具有减压式发动机制动功能的重型配气机构的制作方法

本申请要求于2014年5月21日提交的美国专利申请号62/001276的权益。上述申请的公开内容被援引纳入本文。

技术领域

本文总体涉及用在配气机构总成中的摇臂组件，具体涉及这样的摇臂组件，其包含作用在单一气门上以执行发动机制动功能的专用摇臂。

背景技术：

除了车轮制动器外，压缩式发动机制动器还作为辅助制动器被用在例如由重型或中型柴油发动机驱动的相对大型车辆如卡车上。压缩式发动机制动系统被布置成，在启动时，在发动机气缸中的活塞接近其压缩行程的上死点位置时产生发动机气缸的排气门的附加打开以使压缩空气能通过该排气门释放。这造成发动机充当了使车辆减速的耗能的空气压缩机。

在与压缩式发动机制动器一起使用的典型的配气机构总成中，排气门由摇臂致动，该摇臂通过气门桥接合该排气门。该摇臂响应于位于旋转的凸轮轴上的凸轮而摇动并且下压气门桥，而气门桥本身又下压排气门以将其打开。还可以在配气机构总成中设置液压间隙调节器以消除在配气机构总成的各部件之间形成的任何间隙或空隙。

本文所提供的背景技术描述是为了大体呈现本文的背景。就在背景技术部分中所描述而言，当前提到的发明人的工作以及在提交时不应被描述为现有技术的本文内容均未被明示或暗示地承认为本发明的现有技术。

技术实现要素：

根据本发明的一个实施例所构造的一种双排气门摇臂组件能在发动机燃烧模式和发动机制动模式下运行。双排气门摇臂组件可选择地打开第一和第二排气门并且其包括摇臂轴、排气门摇臂组件、发动机制动摇臂组件及发动机制动囊。排气门摇臂组件具有可以接纳摇臂轴的排气摇臂，且该排气摇臂被构造成绕摇臂轴旋转。排气摇臂进一步限定出具有内径的孔。发动机制动摇臂组件具有发动机制动摇臂。发动机制动囊沿排气摇臂的孔的内径被可滑动接纳。发动机制动囊在发动机制动摇臂迫动下可选择地平移。继而，发动机制动囊在发动机制动模式期间迫使第一和第二排气门中的一个排气门打开。

根据附加特征，双排气门摇臂组件进一步包括控油阀，该控油阀能从加压油供应源为发动机制动囊的致动提供油流。发动机制动囊包括发动机制动囊活塞和发动机制动囊体。加压油腔被限定在发动机制动囊活塞和发动机制动囊体之间。发动机制动摇臂被构造成作用于发动机制动囊活塞，继而作用于发动机制动囊体，最终作用于其中一个发动机制动排气门。

根据其它特征，双排气门摇臂组件进一步包括位于其中一个发动机制动排气门和发动机制动囊体之间的气门杆头。锁球组件可包括球锁和球锁弹簧。球锁弹簧能将球锁推入限定在发动机制动囊体上的凹槽中。摇臂组件上构造有C形夹。C形夹能限制发动机制动囊行程并提供强制止动。

根据另外的附加特征，双排气门摇臂组件进一步包括致动器组件，该致动器组件被构造成能在伸长位置和缩回位置之间移动发动机制动囊。致动器组件和控油阀被构造在与发动机制动囊相分离的排气摇臂内。致动器组件包括致动器主体、致动器止回球、致动器针、致动器复位弹簧及致动器锁紧螺母。致动器针被构造成将致动器止回球保持在打开位置且防止油压在发动机制动囊中累积。致动器止回球允许在每个周期向加压油腔单向补油。在发动机制动模式时，控油阀被供能打开，且油压造成致动器针远离相应的承座，使得发动机制动囊伸长预定长度。将控油阀断能使得致动器针能允许油从加压油腔流出，且发动机制动囊移动到允许燃烧的缩回位置。在附加特征中，双排气门摇臂组件包括设置在发动机制动摇臂上的第一调节螺钉和设置在排气门摇臂组件上的第二调节螺钉。第一和第二调节螺钉均是可调的，以选择性地为双排气门摇臂组件提供间隙设定。

附图说明

本发明将在详细描述和附图中被阐明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例构造的、包括摇臂组件的局部配气机构总成的俯视图，摇臂组件包括进气摇臂、排气摇臂和发动机制动摇臂；

图2是图1的配气机构总成的排气摇臂和发动机制动摇臂的侧视图；

图3是根据一例子的图2的排气摇臂和发动机制动摇臂的示意图；

图4是图2的排气门摇臂组件的示意图且示出完全伸展的发动机制动囊；

图5是图2的排气门摇臂组件的示意图且示出在最大行程时的发动机制动；

图6是球锁和球锁弹簧的细节横剖视图，所述球锁弹簧将球压靠在凹槽中，该凹槽限定在根据一例子的图2的排气门摇臂组件的囊体的外径上；

图7是球接合凹槽的侧视图，所述凹槽设置在图6的囊体的外径上；

图8是根据本发明的一例子全部用于提供气门间隙设定的、位于发动机制动摇臂上的第一调节螺母、排气摇臂上的第二调节螺母和进气门摇臂上的第三调节螺母的俯视图；

图9是图2的排气摇臂组件的横剖视图，示出完全瘪缩和完全伸展的发动机制动囊的行程长度；

图10是排气门摇臂组件的侧视图，示出位于凸轮轴基圆上的发动机制动摇臂和排气摇臂；

图11是图10的排气门摇臂组件的示意图；

图12是排气门摇臂组件的侧视图，示出了最大行程时的排气摇臂和位于凸轮轴的基圆上的发动机制动摇臂；

图13是图12中排气门摇臂组件的示意图；

图14是排气门摇臂组件的侧视图，示出排气摇臂和位于凸轮轴基圆上的发动机制动摇臂；

图15是图14的排气门摇臂组件的示意图；

图16是排气门摇臂组件的侧视图，示出位于基圆上的排气摇臂和从接合凸轮轴凸部起逆时针旋转一定距离的发动机制动摇臂；

图17是图16的排气门摇臂组件的示意图；

图18是排气门摇臂组件的侧视图，示出具有最大行程的排气摇臂和位于凸轮轴基圆上的发动机制动摇臂；

图19是图18的排气门摇臂组件的示意图；

图20是排气门摇臂组件的侧视图，示出具有位于凸轮轴基圆上的发动机制动摇臂和排气摇臂；以及

图21是图20的排气门摇臂组件的示意图。

具体实施方式

具有单顶置凸轮(SOHC)配气机构的重型(HD)柴油发动机，尤其在低发动机转速时需要高制动功率。本发明提供了一种附加运动类型的减压式发动机制动器。为了提供高制动功率而不对配气机构(尤其是凸轮轴)的其余部分施加高负荷，本发明为发动机制动器提供了作用在一个排气门上的专用摇臂。因此，与使两个排气门打开的其它构造相比，仅承受了输入负荷的一半。

首先参见图1，示出根据本发明的一个实施例所构造的局部配气机构总成，其总体标记为10。局部配气机构总成10利用发动机制动且如图所示被构造用于六缸发动机的三缸组部分。但应当理解本发明不限于此。因此，本发明可被用于任何利用发动机制动的配气机构总成中。局部配气机构总成10支撑在配气机构支架12中且每缸有三个摇臂。

特别是每个气缸包括进气门摇臂组件20、排气门摇臂组件22及发动机制动摇臂组件24。排气门摇臂组件22和发动机制动摇臂组件24配合控制排气门的打开且被统称为双排气门摇臂组件26(图2)。进气门摇臂组件20被构造用于控制进气门运动。排气门摇臂组件22被构造用于控制排气门在驱动模式下的运动。在本文所述的发动机制动模式下，发动机制动摇臂组件24被构造成作用于两个排气摇臂之一。摇臂轴34被配气机构支架12接纳并支撑发动机制动摇臂组件24和排气门摇臂组件22的旋转。

现在进一步参见图2和图3，将进一步描述排气门摇臂组件22。排气门摇臂组件22通常包括排气摇臂40、气门桥42、套管组件44及发动机制动囊46。气门桥42接合与一发动机气缸(未示出)相关的第一和第二排气门50和52(图2)。排气摇臂40按照凸轮轴54的升程廓线绕摇臂轴34旋转。发动机制动摇臂组件24包括具有接合部分62的发动机制动摇臂60。发动机制动摇臂60按照凸轮轴54的升程廓线绕摇臂轴34旋转。

尤其参见图3，将描述发动机制动摇臂组件24和排气门摇臂组件22的示意性功能。该设计结构包括控油阀70，该控油阀能从加压油供应源74为致动提供油流。加压油腔78如图所示位于发动机制动囊46内。发动机制动囊46包括发动机制动囊活塞80和发动机制动囊体82。气门杆头83位于排气门52和发动机制动囊体82之间。C形夹84能为发动机制动囊体82提供强制止动。发动机制动摇臂示意图90表明发动机制动摇臂组件24因凸轮凸角缺失92而转动。

致动器组件100包括致动器主体102、致动器止回球104、致动器针106、致动器复位弹簧108及致动器锁紧螺母110。当发动机处于驱动(燃烧)模式时，控油阀70关闭，发动机制动囊体82完全缩回且不影响排气门50、52的运动。致动器针106能将止回球104保持在打开位置(远离相应承座107)且能防止发动机制动囊46内的油压累积。当发动机处于驱动模式时，在图3中作为摇臂示意图90所示的或者发动机制动摇臂60(图2)的运动将不影响排气门52的运动。

当发动机处于制动(不燃烧)模式时，控油阀70被供能打开，油压将致动器针106推回并填充(延伸)发动机制动囊46到预定长度如4mm。发动机制动摇臂60(摇臂示意图90)和排气门52之间的空隙将被补偿以使由凸轮凸角92控制的发动机制动摇臂60运动在排气门52上产生额外行程。致动器止回球104将允许在每个周期向加压油腔单向补油。当将控油阀70断能时，致动器针106将允许油从加压油腔78流出，且发动机制动囊46将再次回到允许驱动模式(燃烧)的缩回位置。发动机制动摇臂组件24打开(更靠近摇臂轴34布置的)排气门52，提供允许较高制动功率的有利传力比。排气门52在压缩行程中(邻近上死点)稍后打开，凸轮凸角上仍然具有可接受的负载。

图4示出伸展或伸长的发动机制动囊46。发动机制动囊体82和气门杆头83之间的空隙被消除。图5示出最大行程时的发动机制动。当发动机制动摇臂60控制发动机制动排气门52的行程时，排气摇臂40处于基圆上。进一步说明，发动机制动摇臂60作用于发动机制动囊活塞80，继而作用于发动机制动囊体82，随即作用于气门杆头83，最终作用于发动机制动排气门52。

现在参见图6和图7，将描述本发明的附加特征。球锁组件150包括球锁152和球锁弹簧154。球锁弹簧154将球锁152推入(由力F表示，图7)凹槽160中，该凹槽限定在发动机制动囊体82的外径上。凹槽160具有深度170和半径172，其被构造用于确保发动机制动囊体82不会因其惯性而摇动，确切说是在发动机制动模式下不会在发动机制动摇臂60的负载下摇动。球锁组件150将不会影响发动机制动囊活塞80的伸缩时间。C形夹180被用于限制发动机制动囊体82的行程。因此，C形夹180为运输工具提供了对其尤为重要的强制止动。

现在转向图8和图9，将描述附加特征。第一调节螺钉210设置在发动机制动摇臂60上。第二调节螺钉212设置在排气摇臂40上。第三调节螺钉214设置在进气摇臂20上。根据本发明的一个例子，第一、第二和第三调节螺钉210、212和214均提供气门间隙设定。为了设定发动机制动间隙，发动机制动囊46被向下推压(见图9)到瘪缩位置(没油)以使排气门52内的间隙为零。从这一位置起，将第一调节螺钉210回拧以用于同一气门上的间隙和排气制动囊行程。在一个例子中，发动机制动囊46被制作成使得全瘪缩长度和全伸展长度之差处于窄公差220(如正或负0.05mm)范围内。第一、第二和第三调节螺钉210、212和214均可具有共同的螺纹和螺母尺寸，使得可以使用共用工具进行调节。

本设计结构提供许多益处。例如，发动机制动功能的启动通过两个控油阀70依靠加压发动机油来控制，每个控油阀用于三缸中的每个缸(图1所示的例子)。控油阀70可被构造成独立运行。用于三缸的气门致动组件被集成到准备组装在缸盖上的配气机构支架12中。该设计构造提供了高性能发动机制动，其不需要在单独作用于一个排气门52时在配气机构组件上产生高负载。对于发动机制动，通过使用专用摇臂(发动机制动摇臂60)获得在摇杆轴34和凸轮轴54上传递较低负载的有利的摇臂和传力比。

此外，发动机制动囊46由限定在排气摇臂40内的内径190(图6)引导并安装在其内部。因此，虽然现有技术的设计结构可提供设置在发动机制动摇臂内部的液压囊，但本发明包括在排气摇臂40(代替发动机制动摇臂60)内构造的发动机制动囊46。该设计构造提供了良好的包封优势。发动机制动囊46被构造成当被发动机制动摇臂60控制时能沿排气摇臂40的内径190自由移动。

本发明的设计构造提供了致动器组件100的致动控制以在伸展位置和缩回位置之间移动发动机制动囊46。致动器组件100和控油阀70(图3)在排气摇臂40内构成并与发动机制动囊46分隔开。此外，球锁组件提供了发动机制动囊体82的模式保留在驱动模式下。

现参见图10至图21，将描述双排气门摇臂组件26的示例性操作顺序。图10示出位于凸轮轴54基圆上的发动机制动摇臂60和排气摇臂40。发动机制动摇臂的接合部62脱离发动机制动囊活塞80。发动机制动囊46被瘪缩。图11的示意图对应图10中的双排气门摇臂组件26的位置。控油阀70关闭，排放打开。止回球104处于远离其承座107的打开位置。

现在将描述图12和图13。图12示出在凸轮轴54最大行程上的排气摇臂40和位于凸轮轴54基圆上的发动机制动摇臂60。发动机制动摇臂60的接合部62脱离发动机制动囊活塞80。排气制动摇臂空转弹簧232使发动机制动摇臂60抵靠凸轮轴54。发动机制动囊46被瘪缩。图13的示意图对应图12中的双排气门摇臂组件26的位置。控油阀70关闭，排放打开。止回球104处于远离其承座107的打开位置。

现在将描述图14和图15。图14示出位于凸轮轴54基圆上的排气摇臂40和位于凸轮轴54基圆上的发动机制动摇臂60。发动机制动摇臂60的接合部62与发动机制动囊活塞80相接合。发动机制动囊46伸展而使发动机制动囊体82能接触位于气门桥42上的气门杆头83。图15的示意图对应图14中的双排气门摇臂组件26的位置。致动器针106缩回。止回球104仅在控油阀70的油压作用下打开。

现在将描述图16和图17。图16示出位于凸轮轴54基圆上的排气摇臂40和从接合凸轮轴54的凸部起逆时针旋转一定距离的发动机制动摇臂60。发动机制动摇臂60的接合部62接合发动机制动囊活塞80。发动机制动囊46伸展而使发动机制动囊体82接触气门桥42上的气门杆头83。示出发动机制动摇臂60运动至排气门52发动机制动行程(打开)的刚性过渡。图17的示意图对应图16中的双排气门摇臂组件26的位置。控油阀70打开。致动针106缩回。止回球104在发动机制动囊46的压力作用下关闭。

现在将描述图18和图19。图18示出在凸轮轴54最大行程上的排气摇臂40和位于凸轮轴54基圆上的发动机制动摇臂60。一旦经过了发动机制动行程，排气门摇臂组件22将控制气门50、52的打开。发动机制动摇臂60将通过空转弹簧232被保持在抵接凸轮轴54的位置。图19的示意图对应图18中的双排气门摇臂组件26的位置。控油阀70打开。致动针160缩回。止回球104仅在发动机制动囊46的油压作用下打开。发动机制动囊46将以最大延伸度伸展至其强硬止动。

现在将描述图20和图21。图20示出位于凸轮轴54基圆上的发动机制动摇臂60和排气摇臂40。排气门50、52将由排气门摇臂组件22控制同时关闭。发动机制动囊46将再次完全伸展。在行程期间，从发动机制动囊46漏出的油将得到补充。图21的示意图对应图20中的双排气门摇臂组件26的位置。控油阀70打开。致动针106缩回。止回球104仅在发动机制动囊的压力作用下打开。发动机制动囊46将以最大程度伸展至其强硬止动。

已经为了解释和说明的目的提供了以上对实施例的描述。但这些描述并不是穷尽的，也不用于限制本发明内容。特定实施例中的个别元件或特征总体不限于该特定实施例，而是，即使没有被具体示出或描述，在可行情况下这些个别元件或特征也可以被互换并用于选定的实施例。这些元件或特征也能以多种方式被改变。这些改变不应被视为脱离本发明，且所有这种修改打算被涵盖在本发明的范围内。