SE521245C2 - Motorbromsappliceringssystem, metod för att minska motorhastigheten samt användning av systemet - Google Patents

Description

521 245 2 Det reservbromssystem som beskrivs i ovan nämnda US-A-5 193 497 har haft en betydande kommersiell succé. På grund av den relativt långa tid det tar innan upptagningsdonet nått sitt utdragna läge, är systemet i US-A-S 193 497 emellertid inte lämpligt för minskning av motorhastighet vid uppväxlingar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN: Det är därför ett ändamål för föreliggande uppfinning att åstadkomma ett motorbromsappliceringssystem vilket innefattar de kommersiella fördelar som det system har som beskrivits i US-A-5 193 497, och vilket också är lämpligt att använda för minskning av motorhastighet vid uppväxlingar.

Detta ändamål uppnås i enlighet med föreliggande uppfinning genom det motorbromsappliceringssystem som görs gällande i det bifogade kravet 1.

Det är ett ytterligare ändamål för uppfinningen att åstadkomma en metod för minskning av motorhastighet vid uppväxlingar.

Detta ändamål uppnås i enlighet med föreliggande uppfinning genom metoden enligt krav 9.

Uppfinningen uppvisar även användning av upptagningsdon för ventilspel i en förbränningsmotor för att minska motorhastigheten vid en växling.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen beskrivs i de underordnade kraven.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA: Uppfinningen kommer nedan att endast beskrivas närmare med hjälp av exempel och med hänvisning till utföringsformer visade i de närslutna ritningarna, i vilka: Fig.1 visar en grafisk representation av de principiella faserna vid en uppväxling i en växeflåda; Fig. 2 visar en schematisk representation av ventilupptagningsanordningen enligt US-A-S 193 497; Fig. 3 visar en schematisk representation av appliceringssystemet för motorbroms enligt uppfinningen; 521 245 3 Fig. 4 visar en snittvy genom en första utföringsform av ett pneumatiskt manöverdon för användning i systemet i Fig. 3, och Fig. 5 visar en snittvy genom en andra utföringsform av ett pneumatiskt manöverdon för användning i systemet i Fig. 3.

DETAUERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: Som tidigare nämnts ovan under Uppfinningens bakgrund, visar Fig. 1 de principiella faserna i en uppväxling (d v s till en högre växel) med den typ av automatiska och halvautomatiska växellådor som används i kommersiella fordon. Fig. 1 visar en jämförelse mellan motormoment och motorhastighet med avseende på tiden. Fas “a” visar ett normalt drivningstillstånd innan en växling anstiftas. Eftersom fas “a” ligger innan uppväxlingen, ökar normalt motorhastigheten. Fas “b” visar avlägsnande av moment så fort det bestämts att en uppväxling skall äga rum. En borttagning av moment kräver matchning av rotationshastigheterna från den utgående axeln från motorn och den ingående axeln till växellådan och kan påverkas på ett flertal sätt beroende på driftsförhållandena hos fordonet i vilken växellådan sitter, Fas “c" visar frigörande av en klokoppling för att frikoppla växellådan från motorn. I den här fasen begränsas bränsletillförseln till motorn för att förhindra att motorhastigheten ökar. Fas “d” visar minskningen av motorhastighet för att matcha motorhastigheten med utväxlingsförhållandet som skall väljas. Det är först och främst tiden det tar att uppnå den önskade motorhastigheten som bestämmer hur fort en uppväxling kan äga rum. Så fort motorhastigheten har reducerats tillräckligt kan den nya växeln kopplas in. Således visar fas “e” inkopplingen av den nya klokopplingen. Fas “f” visar återanbringande av moment och fas “g" visar ett normalt drivningstillstånd efter att växlingen har ägt rum.

I enlighet med föreliggande uppfinning uppnås en minskning av motorhastighet under fas “d” genom användning av en modifierad version av den ventilupptagande mekanismen i US-A-5 193 497, vilket dokuments innehåll ingår som referens i denna ansökan. Den principiella funktionen hos den ventilupptagande mekanismen som innefattas i sagda dokument framgår från Fig. 2. I sagda ritning visas således schematiskt en ventilmekanism 1 för en förbränningsmotor. Mekanismen 1 innefattar en kamaxel 2 vilken, via en cylindrisk rulle 3, överför sin rotationsrörelse till en vipparm 4. Vipparmen 4 är anordnad på en ihålig vipparmsaxel 5 vilken är tänkt att monteras på ett ej visat cylinderhuvud med lämpliga medel såsom bultar. Förflyttningen av Vipparmen 4 överförs via don 6 och ett halvklotformat styrorgan 7 till ett ok 8 vilket är förflyttbart upp och ner längs en styrskena S på cylinderhuvudet. I den visade utföringsformen verkar oket 8 på två ventilrör 9. Varje ventilrör är på konventionellt sätt omslutna av en ventilfjäder 10. Förutom dessa båda ventilfjädrar 10, finns det en fjäder 11, vilken är anordnad under oket 8. Avsikten med denna fjäder är att hålla oket i en sådan position att spelet, vilket alltid uppkommer i en ventilmekanism av den här typen, uppkommer mellan de respektive ventilrören 9 och undersidan av oket 8. 521 245 Den beskrivna ventilmekanismen, med hänvisning till Fig. 3, smörjs under tryck med olja vilken matas till hålrummet i vipparmsaxeln 5 via en tryckregulator 12. Tryckregulatorn förses med olja med t ex 5 bars tryck och trycket av olja som levereras till vipparmsaxeln styrs genom signaler från ett motorstyrsystem (EMS) 13. Olja återgår till motorns oljetråg som ett resultat av läckageflöde mellan vipparmsaxeln 5 och de olika Iagringarna. Med hänvisning tillbaka till Fig. 2, flödar olja som kommer in i vipparmsaxeln 5 längs en ledning 14 i varje vipparm 4 för att verka på donet 6 anordnat i änden på vipparmen ovanför ventilrören 9. Donet 6 är i form av en kolv 15 vilken är verksam mellan två lägen, nämligen ett indraget läge och ett utdraget läge. Under normala driftsförhållanden matar tryckregulatorn 12 olja till vipparmsaxeln 5 vid ungefär 1 bar.

Under sådana tryckförhållanden hålls kolven 15 i sitt indragna läge genom fjädern 11 som verkar på oket 8.

När det är önskvärt att uppta ventilspel, d v s när ytterligare broms behövs, ger EMS 13 instruktioner till tryckregulatorn 12 att mata olja till vipparmsaxeln 5 under ett högre tryck, t ex med 2 bar. Uppbyggnad av oljetryck vid kolven 15 i vipparmen 4 leder till förflyttning av kolven genom en svept volym till dess utdragna läge. I dess utdragna läge minskar kolven ventilspelet på ett sådant sätt att vipparmen påverkas av ej visade små lober på kamaxeln 2. Detta innebär att avgasventiler kan drivas att åstadkomma negativt arbete från motorn, d v s en motorbromseffekt.

Medan det ovan beskrivna systemet faktiskt erbjuder en viss mängd motorbromsning tar det helt enkelt för lång tid för kolven att nå det utdragna läget för att systemet ska kunna användas som ett motorbromsappliceringssystem vid växling. I enlighet med föreliggande uppfinning samverkar således vipparmsaxeln 5 med don 16 känsligt för en signal som genererats som svar till ett behov av att åstadkomma en växling, för att snabbt öka oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln för att därigenom åstadkomma upptagning av ventilspel.

Uttrycket “snabbt öka oljetrycket" betyder att oljetrycket i den ihåliga vipparmen måste ökas tillräckligt snabbt för att ventilspel skall uppnås så att en märkbar mängd motorbromsning äger rum under fasen “d” i Fig. 1. Det är uppenbart för fackmannen att den aktuella storleken på tryckökningen kommer att bero på viskositeten på oljan, det antal vipparmar som är utrustade med ventilupptagningsdon o s v.

Donet 16 vilket är känsligt för en signal genererad som svar på ett behov att åstadkomma en växling, för att snabbt öka oljetrycket i den ihåliga vipparmen, för att därmed åstadkomma ventilspelsupptagning, innefattar företrädesvis ett pneumatiskt manöverdon. Det pneumatiska manöverdonet är anordnat att spruta in en volym olja i den ihåliga vipparmsaxeln 5, med en oljevolym huvudsakligen motsvarande den svepta volym genom vilken kolven 15 (eller kolvarna 521 245 5 om det finns ett flertal vipparmar utrustade med ventilspelsupptagningsdon) förflyttas vid upptagning av ventilspel. I en typisk applikation kan oljevolymen vara ungefär 1 dl.

En utföringsform av ett pneumatiskt manöverdon som är lämpligt att använda i systemet enligt föreliggande uppfinning illustreras i Fig. 4. Det pneumatiska manöverdonet 17 innefattar ett generellt cylindriskt hus 18 stängt i ena änden med ett lock 19. Ett oljeförflyttningsdon i form av en kolv 20 är förflyttbar inom det cylindriska huset 18 mellan ett viloläge och ett aktiverat läge.

Kolven 20 tvingas mot viloläget genom återgångsdon vilka kan vara i form av elastiska organ, t ex en spiralformad fjäder 21, som verkar på en ändvägg 22 hos det cylindriska huset motsatt locket 19. Följaktligen är fjädern 21 anordnad i en kammare 23 delvis begränsad av det cylindriska huset 18, kolven 20 och ändväggen 22. Det bör emellertid förstås att återgångsdonet kan innefatta vilka medel som helst som kan säkerställa en snabb återgång av oljeförflyttningsdonet från dess aktiverade läge till dess viloläge. Sådana don kan, t ex, inkludera tryckluft. Ändytan 22 är försedd med en genomgående öppning 24 så att kammaren 23 kommunicerar med insidan av den ihåliga vipparmsaxeln 5. Således är kammaren 23 fylld med olja.

Locket 19 är försett med en genomgående öppning 25, vilken selektivt kommunicerar med en högtryckspneumatisk källa, till exempel det trycksatta luftsystemet hos fordonet till vilken appliceringssystemet för motorbroms är anbragt. Som visas i Fig. 3 kan den pneumatiska källan vara en luftaccumulator 26 vilken matas med luft vid t ex 8 bar. Luftaccumulatorn 26 är separerad från det pneumatiska manöverdonet 17 genom en lämplig elektriskt styrd ventilanordning 27.

Ventilanordningen 27 är anordnad att koppla samman den genomgående öppningen 25 hos manöverdonet 17 med luftaccumulatorn 26 då en signal fås från EMS 13 att motorbromsning krävs vid en uppväxling.

I en alternativ utföringsform av ett pneumatiskt manöverdon visat i Fig. 5, används ett flexibelt membran 28 som oljeförflyttningsdon. Det flexibla membranet är således fixerat i ett cylindriskt hus 29 för att därmed partiellt definiera en luftkammare 30 och en oljekammare 31. Luftkammaren samverkar med ett första lock 32 med en högtryckspneumatisk källa, medan oljekammaren 31 samverkar med det inre av den ihåliga vipparmsaxeln 5 via ett andra lock 33. Den högtryckspneumatiska källan kan vara någon av de beskrivna i samband med utföringsformen i Fig. 4. Membranet 28 kan tillverkas av något elastiskt material, företrädesvis en polymer.

Applicering av lufttryck i luftkammaren 30 får membranet att förflytta olja ut ur oljekammaren 31 och in i den ihåliga vipparmsaxeln. Beroende på materialegenskaperna hos membranet 28, kan dess naturliga elasticitet göra en återgångsfjäder överflödig. Membranet kan således även fungera som återgångsdon. 521 245 6 Oberoende av oljeförflyttningsdonet är systemet företrädesvis anordnat att förflytta oljeförflyttningsdonet från dess viloläge till dess aktiverade läge på inte mer än 0.8 sekunder. Med fördel bör detta tidsintervall vara mindre 0.5 sekunder, företrädesvis mindre än 0.2 sekunder, till exempel 0.1 sekunder, och helst runt 0.05 sekunder. Vidare bör återgångsdonet anordnas att förflytta oljeförflyttningsdonet från dess aktiverade läge till dess viloläge under ett liknande tidsintervall. På detta sätt säkerställs en tillräckligt snabb inkoppling och urkoppling av appliceringssystemet för motorbroms för användbar motorbromsning vid uppväxling.

Systemet enligt föreliggande uppfinning fungerar på följande sätt.

Vid normal drivning av fordonet till vilket systemet enligt föreliggande uppfinning är anordnat, matas olja till den ihåliga vipparmsaxeln 5 vid ungefär 1 bar. Kolven 15 i varje vipparm 4 är således i sitt indragna läge. När extra bromsning behövs för att sänka hastigheten hos fordonet, instruerar EMS 13 tryckregulatorn 12 att mata olja till den ihåliga vipparmsaxeln 5 med ett tryck på ungefär 2 bar. Som tidigare förklarats får denna ökning av tryck kolven 15 att gradvis närma sig sitt utdragna läge vid vilket ventilspelet ökas.

Vid normal drivning av fordonet, när EMS bestämmer att en uppväxling skall äga rum och motorbromsapplicering behövs för att genomföra uppväxlingen, instruerar EMS tryckregulatorn 12 att öka trycket på oljan som matas till den ihåliga vipparmsaxeln S, så som sker då normal extra bromsning krävs. Dessutom signalerar EMS 13 till den elektriskt styrda ventilanordningar 27 att öppna. Tryckluft kan då snabbt flöda in i det pneumatiska manöverdonet för att utföra förflyttning av oljeförflyttningsdonet, låt vara en kolv eller membran. En volym olja kan därmed snabbt sprutas in i den ihåliga vipparmsaxeln, vilket får kolven 15 i änden hos varje vipparm att virtuellt spontant nå sitt utdragna läge, och därigenom en upptagning av ventilspel. Så fort motorhastigheten har synkroniserats med utväxlingsförhållandet som inkopplas, instrueras ventilanordningen 27 av EMS 13 att koppla in luftsidan hos det pneumatiska manöverdonet till atmosfären, vilket tillåter oljeförflyttningsdonet att återgå till dess viloläge. Denna tillbakagång reducerar snabbt oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln 5 så att kolven 15 i varje vipparm snabbt går tillbaka till sitt indragna läge. Följaktligen upphör motorbromsningen och moment kan åter påläggas utan otillbörlig fördröjning, därigenom bibehålls fordonets drivkraft. uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna och i ritningarna visade utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de närslutna kraven. Till exempel kan luftaccumulatorn 26 ersättas med en direkt koppling till tryckluftssystemet i fordonet.

Claims (12)

521 245 7 PATENTKRAV

1. Ett motorbromsappliceringssystem för en förbränningsmotor, vilken motor har åtminstone en cylinder, åtminstone en avgasventil i förbindelse med cylindern, och en vipparm (4) för aktivering av avgasventilen, vilken vipparm är anordnad på en ihålig vipparmsaxel (5), vilken motorbromsappliceringssystem innefattar: don (12) för reglering av oljetryck i den ihåliga vipparmsaxeln (5); don (6;15) känsligt för ökning av oljetryck iden ihåliga vipparmsaxeln (5) och integrerad i vipparmen (4) för upptagning av spel mellan vipparmen och avgasventilen; kännetecknat av don (16;17) känsligt för en signal genererad som svar på ett behov att åstadkomma en växling för att snabbt öka oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln (5) för att därmed åstadkomma upptagning av ventilspel.

2. Systemet enligt patentkrav 1, kännetecknat av att donet känsligt för en signal genererad som svar på ett behov att åstadkomma en växling för att snabbt öka sagda oljetryck i sagda ihåliga vipparmsaxel (5) innefattar ett pneumatiskt manöverdon (17).

3. Systemet enligt patentkrav 2, i vilket donet känsligt för en ökning av oljetryck för upptagning av spel mellan vipparmen och avgasventilen innefattar en kolv (15) anordnad för förflyttning genom en svept volym mellan ett indraget läge och ett utdraget läge, kännetecknat av att det pneumatiska manöverdonet (17) är anordnat att injektera en oljevolym i den ihåliga vipparmen (5), vilken oljevolym huvudsakligen motsvarar den svepta volymen.

4. Systemet enligt patentkrav 2 och 3, kännetecknat av att det pneumatiska manöverdonet innefattar ett oljeförflyttningsdon (20;28) förflyttbart mellan ett viloläge och ett aktiverat läge, där oljeförflyttningsdonet tvingas tillbaka till viloläget genom återgångsdon (21;28).

5. Systemet enligt patentkrav 4, kännetecknat av, att oljeförflyttningsdonet är en kolv (20) och att återgångsdonet är ett elastiskt organ såsom en fjäder (21).

6. Systemet enligt patentkrav 4, kännetecknat av att oljeförflyttningsdonet och återgångsdonet är ett flexibelt membran (28). 521 245

7. Systemet enligt patentkrav 4 till 6, kännetecknat av att systemet är anordnat att förflytta oljeförflyttningsdonet (20;28) från dess viloläge till dess aktiverade läge på mindre än 0.8 sekunder, gärna mindre än 0.5 sekunder, företrädesvis mindre än 0.2 sekunder, helst mindre än 0.1 sekunder och allra helst på 0.05 sekunder.

8. Systemet enligt något av patentkraven 4 till 6, kännetecknat av att återgångsdonet (21;28) är anordnat att förflytta oljeförflyttningsdonet (20;28) från dess aktiverat läge till dess viloläge på mindre än 0.8 sekunder, gärna mindre än 0.5 sekunder, företrädesvis mindre än 0.2 sekunder, helst mindre än 0.1 sekunder och allra helst på 0.05 sekunder.

9. En metod för att minska motorhastigheten hos en förbränningsmotor vid växlingar, vilken motor har åtminstone en cylinder, åtminstone en avgasventil i förbindelse med cylindern, en vipparm (4) anordnad för aktivering av avgasventilen, vipparmen anordnad på en ihålig vipparmsaxel (5), don (12) för reglering av oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln (S) och don (6;15) känsligt för ökning av oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln och integrerad i vipparmen för upptagning av spel mellan vipparmen och avgasventilen, vilken metod innefattar stegen: generera en signal till svar på ett behov att åstadkomma en växling, och snabbt öka oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxeln (5) som svar på signalen för att därmed åstadkomma upptagning av ventilspel.

10. Metoden enligt patentkrav 9, varvid metoden genereras i ett motordrivsystem (13).

11. Metoden enligt patentkrav 9, varvid steget av att snabbt öka oljetrycket i den ihåliga vipparmsaxel (5) uppnås genom användande av ett pneumatiskt manöverdon (17).

12. Användning av upptagningsdon för ventilspel i en förbränningsmotor enligt patentkrav 1 för att reducera motorhastighet vid en växling.