一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置的制作方法

1.本发明涉及汽车内燃机制造技术领域，具体地说是一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置。


背景技术：

2.随着我国公路交通运输的不断发展，各种中、重型商用汽车都进入了不同行业的运输领域，运输途中的安全是头等大事。各种中、重型商用汽车在运输途中的制动性能都是很重要，尤其在长下坡时，行驶安全性更不容乐观。由于在长下坡时，驾驶员要频繁采用制动器进行制动减速，从而使制动器过热，造成制动器制动效能逐渐下降甚至导致失效。在崎岖山路加上长坡度道路更为严重，一些中、重型商用汽车上会设置一个大水箱对制动器轮毂进行浇水来进行强制冷却，但是，这样会加速产生轮毂疲劳开裂的严重后果，直接对车辆行驶安全性造成很大的威胁。另外，在寒冷的冬季，对制动器轮毂进行浇水进行强制冷却的水流到地面上结冰，会对后面的车辆行驶造成重大的安全隐患。
3.由于目前中、重型商用汽车的发动机功率越来越大，载重也越来越重，一些行驶环境非常恶劣的地方，现在发动机的常规制动功率状态，已经不能满足行驶制动安全的要求。同时由于发动机制造技术的提高，在设计和使用环境更加紧凑，对气门间隙的正常调整带来了很多的复杂性和困难。为此，提高发动机制动性能和功率及应用气门间隙稳定补偿技术是非常重大的研究课题。
4.之前为了提高制动性能和功率，设计了一款缸内制动装置，详见申请号为cn202010823189.x的专利申请，该申请中的缸内制动装置，包括摇臂轴；进气摇臂结构，转动安装在摇臂轴上；排气摇臂结构，包括排气门桥和排气摇臂组件；第一制动摇臂结构包括第一制动摇臂组件，包括第一制动凸轮以及转动安装在摇臂轴上的第一制动摇臂；第一制动控制阀组件，包括阀杆，与第一制动摇臂的另一端相连，能相对第一制动摇臂上下移动，并能在高压油的作用下，向下移动至与第一排气门相抵；第一弹性件，使阀杆保持向上移动而与第一排气门的顶部具有间隙的趋势。如此能够改变第一排气门的制动动作，在压缩行程阶段打开排气门，排出高压气体至排气管中，释放掉能量，使发动机变成吸收能量的空气压缩机，消耗整车动能和势能，提高制动功率。
5.之前还设计了另一款缸内制动装置，详见申请号为cn202010180539.5的专利申请，该申请的缸内制动装置，包括排气门桥，其上安装有排气门；摇臂，一端与凸轮相连；气门调整螺栓，上端和摇臂的另一端相连，下端和位于排气门桥上方的安装座通过球头结构相连；活动座，设于排气门桥内且二者之间能相对上下移动，活动座在一第四弹性件的作用下保持与安装座的下端面相抵的趋势；油道，可切换地将润滑油进油口或者高压油进油口与摇臂、气门调整螺栓、安装座、活动座直至排气门桥依次连通；在第四弹性件驱动下的弹性阀杆；行程限位部件，设置在气缸盖上；当缸内制动起效工作时，活动座向上移动，排气门桥向下移动，弹性阀杆下方与行程限位部件抵触，弹性阀杆打开出口泄漏高压油，提高了排气门间隙的准确性和可靠性。
6.还申请了申请号为cn202021715422.4的专利，但是在后续的生产、研究中发现，它们的结构仍有可改进之处，因此对缸内制动装置的结构作了进一步改进。


技术实现要素：

7.本发明之目的是弥补上述之不足，向社会公开一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置，其结构合理，能够提高制动可靠性和安全性，减少发动机噪音，提高nvh。
8.本发明的技术方案是这样实现的：一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置，包括有摇臂组件，所述的摇臂组件上设置有与凸轮轴上的凸轮相适配的滚轮，所述的摇臂组件包括有装配于摇臂轴上的进气摇臂组件、排气摇臂组件和制动摇臂组件，所述的进气摇臂组件的气门端设置有液压挺柱组件，该液压挺柱组件与进气气门桥组件相配合，所述的排气摇臂组件的气门端也设置有液压挺柱组件，该液压挺柱组件与排气气门桥组件相配合，所述的进气气门桥组件和排气气门桥组件上分别连接有气门组件，所述的制动摇臂组件上设置有制动阀组件和控制阀组件，所述的制动阀组件与排气气门桥组件上的推杆相配合；所述的摇臂轴上设置有润滑油道和制动控制油道，所述的制动摇臂组件上设置有制动油道和制动阀油道，所述的制动控制油道经制动油道与控制阀组件相通，所述的控制阀组件设置于制动油道和制动阀油道之间，所述的制动阀油道与制动阀组件相通；所述的控制阀组件包括有控制阀阀体，该控制阀阀体上径向设置有控制阀进油孔，所述的控制阀阀体内弹性装配有控制阀阀芯，所述的控制阀阀体的上部设置有控制阀上油腔，该控制阀上油腔与上排油孔相通，所述的控制阀阀芯上设置有下排油孔，所述的控制阀阀体的下部装配有第一单向阀组件。
9.进一步优化本技术方案的措施是：作为改进，所述的第一单向阀组件包括第一止回阀座，该第一止回阀座内设置有与控制阀阀芯相抵的第一钢球，所述的第一钢球与第一止回阀座之间设置有第一回位弹簧。
10.作为改进，所述的液压挺柱组件包括有壳体，所述的壳体内弹性配合有挺杆，所述的挺杆的球头上装配有象足，所述的壳体内上部设置有挺柱上油腔，所述的挺杆上轴向设置有主油道，该主油道的上端与挺柱上油腔之间设置有第二单向阀组件，所述的壳体上设置有与挺柱上油腔相通的排气孔，所述的挺杆上径向设置有与主油道相通的挺柱进油孔和挺柱出油孔，所述的挺柱出油孔上设置有缩径段。
11.作为改进，所述的第二单向阀组件包括有第二止回阀座，该第二止回阀座内设置有第二钢球，所述的第二止回阀座与第二钢球之间设置有第二回位弹簧。
12.作为改进，所述的第二止回阀座的截面呈“几”字形结构，所述的挺杆与壳体之间设置有第三回位弹簧，所述的第三回位弹簧的下端与第二止回阀座相抵。
13.作为改进，所述的制动阀组件包括有相连接的调整螺栓和调整螺母，所述的调整螺栓的下端凸台与挺柱相抵配合，该挺柱的下端与所述推杆相抵，所述的挺柱的开口处设置有制动阀挡圈，该制动阀挡圈的内侧设置有制动阀垫片，所述的制动阀垫片与调整螺栓之间设置有制动阀弹簧。
14.作为改进，所述的推杆与所述排气气门桥组件的气门桥主体之间设置有第一弹性
件，所述的推杆的上端伸出气门桥主体与所述挺柱相抵，所述的推杆的伸出端上设置有第一限位件。
15.作为改进，所述的进气气门桥组件和排气气门桥组件的气门桥主体的中部设置有限位销轴，所述的限位销轴与气门桥主体之间设置有第二弹性件，所述的限位销轴的伸出端上设置有第二限位件。
16.作为改进，所述的气门组件包括有气门、气门弹簧和气门座圈，所述的气门穿过所述气门座圈与进气气门桥组件、排气气门桥组件对应配合，所述的气门弹簧套配于气门外周。
17.作为改进，所述的滚轮的上方装配有滚轮回位弹簧，所述的滚轮回位弹簧的上端与滚轮回位弹簧支架相抵，所述的滚轮回位弹簧的下端与滚轮回位弹簧支承板相抵。
18.本发明与现有技术相比的优点是：本发明是一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置，结构合理，通过改变发动机单个排气门的制动动作，在压缩行程阶段，采用凸轮打开排气门，排出高压气体至排气管中，释放掉能量，使发动机变成吸收能量的空气压缩机，消耗整车动能和势能；而在进气将终了阶段，还可以再次打开排气门，将整车的高背压气体反冲入气缸，进一步提升制动功率，大大提高了发动机制动的稳定性和安全性，降低了发动机运行的噪音，提高了nvh。
附图说明
19.图1是本发明的立体结构图；图2是本发明内燃机正常运行工况下的剖视结构示意图；图3是图2中a部放大图；图4是本发明内燃机制动运行工况下的剖视结构示意图；图5是图2中液压挺柱组件的结构示意图；图6是图2中制动阀组件的结构示意图；图7是图2中控制阀组件的结构示意图；图8是本发明无补偿式气门桥组件的结构示意图；图9是本发明补偿式气门桥组件的结构示意图；图10是本发明排气摇臂组件的剖视结构示意图。
20.本发明附图中各附图标记的名称是：凸轮轴1、凸轮11、滚轮2、滚轮回位弹簧21、滚轮回位弹簧支架22、滚轮回位弹簧支承板23、摇臂轴3、润滑油道3a、制动控制油道3b、润滑支油道3c、摇臂衬套3d、润滑通道3e、进气摇臂组件31、排气摇臂组件32、制动摇臂组件33、制动油道33a、制动阀油道33b、液压挺柱组件4、壳体41、挺柱上油腔41a、排气孔41b、挺杆42、主油道42a、挺柱进油孔42b、挺柱出油孔42c、缩径段42d、象足43、第二止回阀座44、第二钢球45、第二回位弹簧46、第三回位弹簧47、进气气门桥组件5、排气气门桥组件6、推杆61、第一弹性件61a、第一限位件61b、限位销轴62、第二弹性件62a、第二限位件62b、气门组件7、气门71、气门弹簧72、气门座圈73、制动阀组件8、调整螺栓81、调整螺母82、挺柱83、制动阀挡圈84、制动阀垫片85、制动阀弹簧86、控制阀组件9、油道9a、控制阀阀体91、控制阀进油孔91a、控制阀上油腔91b、上排油孔91c、控制阀阀芯92、下排油孔92a、第一止回阀座93、第一钢球94、第一回位弹簧95、孔用挡
圈96、控制阀垫片97、控制阀弹簧98。
具体实施方式
21.下面结合附图进一步详细描述本发明：如图1至图10所示，一种具有三摇臂结构内燃机缸内制动装置，包括有摇臂组件，所述的摇臂组件上设置有与凸轮轴1上的凸轮11相适配的滚轮2，所述的摇臂组件包括有装配于摇臂轴3上的进气摇臂组件31、排气摇臂组件32和制动摇臂组件33，所述的进气摇臂组件31的气门端设置有液压挺柱组件4，该液压挺柱组件4与进气气门桥组件5相配合，所述的排气摇臂组件32的气门端也设置有液压挺柱组件4，该液压挺柱组件4与排气气门桥组件6相配合，所述的进气气门桥组件5和排气气门桥组件6上分别连接有气门组件7，所述的制动摇臂组件33上设置有制动阀组件8和控制阀组件9，所述的制动阀组件8与排气气门桥组件6上的推杆61相配合；所述的摇臂轴3上设置有润滑油道3a和制动控制油道3b，所述的制动摇臂组件33上设置有制动油道33a和制动阀油道33b，所述的制动控制油道3b经制动油道33a与控制阀组件9相通，所述的控制阀组件9设置于制动油道33a和制动阀油道33b之间，所述的制动阀油道33b与制动阀组件8相通；所述的控制阀组件9包括有控制阀阀体91，该控制阀阀体91上径向设置有控制阀进油孔91a，所述的控制阀阀体91内弹性装配有控制阀阀芯92，所述的控制阀阀体91的上部设置有控制阀上油腔91b，该控制阀上油腔91b与上排油孔91c相通，所述的控制阀阀芯92上设置有下排油孔92a，所述的控制阀阀体91的下部装配有第一单向阀组件。控制阀阀体91的上部设置有孔用挡圈96，该孔用挡圈96的内侧设置有控制阀垫片97，控制阀垫片97中心开孔即为上排油孔91c，控制阀垫片97与控制阀阀芯92之间设置有控制阀弹簧98。
22.与进气摇臂组件31的滚轮2相配合的称为进气凸轮，与排气摇臂组件32的滚轮2相配合的称为排气凸轮，与制动摇臂组件33的滚轮2相配合的称为制动凸轮。
23.进气气门桥组件5与排气气门桥组件6的结构相似，所不同的是，排气气门桥组件6上设置有与制动阀组件8相配合的推杆61。
24.所述的第一单向阀组件包括第一止回阀座93，该第一止回阀座93内设置有与控制阀阀芯92相抵的第一钢球94，所述的第一钢球94与第一止回阀座93之间设置有第一回位弹簧95。
25.所述的液压挺柱组件4包括有壳体41，所述的壳体41内弹性配合有挺杆42，所述的挺杆42的球头上装配有象足43，所述的壳体41内上部设置有挺柱上油腔41a，所述的挺杆42上轴向设置有主油道42a，该主油道42a的上端与挺柱上油腔41a之间设置有第二单向阀组件，所述的壳体41上设置有与挺柱上油腔41a相通的排气孔41b，所述的挺杆42上径向设置有与主油道42a相通的挺柱进油孔42b和挺柱出油孔42c，所述的挺柱出油孔42c上设置有缩径段42d。
26.所述的第二单向阀组件包括有第二止回阀座44，该第二止回阀座44内设置有第二钢球45，所述的第二止回阀座44与第二钢球45之间设置有第二回位弹簧46。
27.所述的第二止回阀座44的截面呈“几”字形结构，所述的挺杆42与壳体41之间设置有第三回位弹簧47，所述的第三回位弹簧47的下端与第二止回阀座44相抵。
28.所述的制动阀组件8包括有相连接的调整螺栓81和调整螺母82，所述的调整螺栓81的下端与挺柱83相抵配合，该挺柱83的下端与所述推杆61相抵，所述的挺柱83的开口处设置有制动阀挡圈84，该制动阀挡圈84的内侧设置有制动阀垫片85，所述的制动阀垫片85与调整螺栓81之间设置有制动阀弹簧86。
29.设置调整螺栓81和调整螺母82能够调节挺柱83与推杆61之间的距离，调整到位后，锁紧调整螺母82。
30.所述的推杆61与所述排气气门桥组件6的气门桥主体之间设置有第一弹性件61a，所述的推杆61的上端伸出气门桥主体与所述挺柱83相抵，所述的推杆61的伸出端上设置有第一限位件61b。
31.所述的气门组件7包括有气门71、气门弹簧72和气门座圈73，所述的气门71穿过所述气门座圈73与进气气门桥组件5、排气气门桥组件6对应配合，所述的气门弹簧72套配于气门71外周。
32.所述的滚轮2的上方装配有滚轮回位弹簧21，所述的滚轮回位弹簧21的上端与滚轮回位弹簧支架22相抵，所述的滚轮回位弹簧21的下端与滚轮回位弹簧支承板23相抵。
33.上述的进气气门桥组件5和排气气门桥组件6采用的是无补偿式气门桥组件，当进气凸轮和排气凸轮型线对气门初始间隙有补偿时，可用补偿式气门桥组件代替上述的非补偿式气门桥组件，补偿式气门桥组件与非补偿式气门桥组件的区别在于：补偿式气门桥组件中，进气气门桥组件5和排气气门桥组件6的气门桥主体的中部设置有限位销轴62，所述的限位销轴62与气门桥主体之间设置有第二弹性件62a，所述的限位销轴62的伸出端上设置有第二限位件62b。
34.本实施例中，所述的第一弹性件61a和第二弹性件62a采用弹簧，第一限位件61b和第二限位件62b采用轴用挡圈。
35.工作原理：在内燃机正常运行的工况下：进气摇臂组件31和排气摇臂组件32及气门按正常状态进行运行。
36.制动摇臂组件33在制动凸轮的作用下，制动摇臂组件33按制动凸轮的型线轨迹进行运行。由于没有制动控制油进入摇臂轴3的制动控制油道3b，此状态下，挺柱83与推杆61不相碰，不影响排气摇臂组件32和排气门的正常运行。
37.为了使制动凸轮与滚轮2紧密配合进行滚动运行，在滚轮2上方配装滚轮回位弹簧支承板23、滚轮回位弹簧21以及滚轮回位弹簧支架22。在制动阀弹簧86的作用下，可以松开调整螺母82，用调整螺栓81来调整挺柱83与推杆61之间的间隙，调整到位后，再锁调整螺母82。
38.为了达到装配时不需要调整排气摇臂气门间隙的目的，在第三回位弹簧47的作用下，经过挺杆42，并通过象足43，紧压排气气门桥组件6，达到启动发动机初始状态下无气门间隙的初始要求。在运行的工况下，排气摇臂组件32在凸轮11的作用下，排气摇臂组件32按排气凸轮的型线轨迹进行运行，润滑油经过摇臂轴3的润滑油道3a，再通过润滑支油道3c，经过摇臂衬套3d的环形油道，通过润滑通道3e，润滑油通过挺柱进油孔42b进入液压挺柱组件4的主油道42a内。
39.主油道42a其中一路油：克服第二回位弹簧46的弹力，推开第二钢球45，从而打开
第二单向阀，润滑油经过第二止回阀座44进入挺柱上油腔41a，润滑油中的空气从排气孔41b中排出；并且在发动机工作中，挺柱上油腔41a形成高压腔，使挺杆42往下移动，达到不断补偿气门间隙的功能，从而解决了发动机从低速到高速运行时，不会使无补偿式气门桥在排气门跟随性不好的状态下跳出而失效，降低了运动噪音，提高了nvh。
40.主油道42a另一路油：通过挺柱出油孔42c，有少量的润滑油会流入象足43内腔，并将象足43内腔溢出的润滑油会流入气门桥组件上，再通过气门桥组件，流入气门组件7上，从而达到持续润滑的目的。
41.若排气凸轮型线对气门初始间隙有补偿的，可以选用有补偿式气门桥组件(详见图9)。其机理如下：当排气摇臂组件32在排气凸轮的作用下，排气摇臂组件32按排气凸轮的型线轨迹进行运行。液压挺柱组件4，在第三回位弹簧47的作用下，经过挺杆42，再通过象足43，紧压补偿式气门桥。补偿式气门桥内部在第二弹性件62a作用下，限位销轴62向上移动，移动距离有第二限位件62b的限制。
42.当排气摇臂组件32通过液压挺柱组件4往下压排气门移动时，挺杆42通过象足43紧压补偿式气门桥时，限位销轴62向下移动而压缩第二弹性件62a，此时补偿式气门桥没有移动，只消除了原设计的气门间隙。当排气摇臂组件32继续往下压时，补偿式气门桥随即同步使排气门往下移动至下止点。
43.当排气摇臂组件32旋转至下止点后往上运动时，补偿式气门桥随即也同步往上运动，使排气门和补偿式气门桥也运行到上止点，然而，限位销轴62在第二弹性件62a的作用下，顶住象足43继续向上运动至第二限位件62b的限制，释放了原设计的气门间隙。
44.若排气凸轮型线对气门初始间隙没有补偿的，可以选用无补偿式气门桥组件。
45.在内燃机排气制动运行的工况下：进气摇臂组件31和排气摇臂组件32及气门按正常状态进行运行。
46.当内燃机需要进行排气制动工作时，内燃机的制动高压油经过摇臂轴3的制动控制油道3b，通过摇臂衬套3d（摇臂衬套3d是针对钢质材料摇臂时才使用，若采用其他摩擦副好的材料可以不采用摇臂衬套3d）的油道进入制动油道33a，高压油会快速进入控制阀组件9的控制阀进油孔91a，通过油道9a，使控制阀阀芯92克服控制阀弹簧98的弹力向上运动，高压油中的部分空气会经过下排油孔92a进入控制阀上油腔91b，再经上排油孔91c排出。同时高压油经过油道9a，克服第一回位弹簧95的弹力，推开第一钢球94，打开第一单向阀，高压油快速地进入制动阀油道33b，进入制动阀组件8的上油腔，使挺柱83克服制动阀弹簧86的弹力，快速向下移动至调整螺栓81与制动阀垫片85相抵的位置，并持续建立此工作状态。迫使排气气门桥组件6中推杆61往下移动，从而使排气门按排气凸轮和制动凸轮的双叠凸轮型线轨迹进行运行，进入制动工作运行状态。
47.此时，当排气气门桥组件6中推杆61往下移动时，排气气门桥组件6中的第一弹性件61a弹力释放，确保排气气门桥组件6在制动的状态下运动姿态不变，从而解决了发动机从低速到高速制动运行时，保持了排气气门桥组件6上下运动时的姿态和缓冲作用，也不会使排气气门桥组件6在排气门跟随性不好的状态下跳出，并且降低了排气制动时运动件之间的运动噪音，提高了nvh。
48.解除内燃机排气制动运行的工况下：进气摇臂组件31和排气摇臂组件32及气门按
正常状态进行运行。
49.当内燃机切断制动高压油时，此时，控制阀组件9在控制阀弹簧98的作用下，控制阀阀芯92快速往下移动，控制阀阀芯92克服第一回位弹簧95的弹力，快速顶开第一钢球94，同时，制动阀组件8中挺柱83，在制动阀弹簧86的作用下，挺柱83向上快速地移动与调整螺栓81的凸台底部相抵，恢复原始状态，高压油快速经过制动阀油道33b，经过油道9a，通过下排油孔92a，进入控制阀上油腔91b，从上排油孔91c排出。
50.此时，排气门在气门弹簧72的作用下，推杆61压缩克服第一弹性件61a的弹力向上移动，推杆61与挺柱83保持原状态的间隙。此状态下，解除了内燃机排气制动运行的工况。
51.进气摇臂组件31的工作原理等同于排气摇臂组件32。
52.本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。