DE102018123125A1

DE102018123125A1 - Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung

Info

Publication number: DE102018123125A1
Application number: DE102018123125.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schnell
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26
Also published as: CN112689702A; WO2020057688A1; CN112689702B

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Vier-Takt-Verfahren, mit zumindest einer Zylinder/Kolben-Einheit, mit zumindest einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Einlassventil und zumindest je zwei Auslassventilen (4, 5) beherrscht sind, die durch von einer Nockenwelle angetriebene Kipp- (1) oder Schlepphebel betätigbar sind, wobei der Hebel der Auslassventile mittels einer Ventilbrücke (3) und eines hydraulischen, mit einem Druckkolben (6) versehenen Spielausgleichselements (2), auch HVA genannt, mit diesen in Verbindung steht, und mit einer Bremssteuerung, die zumindest ein Stellelement (7) aufweist, das mittels eines durch die Ventilbrücke (3) reichenden Stellkolbens (8) zumindest ein Auslassventil (5) zusätzlich öffnet und wobei zwischen dem Stellelement (7) und/oder dem Stellkolben (8) und dem hydraulischen Spielausgleichselement (2) oder dem Druckkolben (6) an/in der Ventilbrücke (3) eine Zwischensteuereinheit vorgesehen ist, die bei Aktivierung des Stellelements (7) oder des Stellkolbens (8) das Ausfahren des Druckkolbens (6) begrenzt und/oder sperrt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Vier-Takt-Verfahren, mit zumindest einer Zylinder/Kolben-Einheit, mit zumindest einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Einlassventil und zumindest je zwei Auslassventilen beherrscht sind, die durch von einer Nockenwelle angetriebene Kipp- oder Schlepphebel betätigbar sind, wobei der Hebel der Auslassventile mittels einer Ventilbrücke und eines hydraulischen, mit einem Druckkolben versehenen Spielausgleichselements (auch HVA genannt) mit diesen in Verbindung steht, und mit einer Bremssteuerung, die zumindest ein Stellelement aufweist, das mittels eines durch die Ventilbrücke reichenden Stellkolbens zumindest ein Auslassventil zusätzlich öffnet.
Eine derartige Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung ist aus der EP 1 042 598 B1 bekannt. Dabei besteht das Problem, dass bei Betätigung der Bremssteuerung das Spielausgleichselement sich wegen verringerter Gegenkraft aufpumpt und der Druckkolben unerwünscht ausfährt. Zu diesem Zweck wird zwar in dem bekannten Dokument vorgeschlagen, den Druckmittelzufluss zu dem hydraulischen Spielausgleichselement zu unterbrechen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass dies für ihre Wirksamkeit zu viel Zeit benötigt, sodass der Druckkolben trotzdem ausfahren kann, weil die Gegenkraft schneller abnimmt als der hydraulische Druck in der Zufuhrleitung zum HVA.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile behoben sind. Es soll eine einfache kostengünstige Ausgestaltung zur Verfügung gestellt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Zwischensteuereinheit zwischen dem Stellelement und/oder dem Stellkolben und dem Spielausgleichselement und/oder dem Druckkolben vorgesehen ist, die bei Aktivierung des Stellelements oder des Stellkolbens das Ausfahren des Druckkolbens begrenzt oder sperrt. Bei der Zwischensteuereinheit kann es sich sowohl um eine mechanische als auch um eine hydraulische Einheit handeln, die zwischen dem Stellelement oder Stellkolben und dem Spielausgleichselement bzw. Druckkolben wirkt. Diese Einheit kann ohne sonstigen Eingriff in das Motorbremssystem an/in der Ventilbrücke eingebaut bzw. benutzt werden.
In vorteilhafter Weise weist die Zwischensteuereinheit einen Zwischenhebel auf, der an der Ventilbrücke schwenkbar gelagert ist und einerseits mit dem Stellelement oder dem Stellkolben sowie andererseits mit dem Spielausgleichselement oder dem Druckkolben in Verbindung steht. Der Zwischenhebel dient dabei als Übertragungselement, das bei Betätigung der Bremssteuerung das Ausfahren des Druckkolbens des HVA begrenzt bzw. an einem weiteren Ausfahren hindert. Vorzugsweise weist der Stellkolben außerhalb der Ventilbrücke einen Anschlag auf, der bei Aktivierung des Stellelements den Zwischenhebel kontaktiert, weil durch das Aktivieren bzw. Ausfahren des Stellelements der Stellkolben in Richtung zum Auslassventil verschoben wird. In vorteilhafter Weise ist der Zwischenhebel an seinem dem Stellkolben zugewandten Ende gabelförmig ausgebildet und weist schneidenförmige oder abgerundete Vorsprünge auf, die den Anschlag kontaktieren. Dadurch ist eine definierte Anlage der Gabel des Zwischenhebels am Anschlag gegeben.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Zwischenhebel an seinem dem Spielausgleich zugewandten Ende mit einem Nachstellkolben in Verbindung steht. Der Nachstellkolben ist vorzugsweise in einer Sacköffnung der Ventilbrücke gelagert und am Grund der Sacköffnung abgestützt, wobei diese Abstützung des Nachstellkolbens im Motobetrieb ohne Motorbremsung zur Anwendung kommt. Der Stellkolben weist quer angeordnet zumindest einen, vorzugsweise einen durchgehenden Bolzen auf, der durch Schlitzöffnungen in der Ventilbrücke geführt ist und dort den Zwischenhebel kontaktiert. Zu diesem Zweck ist der Zwischenhebel auch an diesem Ende mit einer Gabel versehen, die mit dem/den Bolzen zusammenwirkt. Damit der Nachstellkolben in der Sacköffnung sich nicht aufpumpt, ist am Grund der Sacköffnung eine Entlastungsbohrung vorgesehen. Um beim Betrieb mit Bremssteuerung weiterhin eine exakte Auflage zwischen der Ventilbrücke und dem Schaft des von der Bremssteuerung unbeeinflussten Auslassventils sicherzustellen, ist ein Kugelkopf/Kugelschale-Gelenk eingebaut, das einen exakten Kraftaufbau zwischen der Ventilbrücke und dem Schaft des Auslassventils sicherstellt.
Anstelle der mechanischen Begrenzung/Sperrung des Ausfahrens des Druckkolbens kann auch eine hydraulische Einrichtung vorgesehen sein, bei der der Stellkolben zumindest teilweise als Hydrokolben ausgebildet ist, dessen Druckseite mit der Unterseite des Nachstellkolbens hydraulisch in Verbindung steht. Dann ist die Entlastungsbohrung an der Sacköffnung verschlossen oder im Querschnitt so reduziert, dass sie während des Bremssteuerbetriebes vernachlässigbar ist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:

• 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ventilsteuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Mehrzyklenmotorbremsung,
• 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilbrücke und durch Hebel zur Betätigung der Ventilbrücke und der Bremssteuerung,
• 3 zeigt einen Schnitt durch die Ventilbrücke in vergrößertem Maßstab,
• 4 zeigt eine Seitenansicht der Ventilbrücke in vergrößertem Maßstab,
• 5 zeigt eine skizzierte Darstellung der Motorsteuerung und Bremseinheit im normalen, also Nutzbetrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine und
• 6 zeigt eine Darstellung ähnlich 5 in der Motorbremsstellung.

In den 1 bis 6 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Kipphebel bezeichnet, in dessen Ende ein hydraulisches Spielausgleichselement 2 (HVA) eingebaut ist, das mit einer Ventilbrücke 3 in Verbindung steht, wobei die Ventilbrücke 3 ihrerseits zwei Auslassventile 4 und 5 kontaktiert. Im normalen Motorbetrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine werden beide Auslassventile 4 und 5 parallel durch den Kipphebel 1 betätigt, um die Abgase aus der Zylindereinheit entfernen zu können. Das hydraulische Spielausgleichselement 2 weist einen Druckkolben 6 auf, der in Verbindung mit dem HVA das Spiel zwischen der Ventilbrücke 3 und dem Kipphebel 1 kontrolliert. Neben dem Kipphebel 1 ist ein mit 7 bezeichnetes Stellelement vorgesehen, das ebenfalls als Kipphebel aber auch andersartig als getrennter Hubzylinder oder dergleichen ausgebildet sein kann. Das Stellelement 7 steht mit einem Stellkolben 8 in Wirkverbindung, der axial verschiebbar in einer Öffnung der Ventilbrücke 3 eingebaut ist. Der Stellkolben 8 weist einen Flansch 9 auf, der mit der Ventilbrücke 3 in Verbindung steht, so dass der Stellkolben 8 bei normalem Motorbetrieb die Hubbewegung der Ventilbrücke 3 an das Auslassventil 5 überträgt. Der Stellkolben 8 weist weiterhin an seinem dem Stellelement 7 zugewandten Ende einen Anschlag 10 auf, der scheibenförmig ausgebildet sein kann und mit einem Zwischenhebel 11 in Verbindung steht. Der Zwischenhebel 11 ist in diesem Bereich gabelförmig ausgebildet, so dass er den Anschlag 10 auf beiden Seiten des Stellkolbens 8 kontaktiert. Um eine gute Kontaktnahme zu erreichen, weist die Gabel an ihrem dem Anschlag 10 zugewandten Ende abgerundete Vorsprünge auf. Der Zwischenhebel 11 ist mittels eines Führungsbolzens 12 an der Ventilbrücke 3 schwenkbar gelagert und weist auf der gegenüberliegenden Seite wiederum eine Gabel auf, die mit einem Bolzen 13 in Verbindung steht. Der Bolzen 13 ist in Schlitzöffnungen 14 der Ventilbrücke 3 angeordnet und steht mit einem Nachstellkolben 15 in Verbindung, der in einer Sacköffnung 16 in der Ventilbrücke 3 eingebaut ist. Im normalen Motorbetrieb ohne Bremswirkung ist der Nachstellkolben 15 am Grund der Sacköffnung angeordnet und überträgt die Kräfte und Bewegungen des Kipphebels 1 auf die Ventilbrücke 3. Am Grund der Sacköffnung 16 ist eine Entlastungsbohrung 17 angeordnet, so dass der Nachstellkolben 15 nicht aufpumpen kann.
Wird nun das Stellelement 7 zur Einleitung der Motorbremssteuerung aktiviert, so bewegt dieses den Stellkolben 8 in Richtung zum Auslassventil 5, wodurch das Auslassventil 5 unabhängig von der normalen Ventilsteuerung im Nutzbetrieb geöffnet wird. Gleichzeitig bewegt der Anschlag 10 das Ende des Zwischenhebels in Richtung zum Auslassventil 5, wodurch der Nachstellkolben 15 in Richtung zum Kipphebel 1 bewegt wird und dadurch einen Druck auf das hydraulische Spielausgleichselement erzeugt, wodurch der Druckkolben 6 an einem unerwünschten Ausfahren gehindert wird. Um auch im Motorbremsbetrieb eine Kantenpressung zwischen dem Schaft des Auslassventils 4 und der Ventilbrücke 3 zu verhindern, ist ein mit 18 bezeichnetes Kugelkopf/Kugelschale-Gelenkt in der Ventilbrücke 3 eingebaut.
Wie insbesondere den 3-6 zu entnehmen ist, ist der Abstand zwischen dem Führungsbolzen 12 und den Wirkpunkten der Gabeln des Zwischenhebels 11 am Anschlag 10 und am Bolzen 13 unterschiedlich, sodass eine Über-/Untersetzung zwischen dem Stellkolben 8 und dem Nachstellkolben 15 vorliegt. Dies ist auch bei der angesprochenen hydraulischen Übertragung zwischen einem Hydrokolben am Stellkolben 8 und dem Nachstellkolben 15 durch geeignete Wahl der Wirkflächen möglich.
Bezugszeichenliste

1): Kipphebel
2): hydraulisches Spielausgleichselement (HVA)
3): Ventilbrücke
4), 5): Auslassventile
6): Druckkolben
7): Stellelement
8): Stellkolben
9): Flansch
10): Anschlag
11): Zwischenhebel
12): Führungsbolzen
13): Bolzen
14): Schlitzöffnungen
15): Nachstellkolben
16): Sacköffnung
17): Entlastungsbohrung
18): Kugelkopf/Kugelschale-Gelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1042598 B1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Durchführung einer Mehrzyklenmotorbremsung an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Vier-Takt-Verfahren mit zumindest einer Zylinder/Kolben-Einheit, mit zumindest einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Einlassventil und zumindest je zwei Auslassventilen (4, 5) beherrscht sind, die durch von einer Nockenwelle angetriebene Kipp- (1) oder Schlepphebel betätigbar sind, wobei der Hebel der Auslassventile mittels einer Ventilbrücke (3) und eines hydraulischen, mit einem Druckkolben (6) versehenen Spielausgleichselements (2), auch HVA genannt, mit diesen in Verbindung steht, und mit einer Bremssteuerung, die zumindest ein Stellelement (7) aufweist, das mittels eines durch die Ventilbrücke (3) reichenden Stellkolbens (8) zumindest ein Auslassventil (5) zusätzlich öffnet, gekennzeichnet durch eine Zwischensteuereinheit zwischen dem Stellelement (7) und/oder dem Stellkolben (8) und dem hydraulischen Spielausgleichselement (2) oder dem Druckkolben (6) an/in der Ventilbrücke (3), die bei Aktivierung des Stellelements (7) oder des Stellkolbens (8) das Ausfahren des Druckkolbens (6) begrenzt und/oder sperrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischensteuereinheit einen Zwischenhebel (11) aufweist, der an der Ventilbrücke (3) schwenkbar gelagert ist und einerseits mit dem Stellelement (7) oder dem Stellkolben (8) sowie anderseits mit dem hydraulischen Spielausgleichselement (2) oder dem Druckkolben (6) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (8) außerhalb der Ventilbrücke (3) einen Anschlag (10) aufweist, der bei Aktivierung des Stellelements (7) den Zwischenhebel (11) kontaktiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (11) an seinem dem Stellkolben (8) zugewandten Ende gabelförmig ausgebildet ist und mit schneidenförmigen oder abgerundeten Vorsprüngen den Anschlag (10) kontaktiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (11) an seinem dem hydraulischen Spielausgleichselement (2) zugewandten Ende mit einem Nachstellkolben (15) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellkolben (15) in einer Sacköffnung (16) der Ventilbrücke (3) gelagert und am Grund der Sacköffnung (16) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellkolben (15) zumindest einen Bolzen (13) aufweist, der durch zumindest eine Schlitzöffnung (14) in der Ventilbrücke (3) geführt ist und dort den Zwischenhebel (11) kontaktiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Bolzen (13) beidseitig durch Schlitzöffnungen (14) geführt sind und mit einer Endgabel des Zwischenhebels (11) in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grund der Sacköffnung (16) eine Entlastungsbohrung (17) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ventilbrücke (3) und dem Schaft des von der Bremssteuerung unbeeinflussten Auslassventils (4) ein Kugelkopf/Kugelschale-Gelenk (18) eingebaut ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (8) zumindest teilweise als Hydrokolben ausgebildet ist, dessen Druckseite mit der Unterseite des Nachstellkolbens (15) hydraulisch in Verbindung steht.