EP0175070A1 - Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse - Google Patents

Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse Download PDF

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EP0175070A1
EP0175070A1 EP19850107939 EP85107939A EP0175070A1 EP 0175070 A1 EP0175070 A1 EP 0175070A1 EP 19850107939 EP19850107939 EP 19850107939 EP 85107939 A EP85107939 A EP 85107939A EP 0175070 A1 EP0175070 A1 EP 0175070A1
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valve
exhaust pipe
closed position
valve body
throttle valve
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    • Y10T137/87523—Rotary valve
    • Y10T137/87531—Butterfly valve

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting the dynamic pressure of an exhaust motor brake, in which a throttle valve is movably mounted in an exhaust pipe from an open position to a closed position and a recess is provided which passes through the throttle valve in the closed position.
  • a limiting device known from practice only consists of the passing recess, which is a continuously open opening in the throttle valve. This continuously open breakthrough prevents the build-up of a sufficient back pressure at low engine speeds and also reduces the back pressure when the reduction is not desired.
  • the device according to the invention is, solving this problem, characterized in that the passing recess is a valve bore provided in the exhaust pipe, which is arranged on the end face of the throttle valve in the closed position and the throttle valve end face projects on both sides by at least one fifth of its diameter and one in the valve bore displaceable valve body is pushed into the closed position by means of a spring which is arranged at a distance from the exhaust pipe.
  • the force of the spring is set to the predetermined upper dynamic pressure limit and allows the valve body to retract when this dynamic pressure limit is reached. This clears the valve bore and gas can pass through the throttle face through the valve bore.
  • This limitation device is not very expensive and causes little or no negligible additional noise from the exhaust motor brake.
  • the temperature dependence of the spring force of the spring is taken into account by the distance of the spring from the heat-radiating exhaust pipe. The facility works quietly and regardless of the temperature of the exhaust pipe.
  • valve bore or the valve body projects beyond the throttle valve end face on both sides by at least a quarter of the diameter.
  • An increase in the protrusion does not only result in an increase in the passage cross section. Since the pressure opening the valve only acts on one projecting area of the valve body and the spring force is not to be set too low because of the desired robustness, a considerable or increased size of the projecting area of the valve body is desirable.
  • the spring has an increasing spring characteristic within the defined stroke of the valve body.
  • the valve body does not open completely every time the specified upper dynamic pressure limit is exceeded, but continues to open as it is exceeded. Since the spring is associated with an increase in compression due to an increase in compression, the valve is only opened slightly when the upper dynamic pressure limit is slightly exceeded.
  • the compression spring is, for example, a gas compression spring; in as a rule, however, a mechanical spring is used for simplicity. Although all suitable mechanical springs can be used, a helical spring is generally used for simplicity.
  • valve bore and valve body are arranged at a distance from the lowest area of the exhaust pipe, preferably in the uppermost area. This reduces or prevents the ingress of condensed water into the valve.
  • a gas-tight cap adjoins the valve bore, in which a pressure plate supporting the spring is displaceably guided, and the space between the valve body in the closed position and the turntable is connected via a relief channel the exhaust pipe is connected behind the throttle valve in the closed position. Since there must be considerable play between the valve body and the valve bore, gas penetrates under pressure behind the valve body. This gas can then flow out when the valve body is in the closed position.
  • the face of the valve body adapted to the curvature of the inner surface of the exhaust pipe, curved like a gutter and the valve body is secured against rotation about its own axis.
  • the valve body is rotatably designed and arranged in the valve bore and the end face of the valve body is hollowed out in the shape of a spherical shell, the radius of the spherical shell being matched to the inner radius of the exhaust pipe. The valve body is now allowed to rotate around its central axis and there are no anti-rotation sliding guides.
  • the throttle valve is, for example, slidably or rotatably mounted; with rotatable bearings e.g. stops in the exhaust pipe provided for the closed position; an elliptical design of a rotatably mounted throttle valve is conceivable.
  • the throttle valve When closed, the throttle valve has air along its circumference or sufficient play with respect to the exhaust pipe.
  • the path of the valve body is limited at the front by a stop in order to prevent the valve body from penetrating into the interior of the exhaust pipe.
  • the path of the valve body is also limited towards the rear by a stop, since from a certain opening stroke the passage cross section of the valve bore between the two sides of the throttle valve no longer grows.
  • a piece of an exhaust pipe 1 with a circular cross section is provided, in which a throttle valve 2 is arranged so as to be pivotable about an axis 3, which is located in the middle at half the height of the inside diameter of the exhaust pipe.
  • the throttle valve 2 is elliptical in shape and, as can be seen in FIGS. 1, 2 and 4, is in a slightly inclined position when it is in the closed position.
  • the throttle valve 2 turns a circumferential end face 4 in the closed position of the inside of the exhaust pipe 1.
  • the throttle valve 2 is pivoted from the closed position shown in dashed lines in FIG. 4 to a horizontal open position and back via a crank mechanism 5 by means of a piston-cylinder device 6.
  • Ventilge Housing 7 is provided, which extends to the landing of the exhaust pipe and covers it to the outside.
  • the valve housing 7 forms a valve bore 8, which is circular in cross section and tapers on the side facing the interior of the exhaust pipe 1, thus forming an inner stop 9.
  • the valve bore 8 receives a valve body 10 which widens in the direction from the inside to the outside and rests in the closed position on the stop 9 of the valve housing.
  • the valve body 10 has a spherical shell-shaped end face 11 facing the interior of the exhaust pipe and extends beyond the end face 4 of the throttle valve 2 on both sides with a considerable area, as seen in the axial direction of the exhaust pipe 1.
  • the valve body 10 carries an elongated stamp 12 on the back, which protrudes into a cap 13.
  • This cap 13 is attached to the valve housing 7 and secured there by means of a snap ring.
  • a front bent end strip of the cap forms a rear stop 14 for the valve body 10, which limits the back and forth movement of the valve body.
  • a thrust washer 15 is provided which is slidably guided in the cylindrical cap 13.
  • a relief duct 16 with a large cross section opens into the exhaust pipe 1, which leads into the valve bore 8 or Art opens that he is only partially closed by the valve body 10 in the advanced position, ie that it is partially open, and that it is at least partially open according to FIG. 2 even when the valve body is fully pushed back, ie is only partially blocked by the valve body.
  • a helical spring 17 made of wire which is supported on the outside at the bottom of the cap.
  • the support is provided via an adjusting device 18, which need not be provided.

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Abstract

Es gibt eine Einrichtung zur Begrenzung, bei der in einem Auspuffrohr (1) eine Drosselklappe (2) von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung beweglich gelagert ist und eine die in Geschlossenstellung befindliche Drosselklappe passierende Ausnehmung (8) vorgesehen ist. Dabei ist es erwünscht, wenn die Einrichtung unter Berücksichtigung der Gegebenheiten einer Motorbremse und der von einer Motorbremse gewünschten Eigenschaften erst bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Staudruckgrenze wirksam wird. Dies ist erreicht, indem die passierende Ausnehmung eine im Auspuffrohr (1) vorgesehene Ventilbohrung (8) ist, die bei der Stirnfläche (4) der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe (2) angeordnet ist und die Drosselklappe-Stirnfläche beiderseits um mindestens ein Fünftel ihres Durchmessers überragt, und ein in der Ventilbohrung verschieblicher Ventilkörper (10) in die Schließstellung mittels einer Feder (17) gedrängt ist, die mit Abstand vom Auspuffrohr angeordnet ist. Die Feder ist in ihrer Kraft auf die vorgegebene obere Staudruckgrenze eingestellt und läßt den Ventilkörper zurückweichen, wenn diese Staudruckgrenze erreicht ist. Hierdurch wird die Ventilbohrung frei, und Gas kann durch die Ventilbohrung die Drosselklappe-Stirnfläche passieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse, bei der in einem Auspuffrohr eine Drosselklappe von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung beweglich gelagert ist und eine die in Geschlossenstellung befindliche Drosselklappe passierende Ausnehmung vorgesehen ist.
  • Um nachteilige Wirkungen des Staudruckes auf den Motor zu vermeiden, ist es erwünscht, den Staudruck einer Auspuffmotorbremse bei geschlossener Drosselklappe in der Höhe nach oben hin zu begrenzen. Eine durch die Praxis bekannte Einrichtung zur Begrenzung besteht nur aus der passierenden Ausnehmung, die ein ständig offener Durchbruch in der Drosselklappe ist. Dieser ständig offene Durchbruch verhindert bei niedriger Drehzahl des Motors den Aufbau eines ausreichenden Staudruckes und bewirkt auch dann eine Verminderung des Staudruckes, wenn die Verminderung nicht erwünscht ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Berücksichtigung der Gegebenheiten einer Motorbremse und der von einer Motorbremse gewünschten Eigenschaften erst bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Staudruckgrenze wirksam wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die passierende Ausnehmung eine im Auspuffrohr vorgesehene Ventilbohrung ist, die bei der Stirnfläche der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe angeordnet ist und die Drosselklappe-Stirnfläche beiderseits um mindestens ein Fünftel ihres Durchmessers überragt und ein in der Ventilbohrung verschieblicher Ventilkörper in die Schließstellung mittels einer Feder gedrängt ist, die mit Abstand vom Auspuffrohr angeordnet ist.
  • Die Feder ist in ihrer Kraft auf die vorgegebene obere Staudruckgrenze eingestellt und läßt den Ventilkörper zurückweichen, wenn diese Staudruckgrenze erreicht ist. Hierdurch wird die Ventilbohrung frei, und Gas kann durch die Ventilbohrung die Drosselklappe-Stirnfläche passieren. Diese Einrichtung zur Begrenzung ist wenig aufwendig und bewirkt keine oder höchstens vernachlässigbar wenig zusätzliche Geräuschentwicklung der Auspuffmotorbremse. Die Temperaturabhängigkeit der Federkraft der Feder ist durch den Abstand der Feder von dem Hitze abstrahlenden Auspuffrohr berücksichtigt. Die Einrichtung arbeitet also geräuscharm und unabhängig von der Temperatur des Abgasrohres.
  • Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist, wenn die Ventilbohrung bzw. der Ventilkörper die Drosselklappe-Stirnfläche beiderseits um mindestens ein Viertel des Durchmessers überragt. Eine Vergrößerung des Überragens ergibt nicht nur eine Vergrößerung des Durchlaß-Querschnittes. Da der das Ventil öffnende Druck nur auf den einen überragenden Bereich des Ventilkörpers wirkt und die Federkraft der erwünschten Robustheit wegen nicht zu niedrig anzusetzen ist, ist eine erhebliche bzw. gesteigerte Größe des überragenden Bereiches des Ventilkörpers erwünscht.
  • Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Feder im Rahmen des festgelegten Hubweges des Ventilkörpers eine ansteigende Federkennlinie aufweist. Der Ventilkörper öffnet also nicht bei jedem Überschreiten der festgelegten oberen Staudruckgrenze gleich vollständig, sondern mit wachsendem Überschreiten weiter. Da bei der Feder mit einer Kompressionszunahme ein Kraftanstieg verbunden ist, wird das Ventil bei einem geringen Überschreiten der oberen Staudruckgrenze nur wenig geöffnet.
  • Die Druckfeder ist zum Beispiel eine Gasdruckfeder; in der Regel wird aber der Einfachheit wegen eine mechanische Feder verwendet. Obzwar alle geeigneten mechanischen Federn einsetzbar sind, wird in der Regel der Einfachheit wegen eine Wendel feder verwendet.
  • Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn Ventilbohrung und Ventilkörper mit Abstand vom untersten Bereich des Auspuffrohres, vorzugsweise in dessen obersten Bereich, angeordnet sind. Hierdurch wird das Eindringen von Kondenswasser in das Ventil vermindert bzw. verhindert.
  • Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn sich hinter dem Ventilkörper an die Ventilbohrung eine an sich gasdichte Kappe anschließt, in der eine die Feder abstützende Druckscheibe verschiebbar geführt ist, und der Raum zwischen dem in Schließstellung befindlichen Ventilkörper und der Drehscheibe über einen Entlastungskanal an das Auspuffrohr hinter der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe angeschlossen ist. Da zwischen Ventilkörper und Ventilbohrung ein beachtliches Spiel vorhanden sein muß, dringt Gas unter Druck hinter den Ventilkörper. Dieses Gas kann dann abströmen, wenn sich der Ventilkörper in Geschlossenstellung befindet.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Stirnfläche des Ventilkörpers, angepaßt an die Krümmung der Innenfläche des Auspuffrohres, rinnenartig gekrümmt und ist der Ventilkörper gegen Drehungen um die eigene Achse gesichert. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Ventilkörper in der Ventilbohrung drehbar gestaltet und angeordnet ist und die Stirnfläche des Ventilkörpers kugelschalenförmig gehöhlt ist, wobei der Radius der Kugelschale dem Innenradius des Auspuffrohres angepaßt ist. Der Ventilkörper darf sich jetzt um seine Mittelachse drehen, und es entfallen drehungsverhindernde Gleitführungen.
  • Die Drosselklappe ist zum Beispiel schiebbar oder drehbar gelagert; bei drehbarer Lagerung sind z.B. für die Geschlossenstellung Anschläge im Auspuffrohr vorgesehen; eine elliptische Gestaltung einer drehbar gelagerten Drosselklappe ist denkbar. Die Drosselklappe hat bei Geschlossenstellung entlang ihrem Umfang Luft bzw. ausreichendes Spiel gegenüber dem Auspuffrohr. Der Weg des Ventilkörpers ist nach vorne hin durch Anschlag begrenzt, um ein Eindringen des Ventilkörpers in das Innere des Auspuffrohres zu verhindern. Der Weg des Ventilkörpers ist auch nach hinten hin durch Anschlag begrenzt, da ab einem bestimmten Öffnungshub der Durchlaß-Querschnitt der Ventilbohrung zwischen den beiden Seiten der Drosselklappe nicht mehr wächst.
  • In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt:
    • Fig. 1 einen Schnitt einer Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse, bei schließendem Ventilkörper,
    • Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 bei öffnendem Ventilkörper
    • Fig. 3 eine Vorderansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1 und
    • Fig. 4 eine Seitenansicht der Einrichtung gemäß Fig. l.
  • Gemäß Zeichnung ist ein Stück eines im Querschnitt kreisförmigen Auspuffrohres 1 vorgesehen, in dem eine Drosselklappe 2 um eine Achse 3 schwenkbar angeordnet ist, die sich mittig in halber Höhe des Innendurchmessers des Auspuffrohres befindet. Die Drosselklappe 2 ist elliptisch gestaltet und befindet sich, wie Fig. 1, 2 und 4 erkennen lassen, in einer leichten Schräglage, wenn sie sich in Geschlossenstellung befindet. Die Drosselklappe 2 wendet in Geschlossenstellung der Innenseite des Auspuffrohres 1 eine umlaufende Stirnfläche 4 zu. Das Schwenken der Drosselklappe 2 aus der in Fig. 4 gestrichelt gezeigten Geschlossenstellung in eine waagerechte Offenstellung und zurück erfolgt über einen Kurbeltrieb 5 mittels einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 6.
  • An der Oberseite des Auspuffrohres 1 ist ein Ventilgehäuse 7 vorgesehen, das sich auf die Landung des Auspuffrohres erstreckt und dieses nach außen hin verdeckt. Das Ventilgehäuse 7 bildet eine im Querschnitt kreisrunde Ventilbohrung 8, die sich auf der dem Inneren des Auspuffrohres 1 zugewendeten Seite absatzartig verjüngt und so einen inneren Anschlag 9 bildet. Die Ventilbohrung 8 nimmt einen Ventilkörper 10 auf, der sich in Richtung von innen nach außen absatzartig erweitert und in Schließstellung an dem Anschlag 9 des Ventilgehäuses anliegt. Der Ventilkörper 10 weist dem Inneren des Auspuffrohres zugewendet eine kugelschalenförmig gehöhlte Stirnfläche 11 auf und überragt die Stirnfläche 4 der Drosselklappe 2 in Achsrichtung des Auspuffrohres 1 gesehen beiderseits mit einem beachtlichen Bereich.
  • Der Ventilkörper 10 trägt an der Rückseite einen länglichen Stempel 12, der in eine Kappe 13 ragt. Diese Kappe 13 ist an das Ventilgehäuse 7 angesetzt und an diesem mittels Sprengring gesichert. Ein vorderer umgebogener Endstreifen der Kappe bildet für den Ventilkörper 10 einen hinteren Anschlag 14, der die Hin- und Herbewegung des Ventilkörpers nach hinten hin begrenzt. Am hinteren Ende des Stempels 12 ist eine Druckscheibe 15 vorgesehen, die in der zylindrischen Kappe 13 gleitbar geführt ist. Auf der Abströmseite der geschlossenen Drosselklappe 2 mündet in das Auspuffrohr 1 ein im Querschnitt recht großer Entlastungskanal 16, der in die Ventilbohrung8derart mündet, daß er bei vorgeschobener Stellung des Ventilkörpers 10 von diesem nur teilweise verschlossen ist, d.h. daß er teilweise offen ist, und daß er gemäß Fig. 2 auch bei völlig zurückgeschobenem Ventilkörper zumindest teilweise offen ist, d.h. vom Ventikörper nur teilweise versperrt ist.
  • An der Rückseite der Druckscheibe 15 ist eine wendelförmige, aus Draht bestehende Feder 17 abgestützt, die nach außen hin am Boden der Kappe abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt über eine Verstelleinrichtung 18, die aber nicht vorgesehen zu sein braucht.
  • Bei vorgeschobener Stellung des Ventilkörpers 10 gemäß Fig. 1 ist die Feder 17 bereits gespannt; bei zurückgeschobener Stellung des Ventilkörpers 10 gemäß Fig. 2 ist die Feder 17 verstärkt gespannt. Wie Fig. 3 und 4 erkennen lassen, läßt sich die Drosselklappe 2 aus der waagerechten, d.h. parallel zur Mittelachse des Auspuffrohres 1 verlaufenden Offenstellung in die quer zu der Mittelachse verlaufende Geschlossenstellung bringen.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse, bei der in einem Auspuffrohr eine Drosselklappe von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung beweglich gelagert ist und eine die in Geschlossenstellung befindliche Drosselklappe passierende Ausnehmung vorgesehen ist, dadurch qekennzeichnet, daß die passierende Ausnehmung eine im Auspuffrohr (1) vorgesehene Ventilbohrung (8) ist, die bei der Stirnfläche (4) der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe (2) angeordnet ist und die Drosselklappe-Stirnfläche beiderseits um mindestens ein Fünftel ihres Durchmessers überragt, und ein in der Ventilbohrung verschieblicher Ventilkörper (10) in die Schließstellung mittels einer Feder (17) gedrängt ist, die mit Abstand vom Auspuffrohr angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrung (8) bzw. der Ventilkörper (10) die Drosselklappe (2) -Stirnfläche (4) beiderseits um mindestens ein Viertel des Durchmessers überragt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, daß die Feder (17) im Rahmen des festgelegten Hubweges des Ventilkörpers (10) eine ansteigende Federkennlinie aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch qekennzeichnet, daß Ventilbohrung (8) und Ventilkörper (10) mit Abstand vom unteren Bereich des Auspuffrohres (1) vorzugsweise in dessen obersten Bereich angeordnet sind.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß sich hinter dem Ventilkörper (10) an die Ventilbohrung (8) eine an sich gasdichte Kappe (13) anschließt, in der eine die Feder (7) abstützende Druckscheibe (15) verschiebbar geführt ist, und der Raum zwischen dem in Schließstellung befindlichen Ventilkörper (10) und der Druckscheibe (15) über einen Entlastungskanal (16) an das Auspuffrohr (1) hinter der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe (2) angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) in der Ventilbohrung (8) drehbar gestaltet und angeordnet ist und die Stirnfläche (11) des Ventilkörpers (10) kugelschalenförnig gehöhlt ist, wobei der Radius der Kugelschale dem Innenradius des Auspuffrohres (1) angepaßt ist.
1. Einrichtung zur Begrenzung des Staudruckes einer Auspuffmotorbremse, bei der in einem Auspuffrohr eine Drosselklappe von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung beweglich gelagert ist und eine die in Geschlossenstellung befindliche Drosselklappe passierende Ausnehmung vorgesehen ist, dadurch qekennzeichnet, daß die passierende Ausnehmung eine im Auspuffrohr (1) vorgesehene Ventilbohrung (8) ist, die bei der Stirnfläche (4) der in Geschlossenstellung befindlichen Drosselklappe (2) angeordnet ist und die Drosselklappe-Stirnfläche beiderseits um mindestens 1/5 ihres Durchmessers überragt, und ein in der Ventilbohrung verschieblicher Ventilkörper (10) in die Schließstellung mittels einer Feder (17) gedrängt ist, mit Abstand vom Auspuffrohr angeordnet ist, daß der Querschnitt des Auspuffrohres rund, die Drosselklappe elliptisch und die Drosselklappe bei Geschlossenstellung in einer leichten Schräglage ist, sowie daß eine solche Anordnung der Ventilbohrung (8) vorgesehen ist, daß die Stirnfläche (4) der Drosselklappe (2) nur bei deren Geschlossenstellung bei der Ventilbohrung bzw. dem Ventilkörper (10) angeordnet ist, wobei die Stirnfläche (11) des Ventilkörpers (10) angepaßt an die Krümmung der Innenfläche des Auspuffrohres (1) gekrümmt ist. (Es folgen die ursprünglichen Ansprüche 2 - 6.)
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