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Die Erfindung betrifft eine Motorbremse einer Viertakt-Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mit zumindest einem Auslassventil, das von einem Nocken einer Nockenwelle über einen Kipphebel betätigt wird, sowie einer Einrichtung, die das Auslassventil beim Bremsvorgang zumindest während des Verdichtungstaktes offen hält, wobei der Grundkreis des Nockens den Kipphebel oder einen eingefügten Stössel berührt.
Motorbremsen der genannten Art sind bekannt, und stellen eine Dauerbremse dar, die in den Motor integriert ist. Die Idee, das Auslassventil beim Verdichtungstakt mit einem kleinen Spalt offen zu halten, ist bekannt und wurde beispielsweise von den Firmen MACK TRUCKS INC. und JACOBS VEHICLE EQUIPMENT CO. bereits verwirklicht.
MACK hat dies in der Zeitschrift "Automotive Industries" vom 15. 2. 1971 auf den Seiten 49 bis 52 veröffentlicht sowie im SAE Paper 710557 beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein Ventil auf der Kipphebelachse, welches den Öldruck in zwei Ölbohrungen der Kipphebelachse so steuert, dass ein hydraulisches Element beim Einsetzen der Motorbremse sich ausdehnt und hydraulisch steif wird, wodurch das Auslassventil auch während der Berührung zwischen der Stösselstange und dem Grundkreis des Nockens offengehalten wird.
Ein ähnliches System, nämlich die Motorbremse von JACOBS wird im SAE Paper Nr.
922448 beschrieben. Bei dieser Ausführung drückt ein hydraulisches Element direkt bzw. über eine Ventilbrücke auf das oder die Auslassventile eines Zylinders.
Derartige hydraulische Systeme haben den Nachteil, dass relativ aufwendige Einrichtungen zur Regelung des hydraulischen Elementes erforderlich sind.
Aus der IT 401 760 A ist eine Einrichtung zur temporären Verlängerung der Ventilöffnungzeit bekannt, bei der das Lager der Kipphebelachse mittels eines Exzenters höhenverstellbar ist. Die Verdrehung des Exzenters erfolgt über einen Hebelmechanismus. Durch die Einrichtung soll insbesondere das Anfahren von Schiffsmotoren erleichtert werden. Der Schrift sind allerdings weder genauere Angaben über die Art der Betätigung, noch Anregungen für Motorbremsen zu entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Motorbremse mit vergleichbarer Wirkung zu schaffen, die jedoch wesentlich einfacher und damit billiger gestaltet ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Auflager des Kipphebels zwischen einem Normalbetrieb einerseits und einem Bremsbetrieb andererseits zugeordneten Stellungen verstellbar ist, wobei die Verstellung in Richtung einer im Bremsbetrieb dauernd offenen Stellung erfolgt. Dabei können konventionelle Kipphebel eingesetzt werden, wodurch sich die
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Herstellungskosten vereinfachen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Auflager durch einen verdrehbaren Exzenter einer Kipphebelwelle gebildet ist, die ein in eine Verdrehvorrichtung eingreifendes Zahnritzel aufweist, welche Verdrehvorrichtung durch eine Betätigungseinrichtung zumindest zwischen zwei Stellungen verstellbar ist.
In der Kipphebelachse müssen nur mehr Bohrungen für die Schmierung der Kipphebellager und keine Druckölbohrungen mehr für hydraulische Elemente vorgesehen werden.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Verstellmöglichkeit sind aber auch noch andere Möglichkeiten zur Verstellung des Auflagers des Kipphebels im Rahmen der Erfindung vorgesehen. Zunächst können die Exzenter der Kipphebelwelle alternativ oder in gegenseitiger Ergänzung mit den Kipphebeln oder aber mit den Lagerstellen zusammenwirken. Dabei wird die Exzenterwelle durch Aufsetzten von Exzenterbuchsen auf eine normale runde Welle geschaffen. Je nachdem, ob eine Motorbremse erforderlich ist oder nicht, werden die Exzenterbuchsen mit der Welle oder beispielsweise mit den Kipphebeln verbunden und somit ausser Betrieb gesetzt. Weiterhin ist es auch vorgesehen, die gesamte Kipphebelwelle so zu lagern, dass diese insgesamt beispielsweise über Hydraulikelemente in der gewünschten Art und Weise verstellt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungseinrichtung durch Druckluft betätigbar ist.
Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung durch Unterdruck betätigbar ist. Daneben ist es auch denkbar, dass die Betätigung der Betätigungseinrichtung hydraulisch, magnetisch, elektrisch und/oder elektromagnetisch erfolgt.
Eine weitere Vereinfachung ist dadurch möglich, dass die Verdrehung der Kipphebelwelle von zumindest zwei benachbarten Zylindern durch eine einzige Betätigungseinrichtung erfolgt.
Die Steuerung der Motorbremse erfolgt bevorzugt über die Motorelektronik und/oder durch eine separate Steuereinrichtung.
Die erfindungsgemässe Motorbremse kann sowohl bei einer Brennkraftmaschine mit einer untenliegenden Nockenwelle als auch bei einer Brennkraftmaschine mit einer obenliegenden Nockenwelle eingesetzt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Brennkraftmaschine mit der untenliegenden Nockenwelle treibt die Nockenwelle die Kipphebel des Ventiltriebs über Stössel, während bei einer obenliegenden Nockenwelle die Kipphebel von der Nockenwelle direkt betätigt werden.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Motorbremse im Querschnitt durch den Zylinderkopf und die Fig. 2 eine Detailansicht der Betätigungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt den Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Auslassventilen 2 und zwei Einlassventilen 3 pro Zylinder. Sowohl die Auslassventile 2 als auch die Einlassventile 3 werden jeweils über einen als Gabelkipphebel ausgebildeten Kipphebel 4, 5
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über eine untenliegende Nockenwelle 6 angetrieben. Die Hubbewegung zwischen den Nocken 7 und den Kipphebeln 4,5 wird in üblicher Weise über Stössel 8a und Stösselstangen 8 übertragen. Der Übersicht wegen ist nur die Stösselstange 8 eines Kipphebels 4 für die Auslassventile 2 eingezeichnet. Selbstverständlich ist die erfindungsgemässe Motorbremse aber auch bei Brennkraftmaschinen mit obenliegender Nockenwelle einsetzbar. Die Kippebel 4 sind auf einer drehbaren Kipphebelwelle 9 gelagert.
Im Bereich der Kipphebellagerungen weist die Kipphebelwelle 9 Exzenter 9a auf, wodurch der Kipphebel 4 bei Verdrehung der Kipphebelwelle 9 eine Anhebung bzw. Absenkung erfährt. Die Exzenter sind im Ausführungsbeispiel durch an der Welle befestigte Exzenterbuchsen mit leicht exzentrischer äusserer Mantelfläche gebildet. Statt dessen ist auch die Verwendung einer Exzenterwelle mit eingeformten Exzentern denkbar. Die Exzenter selbst wirken mit den Kipphebeln und/oder mit den Lagerstellen zusammen. Alternativ dazu kann die Exzenterwelle durch das Aufsetzen von Exzenterbuchsen auf eine normale Welle geschaffen wird. Je nachdem, ob eine Motorbremse erforderlich ist oder nicht, werden die Exzenterbuchsen mit der Welle oder beispielsweise mit den Kipphebeln verbunden und somit ausser Betrieb gesetzt.
Weiters ist es möglich, die gesamte Welle so zu lagern, dass diese insgesamt beispielsweise über Hydraulikelemente in der gewünschten Art und Weise verstellt werden kann. Die Kipphebelwelle 9 ist im am Zylinderkopf 1 angeschraubten Kipphebelgehäuse 10 gelagert, welches durch den Kipphebeldeckel 11 abgedeckt ist. Mit 2a ist der Auslassflansch des Zylinderkopfes l und mit 3a der am Kipphebelgehäuse 10 vorgesehene Einlassflansch bezeichnet.
An einem Ende der Kipphebelwelle 9 ist ein Zahnritzel 12 angeschraubt, welches mit einer Verdreheinrichtung 13, beispielsweise einer im Kipphebelgehäuse 10 verschiebbar gelagerten Zahnstange oder einem Schneckenzahnrad im Eingriff steht.
Die im Ausführungsbeispiel durch die Zahnstange gebildete Verdreheinrichtung 13 kann über eine Betätigungseinrichtung 14 zwischen zwei Endstellungen A, B verschoben werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Betätigungseinrichtung 14 aus einem mit der Verdreheinrichtung 13 verbundenen Kolben 15, welcher in einem Pneumatikzylinder 16 verschiebbar gelagert ist. Im Bereich der beiden Stirnflächen 16a und 16b des Pneumatikzylinders 16 mündet jeweils eine Steuerleitung 17a, 17b, welche abwechselnd mit Druckluft beaufschlagbar sind. Eine Druckluftquelle steht in der Regel bei Nutzfahrzeugen, beispielsweise für Bremszwecke, zur Verfügung, sodass kein Mehraufwand zur Bereitstellung der Druckluft erforderlich ist. Anstelle von Druckluft kann aber auch Unterdruck - etwa aus dem Einlasssystem - zur Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 14 verwendet werden.
Die Betätigungseinrichtung 14 kann selbstverständlich nicht nur pneumatisch, sondern auch hydraulisch, magnetisch, elektrisch, elektromagnetisch od. dgl. ausgebildet sein. Im Falle einer hydraulischen Betätigung kann insbesondere das Hydraulikfluid das Schmieröl der Brennkraftmaschine sein. Gegebenenfalls kann das Hydraulikfluid auch Kraftstoff sein, der einem konventionellen Einspritzsystem oder aber auch einem Common-Rail-System entnommen wird.
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Die Motorbremse samt Betätigungseinrichtung 14 ist im Kipphebelgehäuse 10 montiert.
Dabei kann das komplette Kipphebelgehäuse 10 einschliesslich der kompletten Motorbremse auch mit der Betätigunseinrichtung 14 vormontiert werden und es können gegebenenfalls auch schon beispielsweise die Endstellungen A, B voreingestellt werden. Bei der Endmontage brauchen dann nur noch die Versorgungsleitungen an die Betätigungseinrichtung 14 angeschlossen werden.
Bei deaktivierter Motorbremse befindet sich der Kipphebel 4 in seiner Hochlage, welche einer ersten Endstellung A der Betätigungseinrichtung 14 zugeordnet ist. Die Aktivierung der Motorbremse erfolgt durch Umschalten der Steuerleitungen 17a und 17b, wodurch der Kolben 15 der Betätigungseinrichtung 14 in seine zweite Endstellung B verschoben wird. Die Verdreheinrichtung 13 verdreht über das Zahnritzel 12 die Kipphebelwelle 9 um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise 180 , wodurch jeder Kipphebel 4 der Auslassventile 2 in seine Tieflage gebracht wird. Dies bewirkt, dass die Stösselstange 8 über den Stössel 8a auch während der normalen Schliessstellung des Auslassventiles 2, also wenn der Grundkreis 7a dem Stössel 8a zugewendet ist, ständig am Nocken 7 aufliegt und dadurch das Auslassventil 2 einen kleinen Spalt offengehalten wird.
Dadurch wird eine konstante Motorbremswirkung erreicht, indem die Luft im Zylinder nicht verdichtet wird, sondern durch den Spalt, der als Drossel wirkt, in den Auspuff gelangt. Die Energie in der Luft wird an der Drossel in Wärme umgewandelt und gelangt zum Teil in den Auspuff und zum Teil in das Kühlwasser der Brennkraftmaschine. Dabei können mit einer einzigen Betätigungseinrichtung 14 alle Auslassventile 2 der Zylinder einer Zylinderreihe angesteuert werden.
Zur Erzielung eines optimalen Bremsverhaltens ist es weiters denkbar, dass jedem Zylinder eine eigene Motorbremseinrichtung zugeordnet ist. Zur Dosierung der Motorbremsleistung können zwischen den Endstellungen A und B auch beliebige Zwischenstellungen vorgesehen sein.