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Die
Erfindung betrifft eine Motorbremse für einen Verbrennungsmotor mit
den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur
Verzögerung
eines mittels eines Verbrennungsmotors angetriebenen Fahrzeuges
werden neben den gewöhnlichen
Betriebsbremsen auch Motorbremsen eingesetzt. Dazu ist im Abgassystem des
Verbrennungsmotors eine Drosselklappe vorgesehen, mittels derer
bedarfsweise ein erhöhter
Staudruck im Abgas erzeugt werden kann. Der erhöhte Abgasdruck wirkt über die
geöffneten
Auslaßventile des
Verbrennungsmotors bremsend auf die entsprechenden Kolben.
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Zur
Erzielung einer guten Bremsleistung sind Betätigungseinrichtungen für die Auslaßventile
eines Verbrennungsmotors bekannt, mittels derer abweichend von den
durch den Nockenwellenantrieb vorgegebenen Steuerzeiten eine Öffnung der
entsprechenden Auslaßventile
herbeigeführt
werden kann. Im Bremsbetrieb werden dabei die Auslaßventile
mit für
den Bremsbetrieb angepaßten
Steuerzeiten zumindest teilweise offen gehalten, wodurch eine wirkungsvolle,
die Bremswirkung erhöhende
Druckverbindung zwischen den Zylindern bzw. den Kolben und der Abgasanlage
bei hohem Abgasgegendruck erzielt werden sollen.
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Aus
der
DE 39 22 884 ist
eine Motorbremse bekannt, bei der ein Verbrennungsmotor eine unten liegende
Nockenwelle mit Stößelstangen
aufweist. Zwischen der Nockenwelle und den entsprechenden Stößelstangen
ist ein zylindrisches Druckelement mit einer innenseitigen, koaxialen
Zylinderbohrung angeordnet. Die Zylinderbohrung nimmt einen Hydraulikkolben
auf, mittels dessen bei Druckbeaufschlagung das entsprechende Auslaßventil
im Motorbremsbetrieb geöffnet
werden kann.
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Nachteilig
bei der dort gezeigten Anordnung ist, daß bei nockenwellenbedingter
Betätigung
des Druckelementes der darin geführte
Kolben ohne entsprechende aufwendige Gegenmaßnahmen mitgeführt wird.
Eine Entkopplung der nockenwellenbedingten und der zur Motorbremsung
vorgesehenen Ventilöffnung
ist schwierig. Im Motorbremsbetrieb wirkt der auf den Steuerkolben
aufgebrachte Hydraulikdruck auch in Gegenrichtung auf das den Steuerkolben
führende
Druckelement. Dieses wird mit entsprechender Kraft in unerwünschter
Weise gegen die Nockenwelle gedrückt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorbremse zu schaffen,
bei der die Betätigungseinrichtung
für das
Auslaßventil
bei geringer mechanischer Belastung hinsichtlich der verschiedenen
Betriebsparameter vereinfacht betätigbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Motorbremse mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Dazu
wird eine Motorbremse vorgeschlagen, bei der die Betätigungseinrichtung
für ein
Auslaßventil
ein auf das Auslaßventil
wirkendes Druckelement und zwischen dem Druckelement und dem Auslaßventil
ein Öffnungselement
aufweist, wobei das Druckelement und das Öffnungselement getrennt voneinander
in einem separaten, motorfesten Antriebsträger geführt sind. Durch die voneinander
getrennten Führungen
in dem separaten Antriebsträger kann
eine nach den gewöhnlichen,
durch die Nockenwelle vorgegebenen Steuerzeiten vorgegebene Öffnung des
Auslaßventiles
in vereinfachter Weise von den Ventilhubbewegungen im Motorbremsbetrieb
entkoppelt werden. Unerwünschte gegenseitige Rückwirkungen
können
mit vereinfachten Mitteln ausgeschlossen bzw. vermindert werden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist das Öffnungselement gegen das Druckelement
und das Druckelement gegen einen Trägerfesten Anschlag abgestützt. Bei
Betätigung
des Öffnungselementes zur Öffnung des
Auslaßventiles
im Motorbremsbetrieb wird die Betätigungskraft auf das Druckelement übertragen.
Diese ist am trägerfesten
Anschlag gehalten, in dessen Folge die Betätigungskraft nicht auf die
Nockenwelle, den Kipphebel oder ein anderes Element des Ventiltriebes übertragen
wird. Das System ist mechanisch entlastet.
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Zur
Justierung des Systems ist zweckmäßig eine Anordnung vorgesehen,
bei der der Anschlag eine Einstelleinrichtung und insbesondere eine
Einstellschraube aufweist. Das Druckelement und das Öffnungselement
sind mit einfachen Mitteln in ihrer axialen Position justierbar.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
ist dadurch gegeben, daß der
Antriebsträger
als Hydraulikzylinder, das Öffnungselement
als Hydraulikkolben und das Druckelement als Gegenkolben für den Hydraulikkolben
ausgebildet sind, wobei durch den Hydraulikzylinder, den Hydraulikkolben
und den Gegenkolben ein hydraulischer Druckraum begrenzt ist. Bei geringem
Bauvolumen kann über
den im Hydraulikzylinder aufbaubaren Druck eine geeignete Kolbenkraft
aufgebracht werden, über
die das Auslaßventil im
Motorbremsbetrieb geöffnet
werden kann. Es ergeben sich variable Möglichkeiten zur Erzeugung verschiedener
Steuercharakteristiken.
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Der
Hydraulikkolben und der Gegenkolben sind dabei zweckmäßig mittels
eines in einer Bohrung geführten
Zapfens in Achsrichtung relativ zueinander verschieblich geführt. Der
Hydraulikkolben und der Gegenkolben können hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung
flach gehalten werden, ohne daß ein Kippen
im Hydraulikzylinder zu befürchten
ist. Es ergibt sich eine kompakte Bauform.
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Zur
Begrenzung der Relativverschiebung zwischen dem Hydraulikkolben
und dem Gegenkolben ist zweckmäßig je ein
zwischen beiden Kolben wirkender oberer und unterer Endanschlag
vorgesehen. Die Relativbewegung von Hydraulikkolben und Gegenkolben
zueinander ist unabhängig
von der Bewegung des Auslaßventiles
und des übrigen
Ventiltriebes einstellbar. Eine einfache und kompakte Bauform ergibt
sich, indem die beiden Endanschläge
am Führungszapfen
zwischen Hydraulikkolben und Gegenkolben wirken.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist ein mit dem Druckraum verbundener,
mittels eines Ventiles verschließbarer hydraulischer Entlastungskanal
vorgesehen, wobei das Ventil in Ruheposition des Gegenkolbens verschlossen
und in ausgelenkter Position des Gegenkolbens geöffnet ist. In Ruheposition
des Gegenkolbens kann im Druckraum ein hydraulischer Druck aufgebaut
werden, in dessen Folge zur Erzielung der erwünschten Bremswirkung das Auslaßventil
mittels des Hydraulikkolbens geöffnet
werden kann. Sobald seitens der drehenden Nockenwelle eine zyklische,
entsprechend der gewöhnlichen Steuerzeiten
vorgesehene Öffnung
bewirkt werden soll, wird der Gegenkolben über den Ventiltrieb aus seiner
Ruheposition ausgelenkt. Der Entlastungskanal wird dabei geöffnet, in
dessen Folge sich der zur Motorbremsung aufgebaute Hydraulikdruck
abbaut. Der Gegenkolben kann sich an den Hydraulikkolben annähern, wodurch
eine Entkopplung zwischen nockenwellenbedingter und motorbremsbedingter
Ventilöffnung
gegeben ist. Bei weiterer Auslenkung des Gegenkolbens drückt dieser über den
entsprechenden Endanschlag den Hydraulikkolben weiter in Öffnungsrichtung.
Das Auslaßventil
kann über
seine für die
Motorbremsung vorgesehene halbgeöffnete
Position hinaus verschoben werden.
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Eine
konstruktiv einfache Gestaltung ergibt sich, in dem der Entlastungskanal
durch den Gegenkolben verläuft
und an seinem außenseitigen
Ende zusammen mit dem trägerfesten
Anschlag das Ventil bildet. Das außenseitige Ende des Entlastungskanals
liegt dabei am trägerfesten
Anschlag und insbesondere an der Einstellschraube dichtend an. Ohne zusätzliche
Bauteile ist ein wirkungsvolles Ventil gegeben, welches allein durch
die nockenwellenbedingte Auslenkung des Gegenkolbens den Entlastungskanal
in erwünschter
Weise freigibt bzw. verschließt.
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Es
ist zweckmäßig ein
seitlich den hydraulischen Zylinder durchlaufender Zuführkanal
vorgesehen, wobei eine innenseitig des Hydraulikzylinders mündende Zuführöffnung des
Zuführkanales
bezogen auf die axiale Richtung des Hydraulikzylinders derart angeordnet
ist, daß sie
bei ausgelenkter Position des Gegenkolbens durch dessen Umfangswand verschlossen
ist. Im Motorbremsbetrieb kann im Zurführkanal über einen vergleichsweise langen
Zeitraum ein hydraulischer Druck zur Öffnung des Auslaßventiles
anliegen. Bei einer nockenwellenbedingten Betätigung des Gegenkolbens verschließt dieser den
Zuführkanal,
ohne daß für den entsprechenden Steuerzeitraum
der hydraulische Druck abgebaut werden muß. Das hydraulische Fluid kann
aus dem Druckraum durch den Entlastungskanal abfließen, ohne
daß über den
Zuführkanal
hydraulisches Fluid nachgeführt
und ein Gegendruck aufgebaut wird.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist dazu als hydraulisches Fluid Motorenöl vorgesehen.
Eine separate Hydraulikanlage ist nicht erforderlich. Das aus der
Entlastungsbohrung austretende Motorenöl kann ohne weiteres dem Motorölkreislauf
zugeführt
werden.
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Für eine kompakte
Bauform ist zweckmäßig der
Antriebsträger
mit dem Druckelement und dem Öffnungselement
direkt auf das Auslaßventil
wirkend angeordnet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Schnittzeichnung eine Betätigungseinrichtung einer Motorbremse mit
Hydraulikzylinder, Hydraulikkolben und Gegenkolben in Ruheposition,
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2 die
Anordnung nach 1 im Motorbremsbetrieb mit teilweise
geöffnetem
Auslaßventil,
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3 die
Anordnung nach den 1 und 2 mit nockenwellenbedingt
geöffnetem
Auslaßventil.
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1 zeigt
in schematischer Längsschnittdarstellung
ausschnittweise eine Motorbremse für einen Verbrennungsmotor mit
einer Betätigungseinrichtung 1 für ein Auslaßventil 2.
Mittels der Betätigungseinrichtung 1 ist
das schematisch nur in Form seines Schaftes dargestellte Auslaßventil 2 sowohl im
gewöhnlichen
Motorbetrieb als auch im Motorbremsbetrieb betätigbar.
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Die
Betätigungseinrichtung 1 weist
ein auf das Auslaßventil 2 wirkendes
Druckelement 3 und zwischen dem Druckelement 3 und
dem Auslaßventil 2 ein Öffnungselement 4 auf.
Das Druckelement 3 und das Öffnungselement 4 sind
getrennt voneinander in einem separaten, motorfesten Antriebsträger 5 geführt.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Antriebsträger 5 als
Hydraulikzylinder 9, das Öffnungselement 4 als
Hydraulikkolben 10 und das Druckelement 3 als
Gegenkolben 11 für
den Hydraulikkolben 10 ausgebildet. Am Gegenkolben 11 ist
auf der dem Hydraulikkolben 10 zugewandten Seite ein Zapfen 14 vorgesehen,
der in eine Bohrung 13 des Hydraulikkolbens 10 eingreift
und dabei in der gezeigten Relativposition an einem unteren Endanschlag 16 anliegt.
Der Hydraulikkolben 10 liegt seinerseits am Schaft des
Auslaßventiles 2 an.
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Die
Betätigungseinrichtung 1 umfaßt einen Kipphebel 22,
der bedarfsweise auf den Gegenkolben 11 wirkt. Im gewöhnlichen
Motorbetrieb erzeugt der Kipphebel 22 aus der gezeigten
Ruhelage heraus eine Abwärtsbewegung
des Gegenkolbens 11, der diese Hubbewegung über den
unteren Anschlag 16 und den Hydraulikkolben 10 mechanisch
auf das Auslaßventil 2 überträgt. Aus
der in 1 gezeigten Ruhelage heraus stellt sich dabei
ein Hub H nach 3 ein.
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Bei
der in 1 gezeigten Ruhelage ist der Gegenkolben 11 an
einem Anschlag 6 des Antriebsträgers 5 abgestützt. Der
Anschlag 6 weist dazu eine Einstelleinrichtung 7 auf,
die im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Einstellschraube 8 ausgebildet ist. Es kann auch eine
hydraulische Einstelleinrichtung oder dgl. vorgesehen sein. Mittels
der Einstelleinrichtung 7 ist die Ruheposition des Gegenkolbens 11 in seiner
axialen Richtung einstellbar, wobei die Anlage zwischen Gegenkolben 11 und
Kipphebel 22 im wesentlichen kraftfrei oder sogar spielbehaftet
ist. Angrenzend an den Gegenkolben 11 kann anstelle des Kipphebels 22 direkt
die nicht gezeigte Nockenwelle oder andere Teile des Ventiltriebes
angeordnet sein. Anstelle der direkten Kraftübertragung vom Hydraulikkolben 10 zum
Auslaßventil 2 kann
beispielsweise im Zusammenhang mit Motoren, die eine untenliegende
Nockenwelle aufweisen, die Zwischenschaltung einer Stößelstange
oder dgl. zweckmäßig sein.
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Der
Hydraulikkolben 10 und der Gegenkolben 11 sind
unabhängig
voneinander im Hydraulikzylinder 9 in Achsrichtung geführt, wobei
eine zusätzliche
Führung
durch den Zapfen 14 in der Bohrung 13 gegeben
ist. Die relative Verschieblichkeit des Hydraulikkolbens 10 zum
Gegenkolben 11 ist auf der einen Seite durch den unteren
Endanschlag 16 und in der Gegenrichtung durch einen oberen
Endanschlag 15 begrenzt. Der obere Endanschlag 15 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
am Hydraulikkolben 10 festgelegt und der art hakenförmig ausgebildet,
daß er
in eine Nut zwischen dem Zapfen 14 und dem Gegenkolben 11 eingreift.
Die beiden Endanschläge 15, 16 sind
relativ zueinander derart angeordnet, daß der Hydraulikkolben 10 gegenüber dem
Gegenkolben 11 um einen Teilhub h in Achsrichtung verschieblich
ist.
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2 zeigt
die Anordnung nach 1 mit für den Motorbremsbetrieb teilweise
geöffnetem
Auslaßventil 2.
In einen durch den Hydraulikzylinder 9, den Hydraulikkolben 10 und
den Gegenkolben 11 begrenzten Druckraum 12 mündet ein
seitlich den Hydraulikzylinder 9 durchstoßender Zuführkanal 20.
Im Gegenkolben 11 ist ein in den Druckraum 12 mündender
Entlastungskanal 18 angeordnet, der mit seinem außenseitigen
Ende 19 am Anschlag 6 und dort an der Einstellschraube 8 dichtend
anliegt. Der Anschlag 6 bzw. die Einstellschraube 8 bilden
dabei zusammen mit dem außenseitigen
Ende 19 ein Ventil 17, welches den Entlastungskanal 18 bei
der gezeigten Ruheposition des Gegenkolbens 11 dichtend
verschließt.
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Über den
Zuführkanal 20 wird
in dem Druckraum 12 mittels eines hydraulischen Fluids,
welches im gezeigten Ausführungsbeispiel
Motorenöl
aus dem Motorölkreislauf
ist, ein Druck aufgebaut. Über den
aufgebauten hydraulischen Druck im Druckraum 12 ist dabei
der Hydraulikkolben 10 relativ zum Gegenkolben 11 um
den Teilhub h so weit abgesenkt, daß der obere Anschlag 15 an
der Kante des Zapfens 14 anliegt. Das Auslaßventil 2 ist
für den
Motorbremsbetrieb um den Teilhub h in eine teilgeöffnete Position
verschoben. Alternativ kann auch eine separate Hydraulikeinrichtung
vorgesehen sein.
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Der
Hydraulikkolben 10 ist über
den im Druckraum 12 anliegenden hydraulischen Druck gegen
den Gegenkolben 11 abgestützt, wobei der Gegenkolben 11 seinerseits
gegen den Anschlag 6 und dort gegen die Einstellschraube 8 abgestützt ist.
Die Verbindung zwischen dem Gegenkolben 11 und dem Ventiltrieb
beispielhaft im Form des gezeigten Kipphebels 22 ist im
wesentlichen kraftfrei.
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3 zeigt
die Anordnung nach den 1 und 2 mit nockenwellenbedingt
vollständig
geöffnetem
Auslaßventil 2.
Dabei ist der Kipphebel 22 so weit abgesenkt, daß der Gegenkolben 11 um
den Hub H abgesenkt ist. Eine innenseitig des Hydraulikzylinders 9 mündende Zuführöffnung des
Zuführkanales 20 ist
bezogen auf die axiale Richtung des Hydraulikzylinders 9 derart
angeordnet, daß sie
in der gezeigten ausgelenkten Position des Gegenkolbens 11 durch
dessen Umfangswand verschlossen ist. Während der gezeigten Phase der
vollständigen Öffnung des
Auslaßventiles 2 kann
im Zuführkanal 20 der
hydraulische Druck aufrechterhalten bleiben.
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Bei
der gezeigten ausgelenkten Position des Gegenkolbens 11 ist
das außenseitige
Ende 19 des Entlastungskanales 18 zum Anschlag 6 bzw.
zur Einstellschraube 8 beabstandet, in dessen Folge das Ventil 17 geöffnet ist.
Das im Druckraum 12 befindliche Motoröl 23 kann durch den
Entlastungskanal 18 austreten, in dessen Folge sich das
Volumen des Druckraumes 12 so weit verkleinert hat, bis
der Hyraulikkolben 10 und der Gegenkolben 11 am
unteren Endanschlag 16 zur Anlage kommen. Die Kraft vom Ventiltrieb
ist dabei direkt mechanisch vom Kipphebel 22 über den
Gegenkolben 11, den unteren Anschlag 16 und den
Hydraulikkolben 10 auf den Schaft des Auslaßventiles 2 übertragen.
Entsprechend führt
das Auslaßventil 2 ebenso
wie der Gegenkolben 11 den vollständigen Hub H aus.