专利名称：一种快速制动的发动机制动装置的制作方法
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，特别是一种快速制动的发动 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快速制动的发动机制动装置，所述的这种快速制动的 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。本发明的这种快速制动的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，摇臂一端设置有一个竖直孔 和一个水平孔，竖直孔上端与所述的水平孔相交呈三通结构，所述的竖直孔内设置有制动 柱塞，所述的水平孔内设置有驱动活塞，所述的驱动活塞中部设置有圆环槽，所述的驱动活塞内端的外侧壁与所述的水平孔之间为液密封连接，所述的制动柱塞的外侧壁与所述的竖 直孔之间设置有液密封连接，所述的驱动力输入凸轮机构设置在摇臂的另一端，摇臂设置 在摇臂轴上。具体的，所述的制动柱塞的中部外壁设置有轴向切槽，所述的轴向切槽上端的制 动柱塞与所述的竖直孔之间设置有液密封连接，所述的竖直孔下端沿径向固定设置有一个 柱销，所述的柱销的一端延伸至所述的制动柱塞的轴向切槽内，所述的驱动活塞内端设置 有轴向盲孔，所述的轴向盲孔底部与所述的圆环槽之间设置有油孔。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，所述的水平孔一端与所述的摇臂内的液体通道连通，所述的水平孔另 一端与所述的摇臂端面齐平，所述的竖直孔下端与所述的摇臂下端齐平。进一步的，所述的制动柱塞下端固定有弹簧的一端，所述的弹簧另一端通过螺栓 固定于所述的摇臂上，所述的制动柱塞上端面与所述的驱动活塞中部的圆环槽接触。进一步的，在所述的水平孔外端固定有一个伸出所述的摇臂的弹簧座，所述的驱 动活塞外端与所述的弹簧座之间设置有另一个弹簧。进一步的，所述的圆环槽的轴向截面呈内边短于外边的梯形，所述的圆环槽位于 所述的驱动活塞外端的侧面与所述的驱动活塞轴向垂直，所述的圆环槽位于所述的驱动活 塞内端的侧面为倾斜面。进一步的，所述的驱动活塞外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧一端设置于 所述的盲孔内，所述的弹簧座呈具有环形外端面的圆柱筒形，所述的弹簧座的环形外端面 沿其轴线方向设置有定位筒，所述的定位筒的长度大于或等于所述的驱动活塞外端的盲孔 的长度。进一步的，所述的制动柱塞上端是台阶轴，所述的制动柱塞上端的外径小于其下 端的外径。进一步的，所述的驱动力输入凸轮在其内基圆上设置有至少一个凸起部分。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，包括制动摇臂内的流体通道，流向制动驱动机构， 油流通过驱动活塞内的油孔进入摇臂的水平孔内。驱动活塞中部的圆环面作为非工作面， 驱动活塞左端外侧面为工作面。油压克服驱动活塞右端弹簧的载荷，将制动柱塞向下推。制 动柱塞通过其内的轴向槽，停靠在固定于摇臂下端内的定位销上，其冲程等于或稍大于驱 动活塞上非操作表面与操作表面之间的距离。在制动柱塞移下去之后，驱动活塞便可以在 油压作用下，克服弹簧的载荷向右移动，停靠在弹簧座上。此时，制动柱塞的上表面与驱动 活塞的操作表面接触，形成固体链接，发动机制动的驱动机构处于操作位置。制动凸轮的小 凸台和所产生的运动，通过制动摇臂、驱动活塞、制动柱塞和排气阀杆连接件，传递到排气阀，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，驱动活塞不 受油压，在弹簧的作用下向左移，停靠在水平孔的左端面上。制动柱塞受制动弹簧的作用在 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。
图1是本发明的一种快速制动的发动机制动装置的结构示意图(图1中未画出制 动柱塞和驱动活塞部分)。图2是本发明的一种快速制动的发动机制动装置中的制动驱动机构处于“关”位 置的示意图。图3是本发明的一种快速制动的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4是本发明的一种快速制动的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5是本发明的一种快速制动的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。
具体实施例方式实施例1 如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的一种快速制动的发动机制动装置100， 由一个排气阀控制机构2002构成，其中，所述的排气阀控制机构2002由驱动力输入凸轮 2302、凸轮从动轮2352、推杆2012、摇臂2102和摇臂轴205构成，所述的摇臂2102的中部 设置在摇臂轴205上，所述的推杆2012的一端与摇臂2102的一端连接，所述的凸轮从动轮 2352设置在推杆2012的另一端中，所述的驱动力输入凸轮2302设置在凸轮从动轮2352 外，驱动力输入凸轮2302中凸出部232、233的旋转圆周与凸轮从动轮2352的外圆周相交， 摇臂2102外侧设置有一个偏置复位弹簧1982，所述的摇臂2102内设有液体通道214，摇臂 2102的另一端设置有一个竖直孔190和一个水平孔166，所述的水平孔166 —端与所述的 摇臂2102内的液体通道214连通，所述的水平孔166另一端与所述的摇臂2102端面齐平， 所述的竖直孔190下端与所述的摇臂2102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位 于排气阀杆连接件116正上方，所述的水平孔166内设置有驱动活塞164，所述的驱动活塞 164中部设置有一个圆环槽，所述的制动柱塞160的中部外壁设置有一个轴向切槽137，所 述的轴向切槽137上端的制动柱塞160外侧面与所述的竖直孔190之间设置有液密封连 接，摇臂2102的竖直孔190下端沿径向固定设置有一个柱销142，所述的柱销142的一端延伸所述的制动柱塞的轴向切槽137内，所述的制动柱塞160下端固定有弹簧177，所述的弹 簧177另一端通过螺栓179固定于所述的摇臂2102上，所述的弹簧177给所述的制动柱塞 160向上的偏置作用力，所述的制动柱塞上端面146与所述的驱动活塞中部的圆环槽面145 压紧接触，所述的圆环槽面145为本发明驱动机构的非工作面145，驱动活塞164左端外侧 面140为工作面140。所述的驱动活塞内端的外侧壁140与所述的水平孔166内壁之间为 液密封连接，所述的轴向切槽137的长度等于或大于所述的圆环槽外侧面145与所述的驱 动活塞内端外侧面140之间的距离130，所述的驱动活塞164内端设置有与所述的驱动活塞 同轴的轴向盲孔，所述的轴向盲孔底部与所述的圆环槽之间设置有油孔196，在所述的水平 孔166外端固定有一个伸出所述的摇臂的弹簧座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，所述的水平孔166内端与所述的摇臂内的液体通道 214通过一个阶梯孔连通，所述的阶梯孔的直径小于所述的水平孔的直径，所述的另一个弹 簧156给所述的驱动活塞164向左的偏置作用力，所述的驱动活塞164左端面246与所述 的阶梯孔端面压紧接触。进一步的，所述的圆环槽的轴向截面呈内边短于外边的梯形，所述的圆环槽位于 所述的驱动活塞外端的侧面与所述的驱动活塞轴向垂直，所述的圆环槽位于所述的驱动活 塞内端的侧面为倾斜面。进一步的，所述的驱动活塞外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧156 —端设 置于所述的盲孔内，所述的弹簧座158呈具有环形外端面的圆柱筒形，所述的弹簧座的环 形外端面沿其轴线方向设置有定位筒，所述的定位筒的长度大于或等于所述的驱动活塞外 端的盲孔的长度。这样可以确保驱动活塞164移动时弹簧156不会偏离。进一步的，所述的制动柱塞160上端是台阶轴，所述的制动柱塞上端的外径小于 其下端的外径，其具有一个圆柱侧面147。该侧面147也可以是一个平面。进一步的，所述的推杆2012与摇臂2102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2012连接，制动阀隙调节螺钉1102穿过摇臂2102的一 端后与一个螺帽1052连接。进一步的，所述的驱动力输入凸轮2302在其内基圆2252上设置有一个凸起部232 和一个凸起部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2302与发动机的动力输出机构(图中未 示)连接，驱动力输入凸轮2302在发动机的动力驱动下，使摇臂2102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，油流通过驱动活塞 164内的油孔196进入摇臂的水平孔内。驱动活塞164中部的圆环面作为非工作面145，驱 动活塞左端外侧面为工作面140。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通过其内的轴向槽137，停靠在固定于摇臂下端内的定位销142上，
6其冲程等于或稍大于驱动活塞上非操作表面145与操作表面140之间的距离。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的上表面146与驱动活塞的操作表面140接触，形成固 体链接，发动机制动的驱动机构100处于操作位置，也就是图5所示的“开”的状态。制动 凸轮2302的小凸台232和233所产生的运动，通过制动摇臂2102、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，驱动活塞不受油压，在弹簧的作用下向左移，停靠在水平孔 的左端面上。制动柱塞受制动弹簧的作用在孔内向上移，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 上设置有排气阀致动器200，排气阀致动器200由排气阀致动凸轮230、排气阀致动摇臂210 和阀桥400构成。排气阀凸轮230在其内基圆225上有一大凸起部分220，排气阀致动摇臂 210摆动式地安装在排气阀摇臂轴2051上，排气阀致动摇臂210的一端设置有凸轮从动轮 235。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。
权利要求
1.一种快速制动的发动机制动装置，由一个排气阀控制机构构成，其特征在于所述 的排气阀控制机构由驱动力输入凸轮、摇臂和摇臂轴构成，摇臂一端设置有一个竖直孔和 一个水平孔，竖直孔上端与所述的水平孔相交呈三通结构，所述的竖直孔内设置有制动柱 塞，所述的水平孔内设置有驱动活塞，所述的驱动活塞中部设置有圆环槽，所述的驱动活塞 内端的外侧壁与所述的水平孔之间为液密封连接，所述的制动柱塞的外侧壁与所述的竖直 孔之间设置有液密封连接，所述的驱动力输入凸轮机构设置在摇臂的另一端，摇臂设置在 摇臂轴上。
2.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的制动柱 塞的中部外壁设置有轴向切槽，所述的竖直孔下端沿径向固定设置有一个柱销，所述的柱 销的一端延伸至所述的制动柱塞的轴向切槽内，所述的驱动活塞内端设置有轴向盲孔，所 述的轴向盲孔底部与所述的圆环槽之间设置有油孔。
3.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的摇臂轴 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。
4.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的制动柱 塞下端固定有弹簧的一端，所述的弹簧另一端通过螺栓固定于所述的摇臂上，所述的制动 柱塞上端面与所述的驱动活塞中部的圆环槽接触。
5.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于在所述的水平 孔外端固定有一个伸出所述的摇臂的弹簧座，所述的驱动活塞外端与所述的弹簧座之间设 置有另一个弹簧。
6.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的圆环槽 的轴向截面呈内边短于外边的梯形，所述的圆环槽位于所述的驱动活塞外端的侧面与所述 的驱动活塞轴向垂直，所述的圆环槽位于所述的驱动活塞内端的侧面为倾斜面。
7.如权利要求5所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的驱动活 塞外端设置有轴向盲孔，所述的另一个弹簧一端设置于所述的盲孔内，所述的弹簧座呈具 有环形外端面的圆柱筒形，所述的弹簧座的环形外端面沿其轴线方向设置有定位筒，所述 的定位筒的长度大于或等于所述的驱动活塞外端的盲孔的长度。
8.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的制动柱 塞的上表面是一个圆柱面，与所述的驱动活塞内端的外侧壁相匹配。
9.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的驱动力 输入凸轮在其内基圆上设置有至少一个凸起部分。
10.如权利要求1所述的一种快速制动的发动机制动装置，其特征在于所述的流体通 道与一个三通电磁阀中的供油口和排油口连通。
全文摘要
一种快速制动的发动机制动装置，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工作面和工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。
文档编号F01L13/06GK102003239SQ200910194868
公开日2011年4月6日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者杨洲, 王琳 申请人:上海尤顺汽车部件有限公司