DE19729198A1 - Bremsvorrichtung für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumin­ dest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wo bei der Kol­ ben in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder unter Bildung eines Arbeitsraums bewegbar ist und wo bei der Gaswechsel in dem Arbeitsraum von einer Ventilsteuereinrichtung gesteuert ist, die zumindest eine von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle mit jedem Zylinder zugeordneten Gaswechselnocken und einen Zu­ satznocken zur Steuerung eines Bremsbetriebes der Brennkraftma­ schine sowie eine Ventiltriebübertragungseinrichtung aufweist, wobei der Zusatznocken ein axial neben dem Gaswechselnocken zur Steue­ rung zumindest eines Auslaßventils angeordneter Bremsnocken ist, der während des Bremsbetriebs mit der Ventilübertragungseinrichtung zusammenwirkt.

Ein derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-PS 40 25 569 be­ kannt. Diese weist eine Ventilübertragungseinrichtung auf, bei der eine Nockenwelle direkt einen Kipphebel betätigt, der wiederum mit dem Ventilschaft eines Auslaßventils zusammenwirkt. Für die Ein­ stellung eines Bremsbetriebs ist auf der Kippehebellagerwelle neben dem bekannten Kipphebel ein Bremskipphebel gelagert, der mit einem im Bereich neben dem Gaswechselnocken auf der Nockenwel­ le angeordneten Bremsnocken zusammenwirkt. Zur Einleitung des Bremsbetriebs wird nun der Bremskipphebel mechanisch so mit dem Kipphebel verriegelt, daß die von dem Bremsnocken hervorgerufene Bewegung des Bremskipphebels der "Normalbewegung" des Kipphe­ bels überlagert wird. Diese Einrichtung ist bauaufwendig, da im Grun­ de der gesamte Ventilraum des Zylinderkopfs umgestaltet werden muß. So ist neben dem Kipphebel Platz für den Bremskipphebel zu schaffen, und die Kipphebellagerwelle, die Kipphebellagerstellen und die einzelnen Kipphebel sind zur Hydrauliksteuerung der Verriege­ lungseinrichtung zwischen dem Kipphebel und dem Bremskipphebel umzugestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und ohne große konstruktive Änderungen in eine vorhandene Brennkraftmaschine integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ventilübertragungsein­ richtung ein Stößelelement aufweist, das ein beim Bremsbetrieb in die Ventilübertragungseinrichtung eingreifendes Bauteil aufweist und daß das Bauteil mit dem Bremsnocken zusammenwirkt. Durch diese Lösung kann beispielsweise auf einen zusätzlichen Kipphebel, der als weiteres Teil in eine vorhandene Einrichtung eingesetzt wird, verzich­ tet werden. Im Grunde übernehmen bei der erfindungsgemäßen Lö­ sung die vorhandenen Bauteile mit geringen Abänderungen die zu­ sätzliche Funktion. Dabei ist dafür nur ein geringer zusätzlicher Platz­ bedarf erforderlich, so daß die konstruktive Gestaltung der Brenn­ kraftmaschine nahezu unverändert bleiben kann.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Bauteil ein einen Kolben des Stößelelements umgebender, verstellba­ rer Stößelzylinder ist, wobei der Kolben mit dem Gaswechselventil­ nocken und dementsprechend der Stößelzylinder mit dem Bremsnoc­ ken zusammenwirkt. Dabei durchdringt der Kolben den Stößelzylinder vollständig und wirkt mit einem weiteren Teil der Ventilübertragungs­ einrichtung, beispielsweise einer Stoßstange oder einem Kipphebel zusammen. Selbstverständlich kann der Kolben bei einer obenliegen­ den Nockenwelle auch direkt mit dem Auslaßventil zusammenwirken. Der Stößelzylinder ist aus einer normalen Position, in der er nicht mit dem Bremsnocken in Berührung kommt und die er beim befeuerten Brennkraftmaschinenbetrieb einnimmt, in eine Stellung verschiebbar, in der er mit dem Bremsnocken zusammenwirkt und dessen Bewe­ gungen folgt. In dieser Position wird der Stößelzylinder hydraulisch, mechanisch oder in einer Kombination davon mit dem Kolben verbun­ den, so daß die Bewegung des Stößelzylinders der normalen Bewe­ gung des Kolbens überlagert wird. In die Kinematik der eigentlichen Gaswechselventilübertragungseinrichtung wird also im Grunde nicht eingegriffen, so daß sich hier keine Beeinträchtigung der Zuverlässig­ keit ergibt. An dieser Stelle ist zu bemerken, daß es Bremsvorrich­ tungen gibt, bei der Gaswechselnocken und Bremsnocken auf dem Umfang der Nockenwelle hintereinander angeordnet sind. Bei einer derartigen Nockenwelle muß dann während des normalen befeuerten Betriebs der Brennkraftmaschine ein entsprechendes Ventilübertra­ gungselement gerade über den Bremsnocken hinweggleiten können und nur beim Bremsbetrieb mit diesem zusammenwirken. Hierbei ist es dann so, daß schon bei geringen Änderungen des Ventilspiels (Verschleiß) diese Bremsvorrichtung so verstellt ist, daß auch wäh­ rend des Normalbetriebs der Bremsnocken mit dem entsprechenden Ventilübertragungselement zusammenwirkt und das Auslaßventil geöffnet wird. Dieses wird durch erfindungsgemäße Ausgestaltung sicher vermieden.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Kolben und in weiterer Aus­ gestaltung auch der Stößelzylinder auf der dem Gaswechselnocken zugewandten Seite einen Radius mit einer Mittelachse auf, die paral­ lel zur Nockenwellenachse verläuft. Diese Ausgestaltung des Stößels mit einem Radius, der im übrigen in weiterer Ausgestaltung der Erfin­ dung 50 bis 100 mm, vorzugsweise 60 bis 70 mm, beträgt, wird die Flächenpressung in dem Stößel bzw. in dem Nocken herabgesetzt.

Dadurch ist es möglich, die Breite des Nockens gegenüber der bei einem herkömmlichen Flachstößel erforderlichen Breite soweit zu re­ duzieren, daß zumindest angenähert auf der eingesparten Breite des Gaswechselnockens der Bremsnocken angeordnet werden kann. Somit ist die erfindungsgemäße Bremseinrichtung quasi ohne zusätz­ lichen Raum bedarf gegenüber einer konventionell ausgerüsteten Brennkraftmaschine einsetzbar.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Längenverstellung hydrau­ lisch und/oder mechanisch. Hierbei wird insbesondere eine hydrauli­ sche Verstellung beispielsweise durch das Schmieröl der Brennkraft­ maschine anzuwenden sein. Dabei ist der Kolben mit dem Stößel­ zylinder in der ausgefahrenen Stellung und/oder der eingefahrenen Stellung hydraulisch und/oder mechanisch verriegelbar. Dies wird ins­ besondere durch einen hydraulisch verfahrbaren Verriegelungsstift erfolgen.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind der Zeichnungsbe­ schreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung mit den wichtigsten Bauteilen der Brennkraftmaschine und

Fig. 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Bremseinrich­ tung.

Die in Fig. 1 im Bereich der Ventilübertragungseinrichtung und einer Zylindereinheit dargestellte Brennkraftmaschine ist eine selbstzün­ dende Brennkraftmaschine in Reihen- oder V-Bauart. Dabei ist die Brennkraftmaschine grundsätzlich geeignet, in Nutzfahrzeugen und in allen Bereichen außer Nutzfahrzeuganwendungen, beispielsweise in Baumaschinen, eingesetzt zu werden. Für Nutzfahrzeuganwendungen ist eine Motorbremse erforderlich, die bei sonstigen Anwendungen gegebenenfalls entbehrlich ist. Daher muß die Brennkraftmaschine wahlweise mit oder ohne Motorbremse lieferbar sein, wobei der Än­ derungsaufwand möglichst gering sein soll.

Die Brennkraftmaschine weist ein nicht dargestelltes Kurbelgehäuse auf, in dem eine ebenfalls nicht dargestellte Kurbelwelle drehbar ge­ lagert ist. An dieser Kurbelwelle ist entsprechend der Anzahl der Zy­ lindereinheiten (beispielsweise 6 oder 8) eine Anzahl von Pleuel 4 angelenkt, an denen je ein Kolben 2 über einen Kolbenbolzen 3 be­ festigt ist. Der Kolben 2 ist in einem von einem Zylinderkopf 5 unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder 1 bewegbar.

Dem Arbeitsraum wird Verbrennungsluft über Einlaßventile zugeführt und das verbrannte Gemisch von Kraftstoff und Verbrennungsluft wird über Auslaßventile 6 in Auslaßkanale 7 abgeführt. Dabei sind einem Zylinder 1 vorzugsweise zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile 6 mit einem mittig angeordneten Einspritzventil zugeordnet.

Das Auslaßventil 6 wird von einer Nockenwelle 14, die von der Kur­ belwelle beispielsweise über einen einzigen Zahneingriff angetrieben sein kann, betätigt. Zwischen der Nockenwelle 14 und dem Auslaß­ ventil 6 ist eine Ventilübertragungseinrichtung vorhanden, die im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel aus den wesentlichen Bauteilen Kipp­ hebel 10, Stößelstange 12 und Stößelelement 13 besteht.

Das Stößelelement 13, das nachfolgend näher beschrieben wird, gleitet mit seiner der Nockenwelle 14 zugewandten Seite 31 auf der Nockenwellenkontur ab und wird von einem Gaswechselnocken 15 axial bewegt. Diese axiale Bewegung wird über die Stößelstange 12, die über eine Ventilspieleinstellvorrichtung 11 mit dem auf einer Kipphebellagerwelle 9 gelagerten Kipphebel 10 auf das Auslaßventil 6 übertragen. Dabei ist das Auslaßventil 6 über eine Ventilfeder 8 an dem Zylinderkopf 5 abgestützt. Zu bemerken ist, das anstelle der Ventilspieleinstellvorrichtung 11 auch ein hydraulisches Ventilspiel­ ausgleichselement in das Stößelelement 13 integriert sein kann.

Neben dem Gaswechselnocken 15 weist die Nockenwelle 14 einen Bremsnocken 16 auf, der im befeuerten Zustand der Brennkraftma­ schine nicht mit dem Stößelelement 13 in Verbindung steht. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, während in Fig. 1 der Bremsbetrieb dargestellt ist. Das Stößelelement 13 weist einen Stößelzylinder 17 auf, der einen Kolben 18 umgibt. Der Kolben 18 ist über eine Kol­ benstange 19 mit einem Stößelstangentragelement 20 verbunden, wobei Kolben 18, Kolbenstange 19 und Stößelstangentragelement 20 eine feste Baueinheit bilden. Dagegen ist der Stößelzylinder 17 rela­ tiv zu dieser Baueinheit bzw. insbesondere zu dem Kolben 18 ver­ stellbar. In Fig. 1 ist er in seiner unteren Anschlagstellung dargestellt, während er in Fig. 2 in seiner oberen Anschlagstellung dargestellt ist, in der in Fig. 1 dargestellten Stellung bildet die der Nockenwelle 14 zugewandte Seite 31 des Kolbens 18 und des Stößelzylinders 17 eine Kreisbogenfläche mit einem Radius von vorzugsweise 60 bis 70 mm. In dieser Stellung wirkt bei einer Drehbewegung der Nockenwelle 14 der Gaswechselnocken 15 mit dem Kolben 18 und der Bremsnoc­ ken 16 mit dem Stößelzylinder 17 (siehe Fig. 2) zusammen. Verstellt wird der Stößelzylinder 17 durch Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Schmieröl, das in entsprechende Arbeitsräume zwischen dem Kolben 18 und dem Stößelzylinder 17 gefördert wird. In Fig. 2 ist Hydraulik­ flüssigkeit in einem unteren Arbeitsraum 25 über Zuleitungen 26a und 26b gefördert worden. Die Zuleitungen 26a und 26b sind in den Stößelzylinder 17 und einen diesen tragenden Gehäuseteil 27, der das Kurbelgehäuse sein kann, eingelassen. Durch die Befüllung des unteren Arbeitsraums 25 wird der Stößelzylinder 17 in seine obere Position verfahren, wobei das System so ausgelegt ist, daß in dieser Position der Gaswechselventilnocken 16 gerade nicht mit dem Stößelzylinder 17 in Berührung kommt. Umgekehrt wird der Stößelzy­ linder 17 in seine in Fig. 1 dargestellte untere Position gefahren, wenn der obere Arbeitsraum 22 über Zuleitungen 23a und 23b mit Hydraulikflüssigkeit befüllt wird. In dieser Bremsstellung ist der Stößelzylinder 17 zusätzlich über einen Verriegelungsstift 27 mit dem Kolben 18 fest verbindbar. Hierzu wird über eine Zuleitung 29 Hy­ draulikflüssigkeit zugeführt, die den Verriegelungsstift 27 gegen die Kraft einer Feder 28 in eine Verriegelungsöffnung 30 einfährt.

Im übrigen ist in Fig. 2 die der Nockenwelle zugewandte Seite 31 von Stößelzylinder 17 und Kolben 18 an unterschiedlichen Stellen ge­ schnitten dargestellt, so daß sich der dargestellte Versatz ergibt. Mit den Bezugszeichen 31a und 31b sind strichliniert die tatsächlichen Oberflächen an einer durchgehenden Oberflächenlinie von Stößel­ zylinder 17 und Kolben 18 dargestellt, die in der dargestellten befeu­ erten Betriebsstellung nicht ineinander übergehen.

Claims (7)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder unter Bildung eines Arbeitsraums bewegbar ist und wobei der Gaswechsel in dem Arbeitsraum von einer Ventilsteuereinrichtung gesteuert ist, die zumindest eine von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle mit jedem Zylinder zugeord­ neten Gaswechselnocken und einen Zusatznocken zur Steuerung eines Bremsbetriebes der Brennkraftmaschine sowie eine Ventiltrieb­ übertragungseinrichtung aufweist, wobei der Zusatznocken ein axial neben dem Gaswechselnocken zur Steuerung zumindest eines Auslaßventils angeordneter Bremsnocken ist, der während des Bremsbe­ triebs mit der Ventilübertragungseinrichtung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilübertragungseinrichtung ein Stößelelement (13) aufweist, das ein beim Bremsbetrieb in die Ven­ tilübertragungseinrichtung eingreifendes Bauteil aufweist und daß das Bauteil mit dem Bremsnocken (16) zusammenwirkt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil ein einen Kolben (18) des Stößelelements (13) umgebender, verstellbarer Stößelzylinder (17) ist, wobei der Kolben (18) mit dem Gaswechselventilnocken (15) zu­ sammenwirkt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) auf der dem Gaswech­ selnocken (15) zugewandten Seite einen Radius mit einer Mittelachse aufweist, die parallel zu der Nockenwellenachse verläuft.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius 50 bis 100 mm, vorzugswei­ se 60 bis 70 mm beträgt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Kolbens (18) auf dem Stößelzylinder (17) fortgesetzt ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung hydraulisch und/oder mechanisch erfolgt.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößelzylinder (17) in der ausgefah­ renen Stellung und/oder der eingefahrenen Stellung hydraulisch und/oder mechanisch verriegelbar ist.