EP3068982B1 - Motorbremsvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an engine brake device for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle.
- the invention is in particular the object of reducing costs for an engine brake device and / or consumption of an internal combustion engine with such an engine brake device. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
- the invention is based on an engine brake device having at least one camshaft, which has at least one cam group with at least one firing cam and at least one brake cam, with at least one cam follower associated with the firing cam, which is provided in a firing mode for actuating at least one gas exchange valve, and one the brake cam associated cam follower, which is provided in a braking operation for actuating the at least one gas exchange valve, and with a switching device, which is intended to switch between the firing mode and the braking mode.
- the switching device is provided to convert a torque of the camshaft into a force for switching between the firing operation and the braking operation.
- the torque and / or the rotational movement of the camshaft can be used, which can be on an actuator, which provides the force for switching, for example in the form of hydraulic pressure, can be dispensed with.
- additional actuators which in principle generate an additional drag torque, thus increasing the efficiency of an internal combustion engine with such an engine braking device. This can be reduced in particular consumption of an internal combustion engine.
- a "cam group” is to be understood to mean a group of cams which comprises all the cams provided for a working cylinder of the internal combustion engine and which has the camshaft.
- a “firing operation” is to be understood in particular as an activation of the gas exchange valves for a fired operation.
- a “braking operation” is to be understood, in particular, as a triggering of the gas exchange valves for a braking operation in which a compression work within the working cylinder is used for the braking operation.
- the firing mode and the braking operation differ in particular in activation times for the gas exchange valves.
- a “switching device” is to be understood in this context, in particular a mechanism which is provided for switching between the firing and braking operation.
- By “intended” is intended to be understood in particular specially designed and / or equipped.
- the switching device has at least one rotatable but axially displaceable associated with the camshaft link element with at least one slide track, which is intended to implement a rotational movement of the camshaft in a linear switching movement of the link element.
- the rotational movement and thus the torque of the camshaft can be easily used for switching the link element between two switch positions.
- the mechanical switching of the link element can then be switched be implemented between the firing and braking operation, whereby the switching device can be realized only with mechanical components.
- a required to trigger the switching actuator can then be performed in the form of a simple electric or electromagnetic actuator.
- the motor brake device preferably comprises a relative to the gate element fixedly arranged Akuator with at least one shift pin, which is intended to intervene in the at least one slide track and implement the rotational movement of the camshaft in the linear switching movement of the link element.
- the actuator can be formed easily and inexpensively.
- the actuator only has to be provided to bring the shift pin into engagement with the shift gate.
- a necessary switching force is much smaller than a supporting force, which is necessary when the actuator switches directly between the firing and braking mode, for example, by acting directly on the cam follower.
- the actuator only needs to be energized for switching between the firing and braking operation.
- An actuator which must be permanently active during the braking operation and / or the firing operation to keep the firing mode or the braking mode switched, can be omitted.
- the switching device has a rocker arm bearing which has a first end position assigned to the firing mode and a second end position assigned to the braking mode.
- the switching device can be designed to be particularly simple mechanically.
- the end position of the rocker arm storage determines whether the firing mode or the braking mode is switched, which only needs to be switched from one end position to the other end position for switching the rocker arm storage.
- the switching can be easily realized in a mechanical manner, without the switching device requires a further actuator, whereby a simple and robust switching device is needed.
- a "rocker arm bearing” is to be understood in particular as a bearing for rocker arms for actuating the gas exchange valves, which is intended to receive and dissipate actuation forces acting upon actuation of the gas exchange valves on the rocker arms.
- the engine brake device comprises at least two each one of the cam follower having rocker arm, which is set to actuate the gas exchange valve to one by the rocker arm storage Toggle axis are pivotable.
- the rocker arm bearing is provided to be switched by means of the torque of the camshaft between the two end positions.
- the torque of the camshaft can be used advantageously, whereby a high efficiency can be achieved.
- the actuation forces acting upon actuation of the gas exchange valves on the rocker arms are derived in such a way to the rocker arm bearing that a torque acts, which can be used for switching from one end position to the other end position.
- the switching device has at least one spring-loaded latch engagement element, which is provided to fix the rocker arm bearing in the two end positions or end positions.
- the switching device has at least one movably mounted locking contour element, against which the at least one latching engagement element of the rocker arm bearing is supported.
- the locking contour element is movably mounted, the fixation of the rocker arm bearing can be easily solved in its end positions.
- forces that are necessary for releasing the latching engagement element can be much smaller than forces that can be supported by latching engagement element for fixing the rocker arm storage.
- the rocker arm bearing can be fixed by the latching engagement element against high actuation forces, while at the same time the fixation of the rocker arm bearing can be easily solved.
- the latch contour element has at least two latching positions and the link element is provided to pivot the at least one latch contour element of the latched positions at least in an intermediate position between the latched positions.
- the link element has two switching positions and an actuating pin which is provided to switch the at least one locking contour element from the first engagement position to the intermediate position in the first switching position and from the second engagement position to the intermediate position in the second switching position.
- the link element can be mechanically coupled to the catch contour element in a particularly simple manner, which makes it possible, in particular, for the switchover of the catch contour element to occur at a defined camshaft position, whereby the entire switchover can be adapted to a cam curve of the brake cam and / or the firing cam.
- the switching device can also be used in conjunction with other valve trains.
- the switching device can also be provided for switching between a part-load operation and a full-load operation. It is also conceivable to provide the switching device for switching between a firing operation and a decompression operation, for example in order to increase comfort during start and stop of an internal combustion engine.
- a valve drive device with at least one camshaft, which has at least one cam group with at least a first cam and at least one second cam, with at least one cam follower associated with the first cam, which is provided in a first operation for actuating at least one gas exchange valve , and a second cam associated cam follower, which is provided in a second operation for actuating the at least one gas exchange valve, and with a switching device, which is intended to switch between the first operation and the second operation, the switching device provided for this purpose is to convert a torque of the camshaft into a force for switching between the first operation and the second operation.
- FIGS. 1 to 8 show a valve train with an integrated engine brake device for an internal combustion engine of a commercial vehicle.
- the valvetrain includes a camshaft 10 provided for a firing operation and an engine braking operation.
- the camshaft 10 is formed as an exhaust camshaft.
- the camshaft 10 is provided to actuate gas exchange valves 15, 16 for non-illustrated working cylinder of the internal combustion engine.
- the internal combustion engine per cylinder comprises two gas exchange valves 15, 16, which are designed as exhaust valves.
- the camshaft 10 comprises per cylinder a cam group for actuating the two gas exchange valves 15, 16. In the embodiment, only one of the cam groups is shown. Further cam groups, not shown in greater detail, which are provided for actuating the gas exchange valves of the further working cylinders are designed analogously.
- the cam group comprises a firing cam 11, which is intended to open the gas exchange valves 15, 16 in a firing operation, and a brake cam 12, which is intended to open in a braking operation of one of the gas exchange valves 15, 16.
- the firing cam 11 and the brake cam 12 have different cam curves.
- the cam curve of the firing cam 11 has an elevation 11 ', which is particularly intended to open the gas exchange valves 15, 16, while a piston is moved in the corresponding working cylinder from a bottom dead center to a top dead center to expel exhaust gas from the working cylinder
- the cam curve of the brake cam 12 is in principle provided to open the gas exchange valve 16 after the piston has been moved in the corresponding working cylinder from the bottom dead center to the top dead center to leave the compressed air or combustion air unused.
- the in the FIGS. 1 to 8 illustrated cam curve of the brake cam 12 of the engine brake device according to the invention has three elevations 12 ', 12', 12 '"in.
- the survey 12 ' forms a first decompression or brake survey.
- the elevation 12 forms a second decompression or braking elevation.
- the elevation 12 '" forms a recharge elevation.
- the in the FIGS. 1 to 8 shown engine brake device is thus designed as a 2-stroke engine brake with recharging.
- the engine braking device can also be designed as a 4-stroke engine brake with only one brake elevation 12 'and an optional recharge lift 12 "The operation and effect of brake and recharge cams is not discussed in detail since they are well known from the prior art are.
- the valve drive device with the integrated engine brake device comprises a cam follower 13, which is provided for the firing operation, and a cam follower 14, which is provided for the braking operation.
- the cam follower 13, which is provided for the firing operation is provided only for an operative connection with the firing cam 11.
- the cam follower 14, which is provided for the braking operation, is provided only for operative connection with the brake cam 12.
- the engine braking device For switching between the firing operation and the braking operation, the engine braking device comprises a switching device 17 which is provided between an actuation of both gas exchange valves 15, 16 by the firing cam 11 and an actuation of the individual gas exchange valve 16 by the brake cam 12 to switch over (cf. FIG. 1 ).
- the switching device 17 is provided to switch between a tap of the cam curve of the firing cam 11 by the associated cam follower 13 and a tap of the cam curve of the brake cam 12 by the associated cam follower 14 back and forth.
- the switching device 17 is provided only for switching the operation of the gas exchange valves 15, 16 of a working cylinder.
- the engine braking device can in principle have further, analogously designed switching device, which can be at least partially coupled together.
- the valve train comprises two rocker arms 24, 25 associated with the cam group.
- the one rocker arm 24 is provided for the firing operation and has the cam follower 13 provided for engagement with the firing cam 11.
- the other rocker arm 25 is provided for the braking operation and has the cam follower 14 which is provided for operative connection with the brake cam 12.
- the provided for the firing operation rocker arm 24 acts on both gas exchange valves 15, 16.
- the provided for braking rocker arm 25 acts in the illustrated embodiment, only one gas exchange valve 16, but in principle can also act on both gas exchange valves 15, 16.
- the toggle lever 25 acts in braking operation via a longitudinally displaceable in the rocker arm 24 mounted adjustment member 43 to the gas exchange valve 16.
- the two rocker arms 24, 25 are separated from each other in terms of motion. Depending on whether the firing mode or the braking mode is engaged, the camshaft 10 actuates the corresponding rocker arm 24, 25, while the other rocker arm 24, 25 is decoupled from the camshaft 10.
- the switching device 17 is provided to convert a torque of the camshaft 10 into a force for switching between the firing operation and the braking operation.
- the switching device 17 For driving by means of a control and regulating unit, not shown, the switching device 17 comprises an electromagnetic actuator 21, not shown, by means of which the switching can be triggered. Except for the actuator 21, which is provided only for triggering the switching, the switching device 17 is completely mechanically formed.
- the switching device 17 comprises a non-rotatably, but axially displaceably connected to the camshaft 10 link element 18.
- the link element 18 has a first slide track 19, which is used for switching from the firing in the Braking operation is provided, and a second slide track 20, which is provided for switching from the braking operation in the firing mode.
- the slide tracks 19, 20 are offset on the link element 18 by a corresponding angle to each other.
- Each of the slide tracks 19, 20 has an angular extent corresponding to its function.
- the slide tracks 19, 20 have, not designated in the figures, each a single track segment, a switching segment and a Ausspursegment on.
- the circumferentially directed single track segments each have an increasing link track depth.
- the switching segments which have a substantially constant link path depth, have an axial component.
- the Ausspursegmente each have a decreasing link path depth.
- the switching segments of the cam tracks 19, 20 are provided to implement a rotational movement of the camshaft 10 in a, relative to a rotational axis 29 of the camshaft 10, axial switching movement of the link element 18.
- the releasable by means of the slide tracks 19, 20 switching movements are oriented in opposite directions, i. the one slide track 19 is provided to switch the link element 18 in the first direction, while the second slide track 20 is provided to switch the link element 18 in the opposite second direction.
- the link element 18 has two discrete switching positions, between which it can be switched by means of the slide tracks 19, 20. In the embodiment shown, triggered by the slide track 19 switching movement leads to a switchover from the firing mode in the braking mode and, correspondingly, a switching movement of the slide track 20 to a switch from braking mode to the firing mode.
- the actuator 21, which is provided for triggering the switching, is arranged stationary relative to the link element 18 which is rotatably arranged by the camshaft 10.
- the valve train has, in FIG. 2 illustrated, housing 44, with which the actuator 21 is fixedly connected.
- the actuator 21 includes a switching pin 22 which engages in an extended state in the respective slide track 19, 20 of the link element 18. To trigger the switching of the switching pin 22 is extended. Subsequently, the shift pin 22 is brought into engagement with the associated slide track 19, 20 via the corresponding engagement segment. In a further rotational movement of the camshaft 10, the link element 18 is displaced by the switching segment, wherein axial forces are generated for switching from the torque acting on the camshaft 10 and supported by the switching pin 22.
- the switching pin 22 by the Ausspursegment again inserted. Switching in the two directions is analogous.
- the switching pin 22 is intended to recoverspuren after the Ausspuren from a slide track 19, 20 in a subsequent switch in the other slide track 20, 19.
- the switching device 17 For switching over the operative connection between the camshaft 10 and the cam followers 13, 14, the switching device 17 has a rocker arm bearing 23 which has a first end position associated with the firing operation and a second end position associated with the braking operation.
- the rocker arm bearing 23 serves in particular for supporting the rocker arms 24, 25 and defines a rocker arm shaft 30 for the rocker arm 24 and a rocker arm shaft 31 for the rocker arm 25 about which the corresponding rocker arm 24, 25 is pivotally mounted ( FIGS. 5 to 8 ).
- the rocker arm bearing 23 comprises a bearing element 32, on which the rocker arms 24, 25 are mounted (see. FIG. 1 and 4 ).
- the bearing element 32 itself is pivotally mounted.
- a bearing axis 33 about which the bearing element 32 is pivotable, is arranged parallel to the Kipphebelachsen 30, 31.
- the bearing element 32 is mounted relative to the housing 44 of the valve drive.
- the bearing element 32 is designed in the form of a U-shaped bracket, wherein ends 45, 45 'of the bearing element 32, which are oriented parallel to the axis of rotation 29 of the camshaft 10, serve for mounting about the bearing axis 33, and wherein the rocker arms 24, 25 at a substantially parallel to the camshaft 10 extending part of the bearing element 32 are connected (see. FIG. 4 ).
- the ends 45, 45 'of the bearing element 32 are rotatably received in bearings 47, 47' of the housing 44.
- the camshaft is rotatably received in bearings 46 of the housing 44.
- the bearing axis 33 of the bearing element 32 is offset parallel to the axis of rotation 29 of the camshaft 10 oriented (see. FIG. 2 ).
- the cam follower 13 provided for the firing operation is in constant contact with the firing cam 11.
- the cam follower 14 provided for the braking operation is lifted off the brake cam 12, whereby the brake cam 12 passes without effect under the cam follower 14 (FIG. FIGS. 1 to 6 ).
- the cam follower 14 provided for the braking operation is in constant contact with the brake cam 12, while the cam follower 13 provided for the firing operation is lifted from the firing cam 11, whereby the Firing cam 11 ineffective under the cam follower 13 passes ( FIGS. 7 and 8 ).
- the rocker arm bearing 23 is intended to be switched by means of the rotational movement of the camshaft 10. If the bearing element 32 is switched to the first end position, upon actuation of the gas exchange valves 15, 16 by the firing cam 11 acts on the bearing element 32 in principle a force which is directed in the direction of the second end position ( FIGS. 1 to 6 ). If the bearing element 32 is connected in the second end position, upon actuation of the gas exchange valve 16 by the brake cam 12 acts on the bearing element 32 in principle a force which is directed in the direction of the first end position ( FIGS. 7 and 8 ).
- the force acting on the bearing element 32 which is used for switching between the two end positions, resulting from an actuating force which is exerted in the firing mode and in the braking operation by means of the camshaft 10 to the gas exchange valves 15, 16.
- the bearing element 32 supports this operating force.
- the bearing axis 33 of the bearing element 32 is operatively disposed between the two Kipphebelachsen 30, 31.
- the switching device 17 has a spring-loaded latch engagement element 26, which is provided to fix the rocker arm bearing 23 in the two end positions.
- the latching engagement element 26 is mounted axially movable relative to the bearing element 32.
- the switching device 17 has a spring element 39, which is arranged between the bearing element 32 and the latch engagement element 26.
- the switching device 17 comprises a latching contour element 27, against which the latching engagement element 26 is supported.
- the latch contour element 27 has a latching contour with two depressions 36, 37 located between two stops 34, 35. Between the two recesses 36, 37 is a survey 38.
- the first recess 36 which is assigned to the first end position in the firing mode, between the first stop 34 and the survey 38.
- the second recess 37 which is associated with the second end position in braking mode , lies between the second stop 35 and the elevation 38.
- the recesses 36, 37 define two latching positions in which the latching engagement element 26 and the latching contour element 27 are positively connected with each other.
- a pivoting movement of the bearing element 32 is limited by the two mechanical stops 34, 35, which define the two end positions of the rocker arm bearing 23.
- the stops 34, 35 In a pivoting movement of the bearing element 32 from the second end position in braking operation in the first end position in the firing operation limits the stops 34, 35, the pivotal movement of the bearing element 32 by the stop 35 abuts the bearing element 32 and the stop 34 abuts the latching engagement element 26.
- the stops 34, 35 the pivotal movement of the bearing element 32 from the first end position in the firing mode in the second end position in braking mode by now the stop 34 bears against the bearing element 32 and the stop 35 abuts the latching engagement element 26.
- the latching engagement element 26 is movably connected to the bearing element 32.
- the latching engagement element 26 is moved by the one recess 36, 37 over the elevation 38 into the other recess 36, 37.
- the latching engagement element 26 and the latching contour element 27 fix the bearing element 32 against the torque acting upon actuation of the gas exchange valves 15, 16.
- a spring force which provides the spring element 39 supported between the latching engagement element 26 and the bearing element 32 is sufficiently large to support the torque resulting from the actuation force of the gas exchange valves 15, 16 against the elevation 38, so that the latching engagement element 26 does not protrude from a depression 36, 37 in the other recess 36, 37 changes.
- the latching contour element 27 In order to release the latching engagement element 26 from one of its latching positions, the latching contour element 27 is movably mounted.
- the locking contour element 27 has a bearing axis 40, which lies in the region of the elevation 38 of the latching contour.
- the bearing axis 40 for the locking contour element 27 forms the elevation 38 between the two recesses 36, 37, i. the catch contour is partially formed by the bearing axis 40. If the bearing element 32 is moved from the one end position into the other end position, a virtual center line of the latching engagement element 26 pivots over the bearing axis 40 of the latching contour element 27.
- the bearing axis 40 thus lies between the two recesses 37, 37, which define the end positions of the rocker arm bearing 23.
- the movably mounted locking contour element 27 is between the first engagement position, which is assigned to the firing operation ( FIGS. 1 to 6 ), and the second engagement position, which is assigned to the braking operation ( FIGS. 7 and 8 ), swiveling.
- the bearing element 32 In the first engagement position of the locking contour element 27, the bearing element 32 is in its first end position in the firing mode, wherein the latching engagement element 26 engages in the first recess 36 of the latching contour.
- the bearing element 32 In the second engagement position of the locking contour element 27, the bearing element 32 is in its second end position in braking operation, wherein the latching engagement element 26 engages in the second recess 37 of the latching contour.
- one of the recesses 36, 37 of the latching contour element 27 for the latching engagement element 26 forms a global minimum into which the latching engagement element 26 is guided when the actuating force for the gas exchange valves 15, 16 is supported against the camshaft 10 via the support element 32 ,
- the bearing element 32 is switched for the rocker arms 24, 25 at the next actuation of the gas exchange valves 15, 16 in the latching position corresponding end position.
- the switchover between the firing mode and the braking mode is carried out by the locking contour element 27 is pivoted by the one latching position and in the other latched position.
- the link element 18 is provided to pivot the latch contour element 27 from the latched positions into an intermediate position between the latched positions.
- the link element 18 and the locking contour element 27 are mechanically coupled together.
- the protruding from the camshaft 10 link element 18 is received with an axially displaceable in the camshaft 10 shift rod 48th connected.
- the link element 18 and the shift rod 48 are moved together upon engagement of the switch pin 22 in one of the slide tracks 19, 20 along the axis of rotation 29 of the camshaft 10 axially.
- an actuating pin 28 is received, which projects through a longitudinal slot 49 of the camshaft 10.
- the actuating pin 28 is thus also displaced along the axis of rotation 29 with the axial displacement of the shift rod 48 in its longitudinal slot 49.
- the actuating pin 28 is provided to transmit the torque applied to the camshaft 10 to the locking contour element 27 and to pivot the locking contour element 27 by means of the torque.
- the link member 48 connected to the shift rod 48 has a suitable latching device 50 with the camshaft 10, so that a corresponding position of the shift rod 48 in the camshaft 10 for the braking operation or firing operation can be maintained.
- the locking contour element 27 is arranged spatially between the latching engagement element 26 and the camshaft 10. It has a the latching engagement element 26 facing side, which forms the latching contour. In addition, it has a camshaft 10 facing side, which forms an actuating contour for pivoting by means of the torque of the camshaft 10.
- the actuating contour has two tracks 41, 42 which are offset from one another along the axis of rotation 29 of the camshaft 10. Depending on the switching position in which the link element 18 is connected, the actuating pin 28 engages the one path 41 of the actuating contour or on the other track 42 of the actuating contour. A path by which the link element 18 is axially displaceable, corresponds to a distance of the tracks 41, 42, which has the actuating contour of the locking contour element 27.
- the tracks 41, 42 are formed as inclined tracks.
- the actuation contour of the latching contour element 27 is provided to translate the torque of the camshaft 10 acting on the actuation pin 28 into a torque acting on the latching contour element 27 in order to pivot the latching contour element 27 about its bearing axis 40.
- the actuating pin 28 in operative connection with the actuating contour of the locking contour element 27 is provided to switch the locking contour element 27 from the first engagement position of the firing operation into the intermediate position in the first switching position of the link element 18.
- the switching pin 22 engages in the slide track 19 and the actuating pin 28 is moved from the track 41 to the web 42.
- the locking contour element 27 switches from the second engagement position of the braking operation in the intermediate position.
- the switching pin 22 engages in the slide track 20 and the actuating pin 28 is moved from the web 42 to the web 41.
- the actuating pin 28 is thus each only intended to switch the locking contour element 27 in the intermediate position.
- the intermediate position is formed in the illustrated embodiment as a middle position between the two latching positions. If the latching contour element 27 is pivoted into the middle position, the latching engagement element 26 moves in the latching contour. The latching engagement element 26 moves within the latching contour of the corresponding recess 36, 37 on the survey 38. Since at the same time the locking contour element 27 is pivoted, the intermediate position forms an unstable position. From the intermediate position, the latching engagement element 26 is then guided into the other engagement position when the actuation force on the gas exchange valves 15, 16, which results from the rotation and the torque of the camshaft 10, at the next actuation of the gas exchange valves 15, 16 via the support member 32nd is supported against the camshaft 10.
- the switching between the firing mode and the braking operation thus takes place in two steps.
- the first step the torque and the rotational movement of the camshaft 10 via the link element 18, the locking contour element 27 and the engagement engagement element 26 are transmitted to the bearing member 32 and cause the latching engagement member 26 is moved from the corresponding engagement position to the intermediate position.
- the second step the torque and the rotational movement of the camshaft 10 are transmitted via the corresponding rocker arm 24, 25 and cause the latching engagement element 26 is moved from the intermediate position to the corresponding latched position.
- the switching device 17 comprises a second latch engagement element 26 'and a second latch contour element 27', which are also connected by means of the link element 18.
- the link element 18 has for this purpose a second actuating pin 28 'and spring elements 39', which is provided for an operative connection with the second locking contour element 27 '.
- the two locking contour elements 27, 27 ' act in parallel.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.
- Aus der
EP 2 191 106 B1 ist bereits eine Motorbremsvorrichtung mit einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten, bekannt.Die DruckschriftDE 10 2007 048 915 A1 offenbart eine Nockengruppe, welche mittels einer spiralförmigen Nut in einer Kulisse zum Bremsen axial verschoben werden kann. - Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Kosten für eine Motorbremsvorrichtung und/oder einen Verbrauch einer Brennkraftmaschine mit einer derartigen Motorbremsvorrichtung zu senken. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Die Erfindung geht aus von einer Motorbremsvorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten.
- Es wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Nockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Dadurch kann das Drehmoment und/oder die Drehbewegung der Nockenwelle genutzt werden, wodurch auf eine Aktuatorik, welche die Kraft zur Umschaltung beispielsweise in Form eines Hydraulikdrucks bereitstellt, verzichtet werden kann. Indem direkt das Drehmoment und/oder die Drehbewegung der Nockenwelle für die Umschaltung genutzt wird, kann auf zusätzliche Aktuatoren, welche grundsätzlich ein zusätzliches Schleppmoment erzeugen , verzichtet werden, womit eine Effizienz einer Brennkraftmaschine mit einer solchen Motorbremsvorrichtung erhöht werden. Damit kann insbesondere ein Verbrauch einer Brennkraftmaschine gesenkt werden. Insbesondere kann aber auch, indem auf eine entsprechende Aktuatorik, die direkt eine Kraft für die Umschaltung bereitstellt, verzichtet wird, eine Anzahl und/oder eine Komplexität von Aktuatoren verringert werden, wodurch eine besonders kostengünstige Ausgestaltung erreicht werden kann. Unter einer "Nockengruppe" soll dabei eine Gruppe von Nocken verstanden werden, welche alle für einen Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine vorgesehene Nocken umfasst, die die Nockenwelle aufweist. Unter einem "Befeuerungsbetrieb" soll insbesondere eine Ansteuerung der Gaswechselventile für einen befeuerten Betrieb verstanden werden. Unter einem "Bremsbetrieb" soll insbesondere eine Ansteuerung der Gaswechselventile für einen Bremsbetrieb verstanden werden, bei dem eine Kompressionsarbeit innerhalb der Arbeitszylinder für den Bremsbetrieb genutzt wird. Der Befeuerungsbetrieb und der Bremsbetrieb unterscheiden sich dabei insbesondere in Ansteuerzeiten für die Gaswechselventile. Unter einer "Umschaltvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Mechanik verstanden werden, welche für eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen ist. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
- Weiter wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung zumindest ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Nockenwelle verbundenes Kulissenelement mit zumindest einer Kulissenbahn aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Nockenwelle in eine lineare Schaltbewegung des Kulissenelements umzusetzen. Dadurch kann die Drehbewegung und damit das Drehmoment der Nockenwelle einfach zur Umschaltung des Kulissenelements zwischen zwei Schaltstellungen genutzt werden. Die mechanische Umschaltung des Kulissenelements kann dann in eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umgesetzt werden, wodurch die Umschaltvorrichtung lediglich mit mechanischen Komponenten realisiert werden kann. Ein zur Auslösung der Umschaltung erforderlicher Aktuator kann dann in Form eines einfachen elektrischen oder elektromagnetischen Aktuators ausgeführt werden.
- Vorzugsweise umfasst die Motorbremsvorrichtung einen gegenüber dem Kulissenelement ortsfest angeordneten Akuator mit zumindest einem Schaltpin, der dazu vorgesehen ist, in die zumindest eine Kulissenbahn einzugreifen und die Drehbewegung der Nockenwelle in die lineare Schaltbewegung des Kulissenelements umzusetzen. Dadurch kann der Aktuator einfach und kostengünstig ausgebildet werden. Insbesondere muss der Aktuator lediglich dazu vorgesehen sein, den Schaltpin in Eingriff mit der Schaltkulisse zu bringen. Eine dafür notwendige Schaltkraft ist wesentlich kleiner als eine Stützkraft, die notwendig ist, wenn der Aktuator direkt zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umschaltet, beispielsweise indem er direkt auf den Nockenfolger wirkt. Der Aktuator braucht dabei lediglich für die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb bestromt zu werden. Ein Aktuator, der während des Bremsbetriebs und/oder des Befeuerungsbetriebs dauerhaft aktiv sein muss, um den Befeuerungsbetrieb oder den Bremsbetrieb geschaltet zu halten, kann entfallen.
- Zudem wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung eine Kipphebellagerung aufweist, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Endlage aufweist. Dadurch kann die Umschaltvorrichtung besonders einfach mechanisch ausgebildet werden. Durch eine solche Ausgestaltung kann erreicht werden, dass die Endlage der Kipphebellagerung festlegt, ob der Befeuerungsbetrieb oder der Bremsbetrieb geschaltet wird, wodurch zur Umschaltung lediglich die Kipphebellagerung von der einen Endlage in die andere Endlage geschaltet werden muss. Dadurch kann die Umschaltung einfach auf mechanische Weise realisiert werden, ohne dass die Umschaltvorrichtung einen weiteren Aktuator benötigt, wodurch eine einfache und robuste Umschaltvorrichtung benötigt wird. Unter einer "Kipphebellagerung" soll dabei insbesondere eine Lagerung für Kipphebel zur Betätigung der Gaswechselventile verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Betätigung der Gaswechselventile auf die Kipphebel wirkende Betätigungskräfte aufzunehmen und abzuleiten.
- In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Motorbremsvorrichtung zumindest zwei jeweils einen der Nockenfolger aufweisende Kipphebel, die zur Betätigung der Gaswechselventil um eine durch die Kipphebellagerung festgelegt Kipphebelachse verschwenkbar sind. Durch Anbindung der Kipphebel an die zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage umschaltbare Kipphebellagerung kann erreicht werden, dass je nach Endlage der eine Kipphebel oder der andere Kipphebel in Wirkverbindung mit der Nockenwelle steht, wodurch einfach zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umgeschaltet werden kann.
- Vorzugsweise ist die Kipphebellagerung dazu vorgesehen, mittels des Drehmoments der Nockenwelle zwischen den zwei Endlagen umgeschaltet zu werden. Dadurch kann das Drehmoment der Nockenwelle vorteilhaft genutzt werden, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann. Vorzugsweise werden dabei die bei einer Betätigung der Gaswechselventile auf die Kipphebel wirkende Betätigungskräfte so auf die Kipphebellagerung abgeleitet, dass ein Drehmoment wirkt, welches zur Schaltung von der einen Endlage in die andere Endlage genutzt werden kann.
- Vorteilhafterweise weist die Umschaltvorrichtung zumindest ein federkraftbelastetes Rasteingriffselement auf, das dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung in den zwei Endlagen bzw. Endstellungen zu fixieren. Dadurch können in dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb die auf die Kipphebellagerung wirkenden Betätigungskräfte abgestützt werden, ohne dass hierfür ständig ein Aktuator aktiv sein muss, wodurch eine besonders gute Effizienz erreicht werden kann.
- Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung zumindest ein beweglich gelagertes Rastkonturelement aufweist, gegen welches das zumindest eine Rasteingriffselement der Kipphebellagerung abgestützt ist. Indem das Rastkonturelement beweglich gelagert ist, kann die Fixierung der Kipphebellagerung in seinen Endlagen einfach gelöst werden. Gleichzeitig kann erreicht werden, dass Kräfte, die zum Lösen des Rasteingriffselements notwendig sind, wesentlich kleiner ausfallen können als Kräfte, die von Rasteingriffselement für die Fixierung der Kipphebellagerung abgestützt werden können. Dadurch kann die Kipphebellagerung über das Rasteingriffselement gegen hohe Betätigungskräfte fixiert werden, während gleichzeitig die Fixierung der Kipphebellagerung einfach gelöst werden kann.
- Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Rastkonturelement zumindest zwei Einraststellungen aufweist und das Kulissenelement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Rastkonturelement von den Einraststellungen zumindest in eine Zwischenstellung zwischen den Einraststellungen zu verschwenken. Dadurch kann das Drehmoment und die Drehbewegung der Nockenwelle genutzt werden, um die Fixierung der Kipphebellagerung zu lösen, wodurch die gesamte Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb durch das Drehmoment und die Drehbewegung der Nockenwelle bewirkt wird und der Akuator der Motorbremsvorrichtung lediglich dazu vorgesehen ist, die Umschaltung auszulösen.
- Zudem wird vorgeschlagen, dass das Kulissenelement zwei Schaltstellungen und einen Betätigungsstift aufweist, der dazu vorgesehen ist, in der ersten Schaltstellung das zumindest eine Rastkonturelement von der ersten Einraststellung in die Zwischenstellung und in der zweiten Schaltstellung von der zweiten Einraststellung in die Zwischenstellung zu schalten. Dadurch kann das Kulissenelement besonders einfach mechanisch mit dem Rastkonturelement gekoppelt werden, wodurch insbesondere erreicht werden kann, dass die Umschaltung des Rastkonturelements bei einer definierten Nockenwellenlage erfolgt, wodurch die gesamte Umschaltung an eine Nockenkurve des Bremsnockens und/oder des Befeuerungsnockens angepasst werden kann.
- Grundsätzlich kann die Umschaltvorrichtung auch in Verbindung mit anderen Ventiltrieben verwendet werden. Beispielsweise kann die Umschaltvorrichtung anstelle zur Umschaltung zwischen einem Befeuerungsbetrieb und einem Bremsbetrieb auch zur Umschaltung zwischen einem Teillastbetrieb und einem Volllastbetrieb vorgesehen werden. Ebenfalls denkbar ist es, die Umschaltvorrichtung zur Umschaltung zwischen einem Befeuerungsbetrieb und einem Dekompressionsbetrieb vorzusehen, beispielsweise um einen Komfort bei einem Start und einem Stop einer Brennkraftmaschine zu erhöhen.
- Als ein weiterer Erfindungsgedanke wird daher eine Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem ersten Nocken und zumindest einem zweiten Nocken aufweist, mit zumindest einem dem ersten Nocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem ersten Betrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem zweiten Nocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem zweiten Betrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzuschalten, vorgeschlagen, wobei die Umschaltvorrichtung dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Nockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzusetzen. Weitere mögliche Ausgestaltungen entsprechen dabei insbesondere den Unteransprüchen.
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
- Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines Ventiltrieb mit einer integrierten Motorbremsvorrichtung,
- Fig. 2
- den Ventiltrieb in einer Frontansicht,
- Fig. 3
- den Ventiltrieb in einem Querschnitt,
- Fig. 4
- den Ventiltrieb in einer Seitenansicht,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch den Ventiltrieb entlang einer Schnittebene B-B aus
Fig. 4 in einer Schaltstellung für einen Befeuerungsbetrieb, - Fig. 6
- einen Querschnitt durch den Ventiltrieb entlang einer Schnittebene C-C aus
Fig. 4 in einer Schaltstellung für den Befeuerungsbetrieb, - Fig. 7
- einen Querschnitt durch den Ventiltrieb entlang der Schnittebene B-B aus
Fig. 4 in einer Schaltstellung für einen Bremsbetrieb und - Fig. 8
- einen Querschnitt durch den Ventiltrieb entlang der Schnittebene C-C aus
Fig. 4 in einer Schaltstellung für den Bremsbetrieb. - Die
Figuren 1 bis 8 zeigen einen Ventiltrieb mit einer integrierten Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs. Der Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle 10, die für einen Befeuerungsbetrieb und einen Motorbremsbetrieb vorgesehen ist. Die Nockenwelle 10 ist als Auslassnockenwelle ausgebildet. Die Nockenwelle 10 ist dazu vorgesehen, Gaswechselventile 15, 16 für nicht näher dargestellte Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine zu betätigen. - In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine je Arbeitszylinder zwei Gaswechselventile 15, 16, die als Auslassventile ausgebildet sind. Die Nockenwelle 10 umfasst je Arbeitszylinder eine Nockengruppe zur Betätigung der zwei Gaswechselventile 15, 16. In dem Ausführungsbeispiel ist lediglich eine der Nockengruppen dargestellt. Weitere nicht näher dargestellte Nockengruppen, die zur Betätigung der Gaswechselventile der weiteren Arbeitszylinder vorgesehen sind, sind analog ausgebildet.
- Die Nockengruppe umfasst einen Befeuerungsnocken 11, der dazu vorgesehen ist, in einem Befeuerungsbetrieb die Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen, und einen Bremsnocken 12, der dazu vorgesehen, in einem Bremsbetrieb eines der Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen. Der Befeuerungsnocken 11 und der Bremsnocken 12 weisen unterschiedliche Nockenkurven auf. Die Nockenkurve des Befeuerungsnockens 11 weist eine Erhebung 11' auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, die Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen, während ein Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von einem unteren Totpunkt in einen oberen Totpunkt bewegt wird, um Abgas aus dem Arbeitszylinder auszustoßen. Die Nockenkurve des Bremsnockens 12 ist prinzipiell dazu vorgesehen, das Gaswechselventil 16 zu öffnen, nachdem der Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegt wurde, um die dabei verdichtete Luft bzw. Verbrennungsluft ungenutzt zu lassen. Die in den
Figuren 1 bis 8 dargestellte Nockenkurve des Bremsnocken 12 der erfindungsgemäßen Motorbremsvorrichtung weist drei Erhebungen 12', 12', 12'" auf. In denFiguren 5 bis 8 sind die drei Erhebungen 12', 12", 12'" des Bremsnockens 12 gut erkennbar. Die Erhebung 12' bildet dabei eine erste Dekompressions- bzw. Bremserhebung aus. Die Erhebung 12" bildet eine zweite Dekompressions- bzw. Bremserhebenung aus. Die Erhebung 12'" bildet eine Nachladeerhebung. Die in denFiguren 1 bis 8 dargestellte Motorbremsvorrichtung ist damit als 2-Takt-Motorbremse mit Nachladung ausgeführt. Selbstverständlich kann die Motorbremsvorrichtung auch als 4-Takt-Motorbremse mit nur einer Bremserhebenung 12' und einer optionalen Nachladeerhebenung 12" ausgeführt werden. Auf die Funktionsweise und Wirkung von Brems- und Nachladenocken wird nicht näher eingegangen, da sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind. - Zur Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 umfasst die Ventiltriebvorrichtung mit der integrierten Motorbremsvorrichtung einen Nockenfolger 13, der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehen ist, und einen Nockenfolger 14, der für den Bremsbetrieb vorgesehen ist. Der Nockenfolger 13, der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehen ist, ist dabei lediglich für eine Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen. Der Nockenfolger 14, der für den Bremsbetrieb vorgesehen ist, ist lediglich zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 vorgesehen.
- Zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umfasst die Motorbremsvorrichtung eine Umschaltvorrichtung 17, die dazu vorgesehen ist, zwischen einer Betätigung beider Gaswechselventile 15, 16 durch den Befeuerungsnocken 11 und einer Betätigung des einzelnen Gaswechselventils 16 durch den Bremsnocken 12 umzuschalten (vgl.
Figur 1 ). Die Umschaltvorrichtung 17 ist dabei dazu vorgesehen, zwischen einem Abgriff der Nockenkurve des Befeuerungsnockens 11 durch den zugeordneten Nockenfolger 13 und einem Abgriff der Nockenkurve des Bremsnockens 12 durch den zugeordneten Nockenfolger 14 hin und her zu schalten. Die Umschaltvorrichtung 17 ist lediglich zur Umschaltung der Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 des einen Arbeitszylinders vorgesehen. Für die weiteren Arbeitszylinder kann die Motorbremsvorrichtung grundsätzlich weitere, analog ausgebildete Umschaltvorrichtung aufweisen, welche zumindest teilweise miteinander gekoppelt werden können. - Der Ventiltrieb umfasst zwei der Nockengruppe zugeordnete Kipphebel 24, 25. Der eine Kipphebel 24 ist für den Befeuerungsbetrieb vorgesehen und weist den Nockenfolger 13 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen ist. Der andere Kipphebel 25 ist für den Bremsbetrieb vorgesehen und weist den Nockenfolger 14 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 vorgesehen ist. Der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Kipphebel 24 wirkt auf beide Gaswechselventile 15, 16. Der für den Bremsbetrieb vorgesehen Kipphebel 25 wirkt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich auf das eine Gaswechselventil 16, kann grundsätzlich aber auch auf beide Gaswechselventile 15, 16 wirken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den
Figuren 1 bis 8 wirkt der Kipphebel 25 im Bremsbetrieb über ein längsverschiebbar im Kipphebel 24 gelagertes Einstellelement 43 auf das Gaswechselventil 16. Die beiden Kipphebel 24, 25 sind bewegungstechnisch voneinander getrennt. Je nachdem, ob der Befeuerungsbetrieb oder der Bremsbetrieb geschaltet ist, betätigt die Nockenwelle 10 den entsprechenden Kipphebel 24, 25, während der andere Kipphebel 24, 25 von der Nockenwelle 10 entkoppelt ist. - Die Umschaltvorrichtung 17 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Nockenwelle 10 in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Zur Ansteuerung mittels einer nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit umfasst die Umschaltvorrichtung 17 einen nicht näher dargestellten elektromagnetischen Aktuator 21, mittels welchem die Umschaltung ausgelöst werden kann. Bis auf den Aktuator 21, welcher lediglich zum Auslösen der Umschaltung vorgesehen ist, ist die Umschaltvorrichtung 17 vollständig mechanisch ausgebildet.
- Die Umschaltvorrichtung 17 umfasst ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Nockenwelle 10 verbundenes Kulissenelement 18. Das Kulissenelement 18 weist eine erste Kulissenbahn 19 auf, die zur Umschaltung von dem Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb vorgesehen ist, und eine zweite Kulissenbahn 20, die zur Umschaltung von dem Bremsbetrieb in den Befeuerungsbetrieb vorgesehen ist. Die Kulissenbahnen 19, 20 sind auf dem Kulissenelement 18 um einen entsprechenden Winkel gegeneinander versetzt. Jede der Kulissenbahnen 19, 20 weist eine ihrer Funktion entsprechenden Winkelerstreckung auf. Die Kulissenbahnen 19, 20 weisen dabei, in den Figuren nicht bezeichnet, jeweils ein Einspursegment, ein Schaltsegment und ein Ausspursegment auf. Die in Umfangsrichtung gerichteten Einspursegmente weisen jeweils eine zunehmende Kulissenbahntiefe auf. Die Schaltsegmente, welche eine im Wesentlichen konstante Kulissenbahntiefe aufweisen, weisen eine axiale Komponente auf. Die Ausspursegmente weisen jeweils eine abnehmende Kulissenbahntiefe auf.
- Insbesondere die Schaltsegmente der Kulissenbahnen 19, 20 sind dazu vorgesehen, eine Drehbewegung der Nockenwelle 10 in eine, bezogen auf eine Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10, axiale Schaltbewegung des Kulissenelements 18 umzusetzen. Die mittels der Kulissenbahnen 19, 20 auslösbaren Schaltbewegungen sind dabei in entgegengesetzte Richtungen orientiert, d.h. die eine Kulissenbahn 19 ist dazu vorgesehen, das Kulissenelement 18 in die erste Richtung zu schalten, während die zweite Kulissenbahn 20 dazu vorgesehen ist, das Kulissenelement 18 in die entgegengesetzte zweite Richtung zu schalten. Das Kulissenelement 18 weist zwei diskrete Schaltstellungen auf, zwischen denen es mittels der Kulissenbahnen 19, 20 geschaltet werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel führt eine durch die Kulissenbahn 19 ausgelöste Schaltbewegung zu einem Umschalten vom Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb und entsprechend eine Schaltbewegung der Kulissenbahn 20 zu einem Umschalten vom Bremsbetrieb in den Befeuerungsbetrieb.
- Der Aktuator 21, der zum Auslösen der Umschaltung vorgesehen ist, ist gegenüber dem Kulissenelement 18, welches durch die Nockenwelle 10 drehbar angeordnet ist, ortsfest angeordnet. Der Ventiltrieb weist ein, in
Figur 2 dargestelltes, Gehäuse 44 auf, mit dem der Aktuator 21 fest verbunden ist. Der Aktuator 21 umfasst einen Schaltpin 22, welcher in einem ausgefahrenen Zustand in die jeweilige Kulissenbahn 19, 20 des Kulissenelements 18 eingreift. Zur Auslösung der Umschaltung wird der Schaltpin 22 ausgefahren. Anschließend wird der Schaltpin 22 über das entsprechende Einspursegment in Eingriff mit der zugehörigen Kulissenbahn 19, 20 gebracht. Bei einer weiteren Drehbewegung der Nockenwelle 10 wird das Kulissenelement 18 durch das Schaltsegment verschoben, wobei axiale Kräfte zur Umschaltung aus dem auf dem Nockenwelle 10 wirkenden Drehmoment erzeugt und über den Schaltpin 22 abgestützt werden. Anschließend wird der Schaltpin 22 durch das Ausspursegment wieder eingeschoben. Eine Umschaltung in die beiden Richtungen verläuft dabei analog. Der Schaltpin 22 ist dabei dazu vorgesehen, nach dem Ausspuren aus der einen Kulissenbahn 19, 20 bei einer nachfolgenden Umschaltung in die andere Kulissenbahn 20, 19 einzuspuren. - Zur Umschaltung der Wirkverbindung zwischen der Nockenwelle 10 und den Nockenfolgern 13, 14 weist die Umschaltvorrichtung 17 eine Kipphebellagerung 23 auf, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Endlage aufweist. Die Kipphebellagerung 23 dient insbesondere zur Lagerung der Kipphebel 24, 25 und legt jeweils für den Kipphebel 24 eine Kipphebelachse 30 und für den Kipphebel 25 eine Kipphebelachse 31 fest, um welche der entsprechende Kipphebel 24, 25 schwenkbar gelagert ist (
Figuren 5 bis 8 ). - Die Kipphebellagerung 23 umfasst ein Lagerungselement 32, an welchem die Kipphebel 24, 25 gelagert sind (vgl.
Figur 1 und4 ). Das Lagerungselement 32 selbst ist schwenkbar gelagert. Eine Lagerachse 33, um die das Lagerungselement 32 verschwenkbar ist, ist parallel zu den Kipphebelachsen 30, 31 angeordnet. Das Lagerungselement 32 ist gegenüber dem Gehäuse 44 des Ventiltriebs gelagert. - Das Lagerungselement 32 ist in Form eines U-förmigen Bügels ausgeführt, wobei Enden 45, 45' des Lagerungselements 32, welche parallel zur Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10 orientiert sind, zur Lagerung um die Lagerachse 33 dienen, und wobei die Kipphebel 24, 25 an einen im Wesentlichen parallel zu der Nockenwelle 10 verlaufenden Teil des Lagerungselements 32 angebunden sind (vgl.
Figur 4 ). Die Enden 45, 45' des Lagerungselements 32 sind drehbar in Lagern 47, 47' des Gehäuses 44 aufgenommen. Die Nockenwelle ist in Lagern 46 des Gehäuses 44 drehbar aufgenommen. - Die Lagerachse 33 des Lagerungselements 32 ist parallel versetzt zu der Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10 orientiert (vgl.
Figur 2 ). In der ersten Endlage ist der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 13 in stetem Kontakt mit dem Befeuerungsnocken 11. Der für den Bremsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 14 ist hingegen von dem Bremsnocken 12 abgehoben, wodurch der Bremsnocken 12 wirkungslos unter dem Nockenfolger 14 hindurchläuft (Figuren 1 bis 6 ). In der zweiten Endlage ist umgekehrt der für den Bremsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 14 in stetem Kontakt mit dem Bremsnocken 12, während der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 13 von dem Befeuerungsnocken 11 abgehoben ist, wodurch der Befeuerungsnocken 11 wirkungslos unter dem Nockenfolger 13 hindurchläuft (Figuren 7 und 8 ). - Die Kipphebellagerung 23 ist dazu vorgesehen mittels der Drehbewegung der Nockenwelle 10 geschaltet zu werden. Ist das Lagerungselement 32 in die erste Endlage geschaltet, wirkt bei einer Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 durch den Befeuerungsnocken 11 auf das Lagerungselement 32 grundsätzlich eine Kraft, welche in Richtung der zweiten Endlage gerichtet ist (
Figuren 1 bis 6 ). Ist das Lagerungselement 32 in die zweite Endlage geschaltet, wirkt bei einer Betätigung des Gaswechselventils 16 durch den Bremsnocken 12 auf das Lagerungselement 32 grundsätzlich eine Kraft, welche in Richtung der ersten Endlage gerichtet ist (Figuren 7 und 8 ). - Die auf das Lagerungselement 32 wirkende Kraft, die zur Umschaltung zwischen den beiden Endlagen genutzt wird, resultiert aus einer Betätigungskraft, die in dem Befeuerungsbetrieb und in dem Bremsbetrieb mittels der Nockenwelle 10 auf die Gaswechselventile 15, 16 ausgeübt wird. Das Lagerungselement 32 stützt diese Betätigungskraft ab. Indem die beiden Kipphebelachsen 30, 31, um die die Kipphebel 24, 25 gegenüber dem Lagerungselement 32 verschwenkbar gelagert sind, gegeneinander versetzt sind, wirkt je nachdem, über welchen der Kipphebel 24, 25 die Gaswechselventile 15, 16 betätigt werden, eine unterschiedliche Kraft auf der Lagerungselement 32. Die Lagerachse 33 des Lagerungselements 32 ist dabei wirkungsmäßig zwischen den beiden Kipphebelachsen 30, 31 angeordnet. Wird der eine Kipphebel 24 betätigt, resultiert aus der Betätigungskraft dieses Kipphebels 24 ein auf das Lagerungselement 32 wirkendes Drehmoment, welches in Bezug auf die Lagerachse 33 des Lagerungselement 32 in die entgegengesetzt Richtung gerichtet ist, wie das aus der Betätigungskraft des anderen Kipphebels 25 resultierte Drehmoment, welches auf das Lagerungselement 32 wirkt, wenn der andere Kipphebel 25 betätigt wird. Da die Betätigungskraft jeweils aus dem Drehmoment der Nockenwelle 10 resultiert und das Drehmoment auf das Lagerungselement 32 wiederum aus der Betätigungskraft, wird die Kipphebellagerung 23 mittels der Drehbewegung der Nockenwelle 10 umgeschaltet.
- Zur Fixierung der Kipphebellagerung 23 weist die Umschaltvorrichtung 17 ein federbelastetes Rasteingriffselement 26 auf, welches dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung 23 in den zwei Endlagen zu fixieren. Das Rasteingriffselement 26 ist gegenüber dem Lagerungselement 32 axial beweglich gelagert. Die Umschaltvorrichtung 17 weist ein Federelement 39 auf, welches zwischen dem Lagerungselement 32 und dem Rasteingriffselement 26 angeordnet ist.
- Zur Wirkverbindung mit dem Rasteingriffselement 26 umfasst die Umschaltvorrichtung 17 ein Rastkonturelement 27, gegen welches das Rasteingriffselement 26 abgestützt ist. Zur formschlüssigen Verbindung mit dem Rasteingriffselement 26 weist das Rastkonturelement 27 eine Rastkontur mit zwei, zwischen zwei Anschlägen 34, 35 liegenden Vertiefungen 36, 37 auf. Zwischen den zwei Vertiefungen 36, 37 liegt eine Erhebung 38. Die erste Vertiefung 36 , welche der ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb zugeordnet ist, liegt zwischen dem ersten Anschlag 34 und der Erhebung 38. Die zweite Vertiefung 37, welche der zweiten Endlage im Bremsbetrieb zugeordnet ist, liegt zwischen dem zweiten Anschlag 35 und der Erhebung 38. Die Vertiefungen 36, 37 definieren zwei Einraststellungen, in denen das Rasteingriffselement 26 und das Rastkonturelement 27 formschlüssig miteinander verbunden sind.
- Eine Schwenkbewegung des Lagerungselements 32 ist durch die zwei mechanischen Anschläge 34, 35 begrenzt, welche die beiden Endlagen der Kipphebellagerung 23 definieren. Bei einer Schwenkbewegung des Lagerungselements 32 aus der zweiten Endlage im Bremsbetrieb in die erste Endlage im Befeuerungsbetrieb begrenzen die Anschläge 34, 35 die Schwenkbewegung des Lagerungselements 32, indem der Anschlag 35 am Lagerungselement 32 anliegt und der Anschlag 34 am Rasteingriffselement 26 anliegt. Dementsprechend begrenzen die Anschläge 34, 35 die Schwenkbewegung des Lagerungselements 32 aus der ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb in die zweiten Endlage im Bremsbetrieb, indem jetzt der Anschlag 34 am Lagerungselement 32 anliegt und der Anschlag 35 am Rasteingriffselement 26 anliegt. Das Rasteingriffselement 26 ist bewegungstechnisch mit dem Lagerungselement 32 verbunden. Bei einer Bewegung des Lagerungselements 32 von der einen Endlage in die andere Endlage wird das Rasteingriffselement 26 von der einen Vertiefung 36, 37 über die Erhebung 38 hinweg in die andere Vertiefung 36, 37 bewegt. In den Endlagen fixieren das Rasteingriffselement 26 und das Rastkonturelement 27 das Lagerungselement 32 gegen das bei der Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 wirkende Drehmoment. Eine Federkraft, welche das zwischen dem Rasteingriffselement 26 und dem Lagerungselement 32 abgestützte Federelement 39 bereitstellt, ist dabei ausreichend groß, um das aus der Betätigungskraft der Gaswechselventile 15, 16 resultierende Drehmoment gegen die Erhebung 38 abzustützen, so dass das Rasteingriffselement 26 nicht von einer Vertiefung 36, 37 in die jeweils andere Vertiefung 36, 37 wechselt.
- Um das Rasteingriffselement 26 aus einer seiner Einraststellungen zu lösen, ist das Rastkonturelement 27 beweglich gelagert. Das Rastkonturelement 27 weist eine Lagerachse 40 auf, welche im Bereich der Erhebung 38 der Rastkontur liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Lagerachse 40 für das Rastkonturelement 27 die Erhebung 38 zwischen den beiden Vertiefungen 36, 37 aus, d.h. die Rastkontur wird teilweise von der Lagerachse 40 gebildet. Wird das Lagerungselement 32 von der einen Endlage in die andere Endlage bewegt, schwenkt eine virtuelle Mittellinie des Rasteingriffselements 26 über die Lagerachse 40 des Rastkonturelements 27 hinweg. Die Lagerachse 40 liegt damit zwischen den beiden Vertiefungen 37, 37, welche die Endlagen der Kipphebellagerung 23 definieren.
- Das beweglich gelagerte Rastkonturelement 27 ist zwischen der ersten Einraststellung, welche dem Befeuerungsbetrieb zugeordnet ist (
Figuren 1 bis 6 ), und der zweiten Einraststellung, welche dem Bremsbetrieb zugeordnet ist (Figuren 7 und 8 ), verschwenkbar. In der ersten Einraststellung des Rastkonturelements 27 befindet sich das Lagerungselement 32 in seiner ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb, wobei das Rasteingriffselement 26 in die erste Vertiefung 36 der Rastkontur eingreift. In der zweiten Einraststellung des Rastkonturelements 27 befindet sich das Lagerungselement 32 in seiner zweiten Endlage im Bremsbetrieb, wobei das Rasteingriffselement 26 in die zweite Vertiefung 37 der Rastkontur eingreift. In den Einraststellungen bildet jeweils eine der Vertiefungen 36, 37 des Rastkonturelements 27 für das Rasteingriffselement 26 ein globales Minimum aus, in welche das Rasteingriffselement 26 geführt wird, wenn die Betätigungskraft für die Gaswechselventile 15, 16 über das Lagerungselement 32 gegen die Nockenwelle 10 abgestützt wird. - Je nachdem, in welche der Einraststellungen das Rastkonturelement 27 geschaltet ist, wird das Lagerungselement 32 für die Kipphebel 24, 25 bei der nächsten Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 in die der Einraststellung entsprechende Endlage geschalten. Die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb erfolgt damit, indem das Rastkonturelement 27 von der einen Einraststellung und in die andere Einraststellung geschwenkt wird.
- Das Kulissenelement 18 ist dazu vorgesehen, das Rastkonturelement 27 von den Einraststellungen in eine Zwischenstellung zwischen den Einraststellungen zu verschwenken. Das Kulissenelement 18 und das Rastkonturelement 27 sind mechanisch miteinander gekoppelt. Das aus der Nockenwelle 10 herausragende Kulissenelement 18 ist mit einer axial verschiebbar in der Nockenwelle 10 aufgenommenen Schaltstange 48 verbunden. Das Kulissenelement 18 und die Schaltstange 48 werden zusammen bei Eingreifen des Schaltpins 22 in eine der Kulissenbahnen 19, 20 entlang der Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10 axial verschoben. In der Schaltstange 48 ist ein Betätigungsstift 28 aufgenommen, welcher durch einen Längsschlitz 49 aus der Nockenwelle 10 ragt. Der Betätigungsstift 28 wird mit der axialen Verschiebung der Schaltstange 48 im seinem Längsschlitz 49 somit ebenfalls entlang der Rotationsachse 29 verschoben. Der Betätigungsstift 28 ist dazu vorgesehen, das an der Nockenwelle 10 anliegende Drehmoment auf das Rastkonturelement 27 zu übertragen und mittels des Drehmoments das Rastkonturelement 27 zu verschwenken. Das mit der Schaltstange 48 verbundene Kulissienelement 18 weist eine geeignete Rastvorrichtung 50 mit der Nockenwelle 10 auf, so dass eine entsprechende Stellung der Schaltstange 48 in der Nockenwelle 10 für den Bremsbetrieb oder Befeuerungsbetrieb gehalten werden kann.
- Das Rastkonturelement 27 ist räumlich zwischen dem Rasteingriffselement 26 und der Nockenwelle 10 angeordnet. Es weist eine dem Rasteingriffselement 26 zugewandte Seite auf, welche die Rastkontur ausbildet. Zudem weist es eine der Nockenwelle 10 zugewandte Seite auf, welche eine Betätigungskontur zum Verschwenken mittels des Drehmoments der Nockenwelle 10 ausbildet. Die Betätigungskontur weist zwei Bahnen 41, 42 auf, die entlang der Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10 gegeneinander versetzt sind. Je nachdem, in welche Schaltstellung das Kulissenelement 18 geschaltet ist, greift der Betätigungsstift 28 an der einen Bahn 41 der Betätigungskontur oder an der anderen Bahn 42 der Betätigungskontur an. Ein Weg, um den das Kulissenelement 18 axial verschiebbar ist, entspricht einem Abstand der Bahnen 41, 42, die die Betätigungskontur des Rastkonturelements 27 aufweist.
- In Bezug auf die Drehbewegung des Betätigungsstifts 28 um die Rotationsachse 29 der Nockenwelle 10 sind die Bahnen 41, 42 als Schrägbahnen ausgebildet. Die Betätigungskontur des Rastkonturelements 27 ist dazu vorgesehen, das auf den Betätigungsstift 28 wirkende Drehmoment der Nockenwelle 10 in ein auf das Rastkonturelement 27 wirkendes Drehmoment zu übersetzen, um das Rastkonturelement 27 um seine Lagerachse 40 zu verschwenken. Der Betätigungsstift 28 in Wirkverbindung mit der Betätigungskontur des Rastkonturelements 27 ist dazu vorgesehen, in der ersten Schaltstellung des Kulissenelements 18 das Rastkonturelement 27 von der ersten Einraststellung des Befeuerungsbetriebs in die Zwischenstellung zu schalten. Dazu greift der Schaltpin 22 in die Kulissenbahn 19 ein und der Betätigungsstift 28 wird von der Bahn 41 zur Bahn 42 verschoben. In der zweiten Schaltstellung des Kulissenelements 18 schaltet das Rastkonturelement 27 von der zweiten Einraststellung des Bremsbetriebs in die Zwischenstellung. Dazu greift der Schaltpin 22 in die Kulissenbahn 20 ein und der Betätigungsstift 28 wird von der Bahn 42 zur Bahn 41 verschoben. Der Betätigungsstift 28 ist also jeweils lediglich dazu vorgesehen, das Rastkonturelement 27 in die Zwischenstellung zu schalten.
- Die Zwischenstellung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Mittelstellung zwischen den beiden Einraststellungen ausgebildet. Wird das Rastkonturelement 27 in die Mittelstellung geschwenkt, bewegt sich das Rasteingriffselement 26 in der Rastkontur. Das Rasteingriffselement 26 bewegt sich dabei innerhalb der Rastkontur von der entsprechenden Vertiefung 36, 37 auf die Erhebung 38. Da gleichzeitig das Rastkonturelement 27 verschwenkt wird, bildet die Zwischenstellung eine instabile Lage aus. Aus der Zwischenstellung heraus wird das Rasteingriffselement 26 dann in die andere Einraststellung geführt, wenn die Betätigungskraft auf die Gaswechselventile 15, 16, welche aus der Drehung und dem Drehmoment der Nockenwelle 10 resultiert, bei der nächsten Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 über das Lagerungselement 32 gegen die Nockenwelle 10 abgestützt wird.
- Die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb erfolgt somit in zwei Schritten. In dem ersten Schritt werden das Drehmoment und die Drehbewegung der Nockenwelle 10 über das Kulissenelement 18, das Rastkonturelement 27 und das Rasteingriffselement 26 auf das Lagerungselement 32 übertragen und bewirken, dass das Rasteingriffselement 26 von der entsprechenden Einraststellung in die Zwischenstellung bewegt wird. In dem zweiten Schritt werden das Drehmoment und die Drehbewegung der Nockenwelle 10 über den entsprechend Kipphebel 24, 25 übertragen und bewirken, dass das Rasteingriffselement 26 von der Zwischenstellung in die entsprechenden Einraststellung bewegt wird.
- In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Umschaltvorrichtung 17 ein zweites Rasteingriffselement 26' und ein zweites Rastkonturelement 27', die ebenfalls mittels des Kulissenelements 18 geschaltet werden. Das Kulissenelement 18 weist dazu einen zweiten Betätigungsstift 28' und Federelemente 39' auf, die für eine Wirkverbindung mit dem zweiten Rastkonturelement 27' vorgesehen ist. Die beiden Rastkonturelemente 27, 27' wirken parallel.
Claims (8)
- Motorbremsvorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle (10), die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (11) und zumindest einem Bremsnocken (12) aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Nockenfolger (13), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken (12) zugeordneten Nockenfolger (14), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umschaltvorrichtung (17) dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Nockenwelle (10) in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen und die Umschaltvorrichtung (17) eine Kipphebellagerung (23) aufweist, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Endlage aufweist und die Kipphebellagerung (23) dazu vorgesehen ist, mittels des Drehmoments der Nockenwelle (10) zwischen den zwei Endlagen umgeschaltet zu werden. - Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umschaltvorrichtung (17) zumindest ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Nockenwelle (10) verbundenes Kulissenelement (18) mit zumindest einer Kulissenbahn (19, 20) aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Nockenwelle (10) in eine lineare Schaltbewegung des Kulissenelements (18) umzusetzen. - Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
einen gegenüber dem Kulissenelement (18) ortsfest angeordneten Aktuator (21) mit zumindest einem Schaltpin (22), der dazu vorgesehen ist, in die zumindest eine Kulissenbahn (19, 20) einzugreifen und die Drehbewegung der Nockenwelle (10) in die lineare Schaltbewegung des Kulissenelements (18) umzusetzen. - Motorbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest zwei jeweils einen der Nockenfolger (13, 14) aufweisende Kipphebel (24, 25), die zur Betätigung des zumindest einem Gaswechselventils (15, 16) jeweils um eine durch die Kipphebellagerung (23) festgelegt Kipphebelachse (30, 31) verschwenkbar sind. - Motorbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umschaltvorrichtung (17) zumindest ein federkraftbelastetes Rasteingriffselement (26, 26') aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung (23) in den zwei Endlagen zu fixieren. - Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umschaltvorrichtung (17) zumindest ein beweglich gelagertes Rastkonturelement (27, 27') aufweist, gegen welches das zumindest eine Rasteingriffselement (26, 26') der Kipphebellagerung (23) abgestützt ist. - Motorbremsvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rastkonturelement (27, 27') zumindest zwei Einraststellungen aufweist und das Kulissenelement (18) dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Rastkonturelement (27, 27') von den Einraststellungen zumindest in eine Zwischenstellung zwischen den Einraststellungen zu verschwenken. - Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kulissenelement (18) zwei Schaltstellungen und zumindest einen Betätigungsstift (28, 28') aufweist, der dazu vorgesehen ist, in der ersten Schaltstellung das zumindest eine Rastkonturelement (27) von der ersten Einraststellung in die Zwischenstellung und in der zweiten Schaltstellung von der zweiten Einraststellung in die Zwischenstellung zu schalten.
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