DE2943819A1 - Motorbremssystem - Google Patents
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Motorbremssystem eines Gasdekompressionstyps. Insbesondere betrifft die
Erfindung Motorbremsen, bei denen die Auslaßventile des Motors nahe des oberen Punktes des Kompressionshubs
des Motors geöffnet werden, so daß die durch den Motor während des Kompressionshubs absorbierte Energie nicht
während des Expansionshubs an den Motor zurückgegeben wird. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem
Zeitgeber-Mechanismus für eine Motorbremse dieser Art.
Es ist seit langem erkannt worden, daß die gewöhnlichen Radbrems-Mechanismen, die als Trommel- oder Scheibenbremsen
in handelsüblichen Fahrzeugen ausgebildet sind, zwar einen großen Energiebetrag während kurzer Zeitspannen
absorbieren können, jedoch unfähig sind, die geringeren Energiebeträge während einer ausgedehnten Zeitspanne zu
absorbieren, wie es beispielsweise beim Abwärtsfahren
auf einem langen Gefalle erforderlich ist. Unter diesen Umständen wird das im Bremsmechanismus verwendete Reibungsmaterial
überhitzt (wodurch das "Bremsfading", d.h. das Nachlassen der Bremswirkung verursacht wird) und
kann zerstört werden, wobei sich die metallischen Teile verwerfen oder ausknicken· Dieses Problem wurde gewöhnlich
entweder durch Verwendung eines niedrigeren Getriebeverhältnisses gelöst, so daß der Motor wirksamer als Bremse
aufgrund seiner Eigenreibung wirken kann, oder durch Verwendung einer Art von Hilfsbremssystem. Nach dem Stand der
Technik wurden eine Anzahl von solchen HilfsbremssySternen,
die gewöhnlich als Motor-Verzögerer bekannt sind, entwickelt, und zwar zum Beispiel hydrogenetische Verzögerer, Auspuffbremsen,
elektrische Bremsen und Motorbremsen.Bei jedem dieser Systeme wird ein Teil der kinetischen Energie des
Fahrzeugs als Ergebnis von Gaskompression, Fluidreibung oder elektrischem Widerstand in Wärme umgewandelt und da-
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nach direkt oder über den Auspuff oder das Kühlsystem an die Atmosphäre abgegeben. Das gemeinsame Charakteristikum
derartiger Hilfsbremssysteme besteht in der Fähigkeit, gewisse Beträge von Energie kontinuierlich oder wenigstens
für eine unbegrenzte Zeitdauer zu absorbieren und abzuleiten. Die vorstehend beschriebenen Arten von Motor-Verzögerern
sind im einzelnen in der Veröffentlichung "Retarders for Commercial Vehicles", 1975, Mechanical
Engineering Publications Limited, London, England beschrieben.
Die hydrokinetischen und elektrischen Verzögerer sind gewöhnlich ziemlich schwer und groß, da sie einen Turbinenoder
Dynamomechanismus benötigen; dies ist unter dem Gesichtspunkt der Gestehungskosten und der Betriebskosten
unerwünscht. Die Auspuffbremse ist zwar allgemein einfach und kompakt, erhöht jedoch notwendigerweise den
Auspuff-Sammelleitungsdruck und kann daher den unerwünschten Zustand eines "Schwimmens" der Auslaßventile
des Motors hervorrufen.
Es wurde bereits erkannt, daß beim gewöhnlichen Betrieb einer Verbrennungsmaschine mit beispielsweise der
Otto- oder Diesel-Betriebsart/ während des Kompressionshubes der in die Zylinder eingeführten Luft oder des
Luft/Brennstoffgemisches ein beträchtlicher Betrag an Arbeit verrichtet wird. Während der Expansion bzw.
des Leistungshubs des Motors wird die Arbeit des Kompressionshubs wiedergewonnen, so daß unter Vernachlässigung
von Reibungsverlusten die Nettoenergie aufgrund von Kompression und Expansion gleich null ist und der Nettoenergieausstoß
aus der Verbrennung der Brennstoff/-Luft-Mischung resultiert. Wenn die Drosselklappe geschlossen
oder die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist,
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wird der Motor natürlich im Ausmaß der im Motormechanismus auftretenden Reibung als Bremse wirken.
Es wurden bereits viele Versuche unternommen, die Bremsleistung eines Motors dadurch zu erhöhen, daß der Motor
in einen Luftkompressor verwandelt und die komprimierte Luft durch das Auspuffsystem abgelassen wird. Ein einfaches
und praktisches Verfahren zur Erzielung dieser Funktion ist in US-PS 3 220 392 beschrieben. Dabei ist
eine mit der Kurbelwelle des Motors synchronisierte Hilfsauslaßventil-Betätigungsvorrichtung
vorgesehen, die das Auslaßventil nahe des Endes des Kompressionshubs öffnet, ohne die normale Betätigungsnocken-Einrichtung für das
Auslaßventil zu stören; zusätzlich ist eine geeignete Steuereinrichtung für die Hilfsauslaßventil-Betätigungsvorrichtung
vorgesehen. Die im einzelnen in US-PS 3 220 392 beschriebene Motorbremse kann zwar eine Verzögerungsleistung erzeugen, die der Antriebskraft des Motors unter
normalen Betriebsbedingungen nahekommt, es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß bei diesem Mechanismus
die Verzögerungs-Wirkung beträchtlich durch die Zeitsteuerung des öffnens des Motor-Auslaßventils beeinträchtigt
werden kann.
Wenn das Auslaßventil zu spät geöffnet wird, kann ein beträchtlicher Teil der Verzögerungsleistung aufgrund
der Expansion der komprimierten Luft während des Anfangsteils des Expansionshubs verloren gehen. Wenn andererseits
das Auslaßventil zu früh geöffnet wird, kann eine ungenügende Kompression während des Kompressionshubs auftreten,
so daß gleichermaßen der Betrag der entwickelten Verzögerungsleistung vermindert wird.
Die Zeitsteuerung der Auslaßventilöffnung wird in einem
beträchtlichen Maß durch die Temperaturbedingungen in dem
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Motor beeinflußt, die als Ergebnis der Veränderungen der Umgebungsbedingungen sowie der Veränderungen der
Betriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel vergrößert sich die Länge des Motor-Auslaßventils mit zunehmender
Temperatur, wodurch das Spiel im Ventilbetätigungsmechanismus vermindert wird. Es ist zwar bekannt, einstellbare
Elemente im Ventilbetätigungsmechanismus vorzusehen, mit denen das Spiel eingestellt werden kann
(US-PS 3 220 392), doch muß dieses Spiel, das durch die Kipphebel-Einstellschraube (oder ein äquivalentes Element)
bestimmt ist, wenigstens dann groß genug sein, wenn der Motor kalt ist, damit etwas an Spiel verbleibt, wenn
der Motor heiß ist. Wenn bei heißem Motor ein ungenügendes Spiel verbleibt, kann das Auslaßventil in einer teilweise
geöffneten Stellung gehalten werden. In diesem Fall kann der Betrieb des Motors nachteilig beeinflußt werden
und die Auslaßventile neigen zum Verbrennen. Zur Vermeidung dieser Erscheinungen ist es üblich, im Betätigungsmechanismus
für die Auslaß-(und Einlaß-)Ventile von Verbrennungsmaschinen ein Spiel in der Größenordnung von 0,4572 mm vorzusehen,
um die Dimensionsänderungen im Mechanismus zu kompensieren, die sich aus Temperaturveränderungen ergeben.
Bei Verwendung des Auslaßventil-Betätigungsmechanismus als Teil eines Motorbremsmechanismus ist es
höchst vorteilhaft, das Spiel oder den Leergang im Ventilbetätigungsmechanismus auf ein Minimum zu bringen, um eine
präzise Steuerung der Ventil-Zeitpumpe zu ermöglichen, wodurch
die Verzögerungs-Leistung des Motors auf ein Maximum gebracht werden kann.
Zur Lösung der vorstehend erläuterten Probleme wird erfindungsgemäß
ein Motorbremssystem des Gasdekompressionstypsgeschaffen,
das einen Verbrennungsmotor mit Auslaßventileinrichtungen und einen einstellbaren Körper umfaßt,
der mit einem ersten Kolben zu dessen Positionierung in
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Eingriff gebracht werden kann, um die Auslaßventileinrichtung zu einem gewählten vorbestimmten Zeitpunkt,
nachdem ein hydraulischer Fluiddruck an den ersten Kolben angelegt ist, zu öffnen;die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist gekennzeichnet durch einen hohlen zweiten Kolben, der innerhalb des Körpers zwischen einer zurückgezogenen
und ausgefahrenen Steliung hin- und herbewegbar ist, wobei
der zweite Kolben in Abwesenheit des hydraulischen Fluiddrucks am ersten Kolben durch den ersten Kolben entgegen
der Gegenkraft einer Feder in seine zurückgezogene Position gedrängt ist. Zudem sind Sperrventileinrichtungen
wirkungsmä2ig dem zweiten Kolben zugeordnet, um den
zweiten Kolben in seiner ausgefahrenen Position zu halten, so daß die Rückkehr des ersten Kolbens zum Eingriff
mit dem hohlen Körper verhindert wird, während der hydraulische Fluiddruck am ersten Kolben anliegt.
Durch diese Ausgestaltung des Bremssystems wird das Spiel zwischen dem ersten Kolben und dem Ventilschaft auf einen
Wert vermindert, der die Leistung bei Betätigung der Motorbremse auf ein Maximum bringt. Durch eine derartige
Verminderung des Spiels wird das Auslaßventil früher geöffnet und die Zeitsteuerung der Ventilöffnung fällt näher
mit der Betätigung des Motorbremshauptkolbens zusammen, so daß die Verzögerungsleistung des Motors auf ein Maximum
gebracht wird.
Durch die Erfindung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die maximale Belastung der Stößelstange vermindert
werden kann. Die Belastung der Stößelstange wird durch die Kraft verursacht, die zur öffnung des Auslaßventils
gegen den Druck der während des Kompressionszyklus komprimierten Luft und gegen die zur Betätigung des Kraftstoff
einspritzers erforderliche Kraft erforderlich ist.
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Durch wirksame Verminderung des Spiels wie vorstehend erläutert, wird die Zeitsteuerung der Auslaßventilöffnung vorverlegt, so daß das Zeitintervall zwischen
der Bremsbetätigungsbelastung und der Einspritzer-Betätigungsbelastung erhöht wird, wodurch die kombinierte
Auswirkung dieser beiden Ereignisse auf ein Minimum gebracht wird, überdies kann durch Vorverlegung der Zeitsteuerung
der Auslaßventilöffnung der Motorzylinder-Spitzendruck vermindert werden, wodurch wiederum die
Stößelstangenbelastung vermindert wird.
Die Erfindung betrifft also ein Motorbremssystem des Gasdekompressionstyps, bei dem die Zeitsteuerung des
Systems gezielt steuerbar ist. Es ist ein hydromechanischer Mechanismus vorgesehen, der das Auslaßventil
nahe des obersten Punktes des Kompressionshubs des Motors öffnet, so daß die vom Motor während des Kompressionshubs
absorbierte Energie während des Expansionshubes nicht an den Motor zurückgegeben wird. Erfindungsgemäß
sind in dem Auslaßventil-Betätigungsmechanismus hydromechanische Einrichtungen vorgesehen, um das Spiel
in diesem Mechanismus auf einen Wert zu vermindern, der die bei Betätigung der Motorbremse vom Motor entwickelte
Verzögerungsleistung auf ein Maximum bringt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Motorbremse mit einem erfindungsgemäßen Zeiteinstellungs-Vorlaufmechanismus;
Fig. 2 einen vergrößerten Tei!querschnitt eines Teils
des in der Fig. 1 dargestellten Motorbrems-
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mechanismus, wobei der Zeitgebermechanismus mit mehr Einzelheiten dargestellt ist;
Fig. 3 eine Ansicht von unten entlang der Linie 3-3 der Fig. 2; und
Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Vergleichs des Bremsvermögens bzw. der Verzögerungsleistung von
zwei Motoren mit dem erfindungsgemäßen Zeiteinstellungs-Vorlaufmechanismus
und den Werten der beiden gleichen Motoren ohne die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 verschiedene fragmentarische Abschnitte des Motorbremsengehäuses, während
mit 12 eine schematische Ansicht der öl 14 enthaltenden Motorwanne
ist. Das öl 14 kann aus der Wanne 12 durch eine Leitung
16 mittels einer ölpumpe 18 abgezogen und dann über eine Leitung 22 in ein Magnetventil 20 gelenkt werden. Das Magnetventil
20 umfaßt einen Ventilkörper 24, der am Motorbremsengehäuse 10 befestigt ist und eine Einlaßöffnung 26, eine
Auslaßöffnung 28 und eine Ablaßöffnung 30 aufweist. Die Einlaßöffnung 26 und die Ablaßöffnung 30 stehen jeweils mit
dem Ventilhohlraum 3 2 an dessen oberem bzw. unteren Ende in Verbindung, während die Auslaßöffnung 28 mit einem vergrößerten
Zentralteil der Ventilkammer 32 in Verbindung steht. Ein Ventilschaft 34 ist für eine Hin- und Herbewegung innerhalb
des Ventilkörpers 24 gelagert und trägt einen zylindrischen Ventilsitz 36, der zum Sitz an den Schultern ausgebildet ist,
die durch den vergrößerten Zentralabschnitt der Ventilkammer 32 geformt sind. Eine Feder 38 spannt den Ventilschaft 34
normalerweise derart vor, daß die ölströmung von der Einlaßöffnung
26 zur Auslaßöffnung 28 des Magnetventils unterbunden wird.
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Eine das obere Ende des Ventilschaftes 34 umgebende
Magnetspule 40 ist derart aufgebaut, daß sie das Magnetventil 20 gegen die Vorspannung der Feder 38 immer dann
öffnet, wenn ein elektrischer Strom durch die Spule hindurchströmt. Die Magnetspulenschaltung umfaßt in Serienschaltung
einen Treibstoffpumpenschalter 42, einen Kupplungsschalter 44, einen Armaturenbrett-Schalter 46, eine
Sicherung 48 und die Fahrzeugbatterie50. Der Zweck jedes der logischen Schalter 42, 44 und 46 wird nachstehend in
Verbindung mit einer Erläuterung des Betriebs der Motorbremse beschrieben.
Die Ablaßöffnung 30 steht über eine Leitung 52 mit der Motorwanne 12 in Verbindung, während die Auslaßöffnung
28 mit einem Steuerventil 54 über eine Leitung 56 in Verbindung steht. Das Steuerventil 54 weist allgemein
die Form eines Kolbens auf, der hin- und herbewegbar in einem Steuerventilzylinder 58 angebracht ist, welcher
im Motorbremsen-Gehäuse 10 geformt ist. Das Steuerventil enthält eine Einlaßöffnung 60, die mit einer Auslaßöffnung
62 in Verbindung steht. Die Steuerventil-Einlaßöffnung 60 ist normalerweise durch ein Kugel-Sperrventil 64 verschlossen,
welches durch eine Ventilfeder 66 vorgespannt ist.
Wenn sich das Magnetventil 20 wie in der Fig. 1 gezeigt in der offenen Stellung befindet, strömt öl 14 aus der
Wanne 12 durch das Magnetventil 20 und die Auslaßleitung 56 zur Einlaßöffnung 60 des Steuerventils 54. Das öl hebt
dann das Steuerventil 54 gegen die Vorspannung einer Steuerventilfeder 68 an, bis die ringförmige Auslaßöffnung 62
mit der Steuerventilzylinder-Auslaßöffnung 70 ausgerichtet ist. Danach öffnet der Druck des Öls das Sperrventil 64,
so daß öl durch das Steuerventil 54 hindurch und in die Leitung 72 hineingelangen kann, die mit der Auslaßöffnung
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des Steuerventils und der Einlaßöffnung 74 des Hilfszylinders
bzw. Servozylinders 76 in Verbindung steht.
Der Hilfszylinder 76 ist derart im Motorbremsengehäuse
10 geformt, daß er mit einem Auslaßventil 78 ausgerichtet ist, das durch eine Auslaßventilfeder 80 in eine
geschlossene Stellung vorgespannt ist. Ein Hilfskolben ist hin- und herbewegbar innerhalb des Zylinders 76 angeordnet.
Ein Ende des Hilfskolbens 82 ist derart ausgebildet, daß es mit der Auslaßventil-Schaftkappe 84 in Berührung
steht, während das entgegengesetzte Ende des Hilfskolbens rrit einem einstellbaren Zeitgeber-Mechanismus
86 in Berührung steht, der in das Motorbremsengehäuse 10 in Ausrichtung mit dem Hilfskolben 82 eingeschraubt
und in seiner Stellung durch eine Sicherungsmutter 88 verriegelt ist. Eine Hilfskolben-RückfUhrfeder 77 ist
innerhalb des Hilfskolbens 82 derart angeordnet, daß ein Ende der Feder den Hilfskolben aufwärts gegen den Zeitgeber-Mechanismus
86 vorspannt. Das entgegengesetzte Ende der Feder 77 ist von einer Halterung 79 getragen, die
in dem Motorbremsengehäuse eingesetzt ist. Der Hilfszylinder 76 enthält eine Auslaßöffnung 90, die über eine
Leitung 96 mit der Einlaßöffnung 92 eines im Motorbremsengehäuse 10 geformten Hauptzylinders 94 in Verbindung
steht. Ein Hauptkolben 98 ist hin- und herbewegbar im Hauptzylinder 94 gelagert und sein äußeres Ende ist zur
Anlage an der Kipphebel-Einstellschraube 100 des entsprechenden Kraftstoffeinspritz- oder Einlaßventil-Kipphebels
102 ausgebildet, der seinerseits durch die Stößelstange 104 betätigt ist. Der Hauptkolben 98 ist durch eine
leichte Blattfeder 106 in der Gehäusebohrung gehalten.
Gewöhnlich wird dabei jeweils ein Hilfskolben 82 jedem Auslaßventil zugeordnet sein, so daß ein Sechszylinder-Motor
auch sechs Hilfskolben aufweisen wird, während ein Vierzylindermotor vier Hilfskolben hat. Zusätzlich ist jeder
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Hilfskolben mit einem Hauptkolben verbunden, der einem Einlaß- oder Brennstoffeinspritzungs-Kipphebel und einer Stößelstange
zugeordnet ist. Natürlich können der Hauptkolben und sein entsprechender Hilfskolben unterschiedlichen Motorzylindern
zugeordnet sein. Eine beispielsweise Verknüpfung für diese Alternative ist in der nachstehenden Tabelle 1 für einen
Sechszylinder-Motor dargestellt:
Stößelstange Nr. 1
Stößelstange Nr. 5
Stößelstange Nr. 3
Stößelstange Nr. 6
Stößelstange Nr. 2
Stößelstange Nr. 4
Auslaßventil Nr. 3
Auslaßventil Nr. 6
Auslaßventil Nr. 2
Auslaßventil Nr. 4
Auslaßventil Nr. 1
Auslaßventil Nr. 5
Wenn das Magnetventil 20 geöffnet ist, strömt öl 14 durch das
Magnetventil und das Steuerventil 54 und füllt die Leitungen 72 und 96 sowie den Hilfszylinder 76 und den Hauptzylinder
Das Sperrventil 64 verhindert eine Rückwärtsströmung des Öls 14 von den Hilfs- und Hauptzylindern. Danach bewegt die Betätigung
der Stößelstange 104 den Hauptkolben 98 im Hauptzylinder 94 nach oben und verursacht einen raschen Anstieg des
Öldrucks. Der Hydraulikdruck in dem Hilfszylinder 76 drückt
den Hilfskolben 82 nach unten, so daß das Auslaßventil 78 geöffnet wird.
Wenn der Hilfskolben 82 nicht an der Auslaßventil-Schaftkappe
84 sitzt, wenn der Hauptkolben 98 seine Bewegung beginnt, dann wird die öffnung des Auslaßventils 78 um diejenige Zeitspanne
verzögert, die für die Überwindung des Spiels bzw. der Lücke im System erforderlich ist. Es ist jedoch erforderlich, wegen
der Temperaturveränderungen Abmessungsveränderungen im Mechanis-
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mus, wie dem Auslaßventilschaft aufzufangen. Bei herkömmlichen
Vorrichtungen wurde dieses Spiel durch eine Einstellschraube gesteuert, die an der Position des Zeitgebermechanismus
86 angeordnet ist und die auf ein Spiel von beispielsweise 0,46 mm bei kalter Maschine eingestellt worden ist. Erfindungsgemäß
ist ein Zeitgeber-Mechanismus 86 vorgesehen, der wirksam ein Spiel von null im Auslaßventil-Betätigungsmechanismus aufrechterhält,
so daß die Bewegung des Auslaßventils beginnt, sobald sich der Hauptkolben za bewegen beginnt, wenn der Bremsmechanismus
betätigt wird.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt der Zeitgebermechanismus
86 einen einstellbaren Körper 108, auf dessen äußerer zylindrischer Oberfläche ein Gewinde geformt ist, das
im Motorbremsengehäuse 10 in Ausrichtung mit dem Hilfszylinder
76 eingeschraubt ist. Der Körper 108 kann mit einem Schlitz 110 oder einer anderen geeigneten Ausnehmung zur Erleichterung
der Einstellung versehen sein und kann in der gewünschten Position mittels einer Sicherungsmutter 88 verriegelt
werden. Obwohl der Zeitgeber-Mechanismus 86 auch an anderen Stellen angebracht werden kann, beispielsweise zwischen dem
Hilfskolben 82 und der Auslaßventil-Schaftkappe 84 oder innerhalb
des Hilfskolbens, ist es bevorzugt zum Zweck der bequemen Einstellbarkeit, ein Ende des Mechanismus außerhalb des Auslaßventil-Mechanismus
anzuordnen.
Eine Reihe von drei coaxialen Bohrungen 112, 114 und 116 sind
in dem Körper 108 geformt und erstrecken sich teilweise durch den Körper 108 von demjenigen Ende aus, das dem den Einstellschlitz
110 enthaltenden Ende entgegengesetzt ist. Die erste
und größte Bohrung 112 erstreckt sich ungefähr halbwegs durch
den Körper 108 und ist zur Aufnahme eines Zeitgeber-Kolbens 118 ausgebildet. Die mittlere Bohrung 114 erstreckt sich ungefähr
halbwegs durch die verbleibende Länge des Körpers 108 und enthält eine Kompressionsfeder 120. Die dritte und kleinste
Bohrung 116 erstreckt sich geringfügig tiefer als die mittlere
Bohrung 114 und bildet einen Sitz für die Sperrventilfeder
122. Natürlich kann eine einzige Bohrung mit dem Durchmesser
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der Bohrung 112 und der Tiefe der Bohrung 116 anstelle der
drei gezeigten und beschriebenen Bohrungen verwendet werden.
Der Zeitgeber-Kolben 118 ist mit einer axialen Bohrung 124
geformt, die sich völlig durch den Kolben 118 hindurch erstreckt. Am inneren oder oberen Ende des Kolbens ist eine vergrößerte
Bohrung 126 geformt, um einen Sitz 128 für ein Kugel-Sperrventil 130 zu bilden. Das Kugel-Sperrventil 130 ist normalerweise
gegen den Sitz 128 durch die Druckfeder 122 gedrückt. Eine Querbohrung oder ein Schlitz 132 ist quer über einen
Durchmesser des Kolbens 118 geformt. Der Körper 108 enthält eine Querbohrung 134, in welche ein Stift 136 eingepreßt
ist. Die Bohrung oder der Schlitz 132 ist beträchtlich weiter als der Stift 136, so daß sich der Kolben 118 axial bezüglich
des Körpers 108 innerhalb eines begrenzten Bereichs bewegen kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft der
Bewegungsbereich des Kolbens 118 von einer ersten Position etwas innerhalb des Körpers 108 zu einer zweiten Position, in der sich
der Kolben 118 geringfügig über das Ende des Körpers 108 hinaus erstreckt, beispielsweise um 0,4572 bis 0,7112 mm. Es soll
dabei angemerkt werden, daß die Kompressionsfeder 120 den Kolben 118 normalerweise in seine ausgefahrene Position drängt,
während die leichtere, d.h. schwächere Kompressionsfeder 122 das Kugel-Sperrventil in eine geschlossene Stellung drängt.
Obwohl es vorteilhaft ist, ein Kugel-Sperrventil 130 und eine
Kompressionsfeder 122 zu verwenden, können auch andere Sperrventileinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann eine
Blattfeder oder eine andere Art von Sperrventil entweder im Zeitgeber-Kolben 118 oder in einer separaten Leitung angeordnet
sein, die den Hilfszylinder 76 und den Bereich der Bohrungen
112, 114, 116 oberhalb des Zeitgeber-Mechanismus-Kolbens
118 verbindet. In gleicher Weise können auch andere Einrichtungen als der Stift 136 und der Schlitz 132 verwendet werden,
um eine begrenzte Axialbewegung des Kolbens 118 innerhalb des einstellbaren Körpers 108 zu ermöglichen. Solche alternativen
Einrichtungen können einen verminderten Durchmesser
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am unteren Ende des Kolbens 118 und einen dazu passenden
einwärts gerichteten Flansch oder eine Lippe.am unteren Ende des einstellbaren Körpers 108 umfassen.
Der Betrieb des Mechanismus wird nun beschrieben. Zuerst kann der einstellbare Körper 108 wie bei der vorstehend erläuterten
bekannten Vorrichtung eingestellt werden, um irgendein gewünschtes Spiel, beispielsweise 0,4572 mm, zwischen dem Hilfskolben
82 und der Auslaßventil-Schaftkappe 84 einzustellen, um somit sicherzustellen, daß unter allen Betriebsbedingungen ein
ausreichendes Spie 1 vorliegt, um ein unbeabsichtigtes teilweises öffnen oder Anheben des Auslaßventils 78 zu verhindern.
Unter diesen Bedingungen erstreckt sich der Zeitgeber-Mechanismuskolben
118 gemäß der Erfindung nicht von dem Körper 108 weg und der Körper 108 steht in direkter Berührung mit dem oberen
Teil des Hilfskolbens 82. Wenn es gewünscht ist, die Motorbremse zu betätigen, werden das Magnetventil 20 und das Steuerventil
54 betätigt. Dies führt zu einer Strömung von öl 14
durch die Leitungen 7 2 -.und 76 und in den Hilf szylinder 76 und
den Hauptzylinder 94 hinein. Wenn der Hauptkolben 98 sich zu bewegen beginnt, wird unverzüglich im hydraulischen Kreis
ein Druck aufgebaut, da dieser Kreis völlig mit öl gefüllt worden ist. Die Bewegung des Hauptkolbens 98 führt daher
sofort zu einer Bewegung des Hilfskolbens 82 und, wie bei herkömmlichen Vorrichtungen, nach der Überwindung des Spiels des
Mechanismus zu einer Öffnung des Auslaßventils, dem der Hilfskolben zugeordnet ist.
Während sich der Hilfskolben 82 von dem Zeitgebermechanismus-Körper
108 wegbewegt, erstreckt sich erfindungsgemäß der Zeitgebermechanismus-Kolben
118 gesteuert vom Stift 136 um eine vorbestimmte Strecke von dem Zeitgebermechanismus-Körper weg,
und zwar aufgrund der Kraft der Kompressionsfeder 120. Dadurch
wird ein Druckunterschied erzeugt, der ausreichend groß ist, um das Kugel-Sperrventil 130 von seinem Sitz abzuheben
und öl in den Bereich der Bohrungen 112, 114 und 116 einzulassen.
Nach Rückkehr des Hilfskolbens 82 in seine anfäng-
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liehe Position unter Wirkung der Feder 77 trifft er auf
den Zeitgebermechanismus-Kolben 118. Das in den Zeitgebermechanismus
durch das Sperrventil 130 eingedrungene und eingeschlossene öl, das verhältnismäßig inkompressibel
ist, wirkt der auf den Hilfskolben 82 durch die Hilfsrückhohlfeder
77 ausgeübten Kraft entgegen. Auf diese Weise nimmt der Hilfskolben 82 eine neue Anfangsposition für
alle nachfolgenden Betriebszyklen ein, und zwar gesteuert von dem vorbestimmten Hub des Zeitgeber-Mechanismus-Kolbens
118 und nur veränderlich durch die Bewegung des Zeitgebermechanismuskolbens
118 aufgrund einer Leckage durch das Spiel zwischen dem Kolben und der Bohrung zwischen den Betriebszyklen.
Dieser Leckverlust wird während jedem Zyklus über das Kugel-Sperrventil 130 ersetzt. Wenn das Motorbremsen-Magnetventil
20 und das Steuerventil 54 abgeschaltet werden, wird der hydraulische Kreis zur Drainage entlüftet. Während
die zyklische Bewegung des Hilfskolbens 82 endet und er am Zeitgebermechanismus-Kolben 118 zur Ruhe kommt, ermöglicht
eine Leckage durch den Zeitgeber-Mechanismus-Kolben aufgrund des Bchrungspiels ein volles Zurückziehen des Zeitgebermechanismus-Kolbens
und eine Lagerückführung des Hilfkolbens in seine ursprüngliche Position am Einstellschraubenkörper
108.
Das Ergebnis der effektiven Beseitigung des Spiels oder des Leergangs des Ventilbetätigungsmechanismus ist in der
Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit und der absorbierten
oder Bremsleistung für einen Sechszylinder- und einen Vierzylindermotor mit und ohne den Zeitgebermechanismus der
Erfindung. Die Kurve 138 stellt die Bremsleistung in Pferdestärken
dar, die bei einem Sechszylinder-Dieselmotor erzielt wird, der mit einer Jacobs-Motorbremse ausgestattet
ist und bei dem die Spieleinstellung entsprechend dem Stand der Technik auf 0,4572 mm justiert wurde. Die Kurve 140
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zeigt die Bremsleistung in Pferdestärken, die aus dem
gleichen Motor enthalten wurde, bei dem jedoch die Spieleinstellschraube durch einen Zeitgebermechanismus gemäß
der Erfindung ersetzt wurde. In ähnlicher Weise zeigt die Kurve 142 die Bremsleistung in Pferdestärken, die von einem
Vierzylinder-Dieselmotor entwickelt wird, der mit einer Standard-Jacobs-Motorbremse, wie zum Beispiel in US-PS
3 220 992 beschrieben, ausgestattet ist, während die Kurve 144 die Wirkung zeigt, die beim Ersetzen einer herkömmlichen,
mit einem Spiel von 0,4572 mm eingestellten Einstellschraube durch einen erfindungsgemäßen Zeitgeber-Vorlaufmechanismus
erzielt wird. Es ist erkennbar, daß bei normalen Motor-Betriabsgeschwindigkeiten im Bereich von 2000
U/min ein sehr beträchtlicher Anstieg der verzögernden Leistung in Pferdestärken erzielt wird, wenn die Erfindung
angewendet wird.
Wie in der Fig. 1 schematisch angedeutet ist, wird die erfindungsgemäße
Motorbremse durch ein Magnetventil betätigt, das in Reihenschaltung mit drei Schaltern verdrahtet ist,
nämlich mit einem Treibstoff-Pumpenschalter 42, einem Kupplungsschalter 44 und einem Armaturenbrett-Schalter 46.
Wenn einer oder mehrere dieser Schalter in geöffneter Stellung sind, kann die Bremse nicht betätigt werden. Der Treibstoff-Pumpenschalter
42 schaltet das Bremssystem immer dann ab, wenn der Motor mit Treibstoff versorgt wird, d.h. immer,
wenn das Gaspedal getreten wird. Der Kupplungsschalter 44 öffnet sich immer dann, wenn die Kupplung ausgerückt ist, um
ein Abwürgen des Motors zu verhindern. Der Armaturenbrett-Schalter 46 stellt eine manuelle Steuermöglichkeit dar, um
es der Bedienungsperson zu ermöglichen, das Bremssystem abzuschalten, wenn dies gewünscht ist. Der Armaturenbrett-Schalter
46 kann auch ein Mehrstellungschalter sein, der einen Teil des Systems abschaltet, so daß die Bedienungsperson
eine Teil- oder Voll-Bremsleistung wie unter bestimmten
Betriebsbedingungen gewünscht, wählen kann.
$30021 /067?
Zusätzlich zu dem grundlegenden Vorteil der beträchtlichen Erhöhung der Bremsleistung des Motors, wie in der Fig. 4
gezeigt, kann der erfindungsgemäße Zeitgeber-Vorlaufmechanismus
auch nachträglich in Motoren eingebaut werden, die mit Motorbremsen der beschriebenen Art ausgestattet
sind, ohne daß irgendeine Abänderung des Motors erforderlich wäre. Ein zweiter Vorteil des beschriebenen Zeitgeber-Vorlaufmechanismus
besteht in einer Abnahme der Stößelstangenbelastung, wenn die Vorrichtung in einem Motor mit
mechanischen Kraftstoffeinspritzern versehen ist, die mit
Stößelstangen betätigt werden. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Zunahme der Zeitspanne zwischen dem öffnen des Auslaßventils
und der Betätigung des Kraftstoff-Einspritzers. Es wurde gefunden, daß für eine Abnahme des Spiels um 0,0254
mm jeweils die Stößelstangenbelastung bei Motoren der für Fig. 4 geprüften Art um etwa 22,68 kg vermindert wird.
030021 /0677
-/ff-
Leerseite
Claims (4)
- PatentansprücheΓ 1.)Motorbremssystem vom Gasdekompressionstyp, mit einem ^-^ Verbrennungsmotor, der Auslaßventil-Einrichtungen aufweist, sowie einem einstellbaren Körper, der mit einem ersten Kolben zu dessen Positionierung in Eingriff bringbar ist, um die Auslaßventil-Einrichtung an einem gewählten, vorbestimmten Zeitpunkt, nachdem das hydraulische Druckfluid an den ersten Kolben gelegt ist, zu öffnen, dadurch gekennzeichnet , daß ein hohler zweiter Kolben (118) innerhalb des Körpers (108) zwischen einer zurückgezogenen und ausgefahrenen Position hin- und herbewegbar ist, daß der zweite Kolben bei Abwesenheit des hydraulischen Fluiddrucks durch den ersten Kolben (82) entgegen der Gegenkraft einer Feder (120) in seine zurückgezogene Position gedrängt ist, und daß eine Sperrventil-Einrichtung (130) vorgesehen ist, die wirkungsmäßig dem zweiten Kolben (118) zugeordnet ist, um den030021/0677zweiten Kolben in seiner ausgefahrenen Stellung zu halten, so daß die Rückkehr des ersten Kolbens zum Eingriff mit dem hohlen Körper verhindert wird, während der hydraulische Fluiddruck am ersten Kolben anliegt.
- 2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß für den hohlen Körper Verriegelungseinrichtungen (88) vorgesehen sind.
- 3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Sperrventileinrichtung ein Kugel-Sperrventil umfaßt, daß durch den zweiten Kolben hindurch eine axiale Leitung (124) geformt ist, daß an einem Ende dieser Leitung ein Ventilsitz (128) für die Sperrventileinrichtung geformt ist, und daß Federeinrichtungen (122) vorgesehen sind, die das Kugel-Sperrventil gegen den Ventilsitz vorspannen.
- 4. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem zweiten Kolben und den angrenzenden Wänden des hohlen Körpers ein vorbestimmtes Spiel geformt ist.030Ö21/0677
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