DE2832542A1

DE2832542A1 - Brennkraftmaschine mit motorbremse

Info

Publication number: DE2832542A1
Application number: DE19782832542
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Deschler; Wolfgang Dipl Ing Fuhrmann; Heribert Dipl Ing Kubis; Dieter Wittmann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1980-02-07
Also published as: GB2028953A; SU1080751A3; FR2433635A1; HU182525B; GB2028953B; RO80198A; JPS6321003B2; IN151679B; CH641873A5; JPS5517697A; IT7924584A0; IT1122284B; SE7906342L; DD145121A1; SE438888B

Description

fo/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, 21. Juli 1978

Brennkraftmaschine rait Motorbremse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit Motorbremse, welche die Bremsung durch öffnen eines der Gaswechselventile erzielt, indem im Ventilantrieb ein hydraulischer Stößel vorgesehen ist, in dem wenigstens ein Kolben zwischen einem unteren und einem oberen Anschlag längsbeweglich geführt ist, der durch die Kraft einer Feder dauernd belastet und bei Motorbremsung durch Zufuhr eines hydraulischen Steuermittels am oberen Anschlag gehalten wird, so daß sich die wirksame Länge des Stößels vergrößert.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist bereits durch die DE-AS I o57 385 bekannt. Bei ihr wird der im Stößel eines Ventilantriebes vorgesehene Kolben, während de.s Nor-■malbetriebes des Motors durch die Kraft der Feder an den unteren Anschlag gedrückt, wodurch der Stößel seine normale Länge erhält, die zum öffnen und Schließen des zugehörigen Gaswechselventils erforderlich ist. Bei Motorbremsung erfolgt eine Beaufschlagung des Kolbens durch unter erhöhtem Druck stehenden öl, er wird dadurch entgegen der Kraft der Feder bis zum oberen Anschlag verschoben, so daß sich eine Verlängerung des

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Stößels ergibt, durch die das Gaswechselventil dauernd um einen bestimmten Betrag geöffnet bleibt, was eine Verringerung der Kompressionsarbeit im zugehörigen Zylinder des Motors zur Folge hat.

In dem Kolben für die Motorbremsung ist ein zweiter Kolben für eine Ventilspielausgleichvorrichtung verschiebbar gelagert, der durch eine weitere Feder und durch Beaufschlagung mit öl an der Stößelstange bzw. an einem oberen Anschlag anliegt. Während das öl für die Spielausgleichvorrichtung dem Schmierölkreislauf des Motors entnommen werden kann, muß zur Betätigung des Kolbens für die Motorbremsung ein wesentlich höherer Druck vorhanden sein, weil durch diesen die Kraft der auf den Kolben wirkenden Feder und die Kraft der Ventilfeder zu überwinden ist.'

Dies hat zur Folge, daß im allgemeinen zwei Ölleitungen mit je einem Rückschlagventil zum Stößel geführt und auch zwei, unterschiedliche Drücke erzeugende Pumpen vorgesehen sind, wodurch außer dem komplizierten Stößelaufbau auch eine komplettierte und aufwendige Steuerung erforderlich ist. Natürlich kann der bekannte Stößel auch durch nur eine Pumpe mit öl versorgt werden, jedoch erhöht sich dann die Anzahl der notwendigen Steuerarmaturen zur Erzeugung von unterschiedlichen Drücken, so daß sich an dem Gesagten nichts ändert.

Durch den kompliziert aufgebauten Stößel und deren Steuerung erhöht sich natürlich auch die Störanfälligkeit. Dies gilt insbesondere für den hydraulischen Ventilspielausgleich, durch den ein genau definiertes öffnen und Schließen des Ventils mit steigender Motordrehzahl wegen der zunehmenden Leckölverluste nicht mehr gewähr-

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leistet ist. Weiter bestehen Bedenken, daß das Ventil bei Motorbremsbetrieb tatsächlich ständig offen gehalten werden kann, da der Leitungsdruck vermutlich nicht ausreicht, um den auftretenden Kräften längere Zeit konstant entgegenzuwirken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Brennkraftmaschine mit Motorbremse der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden, d.h. daß sie möglichst einfach in ihrem Aufbau und in der Steuerung ist, sicher funktioniert, eine kurze Ansprechzeit hat, und daß der gesamte Ventiltrieb mögliehst geschont wird.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Ventilstößel für das Auslaßventil ausschließlich ein Kolben für die Bremsung vorgesehen ist, der bei Normalbetrieb des Motors durch die Kraft der Feder federnd an den oberen Anschlag und/oder an die Stößelstange gehalten wird, daß der den Stößel betätigende Nocken eine insbesondere während des Kompressionshubes den Stößel verschiebende Vorrampe aufweist, und daß die Feder, gegebenenfalls unter zusätzlicher Einwirkung des Steuermittels und die Ventilfeder derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Kolben bei Verschieben des Stößels an seinen unteren Anschlag anlegt, wenn die volle Beaufschlagung mit hydraulischen Mitteln unterbunden ist.

Der Aufbau eines solchen Stößels ist einfach, leicht herzustellen und bedarf keiner Wartung. Da die Feder den Kolben bereits ohne Beaufschlagung durch ein hydraulisches Steuermittel an seinen oberen Anschlag bzw. an.die Stößelstange hält, tritt im gesamten Ventilantrieb im

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allgemeinen kein Spiel auf. Durch die Vorrampe bzw. den Vornocken wird das Auslaßventil bei Motorbremsung entgegen der DE-AS 1057 385 erst während des Kompressionshubes geöffnet. Durch einen gewissen Pumpeffekt werden je nach der Steuerart Leckverluste immer wieder ausgeglichen. Die Abscheidung evtl. Luftblasen aus dem Steuermittel wird, wie jedoch bereits bekannt ist, dadurch begünstigt, daß die Kolbenführung senkrecht nach oben gerichtet ist. Schließlich darf die durch die Anordnung der Feder hervorgerufene dämpfende Wirkung auf den Ventiltriebschwingungen nicht unerwähnt bleiben, die auch bei normalem Motorbetrieb auftritt, da sich der Stößel bei jeder Drehung des Nockens im Bereich des Grundkreises mit Steuermittel füllt, welches anschließend wieder in den Steuerkreislauf ausgeschoben wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der maximale Hub des Kolbens der Höhe der Vorrampe des Nockens entspricht. Als Steuermittel verwendet man zweckmäßigerweise öl, welches dem Motorschmierkreislauf entnommen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in der zum Stößelinneren führenden Steuerraittelzuleitung ein den Rückfluß des Steuermittels verhinderndes, aus einer Feder und einem Abschlußkörper bestehendes Absperrventil vorgesehen ist, und daß der Abschlußkörper bei Normalbetrieb des Motors durch einen in die Steuermittelzuleitung hineinragenden Bolzen in Offenstellung verlegbar ist. Der Bolzen kann dabei als Kolbenstange eines Pneumatikzylinders ausgebildet sein und durch die Kraft einer am Kolben des Pneumatikzylinders angreifenden Feder in Arbeitsstellung gehalten werden. Bei dieser Anordnung kann die Schmierölpumpe des Motors zur Förderung

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des hydraulischen Steuermittels verwendet werden.

An Stelle des beschriebenen Absperrventils sieht die Erfindung noch vor, daß alle zu den Stößeln führenden Steuermittelzuleitungen eines Motors in ein gemeinsames Sammelrohr münden, welches mit einer Pumpe, vorzugsweise einer Hochdruckpumpe, verbunden ist und an dem ein den Druck des Steuermittels konstant haltendes Überströmventil sowie ein Umschaltventil für den Steuermittelablauf vorgesehen sind. Als Umschaltventil wird ein Magnetventil empfohlen.

Die letztbeschriebene Anordnung bringt eine Reihe von zusätzlichen Vorteilen. So wird beispielsweise durch die Pumpe gewährleistet, daß mit Schließen des Umschaltventils der im Stößel befindliche Kolben sehr schnell fest an seinem oberen Anschlag anliegt und daß evtl. auftretende Leckverluste sofort ausgeglichen werden, so daß ein klar definierter Ventilhub gewährleistet ist. Da der Wirkdruck für den Kolben zwangsweise durch die Pumpe erzeugt wird, spielt der Luftgehalt im öl keine Rolle mehr. Auch etwaiger Schmutz aus dem öl setzt sich nicht in feinmechanischen Teilen ab, sondern wird vorwiegend durch das Lecköl ausgeschwemmt. Weiter wird durch die Anordnung nur eine Pumpe und ein Umschaltventil für den gesamten Motor ohne Rücksicht auf die Anzahl der Zylinder erforderlich, so daß die Anlage übersichtlich, störunempfindlich und billig wird.

Betrachtet man schließlich den Leistungsbedarf der Pumpe, so liegt dieser zwar durchaus bei' einigen Kilowatt, er wird aber nur im Bremsbetrieb benötigt, wo er sogar willkommen ist. Bei normalen Motorbetrieb fördert die Pumpe drucklos durch das geöffnete Um-

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schaltventil und verbraucht keine Leistung.

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen:

Pig. I einen Längsschnitt durch einen Stößel mit Steuerventil nach der Erfindung,

Fig. 2 den Stößel nach Fig. !mit einer anderen Steuerung - rein schematisch.

In Fig. I ist in einem Gehäuse I ein durch einen Nocken betätigbarer, innen einen Hohlraum 3 aufweisender Stößel 4 längsverschiebbar gelagert. Der Nocken 2· weist zusätzlich eine Vorrampe oder einen Vornocken 5 auf. Im Hohlraum 3 des Stößels k ist ein Kolben 6 zwischen einem oberen Anschlag 7 und einem unteren Anschlag 8 verschiebbar gelagert, der im Normalfall durch die Kraft einer Feder 9 an den oberen Anschlag 7 bzw. an die Unterkante einer Stößelstange 10 gedrückt wird, welche über einen nur schematisch dargestellten Kipphebel il auf ein durch die Kraft einer Ventilfeder 12 in Schließstellung gehaltenes Auslaßventil 13 eines nicht dargestellten Motorzylinders einwirkt.

Der Hohlraum 3 des Stößels 4 ist über eine oder mehrere Bohrungen 14 und eine Ringnut 15 mit einer Steuermittelzuleitung 16 verbunden, in der ein aus einem kugelförmigen Abschlußkörper 17 und einer Feder 18 bestehendes Absperrventil angeordnet ist. In die Steuermittelzuleitung I6 ragt noch ein Bolzen 19, der als Kolbenstange eines Pneumatikzylinders 20 ausgebildet ist und bei Normalbetrieb

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des Motors durch eine am Kolben 21 des Pneumatikzylinders 20 angreifende Feder 22 auf den Abschlußkörper 17 einwirkt, der dadurch in Offenstellung gehalten wird. Der Kolben 21 ist über eine Leitung 23 entgegen der Kraft der Feder 22 mit Druckluft beaufschlagbar. Schließlich ist noch eine Leitung 24 zum Abfluß von Leckverlusten vorgesehen, damit kein Steuermittel in den Pneumatikzylinder 20 gelangen kann.

Bei Normalbetrieb des Motors wird der Abschlußkörper durch den Bolzen 19 in Offenstellung gehalten, das Steuermittel kann also hin- und herzirkulieren. Die so auf den Kolben 6 wirkende Kraft durch das Steuermittel und der Feder 9 ist wesentlich geringer als die Kraft der Ventilfeder 12, so daß beim Überfahren der Vorrampe 5 der Kolben 6 an seinen unteren Anschlag 8 gedrückt wird, das Auslaßventil 13 bleibt also geschlossen.

Bei Motorbremsung wird der Kolben 21 mit Druckluft beaufschlagt, der Bolzen 19 gibt den Abschlußkörper 17 frei, der durch die Feder l8 auf seinen Sitz gedrückt wird, wodurch ein Rückströmen von Steuermittel verhindert ist. Erreicht die Vorrampe 5 nun den Stößel 4, so kann der Kolben 6 sich nicht verschieben, die Stößelstange 10 wird daher sofort angehoben und damit das Auslaßventil 13 um einen bestimmten Teilhub geöffnet. Die dabei auftretenden Leckverluste im Kolben 6 selbst sowie in der Stößelführung werden über die Steuermittelzuleitung 16 in der Zeit, während der Stößel β auf dem Grundkreis des Nockens 2 läuft, wieder ausgeglichen. Bewegt sich nämlich der Stößel 4 so weit¹ nach unten, daß der Kolben 6 durch die Stößelstange 10 nicht mehr nach unten gedrückt wird, so reicht allein die Kraft der Feder 9 aus, um den Kolben 6 an seinen oberen Anschlag

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7 zu drücken, der AbschlußkSrper 17 hebt sich von seinem Sitz ab, und es wird Steuermittel nachgesaugt.

In Pig. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Pig. 1 und" der Aufbau des Stößels ist der gleiche. Bezüglich der Steuerung münden die Steuermittelzuleitungen 16 aller Stößel 4 eines Motors in eine gemeinsame Sammelleitung 25* die über eine Leitung 26 mit einer Hochdruckpumpe 27 verbunden ist. In der Leitung 25 istein Überströmventil 28 und ein Magnet-Umschaltventil 29 angebracht.

Bei Normalbetrieb des Motors befindet sich das Umschaltventil 29 in der gezeichneten Stellung, das Steuermittel kann dauernd abfließen, so daß sich in der Leitung 26 -und in der Sammelleitung 25 kein Druck aufbauen kann. Sobald also die Vorrampe· 5 unter den Stößel 4 gelangt, bewegt sich der Kolben 6 nach unten, das Ventil 13 öffnet nicht. Wird das Umschaltventil 29 in seine zweite Stellung gebracht, so beginnt die Motorbremsung, in der Sammelleitung 25 und damit in allen Hohlräumen J der Stößel 4 baut sich ein Druck auf, der durch das Überströmventil 28 bestimmt wird und ausreicht, die Kolben 6 an ihrem"oberen Anschlag 7 zu halten, auch wenn die Vorrampe 5 den Stößel 4 anhebt.

Generell ist zu bemerken, daß bei Bremsbetrieb der Ventilhub um die Höhe der Vorrampe 5 größer ist, das bedeutet, daß möglicherweise die Kolben des Motors zur Vermeidung von Kollisionen auf der Auslaßseite mit Taschen versehen werden müssen. Außerdem muß der größere Ventilhub bei der Wahl der Vorspannung (Hertzpressung an der Nockenspitze) und der Blocklänge der Ventilfeder berücksichtigt werden.

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Claims

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengesellschaft

Nürnberg, 2t. JaIi 1978

Patentansprüche

Brennkraftmaschine mit Motorbremse, welche die Bremsung durch öffnen eines der Gaswechselventile erzielt, indem im Ventilantrieb ein hydraulischer Stößel vorgesehen ist,· in dem wenigstens ein Kolben zwischen ;« einem unteren und einem oberen Anschlag längsbeweglich geführt ist, der durch die Kraft einer Feder dauernd belastet und bei Motorbremsung durch Zufuhr eines hydraulischen Steuermittel am oberen Anschlag gehalten wird, so daß sich die wirksame Länge des Stößels vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilstößel (4) für das Auslaßventil (13) ausschließlich ein Kolben (6) für die Bremsung vorgesehen ist, der bei Normalbetrieb des Motors durch die Kraft der Feder (9) federnd an den oberen Anschlag (7) und/oder an die Stößelstange (lo) gehalten wird, daß der den Stößel (4) betätigende Nocken (2) eine insbesondere während des Korapressionshubes den Stößel (4) verschiebende Vorrampe (5) aufweist, und daß die Feder (9), gegebenenfalls unter zusätzlicher Einwirkung der Steuermittels und die Ventilfeder (12) derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Kolben (6) bei Verschieben des Stößels (4) an seinen unteren

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' - ORfGiNAL

Anschlag (8) anlegt, wenn die volle Beaufschlagung mit hydraulischem Steuermittel unterbunden ist.

2. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Hub des Kolbens (6) der Höhe der Vorrampe (5) des Nockens (2) entspricht.

3. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches Steuermittel öl verwendet wird.

4. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Stößelinneren (j5) führenden Steuermittelzuleitung (16) ein den .'.Rückfluß des Steuermittels verhinderndes, aus einer Feder (l8) und einem Abschlußkörper (17) bestehendes Absperrventil vorgesehen ist, und daß der Abschlußkörper (17) bei Normalbetrieb des Motors durch einen in die Steuermittelzuleitung (16) hineinragenden Bolzen (19) in Offenstellung verlegbar ist.

5. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (19) einerseits durch Druckluft und andererseits durch die Kraft einer Feder (22) verschiebbar ist.

6. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach den Ansprüchen I, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (19) als Kolbenstange eines Pneumatikzylinders (20) ausgebildet ist und daß er durch eine am Kolben (21) des Pneumatikzylinders (20) angreifende Feder (22) in Arbeitsstellung d.h. Normalbetrieb des Motors gehalten wird.

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7. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung des hydraulischen Steuermittels die Schmierölpumpe des Motors verwendet wird.

8. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle zu den Stößeln (4) führenden Steuermittelzuleitungen (16) eines Motors in ein gemeinsames Sammelrohr (25) münden, daß das Sammelrohr (25) mit einer Pumpe (27) verbunden ist, und daß an ihm ein den Druck des Steuermittels bestimmendes und konstant haltendes Überströmventil (28) sowie ein Umschaltventil (29) für den Steuermittelablauf vorgesehen ist.

9. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach den Ansprüchen 1 und-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (29) als Magnetventil ausgebildet ist.

lo. Brennkraftmaschine mit Motorbremse nach den Ansprüchen I und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung des hydraulischen Steuermittels eine Hochdruckpumpe vorgesehen ist.

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