ДЕКОМПРЕССИОННОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО В ЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЯХ Российский патент 2012 года по МПК F01L1/34 F01L13/06 F02D13/04 

Настоящее изобретение относится к исполнительному устройству торможения двигателя в эндотермических двигателях, а в частности - к исполнительному устройству декомпрессионного торможения двигателя в эндотермических двигателях.

В настоящее время принцип инерционного торможения двигателя посредством снижения давления в камере сгорания во время такта сжатия широко известен. Действительно, известно использование энергии, накопленной в виде энергии давления сжатого газа во время цикла сжатия, для «торможения» инерции или массы, связанной с коленчатым валом.

В отсутствие соответствующих устройств после сжатия газ расширялся бы при ходе поршня от верхней мертвой точки к нижней точке одновременно с открытием выпускных клапанов. Такое решение создавало бы упругое действие, которое бы, в свою очередь, стремилось вернуть поршень вниз за счет силы тяги, создающейся на нем сжатым газом, тем самым нежелательно снижая эффективность торможения двигателя. Для некоторых видов использования, когда инерция высока, таких, например, как тяжеловесные перевозки, было найдено решение, предполагающее предварительное открытие выпускного (выпускных) клапана (клапанов) по отношению к поршневому механизму. Это достигается за счет прибавления вспомогательных открываний выпускного клапана посредством исполнительных механизмов различной конструкции. Такое решение, несмотря на то, что оно более эффективно по сравнению с предыдущим, предполагает использование сложных рабочих и/или исполнительных механизмов, воздействующих на вал клапан и коромысло, или, в некоторых случаях, обеспечение различных кулачков или коромысел, приводимых в действие при необходимости.

В EP 0543210 требуется установка коромысел на эксцентриковые втулки, которые, в свою очередь, установлены на оси коромысел. Гидропривод, при необходимости, поворачивает втулку, за счет чего смещается центр поворота коромысла.

Однако вследствие этого данное решение предполагает использование устройств и/или исполнительных механизмов, что усложняет рычажное соединение и, таким образом, имеет недостаток, заключающийся в сложности, громоздкости и высокой стоимости.

Задачей настоящего изобретения, таким образом, является устранение недостатков уровня техники посредством создания декомпрессионного тормозного устройства в эндотермических двигателях, являющегося чрезвычайно простым в изготовлении и вследствие этого высоконадежным.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание декомпрессионного тормозного устройства в эндотермических двигателях, имеющего большую износостойкость, небольшие размеры, малый объем технического обслуживания и низкую стоимость.

Таким образом, предлагается декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе типа, содержащего головку, по меньшей мере, с одной осью коромысла, на которой установлено с возможностью поворота и эксцентрично множество эксцентриковых втулок, соответствующее множеству коромысел, причем каждое коромысло снабжено толкателем для приведения в действие одного или более выпускного клапана, и кулачковый вал, выполненный с возможностью приведения в действие множества коромысел, при этом устройство содержит приводной элемент, установленный снаружи оси коромысла и соединенный с втулками посредством соединительных средств, причем расположение является таким, что соответствующий поворот втулок на заданное угловое значение с последующим смещением шарнирной оси коромысел соответствует каждому перемещению приводного элемента, отличающееся тем, что соединительные средства содержат множество рычагов, установленных на втулках; множество стержней, установленных на приводном элементе; и соответствующее множество соединительных элементов, каждый из которых шарнирно установлен между рычагом множества рычагов и стержнем множества стержней, при этом расположение является таким, что множество рычагов, множество стержней и множество соединительных элементов образуют четырехзвенный механизм, причем каждый стержень имеет сферический конец, входящий в зацепление с соответствующим ответным концом, выполненным на соответствующем соединительном элементе, при этом расположение является таким, что шарнирное соединение между сферическим концом стержня и ответным концом соединительного элемента осуществляется посредством соединения с упругим натягом.

Приводной элемент предпочтительно представляет собой вал, установленный параллельно оси коромысел и с возможностью поворота вокруг своей оси.

Соединительный элемент предпочтительно выполнен посредством изгиба соответствующей фасонной пластины.

Каждый соединительный элемент предпочтительно имеет вильчатый конец, выполненный с возможностью размещения в нем ответного конца соответствующего рычага втулок с возможностью качания, при этом расположение является таким, что шарнирное зацепление между вильчатым концом и рычагом обеспечено посредством соответствующего крепежного стержня, закрепленного на рычаге.

Приводной элемент предпочтительно дополнительно содержит исполнительный механизм, соединенный с валом и выполненный с возможностью приведения последнего во вращение.

Исполнительный механизм предпочтительно установлен снаружи крышки толкателя эндотермического двигателя.

Вал и ось коромысел предпочтительно поддержаны на множестве опор, установленных за одно целое на головке, и расположены взаимно параллельно.

Опоры предпочтительно имеют две части, выполненные отдельно друг от друга, нижняя из которых выполнена с возможностью удержания оси коромысел относительно головки цилиндров, а верхняя имеет рым, выполненный с возможностью поддержания вала с возможностью вращения.

Ниже будет представлено подробное описание предпочтительного варианта выполнения декомпрессионного тормозного устройства в эндотермических двигателях согласно настоящему изобретению посредством неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой вид сверху головки цилиндра, частично показывающий декомпрессионное тормозное устройство согласно настоящему изобретению;

Фиг.2A-2C представляют собой частичные разрезы, на которых частично показано декомпрессионное тормозное устройство согласно настоящему изобретению;

Фиг.2D представляет собой вид спереди головки цилиндра;

Фиг.3A-3D представляют собой элемент тормозного устройства согласно настоящему изобретению;

Фиг.4 представляет собой частичный разрез, на котором схематично показан принцип приведения в действие декомпрессионного тормоза посредством эксцентриковых втулок;

Фиг.5A и 5B представляют собой виды в перспективе двух деталей опоры декомпрессионного тормозного устройства согласно настоящему изобретению;

Фиг.5C представляет собой разрез деталей, показанных на фиг.5A и 5B, собранных в опору.

Со ссылкой на фиг.1 показана головка эндотермического двигателя, на которой установлено декомпрессионное тормозное устройство согласно настоящему изобретению. Согласно изобретению предусмотрена ось 2 коромысел, на которой установлено множество коромысел 3 с возможностью поворота, причем каждое коромысло 3 имеет толкатель 4, приводящий в действие один или более клапанов, в показанном случае пару выпускных клапанов, пружина 5 которых видна (приведение в действие которых, по существу, известно и ниже будет рассмотрено более подробно). Каждое коромысло 3 приводится в действие посредством соответствующего кулачка, выполненного за одно целое с кулачковым валом 30, известным самим по себе.

Второй приводной вал 6 тормозного устройства согласно настоящему изобретению расположен сверху оси 2 коромысел. Вал 6 установлен с возможностью вращения на соответствующем множестве опор 7, установленных за одно целое с головкой двигателя 1. Кроме того, вал 6 содержит множество стержней 8, установленных за одно целое с ним, причем каждый из них имеет сферический конец 80, выполненный с возможностью шарнирного соединения с соответствующим множеством рычагов 9, установленных за одно целое на множестве эксцентриковых втулок 31, установленных с возможностью вращения на оси 2 коромысел. Коромысла 3 установлены на эксцентриковых втулках 31 с возможностью поворота. Шарнирное соединение между каждым стержнем 8 и рычагом 9 осуществляется посредством жесткого элемента 10 (ниже описанного более подробно).

Кроме того, исполнительный механизм (60) вала (описан ниже более подробно), установленный на соответствующей части двигателя, например на крышке головки цилиндра, за одно целое с ней, предусмотрен у торца вала 6.

На фиг.2A-2D частично показаны некоторые виды поперечного сечения головки, показанной на фиг.1, которая содержит устройство согласно настоящему изобретению.

Как можно заметить на чертежах, опоры 7 обеспечивают валу 6 поддержание с возможностью вращения, так что каждый соединительный элемент 10, установленный шарнирно между стержнем 8 и рычагом 9, образует, таким образом, четырехзвенный механизм; ось 2 коромысел выполнена за одно целое с головкой цилиндра и может, согласно частному варианту выполнения изобретения, удерживаться на месте посредством самих опор 7 или другим соответствующим способом.

В частности, со ссылкой на фиг.2C, вал 6 выполнен параллельным оси 2 коромысел. Как видно на данном чертеже, соединительный элемент 10 соединяет вал 6 с эксцентриковой втулкой 31, установленной на оси 2 посредством соответствующих стержней 8 и рычагов 9 с образованием рычажного соединения, так что поворот на заранее заданный угол вала 6 преобразуется в заданный взаимный поворот втулок 31.

Кроме того, со ссылкой, в частности, на фиг.2B, на чертеже показан исполнительный механизм 60, который может быть пневматического типа и который соединен с валом 6 посредством коромысла 61, выполненного за одно целое с последним. На компоновке, представленной на чертеже, видно, что рабочий ход исполнительного механизма 60 приводит к угловому перемещению вала 6, и вследствие чего, благодаря вышеуказанному рычажному соединению также к соответствующему угловому перемещению втулки 31. Здесь следует отметить, что благодаря соединению привода с торцом вала 6 управление и обслуживание декомпрессионного тормозного устройства, согласно настоящему изобретению, становится более простым.

Далее, со ссылкой, в частности, на фиг.2A показано соединение между валом 6 и втулками 31 коромысел 3. В частности, каждое коромысло 3, соответствующее паре выпускных клапанов 5 головки цилиндра, устанавливается на втулку 31, установленную, как указано выше, с возможностью поворота на оси 2 коромысел. Втулка 31, в свою очередь, имеет заданный эксцентриситет по отношению к оси 2. Таким образом, поворот втулки 31 на заданное угловое значение посредством элемента 10 на рычагах 9, созданный исполнительным механизмом 60 посредством вышеупомянутого рычажного соединения, позволяет сместить центр поворота коромысла 3, установленного на втулке 31. Что касается смещения центра поворота коромысла посредством поворота эксцентриковой втулки, устройство сходно с устройством, описанным в EP 0543210. Однако устройство отличается за счет всех средств поворота эксцентриковой втулки, что является целью изобретения.

Далее, со ссылкой на фиг.3A-3D, показаны различные варианты выполнения соединительного элемента 10, согласно конкретному варианту осуществления изобретения. Как видно на чертежах, элемент 10 имеет первый конец 11, выполненный с возможностью сопряжения со сферическим концом 80 стержня 8, выполненного за одно целое с валом 6. Таким образом, как только сферический конец 80 соединяется с такой деталью 11, получается поворотное соединение элемента 10 со стержнем 8, также благодаря желобчатому участку 12, где стержень 8 может свободно поворачиваться на еще большие угловые значения. Соединение сферического конца 80 с деталью 11 осуществляется посредством размещения с упругим натягом, выполненным известным образом.

С другой стороны, и снова со ссылкой на фиг.3A-3D, противоположный конец элемента 10 состоит из вильчатой части 13, выполненной с возможностью размещения в ней соответствующего рычага 9 втулки 31 с возможностью качания. Конец 13 имеет участки 14 зацепления с соответствующим соединительным стержнем, вращающимся за одно целое на рычаге 9 (более детально показано на фиг.2B). Также, в данном случае, часть 13 выполнена таким образом, что рычаг 9, при соединении с ней, может поворачиваться внутри вилки 13 (более подробно показано на фиг.1 и 2B).

Со ссылкой на фиг.4 показано уже описанное выше более подробно декомпрессионное тормозное устройство, в отношении которого может быть применено устройство согласно настоящему изобретению.

На профиле, соответствующем открыванию выпускного клапана кулачкового вала, имеется участок кулачка для осуществления более короткого рабочего хода, чем зазор, обычно существующий между толкателем и клапаном. Посредством уменьшения такого зазора благодаря эксцентричному смещению центра шарнира коромысла 3 по отношению к оси 2, как показано более подробно ниже, такой участок кулачка становится активным и осуществляет дополнительное открытие рассматриваемого клапана.

Как показано на чертеже, коромысло 3 установлено с возможностью поворота на втулке 31, которая, в свою очередь, установлена с возможностью поворота и эксцентрично на оси 2. Втулка 31 установлена с заданным эксцентриситетом «е», так что при ее повороте на значение «α», осуществляемом посредством элемента 10 на рычаге 9 и соответствующего рычажного соединения, описанного выше, возможно смещение центра поворота коромысла 3 с целью уменьшения зазора на значение «ß».

Очевидно, поворот в противоположную сторону на значение «-α» должен осуществляться с целью устранения эффекта декомпрессионного торможения, которым обладает газ внутри цилиндра, возвращая тем самым эксцентриситет «е» на заданное значение, если клапан 5 не приводится в действие посредством участка кулачка, соответствующего компрессионному торможению.

Такой поворот может осуществляться также и без необходимости в дополнительных возвращающих устройствах: действительно, в отсутствие действий со стороны исполнительного механизма усилия, прилагаемого на коромысло 3 во время приведения в действие клапана посредством основного участка кулачка, достаточно для возврата втулки в ее начальное положение, лучшее управление работой рычажного соединения может осуществляться посредством применения подходящей пружины возврата, не показанной в представленном примере, которая упрощает возврат эксцентриковых втулок в положение, занимаемое ими до действия исполнительного механизма.

Ось 2 коромысла и вал 6 закреплены соответствующим образом на головке цилиндра, причем вал 6 имеет возможность вращения, как упомянуто выше.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, описанному при помощи фиг.5A, 5B и 5C, опоры 7 могут содержать две части, которые крепятся посредством винтов на головке. Нижняя часть 90, показанная на фиг.5A, и верхняя часть 91, показанная на фиг.5B, представлены собранными на фиг.5C. Нижняя часть имеет вогнутое посадочное место 92, выполненное с возможностью прижатия оси 2 коромысел к конкретному посадочному месту на головке цилиндра и удерживания его там. Верхняя часть содержит рым, выполненный с возможностью размещения в нем вала 6 с возможностью вращения. Сквозной винт в отверстиях 94 и 95, совмещенных по одной оси по отношению к собранным частям, вкрученный в резьбовое отверстие, выполненное в головке цилиндра, служит для крепления опоры 7 к ней, фиксируя ось коромысел в своем положении. Цилиндрический элемент 96, расположенный в специальных посадочных местах, выполненных в вышеупомянутых отверстиях, обеспечивает точное и надежное совмещение. Упомянутые две части 90 и 91 расположены таким образом, что рым 93, на противоположной стороне от винта, опирается на нижнюю часть 90 только одним концом 98. Элементы 97 способствуют центрированию. Такое выполнение, состоящее из двух частей, особенно с описанной системой опоры рым, позволяет затягивать винт с соответствующим затягивающим моментом с уменьшением до минимума механического напряжения на сам рым. Таким образом, избегаются деформации последнего, которые могли бы быть причиной трения о вал 6.

Согласно изобретению декомпрессионное тормозное устройство имеет ряд преимуществ.

Первое преимущество является результатом того, что конструкция тормозного устройства, выполненного таким образом, чрезвычайно проста и высоконадежна.

Вторым преимуществом данного устройства является то, что, имеющее привод только с одного конца вала 6, т.е. также с внешней стороны крышки толкателя, устройство способствует уменьшению габаритов внутри крышки, является износостойким, требующим минимального обслуживания и тем самым недорогим.

Кроме того, исполнительный механизм может быть любого типа; действительно, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что он может быть расположен снаружи двигателя, и особенно крышки толкателя. Таким образом, не возникает особых проблем касательно соответствия исполнительного механизма внешними условиями, в которых он находится, например, из-за температуры, вибрации, присутствия масла.

Изобретение может быть использовано в исполнительных устройствах торможения эндотермических двигателей. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) содержит головку, по меньшей мере, с одной осью (2) коромысла, на которой установлено с возможностью поворота и эксцентрично множество эксцентриковых втулок, соответствующее множеству коромысел (3). Каждое коромысло (3) снабжено толкателем (4) для приведения в действие одного или более выпускного клапана (5). Кулачковый вал (30) выполнен с возможностью приведения в действие множества коромысел (3). Устройство содержит приводной элемент, установленный снаружи оси (2) коромысла и соединенный с втулками посредством соединительных средств. Соответствующий поворот втулок на заданное угловое значение с последующим смещением шарнирной оси коромысел (3) соответствует каждому перемещению приводного элемента. Соединительные средства содержат множество рычагов (9), установленных на втулках, множество стержней (8), установленных на приводном элементе и соответствующее множество соединительных элементов, каждый из которых шарнирно установлен между рычагом множества рычагов (9) и стержнем множества стержней (8). Множество рычагов (9), множество стержней (8) и множество соединительных элементов образуют четырехзвенный механизм. Каждый стержень (8) имеет сферический конец, входящий в зацепление с соответствующим ответным концом, выполненным на соответствующем соединительном элементе. Шарнирное соединение между сферическим концом стержня (8) и ответным концом соединительного элемента осуществляется посредством соединения с упругим натягом. Технический результат заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) типа, содержащем головку, по меньшей мере, с одной осью (2) коромысла, на которой установлено с возможностью поворота и эксцентрично множество эксцентриковых втулок (31), соответствующее множеству коромысел (3), причем каждое коромысло (3) снабжено толкателем (4) для приведения в действие одного или более выпускного клапана (5), и кулачковый вал (30), выполненный с возможностью приведения в действие множества коромысел (3), при этом устройство содержит приводной элемент, установленный снаружи оси (2) коромысла и соединенный с втулками посредством соединительных средств, причем расположение является таким, что соответствующий поворот втулок (31) на заданное угловое значение (α) с последующим смещением шарнирной оси коромысел (3) соответствует каждому перемещению приводного элемента, отличающееся тем, что соединительные средства содержат:
множество рычагов (9), установленных на втулках (31);
множество стержней (8), установленных на приводном элементе; и
соответствующее множество соединительных элементов (10), каждый из которых шарнирно установлен между рычагом множества рычагов (9) и стержнем множества стержней (8), при этом расположение является таким, что множество рычагов (9), множество стержней (8) и множество соединительных элементов (10) образуют четырехзвенный механизм,
причем каждый стержень (8) имеет сферический конец (80), входящий в зацепление с соответствующим ответным концом (11, 12), выполненным на соответствующем соединительном элементе (10), при этом расположение является таким, что шарнирное соединение между сферическим концом (80) стержня (8) и ответным концом (11, 12) соединительного элемента (10) осуществляется посредством соединения с упругим натягом.

2. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.1, в котором приводной элемент представляет собой вал (6), установленный параллельно оси (2) коромысел (3) и с возможностью поворота вокруг своей оси.

3. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.1, в котором соединительный элемент (10) выполнен посредством изгиба соответствующей фасонной пластины.

4. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.3, в котором каждый соединительный элемент (10) имеет вильчатый конец (13), выполненный с возможностью размещения в нем ответного конца соответствующего рычага (9) втулок (31) с возможностью качания, при этом расположение является таким, что шарнирное зацепление между вильчатым концом (13) и рычагом (9) обеспечено посредством соответствующего крепежного стержня, закрепленного на рычаге (9).

5. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по любому из пп.1-4, в котором приводной элемент дополнительно содержит исполнительный механизм (60), соединенный с валом (6) и выполненный с возможностью приведения последнего во вращение.

6. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.5, в котором исполнительный механизм (60) установлен снаружи крышки толкателя эндотермического двигателя (1).

7. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.2, в котором вал (6) и ось (2) коромысел (3) поддержаны на множестве опор (7), установленных за одно целое на головке, и расположены взаимно параллельно.

8. Декомпрессионное тормозное устройство в эндотермическом двигателе (1) по п.7, в котором опоры (7) имеют две части (90, 91), выполненные отдельно друг от друга, нижняя (90) из которых выполнена с возможностью удержания оси (2) коромысел относительно головки цилиндров, а верхняя (91) имеет рым, выполненный с возможностью поддержания вала (6) с возможностью вращения.