DE19758372A1

DE19758372A1 - Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem für 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19758372A1
Application number: DE1997158372
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Vogel
Original assignee: UKM UMFORMTECHNIK und KRAFTFAH
Current assignee: UKM UMFORMTECHNIK und KRAFTFAH
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2017-12-30
Also published as: DE19758372C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem für eine gasverdichtende Brennkraftmaschine, die an jedem Zylinder wenigstens ein Auslaß ventil aufweist.

Es ist seit langem bekannt, Bremssysteme bei Nutzfahrzeugen in der Form zu unter stützen, daß Motorbremsen verwendet werden, die aus einer Drosselklappe im Mo torauspuff bestehen. Die Drosselklappen verengen bei Betätigung der Motorbremse den Querschnitt des Motorauspuffs, so daß während des Ausschubtaktes das Gas im Motor zylinder verdichtet wird und so der Bewegung des Kolbens entgegenwirkt. Auf diese Weise verzögert sich die Bewegung des Kolbens und es wird eine Bremsleistung er zielt. Die Bremsleistung ist, gemessen an der Nutzleistung des Motors, recht beschei den und dient lediglich der Unterstützung des regulären Bremssystems.

Es ist auch schon ein Motorbremssystem vorgeschlagen worden, deren Leistung im Bereich der Nutzleistung des Motors liegt. Ein solches System ist in der DE OS 39 22 884 beschrieben. Die dort vorgestellte Motorbremse für luftverdichtende Brennkraft maschinen sieht vor, daß ein nockengesteuertes Auslaßventil zusätzlich zum Nocken antrieb von einem im Ventiltrieb eingebauten Kolben betätigbar ist, der durch eine Hy draulikpumpeneinheit beaufschlagbar ist. In diese Hydraulikpumpeneinheit ist jedem Kolben eines Auslaßventils ein Pumpenkolben zugeordnet, der von einem synchron mit dem Nockenantrieb umlaufenden Nocken betätigt wird. Zusätzlich dazu ist im Mo torauspuffrohr eine durch einen Verstellmechanismus betätigbare Drosselklappe ange ordnet. Mit dieser Motorbremse wird eine Bremsleistung im Bereich der Motornutzlei stung erreicht. Nachteilig sind dabei der hohe konstruktive und apparative Aufwand, der zu Kosten führt, die den Einsatz dieser Motorbremse insbesondere bei vielzylindri gen Motoren unwirtschaftlich machen.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Motorbremsung der Firma STEYER Nutzfahrzeuge bekannt, das, verglichen mit der Motorbremse gemäß DE OS 39 22 884, mit geringe rem Bau- und Kostenaufwand eine vergleichbar gute Motorbremsleistung erbringt. Erreicht wird das durch ein Motorbremsverfahren, das beim Motorbremsen in ein Zwi schenöffnen des Auslaßventils, das bei in Drosselstellung befindlicher Drosselvorrich tung durch den im Abgas hervorgerufenen Druckanstieg bewirkt wird, steuerungstech nisch eingegriffen wird, indem das nach dem Zwischenöffnen zum Schließen neigende Auslaßventil zwangsweise durch eine nockenwellenfern in den Auslaßventilbetäti gungsmechanismus eingebaute druckmittelbetätigte Steuereinrichtung abgefangen, am Schließen gehindert und dann längstens bis zur nockengesteuerten Auslaßventilöffnung teilweise offen gehalten wird. Die Druckmittelzufuhr erfolgt dabei über einen kipphe belinternen Speisekanal, der vom Kipphebellagerbereich her, d. h. über den Kipphebel bock und den Zylinderkopf, mit Druckmittel versorgt wird. Nach einer weiteren dort angegebenen Variante erfolgt die Druckmittelzufuhr über einen zylinderkopfinternen Speisekanal sowie einen Speisekanal in der Aufnahmehülse und einen mit diesem kommunizierenden steuerhülseninternen Zuführkanal.

Eine nach diesem Verfahren arbeitende Motorbremse hat eine Bremsleistung, die im Bereich der Nutzleistung des Motors liegt. Nachteilig ist aber, daß für die Druckmittel versorgung spezielle Kanäle im Zylinderkopf, Kipphebelbock, Kipphebellagerbereich sowie in der Aufnahme- und Steuerhülse angeordnet werden müssen. Die Herstellung dieser Kanäle ist mit einem hohen fertigungstechnischen Aufwand verbunden. Insbe sondere die Kontaktflächen zwischen dem Zylinderkopf und dem Kipphebelbock sind wegen der Dichtungsproblem mit hoher Genauigkeit zu fertigen. Darüber hinaus sind aufwendige Druckmittelversorgungswege im Kipphebelbock soweit verästelt zu schaf fen, daß sowohl die Lagerstelle des Kipphebels als auch die Verblockungseinheit mit Druckmittel versorgt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Druckmittelzufuhr für ein Mo torbremssystem für 4-Takt-Hubkolbenverbrennungsmotoren vorzuschlagen, die

- mit einem Minimum an mit vertretbarem Aufwand gefertigten Druckmittelkanälen auskommt,
- wobei die Kanäle in möglichst wenigen Teilen und nicht im Zylinderkopf und Kipphebelbock angeordnet sind und
- aus bereits für andere Zwecke vorhandenen Kanälen gespeist werden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß ein Teil des zur Schmierung der Kipphebella gerstelle vorgesehene Schmiermittelstroms, der über einen in der Stößelstange ange ordneten Kanal und über einen in der Einstellschraube befindlichen Kanal zum Kipp hebel geleitet wird, als Druckmittelstrom durch einen im Kipphebel angeordneten Druckmittelkanal zur im Kipphebel angeordneten druckmittelbetätigten Steuereinrich tung geleitet wird.

Mit dieser Erfindung wird erreicht, daß die Versorgung der druckmittelbetätigten Steu ereinrichtung lediglich über einen Kanal im Kipphebel erfolgt, der seinerseits von dem für die Kipphebellagerstelle vorhandenen Schmiermittelstrom gespeist wird. Sämtliche allein der Versorgung der Steuereinrichtung dienenden Kanäle sind im Kipphebel an geordnet und können dort im Rahmen des Herstellungsprozesses in wenigen unauf wendigen Arbeitsgängen gelegt werden. Auf kompliziert herzustellende Druckmit telkanäle im Zylinderkopf, Kipphebelbock, Kipphebellagerbereich sowie in der Auf nahme- und Steuerhülse kann verzichtet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß Motoren ohne Zusatzbremssystem durch den Einsatz eines erfindungsgemäß gestalteten Auslaßkipphebels mit einem solchen Zusatzbremssystem nachgerüstet werden können, ohne daß Veränderungen am Zylin derkopf oder Kipphebelbock erforderlich wären.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen mit einer erfindungsgemäßen Druckmittel versorgung ausgerüsteten Auslaßkipphebel.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Variante eines mit einer erfindungsgemäßen Druckmittelversorgung ausgerüsteten Auslaßkipphebels.

In Fig. 1 ist ein Kipphebel 1 im Zusammenwirken mit dem Schaft des Auslaßventils 2 und der Stößelstange 3 dargestellt. Die Stößelstange 3 enthält in Längsrichtung einen Schmiermittelkanal 4 und steht über ein kalottenartig gestaltetes Verbindungsstück 5 mit der Einstellschraube 6 in Verbindung. Die Einstellschraube 6 enthält einen Kanal 7, der über eine Bohrung 8 in einen am Umfang der Einstellschraube 6 angeordneten Ein stich 9 mündet. In der Höhe des Einstichs 9 befinden sich im Kipphebel 1 die Öffnung des Druckmittelkanals 10 und des Schmiermitteikanals 11. Der Schmiermittelkanal 11 dient in bekannter Weise der Versorgung des Kipphebellagerbereichs 12 mit Schmier mittel. Der Druckmittelkanal 10 zweigt einen Teil des Schmiermittels ab und leitet es als Druckmittel zur im Kipphebel angeordneten Auslaßventilsteuerung 13 weiter.

Die Auslaßventilsteuerung 13 besteht aus einem Steuerkolben 14 und einer Steuer buchse 15. Der Steuerkolben 14 ist in der Bohrung 16 geführt und im Bereich des unte ren Endes mit einem Einstich 17 versehen, in den ein an der Unterseite des Kipphebels 1 angeordneter Anschlag 18 eingreift, der den Hub des Steuerkolbens nach unten be grenzt. Das untere Ende des Steuerkolbens 14 wirkt auf den Schaft des Auslaßventils 2. Die Oberseite des Steuerkolbens 14 ist mit einer Druckfeder 19 belastet. In der Boh rung 16 ist über dem Steuerkolben 14 die Steuerbuchse 15 eingeschraubt, die einen zum Steuerkolben 14 weisenden Hohlraum 20 aufweist, in dem die Druckfeder 19 ge führt ist. Die Unterseite der Steuerbuchse 15 bildet den zweiten Anschlag 21, der den Hub des Steuerkolbens 14 nach oben begrenzt. Der Hohlraum 20 steht über eine mit einer federbelasteten Kugel 22 verschlossenen Bohrung 23 mit dem Druckmittelkanal 10 in Verbindung. Der Hohlraum 20 steht über einen Entlastungskanal 24, der durch den Gegenhalter 25 verschließbar ist, mit der Umgebung in Verbindung.

Das Zusatzbremssystem mit der erfindungsgemäßen Druckmittelversorgung funktio niert wie folgt:
Beim Motorbremsen erfolgt aufgrund des Abgasgegendrucks ein Zwischenöffnen des Auslaßventils 2. Das Auslaßventil 2 bewegt sich während des Öffnens nach unten und der Steuerkoben 14 wird durch das Wirken der Druckfeder 19 bis zum unteren An schlag 18 nachgeführt. Durch die Abwärtsbewegung des Steuerkolbens 14 vergrößert sich der Hohlraum 20 und dieser wird über die Bohrung 23 vom Druckmittelkanal 10 vollständig mit Druckmittel gefüllt. Der Druckmitteldruck muß dabei lediglich so hoch sein, daß die Schließkraft der die Bohrung 23 verschließenden federbelasteten Kugel 22 überwunden wird. Infolge des Wirkens des Rückschlagventils 22 und des durch den Gegenhalter 25 verschlossenen Entlastungskanals 24 wird der Steuerkolben in dieser Stellung hydraulisch verblockt. Bewegt sich nun das Auslaßventil 2 infolge des sinken den Abgasgegendrucks wieder in Schließrichtung, wird das Schließen durch den ausge fahrenen und hydraulisch arretierten Steuerkolben 14 solange unterbunden, bis am En de des Expansionstaktes der Kipphebel 1 infolge der Nockenwellensteuerung seine Bewegung zum Öffnen des Auslaßventils 2 ausführt. Mit dem Beginn dieser Bewegung des Kipphebels 1 wird durch dessen Abheben vom Gegenhalter 25 der Entlastungska nal 24 freigegeben und damit das hydraulische Verblocken aufgehoben, da das Druck mittel aus dem Hohlraum 20 abfließen kann.

In Fig. 2 ist ein Kipphebel 1 mit einer veränderten Druckmittel-/Schmiermittelleitung dargestellt. Unverändert gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Variante sind die Stößel stange 3, der Schmiermittelkanal 4, das Verbindungsstück 5, die Einstellschraube 6, der Kanal 7, die Bohrung 8 und der Einstich 9. In der Höhe des Einstichs 9 befinden sich im Kipphebel 1 die Öffnung des Druckmittelkanals 10. Die Veränderung gegenüber Fig. 2 betrifft den Schmiermittelkanal 11. Der Schmiermittelkanal 11 beginnt an einer beliebigen Stelle zwischen dem Beginn und dem Ende des Kanals 10 und läuft von dort zum Kipphebellagerbereich 12. Der Schmiermittelkanal 11 zweigt dabei einen Teil des Druckmittels ab und leitet es als Schmiermittel zum Kipphebellager weiter.

Die Auslaßventilsteuerung 13 besteht aus einem Steuerkolben 14 und einer Steuer buchse 15. Der Steuerkolben 14 ist in der Bohrung 16 geführt und sein Hub ist nach oben durch den Anschlag 21 und nach unten durch den Sicherungsstift 26 begrenzt. Das untere Ende des Steuerkolbens 14 wirkt auf den Schaft des Auslaßventils. Die Oberseite des Steuerkolbens 14 weist einen Hohlraum 20 auf, der über die Bohrung 23 mit dem Druckmittelkanal 10 in Verbindung steht. Die Mündung der Bohrung 23 in den Hohlraum 20 ist mit einer federbelasteten Kugel 22 verschlossenen. Der Hohlraum 20 steht über einen Entlastungskanal 24, der durch einen Gegenhalter (25) verschließ bar ist, mit der Umgebung in Verbindung.

Das in Fig. 2 dargestellte Zusatzbremssystem mit der erfindungsgemäßen Druckmittel versorgung funktioniert wie folgt:
Beim Motorbremsen erfolgt aufgrund des Abgasgegendrucks ein Zwischenöffnen des Auslaßventils. Das Auslaßventil bewegt sich während des Öffnens nach unten und der Steuerkoben 14 wird durch das Wirken der Druckfeder 19 bis zum unteren Anschlag 26 nachgeführt. Der Hohlraum 20 wird über die Bohrung 23 vom Druckmittelkanal 10 vollständig mit Druckmittel hinterfüllt. Der Druckmitteldruck muß dabei lediglich so hoch sein, daß die Schließkraft der die Bohrung 23 verschließenden federbelasteten Kugel 22 überwunden wird. Infolge des Wirkens des Rückschlagventils 22 und des durch den Gegenhalter 25 verschlossenen Entlastungskanals 24 wird der Steuerkolben in dieser Stellung hydraulisch verblockt. Bewegt sich nun das Auslaßventil 2 infolge des sinkenden Abgasgegendrucks wieder in Schließrichtung, wird das Schließen durch den ausgefahrenen und hydraulisch verblockten Steuerkolben 14 solange unterbunden, bis am Ende des Expansionstaktes der Kipphebel 1 infolge der Nockenwellensteuerung seine Bewegung zum Öffnen des Auslaßventils 2 ausführt. Mit dem Beginn dieser Be wegung des Kipphebels 1 wird durch dessen Abheben vom Gegenhalter 25 der Entla stungskanal 24 freigegeben und damit das hydraulische Verblocken aufgehoben, da das Druckmittel aus dem Hohlraum 20 abfließen kann.

Bezugszeichenliste

1

Auslaßkipphebel

2

Auslaßventil

3

Stößelstange

4

Schmiermittelkanal

5

Verbindungsstück

6

Einstellschrauben

7

Kanal

8

Bohrung

9

Einstich

10

Druckmittelkanal

11

Schmiermittelkanal

12

Kipphebellager

13

Auslaßventilsteuerung

14

Steuerkolben

15

Steuerbuchse

16

Bohrung

17

Einstich

18

Anschlag

19

Druckfeder

20

Hohlraum

21

Anschlag

22

federbelastete Kugel (Rückschlagventil)

23

Bohrung

24

Entlastungskanal

25

Gegenhalter

26

Sicherungsstift

Claims

1. Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem für 4-Takt- Hubkolbenverbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zur Schmierung der Kipphebellagerstelle vorgesehene Schmiermittelstroms, der über einen in der Stößelstange (3) angeordneten Schmiermittelkanal (4) und über in der Einstellschraube (6) befindliche Kanäle (7), (8) zum Kipphebel (1) geleitet wird, als Druckmittelstrom durch einen im Kipphebel angeordneten Druckmittelkanal (10) zur im Kipphebel angeordneten druckmittelbetätigten Steuereinrichtung (13) gelei tet wird.

2. Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Druckmittelkanal (10) und der Schmiermittelkanal (11) einen gemeinsamen Anfang etwa in der Höhe des Kanals (8) haben.

3. Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schmiermittelkanal (11) an einer beliebigen Stelle zwischen dem Beginn und dem Ende des Druckmittelkanals (10) beginnt und von dort zum Kipphebellagerbereich (12) läuft.

4. Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schmiermittelkanal (11) etwa von der Mündung des Druck mittelkanals (10) in die Auslaßventilsteuerung (13) abgezweigt wird.

5. Druckmittelversorgung für ein Motorbremssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Motoren ohne Zusatzbremssystem durch den Einbau von mit einem Druckmittelkanal (10) und einer Auslaßventilsteuerung (13) ausge statteten Auslaßkipphebeln (1), mit einem solchen Zusatzbremssystem nachgerüstet werden können.