EP1143121B1 - Motorbremseinrichtung mit verschiebbarer Kipphebelschwenkachse - Google Patents

Motorbremseinrichtung mit verschiebbarer Kipphebelschwenkachse Download PDF

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EP1143121B1
EP1143121B1 EP01105766A EP01105766A EP1143121B1 EP 1143121 B1 EP1143121 B1 EP 1143121B1 EP 01105766 A EP01105766 A EP 01105766A EP 01105766 A EP01105766 A EP 01105766A EP 1143121 B1 EP1143121 B1 EP 1143121B1
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rocker arm
piston
shaft
engine braking
rocker
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David James Haugen
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Deere and Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/181—Centre pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to an engine brake device with a pivotally mounted on a shaft tilting lever, one in a piston chamber arranged piston whose position of a controlled by a pressure control device and on pressure applied to it, with a movement of the Piston a displacement of the pivot axis of the rocker arm causes.
  • engine braking devices are known.
  • a freewheeling element provided in one end of a rocker arm or in connections, which connect the rocker arm to a cam or a valve, to allow a control mechanism on an area to respond to the cam profile or ignore it.
  • a another type of engine braking device is disclosed in US-A-5,647,319 and shown in US-A-3,367,312. Both engine braking devices have a brake mechanism in which a Pivoting center of an outlet rocker arm through an eccentric is shifted or shifted, which with a Hydraulic piston / actuator is connected via a lever arm.
  • an engine braking device is available that is simple in construction, since it is only a small one Number of components. Most of these components do not have increased requirements regarding the Fulfill manufacturing tolerances and are also no increased Loads, in particular in the nature of bending stresses exposed. Such a system has a reduced Complexity and is therefore cost effective and error-insensitive. Due to the lower number of components and a waiver of additional levers or compounds is the Overall height of a drive with an inventive Motor brake device not or only slightly increased.
  • the piston directly on the rocker arm or on an at least substantially flat surface / surface of the Kipphebels acts or in a designated there, suitably formed recess engages the rocker arm. It is particularly easy to assemble when it is on the rocker arm a projection is provided on which an end portion of the piston can attack. That way, beyond that ensures that a permanent interaction of the piston and the rocker arm is ensured.
  • the projection has a convex Surface on, which with a trained accordingly Surface of the piston, which is preferably concave is, cooperates.
  • the displacement of the rocker arm or its pivot axis can be achieved by a hole in the rocker arm a larger diameter than the shaft on the he is arranged.
  • the possibility of relocation is thereby limited, that the rocker arm or its bore at least in essential opposite sides of the shaft in Depending on the position of the piston come to rest can.
  • the side of the shaft at which the rocker arm is applied when the piston is loaded by pressure is around the top of the shaft and accordingly around the shaft Bottom, when the piston is not loaded, as this is the Direction of the bias of the operated by the rocker arm Valves or valve stem assemblies corresponds.
  • an engine braking device is used (compression braking system) 10, which shows a Exhaust valve rocker arm 12 pivotally via a rocker arm shaft or shaft 14 supported by a rocker shaft hole or a bore 15 is received.
  • the shaft 14 has a Diameter up, which by a small amount, like 7.62 mm (0.030 inches), for example, is smaller than that Bore 15.
  • One end of the rocker arm 12 carries a roller 16, which on a camshaft 18 with an integrally formed Freewheel cam 20 attacks.
  • the other end of the rocker arm 12th engages an outlet valve stem assembly 22.
  • the rocker arm 12 normally in abutment with a bottom held the shaft 14, as can be seen from the figure can.
  • the rocker arm 12 has a projection 24, which extends away from him.
  • the projection 24 has a partially cylindrical convex outer surface 26 on.
  • One Piston 28 engages the projection 24 and has a cylindrical concave surface 29 on which with the convex Surface 26 of the projection 24 is engaged.
  • the piston 28 is displaceable in a piston bore 30th received, which is provided in a housing 32, which preferably part of a cylinder block of a diesel engine (not shown).
  • the piston 28 and a wall of Piston bore 30 enclose a pressure chamber 34.
  • the pressure in the pressure chamber 34 is preferably through a Pressure control unit 36 controlled, which preferably also is arranged in the housing 32, as it is "FAQs: Engine Brake Theory ", by Jacobs Vehicle Systems, 1996.
  • the pressure control unit 36 preferably has a solenoid valve not shown), and the application of the solenoid valve is controlled by a switch 46 by an operator can be operated, controlled, which preferably with a Vehicle battery 48 via a fuel pump switch 50, a clutch switch 52 and a fuse 54 is connected. Pressurization of the pressure chamber 34 causes the Piston 28 moves in the direction of the shaft 14 while a moved central area of the rocker arm 12 until the wall of the Bore 15 engages an upper part of the shaft 14, so that the pivot axis of the rocker arm 12 is moved.
  • this engine brake device 10 uses electronically controlled hydraulic elements to the Pivoting position of the rocker arm 12 to the drive delay or To control braking.
  • a control of the pivot position of Rocker arm 12 allows a part or the / the whole Exhaust cam profile / movement of the camshaft 18 to the valve stem assembly 22 to be transferred.
  • the selected Transmission of part or all of the exhaust cam movement to the valves determined in conjunction with the fuel supply level drive the ability of the drive positive Generating power or absorbing (braking) power.
  • An extension of the piston 28 moves the Kipphebelschwenkddling transversely to its axis, so that the rocker arm 12 selectively respond to the movement of the freewheel cam 20 or this can ignore.
  • the pressure on the piston 28 can be controlled be so that the piston 28 selectively a light force or a very large force on the rocker arm 12, applies, so that the Pivot point of the rocker arm 12 is controlled.
  • a small one Piston force allows the rocker arm 12 in its normal position to work when the drive (not shown) under load located. This normal position prevents the rocker arm 12th to react to the freewheel cam 20 and forces on the Valve stem assembly 22 to transmit, as the freewheel cam 20 is small enough to "lose” in the valve play.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremseinrichtung mit einem schwenkbar auf einer Welle angeordneten Kipphebel, einem in einer Kolbenkammer angeordneten Kolben, dessen Stellung von einem durch eine Drucksteuerungseinrichtung gesteuerten und auf ihn ausgeübten Druck abhängig ist, wobei eine Bewegung des Kolbens eine Verlagerung der Schwenkachse des Kipphebels bewirkt.
Es sind verschiedene Arten von Motorbremseinrichtungen bekannt. Bei einer Art von Motorbremseinrichtung ist ein Freilaufelement in einem Ende eines Kipphebels oder in Verbindungen vorgesehen, die den Kipphebel mit einem Nocken oder einem Ventil verbinden, um es einem Steuermechanismus zu erlauben, auf einen Bereich des Nockenprofils zu reagieren oder diesen zu ignorieren. Eine andere Art von Motorbremseinrichtung wird in der US-A-5,647,319 und in der US-A-3,367,312 gezeigt. Beide Motorbremseinrichtungen weisen einen Bremsmechanismus auf, bei dem ein Schwenkzentrum eines Auslaß-Kipphebels durch einen Exzenter verlagert oder verschoben wird, welcher mit einem Hydraulikkolben/-betätiger über einen Hebelarm verbunden ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, daß bekannte Motorbremseinrichtungen aufwendig und störungsanfällig sind.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickelnde Merkmale aufgeführt sind.
Auf diese Weise wird eine Motorbremseinrichtung zur Verfügung gestellt, die einfach im Aufbau ist, da sie nur eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweist. Die meisten dieser Bauteile müssen keine erhöhten Erfordernisse bezüglich der Fertigungstoleranzen erfüllen und sind auch keinen erhöhten Belastungen insbesondere in der Art von Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Ein solches System weist eine reduzierte Komplexität auf und ist daher kostengünstig und fehlerunempfindlich. Aufgrund der geringeren Bauteilanzahl und einem Verzicht auf zusätzliche Hebel bzw. Verbindungen wird die Bauhöhe eines Antriebs mit einer erfindungsgemäßen Motorbremseinrichtung nicht bzw. nur geringfügig erhöht.
Es ist denkbar, daß der Kolben direkt auf den Kipphebel bzw. auf eine zumindest im wesentlichen ebene Fläche/Oberfläche des Kipphebels einwirkt oder auch in eine dort vorgesehene, geeignet ausgebildete Vertiefung an dem Kipphebel eingreift. Besonders einfach in Montage ist es aber, wenn an dem Kipphebel ein Vorsprung vorgesehen ist, an dem ein Endbereich des Kolbens angreifen kann. Auf diese Weise wird darüber hinaus gewährleistet, daß ein dauerhaftes Zusammenwirken des Kolbens und des Kipphebels sichergestellt wird.
Um eine Schwenkbewegung des Kipphebels zu begünstigen, ohne daß es zu einem Verkanten oder Verklemmen zwischen dem Kipphebel und Kolben kommen kann, weist der Vorsprung eine konvexe Oberfläche auf, welche mit einer entsprechend ausgebildeten Oberfläche des Kolbens, die vorzugsweise konkav ausgestaltet ist, zusammenwirkt.
Die Verlagerung des Kipphebels bzw. seiner Schwenkachse kann dadurch erzielt werden, daß eine Bohrung in dem Kipphebel einen größeren Durchmesser aufweist, als die Welle auf der er angeordnet ist. Die Verlagerungsmöglichkeit wird dadurch begrenzt, daß der Kipphebel bzw. seine Bohrung an zumindest im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten der Welle in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens zur Anlage kommen kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Seite der Welle, an der der Kipphebel anliegt, wenn der Kolben durch Druck belastet wird, um die Oberseite der Welle und entsprechend um die Unterseite, wenn der Kolben nicht belastet ist, da dies der Richtung der Vorspannung der durch den Kipphebel betätigten Ventile bzw. Ventilschaftzusammenbauten entspricht.
In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit Bezug auf die einzige Figur wird eine Motorbremseinrichtung (compression braking system) 10 gezeigt, welche einen Auslaßventil-Kipphebel 12 schwenkbar über eine Kipphebelwelle bzw. Welle 14 stützt, welche durch eine Kipphebelwellenbohrung bzw. eine Bohrung 15 aufgenommen wird. Die Welle 14 weist einen Durchmesser auf, welcher um einen kleinen Betrag, wie beispielsweise 7,62 mm (0,030 Inch), kleiner ist als die Bohrung 15. Ein Ende des Kipphebels 12 trägt eine Rolle 16, welche an einer Nockenwelle 18 mit einem angeformten Freilaufnocken 20 angreift. Das andere Ende des Kipphebels 12 greift an einem Auslaß-Ventilschaftzusammenbau 22 an. Aufgrund der Vorspannung der Federn des Ventilschaftzusammenbaus 22 wird der Kipphebel 12 normalerweise in Anlage mit einer Unterseite der Welle 14 gehalten, wie dies aus der Figur ersehen werden kann. Der Kipphebel 12 weist einen Vorsprung 24 auf, welcher sich von ihm weg erstreckt. Der Vorsprung 24 weist eine teilweise zylindrisch konvexe äußere Oberfläche 26 auf. Ein Kolben 28 greift an dem Vorsprung 24 an und weist eine zylindrisch konkave Oberfläche 29 auf, welche mit der konvexen Oberfläche 26 des Vorsprungs 24 in Eingriff steht.
Der Kolben 28 wird verschiebbar in einer Kolbenbohrung 30 aufgenommen, die in einem Gehäuse 32 vorgesehen ist, welches vorzugsweise Teil eines Zylinderblocks eines Dieselantriebs (nicht gezeigt) ist. Der Kolben 28 und eine Wand der Kolbenbohrung 30 umschließen eine Druckkammer 34. Der Druck in der Druckkammer 34 wird vorzugsweise durch eine Drucksteuereinheit 36 gesteuert, welche vorzugsweise ebenfalls in dem Gehäuse 32 angeordnet ist, wie es aus "FAQs: Engine Brake Theory", by Jacobs Vehicle Systems, 1996 bekannt ist.
Die Drucksteuereinheit 36 weist vorzugsweise ein Magnetventil nicht gezeigt) auf, und die Beaufschlagung des Magnetventils wird durch einen Schalter 46, der durch eine Bedienungsperson betätigt werden kann, gesteuert, welcher vorzugsweise mit einer Fahrzeugbatterie 48 über einen Kraftstoffpumpenschalter 50, einen Kupplungsschalter 52 und eine Sicherung 54 verbunden ist. Eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer 34 bewirkt, daß der Kolben 28 sich in Richtung der Welle 14 bewegt und dabei einen zentralen Bereich des Kipphebels 12 bewegt, bis die Wand der Bohrung 15 an einem oberen Teil der Welle 14 angreift, so daß die Schwenkachse des Kipphebels 12 verschoben wird.
Auf diese Weise benutzt diese Motorbremseinrichtung 10 elektronisch gesteuerte Hydraulikelemente, um die Schwenkstellung des Kipphebels 12 zur Antriebsverzögerung oder Bremsung zu steuern. Eine Steuerung der Schwenkstellung des Kipphebels 12 erlaubt es einem Teil oder dem/der gesamten Auslaßnockenprofil/-bewegung der Nockenwelle 18 zu dem Ventilschaftzusammenbau 22 übertragen zu werden. Die ausgewählte Übertragung eines Teils oder der gesamten Auslaßnockenbewegung zu den Ventilen bestimmt in Verbindung mit dem Kraftstoffzufuhrniveau des Antriebs die Fähigkeit des Antriebs positive Leistung zu erzeugen oder (Brems-)Leistung zu absorbieren.
Eine Ausdehnung des Kolbens 28 bewegt den Kipphebelschwenkpunkt transversal zu seiner Achse, so daß der Kipphebel 12 selektiv auf die Bewegung des Freilaufnockens 20 reagieren oder diese ignorieren kann. Der Druck auf den Kolben 28 kann gesteuert werden, so daß der Kolben 28 selektiv eine leichte Kraft oder eine sehr große Kraft an den Kipphebel 12, anlegt, so daß der Schwenkpunkt des Kipphebels 12 gesteuert wird. Eine geringe Kolbenkraft erlaubt es dem Kipphebel 12 in seiner normalen Lage zu arbeiten, wenn sich der Antrieb (nicht gezeigt) -unter Last befindet. Diese normale Stellung hindert den Kipphebel 12 daran, auf den Freilaufnocken 20 zu reagieren und Kräfte an den Ventilschaftzusammenbau 22 zu übertragen, da der Freilaufnocken 20 klein genug ist, um sich in dem Ventilspiel zu "verlieren".
Eine große Kolbenkraft verschiebt und hält den Kipphebel 12 an der Oberseite der Welle 14, wodurch der Kipphebel 12 auf den Freilaufnocken 20 reagiert und Kraft an den Ventilschaftzusammenbau 22 überträgt, da der Kipphebel 12 kein effektives Ventilspiel aufweist.
Das oben beschriebene System weist keine zusätzlichen mechanischen Komponenten zwischen dem Hydraulikzylinder/betätiger und dem Kipphebel 12 auf, wodurch eine verbesserte Funktion, Zuverlässigkeit und verringerte Kosten erzielt werden. Da der Kolben 28 nur eine Druckkraft auf den Kipphebel 12 ausübt, werden Biegebelastungen vermieden und die Fehlerwahrscheinlichkeit reduziert. Eine geringere Teileanzahl resultiert in geringeren Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Komponenten neben dem/der Hydraulikzylinder/-bohrung und der Bohrung 15. Abschließend ermöglicht dieses Design einen kompakten Antrieb von geringer Höhe.

Claims (5)

  1. Motorbremseinrichtung (10) mit einem schwenkbar auf einer Welle (14) angeordneten Kipphebel (12), sowie einem Kolben (28), dessen Stellung druckabhängig ist und durch eine Drucksteuerungseinrichtung (36) bestimmt wird, wobei der Kolben (28) derart wirksam mit dem Kipphebel (12) verbunden ist, daß eine Bewegung des Kolbens (28) eine Verlagerung der Schwenkachse des Kipphebels (12) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) einen Endbereich (29) aufweist, welcher direkt an dem Kipphebel (12) angreift.
  2. Motorbremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (12) einen Vorsprung (24) aufweist, der an dem Endbereich des Kolbens (28) angreift.
  3. Motorbremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (24) eine zumindest im wesentlichen konvex ausgebildete Oberfläche (26) aufweist, welche mit einer vorzugsweise wenigstens annähernd konkav ausgebildeten Oberfläche (29) des Kolbens (28) zusammenwirkt.
  4. Motorbremseinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (12) in einem ersten Betriebsmodus in an einem ersten Bereich der Welle (14) anliegt und durch eine Bewegung des Kolbens (28) in Anlage mit einem zweiten, vorzugsweise zumindest im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der Welle (14) gelangen kann.
  5. Motorbremseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet das der erste Bereich an einer Unterseite der Welle (14) und der zweite Bereich on einer Oberseite der Welle (14) angeordnet ist.
EP01105766A 2000-03-21 2001-03-08 Motorbremseinrichtung mit verschiebbarer Kipphebelschwenkachse Expired - Lifetime EP1143121B1 (de)

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