DE4116371A1

DE4116371A1 - Ventilvorrichtung einer auspuffmotorbremse

Info

Publication number: DE4116371A1
Application number: DE19914116371
Authority: DE
Inventors: Alfred Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-18
Filing date: 1991-05-18
Publication date: 1992-11-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zur Sicherung eines Staudruckgrenzwertes einer Auspuffmotorbremse, bei der in einem Auspuffrohr eine Drosselklappe beweglich gelagert ist, der bei ei ner Schließstellung eine Druckseite im Auspuffrohr zugeordnet ist, bei der im Schwenkbereich der Drosselklappe eine Ventilbohrung vor gesehen ist, in der ein verschieblicher Ventilkörper mittels einer Schließeinrichtung in eine Schließstellung gedrängt ist, bei der der Ventilkörper bei Schließstellung der Drosselklappe von der Druckseite her entgegen der Kraft der Schließeinrichtung vorne an einer Druckfläche beaufschlagt ist, und bei der an dem Ventilkör per nach hinten ein Ansatz vorgesehen ist, der in einem Zylinder raum eine Kolbenfläche bildet, an der die Schließeinrichtung an greift.

Bei einer bekannten (DE-PS 34 30 028) Ventilvorrichtung dieser Art ist die Schließeinrichtung eine Wendeldruckfeder, die alleine die dem Staudruckgrenzwert entsprechende Kraft aufzubringen hat. Der die Wendeldruckfeder aufnehmende Zylinderraum hat vorbei an einer die Kolbenfläche bildenden Druckscheibe Luftdurchlässe, um eine freie Bewegung der Druckscheibe zu gewährleisten. Wenn die Wendeldruckfeder alleine die dem Staudruckgrenzwert entsprechende Kraft aufzubringen hat, dann baut sie sehr lang. Die Ventilvor richtung ragt also von dem Auspuffrohr radial relativ weit ab. Daher läßt sich diese Ventilvorrichtung bei vielen Kraftfahrzeugen aus Platzmangel nicht unterbringen. Das ist auch bei anderen be kannten (DE-AS 15 55 833, DE-OS 29 46 747) Ventilvorrichtungen der eingangs genannten Art so. Der Einsatz einer Gasdruckfeder (DE-PS 34 30 028) läßt sich in der Praxis nicht verwirklichen, weil die Eigenschaften einer Gasdruckfeder allzusehr temperatur abhängig sind und die hier zur Rede stehenden Abgase schwankende Temperaturen und hohe Temperaturen von z. B. 600°C aufweisen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren radial vom Auspuff rohr wegragende Bauhöhe unter Berücksichtigung der hohen und schwankenden Abgastemperatur beachtlich verringert ist. Die er findungsgemäße Ventilvorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, da durch gekennzeichnet, daß ein vom Auspuffrohr durckseitig ausge hender Steuerkanal bei gasdichter Ausbildung des Zylinderraumes zu der Kolbenfläche führt und die Kolbenfläche entsprechend dem vorbestimmten Staudruckgrenzwert kleiner dimensioniert ist als die Ventilkörper-Druckfläche.

Die radiale Bauhöhe der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist erheblich verringert, weil auf den Ventilkörper wirkende Schließ kraft vom Staudruck und unter Verzicht auf Wendeldruckfeder auf gebracht wird. Die Temperatur des Abgases hat zwar einen Einfluß auf den sich entwickelnden Staudruck, was jedoch nicht zu Kompli kationen führt, weil das Abgas mit dieser Temperatur auch auf die Druckfläche des Ventilkörpers wirkt. Da der Steuerkanal und der Zylinderraum einen gasdichten Sack bilden, stört die bei der Er findung vorgesehene Abgas-Schließeinrichtung den raschen Aufbau des Staudruckes bei geschlossener Drosselklappe nicht. Wenn man die Größe der Druckfläche des Ventilkörpers als vorgegeben annimmt, dann läßt sich unter Berücksichtigung des jeweiligen Motortyps, der Abgastemperaturen und sonstiger Bedingungen durch Berechnungen und einfache Versuche diejenige Kolbenflächegröße feststellen, die nötig ist, damit der Ventilkörper bei Erreichen des Staudruck grenzwertes korrekt öffnet.

Der Querschnitt des Steuerkanales wird möglichst groß gewählt, um möglichst viel Abgas möglichst leicht zur Kolbenfläche zu leiten. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Querschnitts fläche des Steuerkanales mindestens halb so groß wie die wirksame Kolbenfläche ist. Der Steuerkanal ist also nicht ein dünnes Gas leitungsröhrchen; eine große Dimensionierung des Steuerkanales ist wichtig für eine verbesserte Funktion der Erfindung.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn der Umfangs bereich der Ausgangsöffnung des Steuerkanales am Auspuffrohr frei von in das Auspuffrohr radial hineinragenden Leitvorsprüngen ist, d. h. strömungsglatt ist. Die Vermeidung von Leitvorsprüngen ist vorteilhaft, weil sich dort Ruß bzw. Verunreinigungen aus dem Ab gas ablagern könnten.

Es ist angestrebt, den Ventilkörper trotz des Abgasdruckes bei Normalbetrieb und geöffneter Drosselklappe mittels des über den Steuerkanal auf die Kolbenfläche wirkenden Abgases klapperfrei geschlossen zu halten. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn zusätzlich eine den Ventilkörper in Schließstellung drängende Hilfsdruckfeder vorgesehen ist, deren maximale Schließ kraft auf den Abgasdruck bei Normalbetrieb und geöffneter Drossel klappe abgestimmt ist. Diese Hilfsdruckfeder ist relativ kurz und braucht keine temperaturhochkonstanten Eigenschaften, da sie kei nen bzw. einen vernachläßigbar geringen Einfluß auf das Öffnen des Ventilkörpers bei Erreichen des Staudruckgrenzwertes hat.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn das Material der Hilfsdruckfeder bei 500°C oder mehr hochhitzebeständig ist. Da die Hilfsdruckfeder relativ klein ist, läßt sich hochhitzebe ständiges Material einsetzen, ohne den Aufwand allzustark zu er höhen. Diese Hilfsdruckfeder läßt sich ohne weiteres sehr dicht beim Auspuffrohr anordnen.

Der Steuerkanal ist z. B. von einem zusätzlich angesetzten Rohr gebildet. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist jedoch, wenn ein umfassend aufnehmendes Ventilgehäuse von einem Fortsatz des Auspuffrohres und einem in den Fortsatz eingeschobenen Einsatz gebildet ist und wenn der Steuerkanal von dem Fortsatz und dem Einsatz vollständig eingeformt gebildet ist. Dies vereinfacht die Herstellung und Montage und ergibt eine kompaktere Bauweise.

In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist in der Regel vorgesehen, daß der Querschnitt des Auspuffrohres rund, die Drosselklappe elliptisch und die Drosselklappe bei Geschlossen stellung in einer leichten Schräglage ist und daß sich die Stirn fläche der Drosselklappe nur bei deren Geschlossenstellung bei der Ventilbohrung bzw. dem Ventilkörper befindet, wobei die Stirn fläche des Ventilkörpers angepaßt an die Krümmung der Innenfläche des Auspuffrohres gekrümmt ist. Diese Gestaltung bringt für sich eine, auch von der Erfindung angestrebte bauliche Vereinfachung und wirkt in Kombination mit der Erfindung zusammen und zwar u. a. dahingehend, daß dann, wenn sowohl die Schrägstellung der geschlos senen Drosselklappe als auch die Anordnung des schließenden Ven tilkörpers im Auspuffrohr gegeben sind, sich die vom Abgas abge leitete Schließkraft vereinfacht und verbessert einsetzen läßt.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Drosselklappe bei Schließstellung ausgehend vom Ventilkörper schräg zur Druck seite hin geneigt ist und die Ausgangsöffnung des Steuerkanals druckseitig vor der Drehachse der Drosselklappe angeordnet ist. Es wird die Ausgangsöffnung des Steuerkanales von der sich in die Schließstellung bewegenden Drosselklappe nicht überstrichen.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Auspuffmotorbremse,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Auspuffmotorbremse gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab im Schnitt eine Ventilvorrichtung der Auspuffmotorbremse gemäß Fig. 1.

Gemäß Zeichnung ist ein Stück eines im Querschnitt kreisförmigen Auspuffrohres 1 vorgesehen, in dem eine Drosselklappe 2 um eine Achse 3 schwenkbar angeordnet ist, die sich mittig in halber Höhe des Innendurchmessers des Auspuffrohres befindet. Die Drosselklap pe 2 ist elliptisch gestaltet und befindet sich, wie Fig. 1 und 3 erkennen lassen, in einer leichten Schräglage, wenn sie sich in Geschlossenstellung befindet. Die Drosselklappe 2 wendet in Ge schlossenstellung der Innenseite des Auspuffrohres 1 eine umlau fende Stirnfläche 4 zu. Das Schwenken der Drosselklappe 2 aus der in Fig. 1 gestrichelt gezeigten Geschlossenstellung in eine waage rechte Offenstellung und zurück erfolgt über einen Kurbeltrieb 5 mittels einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 6.

An der Unterseite des Auspuffrohres 1 ist ein Ventilgehäuse 7, das sich auf die Wandung des Auspuffrohres erstreckt und dieses nach außen hin verdeckt. Der radiale Vorsprung des Ventilgehäuses 7 von der Außenseite des Auspuffrohres 1 weg beträgt maximal ca. ein Drittel des Außendurchmessers des Auspuffrohres 1. Das Ventil gehäuse 7 ist in Richtung der Strömung des Abgases gesehen, hinten die Drehachse 3 gerückt. Das Ventilgehäuse 7 besteht aus einem mit dem Auspuffrohr 1 einstückigen Fortsatz 8, der gehöhlt ist, und einem hineingesteckten Einsatz 9. Das Ventilgehäuse 7 bzw. der Einsatz 9 enden am freien Ende stumpf, d. h. ohne einen von Innenteilen bedingten Vorsprung.

Das Ventilgehäuse 7 bildet eine im Querschnitt kreisrunde Ventil bohrung 10, die sich auf der dem Inneren des Auspuffrohres 1 zuge wendeten Seite absatzartig verjüngt und so einen inneren Anschlag 11 bildet. Die Ventilbohrung 10 nimmt einen Ventilkörper 12 auf, der sich in Richtung von innen nach außen absatzartig erweitert und in Schließstellung an dem Anschlag 11 des Ventilgehäuses 7 anliegt. Der Ventilkörper 12 weist dem Inneren des Auspuffrohres 1 zugewendet eine rinnenförmig gehöhlte Stirnfläche 13 auf und überragt die Stirnfläche 4 der Drosselklappe 2, in Achsrichtung des Auspuffrohres 1 gesehen, beiderseits mit einem beachtlichen Bereich. Der druckseitig überragende Bereich ist die Ventilkör per-Druckfläche 14.

Der Ventilkörper 12 trägt an der Rückseite einen kurzen Stempel 15, der in einen Zylinderraum 16 passend dichtend eingeschoben ist und mit einer Kolbenfläche 17 endet. Der Zylinderraum 16 geht vom Auspuffrohr 1 her gesehen, hinter der Kolbenfläche 17 in einen Steuerkanal 18 über, der innerhalb des Ventilgehäuses 7 angeordnet ist und schräg hin zu dem Auspuffrohr 1 geführt ist, in das er mit einer Ausgangsöffnung 19 übergeht. Zwischen dem in Schließstellung befindlichen Ventilkörper 12 und der Wandung des Zylinderraumes 16 befindet sich eine Höhlung 20, an die sich ein Entlastungskanal 21 anschließt, der im Auspuffrohr 1 auf der Abströmseite der ge schlossenen Drosselklappe mündet. Der Entlastungskanal ist im Quer schnit recht groß, jedoch kleiner als der Steuerkanal 18. Zwischen dem Ventilkörper 12 und einer Stufe 22 des Ventilgehäuses 7 be findet sich eine relativ kleine, wendelförmige Hilfsdruckfeder 23, die den Stempel 15 umschließt. Ein in dem Ventilgehäuse 7 befestigter Stift 24 ragt als Drehsicherung des Ventilkörpers 12 in eine radial verlaufende Nut 25 am Stempel 15.

Claims

1. Ventilvorrichtung zur Sicherung eines Staudruckgrenzwertes einer Auspuffmotorbremse,
bei der in einem Auspuffrohr eine Drosselklappe beweglich gela gert ist, der bei einer Schließstellung eine Druckseite im Aus puffrohr zugeordnet ist,
bei der im Schwenkbereich der Drosselklappe eine Ventilbohrung vorgesehen ist, in der ein verschieblicher Ventilkörper mittels einer Schließeinrichtung in eine Schließstellung gedrängt ist,
bei der der Ventilkörper bei Schließstellung der Drosselklappe von der Druckseite her entgegen der Kraft der Schließeinrichtung vorne an einer Druckfläche beaufschlagt ist, und
bei der an dem Ventilkörper nach hinten ein Ansatz vorgesehen ist, der in einem Zylinderraum eine Kolbenfläche bildet, an der die Schließeinrichtung angreift, dadurch gekennzeichnet,
daß ein vom Auspuffrohr (1) druckseitig ausgehender Steuerkanal (18) bei gasdichter Ausbildung des Zylinderraumes (16) zu der Kolbenfläche (17) führt,
und die Kolbenfläche (17) entsprechend dem vorbestimmten Stau druckgrenzwert kleiner dimensioniert ist als die Ventilkörper- Druckfläche (14).

2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Steuerkanales (18) mindestens halb so groß wie die wirksame Kolbenfläche (17) ist.

3. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich der Ausgangsöffnung (19) des Steuerkanales (18) am Auspuffrohr (1) frei von in das Auspuffrohr radial hinein ragenden Leitvorsprüngen ist, d. h. strömungsglatt ist.

4. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß zusätzlich eine den Ventilkörper (10) in Schließstellung drängende Hilfsdruckfeder (23) vorgesehen ist, deren maximale Schließkraft auf den Abgasdruck bei Normalbetrieb und geöffneter Drosselklappe (2) abgestimmt ist.

5. Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Hilfsdruckfeder (23) bei 500°C oder mehr hoch hitzebeständig ist.

6. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein umfassend aufnehmendes Ventilgehäuse von einem Fortsatz des Auspuffrohres und einem in den Fortsatz eingeschobenen Einsatz gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (18) von dem Fortsatz (8) und dem Einsatz (9) vollständig eingeformt gebildet ist.

7. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (2) bei Schließstel lung ausgehend vom Ventilkörper (10) schräg zur Druckseite hin geneigt ist und die Ausgangsöffnung (19) des Steuerkanals (18) druckseitig von der Drehachse (3) der Drosselklappe (2) angeord net ist.