EP2564046A1 - Steuerzylinder für eine motorbremse bei einem turbolader eines fahrzeugmotors - Google Patents

Steuerzylinder für eine motorbremse bei einem turbolader eines fahrzeugmotors

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Publication number
EP2564046A1
EP2564046A1 EP11715528A EP11715528A EP2564046A1 EP 2564046 A1 EP2564046 A1 EP 2564046A1 EP 11715528 A EP11715528 A EP 11715528A EP 11715528 A EP11715528 A EP 11715528A EP 2564046 A1 EP2564046 A1 EP 2564046A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
cylinder
control cylinder
spring chamber
turbocharger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11715528A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Attila MIHÁLYI
Péter NYILAS
Zsolt Krasznai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP2564046A1 publication Critical patent/EP2564046A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • F02D9/06—Exhaust brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/08—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the pneumatic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded

Definitions

  • the invention relates to a control cylinder for an engine brake for generating a delay function by throttling the exhaust stream outlet side of a turbocharger in a vehicle engine, comprising a cylindrical housing for housing a piston with piston rod, which the cylindrical housing in a spring chamber for accommodating a return spring for the piston rod and a pressure chamber for generating an actuating force for the piston divided by compressed air, wherein a dynamic sealing ring radially between the piston and the inner wall of the
  • Cylinder housing is arranged.
  • Pneumatic cylinders of this type are used, for example, in commercial vehicle technology to actuate valves arranged on the outlet side of a turbocharger of diesel engines.
  • the engine brake control cylinder generates a linear closing and opening force for an operating lever of the valve that is inserted into the exhaust gas exhaust passage of the turbocharger.
  • the control cylinder of the engine brake generates the opening force for the valve
  • JP 08261021 A discloses a control cylinder for an engine brake, which is designed as a single-acting pneumatic cylinder of the type described above.
  • compressed air which is regulated by pressure regulating means at low pressure level, in the
  • Motor brake control cylinder introduced to move the inner piston only against the internal compression spring and stop where a slider is brought into contact with a spring support surface. In this position, the connected engine brake valve is closed, so that only a part of the exhaust gas can pass through this.
  • Compression springs due to regulated at a high pressure level compressed air and stops at a position where a guard comes into contact with the slider to fully close the connected engine brake valve.
  • the control cylinder of the engine brake includes elastomeric sealing means for performing the functionality and sealing between the inner surface of the cylindrical housing and the piston. Furthermore, a check valve against ingress of water and dirt in the spring chamber and other valve means to compensate for the pressure in the
  • control cylinder of a turbocharger which also has a spring chamber for accommodating a return spring for the piston rod and a pressure chamber for generating an oppositely directed thereto
  • Actuating force by the piston of the compressed air has.
  • the piston is also provided here with a dynamic sealing ring, further sealing means for preventing a leakage flow in the extended piston rod are not provided.
  • the pressure chamber In the extended position of the piston rod, the pressure chamber is fully pressurized with compressed air to maintain the connected valve of the turbocharger exhaust line in the closed position so that the engine brake is activated.
  • the additional static sealant allow a slight play and thus a slight leakage to the dynamic
  • the contact pressure of the dynamic sealant can be reduced in the inner wall of the cylinder housing to the To increase service life of the dynamic sealing ring, in particular as a result of temperature increase-related material expansions.
  • the pressure chamber of the control cylinder of the engine brake is thus completely sealed only at said end position of the piston or at least near this end position.
  • the static sealing means by the side face of the dynamic sealing ring of the piston which cooperates with a circular valve seat disposed inside the spring chamber.
  • the dynamic sealing ring forms
  • the circular valve seat is closed by the dynamic sealing ring when the piston has reached its end position described above.
  • the circular valve seat is disposed on a front side of an internal sleeve of the cylinder.
  • the internal socket can be formed directly on the cylinder cover so that it extends axially from the cylinder cover into the spring chamber inside.
  • the static sealing means according to the present invention may also have an additional static
  • Sealing ring which is disposed within the spring chamber, preferably on the inside of the cylinder cover. This additional static sealing ring acts
  • the circular valve seat of the piston may be disposed on the front side of an integral sleeve formed integrally with the piston extending axially therefrom into the spring chamber.
  • Sealing ring of the piston during the movement of the same may well be subject to a slightly continuous leakage.
  • a slight leakage creates one Overpressure against the atmosphere within the spring chamber to prevent ingress of dirt.
  • the leakage of the dynamic sealing ring of the piston and an optional throttle in the wall portion of the spring chamber of the cylinder housing for discharge to the atmosphere can be dimensioned such that the piston moves back automatically when there is an overpressure in the spring chamber to the atmosphere to prevent dirt penetration.
  • a groove or a further can be provided in order to improve the supporting overpressure effect within the spring chamber.
  • Diameter paragraph be attached to the inner wall of the cylinder housing to increase the inner diameter of the cylinder housing locally, so that the overpressure effect within the spring chamber is thereby reliably ensured.
  • a cup-shaped cylindrical housing is recommended, which only by a single
  • Cylinder cover is closed, which is penetrated centrally by the piston rod.
  • the cylinder cover comprises a dynamic seal at the central opening provided therefor.
  • the feed connection for the pressure chamber should be molded onto the bottom region of the cup-shaped cylinder housing by injection molding.
  • the cylinder housing can be made of a sufficiently temperature-resistant plastic or a light metal.
  • FIGS. 1 is a schematic block diagram representation of a turbo charger arrangement of a motor vehicle engine
  • FIG. 2 is a perspective view of throttle means of the exhaust gas flow on the outlet side of the turbocharger of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a longitudinal section of a first embodiment of the further static
  • Fig. 4 is a longitudinal section of a second embodiment of the further static
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of the control cylinder according to FIG. 4 in the extended end position of the piston rod
  • FIGS. 4 and 5 show a longitudinal section of a further variant of the static sealing means based on the principle according to FIGS. 4 and 5,
  • Fig. 7 shows a further sub-variant of the static sealant based on the principle
  • Fig. 8 shows a further sub-variant of the static sealant based on the principle
  • a vehicle engine 1 is equipped with a turbocharger 2.
  • the turbocharger 2 comprises a turbine part 3, which is mechanically connected to a compressor part 4 via a
  • intermediate drive shaft 5 is connected.
  • the exhaust gas from the vehicle engine 1 is through an exhaust pipe 6 to the turbine part 3 of the turbocharger 2 via a
  • Exhaust gas inlet 7 passed.
  • the exhaust gas flow causes rotation of the drive shaft 5 to drive the compressor part 4.
  • the compressor part 4 sucks fresh air from the atmosphere through an air inlet 8 in order to make it available to the vehicle engine 1 via an inlet pipe 9 on the air inlet side.
  • engine brake means are arranged in the region of an exhaust gas outlet 10 of the turbocharger 2, which comprises an engine brake valve 11, which is designed in the manner of a flap valve.
  • the engine brake valve 11 is actuated by a control cylinder 12 of the engine brake to cause a deceleration function by throttling the exhaust flow on the exhaust side of the turbocharger 2 in the region of the exhaust gas outlet 10.
  • the exhaust gas brake valve 11 in the exhaust gas outlet 10 is connected by a lever 13 for converting the linear movement of the control cylinder 12 of the engine brake into a rotational movement for actuating the exhaust gas brake valve 11.
  • the control cylinder 12 of the engine brake is pivotally mounted on a support frame 14 by a screw connection 15, which is arranged to one end of the control cylinder 12 of the engine brake.
  • the first embodiment of the control cylinder 12 of the engine brake comprises a cylinder housing 17 which is cup-shaped and in whose bottom portion 18, a feed connection 19 is arranged for compressed air.
  • the cylinder housing 17 is closed by a cylinder cover 20, which is arranged at the opposite end of the cylinder housing 17 and is attached to the open area of the cylinder housing 17 by a screw connection.
  • the cylinder cover 20 comprises a central opening for
  • the piston rod 21 Passing through the piston rod 21 of the control cylinder 12 of the engine brake.
  • the piston rod 21 is mounted on the inside of a piston 22 which is housed in the cylinder housing 17.
  • the piston 22 divides the cylinder housing 17 into a spring chamber 23 and a pressure chamber 24.
  • a return spring 25 is housed, which surrounds the piston rod 21.
  • the pressure chamber 24 is acted upon by compressed air via a feed connection 14 from a - not shown - pressure source.
  • Pressure chamber 24 given to produce an opening force for the - not shown here - engine brake valve 11 of the turbocharger 2.
  • the actuating force generated by the return spring 25 together with the exhaust gas back pressure is used to pressurize the piston rod 21 so that it generates a closing force for the engine brake valve 11.
  • a dynamic sealing ring 26 is arranged radially outwardly, which seals the piston 22 against the inner wall of the cylinder housing 17 dynamically.
  • the dynamic sealing ring 26 of the piston 22 is subject to a slight continuous leakage during the movement of the piston to produce a controlled positive pressure within the spring chamber 23.
  • the overpressure in the spring chamber 23 is further controlled by check valve means to the atmosphere, which are inserted in the cylinder cover 20. The leakage through the dynamic seal ring 26 in the direction of
  • Fig. 4 shows another embodiment of the invention, wherein the static
  • Sealant include an additional static seal ring 30.
  • the additional static sealing ring 30 is within the spring chamber 23 on the inside of the
  • Cylinder cover 20 arranged.
  • the static sealing ring 30 acts with a
  • the circular valve seat 31 together, which is formed on the piston 22.
  • the circular valve seat 31 of the piston 22 is disposed on the front side of an internal sleeve 32.
  • the internal sleeve 32 is formed on the piston 22 and extends in the direction of the spring chamber 23rd 5 shows a control cylinder 12 'of the engine brake in the extended end position of the piston rod 21.
  • a further pressure flow of prevents the pressure chamber 24 via the spring chamber 23.
  • a slight clearance is formed on the dynamic sealing ring 26 with respect to the inner wall of the cylinder housing 17 to cause a slight leakage pressure flow from the pressure chamber 24 through the spring chamber 23 to the atmosphere.
  • FIG. 6 another static seal ring 30 'is provided on the cylinder cover 20 of the control cylinder 12' of the engine brake.
  • the static seal ring 30 'cooperates with a valve seat 31' by overlapping the edge portion of the distal end of the internal sleeve 32.
  • an inner wall of the cylinder housing 17 is provided with an annular groove 33.
  • the groove 33 locally increases the inner diameter of the cylinder housing 17 for generating a defined overpressure pulse during the lifting movement of the piston 22.
  • a diameter shoulder 34 is provided on the inner wall of the cylinder housing 17, serving the same purpose as described above.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steuerzylinder (12; 12') für eine Motorbremse zur Schaffung einer Verzögerungsfunktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turboladers (2) eines Fahrzeugmotors (1), umfassend ein Zylindergehäuse (17) zur Unterbringung eines Kolbens (22) mit einer Kolbenstange (21) zur Unterteilung des Zylindergehäuses (17) in einer Federkammer (23) zur Unterbringung einer Rückstellfeder (25) für die Kolbenstange (21), und eine Druckkammer (24) zur Erzeugung einer Betätigungskraft durch den Kolben (22) durch Druckluft, wobei ein dynamischer Dichtring (26) radial zwischen dem Kolben (22) und der Innenseite des Zylindergehäuses (17) angeordnet ist, wobei zusätzlich zu dem dynamischen Dichtungsring (26) des Kolbens (22) weitere statische Dichtungsmittel zur Verhinderung eines Leckagestroms von der Druckkammer (24) zu der Federkammer (23), während die Kolbenstange (21) in der ausgefahrenen Endposition ist, vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine Turboladeranordnung mit einem erfindungsgemäßen Steuerzylinder.

Description

KNORR-BREMSE SYSTEME FÜR NUTZFAHRZEUGE GMBH
Steuerzylinder für eine Motorbremse
bei einem Turbolader eines Fahrzeugmotors
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Steuerzylinder für eine Motorbremse zur Erzeugung einer Verzögerungsfünktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turbo laders bei einem Fahrzeugmotor, umfassend ein zylindrisches Gehäuse zur Unterbringung eines Kolbens mit Kolbenstange, welcher das zylindrische Gehäuse in eine Federkammer zur Unterbringung einer Rückstellfeder für die Kolbenstange und eine Druckkammer zur Erzeugung einer Betätigungskraft für den Kolben durch Druckluft unterteilt, wobei ein dynamischer Dichtungsring radial zwischen dem Kolben und der Innenwandung des
Zylindergehäuses angeordnet ist.
Pneumatische Zylinder dieser Art werden in der Nutzfahrzeugtechnik beispielsweise genutzt, um auslassseitig eines Turboladers von Dieselmotoren angeordnete Ventile zu betätigen. Der Steuerzylinder für die Motorbremse erzeugt eine lineare Schließ- und Öffnungskraft für einen Betätigungshebel des Ventils, das in die Abgasauslassleitung des Turboladers eingesetzt ist. Der Steuerzylinder der Motorbremse erzeugt die Öffnungskraft für das Ventil durch
Druckluft, das vom Fahrzeug bereitgestellt wird. Die Rückstellfeder und der Abgasrückstau definiert die Schließkraft für das Ventil. Hintergrund der Erfindung
Die Druckschrift JP 08261021 A offenbart einen Steuerzylinder für eine Motorbremse, der als einfach wirkender Pneumatikzylinder der vorstehend beschriebenen Art gestaltet ist. Im Aufwärmbetrieb, in welchem ein Aufwärmschalter eingeschaltet ist, wird Druckluft, die durch Druckregulierungsmittel auf niederem Druckniveau eingeregelt ist, in den
Steuerzylinder der Motorbremse eingeleitet, um den innenliegenden Kolben nur gegen die interne Druckfeder zu bewegen und dort zu stoppen, wo ein Gleiter in Kontakt mit einer Federträgerfläche gebracht wird. In dieser Stellung ist das angeschlossene Motorbremsventil geschlossen, so dass nur ein Teil des Abgases hierdurch passieren kann.
Wenn das Fahrzeug andererseits im normalen Betrieb ist und die Motorbremse betätigt wird, bewegt sich der Kolben des Steuerzylinders der Motorbremse gegen erste und zweite
Druckfedern infolge von auf einem hohen Druckniveau eingeregelte Druckluft und stoppt an einer Position, bei der eine Schutzeinrichtung mit dem Gleiter in Kontakt kommt, um das angeschlossene Motorbremsventil vollständig zu schließen.
Der Steuerzylinder der Motorbremse umfasst elastomere Dichtungsmittel zur Ausführung der Funktionalität und Dichtheit zwischen der Innenoberfläche des zylindrischen Gehäuses und dem Kolben. Weiterhin ist ein Rückschlagventil gegen Eindringen von Wasser und Schmutz in die Federkammer und weitere Ventilmittel zur Kompensation des Drucks in der
Federkammer während der Beaufschlagungsphase der Druckkammer vorgesehen. Da der Steuerzylinder der Motorbremse benachbart zum Fahrzeugmotor in einer
Hochtemperaturumgebung platziert ist, sind die elastomeren Dichtungsmittel einer sehr hohen thermalen Beanspruchung ausgesetzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pneumatikzylinder zur Betätigung einer Motorbremse zu schaffen, dessen elastomere Dichtungsmittel für einen weiten
Temperaturbereich geeignet sind.
Aus der US 4,825,982 geht ein gattungsgemäßer Steuerzylinder für eine Motorbremse hervor, der eine Federkammer zur Unterbringung einer Rückstellfeder für die Kolbenstange sowie eine Druckkammer zur Erzeugung einer hierzu entgegengesetzt gerichteten Bestätigungskraft durch den Kolben per Druckluft aufweist. Zwischen dem Kolben und der Innenseite des Zylindergehäuses ist ein dynamischer Dichtungsring in Form eines Lippendichtringes vorgesehen. Um einen Leckagestrom von der Druckkammer zu der Federkammer zu verhindern, während die Kolbenstange in der ausgefahrenen Position ist, sind weitere Dichtungsmittel vorgesehen, welche eine Bewegung zusammen mit der inneren Buchse ausführen und daher als dynamische Dichtungsmittel einzuordnen sind. Derartige dynamische Dichtungsmittel unterliegen einem verstärkten Verschleiß aufgrund Reibung.
Aus der DE 699 05 112 T2 geht ein Steuerzylinder eines Turboladers hervor, welcher ebenfalls eine Federkammer zur Unterbringung einer Rückstellfeder für die Kolbenstange sowie eine Druckkammer zur Erzeugung einer entgegengesetzt hierzu gerichteten
Betätigungskraft durch den Kolben der Druckluft aufweist. Zwar ist der Kolben auch hier mit einem dynamischen Dichtungsring versehen, weitere Dichtmittel zur Verhinderung eines Leckagestroms bei ausgefahrener Kolbenstange sind jedoch nicht vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch weitere statische Dichtungsmittel zur Verhinderung eines Leckageluftflusses von der Druckkammer in die Federkammer, während die Kolbenstange in der ausgefahrenen Endposition ist, gemäß Anspruch 1 und Anspruch 10. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei die beanspruchten Abhängigkeiten keine Restriktion hinsichtlich auch anderer sinnvoller Anspruchskombinationen darstellen.
Gemäß der Erfindung sind zusätzlich zu den normalen dynamischen Dichtungsringen um den Kolben weitere statische Dichtungsmittel vorgesehen, die ausschließlich an der
leckagekritischen Endposition des Kolbens wirken. In der ausgefahrenen Stellung der Kolbenstange ist die Druckkammer vollständig mit Druckluft beaufschlagt, um das angeschlossene Ventil der Turboladerabgasleitung in der geschlossenen Position zu halten, so dass die Motorbremse aktiviert wird. Die zusätzlichen statischen Dichtungsmittel erlauben ein geringfügiges Spiel und damit eine geringfügige Leckage an den dynamischen
Dichtungsmitteln um den Kolben herum. Somit kann auch die Anpresskraft der dynamischen Dichtungsmittel in die Innenwandung des Zylindergehäuses reduziert werden, um die Standzeit des dynamischen Dichtrings insbesondere infolge von temperaturerhöhungsbedingten Materialausdehnungen zu erhöhen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Druckkammer des Steuerzylinders der Motorbremse also nur an der besagten Endposition des Kolbens oder zumindest nahe dieser Endposition vollständig abgedichtet.
Die speziellen weiteren statischen Dichtungsmittel des Steuerzylinders der Motorbremse können gemäß der nachfolgenden bevorzugten Ausführungsformen realisiert werden:
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, die statischen Dichtungsmittel durch die Seitenfläche des dynamischen Dichtungsrings des Kolbens zu realisieren, welche mit einem innerhalb in der Federkammer angeordneten kreisförmigen Ventilsitz zusammenwirkt. Somit bildet der dynamische Dichtungsring ein
funktionsintegriertes Bauteil, das also ebenfalls zur Betätigung des kreisrunden Ventilsitzes dient. Der kreisförmige Ventilsitz wird durch den dynamischen Dichtungsring geschlossen, wenn der Kolben seine vorstehend beschriebene Endposition erreicht hat.
Vorzugsweise ist der kreisrunde Ventilsitz an einer Frontseite einer internen Buchse des Zylinders angeordnet. Die interne Buchse kann dabei direkt an den Zylinderdeckel derart angeformt werden, dass diese sich axial vom Zylinderdeckel in die Federkammer hinein erstreckt.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform können die statischen Dichtungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung alternativ auch einen zusätzlichen statischen
Dichtungsring umfassen, der innerhalb der Federkammer angeordnet ist, vorzugsweise an der Innenseite des Zylinderdeckels. Dieser zusätzliche statische Dichtungsring wirkt
vorzugswweise mit einem kreisförmigen Ventilsitz zusammen, welcher seitens des Kolbens angeordnet ist. Vorzugsweise kann der kreisförmige Ventilsitz des Kolbens an der Frontseite einer integrierten Buchse angeordnet sein, die am Kolben angeformt sich axial hiervon in die Federkammer hinein erstreckt.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, dass der dynamische
Dichtungsring des Kolbens während der Bewegung desselben durchaus einer geringfügig kontinuierlichen Leckage unterliegen kann. Eine geringfügige Leckage erzeugt einen Überdruck gegenüber der Atmosphäre innerhalb der Federkammer, um ein Eindringen von Schmutz zu verhindern. Die Leckage des dynamischen Dichtungsrings des Kolbens und eine optionale Drossel im Wandbereich der Federkammer des Zylindergehäuses zur Ableitung an die Atmosphäre können derart dimensioniert werden, dass der Kolben sich selbstständig zurückbewegt, wenn in der Federkammer gegenüber der Atmosphäre ein Überdruck zur Verhinderung von Schmutzeindringung herrscht. Um den unterstützenden Überdruckeffekt innerhalb der Federkammer zu verbessern, kann weiterhin eine Nut oder ein
Durchmesserabsatz an der Innenwandung des Zylindergehäuses angebracht werden, um den Innendurchmesser des Zylindergehäuses lokal zu erhöhen, so dass der Überdruckeffekt innerhalb der Federkammer hierdurch zuverlässig sichergestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuerzylinders der Motorbremse wird ein topfförmiges zylindrisches Gehäuse empfohlen, das lediglich durch einen einzigen
Zylinderdeckel geschlossen wird, welcher von der Kolbenstange zentral durchdrungen wird. Der Zylinderdeckel umfasst an der hierfür vorgesehenen zentralen Öffnung eine dynamische Dichtung. Somit sind nur einige wenige Bauteile miteinander zu montieren, um einen solchen einfach wirkenden Pneumatikzylinder auf Basis der erfindungsgemäßen Lösung zu realisieren.
Vorzugsweise sollte der Speiseanschluss für die Druckkammer an den Bodenbereich des topfförmigen Zylindergehäuses durch Spritzgießen angeformt sein. Dementsprechend kann zumindest das Zylindergehäuse aus einem genügend temperaturresistenten Kunststoff oder aus einem Leichtmetall hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer Turbo laderanordnung eines Kraftfahrzeugmotors,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Drosselmitteln des Abgasstroms auslassseitig des Turbo laders nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der weiteren statischen
Dichtungsmittel für einen Steuerzylinder der Motorbremsung,
Fig. 4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiel der weiteren statischen
Dichtungsmittel für einen Steuerzylinder der Motorbremsung,
Fig. 5 einen Längsschnitt des Steuerzylinders gemäß Fig. 4 in der ausgefahrenen Endposition der Kolbenstange,
Fig. 6 einen Längsschnitt einer weiteren Variante der statischen Dichtungsmittel auf Basis des Prinzips gemäß der Fig. 4 und 5,
Fig. 7 eine weitere Untervariante der statischen Dichtungsmittel auf Basis des Prinzips
gemäß Fig. 4 und 5, und
Fig. 8 eine weitere Untervariante der statischen Dichtungsmittel auf Basis des Prinzips
gemäß der Fig. 4 und 5.
Die Bezugszeichen in den Zeichnungen sowie deren Bedeutung sind in der
Bezugszeichenliste angegeben. Prinzipiell sind identische Bauteile mit denselben
Bezugszeichen in den Figuren versehen.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Gemäß Fig. 1 ist ein Fahrzeugmotor 1 mit einem Turbolader 2 ausgestattet. Der Turbolader 2 umfasst ein Turbinenteil 3, das mechanisch mit einem Kompressorteil 4 über eine
dazwischenliegende Antriebswelle 5 verbunden ist. Das Abgas aus dem Fahrzeugmotor 1 wird durch eine Abgasleitung 6 zum Turbinenteil 3 des Turboladers 2 über einen
Abgaseinlass 7 geleitet. Die Abgasströmung verursacht eine Rotation der Antriebswelle 5, um das Kompressorteil 4 anzutreiben. Das Kompressorteil 4 saugt durch einen Lufteinlass 8 Frischluft aus der Atmosphäre an, um dieses über ein Einlassrohr 9 lufteinlassseitig dem Fahrzeugmotor 1 zur Verfügung zu stellen.
Zusätzlich sind im Bereich eines Abgasauslasses 10 des Turboladers 2 Motorbremsmittel angeordnet, welche ein Motorbremsventil 11 umfasst, das nach Art eines Klappenventils ausgeführt ist. Das Motorbremsventil 11 wird durch einen Steuerzylinder 12 der Motorbremse betätigt, um eine Verzögerungsfunktion durch Drosselung des Abgasflusses ablassseitig des Turboladers 2 im Bereich des Abgasauslasses 10 herbeizuführen.
Im Hinblick auf Fig. 2 wird das Abgasbremsventil 11 im Abgasauslass 10 durch einen Hebel 13 zur Umsetzung der Linearbewegung des Steuerzylinders 12 der Motorbremse in eine Rotationsbewegung zur Betätigung des Abgasbremsventils 11 verbunden. Hierfür ist der Steuerzylinder 12 der Motorbremse schwenkbar an einem Trägerrahmen 14 durch eine Schraub Verbindung 15 angebracht, welche zu einem Ende des Steuerzylinders 12 der Motorbremse angeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite der Schraub Verbindung 15 ist die - nicht weiter dargestellte - Kolbenstange des Steuerzylinders 12 der Motorbremse an einem Ende des Hebels 13 über ein dazwischenliegendes Federelement 16 angebracht.
Gemäß Fig. 3 umfasst das erste Ausführungsbeispiel des Steuerzylinders 12 der Motorbremse ein Zylindergehäuse 17, das topfförmig gestaltet ist und in deren Bodenbereich 18 ein Speiseanschluss 19 für Druckluft angeordnet ist. Das Zylindergehäuse 17 wird durch einen Zylinderdeckel 20 geschlossen, der am gegenüberliegenden Ende des Zylindergehäuses 17 angeordnet ist und am offenen Bereich des Zylindergehäuses 17 durch eine Verschraubung angebracht ist. Weiterhin umfasst der Zylinderdeckel 20 eine Zentralöffnung zur
Hindurchführung der Kolbenstange 21 des Steuerzylinders 12 der Motorbremse. Die Kolbenstange 21 ist innenseitig an einem Kolben 22 angebracht, der im Zylindergehäuse 17 untergebracht ist. Der Kolben 22 unterteilt das Zylindergehäuse 17 in eine Federkammer 23 und eine Druckkammer 24. Innerhalb der Federkammer 23 ist eine Rückstellfeder 25 untergebracht, welche die Kolbenstange 21 umgibt. Die Druckkammer 24 ist mit Druckluft über einen Speiseanschluss 14 von einer - nicht weiter dargestellten - Druckquelle aus beaufschlagbar.
Zur Erzeugung der Rückstellkraft für die Kolbenstange 21 wird Druckluft in die
Druckkammer 24 gegeben, um eine Öffnungskraft für das - hier nicht weiter dargestellte - Motorbremsventil 11 des Turboladers 2 zu erzeugen. Im Gegensatz hierzu wird die durch die Rückstellfeder 25 gemeinsam mit dem Abgasrückdruck erzeugte Betätigungskraft dafür genutzt, die Kolbenstange 21 zu beaufschlagen, so dass diese eine Schließkraft für das Motorbremsventil 11 erzeugt.
Am Kolben 22 ist ein dynamischer Dichtungsring 26 außenradial angeordnet, der den Kolben 22 gegen die Innenwandung des Zylindergehäuses 17 dynamisch abdichtet. Der dynamische Dichtungsring 26 des Kolbens 22 unterliegt einer geringfügig kontinuierlichen Leckage während der Bewegung des Kolbens, um einen kontrollierten Überdruck innerhalb der Federkammer 23 zu erzeugen. Der Überdruck in der Federkammer 23 wird ferner gesteuert durch Rückschlagventilmittel zur Atmosphäre hin, die im Zylinderdeckel 20 eingesetzt sind. Die Leckage durch den dynamischen Dichtungsring 26 hindurch in Richtung der
Federkammer 23 wird unterbrochen, wenn die Seitenfläche 27 des dynamischen
Dichtungsrings 26 den hierzu korrespondierenden Ventilsitz 28 erreicht hat. Nun ist das System nach außen hin dicht.
Die Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die statischen
Dichtungsmittel einen zusätzlichen statischen Dichtungsring 30 umfassen. Der zusätzliche statische Dichtungsring 30 ist innerhalb der Federkammer 23 an der Innenseite des
Zylinderdeckels 20 angeordnet. Der statische Dichtungsring 30 wirkt mit einem
kreisförmigen Ventilsitz 31 zusammen, welcher am Kolben 22 ausgebildet ist. Der kreisförmige Ventilsitz 31 des Kolbens 22 ist an der Frontseite einer internen Buchse 32 angeordnet. Die interne Buchse 32 ist am Kolben 22 angeformt und erstreckt sich in Richtung der Federkammer 23. Die Fig. 5 zeigt einen Steuerzylinder 12' der Motorbremse in der ausgefahrenen Endstellung der Kolbenstange 21. In dieser Endstellung ist der kreisförmige Ventilsitz 31 des Kolbens 22 in Kontakt mit dem hierzu korrespondierenden Dichtring 30 am Zylinderdeckel 20. In dieser Position wird ein weiterer Druckfluss von der Druckkammer 24 über die Federkammer 23 verhindert. Auch hier ist am dynamischen Dichtungsring 26 ein geringfügiges Spiel ausgebildet gegenüber der Innenwandung des Zylindergehäuses 17, um einen geringfügigen Leckagedruckfluss von der Druckkammer 24 über die Federkammer 23 zur Atmosphäre hin zu bewirken.
Gemäß Fig. 6 ist ein anderer statischer Dichtungsring 30' an dem Zylinderdeckel 20 des Steuerzylinders 12' der Motorbremse vorgesehen. Der statische Dichtungsring 30' wirkt mit einem Ventilsitz 31 ' durch Überlappen im Randbereich des distalen Endes der internen Buchse 32 zusammen.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist eine Innenwandung des Zylindergehäuses 17 eine ringförmige Nut 33 vorgesehen. Die Nut 33 vergrößert lokal den Innendurchmesser des Zylindergehäuses 17 zur Erzeugung eines definierten Überdruckimpulses während der Hubbewegung des Kolbens 22.
Hinsichtlich Fig. 8 ist an Stelle einer Nut ein Durchmesserabsatz 34 an der Innenwandung des Zylindergehäuses 17 vorgesehen, der demselben Zweck, wie vorstehend beschrieben, dient.
Bezugszeichenliste
Fahrzeugmotor
Turbo lader
Turbinenteil
Kompressorteil
Antriebswelle
Abgasleitung
Abgaseinlass
Lufteinlass
Einlassrohr
Abgasauslass
Motorbremsventil
Steuerzylinder
Hebel
Trägerrahmen
Schraub Verbindung
Federelement
Zylindergehäuse
Bodenbereich
Speiseanschluss
Zylinderdeckel
Kolbenstange
Kolben
Federkammer
Druckkammer
Druckfeder
dynamischer Dichtungsring
Seitenfläche
Ventilsitz
interne Buchse
statischer Dichtungsring
Ventilsitz
Interne Buchse
Nut
Durchmesserabsatz

Claims

N e u e A n s p r ü c h e
1. Steuerzylinder (12; 12') für eine Motorbremse zur Schaffung einer Verzögerungs- funktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turboladers (2) eines Fahrzeugmotors (1), umfassend ein Zylinbdergehäuse (17) zur Unterbringung eines Kolbens (22) mit einer Kolbenstange (21) für eine Unterteilung des Zylindergehäuses (17) in
einer Federkammer (23) zur Unterbringung einer Rückstellfeder (25) für die
Kolbenstange (21), und
eine Druckkammer (24) zur Erzeugung einer Betätigungskraft durch den Kolben (22) per Druckluft, wobei
ein dynamischer Dichtungsring (26) radial zwischen dem Kolben (22) und der Innenseite des Zylindergehäuses (17) angeordnet ist, wobei zusätzlich zu dem dynamischen Dichtungsring (26) des Kolbens (22),
weitere Dichtungsmittel zur Verhinderung eines Leckagestroms von der
Druckkammer (24) zu der Federkammer (23), während die Kolbenstange (21) in der ausgefahrenen Endposition ist, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Dichtungsmittel als statische Dichtungsmittel ausgeführt sind.
2. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die statischen Dichtungsmittel durch eine Seitenfläche (27) des dynamischen Dichtungsrings (26) realisiert sind, die mit einem kreisförmigen Ventilsitz (28) korrespondiert, der innerhalb der Federkammer (23) angeordnet ist.
3. Steuerzylinder (12; 12 ') nach Anspruch 2 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Ventilsitz (28) frontseitig einer internen Buchse (29) angeordnet ist, die axial gerichtet von einem Zylinderdeckel (20) aus sich in die Federkammer (23) hinein erstreckt.
4. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die statischen Dichtungsmittel einen zusätzlichen statischen Dichtungsring (30; 30') umfassen, der innerhalb der Federkammer (23) an der Innenseite des Zylinderdeckels (20) angeordnet ist und mit einem kreisförmigen Ventilsitz (31 ; 31 ') des Kolbens (22) zusammenwirkt.
5. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 4 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Ventilsitz (31) des Kolbens (22) frontseitig einer internen Buchse (32) angeordnet ist, die sich axial vom Kolben (22) in Richtung der Federkammer (23) hinein erstreckt.
6. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Dichtungsring (26) des Kolbens (22) während der Bewegung des Kolbens (22) eine definiert kontinuierliche Leckage aufweist, um einen Überdruck innerhalb der Federkammer (23) zu erzeugen.
7. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (23) oder ein Durchmesserabsatz (34) an der Innenwand des Zylindergehäuses (17) angeordnet ist, um den Innendurchmesser des
Zylindergehäuses (17) lokal zu erweitern, so dass ein hierdurch definierter Überdruck in der Federkammer (23) erzeugbar ist.
8. Steuerzylinder (12; 12') nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Zylindergehäuse (17) durch einen einzigen Zylinderdeckel (20) geschlossen ist, der eine Zentralöffnung zur Durchführung der
Kolbenstange (21) aufweist.
9. Steuerzylinder (12; 12') nach Anspruch 8 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Speiseanschluss (19) der Druckkammer (24) im
Bodenbereich (18) des topfförmigen Zylindergehäuses (17) integriert ist.
10. Turboladeranordnung für einen Fahrzeugmotor (1) mit Motorbremsmitteln, umfassend einen Steuerzylinder (12) zur Betätigung eines Motorbremsventils (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
11. Turbo laderanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft für die Kolbenstange (21) durch zugeführte Druckluft erzeugt wird, die eine Öffnungskraft für das Motorbremsventil (11) des Turboladers (2) erzeugt.
12. Turboladeranordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungskraft der Kolbenstange (21) durch die Rückstellfeder (25) gemeinsam mit dem Abgas Rückdruck erzeugt wird, welcher eine Schließkraft für das Motorbremsventil (11) des Turboladers (2) erzeugt.
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