DE2943819A1

DE2943819A1 - Motorbremssystem

Info

Publication number: DE2943819A1
Application number: DE19792943819
Authority: DE
Inventors: Dennis Robert Custer
Original assignee: Jacobs Manufacturing Co
Current assignee: Jacobs Vehicle Systems Inc
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1980-05-22
Also published as: NL184486B; IE792119L; IE48871B1; BE879819A; NL7908073A; GB2037368B; AU5249479A; JPS5569735A; SE7909134L; DK470079A; IT1119439B; FR2440469A1; CA1160920A; CH641526A5; ES485686A1; DK148487C; IN152870B; DK148487B; IT7969150A0; NL184486C

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Motorbremssystem eines Gasdekompressionstyps. Insbesondere betrifft die Erfindung Motorbremsen, bei denen die Auslaßventile des Motors nahe des oberen Punktes des Kompressionshubs des Motors geöffnet werden, so daß die durch den Motor während des Kompressionshubs absorbierte Energie nicht während des Expansionshubs an den Motor zurückgegeben wird. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Zeitgeber-Mechanismus für eine Motorbremse dieser Art.

Es ist seit langem erkannt worden, daß die gewöhnlichen Radbrems-Mechanismen, die als Trommel- oder Scheibenbremsen in handelsüblichen Fahrzeugen ausgebildet sind, zwar einen großen Energiebetrag während kurzer Zeitspannen absorbieren können, jedoch unfähig sind, die geringeren Energiebeträge während einer ausgedehnten Zeitspanne zu absorbieren, wie es beispielsweise beim Abwärtsfahren auf einem langen Gefalle erforderlich ist. Unter diesen Umständen wird das im Bremsmechanismus verwendete Reibungsmaterial überhitzt (wodurch das "Bremsfading", d.h. das Nachlassen der Bremswirkung verursacht wird) und kann zerstört werden, wobei sich die metallischen Teile verwerfen oder ausknicken· Dieses Problem wurde gewöhnlich entweder durch Verwendung eines niedrigeren Getriebeverhältnisses gelöst, so daß der Motor wirksamer als Bremse aufgrund seiner Eigenreibung wirken kann, oder durch Verwendung einer Art von Hilfsbremssystem. Nach dem Stand der Technik wurden eine Anzahl von solchen HilfsbremssySternen, die gewöhnlich als Motor-Verzögerer bekannt sind, entwickelt, und zwar zum Beispiel hydrogenetische Verzögerer, Auspuffbremsen, elektrische Bremsen und Motorbremsen.Bei jedem dieser Systeme wird ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs als Ergebnis von Gaskompression, Fluidreibung oder elektrischem Widerstand in Wärme umgewandelt und da-

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nach direkt oder über den Auspuff oder das Kühlsystem an die Atmosphäre abgegeben. Das gemeinsame Charakteristikum derartiger Hilfsbremssysteme besteht in der Fähigkeit, gewisse Beträge von Energie kontinuierlich oder wenigstens für eine unbegrenzte Zeitdauer zu absorbieren und abzuleiten. Die vorstehend beschriebenen Arten von Motor-Verzögerern sind im einzelnen in der Veröffentlichung "Retarders for Commercial Vehicles", 1975, Mechanical Engineering Publications Limited, London, England beschrieben.

Die hydrokinetischen und elektrischen Verzögerer sind gewöhnlich ziemlich schwer und groß, da sie einen Turbinenoder Dynamomechanismus benötigen; dies ist unter dem Gesichtspunkt der Gestehungskosten und der Betriebskosten unerwünscht. Die Auspuffbremse ist zwar allgemein einfach und kompakt, erhöht jedoch notwendigerweise den Auspuff-Sammelleitungsdruck und kann daher den unerwünschten Zustand eines "Schwimmens" der Auslaßventile des Motors hervorrufen.

Es wurde bereits erkannt, daß beim gewöhnlichen Betrieb einer Verbrennungsmaschine mit beispielsweise der Otto- oder Diesel-Betriebsart/ während des Kompressionshubes der in die Zylinder eingeführten Luft oder des Luft/Brennstoffgemisches ein beträchtlicher Betrag an Arbeit verrichtet wird. Während der Expansion bzw. des Leistungshubs des Motors wird die Arbeit des Kompressionshubs wiedergewonnen, so daß unter Vernachlässigung von Reibungsverlusten die Nettoenergie aufgrund von Kompression und Expansion gleich null ist und der Nettoenergieausstoß aus der Verbrennung der Brennstoff/-Luft-Mischung resultiert. Wenn die Drosselklappe geschlossen oder die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist,

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wird der Motor natürlich im Ausmaß der im Motormechanismus auftretenden Reibung als Bremse wirken.

Es wurden bereits viele Versuche unternommen, die Bremsleistung eines Motors dadurch zu erhöhen, daß der Motor in einen Luftkompressor verwandelt und die komprimierte Luft durch das Auspuffsystem abgelassen wird. Ein einfaches und praktisches Verfahren zur Erzielung dieser Funktion ist in US-PS 3 220 392 beschrieben. Dabei ist eine mit der Kurbelwelle des Motors synchronisierte Hilfsauslaßventil-Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die das Auslaßventil nahe des Endes des Kompressionshubs öffnet, ohne die normale Betätigungsnocken-Einrichtung für das Auslaßventil zu stören; zusätzlich ist eine geeignete Steuereinrichtung für die Hilfsauslaßventil-Betätigungsvorrichtung vorgesehen. Die im einzelnen in US-PS 3 220 392 beschriebene Motorbremse kann zwar eine Verzögerungsleistung erzeugen, die der Antriebskraft des Motors unter normalen Betriebsbedingungen nahekommt, es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß bei diesem Mechanismus die Verzögerungs-Wirkung beträchtlich durch die Zeitsteuerung des öffnens des Motor-Auslaßventils beeinträchtigt werden kann.

Wenn das Auslaßventil zu spät geöffnet wird, kann ein beträchtlicher Teil der Verzögerungsleistung aufgrund der Expansion der komprimierten Luft während des Anfangsteils des Expansionshubs verloren gehen. Wenn andererseits das Auslaßventil zu früh geöffnet wird, kann eine ungenügende Kompression während des Kompressionshubs auftreten, so daß gleichermaßen der Betrag der entwickelten Verzögerungsleistung vermindert wird.

Die Zeitsteuerung der Auslaßventilöffnung wird in einem beträchtlichen Maß durch die Temperaturbedingungen in dem

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Motor beeinflußt, die als Ergebnis der Veränderungen der Umgebungsbedingungen sowie der Veränderungen der Betriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel vergrößert sich die Länge des Motor-Auslaßventils mit zunehmender Temperatur, wodurch das Spiel im Ventilbetätigungsmechanismus vermindert wird. Es ist zwar bekannt, einstellbare Elemente im Ventilbetätigungsmechanismus vorzusehen, mit denen das Spiel eingestellt werden kann (US-PS 3 220 392), doch muß dieses Spiel, das durch die Kipphebel-Einstellschraube (oder ein äquivalentes Element) bestimmt ist, wenigstens dann groß genug sein, wenn der Motor kalt ist, damit etwas an Spiel verbleibt, wenn der Motor heiß ist. Wenn bei heißem Motor ein ungenügendes Spiel verbleibt, kann das Auslaßventil in einer teilweise geöffneten Stellung gehalten werden. In diesem Fall kann der Betrieb des Motors nachteilig beeinflußt werden und die Auslaßventile neigen zum Verbrennen. Zur Vermeidung dieser Erscheinungen ist es üblich, im Betätigungsmechanismus für die Auslaß-(und Einlaß-)Ventile von Verbrennungsmaschinen ein Spiel in der Größenordnung von 0,4572 mm vorzusehen, um die Dimensionsänderungen im Mechanismus zu kompensieren, die sich aus Temperaturveränderungen ergeben. Bei Verwendung des Auslaßventil-Betätigungsmechanismus als Teil eines Motorbremsmechanismus ist es höchst vorteilhaft, das Spiel oder den Leergang im Ventilbetätigungsmechanismus auf ein Minimum zu bringen, um eine präzise Steuerung der Ventil-Zeitpumpe zu ermöglichen, wodurch die Verzögerungs-Leistung des Motors auf ein Maximum gebracht werden kann.

Zur Lösung der vorstehend erläuterten Probleme wird erfindungsgemäß ein Motorbremssystem des Gasdekompressionstypsgeschaffen, das einen Verbrennungsmotor mit Auslaßventileinrichtungen und einen einstellbaren Körper umfaßt, der mit einem ersten Kolben zu dessen Positionierung in

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Eingriff gebracht werden kann, um die Auslaßventileinrichtung zu einem gewählten vorbestimmten Zeitpunkt, nachdem ein hydraulischer Fluiddruck an den ersten Kolben angelegt ist, zu öffnen;die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen hohlen zweiten Kolben, der innerhalb des Körpers zwischen einer zurückgezogenen und ausgefahrenen Steliung hin- und herbewegbar ist, wobei der zweite Kolben in Abwesenheit des hydraulischen Fluiddrucks am ersten Kolben durch den ersten Kolben entgegen der Gegenkraft einer Feder in seine zurückgezogene Position gedrängt ist. Zudem sind Sperrventileinrichtungen wirkungsmä2ig dem zweiten Kolben zugeordnet, um den zweiten Kolben in seiner ausgefahrenen Position zu halten, so daß die Rückkehr des ersten Kolbens zum Eingriff mit dem hohlen Körper verhindert wird, während der hydraulische Fluiddruck am ersten Kolben anliegt.

Durch diese Ausgestaltung des Bremssystems wird das Spiel zwischen dem ersten Kolben und dem Ventilschaft auf einen Wert vermindert, der die Leistung bei Betätigung der Motorbremse auf ein Maximum bringt. Durch eine derartige Verminderung des Spiels wird das Auslaßventil früher geöffnet und die Zeitsteuerung der Ventilöffnung fällt näher mit der Betätigung des Motorbremshauptkolbens zusammen, so daß die Verzögerungsleistung des Motors auf ein Maximum gebracht wird.

Durch die Erfindung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die maximale Belastung der Stößelstange vermindert werden kann. Die Belastung der Stößelstange wird durch die Kraft verursacht, die zur öffnung des Auslaßventils gegen den Druck der während des Kompressionszyklus komprimierten Luft und gegen die zur Betätigung des Kraftstoff einspritzers erforderliche Kraft erforderlich ist.

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Durch wirksame Verminderung des Spiels wie vorstehend erläutert, wird die Zeitsteuerung der Auslaßventilöffnung vorverlegt, so daß das Zeitintervall zwischen der Bremsbetätigungsbelastung und der Einspritzer-Betätigungsbelastung erhöht wird, wodurch die kombinierte Auswirkung dieser beiden Ereignisse auf ein Minimum gebracht wird, überdies kann durch Vorverlegung der Zeitsteuerung der Auslaßventilöffnung der Motorzylinder-Spitzendruck vermindert werden, wodurch wiederum die Stößelstangenbelastung vermindert wird.

Die Erfindung betrifft also ein Motorbremssystem des Gasdekompressionstyps, bei dem die Zeitsteuerung des Systems gezielt steuerbar ist. Es ist ein hydromechanischer Mechanismus vorgesehen, der das Auslaßventil nahe des obersten Punktes des Kompressionshubs des Motors öffnet, so daß die vom Motor während des Kompressionshubs absorbierte Energie während des Expansionshubes nicht an den Motor zurückgegeben wird. Erfindungsgemäß sind in dem Auslaßventil-Betätigungsmechanismus hydromechanische Einrichtungen vorgesehen, um das Spiel in diesem Mechanismus auf einen Wert zu vermindern, der die bei Betätigung der Motorbremse vom Motor entwickelte Verzögerungsleistung auf ein Maximum bringt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Motorbremse mit einem erfindungsgemäßen Zeiteinstellungs-Vorlaufmechanismus;

Fig. 2 einen vergrößerten Tei!querschnitt eines Teils des in der Fig. 1 dargestellten Motorbrems-

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mechanismus, wobei der Zeitgebermechanismus mit mehr Einzelheiten dargestellt ist;

Fig. 3 eine Ansicht von unten entlang der Linie 3-3 der Fig. 2; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Vergleichs des Bremsvermögens bzw. der Verzögerungsleistung von zwei Motoren mit dem erfindungsgemäßen Zeiteinstellungs-Vorlaufmechanismus und den Werten der beiden gleichen Motoren ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 verschiedene fragmentarische Abschnitte des Motorbremsengehäuses, während mit 12 eine schematische Ansicht der öl 14 enthaltenden Motorwanne ist. Das öl 14 kann aus der Wanne 12 durch eine Leitung 16 mittels einer ölpumpe 18 abgezogen und dann über eine Leitung 22 in ein Magnetventil 20 gelenkt werden. Das Magnetventil 20 umfaßt einen Ventilkörper 24, der am Motorbremsengehäuse 10 befestigt ist und eine Einlaßöffnung 26, eine Auslaßöffnung 28 und eine Ablaßöffnung 30 aufweist. Die Einlaßöffnung 26 und die Ablaßöffnung 30 stehen jeweils mit dem Ventilhohlraum 3 2 an dessen oberem bzw. unteren Ende in Verbindung, während die Auslaßöffnung 28 mit einem vergrößerten Zentralteil der Ventilkammer 32 in Verbindung steht. Ein Ventilschaft 34 ist für eine Hin- und Herbewegung innerhalb des Ventilkörpers 24 gelagert und trägt einen zylindrischen Ventilsitz 36, der zum Sitz an den Schultern ausgebildet ist, die durch den vergrößerten Zentralabschnitt der Ventilkammer 32 geformt sind. Eine Feder 38 spannt den Ventilschaft 34 normalerweise derart vor, daß die ölströmung von der Einlaßöffnung 26 zur Auslaßöffnung 28 des Magnetventils unterbunden wird.

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Eine das obere Ende des Ventilschaftes 34 umgebende Magnetspule 40 ist derart aufgebaut, daß sie das Magnetventil 20 gegen die Vorspannung der Feder 38 immer dann öffnet, wenn ein elektrischer Strom durch die Spule hindurchströmt. Die Magnetspulenschaltung umfaßt in Serienschaltung einen Treibstoffpumpenschalter 42, einen Kupplungsschalter 44, einen Armaturenbrett-Schalter 46, eine Sicherung 48 und die Fahrzeugbatterie50. Der Zweck jedes der logischen Schalter 42, 44 und 46 wird nachstehend in Verbindung mit einer Erläuterung des Betriebs der Motorbremse beschrieben.

Die Ablaßöffnung 30 steht über eine Leitung 52 mit der Motorwanne 12 in Verbindung, während die Auslaßöffnung 28 mit einem Steuerventil 54 über eine Leitung 56 in Verbindung steht. Das Steuerventil 54 weist allgemein die Form eines Kolbens auf, der hin- und herbewegbar in einem Steuerventilzylinder 58 angebracht ist, welcher im Motorbremsen-Gehäuse 10 geformt ist. Das Steuerventil enthält eine Einlaßöffnung 60, die mit einer Auslaßöffnung 62 in Verbindung steht. Die Steuerventil-Einlaßöffnung 60 ist normalerweise durch ein Kugel-Sperrventil 64 verschlossen, welches durch eine Ventilfeder 66 vorgespannt ist.

Wenn sich das Magnetventil 20 wie in der Fig. 1 gezeigt in der offenen Stellung befindet, strömt öl 14 aus der Wanne 12 durch das Magnetventil 20 und die Auslaßleitung 56 zur Einlaßöffnung 60 des Steuerventils 54. Das öl hebt dann das Steuerventil 54 gegen die Vorspannung einer Steuerventilfeder 68 an, bis die ringförmige Auslaßöffnung 62 mit der Steuerventilzylinder-Auslaßöffnung 70 ausgerichtet ist. Danach öffnet der Druck des Öls das Sperrventil 64, so daß öl durch das Steuerventil 54 hindurch und in die Leitung 72 hineingelangen kann, die mit der Auslaßöffnung

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des Steuerventils und der Einlaßöffnung 74 des Hilfszylinders bzw. Servozylinders 76 in Verbindung steht.

Der Hilfszylinder 76 ist derart im Motorbremsengehäuse 10 geformt, daß er mit einem Auslaßventil 78 ausgerichtet ist, das durch eine Auslaßventilfeder 80 in eine geschlossene Stellung vorgespannt ist. Ein Hilfskolben ist hin- und herbewegbar innerhalb des Zylinders 76 angeordnet. Ein Ende des Hilfskolbens 82 ist derart ausgebildet, daß es mit der Auslaßventil-Schaftkappe 84 in Berührung steht, während das entgegengesetzte Ende des Hilfskolbens rrit einem einstellbaren Zeitgeber-Mechanismus 86 in Berührung steht, der in das Motorbremsengehäuse 10 in Ausrichtung mit dem Hilfskolben 82 eingeschraubt und in seiner Stellung durch eine Sicherungsmutter 88 verriegelt ist. Eine Hilfskolben-RückfUhrfeder 77 ist innerhalb des Hilfskolbens 82 derart angeordnet, daß ein Ende der Feder den Hilfskolben aufwärts gegen den Zeitgeber-Mechanismus 86 vorspannt. Das entgegengesetzte Ende der Feder 77 ist von einer Halterung 79 getragen, die in dem Motorbremsengehäuse eingesetzt ist. Der Hilfszylinder 76 enthält eine Auslaßöffnung 90, die über eine Leitung 96 mit der Einlaßöffnung 92 eines im Motorbremsengehäuse 10 geformten Hauptzylinders 94 in Verbindung steht. Ein Hauptkolben 98 ist hin- und herbewegbar im Hauptzylinder 94 gelagert und sein äußeres Ende ist zur Anlage an der Kipphebel-Einstellschraube 100 des entsprechenden Kraftstoffeinspritz- oder Einlaßventil-Kipphebels 102 ausgebildet, der seinerseits durch die Stößelstange 104 betätigt ist. Der Hauptkolben 98 ist durch eine leichte Blattfeder 106 in der Gehäusebohrung gehalten.

Gewöhnlich wird dabei jeweils ein Hilfskolben 82 jedem Auslaßventil zugeordnet sein, so daß ein Sechszylinder-Motor auch sechs Hilfskolben aufweisen wird, während ein Vierzylindermotor vier Hilfskolben hat. Zusätzlich ist jeder

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Hilfskolben mit einem Hauptkolben verbunden, der einem Einlaß- oder Brennstoffeinspritzungs-Kipphebel und einer Stößelstange zugeordnet ist. Natürlich können der Hauptkolben und sein entsprechender Hilfskolben unterschiedlichen Motorzylindern zugeordnet sein. Eine beispielsweise Verknüpfung für diese Alternative ist in der nachstehenden Tabelle 1 für einen Sechszylinder-Motor dargestellt:

TABELLE 1 Lage des Hauptkolbens Lage des Hilfskolbens

Stößelstange Nr. 1

Stößelstange Nr. 5

Stößelstange Nr. 3

Stößelstange Nr. 6

Stößelstange Nr. 2

Stößelstange Nr. 4

Auslaßventil Nr. 3

Auslaßventil Nr. 6

Auslaßventil Nr. 2

Auslaßventil Nr. 4

Auslaßventil Nr. 1

Auslaßventil Nr. 5

Wenn das Magnetventil 20 geöffnet ist, strömt öl 14 durch das Magnetventil und das Steuerventil 54 und füllt die Leitungen 72 und 96 sowie den Hilfszylinder 76 und den Hauptzylinder Das Sperrventil 64 verhindert eine Rückwärtsströmung des Öls 14 von den Hilfs- und Hauptzylindern. Danach bewegt die Betätigung der Stößelstange 104 den Hauptkolben 98 im Hauptzylinder 94 nach oben und verursacht einen raschen Anstieg des Öldrucks. Der Hydraulikdruck in dem Hilfszylinder 76 drückt den Hilfskolben 82 nach unten, so daß das Auslaßventil 78 geöffnet wird.

Wenn der Hilfskolben 82 nicht an der Auslaßventil-Schaftkappe 84 sitzt, wenn der Hauptkolben 98 seine Bewegung beginnt, dann wird die öffnung des Auslaßventils 78 um diejenige Zeitspanne verzögert, die für die Überwindung des Spiels bzw. der Lücke im System erforderlich ist. Es ist jedoch erforderlich, wegen der Temperaturveränderungen Abmessungsveränderungen im Mechanis-

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mus, wie dem Auslaßventilschaft aufzufangen. Bei herkömmlichen Vorrichtungen wurde dieses Spiel durch eine Einstellschraube gesteuert, die an der Position des Zeitgebermechanismus 86 angeordnet ist und die auf ein Spiel von beispielsweise 0,46 mm bei kalter Maschine eingestellt worden ist. Erfindungsgemäß ist ein Zeitgeber-Mechanismus 86 vorgesehen, der wirksam ein Spiel von null im Auslaßventil-Betätigungsmechanismus aufrechterhält, so daß die Bewegung des Auslaßventils beginnt, sobald sich der Hauptkolben za bewegen beginnt, wenn der Bremsmechanismus betätigt wird.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt der Zeitgebermechanismus 86 einen einstellbaren Körper 108, auf dessen äußerer zylindrischer Oberfläche ein Gewinde geformt ist, das im Motorbremsengehäuse 10 in Ausrichtung mit dem Hilfszylinder 76 eingeschraubt ist. Der Körper 108 kann mit einem Schlitz 110 oder einer anderen geeigneten Ausnehmung zur Erleichterung der Einstellung versehen sein und kann in der gewünschten Position mittels einer Sicherungsmutter 88 verriegelt werden. Obwohl der Zeitgeber-Mechanismus 86 auch an anderen Stellen angebracht werden kann, beispielsweise zwischen dem Hilfskolben 82 und der Auslaßventil-Schaftkappe 84 oder innerhalb des Hilfskolbens, ist es bevorzugt zum Zweck der bequemen Einstellbarkeit, ein Ende des Mechanismus außerhalb des Auslaßventil-Mechanismus anzuordnen.

Eine Reihe von drei coaxialen Bohrungen 112, 114 und 116 sind in dem Körper 108 geformt und erstrecken sich teilweise durch den Körper 108 von demjenigen Ende aus, das dem den Einstellschlitz 110 enthaltenden Ende entgegengesetzt ist. Die erste und größte Bohrung 112 erstreckt sich ungefähr halbwegs durch den Körper 108 und ist zur Aufnahme eines Zeitgeber-Kolbens 118 ausgebildet. Die mittlere Bohrung 114 erstreckt sich ungefähr halbwegs durch die verbleibende Länge des Körpers 108 und enthält eine Kompressionsfeder 120. Die dritte und kleinste Bohrung 116 erstreckt sich geringfügig tiefer als die mittlere Bohrung 114 und bildet einen Sitz für die Sperrventilfeder 122. Natürlich kann eine einzige Bohrung mit dem Durchmesser

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der Bohrung 112 und der Tiefe der Bohrung 116 anstelle der drei gezeigten und beschriebenen Bohrungen verwendet werden.

Der Zeitgeber-Kolben 118 ist mit einer axialen Bohrung 124 geformt, die sich völlig durch den Kolben 118 hindurch erstreckt. Am inneren oder oberen Ende des Kolbens ist eine vergrößerte Bohrung 126 geformt, um einen Sitz 128 für ein Kugel-Sperrventil 130 zu bilden. Das Kugel-Sperrventil 130 ist normalerweise gegen den Sitz 128 durch die Druckfeder 122 gedrückt. Eine Querbohrung oder ein Schlitz 132 ist quer über einen Durchmesser des Kolbens 118 geformt. Der Körper 108 enthält eine Querbohrung 134, in welche ein Stift 136 eingepreßt ist. Die Bohrung oder der Schlitz 132 ist beträchtlich weiter als der Stift 136, so daß sich der Kolben 118 axial bezüglich des Körpers 108 innerhalb eines begrenzten Bereichs bewegen kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft der Bewegungsbereich des Kolbens 118 von einer ersten Position etwas innerhalb des Körpers 108 zu einer zweiten Position, in der sich der Kolben 118 geringfügig über das Ende des Körpers 108 hinaus erstreckt, beispielsweise um 0,4572 bis 0,7112 mm. Es soll dabei angemerkt werden, daß die Kompressionsfeder 120 den Kolben 118 normalerweise in seine ausgefahrene Position drängt, während die leichtere, d.h. schwächere Kompressionsfeder 122 das Kugel-Sperrventil in eine geschlossene Stellung drängt.

Obwohl es vorteilhaft ist, ein Kugel-Sperrventil 130 und eine Kompressionsfeder 122 zu verwenden, können auch andere Sperrventileinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Blattfeder oder eine andere Art von Sperrventil entweder im Zeitgeber-Kolben 118 oder in einer separaten Leitung angeordnet sein, die den Hilfszylinder 76 und den Bereich der Bohrungen 112, 114, 116 oberhalb des Zeitgeber-Mechanismus-Kolbens 118 verbindet. In gleicher Weise können auch andere Einrichtungen als der Stift 136 und der Schlitz 132 verwendet werden, um eine begrenzte Axialbewegung des Kolbens 118 innerhalb des einstellbaren Körpers 108 zu ermöglichen. Solche alternativen Einrichtungen können einen verminderten Durchmesser

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am unteren Ende des Kolbens 118 und einen dazu passenden einwärts gerichteten Flansch oder eine Lippe.am unteren Ende des einstellbaren Körpers 108 umfassen.

Der Betrieb des Mechanismus wird nun beschrieben. Zuerst kann der einstellbare Körper 108 wie bei der vorstehend erläuterten bekannten Vorrichtung eingestellt werden, um irgendein gewünschtes Spiel, beispielsweise 0,4572 mm, zwischen dem Hilfskolben 82 und der Auslaßventil-Schaftkappe 84 einzustellen, um somit sicherzustellen, daß unter allen Betriebsbedingungen ein ausreichendes Spie 1 vorliegt, um ein unbeabsichtigtes teilweises öffnen oder Anheben des Auslaßventils 78 zu verhindern. Unter diesen Bedingungen erstreckt sich der Zeitgeber-Mechanismuskolben 118 gemäß der Erfindung nicht von dem Körper 108 weg und der Körper 108 steht in direkter Berührung mit dem oberen Teil des Hilfskolbens 82. Wenn es gewünscht ist, die Motorbremse zu betätigen, werden das Magnetventil 20 und das Steuerventil 54 betätigt. Dies führt zu einer Strömung von öl 14 durch die Leitungen 7 2 -.und 76 und in den Hilf szylinder 76 und den Hauptzylinder 94 hinein. Wenn der Hauptkolben 98 sich zu bewegen beginnt, wird unverzüglich im hydraulischen Kreis ein Druck aufgebaut, da dieser Kreis völlig mit öl gefüllt worden ist. Die Bewegung des Hauptkolbens 98 führt daher sofort zu einer Bewegung des Hilfskolbens 82 und, wie bei herkömmlichen Vorrichtungen, nach der Überwindung des Spiels des Mechanismus zu einer Öffnung des Auslaßventils, dem der Hilfskolben zugeordnet ist.

Während sich der Hilfskolben 82 von dem Zeitgebermechanismus-Körper 108 wegbewegt, erstreckt sich erfindungsgemäß der Zeitgebermechanismus-Kolben 118 gesteuert vom Stift 136 um eine vorbestimmte Strecke von dem Zeitgebermechanismus-Körper weg, und zwar aufgrund der Kraft der Kompressionsfeder 120. Dadurch wird ein Druckunterschied erzeugt, der ausreichend groß ist, um das Kugel-Sperrventil 130 von seinem Sitz abzuheben und öl in den Bereich der Bohrungen 112, 114 und 116 einzulassen. Nach Rückkehr des Hilfskolbens 82 in seine anfäng-

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liehe Position unter Wirkung der Feder 77 trifft er auf den Zeitgebermechanismus-Kolben 118. Das in den Zeitgebermechanismus durch das Sperrventil 130 eingedrungene und eingeschlossene öl, das verhältnismäßig inkompressibel ist, wirkt der auf den Hilfskolben 82 durch die Hilfsrückhohlfeder 77 ausgeübten Kraft entgegen. Auf diese Weise nimmt der Hilfskolben 82 eine neue Anfangsposition für alle nachfolgenden Betriebszyklen ein, und zwar gesteuert von dem vorbestimmten Hub des Zeitgeber-Mechanismus-Kolbens 118 und nur veränderlich durch die Bewegung des Zeitgebermechanismuskolbens 118 aufgrund einer Leckage durch das Spiel zwischen dem Kolben und der Bohrung zwischen den Betriebszyklen. Dieser Leckverlust wird während jedem Zyklus über das Kugel-Sperrventil 130 ersetzt. Wenn das Motorbremsen-Magnetventil 20 und das Steuerventil 54 abgeschaltet werden, wird der hydraulische Kreis zur Drainage entlüftet. Während die zyklische Bewegung des Hilfskolbens 82 endet und er am Zeitgebermechanismus-Kolben 118 zur Ruhe kommt, ermöglicht eine Leckage durch den Zeitgeber-Mechanismus-Kolben aufgrund des Bchrungspiels ein volles Zurückziehen des Zeitgebermechanismus-Kolbens und eine Lagerückführung des Hilfkolbens in seine ursprüngliche Position am Einstellschraubenkörper 108.

Das Ergebnis der effektiven Beseitigung des Spiels oder des Leergangs des Ventilbetätigungsmechanismus ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit und der absorbierten oder Bremsleistung für einen Sechszylinder- und einen Vierzylindermotor mit und ohne den Zeitgebermechanismus der Erfindung. Die Kurve 138 stellt die Bremsleistung in Pferdestärken dar, die bei einem Sechszylinder-Dieselmotor erzielt wird, der mit einer Jacobs-Motorbremse ausgestattet ist und bei dem die Spieleinstellung entsprechend dem Stand der Technik auf 0,4572 mm justiert wurde. Die Kurve 140

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zeigt die Bremsleistung in Pferdestärken, die aus dem gleichen Motor enthalten wurde, bei dem jedoch die Spieleinstellschraube durch einen Zeitgebermechanismus gemäß der Erfindung ersetzt wurde. In ähnlicher Weise zeigt die Kurve 142 die Bremsleistung in Pferdestärken, die von einem Vierzylinder-Dieselmotor entwickelt wird, der mit einer Standard-Jacobs-Motorbremse, wie zum Beispiel in US-PS 3 220 992 beschrieben, ausgestattet ist, während die Kurve 144 die Wirkung zeigt, die beim Ersetzen einer herkömmlichen, mit einem Spiel von 0,4572 mm eingestellten Einstellschraube durch einen erfindungsgemäßen Zeitgeber-Vorlaufmechanismus erzielt wird. Es ist erkennbar, daß bei normalen Motor-Betriabsgeschwindigkeiten im Bereich von 2000 U/min ein sehr beträchtlicher Anstieg der verzögernden Leistung in Pferdestärken erzielt wird, wenn die Erfindung angewendet wird.

Wie in der Fig. 1 schematisch angedeutet ist, wird die erfindungsgemäße Motorbremse durch ein Magnetventil betätigt, das in Reihenschaltung mit drei Schaltern verdrahtet ist, nämlich mit einem Treibstoff-Pumpenschalter 42, einem Kupplungsschalter 44 und einem Armaturenbrett-Schalter 46. Wenn einer oder mehrere dieser Schalter in geöffneter Stellung sind, kann die Bremse nicht betätigt werden. Der Treibstoff-Pumpenschalter 42 schaltet das Bremssystem immer dann ab, wenn der Motor mit Treibstoff versorgt wird, d.h. immer, wenn das Gaspedal getreten wird. Der Kupplungsschalter 44 öffnet sich immer dann, wenn die Kupplung ausgerückt ist, um ein Abwürgen des Motors zu verhindern. Der Armaturenbrett-Schalter 46 stellt eine manuelle Steuermöglichkeit dar, um es der Bedienungsperson zu ermöglichen, das Bremssystem abzuschalten, wenn dies gewünscht ist. Der Armaturenbrett-Schalter 46 kann auch ein Mehrstellungschalter sein, der einen Teil des Systems abschaltet, so daß die Bedienungsperson eine Teil- oder Voll-Bremsleistung wie unter bestimmten Betriebsbedingungen gewünscht, wählen kann.

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Zusätzlich zu dem grundlegenden Vorteil der beträchtlichen Erhöhung der Bremsleistung des Motors, wie in der Fig. 4 gezeigt, kann der erfindungsgemäße Zeitgeber-Vorlaufmechanismus auch nachträglich in Motoren eingebaut werden, die mit Motorbremsen der beschriebenen Art ausgestattet sind, ohne daß irgendeine Abänderung des Motors erforderlich wäre. Ein zweiter Vorteil des beschriebenen Zeitgeber-Vorlaufmechanismus besteht in einer Abnahme der Stößelstangenbelastung, wenn die Vorrichtung in einem Motor mit mechanischen Kraftstoffeinspritzern versehen ist, die mit Stößelstangen betätigt werden. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Zunahme der Zeitspanne zwischen dem öffnen des Auslaßventils und der Betätigung des Kraftstoff-Einspritzers. Es wurde gefunden, daß für eine Abnahme des Spiels um 0,0254 mm jeweils die Stößelstangenbelastung bei Motoren der für Fig. 4 geprüften Art um etwa 22,68 kg vermindert wird.

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Claims

Patentansprüche

Γ 1.)Motorbremssystem vom Gasdekompressionstyp, mit einem ^-^ Verbrennungsmotor, der Auslaßventil-Einrichtungen aufweist, sowie einem einstellbaren Körper, der mit einem ersten Kolben zu dessen Positionierung in Eingriff bringbar ist, um die Auslaßventil-Einrichtung an einem gewählten, vorbestimmten Zeitpunkt, nachdem das hydraulische Druckfluid an den ersten Kolben gelegt ist, zu öffnen, dadurch gekennzeichnet , daß ein hohler zweiter Kolben (118) innerhalb des Körpers (108) zwischen einer zurückgezogenen und ausgefahrenen Position hin- und herbewegbar ist, daß der zweite Kolben bei Abwesenheit des hydraulischen Fluiddrucks durch den ersten Kolben (82) entgegen der Gegenkraft einer Feder (120) in seine zurückgezogene Position gedrängt ist, und daß eine Sperrventil-Einrichtung (130) vorgesehen ist, die wirkungsmäßig dem zweiten Kolben (118) zugeordnet ist, um den

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zweiten Kolben in seiner ausgefahrenen Stellung zu halten, so daß die Rückkehr des ersten Kolbens zum Eingriff mit dem hohlen Körper verhindert wird, während der hydraulische Fluiddruck am ersten Kolben anliegt.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß für den hohlen Körper Verriegelungseinrichtungen (88) vorgesehen sind.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Sperrventileinrichtung ein Kugel-Sperrventil umfaßt, daß durch den zweiten Kolben hindurch eine axiale Leitung (124) geformt ist, daß an einem Ende dieser Leitung ein Ventilsitz (128) für die Sperrventileinrichtung geformt ist, und daß Federeinrichtungen (122) vorgesehen sind, die das Kugel-Sperrventil gegen den Ventilsitz vorspannen.
4. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem zweiten Kolben und den angrenzenden Wänden des hohlen Körpers ein vorbestimmtes Spiel geformt ist.

030Ö21/0677