DE3835071A1 - Motorbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Motorbremsanlage (Brennkraftmaschinenbremsanlage), bei der eine Ölpumpe zur Energieabsorption entweder im Inneren oder außer­ halb der Brennkraftmaschine und gesondert von der Brennkraftmaschinen-Schmierölpumpe vorgesehen ist, um eine direkte Steuerung der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.

Zur Motorbremsung wird im allgemeinen eine abgasseitige Motorbremsanlage verwendet, bei der die Querschnitts­ fläche der Auslaßöffnung der Brennkraftmaschine durch Öffnen oder Schließen eines Klappenventils gesteuert wird, das in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um die Auslaßöffnung abzusperren und den Abgasdruck im Zylinder zu erhöhen, wodurch die Wir­ kung der Motorbremsung verstärkt wird.

Im Hinblick auf eine Motorbremsanlage, welche eine Öl­ pumpe verwendet, die speziell für die Motorbremsung gesondert von der Brennkraftmaschinen-Schmierölpumpe vorgesehen ist, gibt es nur die ungeprüften veröffent­ lichten japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen 60-26 244 und 62-1 05 862, die beide auf die Anmelderin der vorlie­ genden Erfindung zurückgehen.

Eine Radbremse, die ein geringes Wärmeabstrahlungsver­ mögen im Vergleich zu der beim Bremsen entstehenden Wärme hat, wenn das Fahrzeug über eine lange Gefällestrecke fährt, neigt zur Überhitzung, wenn sie langzeitig ver­ wendet wird, so daß in diesem Fall eine Motorbremsung erwünscht ist.

Die auslaßseitig wirkende Bremsanlage jedoch bringt die Schwierigkeit bei der Anwendung auf eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit sich, die darin zu sehen ist, daß sie nicht eine ausreichende Bremsung der Brennkraft­ maschine bewirken kann. Als eine Einrichtung zur Erhöhung der Brennkraftmaschinenabgabeleistung wird eine Auflade­ einrichtung mit einem Zwischenkühler verwendet, um die Brennkraftmaschinenabgabeleistung zu steigern, während der Zylinderinhalt der Brennkraftmaschine möglichst ge­ ring bleibt. Wenn man hierbei eine auslaßseitig wirkende Motorbremsanlage verwendet, die die Brennkraftmaschinen­ abgabeleistung dadurch steuert, daß die Auslaßöffnung der Brennkraftmaschine verengt wird, kann die Brennkraft­ maschinenabgabeleistung selbst dann nicht in gewünschtem Maße gesenkt werden, wenn die Auslaßöffnung der Brenn­ kraftmaschine sehr klein gemacht wird.

Bei der Motorbremsanlage, die in der ungeprüften, ver­ öffentlichten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 60-26 244 angegeben ist, weist hingegen ein Absperrventil zum Öffnen und Schließen der Ölzufuhrleitung auf, welches an der Auslaßöffnung der Ölpumpe vorgesehen ist. Dieses Absperrventil arbeitet abgestimmt mit einer Abgasdruck­ aufnahmeeinrichtung, um die Brennkraftmaschinenabgabe­ leistung zu steuern. Hierbei ergibt sich die Schwierig­ keit, daß die Größe der Änderung des Motorbremsmoments bei der Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl nicht konstant ist, da das Absperrventil nicht die Ölzufuhr in der Ölzufuhrleitung regulieren kann, d.h., das Absperr­ ventil hat keine Ölzufuhrsteuerfunktion.

Ferner ist eine Schwierigkeit darin zu sehen, daß die Einrichtung zum betriebsmäßigen Verbinden des Absperr­ ventils mit der Abgasdruckaufnahmeeinrichtung kompliziert ist.

Bei der ungeprüften, veröffentlichten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 62-1 05 862 ist ein Bypass­ ventil vorgesehen, das während der Erzeugung der Motor­ bremsung geschlossen ist. Dieses Bypassventil ist in einer Leitung vorgesehen, welche die Auslaßöffnung und die Einlaßöffnung der Ölpumpe verbindet, und die Aus­ laßöffnung der Ölpumpe ist mit der Einlaßöffnung der Brennkraftmaschinen-Schmierölpumpe über eine Ölzufuhr- Drosselleitungseinrichtung verbunden. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Einrichtung zur Einstellung des Druckes in der Ölzufuhrleitung der Ölpumpe zu groß ist, um in das Innere der Brennkraftmaschineneinheit eingebaut werden zu können.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Motorbremsanlage bereitzustellen, bei der eine Ölpumpe für die Leistungs­ absorption in Betriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei die Ölpumpe derart ausgelegt ist, daß sie in Betriebsverbindung mit einer Steuereinrichtung ist, welche ein Steuerventil aufweist, das derart ausgelegt ist, daß das Hauptventil vollständig offen ist, wenn keine Bremskraft von dem Motor gefordert wird, und daß das Hauptventil umgekehrt proportional zur Energieabsorption der Ölpumpe offen ist, wenn eine Bremskraft von der Brennkraftmaschine gefordert wird, wodurch die Energieabsorption der Öl­ pumpe gesteuert wird, um eine direkte Steuerung der Drehbewegung der Kurbelwelle zu ermöglichen, so daß die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Motorbremsanlage nach der Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Gesamtansicht der Motorbremsanlage in betriebslosem Zustand, wobei Teile im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 3 eine Gesamtansicht der Motorbremsanlage im Betriebszustand, wobei Teile im Schnitt darge­ stellt sind, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen­ hangs zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle und der Energieabsorption (Pferdestärke) der Ölpumpe.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist mit 1 ein Schwingungs­ erzeuger, mit 2 eine Zahnradpumpe, mit 3 ein Steuer­ ventil und mit 4 ein Umschaltventil bezeichnet. Der Schwingungserzeuger 1 steht in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle der Zahnradpumpe 2 über einen V-förmigen Riementrieb oder einen Zahntrieb. Die Zahnradpumpe 2 ist hinsicht­ lich ihres Radialspiels, ihres Seitenspiels, des Axial­ durchmessers und der Lagersteifigkeit derart ausgelegt, daß sie Leistung bzw. Energie des Motors aufnehmen kann. Es wird keine Pumpe lediglich für die Ölzufuhr verwendet. Die Zahnradpumpe 2 ist derart ausgelegt, daß das Brennkraftmaschinen-Schmieröl in Verbindung mit der Zahnradpumpe 2 und der Brennkraftmaschinen-Schmieröl­ pumpe gefördert wird. Das Steuerventil 3 weist ein Ventilgehäuse 5 und ein Hauptventil 15 auf. Im Ventil­ gehäuse 5 ist eine Ölöffnung 6 vorgesehen, die in Ver­ bindung mit der Auslaßöffnung der Zahnradpumpe 2 steht. Angrenzend an die Ölöffnung 6 ist ein Ölsumpf 7 vorge­ sehen, der einen größeren Durchmesser hat und sich in eine Richtung senkrecht zu dem Durchmesser über eine Länge hinweg erstreckt, die größer als ein Drittel des Durchmessers der Ölöffnung 6 ist. Ebenfalls angrenzend und konzentrisch zu dem Ölsumpf 7 ist eine Ventilkörper­ führungsöffnung 8 vorgesehen, die einen größeren Durch­ messer als die Ölöffnung 6 hat und die in die Endfläche bzw. Stirnfläche des Ventilgehäuses 5 mündet. Ferner ist in Verbindung mit dem Ölsumpf 7 ein Ölauslaß 9 vor­ gesehen, der denselben Durchmesser wie die Ölöffnung 6 hat und in der Stirnfläche des Ventilgehäuses 5 mündet. An der Verbindungskante von Ölöffnung 6 und Ölsumpf 7 ist ein Ventilgehäusesitz 10 vorgesehen, der eine schmale, kegelstumpfförmige Dichtfläche hat. Das Haupt­ ventil 15 weist einen kegelstumpfförmigen Ventilkopf 12 auf, der ein Ventilkörpersitz 11 in Anlage gegen den Ventilgehäusesitz 10 hat, um das Schmieröl abzusperren. Ein zylindrischer Ventilzylinder 13 bzw. Ventilschieber 13 ist angrenzend an den Ventilkopf 12 derart vorge­ sehen, daß er gleitbeweglich in die Ventilführungsöff­ nung 8 paßt. Eine durchmesserkleine Öffnung 14 geht mittig durch den Ventilkopf 12. Das Hauptventil 15 paßt in die Ventilführungsöffnung 8. In das offene Ende der Ventilführungsöffnung 8 ist ein Steuerstopfen 16 einge­ schraubt. In der Mitte der Führungsöffnung 18 ist eine Steueröffnung 17 vorgesehen, die durch den Steuerstopfen 16 geht. Die Steueröffnung 17 ist mit einem manuell oder elektrisch betätigbaren Umschaltventil 4 verbunden, das in zwei Stellungen gebracht werden kann: Vollständig geschlossene Stellung und vollständig offene Stellung, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. In der Ventilführungsöffnung 8 ist eine Druckeinstelleinrich­ tung zum Einstellen des Rückdrucks des Hauptventils 15 in der Führungsöffnung 8 vorgesehen. Die Druckeinstell­ einrichtung weist einen Druckeinstellschlitz 18 auf, der sich in Richtung der Rückseite des Hauptventils 15 zu der Ventilführungsöffnung 8 öffnet, und eine Druck­ einstellkammer 19 wird angrenzend zu und konzentrisch mit dem Schlitz 18 gebildet, die einen größeren Durch­ messer als der Schlitz hat und an der Stirnfläche des Ventilgehäuses 5 mündet. An der Verbindungskante des Druckeinstellschlitzes 18 und der Druckeinstellkammer 19 ist ein Druckeinstellventilsitz 20 ausgebildet, und ein konischer Ventilkörper 21 zum Öffnen und Schließen des Druckeinstellventilsitzes 20 ist in der Druckein­ stellkammer 19 vorgesehen, so daß der konische Ventil­ körper 21 immer durch eine Feder 22 angedrückt wird, die entgegen der Ventilöffnungskraft durch den konischen Steuerkörper 21 von dem Druckeinstellschlitz 18 wirkt. Die Andrückkraft der Feder 22 wird mittels eines Andrückeinstellstopfens 24 eingestellt, darin ein offenes Ende der Druckeinstellkammer 19 eingeschraubt ist. Die Druckeinstellkammer 19 ist mit einer Druckentlastungs­ öffnung 25 versehen, die an der Stirnfläche des Ventil­ gehäuses 5 mündet. Das Ventilgehäuse 5 ist mit einer Druckregeleinrichtung zum Regeln des Maximaldruckes der Zahnradpumpe 2 versehen. Die Druckregeleinrichtung weist eine Druckregelöffnung 28 auf, welche in die Öl­ öffnung 6 mündet, und eine Druckregelkammer 29, die angrenzend an und konzentrisch zu der Druckregelöff­ nung 28 vorgesehen ist, welche einen größeren Durch­ messer als die Öffnung 28 hat. An einer Verbindungs­ kante der Druckregelkammer 29 und der Öffnung 28 ist ein Druckregelventilsitz 30 ausgebildet. Im Inneren der Druckregelkammer 29 sind ein kegelstumpfförmiger Druckregelventilkörper 31 und eine Schraubenfeder 32 vorgesehen, die derart ausgelegt ist, daß sie den Ventilkörper 31 mit einer Druckkraft beaufschlagt, um hierdurch den Maximaldruck der Zahnradpumpe 2 zu steuern.

Das Schmieröl, welches beim Hochdrücken des Ventil­ körpers 31 ausströmt, wird von einer Druckregelauslaß- Öffnung 33 abgegeben.

Nachstehend werden die Arbeitsweise und die Wirkungs­ weise der Motorbremsanlage nach der Erfindung näher erläutert.

Wenn die Brennkraftmaschine arbeitet, läuft die Zahnrad­ pumpe 2 mit einer Drehzahl entsprechend der Brennkraft­ maschinendrehzahl. Wenn keine Motorbremsung gefordert wird, ist das Umschaltventil 4 derart geschaltet, daß die Steueröffnung 17 des Steuerstopfens 16 vollständig offen ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Das von der Zahnradpumpe 2 abgegebene Schmieröl drückt das Haupt­ ventil 15 nach oben, so daß sich ein Abfluß vom Öl­ sumpf 7 ergibt, und es geht über einen Ölauslaß in die Ölwanne. Das durch die Öffnung 19 des Hauptventils 15 gehende Schmieröl wird auch in die Ölwanne über die Steueröffnung 17 geleitet. In diesem Zustand arbeitet weder die Druckeinstelleinrichtung noch die Steuerein­ richtung. Wenn eine Motorbremsung gewünscht wird, wird das Umschaltventil 4 so umgeschaltet, daß die Steuer- Öffnung 16 des Steuerstopfens 16 vollständig geschlossen ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Das von der Zahn­ radpumpe 2 abgegebene Öl drückt das Hauptventil 15 nach oben, das Öl tritt aus dem Ölauslaß 9 aus und wird in die Ventilführungsöffnung 8 über die Verbindungsöffnung 14 geleitet, um den Abgabedruck der Zahnradpumpe 2 an die Rückseite des Hauptventils 15 anzulegen. Somit nimmt das Hauptventil 15 sowohl eine Axialkraft von dem Ventilgehäusesitz 10 als auch eine Axialkraft in Gegen­ richtung auf, welche auf die Querschnittsfläche des Hauptventils 15 wirkt, und es wird entsprechend dem Gleichgewicht beider Kräfte geöffnet. Wenn die Brenn­ kraftmaschinendrehzahl ansteigt und zunehmend eine Motorbremsung erforderlich wird, steigt die Drehzahl der Zahnradpumpe 2 an, wodurch der Abgabedruck ansteigt. Da in diesem Fall die Querschnittsfläche des Hauptventils 15 größer als der Durchmesser des Ventilgehäusesitzes 10 ist, nimmt das Hauptventil 15 ferner eine Kraft auf, die in Ventilschließrichtung wirkt, wobei diese Kraft der Querschnittsflächendifferenz entspricht. Hierdurch wird eine Abnahme des Öffnungsgrades des Ventils bewirkt und in entsprechender Weise nimmt der Abgabedruck der Zahnradpumpe 2 zu. Bei Wiederholung dieser Vorgänge erhält die Kurbelwelle ein steil ansteigendes Brems­ moment. Wenn der Druck in der Ventilführungsöffnung 8 in dem Maße ansteigt, daß ein Bremsmoment erzeugt wird, das größer als bei dem vorangehend angegebenen Ventil ist, wird das konische Ventil 21 in der Druckregulier­ einrichtung geöffnet, um den Druck in der Ventilöff­ nung 8 und dem Ölauslaß 9 abzuleiten und das Öl in die Ölwanne zu leiten. Ferner wird der Maximaldruck der Zahnradpumpe 2 durch das Öffnungsdrucksteuerventil in der Drucksteuereinrichtung durch die Abgabe des Drucks am Auslaß 33 geregelt.

Bei der Erfindung ist die Zahnradpumpe für die Energie­ absorption betriebsmäßig mit der Kurbelwelle verbunden, so daß die von der Zahnradpumpe aufgenommene Energie direkt auf die Kurbelwelle einwirkt und sich ein mini­ maler Bremsverlust ergibt.

Da ferner das Hauptventil derart ausgelegt ist, daß, wenn von der Brennkraftmaschine ein großes Bremsmoment gefordert ist, der Ventilhub vermindert wird, um die Energieaufnahme der Zahnradpumpe zu steigern, erhält man ein stabiles, nicht-pulsierendes Bremsmoment. Aus dem Diagramm nach Fig. 4, in dem die Drehzahl (Dreh­ zahl pro Minute) der Kurbelwelle auf der Abszisse und die Energieabsorption (PS = 0,746 kW) der Zahnradpumpe auf der Ordinate aufgetragen ist, ist zu ersehen, daß, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle größer als 500 Upm (500 l/min) ist, steigt die Energieabsorption der Zahnradpumpe stabil etwa proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle an. Somit erhält man nach der Erfin­ dung eine äußerst wirkungsvolle Motorbremsanlage, mit welcher eine stabile Bremsung bei einer hohen Brems­ wirkung erreicht wird.

Claims (3)

1. Motorbremsanlage, gekennzeichnet durch eine energieabsorbierende Pumpe (2), die in Be­ triebsverbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraft­ maschine antreibbar ist, ein Hauptventil (15), das derart ausgelegt ist, daß es umgekehrt proportional zum Bremsmoment offenbar ist, eine Einrichtung (18 bis 25) zur Regulierung des Drucks auf der Rückseite des Haupt­ ventils (15), und ein Ventil (4) zur Umschaltung des Drucks auf die Rückseite des Hauptventils (15), wobei das Hauptventil (15), die Druckeinstelleinrichtung (18 bis 25) und das Druckumschaltventil (4) in einem Ventil­ gehäuse (5) vorgesehen sind, das eine Ölöffnung (6) hat, die in Verbindung mit der Auslaßöffnung der Pumpe (2) steht.

2. Motorbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hauptventil (15) derart ausgelegt ist, daß die Querschnittsfläche des Ventilschiebers (13) geringfügig größer als die Quer­ schnittsfläche des Ventilkörpersitzes (11) ist.

3. Motorbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (5) eine Ventilkörperführungsöffnung (8) hat, die in Verbindung mit der Ölöffnung (6) steht, und in der das Hauptventil (15) gleitbeweglich zum Öffnen oder Schließen der Ölöffnung (6) anordenbar ist.