EP2721274A1 - Steuerzylinder für eine motorbremse mit mitteln zur erzeugung einer rückfederung - Google Patents

Steuerzylinder für eine motorbremse mit mitteln zur erzeugung einer rückfederung

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EP2721274A1
EP2721274A1 EP12728255.6A EP12728255A EP2721274A1 EP 2721274 A1 EP2721274 A1 EP 2721274A1 EP 12728255 A EP12728255 A EP 12728255A EP 2721274 A1 EP2721274 A1 EP 2721274A1
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EP
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piston
spring
control cylinder
piston rod
generating
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EP12728255.6A
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EP2721274B1 (de
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Andras Voith
Janos Toth
Attila Mihalyi
Kornel Kantor
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Publication of EP2721274B1 publication Critical patent/EP2721274B1/de
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/226—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having elastic elements, e.g. springs, rubber pads
    • 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
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    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/148—Lost-motion means between the piston and the output

Definitions

  • the invention relates to a control cylinder for an engine brake for generating a deceleration function by throttling the exhaust gas flow 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 the piston cooperates with means for generating a springback.
  • 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 closing force for the valve by compressed air provided by the vehicle.
  • the return spring and exhaust back pressure defines 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.
  • an intermediate element with a prestressed spring and axial return spring means is used in the power flow between the piston rod of the control cylinder and a lever actuating the engine brake valve.
  • the intermediate element allows a limited back opening of a throttle valve of the engine brake valve by way of a limited springback at undesirably high pressure in the exhaust pipe.
  • this additional intermediate element requires a correspondingly large installation space and increased parts and assembly costs. It is therefore an object of the present invention to provide means for generating a springback between the piston rod of the control cylinder and the engine brake valve, which consist of a few individual parts and are designed small-sized.
  • the object is based on a control cylinder according to the preamble of
  • the invention includes the technical teaching that special means for generating the
  • compositions according to the invention for generating the springback can according to
  • the elastic spacers are dimensioned so that the relative movement between piston rod and piston only at undesirably high pressure, i. If too much force of the throttle valve is created. This relative movement between piston rod and piston allows for a limited travel
  • the means for generating the springback comprise a prestressed spring arranged within the cylindrical housing, which acts on the one hand on the piston rod and on the other hand on the piston.
  • the spring may be formed as a compression spring made of spring steel, which is coupled via a mounted on the piston rod disc side of the piston rod. On the other side, the spring can come coaxially on the piston end face to the plant.
  • the spring travel of the spring is adjustable by means of an adjusting screw acting thereon.
  • the piston rod should be longitudinally slidably guided relative to the piston, for example, be plugged end into a corresponding coaxial recess of the piston.
  • the means for generating the springback comprise a compressed air spring housed within the cylindrical housing, which acts on the one hand on the piston rod and on the other hand on the piston.
  • a pneumatic spring for example, consist of a piston integrated in the cylindrical working space, which cooperates with a piston arranged therein, on which the piston rod is mounted.
  • the cylindrical working space can be ventilated by way of a pressure limiting valve in order to prevent the
  • cylindrical working space can also be connected via a discharge valve to the environment in order to limit the pressure in the working space to a maximum value.
  • control cylinder according to the invention should be protected on the part of the spring chamber against contamination to a long service life, in particular the above-described Valve technology, to ensure.
  • the piston rod relative to the cylinder cover of the cylindrical housing according to another measure improving the invention are sealed with a seal, wherein in the cylinder cover an outwardly leading check valve is arranged to pressure from the spring chamber to the
  • a refill valve can be integrated, which is arranged between the spring chamber and the pressure chamber.
  • the refill valve prevents low pressure in the spring chamber, which would cause, inter alia, a suction effect for impurities from the outside.
  • Figure 1 is a schematic representation of a turbocharger arrangement of a
  • FIG. 2 is a perspective view of throttle means of the
  • 3 a to 3c show a first embodiment of the means for generating the springback within a control cylinder at different positions of the piston rod
  • Figure 4 shows a further embodiment of the means for generating the
  • Figure 5 shows a third embodiment of the means for generating the
  • Figure 6 shows a modification of the embodiment of Figure 5 with respect to valve technology, which cooperate with the means for generating the springback, and
  • FIG. 7 shows a further modification of an embodiment according to FIG. 5
  • 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 an intermediate drive shaft 5.
  • the exhaust gas from the vehicle engine 1 is passed through an exhaust pipe 6 to the turbine part 3 of the turbocharger 2 via an inlet 7.
  • the exhaust gas flow causes a rotation of the drive shaft 5 to the
  • engine braking means are arranged in the region of an exhaust gas outlet 10 of the turbocharger 2, which comprises an exhaust gas brake valve 11, which is designed in the manner of a flap valve.
  • the exhaust brake valve 11 is controlled by a control cylinder 12 of the engine brake actuated to bring about a deceleration function by throttling the exhaust gas flow on the exhaust side of the turbocharger 2 in the region of the exhaust gas outlet 10.
  • Rotational movement for actuating the engine brake valve 11 is connected.
  • the control cylinder 12 of the engine brake is pivotally mounted on a support frame, which is arranged to one end of the control cylinder 12 of the engine brake.
  • the control cylinder 12 comprises a cylindrical housing 13 for accommodating a piston 14 with the piston rod 15 therefrom.
  • the piston 14 divides the housing 13 into a spring chamber 16 for accommodating a return spring 17 for the piston rod 15 and a pressure chamber 18 for generating a Operating force by the piston 14 by compressed air.
  • the throttle valve of the engine brake valve arranged therein is loaded by the pressure with a torque in the opening direction and the piston rod 15 is loaded with an increased restoring axial force. If this axial force is greater than the force of
  • the spring travel of the means for generating the springback via an adjusting screw 23 is adjustable.
  • the adjusting screw 23 is screwed on the front side of the piston rod 15.
  • the head of the adjusting screw 23 forms an end stop with a shoulder formed on the piston 14 within a coaxial recess.
  • the adjusting screw 23 is to be adjusted during assembly of the control cylinder 13 and should be secured with adhesive or the like.
  • the required by screwing the adjusting screw 23 in the piston 14 mounting hole is closed with a sealing washer 24.
  • the means for generating the springback arranged between the piston 14 and the piston rod 15 comprise one
  • Compressed air spring which consists of a piston rod 15 attached to the end of the piston 25 and a side of the piston 14 of the control cylinder 12 'cylindrical working space 26.
  • the working space 26 is in pneumatic communication with the pressure chamber 18 of the control cylinder 12 'through an opening 27 in a disk 28 which is firmly inserted in the piston 14.
  • On the working surfaces of the piston 14 and the inner piston 25 thus acts the same within the pressure chamber 18 applied pressure.
  • the diameter of the piston 14 is to be dimensioned so that the force exerted by pressurization force is greater than the spring force of the return spring 17 and the actuating force of the - not shown here - throttle valve of the engine brake valve.
  • the diameter of the inner piston 25 is to be dimensioned such that the force exerted due to pressurization is equal to the return opening force of the throttle valve of the engine brake valve.
  • the operating pressure of the control piston 12 In order to keep the return force of the piston rod 15 to almost constant value, the operating pressure of the control piston 12 'must be kept within narrow limits. Since the Actuating pressure between cut-in pressure and cut-off pressure of the air supply system can change, even in special cases can fall to a backup pressure, it is advantageous if the actuation pressure is below the operating pressure range.
  • such an actuation pressure is secured via a pressure limiting valve 29.
  • the pressure relief valve 29 can a sufficient pressure
  • the pressure limiting valve 29 serves to ventilate the cylindrical pressure
  • Working space 26 of the air spring and is arranged in the piston 14 of the control cylinder 12 '.
  • the pressure relief valve 29 is adjusted so that in the working space 26 a
  • Actuating pressure is ensured, which is below the real operating pressures.
  • the cylindrical working space 26 is connected via a built-in piston 25 in the discharge valve 30 with the environment to limit the pressure in the working space 26 to a maximum value.
  • the drain valve 30 provides e.g. a check valve with an elevated
  • Drain spring chamber 16 In this case, the diameter of the working space 26 must be dimensioned so that the desired rearward opening force of the throttle valve is not exceeded at the opening pressure of the blow-off valve 30.
  • the piston rod 15 is sealed relative to a cylinder cover 31 of the cylindrical housing 13 with a seal 32.
  • an outwardly leading check valve 33 is arranged to remove excess pressure from the spring chamber 16 to the environment. As a result, the spring chamber 16 is protected against contamination from the outside.
  • a refill valve 34 is further integrated, which is arranged between the spring chamber 16 and the pressure chamber 18.
  • the refill valve 34 is the Working chamber 18 is only connected to the spring chamber 16 when the pressure difference is below a limit - for example, 1, 6bar -.
  • the refill valve 34 may be performed by the valve body as Elastomerbauteil.
  • the refill valve 34 prevents dirt from being sucked into the spring chamber 16 from the outside, since during return movement of the piston 14 the spring chamber volume becomes larger, which leads to a low pressure below the atmospheric pressure in the spring chamber 16. The low pressure prevents the return movement of the piston 14 and a suction effect, whereby dirt can be sucked from the outside. This is no longer to be feared due to the pressure compensation brought about by the refill valve 34.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steuerzylinder (12) für eine Motorbremse zur Schaffung einer Verzögerungsfunktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turboladers (2) eines Fahrzeugmotors (1), umfassend ein zylindrisches Gehäuse (13) zur Unterbringung eines Kolbens (14) mit einer Kolbenstange (15) für eine Unterteilung des Gehäuses (13) in einer Federkammer (16) zur Unterbringung einer Rückstellfeder (17) für die Kolbenstange (21), und eine Druckkammer (18) zur Erzeugung einer Betätigungskraft durch den Kolben (14) per Druckluft, wobei der Kolben (14) mit Mitteln zur Erzeugung einer Rückfederung zusammenwirkt, wobei die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung innerhalb des zylindrischen Gehäuses (13) als elastische Abstandhalter zwischen Kolben (14) und Kolbenstange (15) ausgebildet sind.

Description

Steuerzylinder für eine Motorbremse mit
Mitteln zur Erzeugung einer Rückfederung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Steuerzylinder für eine Motorbremse zur Erzeugung einer Verzögerungsfunktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turboladers 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 der Kolben mit Mitteln zur Erzeugung einer Rückfederung zusammenwirkt.
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 Schließkraft für das Ventil durch Druckluft, das vom Fahrzeug bereitgestellt wird. Die Rückstellfeder und der Abgasrückstau definiert die Öffnungskraft für das Ventil.
LK: 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.
Gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik, wird im Kraftfluss zwischen der Kolbenstange des Steuerzylinders und einem das Motorbremsventil betätigenden Hebel ein Zwischenelement mit einer vorgespannten Feder und axialen Rückfedermitteln eingesetzt. Das Zwischenelement ermöglicht eine limitierte RückÖffnung einer Drosselklappe des Motorbremsventils durch eine wegbegrenzte Rückfederung bei unerwünscht hohem Druck im Auspuffstutzen. Dieses zusätzliche Zwischenelement erfordert jedoch einen entsprechend großen Einbauraum und einen erhöhten Teile- und Montageaufwand. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Mittel zur Erzeugung einer Rückfederung zwischen der Kolbenstange des Steuerzylinders und dem Motorbremsventil zu schaffen, welche aus wenigen Einzelteilen bestehen und kleinbauend ausgebildet sind.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Steuerzylinder gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die
nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre, dass spezielle Mittel zur Erzeugung der
Rückfederung innerhalb des zylindrischen Gehäuses des Steuerzylinders angeordnet sind.
Die erfindungsgemäßen Mittel zur Erzeugung der Rückfederung können gemäß
unterschiedlicher - nachfolgend detailliert beschriebener - Ausführungsformen verwirklicht werden, wobei prinzipiell die Funktion des vorgenannten Zwischenelements innerhalb des Steuerzylinders verwirklicht wird, in dem eine zueinander relative Bewegung der
Kolbenstange und des Kolbens erfolgt und zwischen beiden Bauteilen elastische
Abstandhalter unterschiedlicher Art ausgebildet sind. Die elastischen Abstandhalter sind so dimensioniert, dass die relative Bewegung zwischen Kolbenstange und Kolben nur bei unerwünscht hohem Druck, d.h. bei zu hoher Stellkraft der Drosselklappe entsteht. Diese relative Bewegung zwischen Kolbenstange und Kolben erlaubt eine wegbegrenzte
RückÖffnung der Drosselklappe, wodurch der Druck im Auspuffstutzen soweit abgebaut wird, das die Motorbremswirkung noch ausreichend bleibt, aber der reduzierte Druck nicht mehr zu Motorschäden führen kann. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung eine innerhalb des zylindrischen Gehäuses angeordnete vorgespannte Feder, die einerseits an der Kolbenstange und andererseits am Kolben wirkt. Die Feder kann dabei als eine Druckfeder aus Federstahl ausgebildet sein, welche über eine an der Kolbenstange angebrachte Scheibe seitens der Kolbenstange angekoppelt ist. Zur anderen Seite hin kann die Feder stirnseitig koaxial am Kolben zur Anlage kommen.
Gemäß einer diese Ausführungsform verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Federweg der Feder über eine hierauf einwirkende Einstellschraube verstellbar ist. Ferner sollte die Kolbenstange längs verschiebbar relativ zum Kolben geführt sein, beispielsweise in eine entsprechende koaxiale Ausnehmung des Kolbens endseitig eingesteckt sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfassen die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung ein innerhalb des zylindrischen Gehäuses untergebrachte Druckluftfeder, welche einerseits an der Kolbenstange und andererseits am Kolben wirkt. Eine solche Druckluftfeder kann beispielsweise aus einem im Kolben integrierten zylindrischen Arbeitsraum bestehen, der mit einem hierin angeordneten Kolben zusammenwirkt, an dem die Kolbenstange angebracht ist.
Gemäß einer diese Ausführungsform verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der zylindrische Arbeitsraum über ein Druckbegrenzungsventil belüftbar ist, um die
Rücköffnungskraft einer zur Motorbremsung vorgesehenen Drosselklappe bei allen realen Betätigungsdrücken in einem konstanten Toleranzbereich zu halten.
Weiterhin kann der zylindrische Arbeitsraum auch über ein Ablassventil mit der Umwelt verbunden werden, um den Druck im Arbeitsraum auf einen Maximalwert zu begrenzen.
Der erfindungsgemäße Steuerzylinder sollte seitens des Federraums gegen Verschmutzung geschützt werden, um eine hohe Lebensdauer, insbesondere der vorstehend beschriebenen Ventiltechnik, zu gewährleisten. Diesbezüglich kann die Kolbenstange gegenüber dem Zylinderdeckel des zylindrischen Gehäuses gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme mit einer Dichtung abgedichtet werden, wobei im Zylinderdeckel ein nach außen führendes Rückschlagventil angeordnet ist, um Überdruck aus dem Federraum an die
Umgebung abzuführen. Ferner kann im Kolben ein Nachfüllventil integriert werden, das zwischen der Federkammer und der Druckkammer angeordnet ist. Das Nachfüllventil verhindert einen Niederdruck im Federraum, wodurch unter anderem eine Saugeffekt für Verunreinigungen von außen entstehen würde.
Weitere, die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Turboladeranordnung eines
Kraftfahrzeugmotors mit Auspuffbremsanlage,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht von Drosselmitteln der am
Motorbremseanlage des Turboladers nach Figur 1 ,
Figur 3 a bis Figur 3 c eine erste Ausführungsform der Mittel zur Erzeugung der Rückfederung innerhalb eines Steuerzylinders bei unterschiedlichen Stellungen der Kolbenstange,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Mittel zur Erzeugung der
Rückfederung innerhalb eines Steuerzylinders,
Figur 5 eine dritte Ausführungsform der Mittel zur Erzeugung der
Rückfederung innerhalb eines Steuerzylinders, Figur 6 eine Modifikation des Ausführungsbeispiels nach Figur 5 hinsichtlich Ventiltechnik, die mit den Mitteln zur Erzeugung der Rückfederung zusammenwirken, und
Figur 7 eine weitere Modifikation Ausführungsbeispiels nach Figur 5
hinsichtlich Ventiltechnik, die mit den Mitteln zur Erzeugung
Rückfederung zusammenwirken.
Die Bezugszeichen in den Zeichnungen sowie deren Bedeutung sind in der
Bezugszeichenliste angegeben. Prinzipiell sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen in den Figuren versehen.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Gemäß Figur 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 Einlass 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 Abgasbremsventil 11 umfasst, das nach Art eines Klappenventils ausgeführt ist. Das Abgasbremsventil 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 Figur 2 wird das Motorbremsventil 11 im Abgasauslass 10 durch einen Hebel zur Umsetzung der Linearbewegung des Steuerzylinders 12 der Motorbremse in eine
Rotationsbewegung zur Betätigung des Motorbremsventils 11 verbunden. Hierfür ist der Steuerzylinder 12 der Motorbremse schwenkbar an einem Trägerrahmen angebracht, welche zu einem Ende des Steuerzylinders 12 der Motorbremse angeordnet ist.
Nach Figur 3 a umfasst der Steuerzylinder 12 ein zylindrisches Gehäuse 13 zur Unterbringung eines Kolbens 14 mit hiervon abgehender Kolbenstange 15. Der Kolben 14 unterteilt das Gehäuse 13 in eine Federkammer 16 zur Unterbringung einer Rückstellfeder 17 für die Kolbenstange 15 und eine Druckkammer 18 zur Erzeugung einer Betätigungskraft durch den Kolben 14 per Druckluft.
Wenn die Druckkammer 18 über den äußeren Anschluss 19 druckbeaufschlagt wird, bewegt sich der Kolben 14 ausgehend von der dargestellten Grundposition zusammen mit der verschiebbaren Kolbenstange 15 bis zu dem vollen Hub, wie in Figur 3b dargestellt. Die relative Lage der Kolbenstange 15 zu dem Kolben 14 ist durch ein Federgehäuse 20, die an der Kolbenstange 15 befestigte Scheibe 21 und durch eine vorgespannte Feder 22 bestimmt.
Wenn ein unerwünscht hoher Druck im - nicht weiter dargestellt - Auspuffstutzen auftritt, wird die hierin angeordnete Drosselklappe des Motorbremsventils vom Druck mit einem Drehmoment in Öffnungsrichtung belastet und die Kolbenstange 15 wird mit einer erhöhten rückstellenden Axialkraft belastet. Wenn diese Axialkraft größer als die Kraft der
vorgespannten Feder 22 wird, wird die Kolbenstange 15 gegen die Feder 22 so weit zurückgedrückt, dass die Scheibe 21 auf einen Absatz des Kolbens 14 aufprallt. So wird die Lage gemäß Figur 3c verwirklicht, bei welcher die Kolbenstange 15 vollständig zurückgeschoben ist. Der zurückgeschobene Weg hängt von den Teilemassen ab und ist nicht einstellbar. Die Feder 22 ist entsprechend der erlaubten maximalen Schließkraft der
Drosselklappe oder dem erlaubten maximalen Druck im Auspuffstutzen vorgespannt.
Gemäß Figur 4 ist der Federweg der Mittel zur Erzeugung der Rückfederung über eine Einstellschraube 23 einstellbar. Die Einstellschraube 23 ist stirnseitig der Kolbenstange 15 eingeschraubt. Der Kopf der Einstellschraube 23 bildet mit einem am Kolben 14 innerhalb einer koaxialen Ausnehmung ausgebildeten Absatz einen Endanschlag. Die Einstellschraube 23 ist während der Montage des Steuerzylinders 13 zu justieren und sollte mit Kleber oder dergleichen gesichert werden. Die durch das Einschrauben der Einstellschraube 23 im Kolben 14 erforderliche Montageöffnung ist mit einer Dichtscheibe 24 verschlossen.
Bei der in Figur 5 dargestellten anderen Ausführungsform umfassen die zwischen Kolben 14 und Kolbenstange 15 angeordneten Mittel zur Erzeugung der Rückfederung eine
Druckluftfeder, welche aus einem endseitig der Kolbenstange 15 befestigten Kolben 25 und einer seitens des Kolbens 14 des Steuerzylinders 12' ausgebildeten zylindrischen Arbeitsraum 26 besteht. Der Arbeitsraum 26 steht durch eine Öffnung 27 einer im Kolben 14 fest eingesetzten Scheibe 28 mit der Druckkammer 18 des Steuerzylinders 12' in pneumatischer Verbindung. Auf die Arbeitsflächen des Kolbens 14 sowie des inneren Kolbens 25 wirkt somit derselbe innerhalb der Druckkammer 18 anliegende Druck. Der Durchmesser des Kolbens 14 ist so zu dimensionieren, dass die hiervon per Druckbeaufschlagung ausgeübte Kraft größer ist als die Federkraft der Rückstellfeder 17 und der Betätigungskraft der - hier nicht weiter dargestellten - Drosselklappe des Motorbrems ventils. Der Durchmesser des inneren Kolbens 25 ist so zu dimensionieren, dass die in Folge Druckbeaufschlagung ausgeübte Kraft gleich der Rücköffnungskraft der Drosselklappe des Motorbremsventils ist.
Um die Rückschiebekraft der Kolbenstange 15 auf nahezu konstantem Wert zu halten, muss der Betätigungsdruck des Steuerkolbens 12' in engen Grenzen gehalten werden. Da sich der Betätigungsdruck zwischen Einschaltdruck und Abschaltdruck der Luftversorgungsanlage ändern kann, sogar im Sonderfall bis zu einem Sicherungsdruck absinken kann, ist es vorteilhaft, wenn der Betätigungsdruck unterhalb des Betriebsdruckbereiches liegt.
Gemäß Figur 6 wird ein solcher Betätigungsdruck über ein Druckbegrenzungsventil 29 gesichert. Durch das Druckbegrenzungsventil 29 kann eine ausreichende
Verzögerungsbremswirkung auch dann erreicht werden, wenn der Betriebsdruck relativ niedrig ist. Das Druckbegrenzungsventil 29 dient der Belüftung des zylindrischen
Arbeitsraums 26 der Druckluftfeder und ist im Kolben 14 des Steuerzylinders 12' angeordnet. Das Druckbegrenzungsventil 29 ist so eingestellt, dass im Arbeitsraum 26 ein
Betätigungsdruck sichergestellt ist, welcher unterhalb der realen Betätigungsdrücke liegt. Ferner ist der zylindrische Arbeitsraum 26 über ein im Kolben 25 integriertes Ablassventil 30 mit der Umwelt verbunden, um den Druck im Arbeitsraum 26 auf einen Maximalwert zu begrenzen. Das Ablassventil 30 stellt z.B. ein Rückschlagventil mit einem erhöhten
Öffnungsdruck dar, um den Überdruck aus dem Arbeitsraum 26 der Luftfeder in den
Federraum 16 abzulassen. In diesem Fall muss der Durchmesser des Arbeitsraum 26 so dimensioniert werden, dass die gewünschte Rücköffnungskraft der Drosselklappe beim Öffnungsdruck des Abblasventils 30 nicht überschritten wird.
Mit Hinblick auf Figur 7 ist die Kolbenstange 15 gegenüber einem Zylinderdeckel 31 des zylindrischen Gehäuses 13 mit einer Dichtung 32 abgedichtet. Im Zylinderdeckel 31 ist ein nach außen führendes Rückschlagventil 33 angeordnet, um Überdruck aus der Federkammer 16 an die Umgebung abzuführen. Hierdurch wird der Federraum 16 gegen Verschmutzung von außen geschützt.
Im Kolben 14 ist ferner ein Nachfüllventil 34 integriert, das zwischen der Federkammer 16 und der Druckkammer 18 angeordnet ist. Durch das Nachfüllventil 34 wird die Arbeitskammer 18 nur dann mit der Federkammer 16 verbunden, wenn die Druckdifferenz unter einer Grenze - beispielsweise 1 ,6bar - liegt.
Das Nachfüllventil 34 kann seitens des Ventilkörpers als Elastomerbauteil ausgeführt werden. Das Nachfüllventil 34 verhindert, dass Schmutz von außen in den Federraum 16 eingesaugt wird, da bei Rückbewegung des Kolbens 14 das Federraumvolumen größer wird, was zu einem Niederdruck unterhalb des atmosphärischen Drucks im Federraum 16 führt. Der Niederdruck verhindert die Rückbewegung des Kolbens 14 und weckt einen Saugeffekt, wodurch Schmutz von außen angesaugt werden kann. Durch den per Nachfüllventil 34 herbeigeführten Druckausgleich ist dies nicht mehr zu befürchten.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugmotor
2 Turbolader
3 Turbinenteil
4 Kompressorteil
5 Antriebswelle
6 Abgasleitung
7 Abgaseinlass
8 Lufteinlass
9 Einlassrohr
10 Abgasauslass
11 Motorbremsventil
12 Steuerzylinder
13 Gehäuse
14 Kolben
15 Kolbenstange
16 Federkammer
17 Rückstellfeder
18 Druckkammer
19 Anschluss
20 Federgehäuse
21 Scheibe
22 Feder
23 Einstellschraube
24 Dichtscheibe
25 Kolben
26 Arbeitsraum Öffnung
Scheibe
Druckbegrenzungsventil Ablassventil
Zylinderdeckel
Dichtung
Rückschlagventil Nachfüllventil

Claims

A n s p r ü c h e
1. Steuerzylinder (12) für eine Motorbremse zur Schaffung einer Verzögerungsfunktion durch Drosselung des Abgasstroms auslassseitig eines Turboladers (2) eines Fahrzeugmotors (1), umfassend ein zylindrisches Gehäuse (13) zur Unterbringung eines Kolbens (14) mit einer Kolbenstange (15) für eine Unterteilung des Gehäuses (13) in
einer Federkammer (16) zur Unterbringung einer Rückstellfeder (17) für die
Kolbenstange (21), und
eine Druckkammer (18) zur Erzeugung einer Betätigungskraft durch den Kolben (14) per Druckluft, wobei
der Kolben (14) mit Mitteln zur Erzeugung einer Rückfederung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung innerhalb des zylindrischen Gehäuses (13) als elastische Abstandhalter zwischen Kolben (14) und
Kolbenstange (15) ausgebildet sind.
2. Steuerzylinder nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (15) längs verschiebbar relativ zum Kolben (14) geführt ist.
3. Steuerzylinder nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung eine innerhalb des zylindrischen Gehäuses (13) angeordnete vorgespannter Feder (22) umfassen, die einerseits an der Kolbenstange (15) und andererseits am Kolben (14) wirkt.
4. Steuerzylinder nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die als Druckfeder ausgebildete Feder (22) über eine an der Kolbenstange (15) angebrachte Scheibe (21) an die Kolbenstange (15) angekoppelt ist.
5. Steuerzylinder nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Federweg der Feder (22) über eine hierauf einwirkende Einstellschraube (23) verstellbar ist.
6. Steuerzylinder nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Rückfederung eine innerhalb des zylindrischen Gehäuses (13) untergebrachte Druckluftfeder umfasst, die einerseits an der Kolbenstange (15) und andererseits am Kolben (14) wirkt.
7. Steuerzylinder nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftfeder aus einem im Kolben (14) integrierten zylindrischen Arbeitsraum (26) besteht, der mit einem hierin angeordneten Kolben (25) zusammenwirkt, an dem die Kolbenstange (15) angebracht ist.
8. Steuerzylinder nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Arbeitsraum (26) über ein
Druckbegrenzungsventil (29) belüftbar ist, um die Rücköffnungskraft einer zur
Motorbremsung vorgesehenen Drosselklappe (11) bei allen realen Betätigungsdrücken in einem konstanten Tolenranzbereich zu halten.
9. Steuerzylinder nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Arbeitsraum (26) über ein Ablassventil (30) mit der Umwelt verbunden ist, um den Druck im Arbeitsraum (26) auf einen Maximalwert zu begrenzen.
10. Steuerzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (15) gegenüber einem Zylinderdeckel (31) des zylindrischen Gehäuses (17) mit einer Dichtung (32) abgedichtet ist, wobei im
Zylinderdeckel (31) ein nach außen führendes Rückschlagventil (33) angeordnet ist, um Überdruck aus der Federkammer (16) an die Umgebung abzuführen.
11. Steuerzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachfüllventil (34) in den Kolben (14) integriert ist, das zwischen der Federkammer (16) und der Druckkammer (18) angeordnet ist.
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