀升的减小导致阀载的增加，而阀载的增加导致更高的柔性，造成一种恶性循环。此外，由液压变形造成的阀升减小随着发动机转速的增加而增加，与发动机制动性能所要求的制动阀升趋势恰恰相反。为了减少液压柔性，必须使用大直径的液压活塞，增加体积和重量。而且油流需要很长时间使大直径活塞伸出或缩回，导致制动系统惯性大、反应慢。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种发动机制动装置，所述的这种发动机制动装置要解决现有技术中发动机制动系统的顶置方式增加了发动机的高度和制造成本的技术问题，同时要解决液压驱动的发动机制动器存在的制动系统惯性大、反应慢的技术问题。

本发明的这种发动机制动装置由一个排气阀控制机构构成，其中，所述的排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、摇臂和摇臂轴构成，所述摇臂的一端设置有一个竖直孔和一个水平孔，竖直孔内设置有制动柱塞，所述的制动柱塞的上端设置有轴向盲孔，所述的轴向盲孔的出口处左侧面为倾斜向外的斜面，水平孔内设置有驱动活塞，所述的驱动活塞的外壁与水平孔之间设置有液密封连接，驱动活塞的中部设置有一个沿其径向延伸的径向盲孔，所述的径向盲孔的右侧面为倾斜向外的斜面，轴向盲孔的底面与径向盲孔的底面之间设置有一个连杆。

进一步的，所述的摇臂轴内沿轴向设置有流体通道、沿半径方向设置有径向孔，所述的摇臂中设置有液体通道，所述的液体通道的一端与所述的径向孔连通，另一端与所述的水平孔连通。

进一步的，所述的轴向盲孔和径向盲孔的底面呈内凹球面。

进一步的，所述的连杆两端呈凸球面。

进一步的，所述的制动柱塞的下端由一个弹簧的一端支撑，所述的弹簧的另一端固定在摇臂上。

进一步的，所述的制动柱塞带有轴向和径向定位机构。

进一步的，所述的驱动活塞带有回位弹簧。

进一步的，所述的驱动力输入凸轮在其内基圆上设置有一个大凸起部分和至少一个小凸起部分。

进一步的，所述的流体通道与一个三通电磁阀中的供油口和排油口连通。

本发明的工作原理是：驱动力输入凸轮与发动机的动力输出机构连接，驱动力输入凸轮在发动机的动力驱动下，使摇臂摇动。排气阀阀杆连接件设置在发动机排气阀的控制阀杆上。需要发动机从正常工作状态转换至发动机制动时，通过一个控制器向三通电磁阀发送动作信号。三通电磁阀由通过其正接线端和负接线端的电流开通，电磁阀的阀芯下滑，打开供油口，机油通过制动流体网路，包括摇臂轴流体通道和径向孔、摇臂内的切口和液压通道，流向制动驱动机构，油流进入摇臂的水平孔内。油压克服驱动活塞右端弹簧的载荷，将驱动活塞从水平孔内向右推，连杆变为竖直，驱动机构从非操作位置变为操作位置。当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构关闭泄油，驱动活塞不受油压，在其右端弹簧的作用下向左移，停靠在水平孔的左端面上。制动柱塞在制动弹簧的作用下在竖直孔内向上移，回到非操作位置，与发动机正常运作分离。

本发明和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本发明利用凸轮将发动机的动力周期性传递到摇臂，利用摇臂操作排气阀的排气动作，利用电磁阀控制摇臂与排气阀驱动端之间的间隙，实现制动和发动机正常工作两种状态的切换和维持，可与发动机集成，从而减小发动机制动器的体积和重量，不需采用液压制动控制阀，降低了成本，减少了制动反应时间，没有高油压和高油压引起的泄漏、变形和载荷波动，制动阀升不受油温、油压和空气含量的影响，制动阀升可获得更小值，减小对发动机活塞与气阀间隙的要求。

附图说明：

图1是本发明的一种发动机制动装置的制动驱动机构处于“关”位置的结构示意图。

图2是本发明的一种发动机制动装置中的制动驱动机构处于“开”位置的示意图。

图3是本发明的一种发动机制动装置中的流体通道与三通电磁阀的工作状态的示意图。

图4是本发明的一种发动机制动装置中的流体通道与三通电磁阀的另一个工作状态的示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种发动机制动装置100，由一个排气阀控制机构200构成，其中，所述的排气阀控制机构200由驱动力输入凸轮230、凸轮从动轮235、推杆201、摇臂210和摇臂轴205构成，所述的摇臂210的中部设置在摇臂轴205上，所述的推杆201的一端与摇臂210的一端连接，所述的凸轮从动轮235设置在推杆201的另一端中，所述的驱动力输入凸轮230设置在凸轮从动轮235外，驱动力输入凸轮230中凸出部的旋转圆周与凸轮从动轮235的外圆周相交，摇臂210外侧设置有一个偏置复位弹簧198，所述的摇臂210中设置有液体通道214，摇臂轴205内沿轴向设置有流体通道211、沿一条半径设置有一个径向孔212，所述的径向孔212与所述的液体通道连通214，摇臂210中设置有一个切口213，所述的切口213分别与径向孔212和所述的液体通道214一端连通，摇臂210的另一端设置有一个竖直孔190和一个水平孔166，所述的液体通道214另一端与所述的水平孔166内端连通，所述的液体通道214的直径小于所述的水平孔166直径，所述的水平孔166外端与所述的摇臂210端面齐平，所述的竖直孔190下端与所述的摇臂210下端齐平，所述的竖直孔190上端与所述的水平孔166相交呈三通结构，所述的竖直孔190内设置有制动柱塞160，所述的制动柱塞160上端设置有底面呈内凹球面128的轴向盲孔，所述的盲孔出口处左侧面126为倾斜向外的斜面126，所述的水平孔166内设置有驱动活塞164，所述的驱动活塞164外壁与所述的水平孔166之间设置有液密封连接，所述的驱动活塞164中部设置有一个沿其径向延伸的另一个盲孔，所述的另一个盲孔的底面呈内凹的球面122，所述的另一个盲孔122的右侧面270为倾斜向外的另一个斜面270，所述的盲孔和另一个盲孔的球面128、122之间设置有一个两端呈凸球面的连杆184，所述的连杆184上端与所述的另一个盲孔内的凹球面122配合，所述的连杆184下端与所述的盲孔内的凹球面128配合，所述的制动柱塞160下端固定有弹簧177的一端，所述的弹簧177另一端通过螺钉179固定于所述的摇臂210上，弹簧177给制动柱塞160向上的偏置力，所述的制动柱塞160上端面与所述的驱动活塞164外侧面接触，所述的制动柱塞160外侧壁中部设置有轴向切槽137，所述的摇臂另一端下部固定有圆柱销142，所述的圆柱销142一端伸入所述的切槽137内，以防制动柱塞160在油压作用下冲出，在所述的水平孔166外端通过卡环157固定有一个呈圆环形的弹簧座158，所述的驱动活塞164外端与所述的弹簧座158之间设置有另一个弹簧156，另一个弹簧156给所述的驱动活塞164向左的偏置作用力，所述的驱动柱塞164内端面与所述的水平孔166内端面接触。

进一步的，所述的另一个斜面270与所述的斜面126平行，当控制机构关闭泄油时，驱动活塞164在弹簧156作用下左移，此时连杆184收到球面128和另一个球面122的约束左移而向左倾斜，依靠在斜面270和126上。

进一步的，所述的驱动活塞164外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧156一端设置于所述的盲孔内，所述的另一个弹簧156的另一端与所述的弹簧座158连接。

进一步的，所述的推杆201与摇臂210之间设置有制动阀隙调节螺钉1102，所述的制动阀隙调节螺钉1102与推杆201连接，制动阀隙调节螺钉1102穿过摇臂210的一端后与一个螺帽1052连接。

进一步的，所述的摇臂210另一端固定连接有连接块，所述的连接块中设置有致动间隙调节螺钉110，所述的致动间隙调节螺钉110后端与另一螺帽105连接。

进一步的，所述的驱动力输入凸轮230在其内基圆225上设置有三个凸起部分，其中一个凸起部分220大于另两个凸起部分232、233。

进一步的，所述的流体通道211与一个三通电磁阀51中的供油口111和排油口222连通。

本实施例的工作过程是：驱动力输入凸轮230与发动机的动力输出机构(图中未示)连接，驱动力输入凸轮230在发动机的动力驱动下，使摇臂210摇动。排气阀阀杆连接件116设置在发动机排气阀300的控制阀杆3001上。需要发动机从正常工作状态转换至发动机制动时，通过一个控制器(图中未示)向三通电磁阀51发送动作信号。三通电磁阀51由通过其正接线端55和负接线端57的电流开通，电磁阀的阀芯58下滑，打开供油口111，让液压流体通过摇臂轴205内的流体通道211和径向孔212、摇臂2102内的切口213和液压通道214进入到摇臂的水平孔166内，流向制动驱动机构100，油流通过液体通道214进入水平孔166内。油压克服驱动活塞右端弹簧156的载荷，将制动柱塞160向下推，制动柱塞160通过其侧壁的切槽137的间隙配合实现导向，在制动柱塞160移下去之后，驱动活塞164便可以在油压作用下，克服弹簧156的载荷向右移动，停靠在弹簧座158上。此时，制动柱塞160下端与排气阀杆连接件116上端的距离132被消除，制动柱塞160的下表面与排气阀杆连接件116接触，形成固体链接，发动机制动的驱动机构处于操作位置。制动凸轮230的小凸台232、233所产生的运动，通过制动摇臂210、驱动活塞164、制动柱塞160和排气阀杆连接件116，传递到排气阀300，产生发动机制动。当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构关闭泄油，驱动活塞164不受油压，在弹簧156的作用下向左移，停靠在水平孔166的左端面246。制动柱塞160受制动弹簧177的作用在竖直孔190内向上移，回到非操作位置，与发动机正常运作分离。

在图1所示的实施例中，发动机中还设置有另一个排气阀300，这个排气阀300中设置有控制阀杆3002，控制阀杆上设置有另一个气门弹簧3102，气门弹簧3101和气门弹簧3102设置在发动机缸盖500与阀桥400之间，阀桥400使两个排气阀300联动。阀桥400正对于致动间隙调节螺钉110下方，当该制动机构处于图1所示“关”的状态时，在凸轮230上大凸起220的作用下，摇臂210摆动使致动间隙调节螺钉110向下压阀桥400，实现发动机正常运行中的排气动作。

当该制动机构处于图2所示“开”的状态时，由于制动柱塞160向下伸出，制动柱塞160下端与排气阀杆连接件116上端的间隙132被消除或减小，在凸轮230的小突起232、233作用下，制动柱塞160先压下排气阀杆连接件116，实现排气制动。

本实施例是对本发明进行说明，而不是对其进行限制。事实上，那些精通本行的人可以显易地在本发明的范围和原理内对本发明进行修改和变动。举例来说，一个具体机构所阐明或描述的某一部分功能，可用于另一具体机构，进而得到一个新的机构。因此，本发明将包括上述修改和变动，只要它们属于所附的权力要求或与所要求权力相当的范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机制动装置，由一个排气阀控制机构构成，其特征在于：所述排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、摇臂和摇臂轴构成，所述摇臂的一端设置有一个竖直孔和一个水平孔，竖直孔内设置有制动柱塞，所述制动柱塞的上端设置有轴向盲孔，所述轴向盲孔的出口处左侧面为倾斜向外的斜面，水平孔内设置有驱动活塞，所述驱动活塞的外壁与水平孔之间设置有液密封连接，驱动活塞的中部设置有一个沿其径向延伸的径向盲孔，所述径向盲孔的右侧面为倾斜向外的斜面，轴向盲孔的底面与径向盲孔的底面之间设置有一个连杆。

2.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述摇臂轴内沿轴向设置有流体通道、沿半径方向设置有径向孔，所述摇臂中设置有液体通道，所述液体通道的一端与所述径向孔连通，另一端与所述水平孔连通。

3.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述轴向盲孔和径向盲孔的底面呈内凹球面。

4.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述连杆两端呈凸球面。

5.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述制动柱塞的下端由一个弹簧的一端支撑，所述弹簧的另一端固定在摇臂上。

6.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述制动柱塞带有轴向和径向定位机构。

7.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述驱动活塞带有回位弹簧。

8.如权利要求1所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述驱动力输入凸轮在其内基圆上设置有一个大凸起部分和至少一个小凸起部分。

9.如权利要求2所述的一种发动机制动装置，其特征在于：所述流体通道与一个三通电磁阀中的供油口和排油口连通。

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