一种固链式发动机制动机构的制作方法

1.本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机气门驱动领域，特别是一种固链式发动机制动机构。

背景技术：

2.已有技术中，车辆发动机的常规气门驱动为人熟知，其应用已有一百多年的历史。常规气门驱动利用常规气门致动器(包括摇臂)控制发动机气门的运动，用于发动机的常规点火运作。但由于对发动机燃油效率、尾气排放和发动机制动的额外要求，越来越多的发动机采用可变气门驱动，包括发动机制动。发动机制动器已经在商用车发动机上广泛应用。目前市场上采用的是固链式发动机制动机构，也就是在发动机的一个周期(进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程)内只在压缩冲程快结束时(压缩上止点附近)做一次压缩释放制动。
3.固链式发动机制动机构的一个先例是由康明斯(cummins)提供的美国专利号us 3,220,392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。为了安装该发动机制动器，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。此外，康明斯制动器采用液压连接驱动气门，有液压的三高(高载荷、高泄漏和高变形)以及液压千斤顶等问题。
4.美国专利us 5,937,807和us 5,975,251(1999年)披露了另一种四冲程制动，不用顶置式的制动装置，改用一个制动排气摇臂，与常规排气摇臂并排地安置在摇臂轴上，制动时制动凸轮和制动排气摇臂只驱动两个排气气门中的一个，驱动方式仍然是液压连接。该发明的另一个缺陷是摇臂的安装/排列相容性，当两个排气气门的排列与排气摇臂平行时，制动排气摇臂无法抵达(够不到)其中的一个排气气门。
5.美国专利us 6,983,725(2006年)公开了另一种双摇臂制动装置，其中一个摇臂为制动排气摇臂，另一个摇臂为常规排气摇臂。常规排气摇臂内安置有一种液压式制动驱动机构，包括两个液压活塞，一个是主活塞，另一个是副活塞。当不需要发动机制动时，常规排气摇臂内的主活塞处于缩回位置，与制动排气摇臂分离，制动凸轮的运动被跳过(丢失)。当需要发动机制动时，发动机的油压使常规排气摇臂内的主活塞处于伸出位置，与制动排气摇臂相连，制动凸轮驱使制动排气摇臂从上方压迫主活塞，主活塞驱动副活塞，副活塞压迫常规排气摇臂，常规排气摇臂打开两个排气气门，产生发动机制动。很显然，这种液压驱动打开两个排气气门制动的载荷非常大，必须采用特殊的方法，如连续可变的背压控制装置，控制发动机制动的缸压。
6.美国专利us 7,392,772(2008年)公开了另一种双摇臂制动装置，其中一个摇臂为制动排气摇臂，另一个摇臂为常规排气摇臂。常规排气摇臂内安置有一种液压式制动驱动机构，但只包括一个液压活塞。当不需要发动机制动时，常规排气摇臂内的液压活塞处于缩回位置，与制动排气摇臂分离，制动凸轮的运动被跳过(丢失)；当需要发动机制动时，发动机的油压使常规排气摇臂内的液压活塞处于伸出位置，与制动排气摇臂相连，制动凸轮驱
使制动排气摇臂从上方压迫液压活塞，液压活塞压迫常规排气摇臂，常规排气摇臂打开一个排气气门，产生发动机制动。该发明除了液压驱动的多种失效模式(包括液压“三高”)之外，还有常规排气摇臂制动时偏载等问题。
7.最近若干年出现的固链式发动机制动器正在取代传统的液压式发动机制动器。比如本技术人的中国发明专利cn 103388505 b(2016年)公开了一种双摇臂制动装置，其中一个摇臂为制动排气摇臂，另一个摇臂为常规排气摇臂。常规排气摇臂内安置有固链式的制动驱动机构，包括一个斜面活塞机构和一个连杆活塞机构，通过斜面或者连杆的摆动(活塞的升缩)来传递或丢失(跳过)制动凸轮的运动。现有技术固链式制动器的一个缺陷时是制动冲程(也就是制动气门升程)有限，或者说可调的范围太小。

技术实现要素：

8.本发明提供一种固链式发动机制动机构，要解决现有技术中发动机制动器采用液压驱动系统而存在的液压三高(高载荷、高泄漏和高变形)的技术问题，消除液压系统固有的“水锤”和“液压千斤顶”等失效模式和易受外界因素(如油温、油压、空气含量等)影响的缺陷，以及现有固链式制动器的制动冲程(气门升程)调节范围太小的限制。
9.本发明提供一种固链式发动机制动机构，包括制动凸轮和一个制动半摇臂，用于驱动发动机的常规排气摇臂，产生发动机制动的排气气门升程，所述的制动半摇臂内设有连杆活塞机构，所述的连杆活塞机构包括第一连杆，第二连杆和连接活塞，第一连杆的一端和第二连杆的一端转动式地相连，第一连杆的另一端与所述的制动半摇臂转动式地相连，第二连杆的另一端与连接活塞的一端转动式地相连，第一连杆和第二连杆之间的收缩与伸展改变连杆活塞机构的长度，用来丢失或传递所述制动凸轮的运动，当连接活塞将第一连杆和第二连杆拉直时，连接活塞的另一端与所述的常规排气摇臂相连，制动凸轮的运动传递给发动机的排气气门。
10.进一步的，所述的制动半摇臂和发动机的常规排气摇臂并排地安置在发动机的摇臂轴上，发动机制动时，发动机的油压驱动制动半摇臂内的连接活塞将第一连杆和第二连杆拉直，连接活塞作用于常规排气摇臂靠近发动机气门的一端，产生所述发动机制动的排气气门升程。
11.进一步的，所述的发动机制动排气气门升程包括压缩释放制动排气气门升程，所示的压缩释放制动排气气门升程在压缩上止点之前打开，在压缩上止点之后延伸扩大并与常规排气气门升程相交。
12.进一步的，所述的常规排气摇臂在靠近排气气门的一端设置有排气间隙调节机构和制动间隙调节机构，所述的排气间隙调节机构调节常规排气摇臂与排气气门之间的间隙，所述的制动间隙调节机构调节连接活塞与常规排气摇臂之间的间隙。
13.进一步的，所述的转动式地相连包括柱面连接或球面连接。
14.进一步的，还包括防飞脱弹簧，所述的防飞脱弹簧将所述的制动半摇臂推向发动机的制动凸轮。
15.进一步的，还包括预紧弹簧，所述的预紧弹簧使上连杆和下连杆之间的夹角减小、连杆活塞机构变短。
16.进一步的，还包括弹簧活塞，弹簧活塞的一侧包括所述的预紧弹簧，弹簧活塞的另
一侧可以承受油压作用。
附图说明
17.图1是发动机常规运作(点火)时进、排气气门升程的示意图。
18.图2是现有技术发动机制动时进、排气气门升程的示意图。
19.图3是本发明的固链式发动机制动机构的摇臂排列示意图。
20.图4是本发明的固链式发动机制动机构的制动半摇臂中连杆活塞机构缩回状态的示意图。
21.图5是本发明的固链式发动机制动机构采用的制动凸轮升程和常规进、排气凸轮升程的示意图。
22.图6是与图5的凸轮升程相对应的气门升程的示意图。
具体实施方式
23.图1是现有技术中发动机常规运作(点火)时进、排气气门升程的示意图。发动机常规点火的气门运动是公知常识。发动机的排气凸轮驱动常规(点火)排气摇臂，在发动机的排气冲程打开排气门，排出燃烧后的废气。排气门的气门升程20(图1中的细实线)在发动机的膨胀(做功)下止点之前开启，到发动机的排气上止点之后关闭。发动机的进气凸轮驱动常规(点火)进气摇臂，在发动机的进气冲程打开进气门，吸入新鲜的空气。进气门的气门升程30(图1中的粗实线)在发动机的排气上止点之前开启，到发动机的进气下止点之后关闭。特别值得指出的是，发动机的功能主要是点火产生正功率，无论采用哪种发动机制动机构，都必须保证在发动机点火时具有图1所示的进、排气气门升程20和30。
24.图2是现有技术中发动机四冲程制动时进、排气气门升程的示意图。发动机四冲程制动的气门运动也为人熟知，其生成的方法很多，目前应用最广的一种是制动凸轮通过制动排气摇臂驱动发动机的气门。发动机制动时，除了保留发动机常规点火的排气气门升程20和进气气门升程30之外，增加了发动机制动的排气气门升程201和204(图2中的细虚线)。其中排气气门升程201为压缩释放制动气门运动，发生在发动机压缩上止点附近(压缩上止点之前开启，压缩上止点之后关闭)，用来释放发动机压缩冲程期间在气缸内被压缩的高压气体(空气)；排气气门升程204为排气循环制动气门运动，发生在发动机进气下止点附近(进气下止点之前开启，进气下止点之后关闭)，使得排气管内的气体在进气气门关闭附近反充发动机的气缸，增加制动功率。
25.图3和4用来举例描述本发明的固链式发动机制动机构的一种实施方式。图3中有一个用于发动机常规运作(点火)的常规排气摇臂210和一个制动半摇臂220，制动半摇臂220和常规排气摇臂210并排地安置在发动机的摇臂轴205上。常规排气摇臂210在靠近排气气门300的一端236设置有排气间隙调节机构238和制动间隙调节机构248(一般都包括间隙调节螺钉、锁紧螺母和象足垫)。排气间隙调节机构238调节常规排气摇臂210与排气气门300之间的间隙，制动间隙调节机构248调节制动半摇臂220(连接活塞160)与常规排气摇臂210(制动间隙调节机构248)之间的间隙。
26.本技术的实施例的常规排气摇臂210除了增加了制动间隙调节机构248之外，其它不变，在此不再描述。同样，大家熟知的发动机常规进气摇臂既没有在附图中显示，也无需
在此说明。下面只对新增加的制动半摇臂220进行详细说明。
27.图4用来描述本发明的固链式发动机制动机构的制动半摇臂220中的连杆活塞机构100。连杆活塞机构100包括第一连杆152、第二连杆154和连接活塞160。第一连杆152的一端和第二连杆154的一端转动式地相连，第一连杆152的另一端与制动半摇臂220转动式地相连，第二连杆154的另一端与连接活塞160的一端转动式地相连。当连杆活塞机构100展开时，连接活塞160的另一端面与常规排气摇臂210(制动间隙调节机构248固紧在常规排气摇臂210上)相连(见图3)，将制动排气凸轮230的运动传递给排气气门300。当连杆活塞机构100缩回时(见图4)，第一连杆152与第二连杆154之间的收缩使连接活塞160与常规排气摇臂210之间产生间隙，取消(丢失)制动排气凸轮230的运动。
28.连杆活塞机构100的第一连杆152和第二连杆154之间伸缩的夹角在大于0
°
到小于等于180
°
之间，最小夹角可以通过止位机构控制。当夹角为平角(180
°
)时，第一连杆152和第二连杆154被连接活塞160拉直，连接活塞160完全伸出。当夹角减小时，连接活塞160回缩，与常规排气摇臂210之间的间隙增大。本技术的第一连杆152和第二连杆154之间伸缩的夹角变化范围大，相应的连杆活塞160的冲程也大，产生的制动气门300的升程也大，解决了先前技术中制动气门升程太小的缺陷。
29.本实施例还包括防飞脱弹簧298，通过滚轮轴231和滚轮235将制动半摇臂220推向制动排气凸轮230，防止连杆活塞机构100缩回时制动半摇臂220和常规排气摇臂210之间的间隙而产生冲击。
30.本实施例的操作过程如下。在常规(或默认)状态，制动控制阀(未显示)断开卸油，弹簧活塞油腔132和驱动活塞油腔162内的油压为零，预紧弹簧136将弹簧活塞130推出(向上)，将连接活塞机构100推到图4所示的缩回(收缩)位置，连接活塞160与常规排气摇臂210之间的间隙消除制动排气凸轮230的运动，排气气门只能通过常规排气摇臂210获得来自常规(点火)排气凸轮215的运动(凸轮升程见图5中的细实线22)，产生发动机的常规排气气门升程20(图1和图2中的细实线)。
31.当需要发动机制动时，制动控制阀(未显示)开通供油，发动机的机油通过油路(如摇臂轴205内的油孔(未显示)，制动半摇臂220内的油道214)，向驱动活塞油腔162供油，油压将驱动活塞160(注意这里连接活塞和驱动活塞为同一个活塞)推出(向左)，将图4中处于收缩位置的连杆152和154拉直，连接活塞160伸出，将制动半摇臂220(连接活塞160)与常规排气摇臂210(制动间隙调节机构)相连，制动排气凸轮230的运动(凸轮升程见图5中的细虚线237和239)传递给发动机的排气气门300，产生发动机制动的排气气门升程201和204(图6中的细虚线)。当然，也可以通过油孔213同时向弹簧活塞油腔132供油，克服预紧弹簧136的作用力，将弹簧活塞130推回(如图4中向下)，这样更容易将图4中处于缩回位置的连杆活塞机构100拉直到完全伸出展开的位置。
32.由于本技术的固链式发动机制动机构100的连接活塞160有更大的活塞冲程，除了可以产生图2所示的现有技术中的制动气门升程201和204之外，还可以得到更高的制动排气气门升程。比如图5中的压缩释放制动凸轮升程237在压缩上止点之前与现有技术基本相同，但在压缩上止点之后延伸扩大，与常规排气凸轮升程22在238处相交，最后在排气冲程期间结束(回到凸轮基圆)。
33.图6所示的是与图5的凸轮升程相对应的制动气门升程。由于在发动机制动时制动
半摇臂220作用于常规排气摇臂210(图3),制动凸轮230的运动与常规排气凸轮215的运动叠加于排气气门300，产生了如同6所示的组合制动排气气门升程。其中201和204(细虚线)为制动凸轮230的凸轮升程237和239通过制动半摇臂220产生的制动排气气门升程，而20(细实线)为常规排气凸轮215的凸轮升程22通过常规排气摇臂210产生的制动排气气门升程。压缩释放制动排气气门升程201在压缩上止点之前打开，在压缩上止点之后延伸扩大并与常规排气气门升程20相交于28处。很显然，制动排气气门升程201在发动机的膨胀冲程期间的部分有利于产生排气再循环(第二次排气再循环)，增加发动机制动功率。在常规进气气门升程30(图6中的粗实线，由图5中的常规进气凸轮升程33产生)结束时的下止点附近的制动排气气门升程204为第一次排气再循环。
34.上述说明不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的发动机制动机构，不但可用于排气摇臂，也可用于进气摇臂。还有，这里的连杆活塞机构，不但可以用于发动机制动，也可以用来产生其它发动机的辅助气门运动，比如废弃再循环的气门运动。此外，连杆与活塞之间的转动式连接可以是柱销(柱面)，也可以是球头(球面)。

技术特征：

1.一种固链式发动机制动机构，其特征在于，包括制动排气凸轮和一个制动半摇臂，用于驱动发动机的常规排气摇臂，产生发动机制动的排气气门升程，所述的制动半摇臂内设有连杆活塞机构，所述的连杆活塞机构包括第一连杆，第二连杆和连接活塞，第一连杆的一端和第二连杆的一端转动式地相连，第一连杆的另一端与所述的制动半摇臂转动式地相连，第二连杆的另一端与连接活塞的一端转动式地相连，第一连杆和第二连杆之间的收缩与伸展改变连杆活塞机构的长度，用来丢失或传递所述制动凸轮的运动，当连接活塞将第一连杆和第二连杆拉直时，连接活塞的另一端与所述的常规排气摇臂相连，制动凸轮的运动传递给发动机的排气气门。2.如权利要求1所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：所述的制动半摇臂和发动机的常规排气摇臂并排地安置在发动机的摇臂轴上，发动机制动时，发动机的油压驱动制动半摇臂内的连接活塞将第一连杆和第二连杆拉直，连接活塞作用于常规排气摇臂靠近发动机气门的一端，产生所述发动机制动的排气气门升程。3.如权利要求1和2所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：所述的发动机制动排气气门升程包括压缩释放制动排气气门升程，所示的压缩释放制动排气气门升程在压缩上止点之前打开，在压缩上止点之后延伸扩大并与常规排气气门升程相交。4.如权利要求1和2所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：所述的常规排气摇臂在靠近排气气门的一端设置有排气间隙调节机构和制动间隙调节机构，所述的排气间隙调节机构调节常规排气摇臂与排气气门之间的间隙，所述的制动间隙调节机构调节连接活塞与常规排气摇臂之间的间隙。5.如权利要求1所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：所述的转动式地相连包括柱面连接或球面连接。6.如权利要求1所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：还包括防飞脱弹簧，所述的防飞脱弹簧将所述的制动半摇臂推向发动机的制动凸轮。7.如权利要求1所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：还包括预紧弹簧，所述的预紧弹簧使上连杆和下连杆之间的夹角减小、连杆活塞机构变短。8.如权利要求1和7所述的固链式发动机制动机构，其特征在于：还包括弹簧活塞，弹簧活塞的一侧包括所述的预紧弹簧，弹簧活塞的另一侧可以承受油压作用。

技术总结

本发明提供一种固链式发动机制动机构，采用一个制动半摇臂，驱动发动机的常规排气摇臂，产生发动机制动的排气气门升程，与常规排气气门升程叠加。制动半摇臂包括连杆活塞机构，连杆活塞机构包括第一连杆，第二连杆和连接活塞，第一连杆的一端和第二连杆的一端转动式地相连，第一连杆的另一端与所述的半摇臂转动式地相连，第二连杆的另一端与连接活塞的一端转动式地相连，第一连杆和第二连杆之间的收缩与伸展改变连杆活塞机构的长度，用来丢失或传递制动凸轮的运动，当连接活塞将第一连杆和第二连杆拉直时，连接活塞的另一端与常规排气摇臂相连，制动凸轮的运动传递给发动机的排气气门。本发明能够产生更大的制动气门升程，增加发动机制动功率。加发动机制动功率。加发动机制动功率。