DE4005407C2 - Speed influencing device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die im wesentlichen aus einer die Schwungmasse der Brennkraftmaschine beaufschlagenden Bremseinrichtung gebildet ist.The invention relates to a speed influencing device for a Internal combustion engine, which essentially consists of a flywheel Internal combustion engine braking device is formed.
Eine derartige Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung ist in der Fig. 1 der prioritätsälteren Patentanmeldung EP 348 732 B1 lediglich schematisch dargestellt. Die Steuerung dieser Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung wird dort mit Hilfe der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Mit Hilfe einer solchen Bremseinrichtung lassen sich beispielsweise Getriebelastschläge vermeiden.Such a speed influencing device is only shown schematically in FIG. 1 of the earlier priority patent application EP 348 732 B1. The control of this speed influencing device is explained in more detail with the aid of FIGS. 2 and 3. With the help of such a braking device, for example, transmission loads can be avoided.
Außerdem ist aus der US 4 276 968 A eine hilfskraftbetätigbare Stelleinrichtung für einen Bremsschuh bekannt, bei der der Bremsschuh über einen Hebel angelenkt ist.In addition, from US 4,276,968 A is an auxiliary power actuating device for one Brake shoe known in which the brake shoe is articulated via a lever.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung so auszugestalten, daß sie ohne großen Konstruktionsaufwand in bereits vorhandene Fahrzeugantriebskonzepte integrierbar ist und einen möglichst verschleißarmen Betrieb gewährleistet.Against this background, the object of the invention is a To design speed influencing device so that it without large Design effort can be integrated into existing vehicle drive concepts and ensures the lowest possible wear.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the characterizing features of the patent claim 1. The subclaims contain useful developments of the invention.
Erfindungsgemäß ist also die Schwungmasse einer Brennkraftmaschine durch einen Bremsschuh beaufschlagbar, der mit einer hilfskraftbetätigbaren Stelleinrichtung verbunden ist. Innerhalb von ortsfesten die Schwungmasse umgebenen Gehäuseteilen ist der wie eine Ablaufbremse arbeitende Bremsschuh so ange lenkt, daß bei an der Schwungmasse anliegendem Bremsschuh an diesen durch dessen Gewichtskraft eine der Beaufschlagungs bewegung entgegengerichtete Rückstellkraft wirkt. Damit wird sichergestellt, daß der Bremsschuh mit der Schwungmasse immer nur dann Kontakt hat, wenn er durch die hilfskraftbetätigbare Stelleinrichtung beaufschlagt wird. Der Bremsschuh unterliegt also nur während seines bestimmungsgemäßen Gebrauches einer Verschleißbelastung. Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß für die Rückstellbewegung des Bremsschuhs keine zusätzlichen Betätigungseinrichtungen benötigt werden, sondern die ohnehin vorhandene Gewichtskraft des Bremsschuhs sinnvoll genutzt wird.According to the invention, the flywheel mass of an internal combustion engine is by a Brake shoe can be acted upon, with an actuating device which can be operated by an auxiliary power connected is. Within stationary housing parts surrounding the flywheel the brake shoe working like a brake is so appropriate directs that when the brake shoe is attached to the flywheel one of the pressures due to its weight movement counteracting restoring force acts. So that will ensures that the brake shoe with the flywheel always only has contact if it can be operated by the auxiliary worker Actuating device is applied. The brake shoe is subject to only during its intended use Wear load. The particular advantage of the invention is to be seen in that for the return movement of the brake shoe no additional actuation devices are required but the existing weight of the brake shoe is used sensibly.
Die Merkmale der Unteransprüche betreffen konstruktive Maßnah men, die neben dem günstigen Verschleißverhalten und der Inte grierbarkeit in bereits bestehende Fahrzeugantriebskonzepte eine hohe Funktionssicherheit über lange Betriebsdauern hin weg sicherstellen.The features of the subclaims relate to constructive measures men, in addition to the favorable wear behavior and the inte Grillability in existing vehicle drive concepts a high level of functional reliability over long periods of operation ensure away.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigtAn advantageous embodiment of the invention is in shown in the drawing. It shows
Fig. 1: in schematischer Darstellung die Anordnung und Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Dreh zahlbeeinflussungsvorrichtung und Fig. 1: a schematic representation of the arrangement and operation of the speed influencing device according to the invention and
Fig. 2: einen Ausschnitt aus Fig. 1, der im Detail die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Dreh zahlbeeinflussungsvorrichtung erkennen läßt. Fig. 2: a detail from Fig. 1, which reveals in detail the construction of a speed influencing device according to the invention.
In beiden Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Be zugszeichen versehen.In both figures, the same components with the same loading provide traction marks.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 angedeu tet, die mit einer Schwungmasse 2 verbunden ist. Diese wird umgeben von einem Gehäuse 3, das beispielsweise an der Brenn kraftmaschine 1 oder an einem hier nicht dargestellten Gehäuse eines Geschwindigkeitswechselgetriebes ortsfest angeordnet ist. In Fig. 1 is tet angedeu schematically an internal combustion engine 1, which is connected to a flywheel mass 2. This is surrounded by a housing 3 , which is arranged for example on the internal combustion engine 1 or on a housing, not shown here, of a speed change gear.
Mit 4 ist eine hilfskraftbetätigbare Stelleinrichtung bezeich net, durch die ein Bremsschuh 5 beaufschlagbar ist. Dieser ist an einem Lagerbolzen 6 des Gehäuses 3 angelenkt und über eine Druckstange 7 mit einem Kolben 8 gelenkig verbunden. Der Kolben 8 ist hier ein einseitig geschlossener Hohlzylinder, dessen geschlossenes Ende 9 mit den Wandungen der Sackbohrung 10 einen Druckbeaufschlagungsraum 11 einschließt. Von einer hier nicht dargestellten Pumpe wird der Druckbeaufschlagungs raum 11 über eine Zufuhrleitung 12 mit fluidischem Arbeitsme dium versorgt. Der mit A bezeichnete Drehrichtungspfeil gibt die Drehrichtung der von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Schwungmasse 2 an.With 4 an auxiliary power actuating device is designated net, through which a brake shoe 5 can be acted upon. This is articulated to a bearing pin 6 of the housing 3 and is articulated to a piston 8 via a push rod 7 . The piston 8 is here a hollow cylinder closed on one side, the closed end 9 of which includes a pressurization chamber 11 with the walls of the blind bore 10 . Of a non-illustrated pump, the pressurization chamber 11 is supplied dium via a supply line 12 with fluidic Arbeitsme. The direction of rotation arrow designated A indicates the direction of rotation of the flywheel 2 driven by the internal combustion engine 1 .
Die in Fig. 1 dargestellte Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung ist eine hängende Ablaufbremse, deren Bremsschuh 5 sich von der Schwungmasse 2 selbständig immer dann löst, wenn der Kolben 8 nicht mit Druck beaufschlagt wird. Der Anlenkpunkt 6 und der Schwerpunkt des an der Schwungmasse anliegenden Bremsschuhs 5 sind zueinander so angeordnet, daß durch die Gewichtskraft des Bremsschuhs 5 an diesen eine der Beaufschlagungsbewegung entgegengerichtete Rückstellkraft wirkt. Abweichend von dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine durch die Gewichtskraft des Bremsschuhs 5 erzeugte Rückstellkraft auch mit einer stehenden Anordnung erzielt werden. Unter stehender Anordnung ist dabei die Tatsache zu verstehen, daß bei dem an der Schwungmasse 2 anliegenden Bremsschuh 5 dessen Schwerpunkt höher angeordnet ist als der Lagerbolzen 6. Mit der gestrichelten Linie B-B ist beispielhaft für eine stehende Ablaufbremse die Einbaulage des in der Sackbohrung 10 geführten Kolbens 8 ange deutet. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die in Fig. 1 dargestellten Einbaulagen beschränkt ist.The speed influencing device shown in FIG. 1 is a hanging discharge brake, the brake shoe 5 of which is released from the flywheel 2 automatically whenever the piston 8 is not pressurized. The articulation point 6 and the center of gravity of the voltage applied to the centrifugal mass brake shoe 5 are mutually arranged so that by the weight force of the brake shoe 5 opposing to that one of the Beaufschlagungsbewegung restoring force acts. In a departure from the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a restoring force generated by the weight of the brake shoe 5 can also be achieved with a standing arrangement. The standing arrangement is understood to mean the fact that the center of gravity of the brake shoe 5 resting on the flywheel 2 is arranged higher than the bearing pin 6 . With the dashed line BB is an example of a standing brake the installation position of the guided in the blind bore 10 piston 8 is indicated. It is understood that the invention is not limited to the installation positions shown in FIG. 1.
Konstruktive Details der erfindungsgemäßen Drehzahlbeeinflus sungsvorrichtung sind aus Fig. 2 ersichtlich. Man erkennt dort, daß der Bremsschuh 5 über einen Halter 13, an dem eine Anlenklasche 13a angeformt ist, an dem Lagerbolzen 6 angelenkt ist. Darüber hinaus weist der Halter 13 eine Ausnehmung 14 auf, in die ein Haltestift 15 hineinragt. Dieser vorzugswei se als Paßstift ausgeführte Haltestift 15 wird von einem Kol bengehäuse 16 gehalten, welches nach Art eines Deckels aus gebildet und mit dem Gehäuse 3 verschraubt ist. An dem Halter 13 ist ferner eine Bremsschuh-Kugelkalotte 17 ortsfest angeord net. Diese nimmt das halbkugelförmig ausgebildete erste En de 7a der Druckstange 7 auf. Demgegenüber wird das ebenfalls halbkugelförmig ausgebildete zweite Ende 7b von einer Kolben- Kugelkalotte 18 aufgenommen. Ein Staubdichtungselement 19 und ein Flüssigkeitsdichtungselement 20 sind in den Kolben 8 um gebenden Ringnuten angeordnet. Mit Bezug auf eine Normale N-N des Schwungmassenumfanges ist die - strichpunktiert darge stellte - Längsachse der Druckstange 7 um einen spitzen Win kel α geneigt. Wie schon in Fig. 1 ist auch hier die Dreh richtung der Schwungmasse 2 mit A bezeichnet.Structural details of the speed influencing solution device according to the invention are shown in FIG. 2. It can be seen there that the brake shoe is formed 5 via a holder 13 to which a Anlenklasche 13 a, is pivoted to said bearing bolt. 6 In addition, the holder 13 has a recess 14 into which a retaining pin 15 projects. This vorzugwei se designed as a dowel pin 15 is held by a Kol bengehäuse 16 , which is formed in the manner of a cover and screwed to the housing 3 . On the holder 13 , a brake shoe spherical cap 17 is also fixed net angeord. This takes the hemispherical first En de 7 a of the push rod 7 . In contrast, the likewise hemispherical second end 7 b is received by a piston spherical cap 18 . A dust seal member 19 and a liquid seal member 20 are disposed in the piston 8 around annular grooves. With respect to a normal NN of the flywheel circumference, the - dash-dot Darge presented - longitudinal axis of the push rod 7 is inclined by a sharp angle α. As already in Fig. 1, the direction of rotation of the flywheel 2 is designated by A.
Die erfindungsgemäße Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung ist also eine die Umfangsfläche der Schwungmasse 2 beaufschlagende Bremseinrichtung, deren Arbeitsweise im folgenden näher beschrie ben wird. In Abhängigkeit von den Signalen einer hier nicht dargestellten Steuereinheit wird über die Zufuhrleitung 12 hydraulisch oder pneumatisch der Kolben 8 mit Druck beaufschlagt und in Richtung der Schwungmasse 2 bewegt. Über die Druckstange 7, die Bremsschuh-Kugelkalotte 17 und den Halter 13 wird die am Kolben 8 erzeugte Kraft auf den Bremsschuh 5 übertragen. Bei dieser Zustellbewegung wird das Flüssigkeitsdichtelement 20 elastisch deformiert und erzeugt neben der Gewichtskraft des Bremsschuhs 5 ebenfalls eine der Zustellbewegung entgegen gerichtete Rückstellkraft. Nach Beendigung des Bremsvorganges ist der Druckbeaufschlagungsraum 11 drucklos, so daß die an dem Bremsschuh 5 wirkenden Rückstellkräfte gegen eventuell vorhandene Kolbenreibungskräfte eine von der Schwungmasse 2 weggerichtete Lösebewegung herbeiführen. Eine solche Lösebe wegung ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch dann ge währleistet, wenn die Kolbenreibungskräfte größer als die Rück stellkräfte sein sollten. In diesem Falle wird der Bremsschuh 5 durch Unebenheiten auf der Schwungmassenumfangsfläche, die im µm-Bereich liegen, von der Schwungmasse 2 fortgestoßen. Vor allem die von der Gewichtskraft des Bremsschuhs 5 erzeugte Rückstellkraft stellt dann sicher, daß der Bremsschuh S berührungs los von der Schwungmasse 2 beabstandet bleibt. Die erfindungsge mäße Anordnung ist damit hinsichtlich ihres Lüftungsverhaltens weitgehend unabhängig vom Reibungsverhalten ihrer beweglichen Bauelemente.The speed influencing device according to the invention is thus a braking device acting on the circumferential surface of the flywheel mass 2, the mode of operation of which is described in more detail below. Depending on the signals of a control unit (not shown here), the piston 8 is pressurized hydraulically or pneumatically via the feed line 12 and moved in the direction of the flywheel 2 . The force generated on the piston 8 is transmitted to the brake shoe 5 via the push rod 7 , the brake shoe spherical cap 17 and the holder 13 . During this infeed movement, the liquid sealing element 20 is elastically deformed and, in addition to the weight of the brake shoe 5, also produces a restoring force which is opposite to the infeed movement. After completion of the braking operation of the pressurizing space 11 is depressurized, so that the forces acting on the brake shoe 5 against restoring forces possibly existing piston friction forces cause a direction away from the flywheel 2 release movement. Such Lösebe movement is ge also ensured in the arrangement according to the invention when the piston friction forces should be greater than the restoring forces. In this case, the brake shoe 5 is pushed away from the flywheel 2 by unevenness on the flywheel circumference surface which is in the μm range. Above all, the restoring force generated by the weight of the brake shoe 5 then ensures that the brake shoe S remains in contact-free distance from the flywheel 2 . The arrangement according to the invention is therefore largely independent of the friction behavior of its movable components with regard to its ventilation behavior.
Von besonderer Bedeutun ist die Neigung der Druckstange 7 um den Winkel α gegen die Normale N-N. Durch diese Neigung wird über lange Betriebsdauern hinweg ein gleichmäßiges Anpreßver halten des Bremsschuhs 5 erreicht. Mit zunehmendem Verschleiß des Bremsschuhs 5 wandert der Mittelpunkt der Bremsschuh-Kugel kalotte 17 auf einer Kreisbahn, deren Zentrum die Mittelachse des Lagerbolzens 6 ist, in der Ebene der Zeichnung seitlich nach links unten. Der Winkel α wird also immer spitzer. Mit der geringer werdenden Neigung der Druckstange 7 erhöht sich aber die von dem Kolben 8 auf den Bremsschuh 5 übertragbare Betätigungskraft, weil die für den Bremsvorgang nicht wirksame, quer zur Beaufschlagungsbewegung gerichtete Kraftkomponente immer kleiner wird. Eine im Laufe der Betriebsdauer eventuell sich einstellende Verringerung des Reibwertes am Bremsschuh 5 kann also wirkungsvoll durch die geringer werdende Neigung der Druckstange 7 kompensiert werden.Of particular importance is the inclination of the push rod 7 by the angle α against the normal NN. Due to this inclination, a uniform Anpreßver hold the brake shoe 5 is achieved over long periods of operation. With increasing wear of the brake shoe 5 , the center of the brake shoe ball calotte 17 moves on a circular path, the center of which is the central axis of the bearing pin 6 , in the plane of the drawing laterally to the left below. The angle α is therefore becoming increasingly acute. With the decreasing inclination of the push rod 7 , however, the actuating force which can be transmitted from the piston 8 to the brake shoe 5 increases because the force component which is not effective for the braking process and is directed transversely to the loading movement becomes smaller and smaller. Any reduction in the coefficient of friction on the brake shoe 5 that may occur in the course of the operating time can thus be effectively compensated for by the decreasing inclination of the push rod 7 .
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Drehzahlbeeinflus sungsvorrichtung ist die montagefreundliche Gestaltung der Konstruktion. Die hilfskraftbetätigbare Stelleinrichtung 4 kann beispielsweise als kompletter Zusammenbau ausgewechselt werden. Für diese Auswechselung wären lediglich einige Schraub vorgänge zum Lösen des Kolbengehäuses 16 erforderlich. Auch der mit dem Halter 13 versehene Bremsschuh 5 ist bequem aus tauschbar. Durch das Abschrauben des Kolbengehäuses 16 wird der Haltestift 15 aus der Ausnehmung 14 entfernt, so daß der Bremsschuh 5 durch eine parallel zur Drehachse der Schwungmasse 2 erfolgende Bewegung vom Lagerbolzen 6 heruntergeschoben und anschließend durch die vom entfernten Kolbengehäuse 16 freige gebene Öffnung des Gehäuses 3 entnommen werden kann. Die gesamte Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung ist gut in bereits bestehende Fahrzeugantriebskonzepte integrierbar, weil beispielsweise am Gehäuse 3 lediglich der Lagerbolzen 6, ein Gehäusedurch bruch sowie Gewindebohrungen neben dem Gehäusedurchbruch nach träglich vorzusehen sind. Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch hier nicht darge stellte Drehzahlsensoren jede Verzögerung der Schwungmasse durch die Steuereinheit elektronisch überwacht. Bei Unterschrei tung eines vorgebbaren Verzögerungsgradienten - also beispiels weise bei einer verschleißbedingten unzureichenden Bremswirkung der Drehzahlbeeinflussungsvorrichtung - wird eine mit der Steuer einheit verbundene Warneinrichtung betätigt. Diese signalisiert dem Fahrzeugbediener rechtzeitig das bevorstehende Ende der Betriebsdauer des Bremsschuhs 5. Verschleißsensoren können aber beispielsweise auch am Gehäuse 3 unterhalb des Lagerbolzens 6 zwischen Schwungmasse 2 und Halter 13 angeordnete Wegaufnehmer sein. Mit diesen kann der verschleißbedingte Abrieb des Brems schuhs 5 praktisch direkt erfaßt werden, weil der im Verlaufe der Betriebsdauer immer dünner werdende Bremsschuh S zu einer stetigen Verringerung des Abstandes zwischen Halter 13 und Schwungmasse 2 führt. Bei Unterschreitung eines vorgebbaren Mindestabstandes zwischen Schwungmasse 2 und Halter 13 wird dann ebenfalls die Warneinrichtung betätigt.Another advantage of the speed influencing solution device according to the invention is the assembly-friendly design of the construction. The auxiliary actuator 4 can be replaced, for example, as a complete assembly. For this replacement, only a few screwing operations would be required to loosen the piston housing 16 . The brake shoe 5 provided with the holder 13 is also easily exchangeable. By unscrewing of the piston housing 16, the retaining pin 15 is removed from the recess 14, so that the brake shoe 5 pushed down by a successful parallel to the axis of rotation of the flywheel mass 2 moving from the bearing bolt 6, and then taken out through that have been approved by the remote piston housing 16 passed the opening of the casing 3 can be. The entire speed influencing device can be easily integrated into existing vehicle drive concepts because, for example, only the bearing pin 6 , a housing break and threaded holes next to the housing opening have to be provided subsequently on the housing 3 . In a particularly advantageous embodiment of the invention, each delay of the flywheel is electronically monitored by the control unit by speed sensors not shown here. If a predeterminable deceleration gradient is undershot, that is to say, for example in the case of a wear-related inadequate braking effect of the speed influencing device, a warning device connected to the control unit is actuated. This signals the vehicle operator in good time of the impending end of the service life of the brake shoe 5 . However, wear sensors can, for example, also be displacement transducers arranged on the housing 3 below the bearing pin 6 between the flywheel 2 and the holder 13 . With these, the wear-related abrasion of the brake shoe 5 can be detected practically directly, because the brake shoe S, which becomes ever thinner over the course of the operating time, leads to a constant reduction in the distance between the holder 13 and the flywheel 2 . If the distance between the flywheel 2 and holder 13 falls below a predeterminable minimum distance, the warning device is then likewise actuated.
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