DE60114282T2

DE60114282T2 - Motorbremssystem, insbesondere für ein Industriefahrzeug und eine Brennkraftmaschine ausgerüstet mit diesem System

Info

Publication number: DE60114282T2
Application number: DE60114282T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Dellora; Carlo Prola
Original assignee: Iveco SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: ATE307966T1; ITTO20000365A0; EP1148213A1; EP1148213B1; IT1320054B1; ITTO20000365A1; ES2248185T3; DE60114282D1; US20020017273A1; JP2002004822A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, welche für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine vom Diesel-Typ eines Nutzfahrzeugs ein Motorbremssystem liefert und eine Nockenwelle sowie für jeden Zylinder des Motors einen zugehörigen Kipphebel zur Steuerung des Hubs der Auslassventile des jeweiligen Zylinders umfasst.
Aus der US-Patentschrift 5 335 636 ist bekannt, dass man die mit dem Auslass verbundenen Kipphebel mit Hilfe von Nocken steuert, welche Profilbereiche aufweisen, die auf selektive Weise dadurch betätigt werden können, dass man das Ventilspiel verändert, und die insbesondere aufweisen: einen ersten Bereich mit dem Hub Null (d.h. festgelegt durch einen Bereich der Grundkreises des Nockens), welcher im Wesentlichen dem größten Teil der Einlassphase des jeweiligen Zylinders entspricht; einen zweiten Bereich mit kleinem konstantem Hub, der sich über einen Winkelbereich erstreckt, der dem Endteil der Einlassphase und den Phasen Kompression und Expansion entspricht, und einen dritten konvexen Nasenbereich, welcher im Wesentlichen der Auslassphase entspricht und ein Hubregime des Auslassventils vom herkömmlichen Typ festlegt.
Diese bekannten Motoren sind mit einer Motorbremsvorrichtung ausgestattet, welche für jeden mit dem Auslass verbundenen Kipphebel eine exzentrische Lagerbuchse umfasst, die zwischen dem Kipphebel und einem zugehörigen Stützstift gelagert ist, welcher direkt mit dem Zylinderkopf des Motors verbunden ist. Diese Lagerbuchse hat insbesondere eine zylindrische Außenfläche, auf welchen der Kipphebel auf schwingende Art und Weise montiert ist, und ein exzentrisches axiales Durchführungsloch, in welches der Stützstift eingreift. Diese Motorbremsvorrichtung umfasst ferner für jeden Zylinder eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, welche direkt im Zylinderkopf des Motors erhalten wird und durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert wird, damit sich die exzentrische Lagerbuchse um die Achse des Stützstiftes während der Phasen der Betätigung der Motorbremse dreht. Als Folge dieser Drehung wird die Schwingachse des Kipphebels verlagert, was das zwischen diesem Kipphebel und den zugehörigen Auslassventilen vorhandene Spiel vermindert, so dass ein Hub des Auslassventils entsteht, der nicht gleich Null ist und der durch den zweiten Bereich der Nocken während des Endteils der Einlassphase und den Phasen Kompression und Expansion festgelegt wird, um die Kompressionsenergie zu dissipieren, die im Innern des Zylinders erzeugt wird. US 5 655 499 offenbart eine solche Vorrichtung, bei welcher die Betätigungsvorrichtung am Zylinderkopf befestigt ist. Bei den bekannten Brennkraftmaschinen ist das Motorbremssystem vom oben beschriebenen Typ in den Zylinderkopf des Motors integriert, wodurch seine Konstruktion und seine Fertigung dem Wesen nach festgelegt werden; die Motorbremsvorrichtung ist daher auf einen besonderen Motortyp zugeschnitten und muss von Zeit zu Zeit völlig neu konstruiert werden. Darüber hinaus ist der Einsatz der Motorbremse bei vorhandenen Motoren, die sie bislang nicht enthalten, ohne eine vollständige Neukonstruktion des Zylinderkopfes weitgehend unmöglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung vorzustellen, die ein Motorbremssystem für eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Nutzfahrzeug liefert und die es auf einfache und wirtschaftliche Weise ermöglicht, die oben erwähnten Probleme zu lösen.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Anordnung zur Einrichtung eines Motorbremssystems für eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Nutzfahrzeug gemäß Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Nutzfahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Nutzfahrzeug gemäß Anspruch 6.
Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die eine nicht den allgemeinen Erfindungsgedanken einschränkende Ausführungsform davon darstellen, beschrieben werden. Bei den Zeichnungen handelt es sich um:
1 ist eine Explosiv- und Perspektivdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung zur Einrichtung eines Motorbremssystems für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung;
2 ist ähnlich 1 und zeigt eine Variante der Anordnung von 1;
3 zeigt teilweise im Schnitt eine Einzelheit der Anordnung der 1 und 2;
4 und 5 zeigen in Draufsicht die Anordnung von 1 bzw. 2.
In 1 ist eine Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs, vorteilhafterweise vom aufgeladenen Diesel-Typ als Ganzes mit 1 bezeichnet und ist nicht im Einzelnen dargestellt, da sie einen Aufbau hat, der an sich bekannt ist. Dieser Motor hat eine gewisse Anzahl von Zylindern und für jeden Zylinder einen Zylinderkopf 2 (3) mit zwei Auslassventilen 3 und zwei Einlassventilen 3a (teilweise dargestellt).
In den beigefügten Zeichnungen sind die Teile der Ventile 3, 3a eines einzelnen Zylinders dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Ventile der anderen Zylinder und die entsprechenden Teile des Motors 1 den dargestellten und/oder weiter unten beschriebenen Teilen völlig analog sind.
Jedes Ventil 3, 3a kann in axialer Richtung in einer (nicht dargestellten) zugehörigen festen rohrförmigen Führung gleiten und ist so ausgelegt, dass es einen (nicht dargestellten) zugehörigen Auslass- oder Einlasskanal, der im Zylinderkopf 2 vorhanden ist, schließt. Die Auslasskanäle stehen mit einem (nicht dargestellten) Krümmer in Verbindung, der so ausgelegt ist, dass er die Abgase von allen mit den Zylindern in Verbindung stehenden Abgaskanälen abführt.
Die Ventile 3, 3a werden auf die bekannte Weise in der geschlossenen Stellung durch (nicht dargestellte) zugehörige Federn gehalten, wobei die Ersteren durch einen Kipphebel 18 und die Letzteren durch einen Kipphebel 18a mittels der mit 19 und 19a bezeichneten Querstangen gesteuert werden.
Jeder der Kipphebel 18, 18a umfasst zwei einander gegenüber liegende Arme 27 und 28, An einem Ende trägt der Arm 28 ein Teil 29, welches so ausgelegt ist, dass es mit der zugehörigen Querstange 19, 19a zusammen wirkt, während ein Ende des Arms 27 auf einstellbare Weise (3) mit einem Teil 30 verbunden ist, welches an eine (nicht dargestellte) Nockenwelle des Motors 1 mittels eines zugehörigen Rückholstabs 31 angekoppelt ist. Jedes Teil 29 umfasst insbesondere einen endständigen halbkugelförmigen Kopf 32, welcher sich der zugehörigen Querstange 19, 19a gegenüber befindet und so ausgelegt ist, dass er mit einem entsprechenden halbkugelförmigen Sitz 33 dieser Querstange 19, 19a zusammen wirkt. Es muss bemerkt werden, dass der in dieser Beschreibung benutzte Begriff „Ventilspiel" den kleinen Leerhub bezeichnet, den das Kontaktteil des Kipphebels – in diesem Fall der Kopf 32 – zurücklegen muss, um mit dem entsprechenden Schubteil der Ventile 3 – in diesem Fall der Sitz 33 der Querstange 19 – von einer Hubstellung Null des zugehörigen Nockens (oder aus einer anderen Stellung, wo dies spezifiziert ist) in Kontakt zu kommen.
Die (nicht dargestellten) Nocken der Nockenwelle, welche darauf ausgelegt sind, die Auslassventile 3 zu steuern, weisen ein modifiziertes Profil vom bekannten Typ auf, welches Bereiche umfasst, die auf selektive Weise dadurch betätigt werden können, dass das Ventilspiel verändert wird. Das Profil dieser Nocken besteht im Wesentlichen aus einem ersten Bereich mit einem Hub gleich Null (d.h. festgelegt durch einen Bereich des Grundkreises des Nockens), welcher im Wesentlichen dem größten Teil der Einlassphase des jeweiligen Zylinders entspricht, einen zweiten Bereich mit kleinem konstantem Hub, der sich über einen Winkelbereich erstreckt, der dem Endteil der Einlassphase und den Phasen Kompression und Expansion entspricht, und einen dritten konvexen Nasenbereich, welcher im Wesentlichen der Auslassphase entspricht und ein Hubregime der Auslassventile 3 vom herkömmlichen Typ festlegt.
Die Kipphebel 18, 18a bilden einen Teil einer Anordnung 39, welche darauf ausgelegt ist, ein Motorbremssystem des Motors 1, welcher mit dem oben beschriebenen Profil ausgestattet ist, bereitzustellen. In den beigefügten Zeichnungen sind diejenigen Teile der Anordnung 39 dargestellt, welche die Ventile 3 eines einzelnen Zylinders betreffen, und es versteht sich von selbst, dass diejenigen Teile, welche die anderen Zylinder betreffen, vollständig analog sind.
In den 1, 3 und 5 umfasst die Anordnung 39 einen getrennt vom Zylinderkopf 2 befindlichen Stützkörper 40, welcher so angeordnet ist, dass er an eine Fläche 41 des Kopfes 2 anstößt und mit dem Kopf 2 insbesondere mittels eines Paares von parallel verlaufenden Schrauben 42, 43 starr verbunden ist. Dieser Körper 40 umfasst einen Stützfuß 44, welcher so angeordnet ist, dass er an den Zylinderkopf 2 anstößt, und zwei aneinander grenzende Bereiche 45 und 46, umfasst, von denen der Bereich 45 durch die Schraube 42 fest gehalten wird und starr ein Gabelstück 47 trägt, welches sich auf eine vorstehende Art und Weise erstreckt, um den Kipphebel 18 zu tragen.
Das Gabelstück 47 trägt insbesondere eine Kipphebelwelle, welche durch den Stift 50 gebildet wird, der sich längs einer Achse 51 zwischen den Armen des Gabelstückes 47 erstreckt und mit welchem eine exzentrische Lagerbuchse 52 verbunden ist. Diese Lagerbuchse 52 weist eine innere zylindrische Fläche auf, welche an den Stift 50 dergestalt angekoppelt ist, dass sie sich um die Achse 51 drehen kann, sowie eine zylindrische Außenfläche 55, auf welcher ein dazwischen liegender Bereich 56 des Kipphebels 18 verankert ist, um diesem Kipphebel 18 zu ermöglichen, dass er um eine Achse 57 parallel und in Bezug auf die Achse 51 exzentrisch schwingt. Die Lagerbuchse 52 trägt starr an einem axialen Ende einen radialen Hebel 60, welcher durch eine Betätigungsvorrichtung 62 betätigt wird, damit sich die Lagerbuchse 52 um die Achse 51 in Bezug auf den Körper 40 drehen kann und die Schwingungsachse 57 des Kipphebels 18 verschoben wird. Diese Betätigungsvorrichtung 62 umfasst einen Zylinder 63, welcher starr mit einem Arm des Gabelstückes 47 verbunden ist, beispielsweise mittels (nicht dargestellter) Schrauben und einer Stange 64, welche vom Zylinder 63 absteht und in Bezug auf diesen Zylinder 63 gleiten kann. Diese Stange 64 ist an einem Ende mit dem Hebel 60 mittels eines Stiftes 65 verbunden, welcher parallel zur Achse 51 verläuft und in eine radiale Rille eingreift, welche an einem Ende dieses Hebels 60 vorhanden ist.
Der Bereich 46 trägt jedoch ein dem Wesen nach prismatisches Teil 70, an welchem die Kipphebelwelle, die durch einen Stift 71 gebildet wird, mittels der Schraube 43 befestigt ist. Der Kipphebel 18a umfasst einen hohlen Zwischenbereich 73, welcher teilweise das Teil 70 beherbergt und gelenkig am Stift 71 befestigt ist, damit er um eine Achse 75 parallel zu den Achsen 51 und 57 schwingen kann.
Die 2 und 5 zeigen eine Variante der Anordnung 39, bei welcher der Körper 40 den Bereich 46 und das Teil 70 nicht umfasst und am Zylinderkopf 2 allein mittels der Schraube 42 befestigt ist, während der (nicht dargestellte) Kipphebel 18a, welcher mit den Einlassventilen verbunden ist, auf eine schwingende Art und Weise an einem Stift montiert ist, der direkt vom Zylinderkopf 2 in der (nicht dargestellten) bekannten Art und Weise getragen wird.
Während des Normalbetriebes des Motors 1 ist das Ventilspiel der Ventile 3 gleich dem optimalen Einstellwert, wenn der zweite Bereich des zugehörigen Nockens aktiv ist, während ein wesentlich größeres Spiel vorhanden ist, wenn der erste Bereich, welcher dem Grundkreis dieses Nockens entspricht, aktiv ist.
Wenn die Motorbremse betätigt wird, wird die Schwingungsachse 57 des Kipphebels 18 durch die Drehbewegung der Lagerbuchse 52 abgesenkt, um das Ventilspiel der Ventile 3 auf eine nahezu vollständige Art und Weise zu verringern, d.h. um ein Restspiel zu erreichen, welches gleich dem optimalen Einstellwert ist, wenn der erste Bereich der Nockenwelle, welche dem Grundkreis entspricht, aktiv ist. In diesem Zustand, d.h. während des Endteils der Einlassphase und während der Phasen der Kompression und Expansion bleiben die Ventile 3 in einem Maße offen, welches dem Hub des zweiten Bereiches des Nockenprofils entspricht, wodurch die im Zylinder erzeugte Kompressionsenergie durch das Saugen in Richtung des Auslasskrümmers abgeleitet wird.
Während des Zusammenbaus des Motors 1 ermöglicht die Anordnung 39 ein Motorbremssystem, welches nicht an einen speziellen Typ des Zylinderkopfes 2 gebunden ist.
Einerseits kann der Stützfuß 44 grundsätzlich mit irgend einem Typ und irgend einer Ausführung des Zylinderkopfes 2, welcher eine Stützfläche 41 aufweist, verbunden werden, und andererseits ist die Betätigungsvorrichtung 62 vom Kopf 2 getrennt im Gegensatz zu den bekannten Lösungen, bei denen sie in den Zylinderkopf 2 eingebaut wurde. Mit anderen Worten stellt die Einrichtung des Motorbremssystems, welches mittels der Anordnung 29 beschrieben wird, keine wesentliche Bedingung an die Konstruktion und die Herstellung des Zylinderkopfes 2, und folglich kann das beschriebene System auf Motoren unterschiedlichen Typs zur Anwendung kommen unabhängig davon, ob es neue sind oder bereits vorhandene, welche diese nicht enthalten.
Ausgehend von den obigen Ausführungen versteht sich von selbst, dass an der Anordnung 39 Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, welche nicht über den Umfang des Schutzes der vorliegenden Erfindung hinaus gehen.
So könnte insbesondere die Betätigungsvorrichtung 62 auf starre Weise eher mit dem Zylinderkopf 2 als mit dem Körper 40 verbunden werden, und es könnte eine einzelne Betätigungsvorrichtung für alle Kipphebel 18 vorgesehen werden und/oder die Stifte 50 und 71 könnten aus einem Stück gefertigt werden und sich längs derselben Achse erstrecken.

Claims

Anordnung (39) zum Einrichten eines Motorbremssystems für eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere die eines Nutzfahrzeuges, wobei diese Brennkraftmaschine umfasst: eine bestimmte Anzahl von Zylindern, wobei für jeden dieser Zylinder der Zylinderkopf (2) mit mindestens einem Abgasventil (3) ausgestattet ist und jedes dieser Abgasventile (3) mit einem zugehörigen Steuernocken ausgestattet ist, welcher ein Profil aufweist, das mindestens einen Bereich umfasst, welcher durch die Veränderung des Ventilspiels auf selektive Weise betätigt werden kann, für jeden Zylinder einen Stützkörper (40), welcher so ausgelegt ist, dass er mit dem Zylinderkopf (2) verbunden werden kann, mindestens eine Kipphebelwelle (50), die von diesem Stützkörper getragen wird, eine exzentrische Lagerbuchse (52), einen Kipphebel (18), welcher so ausgelegt ist, dass er zwischen einem Abgasventil (3) und einem Steuernocken angeordnet und mittels der exzentrischen Lagerbuchse (52) an die Kipphebelwelle (50) angekoppelt werden kann, damit er um eine Achse (57) schwingen kann, sowie Betätigungsmittel (60, 62), welche so ausgelegt sind, dass sie die exzentrische Laufbuchse (52) in Bezug auf den Stützkörper (40) um die Kipphebelwelle (50) drehen, damit die Achse für die Schwingung der Kipphebel (18) verlagert wird und das Ventilspiel zwischen diesen Kipphebeln (18) und den Abgasventilen (3) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (60, 62) umfassen: einen radialen Hebel (60), welcher starr mit der exzentrischen Lagerbuchse (52) verbunden ist, und eine am genannten Stützkörper befestigte Betätigungsvorrichtung (62), welche ein bewegliches Teil (64) umfasst, das mit dem Hebel (60) verbunden werden kann.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (62) einen feststehenden Körper (63) umfasst, welcher an den Stützkörper (40) angekoppelt werden kann.
Anordnung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (40) einen Stützfuß (44), welcher so ausgelegt ist, dass er mit dem Zylinderkopf (2) verbunden werden kann, und ein starr mit dem Stützfuß (44) verbundenes Gabelstück (47) für die Aufnahme von mindestens einer Kipphebelwelle (50) umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (40) ein starr mit dem Stützfuß (44) verbundenes Teil (70) für die Aufnahme eines Kipphebels (18a) umfasst, welcher mindestens ein Einlassventil (3a) steuert.
Anordnung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Schraube (43) für die Befestigung des Stützfußes (44) am Zylinderkopf (2) und für die Befestigung einer Kipphebelwelle (71) am Stützkörper (40) umfasst.
Brennkraftmaschine (1), insbesondere die eines Nutzfahrzeuges, welche umfasst: eine bestimmte Anzahl von Zylindern, wobei für jeden dieser Zylinder der Zylinderkopf (2) mit mindestens einem Abgasventil (3) ausgestattet ist und jedes dieser Abgasventile (3) mit einem zugehörigen Steuernocken ausgestattet ist, welcher ein Profil aufweist, das mindestens einen Bereich umfasst, welcher durch die Veränderung des Ventilspiels auf selektive Weise betätigt werden kann, für jeden Zylinder eine exzentrische Lagerbuchse (52) und einen Kipphebel (18), welcher zwischen dem Abgasventil (3) und einem Steuernocken angeordnet ist und mittels der exzentrischen Lagerbuchse (52) an eine Kipphebelwelle (50) angekoppelt ist, damit er um eine zugehörige Achse (57) schwingen kann, sowie Betätigungsmittel (60, 62), welche so ausgelegt sind, dass sie die exzentrische Lagerbuchse (52) in Bezug auf den Zylinderkopf (2) um die Kipphebelwelle (50) drehen, damit die Achse (57) der Schwingung der Kipphebel (18) verschoben wird und das Ventilspiel zwischen diesen Kipphebeln (18) und den Abgasventilen (3) verändert wird, ferner einen Stützkörper (40) für die Kipphebelwellen (50), der mit dem Zylinderkopf (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (60, 62) umfassen: einen radialen Hebel (60), welcher starr mit der exzentrischen Lagerbuchse (52) verbunden ist, und eine am genannten Stützkörper befestigte Betätigungsvorrichtung (62), welche ein bewegliches Teil (64) umfasst, das mit dem Hebel (60) verbunden werden kann.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (62) einen feststehenden Körper (63) umfasst, der mit dem Stützkörper (40) verbunden werden kann.
Brennkraftmaschine gemäß einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (39) einen Stützfuß (44), welcher mit dem Zylinderkopf (2) verbunden ist, und ein starr mit diesem Stützfuß (44) verbundenes Gabelstück (47) für die Aufnahme von mindestens einer Kipphebelwelle (50) umfasst.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (39) ein starr mit dem Stützfuß (44) verbundenes Teil (70) für die Aufnahme eines Kipphebels (18a) umfasst, welcher mindestens ein Einlassventil (3a) steuert.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Schraube (43) für die Befestigung des Stützfußes (44) am Zylinderkopf (2) und für die Befestigung einer Kipphebelwelle (71) am Stützkörper (40) umfasst.