DE102007056749A1

DE102007056749A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit Mitteln zur Motorbremsung

Info

Publication number: DE102007056749A1
Application number: DE200710056749
Authority: DE
Inventors: Michael Herges; Huba NÉMETH; Gábor Fojtyik; Krisztián Kisfalusi; Zoltán Riba
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-05-28
Also published as: WO2009068224A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zum Betreiben einer über mehrere Zylinder verfügende Brennkraftmaschine und zur gesteuerten Durchführung einer Motorbremsung durch die Kompression, wobei mittels mehrerer Ein- und Auslassnocken (2) einer Ventilnockenwelle (3) jeweils zugeordnete Ein- und Auslassventile (1) der jeweiligen Zylinder über Betätigungselemente (4) betreibbar sind, wobei ferner bei mindestens einem Auslassnocken (2) eine zusätzliche Nockenkontur (5a) vorgesehen ist, die auf einem im Inneren des mindestens einen Auslassnockens (2) geführtem Schiebeelement (6a) angeordnet ist und bei normalem Betrieb an eine Ansteuerung des zugeordneten Auslassventils (1) unbeteiligt ist, während bei Bremsen der Brennkraftmaschine durch gezielte Verschiebung der zusätzlichen Nockenkontur (5a) ein zusätzliches Öffnen des zugeordneten Auslassventils (1) zum Ende des Verdichtungstaktes des jeweiligen Zylinders und damit eine Verstärkung des Bremseffektes erreichbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zum Betreiben einer über mehrere Zylinder verfügende Brennkraftmaschine und zur gesteuerten Durchführung einer Motorbremsung durch Dekompression, wobei mittels mehrerer Ein- und Auslassnocken einer Ventilnockenwelle jeweils zugeordnete Ein- und Auslassventile der jeweiligen Zylinder über Betätigungselemente betreibbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Im Bereich der Nutzkraftfahrzeuge wird heutzutage zur Entlastung der konventionellen Bremsen, welche beispielsweise bei einer längeren Bergabfahrt stark belastet wären, eine sogenannte Motorbremse eingesetzt. Eine Ausführungsform ist hierbei die sogenannte Dekompressionsbremse, bei welcher das Bremsmoment des Motors erhöht wird, indem die vom Motor im Verdichtungstakt geleistete Arbeit ungenutzt gelassen wird. Hierzu werden am Ende des Verdichtungstaktes die Auslassventile oder ein separat angeordnetes Ventil geöffnet und damit der Druck im jeweiligen Zylinder abgebaut. Dies hat zur Folge, dass im darauffolgenden Expansionstrakt keine Leistung mehr an die Kurbelwelle abgegeben werden kann, da die für die Kompression aufgewendete Energie durch das Entspannen bereits abgeführt wurde.
Stand der Technik
Aus der DE 197 27 584 C1 ist eine derartige Dekompressionsbremse bekannt, bei welcher ein zusätzliches Dekompressionsventil im Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dieses Ventil ist über eine Hydraulikleitung mit einem Wegeventil und einer Pumpe verbunden und zudem in Schließrichtung wieder federkraftbelastet. Durch eine gezielte Schaltung des Wegeventils kann das Dekompressionsventil am Ende des Verdichtungstaktes des jeweiligen Zylinders geöffnet werden und somit das Bremsmoment des Motors erhöht werden.
Nachteilhaft am bekannten Stand der Technik ist, dass ein zusätzliches Ventil im Brennraum angeordnet und ein hydraulisches Steuerungssystem dieses Ventils vorgesehen werden muss. Dies stellt einen erhöhten Herstellungsaufwand dar und gestaltet sich zudem je nach Bauraum der Brennkraftmaschine schwierig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeit einer Dekompressionsbremse zu schaffen, welche sich kompakt im Bereich der Brennkraftmaschine realisieren lässt.
Die Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei mindestens einem Auslassnocken einer Ventilnockenwelle eine zusätzliche Nockenkontur vorgesehen ist, die auf einem im Inneren des mindestens einen Auslassnockens geführten Schiebelement angeordnet ist und bei normalem Betrieb an einer Ansteuerung des zugeordneten Auslassventils unbeteiligt ist, während bei Bremsen der Brennkraftmaschine durch gezielte Verschiebung der zusätzlichen Nockenkontur ein zusätzliches Öffnen des zugeordneten Auslassventils zum Ende des Verdichtungstaktes des jeweiligen Zylinders und damit eine Verstärkung des Bremseffekts erreichbar ist. Dadurch ist es möglich, auf ein zusätzliches Ventil im Brennraum zu verzichten, da eine Dekompression zum Ende des Verdichtungstaktes durch eine zusätzliche Ansteuerung des Auslassventils erreicht wird. Da die zusätzliche Nockenkontur nur im Bedarfsfall mittels des im Inneren des Nockens geführten Schiebeelement aus der normalen Nockenkontur hervortritt, ist zudem eine kompakte Gestaltung der Ventilnockenwelle möglich.
In Weiterbildung der Erfindung findet die Verschiebung der zusätzlichen Nockenkontur mittels des Schiebeelements in einer geradlinig radialen Richtung statt. Vorteilhaft ist hierbei, dass dadurch eine optimale Ansteuerung des Auslassventils möglich wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist entlang der Mittelachse der Ventilnockenwelle zur Verschiebung des Schiebeelements und folglich der zusätzlichen Nockenkontur ein Schaltelement angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Verschiebung des Schiebeelements durch eine sehr kompakte Anordnung zu erreichen und gleichzeitig das Trägheitsmoment der Ventilnockenwelle gering zu halten.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Verschiebung des Schiebeelements mittels eines Keils oder eines Hebels durch eine axiale Verschiebung des Schaltelements einleitbar. Durch diese Maßnahme ist eine Steuerung der Verschiebung des Schiebeelements und der zusätzlichen Nockenkontur mit niedrigem Aufwand möglich. Zudem wird eine Flächenpressung zwischen Schiebeelement und Schaltelement bei Kontakt der zusätzlichen Nockenkontur mit dem jeweiligen Auslassventil durch die große Kontaktfläche gering gehalten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verschiebung des Schiebeelements mittels eines Excenters durch eine Verdrehung des Schaltelements einleitbar. Vorteilhaft ist hierbei, dass das Schaltelement sowie eine Antriebseinheit zur Einleitung der Bewegung des Schaltelements axial kompakt gestaltet werden können.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Bewegung des Schaltelements durch einen hydraulischen, pneumatischen, elektromotorischen oder elektromagnetischen Antrieb steuerbar. Durch diese Maßnahme wird eine zuverlässige Bewegung des Schaltelements bewerkstelligt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung findet die Bewegung des Schaltelements entgegen einem Rückstellelement in Form einer Feder, einer Zentrifugalkraft oder Reaktionskräften des Schiebeelements statt. Dies hat den Vorteil, dass eine Rückkehr des Schaltelements und damit im Endeffekt der zusätzlichen Nockenkontur in eine Ruhestellung bewerkstelligt und damit ein zuverlässiger Normalbetrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.
In Weiterbildung der Erfindung rotiert das Schaltelement gemeinsam mit der Ventilnockenwelle. Durch diese Maßnahme tritt eine Kontaktreibung zwischen Schaltelement und Ventilnockenwelle nur bei der Einleitung der Motorbremsung und damit einer Relativbewegung zwischen Schaltelement und Ventilnockenwelle auf. Dies vermindert den Verschleiß von Schaltelement und Ventilnockenwelle.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement gegenüber einer Rotation der Ventilnockenwelle feststehend. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Gestaltung der Kontur des Schaltelements zur Einleitung der Bewegung des Schiebeelements und der zusätzlichen Nockenkontur individuell gestaltet werden kann und nicht rotationssymmetrisch erfolgen muss.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Bewegung des Schiebeelements entgegen einer Feder, einem Rückstellhebel oder einer Zentrifugalkraft. Dadurch wird eine zuverlässige Rückkehr des Schiebeelements nach erfolgter Ansteuerung durch das Schaltelement in eine Ruheposition gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in dem mindestens einen Auslassnocken mehr als ein Schiebeelement mit jeweils einer zusätzlichen Nockenkontur vorgesehen, welche bei Verschiebung durch das gemeinsame Schaltelement auf dasselbe zugehörige Auslassventil einwirken. Durch diese Maßnahme wird ein mehrfaches zusätzliches Öffnen des Auslassventils möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ventiltriebes, geschnitten senkrecht zu der Mittelachse der Ventilnockenwelle;
2 eine Teilansicht der Ventilnockenwelle, geschnitten entlang deren Mittelachse;
3 eine Schnittansicht der Ventilnockenwelle gemäß einer weiteren Ausführung, geschnitten senkrecht zu deren Mittelachse;
4 eine Teilansicht der Ventilnockenwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform, geschnitten entlang ihrer Mittelachse; und
5 eine Schnittansicht der Ventilnockenwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform, geschnitten senkrecht zu ihrer Mittelachse.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist der erfindungsgemäße Ventiltrieb dargestellt, welcher aus einem Auslassventil 1 und einem Auslassnocken 2 einer Ventilnockenwelle 3 besteht, welche über ein Betätigungselement 4 miteinander verbunden sind. Der Auslassnocken 2 verfügt außerdem über eine zusätzliche Nockenkontur 5a, die auf einem Schiebeelement 6a im Inneren des Auslassnockens 2 geführt ist. Bei einem normalen Betrieb der Brennkraftmaschine befindet sich das Schiebeelement 6a in einer Ruhestellung, wodurch die zusätzliche Nockenkontur 5a unterhalb der normalen Kontur des Auslassnocken 2 verbleibt und an einer Betätigung des Auslassventils 1 nicht teilnimmt. Durch ein unterhalb des Schiebeelements 6a und entlang der Mittelachse der Ventilnockenwelle 3 angeordnetes Schaltelement 7 kann das Schiebelement 6a gegen eine Feder 8a aus seiner Ruheposition bewegt werden, was dazu führt, dass die zusätzliche Nockenkontur 5a aus der normalen Kontur des Auslassnocken 2 heraustritt und über das Betätigungselement 4 mit dem Auslassventil 1 in Kontakt treten kann. Dies führt zu einem zusätzlichen Öffnen des Auslassventils 1. Dem Fachmann wird klar sein, dass neben der Feder 8a auch die Möglichkeiten der Rückstellung des Schiebeelements 6a in seine Ruheposition in Form von einem Rückstellhebel oder durch Zentrifugalkräfte gegeben sind.
In 2 wird die Betätigung des Schiebeelements 6a durch das Schaltelement 7 in einer Schnittansicht entlang der Mittelachse der Ventilnockenwelle 3 dargestellt. Das Schaltelement 7 rotiert gemeinsam mit der Ventilnockenwelle 3 und verfügt im Bereich des Schiebeelements 6a über einen Keil 9. Durch eine axiale Verschiebung des Schaltelements 7 entgegen einem Rückstellelement 10, hier dargestellt in Form einer Feder, durch einen hydraulischen Antrieb 11 wird das Schiebeelement 6a und damit die zusätzliche Nockenkontur 5a mittels des Keils 9 nach oben bewegt und der oben geschilderte Effekt erzielt. Neben dem hier gezeigten hydraulischen Antrieb 11 sind auch Systeme mit einem pneumatischen Antrieb, Elektromotoren, mittels Elektromagnet, etc. denkbar. Dem Fachmann wird außerdem klar sein, dass eine Rückstellung des Schaltelements 7 neben der Feder auch durch Zentrifugalkräfte oder die Reaktionskräfte, welche durch den Kontakt der zusätzlichen Nockenkontur 5a mit dem Auslassventil 1 auftreten, möglich ist. Zudem kann eine Übertragung der Bewegung neben dem hier verwendeten Keil 9 auch durch einen Hebelmechanismus oder ähnlichem bewerkstelligt werden.
3 zeigt eine weitere Ansteuerungsmöglichkeit des Schiebeelements 6a durch das Schaltelement 7. In diesem Fall verfügt das Schaltelement 7 im Bereich des Schiebeelements 6a über einen Excenter 12, durch dessen rotatorische Bewegung eine translatorische Bewegung des Schiebeelements 6a hervorgerufen wird.
4 zeigt in einer weiteren Schnittansicht der Ventilnockenwelle 3 eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des Schaltelements 7'. In diesem Fall rotiert das Schaltelement 7' nicht gemeinsam mit der Ventilnockenwelle 3 und ist aus diesem Grund rotationssymmetrisch ausgelegt. Eine Betätigung des Schiebeelements 6a erfolgt ansonsten analog, in diesem Fall durch einen Keil 9.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Auslassnocken 2 über zwei zusätzliche Nockenkonturen 5a und 5b verfügt, welche jeweils auf einem eigenen Schiebeelement 6a und 6b angeordnet sind. Die beiden Schiebeelemente 6a und 6b stehen hierbei mit dem gemeinsamen Schaltelement 7 in Kontakt, wobei eine Ansteuerung analog zu den vorher geschilderten Ausführungsformen geschieht. Die beiden zusätzlichen Nockenkonturen 5a und 5b treten in diesem Fall beide mit dem Auslassventil in Kontakt und verursachen daher ein zweimaliges, zusätzliches Öffnen von diesem.

1: Auslassventil
2: Auslassnocken
3: Ventilnockenwelle
4: Betätigungselement
5a, 5b: zusätzliche Nockenkontur
6a, 6b: Schiebeelement
7, 7': Schaltelement
8a, 8b: Feder
9: Keil
10: Rückstellelement
11: hydraulischer Antrieb
12: Excenter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19727584 C1 [0003]

Claims

Ventiltrieb zum Betreiben einer über mehrere Zylinder verfügende Brennkraftmaschine und zur gesteuerten Durchführung einer Motorbremsung durch Dekompression, wobei mittels mehrerer Ein- und Auslassnocken (2) einer Ventilnockenwelle (3) jeweils zugeordnete Ein- und Auslassventile (1) der jeweiligen Zylinder über Betätigungselemente (4) betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Auslassnocken (2) eine zusätzliche Nockenkontur (5a) vorgesehen ist, die auf einem im Inneren des mindestens einen Auslassnockens (2) geführtem Schiebeelement (6a) angeordnet ist und bei normalen Betrieb an einer Ansteuerung des zugeordneten Auslassventils (1) unbeteiligt ist, während bei Bremsen der Brennkraftmaschine durch gezielte Verschiebung der zusätzlichen Nockenkontur (5a) ein zusätzliches Öffnen des zugeordneten Auslassventils (1) zum Ende des Verdichtungstaktes des jeweiligen Zylinders und damit eine Verstärkung des Bremseffektes erreichbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der zusätzlichen Nockenkontur (5a) mittels des Schiebeelements (6a) in eine geradlinig radiale Richtung stattfindet.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Mittelachse der Ventilnockenwelle (3) zur Verschiebung des Schiebeelements (6a) und folglich der zusätzlichen Nockenkontur (5a) ein Schaltelement (7; 7') angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Schiebeelements (6a) mittels eines Keils (9) oder eines Hebels durch eine axiale Verschiebung des Schaltelement (7; 7') einleitbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Schiebeelements (6a) mittels eines Excenters (12) durch eine Verdrehung des Schaltelements (7) einleitbar ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Schaltelements (7; 7') durch einen hydraulischen (11), pneumatischen, elektromotorischen oder elektromagnetischen Antrieb steuerbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Schaltelements (7; 7') entgegen einem Rückstelleelement (10) in Form einer Feder, einer Zentrifugalkraft oder Reaktionskräften des Schiebeelements (6a) stattfindet.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3–4 und 6–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (7) gemeinsam mit der Ventilnockenwelle (3) rotiert.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (7') gegenüber einer Rotation der Ventilnockenwelle (3) feststehend ist.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Schiebeelements (6a) entgegen einer Feder (8a), einem Rückstellhebel oder einer Zentrifugalkraft erfolgt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Auslassnocken (2) mehr als ein Schiebeelement (6a, 6b) mit jeweils einer zusätzlichen Nockenkontur (5a, 5b) vorgesehen sind, welche bei Verschiebung durch das gemeinsame Schaltelement (7; 7') auf dasselbe zugehörige Auslassventil (1) einwirken.
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Ventiltrieb gemäß einem der Ansprüche 1–10 umfasst.