МОТОРНЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F01L13/06 F01L1/16 

Изобретение относится к моторному тормозному механизму для двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере с одним, приводимым в действие распределительным валом для выпускных клапанов, выпускным клапаном на каждый цилиндр, причем моторный тормозной механизм воздействует на выпускной клапан через разжимной кулак вала разжимного кулака и через рычаг клапана, предпочтительно, выполненного в виде коромысла.

DE 10116143 А1 описывает моторный тормоз, в котором для достижения тормозной мощности в двигателе выпускные клапаны во время такта сжатия открываются дополнительно. Это открытие достигается с помощью вала разжимного кулака с разжимным кулаком. При вращении вала разжимного кулака его разжимные кулаки давят на свободный конец коромысла, установленного в головке цилиндра. Открытие выпускных клапанов и тем самым тормозная мощность могут управляться за счет угла поворота вала разжимного кулака. Нормальный выхлоп осуществляется с помощью обычного распределительного вала и установленных на нем выпускных клапанов. Недостатком является то, что между разжимными кулаками и рычагом клапана при включении происходит линейный контакт, что ведет к значительному износу.

Кроме того, из АТ 003.978 U1 известен двигатель внутреннего сгорания с моторным тормозным механизмом по меньшей мере с одним моторным тормозным клапаном, установленным в дополнение к газораспределительным клапанам в головке цилиндра и выполненным в качестве подъемного клапана, который при работе моторного тормоза приводится в действие с помощью рычага тормозного клапана против усилия замыкающей пружины. Приведение в действие моторного тормозного клапана осуществляется путем вращения или перемещения разжимного кулака, соединенного с моторным тормозным клапаном.

DE 2832542 A1 раскрывает двигатель внутреннего сгорания с моторным тормозом, осуществляющим торможение путем открытия одного из газораспределительных клапанов, для чего в приводе клапана предусмотрен гидравлический толкатель, в котором по меньшей мере один поршень перемещается в продольном направлении между нижним и верхним упорами. Поршень для торможения включается гидравлически и в обычном режиме двигателя под действием упругой пружины удерживается в нейтральном положении. Аналогичные моторные тормозные механизмы раскрываются в US 4796573 A и ЕР 0593908 А1. Тормозной кулак для включения моторного тормоза, отличный от выпускного кулака, не предусмотрен.

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить моторный тормозной механизм с минимально возможными затратами и с малым износом.

Согласно изобретению это достигается тем, что между тормозным кулаком и рычагом клапана установлен поршень, перемещаемый в цилиндре, причем предпочтительно по меньшей мере в режиме моторного торможения между тормозным кулаком и поршнем осуществляется поверхностный контакт.

Тормозной кулак может иметь участок подъема с первым радиусом кулака и основной участок со вторым радиусом кулака, причем предпочтительно, чтобы второй радиус кулака был больше первого радиуса кулака. Второй радиус кулака может быть выполнен, например, вдвое большим, чем первый радиус кулака.

Во избежание линейного контакта между кулаком и поршнем в одном особенно предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, чтобы поршень имел вогнуто-изогнутую, предпочтительно, по меньшей мере на отдельных участках, цилиндрическую контактную поверхность с тормозным кулаком. Кроме того, контактная поверхность может иметь при этом первый центральный вогнутый участок с первым радиусом кривизны, по существу соответствующим первому радиусу кулака. При этом особенно предпочтительно, чтобы контактная поверхность имела по меньшей мере один второй вогнутый участок со вторым радиусом кривизны, примыкающий к первому вогнутому участку, причем чтобы второй радиус кривизны был больше первого радиуса кривизны и причем предпочтительно, чтобы второй радиус кривизны, по существу, соответствовал второму радиусу кулака. Таким образом, можно добиться того, чтобы линейный контакт между кулаком и поршнем предотвращался как при включенном (активированном), так и при выключенном (деактивированном) моторном тормозном механизме.

Кроме того, для достижения минимального износа тормозной кулак и/или поршень должны быть изготовлены из закаленной цементируемой стали или из подшипниковой стали.

В одном очень компактном варианте выполнения изобретения предусмотрено, чтобы тормозной кулак и цилиндр были установлены в опорном кронштейне коромысла.

Особенно предпочтительно, чтобы рычаг клапана воздействовал на выпускной клапан через стыковочный элемент клапана, причем чтобы стыковочный элемент клапана был установлен с возможностью осевого перемещения в исполнительном элементе клапана, предпочтительно, в мосте клапана. Благодаря этому предотвращается возможное открытие исполнительным элементом клапана второго выпускного клапана при включенном (активированном) моторном тормозном механизме.

Вращение распределительного вала может осуществляться посредством исполнительного электродвигателя чисто механически или механико-гидравлически.

В одном особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, чтобы разжимной кулак переставлялся гидравлически, причем предпочтительно, чтобы зубчатая рейка, переставляемая гидравлически, входила в зацепление с зубчатым колесом, жестко соединенным с разжимным кулаком. В порядке альтернативы разжимной кулак может переводиться также рычагом с помощью регулировочных тяг.

Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на фигуры, на которых

фиг.1 - моторный тормозной механизм для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению в перспективе и в разрезе;

фиг.2 - первый вариант выполнения моторного тормозного механизма в перспективе;

фиг.3 - второй вариант выполнения моторного тормозного механизма;

фиг.4 - фрагмент IV на фиг.1 выключенного моторного тормозного механизма, и

фиг.5 - этот же фрагмент при включенном моторном тормозном механизме.

На фиг.1-3 показан соответствующий один моторный тормозной механизм 1 для двигателя внутреннего сгорания, причем моторный тормозной механизм 1 действует на более подробно не показанный выпускной клапан 2, оканчивающийся в камере сгорания. Моторный тормозной механизм 1 содержит вал 3 разжимного кулака с разжимным кулаком 4, установленный в опорном кронштейне 5 с возможностью вращения. Разжимной кулак 4 через поршень 7, установленный в направляющем цилиндре 6 опорного кронштейна 5 с возможностью перемещения, действует на рычаг 8, выполненный в виде коромысла, который через стыковочный элемент 9 клапана воздействует на стержень 2а выпускного клапана 2. Стыковочный элемент 9 клапана установлен с возможностью осевого перемещения в исполнительном элементе клапана, например в мосте 10 клапана. На мост 10 клапана прямо или опосредованно действует не показанный более подробно распределительный вал, приводящий в действие два выпускных клапана, из которых показан только выпускной клапан 2. Ось рычага 8 клапана обозначена позицией 8а. Опорный кронштейн 5 посредством одного или нескольких винтов 11 закреплен на более подробно не показанной верхней части головки цилиндров.

Для тонкой регулировки моторного тормозного механизма 1 на рычаге 8 предусмотрен регулировочный винт 12.

При вращении вала 3 разжимного кулака поршень 7 проходит предварительно заданный путь, например, в 2 мм, в направлении рычага 8 клапана и обеспечивает его опрокидывание, вследствие чего выпускной клапан 2 открывается. При этом вращение вала 3 разжимного кулака может происходить с помощью рычага 13 управления, как это показано на фиг.2, или с помощью зубчатой рейки 14 (см. фиг.3). Рычаг 13 управления может быть известным образом соединен посредством регулировочных тяг с пневматическим или гидравлическим исполнительным устройством.

В варианте выполнения, изображенном на фиг.3, вал 4 разжимного кулака имеет зубчатое колесо 15, с которым входит в зацепление зубчатая рейка 14. На зубчатую рейку 14, выполненную в качестве нагнетательного поршня, в режиме торможения гидравлически подается давление, и она зубчатым венцов через зубчатое колесо 15 проворачивает распределительный вал на угол около 90°. При прекращении режима торможения зубчатая рейка 14 гидравлически разгружается, вследствие чего она посредством пружины 16 отводится в исходное положение.

На фиг.4 изображен фрагмент моторного тормозного механизма в обычном режиме, т.е. при выключенном моторном тормозном механизме 1, а на фиг.5 - этот же фрагмент в режиме моторного торможения. Отчетливо видно, что как в обычном режиме, так и в режиме моторного торможения, приводящий к интенсивному износу линейный контакт между разжимным кулаком 4 и поршнем 7, предотвращается. При этом существенно, что поршень 7 имеет вогнутую контактную поверхность 17, которая, в частности, в режиме моторного торможения, но, предпочтительным образом и в обычном режиме, прижимается к разжимному кулаку 4. При этом разжимной кулак 4 имеет участок 4а подъема с первым радиусом r₁ кулака и основной участок 4b со вторым радиусом r₂ кулака. В примере выполнения второй радиус r₂ кулака выполнен большим, чем первый радиус r₁ кулака, причем второй радиус r₂ кулака примерно вдвое больше первого радиуса r₁ кулака.

Контактная поверхность 17 поршня 7 имеет первый центральный вогнутый участок 17а, причем радиус R₁ кривизны первого участка 17а, по существу, соответствует первому радиусу r₁ кулака. Кроме того, контактная поверхность 17, примыкающая к первому участку 17а, содержит два вторых вогнутых участка 17b, причем радиус R₂ кривизны каждого второго участка, по существу, соответствует второму радиусу r₂ кулака.

Партнеры по контакту - кулак 4 и поршень 7 - должны быть изготовлены по меньшей мере из закаленной цементируемой или из подшипниковой стали.

Тем самым добиваются того, что как в режиме моторного торможения, так и в обычном режиме, имеет место плоскостной контакт между кулаком 4 и поршнем 7. Таким образом, износ может быть сведен к минимуму.

Изобретение может быть использовано в моторном тормозном механизме для двигателя внутреннего сгорания. Моторный тормозной механизм (1) предназначен для двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере с одним выпускным клапаном (2) на каждый цилиндр, приводимым в действие распределительным валом. Моторный тормозной механизм (1) воздействует на выпускной клапан (2) через разжимной кулак (4) вала (3) разжимного кулака и через выполненный в виде коромысла рычаг (8) клапана. Между разжимным кулаком (4) и рычагом (8) клапана расположен поршень (7), перемещаемый в направляющем цилиндре (6). Разжимной кулак (4) воздействует на рычаг (8) через установленный в направляющем цилиндре (6) поршень (7). Технический результат заключается в снижении износа тормозного механизма. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Моторный тормозной механизм (1) для двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере с одним выпускным клапаном (2) на каждый цилиндр, приводимым в действие распределительным валом для выпускных клапанов, причем моторный тормозной механизм (1) воздействует на выпускной клапан (2) через разжимной кулак (4) вала (3) разжимного кулака и через выполненный предпочтительно в виде коромысла рычаг (8) клапана, отличающийся тем, что между разжимным кулаком (4) и рычагом (8) клапана расположен поршень (7), перемещаемый в направляющем цилиндре (6), причем разжимной кулак (4) воздействует на рычаг (8) через этот установленный в направляющем цилиндре (6) поршень (7).

2. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере в режиме моторного торможения между разжимным кулаком (4) и поршнем (7) осуществляется поверхностный контакт.

3. Моторный тормозной механизм (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) имеет участок (4а) подъема с первым радиусом (r₁) кулака.

4. Моторный тормозной механизм (1) по п.3, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) имеет основной участок (4b) со вторым радиусом (r₂) кулака.

5. Моторный тормозной механизм (1) по п.4, отличающийся тем, что второй радиус (r₂) кулака больше, чем первый радиус (r₁) кулака, причем второй радиус (r₂) кулака, предпочтительно, вдвое больше первого радиуса (r₁) кулака.

6. Моторный тормозной механизм (1) по п.2, отличающийся тем, что поршень (7) имеет вогнуто-изогнутую, предпочтительно, по меньшей мере на отдельных участках цилиндрическую контактную поверхность (17) с разжимным кулаком (4).

7. Моторный тормозной механизм (1) по п.6, отличающийся тем, что контактная поверхность (17) имеет первый центральный вогнутый участок (17а) с первым радиусом (R₁) кривизны, по существу соответствующим первому радиусу кулака (r₁).

8. Моторный тормозной механизм (1) по п.6 или 7, отличающийся тем, что контактная поверхность (17) имеет по меньшей мере один второй вогнутый участок (17b) со вторым радиусом (R₂) кривизны, примыкающий к первому вогнутому участку (17а), причем второй радиус (R₂) кривизны больше первого радиуса (R₁) кривизны и причем второй радиус (R₂) кривизны, предпочтительно, по существу, соответствует второму радиусу (r₂) кулака.

9. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) и/или поршень (7) изготовлены из закаленной цементируемой или из подшипниковой стали.

10. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) и направляющий цилиндр (6) установлены в опорном кронштейне (5) рычага (8) клапана.

11. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что рычаг (8) клапана воздействует на выпускной клапан (2) через стыковочный элемент (9) клапана, причем стыковочный элемент (9) клапана установлен с возможностью осевого перемещения в исполнительном элементе клапана, предпочтительно, в мосте (10) клапана.

12. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) переставляется электрически.

13. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) переставляется гидравлически, причем предпочтительно переставляемая гидравлически зубчатая рейка (14) входит в зацепление с зубчатым колесом (15), жестко соединенным с разжимным кулаком (4).

14. Моторный тормозной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что разжимной кулак (4) выполнен с возможностью вращения посредством рычага (13) управления.