DE102014008378A1

DE102014008378A1 - Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014008378A1
Application number: DE102014008378.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lahr
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2015185189A1; US10731526B2; CN106460578B; JP6423014B2; US20180142585A1; CN106460578A; JP2017518459A; EP3152428B1; EP3152428A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Motorbremsvorrichtung mit zumindest einer Einlassnockenwelle (10), die zumindest eine Einlassnockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (11) und zumindest einem Bremsnocken (12) aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Einlassnockenfolger (13), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Einlassventils (14, 15) vorgesehen ist, mit zumindest einem dem Bremsnocken (12) zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger (16), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils (14, 15) vorgesehen ist, und mit einer der Einlassnockenwelle (10) zugeordneten Umschaltvorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Einlassnockenwelle (10) in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.
Aus der EP 2 191 106 B1 ist bereits eine Motorbremsvorrichtung mit einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Motorbremsvorrichtung mit einer hohen Motorbremsleistung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Motorbremsvorrichtung mit zumindest einer Einlassnockenwelle, die zumindest eine Einlassnockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Einlassnockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Einlassventils vorgesehen ist, mit zumindest einem dem Bremsnocken zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils vorgesehen ist, und mit einer der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Einlassnockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Dadurch kann ein Drehmoment und/oder eine Drehbewegung der Einlassnockenwelle genutzt werden, um das zumindest eine Einlassventil wahlweise für den Befeuerungsbetrieb oder für den Bremsbetrieb zu betätigen, wodurch kostengünstig und platzsparend zusätzlich zu einem Bremsbetrieb zumindest eines Auslassventils der Motorbremsvorrichtung das zumindest eine Einlassventil in dem Bremsbetrieb betätigt und dadurch eine Motorbremsleistung erhöht werden kann. So können in dem Bremsbetrieb beispielsweise bei einem Viertaktmotor innerhalb eines Kreisprozesses zwei Ansaugtakte realisiert werden, wodurch eine abbremsende Verdichtungsarbeit des Viertaktmotors durch Komprimieren einer angesaugten Verbrennungsluft und anschließendem ungenutztem Dekomprimieren pro Kreisprozess erhöht werden kann. Durch die Nutzung des Drehmoments und/oder der Drehbewegung der Einlassnockenwelle zur Umschaltung der Betätigung des zumindest einen Einlassventils kann auf eine Aktorik, welche die Kraft zur Umschaltung beispielsweise in Form eines Hydraulikdrucks bereitstellt, verzichtet werden, wodurch das Drehmoment und/oder die Drehbewegung der Einlassnockenwelle für die Umschaltung direkt genutzt werden kann. Dadurch kann auf zusätzliche Aktoren, welche grundsätzlich ein zusätzliches Schleppmoment erzeugen, verzichtet werden, womit eine Effizienz einer Brennkraftmaschine mit einer solchen Motorbremsvorrichtung erhöht werden kann. Damit kann insbesondere ein Verbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt werden. Insbesondere kann aber auch, indem auf eine entsprechende Aktorik, die direkt eine Kraft für die Umschaltung bereitstellt, verzichtet wird, eine Anzahl und/oder eine Komplexität von Aktoren verringert werden, wodurch eine besonders kostengünstige Ausgestaltung erreicht werden kann. Es kann damit eine kostengünstige Motorbremsvorrichtung mit einer hohen Motorbremsleistung bereitgestellt und/oder der Verbrauch der die Motorbremsvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine reduziert werden. Unter einer „Einlassnockengruppe” soll dabei eine Gruppe von Einlassnocken verstanden werden, welche alle für einen Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine vorgesehene Einlassnocken umfasst, die die Einlassnockenwelle aufweist. Unter einem „Befeuerungsbetrieb” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ansteuerung des zumindest einen Einlassventils für einen befeuerten Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders verstanden werden, bei dem eine Verdichtungsarbeit innerhalb des zumindest einen Arbeitszylinders insbesondere zum Antrieb genutzt wird. Unter einem „Bremsbetrieb” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ansteuerung des zumindest einen Einlassventils für einen bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders verstanden werden, bei dem die Verdichtungsarbeit innerhalb des zumindest einen Arbeitszylinders zum Bremsen genutzt wird. Der Befeuerungsbetrieb und der Bremsbetrieb unterscheiden sich dabei insbesondere in Ansteuerzeiten für das zumindest eine Einlassventil. Unter einer „der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Mechanik verstanden werden, welche für eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils vorgesehen ist. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgebildet, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung zumindest ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Einlassnockenwelle verbundenes Kulissenelement mit zumindest einer Kulissenbahn aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Einlassnockenwelle in eine lineare Schaltbewegung des Kulissenelements umzusetzen. Dadurch kann die Drehbewegung und damit das Drehmoment der Einlassnockenwelle einfach zur Umschaltung des Kulissenelements zwischen zwei Schaltstellungen genutzt werden. Die mechanische Umschaltung des Kulissenelements kann dann in eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils umgesetzt werden, wodurch die Umschaltvorrichtung lediglich mit mechanischen Komponenten realisiert werden kann. Ein zur Auslösung der Umschaltung erforderlicher Aktor kann dann in Form eines einfachen elektrischen oder elektromagnetischen Aktors ausgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst die Motorbremsvorrichtung einen gegenüber dem Kulissenelement der der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung ortsfest angeordneten Aktor mit zumindest einem Schaltpin, der dazu vorgesehen ist, in die zumindest eine Kulissenbahn einzugreifen und die Drehbewegung der Einlassnockenwelle in die lineare Schaltbewegung des Kulissenelements umzusetzen. Dadurch kann der Aktor einfach und kostengünstig ausgebildet werden. Insbesondere muss der Aktor lediglich dazu vorgesehen sein, den Schaltpin in Eingriff mit der Schaltkulisse zu bringen. Eine dafür notwendige Schaltkraft ist wesentlich kleiner als eine Stützkraft, die notwendig ist, wenn der Aktor direkt zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umschaltet, beispielsweise indem er direkt auf den Einlassnockenfolger wirkt. Der Aktor braucht dabei lediglich für die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils bestromt zu werden. Ein Aktor, der während des Bremsbetriebs und/oder des Befeuerungsbetriebs dauerhaft aktiv sein muss, um den Befeuerungsbetrieb oder den Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils geschaltet zu halten, kann entfallen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Motorbremsvorrichtung zumindest zwei jeweils einen der Einlassnockenfolger aufweisende Kipphebel, die zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils jeweils um eine Kipphebelachse verschwenkbar sind, umfasst, wobei die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung eine die Kipphebelachse festlegende Kipphebellagerung aufweist, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Brems-Endlage aufweist. Dadurch kann die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils einfach auf mechanische Weise realisiert werden, ohne dass die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung einen weiteren Aktor benötigt, wodurch eine einfache und robuste Umschaltvorrichtung realisiert werden kann. Durch eine solche Ausgestaltung kann weiter erreicht werden, dass die Endlage der Kipphebellagerung festlegt, ob der Befeuerungsbetrieb oder der Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils geschaltet wird, wodurch zur Umschaltung lediglich die Kipphebellagerung von der einen Endlage in die andere Endlage geschaltet werden muss. Unter einer „Kipphebellagerung” soll dabei insbesondere eine Lagerung für Kipphebel zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, bei einer Betätigung des zumindest einen Einlassventils auf die Kipphebel wirkende Betätigungskräfte aufzunehmen und abzuleiten. Durch Anbindung der Kipphebel an die zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage umschaltbare Kipphebellagerung kann erreicht werden, dass je nach Endlage der eine Kipphebel oder der andere Kipphebel in Wirkverbindung mit der Einlassnockenwelle steht, wodurch einfach zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils umgeschaltet werden kann.
Vorzugsweise ist die Kipphebellagerung dazu vorgesehen, mittels des Drehmoments der Einlassnockenwelle zwischen den zwei Endlagen umgeschaltet zu werden. Dadurch kann das Drehmoment der Einlassnockenwelle vorteilhaft genutzt werden, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann. Vorzugsweise werden dabei die bei einer Betätigung des zumindest einen Einlassventils auf die Kipphebel wirkenden Betätigungskräfte so auf die Kipphebellagerung abgeleitet, dass ein Drehmoment wirkt, welches zur Schaltung von der einen Endlage in die andere Endlage genutzt werden kann.
Vorteilhafterweise weist die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung zumindest ein federkraftbelastetes Rasteingriffselement auf, das dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung in den zwei Endlagen bzw. Endstellungen zu fixieren. Dadurch können in dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils die auf die Kipphebellagerung wirkenden Betätigungskräfte abgestützt werden, ohne dass hierfür ständig ein Aktor aktiv sein muss, wodurch eine besonders hohe Effizienz erreicht werden kann.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung zumindest ein beweglich gelagertes Rastkonturelement aufweist, gegen welches das zumindest eine Rasteingriffselement der Kipphebellagerung abgestützt ist. Indem das Rastkonturelement beweglich gelagert ist, kann die Fixierung der Kipphebellagerung in seinen Endlagen einfach gelöst werden. Gleichzeitig kann erreicht werden, dass Kräfte, die zum Lösen des Rasteingriffselements notwendig sind, wesentlich kleiner ausfallen können als Kräfte, die vom Rasteingriffselement für die Fixierung der Kipphebellagerung abgestützt werden können. Dadurch kann die Kipphebellagerung über das Rasteingriffselement gegen hohe Betätigungskräfte fixiert werden, während gleichzeitig die Fixierung der Kipphebellagerung einfach gelöst werden kann.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Rastkonturelement der der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung zumindest zwei Einraststellungen aufweist und das Kulissenelement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Rastkonturelement von den Einraststellungen zumindest in eine Zwischenstellung zwischen den Einraststellungen zu verschwenken. Dadurch kann das Drehmoment und die Drehbewegung der Einlassnockenwelle genutzt werden, um die Fixierung der Kipphebellagerung zu lösen, wodurch die gesamte Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Einlassventils durch das Drehmoment und die Drehbewegung der Einlassnockenwelle bewirkt wird und der Aktor der Motorbremsvorrichtung lediglich dazu vorgesehen ist, die Umschaltung auszulösen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Kulissenelement der der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung zwei Schaltstellungen und einen Betätigungsstift aufweist, der dazu vorgesehen ist, in der ersten Schaltstellung das zumindest eine Rastkonturelement von der ersten Einraststellung in die Zwischenstellung und in der zweiten Schaltstellung von der zweiten Einraststellung in die Zwischenstellung zu schalten. Dadurch kann das Kulissenelement besonders einfach mechanisch mit dem Rastkonturelement gekoppelt werden, wodurch insbesondere erreicht werden kann, dass die Umschaltung des Rastkonturelements bei einer definierten Einlassnockenwellenlage erfolgt, wodurch die gesamte Umschaltung an eine Einlassnockenkurve des Bremsnockens und/oder des Befeuerungsnockens der Einlassnockengruppe angepasst werden kann.
Zur Bereitstellung einer hohen Motorbremsleistung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der zumindest eine Bremsnocken der Einlassnockengruppe zumindest zwei Einlasserhebungen aufweist, wodurch das zumindest eine Einlassventil innerhalb einer Einlassnockenwellenumdrehung zur Luftansaugung zumindest zweimal betätigt werden kann.
Um Kosten zu sparen ist es weiter vorteilhaft, wenn der Brems-Kipphebel, der den dem Bremsnocken zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger aufweist, dazu vorgesehen ist, den Kipphebel, der den dem Befeuerungsnocken zugeordneten Einlassnockenfolger aufweist, zu betätigen. Dadurch kann das zumindest eine Einlassventil durch den Brems-Kipphebel, der den dem Bremsnocken zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger aufweist, über den Kipphebel, der den dem Befeuerungsnocken zugeordneten Einlassnockenfolger aufweist, betätigt werden, wodurch ein konstruktiver Aufwand gering gehalten werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Motorbremsvorrichtung zumindest eine Auslassnockenwelle, die zumindest eine Auslassnockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, zumindest einen dem Befeuerungsnocken zugeordneten Auslassnockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Auslassventils vorgesehen ist, zumindest einen dem Bremsnocken zugeordneten Brems-Auslassnockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Auslassventils vorgesehen ist, und eine der Auslassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Auslassnockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen, umfasst. Dadurch kann ein Drehmoment und/oder eine Drehbewegung der Auslassnockenwelle genutzt werden, um das zumindest eine Auslassventil wahlweise für den Befeuerungsbetrieb oder für den Bremsbetrieb zu betätigen, wodurch kostengünstig und platzsparend zur Bereitstellung der Motorbremsleistung der Bremsbetrieb des zumindest einen Auslassventils zugeschaltet werden kann, um eine verdichtete Luft in dem Arbeitszylinder ungenutzt zu dekomprimieren. Die der Auslassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung ist vorzugsweise analog zu der der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung ausgebildet. Vorteilhaft erfolgt eine Betätigung der der Auslassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung analog zur Betätigung der der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung. Eine Betätigung des zumindest einen Auslassventils und/oder eine Realisierung des Bremsbetriebs und des Befeuerungsbetriebs des zumindest einen Auslassventils erfolgt vorzugsweise analog zu dem zumindest einen Einlassventils. Das zumindest eine Einlassventil und das zumindest eine Auslassventil sind vorteilhaft dem zumindest einem Arbeitszylinder zugeordnet, der in dem befeuerten Betrieb und in dem bremsenden Betrieb betreibbar ist. In dem befeuerten Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders werden vorzugsweise das zumindest eine Einlassventil und das zumindest eine Auslassventil jeweils in ihrem Befeuerungsbetrieb betätigt. In dem bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders werden vorzugsweise das zumindest eine Einlassventil und das zumindest eine Auslassventil jeweils in ihrem Bremsbetrieb betätigt. Grundsätzlich ist es aber denkbar, dass in dem bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders das zumindest eine Auslassventil in seinem Bremsbetrieb und das zumindest eine Einlassventil in seinem Befeuerungsbetrieb betätigt werden. Unter einer „Auslassnockengruppe” soll dabei eine Gruppe von Auslassnocken verstanden werden, welche alle für einen Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine vorgesehene Auslassnocken umfasst, die die Auslassnockenwelle aufweist. Unter einem „Befeuerungsbetrieb” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ansteuerung des zumindest einen Auslassventils für den befeuerten Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders verstanden werden, bei dem die Verdichtungsarbeit innerhalb des zumindest einen Arbeitszylinders insbesondere zum Antrieb genutzt wird. Unter einem „Bremsbetrieb” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ansteuerung des zumindest einen Auslassventils für einen bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders verstanden werden, bei dem die Verdichtungsarbeit innerhalb des zumindest einen Arbeitszylinders zum Bremsen genutzt wird. Der Befeuerungsbetrieb und der Bremsbetrieb unterscheiden sich dabei insbesondere in Ansteuerzeiten für das zumindest eine Auslassventil. Unter einer „der Auslassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Mechanik verstanden werden, welche für eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des zumindest einen Auslassventils vorgesehen ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die der Auslassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung und die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung unabhängig voneinander ansteuerbar, wodurch der bremsende Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders wahlweise durch die Betätigung des zumindest einen Auslassventils und des zumindest einen Einlassventils in dem Bremsbetrieb oder lediglich durch die Betätigung des zumindest einen Auslassventils eingestellt werden kann. Die Betätigung des zumindest einen Auslassventils und des zumindest einen Einlassventils in dem Bremsbetrieb für den bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders oder die Betätigung lediglich des zumindest einen Auslassventils in dem Bremsbetrieb für den bremsenden Betrieb des zumindest einen Arbeitszylinders kann grundsätzlich in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter, insbesondere von wenigstens einem Fahrzustandsparameter und/oder einem Straßenzustandsparameter, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer negativen Steigung einer Straße, vorzugsweise automatisch mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit durch entsprechende Betätigung der Umschaltvorrichtungen eingestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Motorbremsvorrichtung zumindest einen weiteren Brems-Auslassnockenfolger umfasst, wobei die zumindest eine Auslassnockengruppe zumindest einen weiteren Bremsnocken aufweist und der weitere Brems-Auslassnockenfolger zur Betätigung zumindest eines weiteren Auslassventils in einem Bremsbetrieb dem weiteren Bremsnocken zugeordneten ist. Dadurch können die zumindest zwei Auslassventile unabhängig voneinander betätigt werden, wodurch die Betätigung der Auslassventile vorteilhaft an bestimmte Anforderungen, wie beispielsweise hoher Öffnungsquerschnitt oder geringe Belastung, angepasst werden können.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Bremsnocken der Auslassnockengruppe voneinander unterschiedliche Auslassnockenkurven aufweisen. Dadurch kann sich eine Betätigung der Auslassventile voneinander unterscheiden, wodurch die Betätigung der Auslassventile aneinander angepasst werden kann.
Als ein weiterer Erfindungsgedanke wird eine Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einer Einlassnockenwelle, die zumindest eine Einlassnockengruppe mit zumindest einem ersten Einlassnocken und zumindest einem zweiten Einlassnocken aufweist, mit zumindest einem dem ersten Einlassnocken zugeordneten Einlassnockenfolger, der in einem ersten Betrieb zur Betätigung zumindest eines Einlassventils vorgesehen ist, und einem dem zweiten Einlassnocken zugeordneten Einlassnockenfolger, der in einem zweiten Betrieb zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils vorgesehen ist, und mit einer der Einlassnockenwelle zugeordneten Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzuschalten, vorgeschlagen, wobei die der Einlassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Einlassnockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzusetzen. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ventiltriebvorrichtung zumindest eine Auslassnockenwelle mit zumindest einer Auslassnockengruppe, die zumindest einen ersten Auslassnocken und zumindest einem zweiten Auslassnocken aufweist, zumindest einen dem ersten Auslassnocken zugeordneten Auslassnockenfolger, der in einem ersten Betrieb zur Betätigung zumindest eines Auslassventils vorgesehen ist, und einen dem zweiten Auslassnocken zugeordneten Auslassnockenfolger, der in einem zweiten Betrieb zur Betätigung des zumindest einen Auslassventils vorgesehen ist, und eine der Auslassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzuschalten, aufweist, wobei die der Auslassnockenwelle zugeordnete Umschaltvorrichtung dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Auslassnockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem ersten Betrieb und dem zweiten Betrieb umzusetzen. Weitere mögliche Ausgestaltungen entsprechen dabei insbesondere den Unteransprüchen.
Grundsätzlich kann die Umschaltvorrichtung auch in Verbindung mit anderen Ventiltrieben verwendet werden. Beispielsweise kann die Umschaltvorrichtung anstelle zur Umschaltung zwischen einem Befeuerungsbetrieb und einem Bremsbetrieb auch zur Umschaltung zwischen einem Teillastbetrieb und einem Volllastbetrieb vorgesehen werden. Ebenfalls denkbar ist es, die Umschaltvorrichtung zur Umschaltung zwischen einem Befeuerungsbetrieb und einem Dekompressionsbetrieb vorzusehen, beispielsweise um einen Komfort bei einem Start und einem Stopp einer Brennkraftmaschine zu erhöhen. Vorteilhafterweise kann bei der Umschaltung zwischen einem Befeuerungsbetrieb und einem Dekompressionsbetrieb mittels der Umschaltvorrichtung beim einem Stopp bzw. Abstellen der Brennkraftmaschine der Dekompressionsmodus eingestellt bleiben, so dass bei einem erneutem Start der Brennkraftmaschine die Umschaltvorrichtung bereits für einen Dekompressionsbetrieb umgeschaltet ist, wodurch ein komfortabler Start der Brennkraftmaschine ohne Verzögerung möglich wird. Ferner ist es denkbar, die Umschaltvorrichtung zur Zylinderabschaltung vorzusehen, in dem zur Abschaltung zumindest eines Arbeitszylinders sämtliche diesem zumindest einen Arbeitszylinder zugeordneten Gaswechselventile unbetätigt bleiben.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 teilweise eine Brennkraftmaschine, die eine Ventiltriebvorrichtung mit einer integrierten Motorbremsvorrichtung aufweist, perspektivisch dargestellt,
2 die Ventiltriebvorrichtung perspektivisch dargestellt,
3 die Ventiltriebvorrichtung aus einer anderen Perspektive,
4 die Ventiltriebvorrichtung in einer Frontansicht,
5 einen Querschnitt durch die Ventiltriebvorrichtung bei geschaltetem Befeuerungsbetrieb entlang einer Schnittlinie AA aus der 7,
6 den Querschnitt bei geschaltetem Bremsbetrieb entlang der Schnittlinie AA aus der 7,
7 die Ventiltriebvorrichtung in einer Seitenansicht und
8 einen Längsschnitt durch eine Auslassnockenwelle der Ventiltriebvorrichtung.
Die 1 bis 8 zeigen einen Teil einer Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine weist eine Ventiltriebvorrichtung mit einem Ventiltrieb und einer integrierten Motorbremsvorrichtung für die Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst eine Einlassseite mit einer Einlassnockenwelle 10 und eine Auslassseite mit einer Auslassnockenwelle 28, die jeweils für einen Befeuerungsbetrieb und einen Bremsbetrieb vorgesehen sind. Die Einlassnockenwelle 10 ist dazu vorgesehen, Einlassventile 14, 15 für nicht näher dargestellte Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine zu betätigen. Die Auslassnockenwelle 28 ist dazu vorgesehen, Auslassventile 33, 34 für die nicht näher dargestellten Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine zu betätigen. Die Arbeitszylinder sind in einem befeuerten Betrieb, in dem der Befeuerungsbetrieb der Einlassnockenwelle 10 und der Auslassnockenwelle 28 eingestellt ist, und in einem bremsenden Betrieb, in dem der Bremsbetrieb der Einlassnockenwelle 10 und der Auslassnockenwelle 28 eingestellt ist, betreibbar. In dem befeuerten Betrieb wird eine Kurbelwelle aufgrund eines Verbrennungsprozesses in den Arbeitszylinder angetrieben und in dem bremsenden Betrieb aufgrund einer ungenutzten Verdichtung einer Verdichtungsluft in den Arbeitszylindern abgebremst. Die Brennkraftmaschine ist als ein Viertaktmotor ausgebildet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine je Arbeitszylinder zwei Einlassventile 14, 15 und zwei Auslassventile 33, 34. Die Einlassnockenwelle 10 umfasst je Arbeitszylinder eine Einlassnockengruppe zur Betätigung der zwei Einlassventile 14, 15 und die Auslassnockenwelle 28 umfasst je Arbeitszylinder eine Auslassnockengruppe zur Betätigung der zwei Auslassventile 33, 34. In dem Ausführungsbeispiel ist lediglich eine der Einlassnockengruppen und eine der Auslassnockengruppe dargestellt. Weitere nicht näher dargestellte Einlassnockengruppen, die zur Betätigung der Einlassventile der weiteren Arbeitszylinder vorgesehen sind, sind analog ausgebildet. Weitere nicht näher dargestellte Auslassnockengruppen, die zur Betätigung der Auslassventile der weiteren Arbeitszylinder vorgesehen sind, sind analog ausgebildet. Im Folgenden werden zuerst die Einlassseite und anschließend die Auslassseite beschrieben.
Die Einlassnockengruppe umfasst einen ersten Befeuerungsnocken 11, der dazu vorgesehen ist, in dem Befeuerungsbetrieb die Einlassventile 14, 15 zu öffnen, und einen zweiten Bremsnocken 12, der dazu vorgesehen ist, in dem Bremsbetrieb die Einlassventile 14, 15 zu öffnen. Der Befeuerungsnocken 11 und der Bremsnocken 12 weisen unterschiedliche Einlassnockenkurven auf. Die Einlassnockenkurve des Befeuerungsnockens 11 weist eine Einlasserhebung 38 auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, die Einlassventile 14, 15 zu öffnen, während ein Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von einem oberen Totpunkt in einen unteren Totpunkt bewegt wird, um Verbrennungsluft in den Arbeitszylinder anzusaugen. Die Brems-Einlassnockenkurve des Bremsnockens 12 weist zwei Einlasserhebungen 26, 27 auf, die jeweils insbesondere dazu vorgesehen sind, die Einlassventile 14, 15 zu öffnen, während der Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt bewegt wird, um Verbrennungsluft in den Arbeitszylinder anzusaugen. Die Brems-Einlassnockenkurve des Bremsnockens 12 ist prinzipiell dazu vorgesehen, die Einlassventile 14, 15 während einer Umdrehung der Einlassnockenwelle 10 zweimal zu öffnen, um die Verbrennungsluft in den Arbeitszylinder zweimal anzusaugen. Besonders in den 4 bis 6 sind die Einlasserhebungen 26, 27 des Bremsnockens 12 und die Einlasserhebung 38 des Befeuerungsnockens 11 gut erkennbar.
Zur Betätigung der Einlassventile 14, 15 umfasst die Ventiltriebvorrichtung mit der integrierten Motorbremsvorrichtung einen ersten Einlassnockenfolger 13, der für den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen ist, und einen zweiten Brems-Einlassnockenfolger 16, der für den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen ist. Der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Einlassnockenfolger 13 ist dabei lediglich für eine Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen. Der für den Bremsbetrieb vorgesehene Brems-Einlassnockenfolger 16 ist lediglich zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 vorgesehen.
Zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 und dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 umfasst die Motorbremsvorrichtung eine der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17, die dazu vorgesehen ist, zwischen einer Betätigung beider Einlassventile 14, 15 durch den Befeuerungsnocken 11 und einer Betätigung beider Einlassventile 14, 15 durch den Bremsnocken 12 umzuschalten. Die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ist dabei dazu vorgesehen, zwischen einem Abgriff der Einlassnockenkurve des Befeuerungsnockens 11 durch den zugeordneten Einlassnockenfolger 13 und einem Abgriff der Brems-Einlassnockenkurve des Bremsnockens 12 durch den zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger 16 hin und her zu schalten. Die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ist lediglich zur Umschaltung der Betätigung der Einlassventile 14, 15 des einen Arbeitszylinders vorgesehen. Für die weiteren Arbeitszylinder kann die Motorbremsvorrichtung grundsätzlich weitere, analog ausgebildete, der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtungen aufweisen, welche zumindest teilweise miteinander gekoppelt werden können.
Die Motorbremsvorrichtung umfasst zwei der Einlassnockengruppe zugeordnete Kipphebel mit einem ersten Kipphebel 21 und einem zweiten Brems-Kipphebel 22. Kipphebel 21 ist für den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen und weist den Einlassnockenfolger 13 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 der Einlassnockengruppe vorgesehen ist. Brems-Kipphebel 22 ist für den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen und weist den Brems-Einlassnockenfolger 16 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 der Einlassnockengruppe vorgesehen ist. Der für den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Kipphebel 21 wirkt auf beide Einlassventile 14, 15. Der für den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen Brems-Kipphebel 22 wirkt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf beide Einlassventile 14, 15, kann grundsätzlich aber auch auf lediglich eines der Einlassventile 14, 15 wirken. Der Kipphebel 21 und der Brems-Kipphebel 22 sind jeweils als Rollenkipphebel ausgebildet.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 8 ist der Brems-Kipphebel 22, der den dem Bremsnocken 12 zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger 16 aufweist, dazu vorgesehen, den Kipphebel 21, der den dem Befeuerungsnocken 11 zugeordneten Einlassnockenfolger 13 aufweist, zu betätigen. Dazu ist der Brems-Kipphebel 22, der den dem Bremsnocken 12 zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger 16 aufweist, im Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 direkt an dem Kipphebel 21, der den dem Befeuerungsnocken 11 zugeordneten Einlassnockenfolger 13 aufweist, gekoppelt. Der Brems-Kipphebel 22 liegt im Bremsbetrieb am Kipphebel 21 direkt an. Im Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 ist der Einlassnockenfolger 13 mit dem Befeuerungsnocken 11 wirkverbunden und der Brems-Einlassnockenfolger 16 von dem Bremsnocken 12 und dem Kipphebel 21 wirkungsmäßig entkoppelt. in dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 ist der Einlassnockenfolger 13 von dem Befeuerungsnocken 11 wirkungsmäßig entkoppelt und der Brems-Einlassnockenfolger 16 mit dem Bremsnocken 12 und dem Kipphebel 21 wirkverbunden. Der Kipphebel 21, der den dem Befeuerungsnocken 11 zugeordneten Einlassnockenfolger 13 aufweist, ist in dem Befeuerungsbetrieb und in dem Bremsbetrieb wirkungsmäßig an die Einlassventile 14, 15 angebunden. Der Brems-Kipphebel 22, der den dem Bremsnocken 12 zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger 16 aufweist, ist in dem Befeuerungsbetrieb von den Einlassventilen 14, 15 wirkungsmäßig entkoppelt und im Bremsbetrieb über den Kipphebel 21 wirkungsmäßig an die Einlassventile 14, 15 angebunden. Der Kipphebel 21 und der Bremskipphebel 22 sind im Befeuerungsbetrieb bewegungstechnisch voneinander getrennt und im Bremsbetrieb bewegungstechnisch miteinander verbunden.
Die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Einlassnockenwelle 10 in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Zur Ansteuerung mittels einer nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit der Ventiltriebvorrichtung umfasst die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 einen elektromagnetischen Aktor 39, mittels welchem die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb ausgelöst werden kann. Bis auf den Aktor 39, welcher lediglich zum Auslösen der Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen ist, ist die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 vollständig mechanisch ausgebildet.
Die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 umfasst ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Einlassnockenwelle 10 verbundenes Kulissenelement 18. Das Kulissenelement 18 weist eine erste Kulissenbahn 19 auf, die zur Umschaltung von dem Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen ist, und eine zweite Kulissenbahn 20, die zur Umschaltung von dem Bremsbetrieb in den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen ist. Die Kulissenbahnen 19, 20 sind auf dem Kulissenelement 18 um einen entsprechenden Winkel gegeneinander versetzt. Jede der Kulissenbahnen 19, 20 weist eine ihrer Funktion entsprechende Winkelerstreckung auf. Die Kulissenbahnen 19, 20 weisen dabei, in den Figuren nicht bezeichnet, jeweils ein Einspursegment, ein Schaltsegment und ein Ausspursegment auf. Die in Umfangsrichtung gerichteten Einspursegmente weisen jeweils eine zunehmende Kulissenbahntiefe auf. Die Schaltsegmente, welche eine im Wesentlichen konstante Kulissenbahntiefe aufweisen, weisen eine axiale Komponente auf. Die Ausspursegmente weisen jeweils eine abnehmende Kulissenbahntiefe auf.
Insbesondere die Schaltsegmente der Kulissenbahnen 19, 20 sind dazu vorgesehen, eine Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 in eine, bezogen auf eine Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10, axiale Schaltbewegung des Kulissenelements 18 umzusetzen. Die mittels der Kulissenbahnen 19, 20 auslösbaren Schaltbewegungen sind dabei in entgegengesetzte Richtungen orientiert, d. h. die eine Kulissenbahn 19 ist dazu vorgesehen, das Kulissenelement 18 in die erste Richtung zu schalten, während die zweite Kulissenbahn 20 dazu vorgesehen ist, das Kulissenelement 18 in die entgegengesetzte zweite Richtung zu schalten. Das Kulissenelement 18 weist zwei diskrete Schaltstellungen auf, zwischen denen es mittels der Kulissenbahnen 19, 20 geschaltet werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel führt eine durch die Kulissenbahn 19 ausgelöste Schaltbewegung zu einem Umschalten vom Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb und entsprechend eine Schaltbewegung der Kulissenbahn 20 zu einem Umschalten vom Bremsbetrieb in den Befeuerungsbetrieb.
Der Aktor 39, der zum Auslösen der Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehen ist, ist gegenüber dem Kulissenelement 18, welches durch die Einlassnockenwelle 10 drehbar angeordnet ist, ortsfest angeordnet. Die Ventiltriebvorrichtung weist ein Gehäuse 41 auf, mit dem der Aktor 39 fest verbunden ist. Der zum Auslösen der Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Aktor 39 umfasst einen Schaltpin 42, welcher in einem ausgefahrenen Zustand in die jeweilige Kulissenbahn 19, 20 des Kulissenelements 18 zwangsgeführt eingreift. Zur Auslösung der Umschaltung wird der Schaltpin 42 ausgefahren. Anschließend wird der Schaltpin 42 über das entsprechende Einspursegment in Eingriff mit der zugehörigen Kulissenbahn 19, 20 gebracht. Bei einer weiteren Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 wird das Kulissenelement 18 durch das Schaltsegment verschoben, wobei axiale Kräfte zur Umschaltung aus dem auf der Einlassnockenwelle 10 wirkenden Drehmoment erzeugt und über den Schaltpin 42 abgestützt werden. Anschließend wird der Schaltpin 42 durch das Ausspursegment wieder eingeschoben. Eine Umschaltung in die beiden Richtungen verläuft dabei analog. Der Schaltpin 42 ist dabei dazu vorgesehen, nach dem Ausspuren aus der einen Kulissenbahn 19, 20 bei einer nachfolgenden Umschaltung in die andere Kulissenbahn 20, 19 zwangsgeführt einzuspuren.
Zur Umschaltung der Wirkverbindung zwischen der Einlassnockenwelle 10 und dem Einlassnockenfolger 13 und dem Brems-Einlassnockenfolger 16 weist die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 eine Kipphebellagerung 25 auf, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Brems-Endlage aufweist. Die Kipphebellagerung 25 dient insbesondere zur Lagerung des Kipphebels 21 und des Brems-Kipphebels 22 und legt jeweils für den Kipphebel 21 eine Kipphebelachse 23 und für den Brems-Kipphebel 22 eine Brems-Kipphebelachse 24 fest, um welche der entsprechende Kipphebel 21, 22 jeweils schwenkbar gelagert ist (vgl. 5 und 6).
Die Kipphebellagerung 25 umfasst ein Lagerungselement 43, an welchem der Kipphebel 21 und der Brems-Kipphebel 22 jeweils gelagert sind. Das Lagerungselement 43 selbst ist schwenkbar gelagert. Eine Lagerachse 44, um die das Lagerungselement 43 verschwenkbar ist, ist parallel versetzt zur Kipphebelachse 23 und zur Brems-Kipphebelachse 24 angeordnet. Das Lagerungselement 43 ist gegenüber dem Gehäuse 41 der Ventiltriebvorrichtung gelagert.
Das Lagerungselement 43 ist in Form eines U-förmigen Bügels ausgeführt, wobei Enden 45, 46 des Lagerungselements 43, welche parallel zur Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 orientiert sind, zur Lagerung um die Lagerachse 44 dienen, und wobei die Kipphebel 21, 22 an einen im Wesentlichen parallel zu der Einlassnockenwelle 10 verlaufenden Teil des Lagerungselements 43 angebunden sind. Die Enden 45, 46 des Lagerungselements 43 sind drehbar in Lagern 47, 48 des Gehäuses 41 aufgenommen.
Die Lagerachse 44 des Lagerungselements 43 ist parallel versetzt zu der Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 orientiert (vgl. 2 bis 6). In der ersten Endlage ist der für den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Einlassnockenfolger 13 in stetem Kontakt mit dem Befeuerungsnocken 11 (4 und 5). Der für den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Brems-Einlassnockenfolger 16 ist hingegen von dem Bremsnocken 12 abgehoben, wodurch der Bremsnocken 12 wirkungslos unter dem Brems-Einlassnockenfolger 16 hindurchläuft (4 und 5). In der zweiten Endlage ist umgekehrt der für den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Brems-Einlassnockenfolger 16 in stetem Kontakt mit dem Bremsnocken 12, während der für den Befeuerungsbetrieb der Einlassventile 14, 15 vorgesehene Einlassnockenfolger 13 von dem Befeuerungsnocken 11 abgehoben ist, wodurch der Befeuerungsnocken 11 wirkungslos unter dem Einlassnockenfolger 13 hindurchläuft (2 und 6).
Die Kipphebellagerung 25 ist dazu vorgesehen, mittels der Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 geschaltet zu werden. Ist das Lagerungselement 43 in die erste Endlage geschaltet, wirkt bei einer Betätigung der Einlassventile 14, 15 durch den Befeuerungsnocken 11 auf das Lagerungselement 43 grundsätzlich eine Kraft, welche in Richtung der zweiten Endlage gerichtet ist (5). Ist das Lagerungselement 43 in die zweite Endlage geschaltet, wirkt bei einer Betätigung der Einlassventile 14, 15 durch den Bremsnocken 12 auf das Lagerungselement 43 grundsätzlich eine Kraft, welche in Richtung der ersten Endlage gerichtet ist (6).
Die auf das Lagerungselement 43 wirkende Kraft, die zur Umschaltung zwischen den beiden Endlagen genutzt wird, resultiert aus einer Betätigungskraft, die in dem Befeuerungsbetrieb und in dem Bremsbetrieb mittels der Einlassnockenwelle 10 auf die Einlassventile 14, 15 ausgeübt wird. Das Lagerungselement 43 stützt diese Betätigungskraft ab. Indem die Kipphebelachse 23 und die Brems-Kipphebelachse 24, um die jeweils der Kipphebel 21 und der Bremskipphebel 22 gegenüber dem Lagerungselement 43 verschwenkbar gelagert sind, gegeneinander versetzt sind, wirkt je nachdem, über welchen der Kipphebel 21, 22 die Einlassventile 14, 15 betätigt werden, eine unterschiedliche Kraft auf das Lagerungselement 43. Die Lagerachse 44 des Lagerungselements 43 ist dabei wirkungsmäßig zwischen der Kipphebelachse 23 und der Brems-Kipphebelachse 24 angeordnet. Wird Kipphebel 21 betätigt, resultiert aus der Betätigungskraft des Kipphebels 21 ein auf das Lagerungselement 43 wirkendes Drehmoment, welches in Bezug auf die Lagerachse 44 des Lagerungselements 43 in die entgegengesetzt Richtung gerichtet ist, wie das aus der Betätigungskraft des Brems-Kipphebels 22 resultierte Drehmoment, welches auf das Lagerungselement 43 wirkt, wenn der Brems-Kipphebel 22 betätigt wird. Da die Betätigungskraft jeweils aus dem Drehmoment der Einlassnockenwelle 10 resultiert und das Drehmoment auf das Lagerungselement 43 wiederum aus der Betätigungskraft, wird die Kipphebellagerung 25 mittels der Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 umgeschaltet.
Zur Fixierung der Kipphebellagerung 25 weist die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ein federbelastetes Rasteingriffselement 49 auf, welches dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung 25 in den zwei Endlagen zu fixieren. Das Rasteingriffselement 49 ist gegenüber dem Lagerungselement 43 axial beweglich gelagert. Die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 weist ein Federelement 50 auf, welches zwischen dem Lagerungselement 43 und dem Rasteingriffselement 49 angeordnet ist.
Zur Wirkverbindung mit dem Rasteingriffselement 49 umfasst die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ein Rastkonturelement 51, gegen welches das Rasteingriffselement 49 abgestützt ist. Zur formschlüssigen Verbindung mit dem Rasteingriffselement 49 weist das Rastkonturelement 51 eine Rastkontur mit einer ersten Vertiefung 54 und einer zweiten Brems-Vertiefung 55 zwischen einem ersten Anschlag 52 und einem Brems-Anschlag 53 auf. Zwischen der Vertiefung 54 und der Brems-Vertiefung 55 liegt eine Erhebung 56. Die erste Vertiefung 54, welche der ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb zugeordnet ist, liegt zwischen dem ersten Anschlag 52 und der Erhebung 56. Die zweite Brems-Vertiefung 55, welche der zweiten Brems-Endlage im Bremsbetrieb zugeordnet ist, liegt zwischen dem Brems-Anschlag 53 und der Erhebung 56. Die Vertiefung 54 und die Brems-Vertiefung 55 definieren zwei Einraststellungen, in denen das Rasteingriffselement 49 und das Rastkonturelement 51 formschlüssig miteinander verbunden sind.
Eine Schwenkbewegung des Lagerungselements 43 ist durch die zwei mechanischen Anschläge 52, 53 begrenzt, welche die beiden Endlagen der Kipphebellagerung 25 definieren. Bei einer Schwenkbewegung des Lagerungselements 43 aus der zweiten Endlage im Bremsbetrieb in die erste Endlage im Befeuerungsbetrieb begrenzen die Anschläge 52, 53 die Schwenkbewegung des Lagerungselements 43, indem der Brems-Anschlag 53 am Lagerungselement 43 anliegt und der Anschlag 52 am Rasteingriffselement 49 anliegt. Dementsprechend begrenzen die Anschläge 52, 53 die Schwenkbewegung des Lagerungselements 43 aus der ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb in die zweiten Endlage im Bremsbetrieb, indem jetzt der Anschlag 52 am Lagerungselement 43 anliegt und der Brems-Anschlag 53 am Rasteingriffselement 49 anliegt. Das Rasteingriffselement 49 ist bewegungstechnisch mit dem Lagerungselement 43 verbunden. Bei einer Bewegung des Lagerungselements 43 von der einen Endlage in die andere Endlage wird das Rasteingriffselement 49 von der einen Vertiefung 54, 55 über die Erhebung 56 hinweg in die andere Vertiefung 55, 54 bewegt. in den Endlagen fixieren das Rasteingriffselement 49 und das Rastkonturelement 51 das Lagerungselement 43 gegen das bei der Betätigung der Einlassventile 14, 15 wirkende Drehmoment. Eine Federkraft, welche das zwischen dem Rasteingriffselement 49 und dem Lagerungselement 43 abgestützte Federelement 50 bereitstellt, ist dabei ausreichend groß, um das aus der Betätigungskraft der Einlassventile 14, 15 resultierende Drehmoment gegen die Erhebung 56 abzustützen, so dass das Rasteingriffselement 49 nicht von einer Vertiefung 54, 55 in die jeweils andere Vertiefung 55, 54 wechselt.
Um das Rasteingriffselement 49 aus einer seiner Einraststellungen zu lösen, ist das Rastkonturelement 51 beweglich gelagert. Das Rastkonturelement 51 weist eine Lagerachse 57 auf, welche im Bereich der Erhebung 56 der Rastkontur liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Lagerachse 57 für das Rastkonturelement 51 die Erhebung 56 zwischen den beiden Vertiefungen 54, 55 aus, d. h. die Rastkontur wird teilweise von der Lagerachse 57 gebildet. Wird das Lagerungselement 43 von der einen Endlage in die andere Endlage bewegt, schwenkt eine virtuelle Mittellinie des Rasteingriffselements 49 über die Lagerachse 57 des Rastkonturelements 51 hinweg. Die Lagerachse 57 liegt damit zwischen den beiden Vertiefungen 54, 55, welche die Endlagen der Kipphebellagerung 25 definieren.
Das beweglich gelagerte Rastkonturelement 51 ist zwischen der ersten Einraststellung, welche dem Befeuerungsbetrieb zugeordnet ist (4 und 5), und der zweiten Brems-Einraststellung, welche dem Bremsbetrieb zugeordnet ist (6), verschwenkbar. In der ersten Einraststellung des Rastkonturelements 51 befindet sich das Lagerungselement 43 in seiner ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb, wobei das Rasteingriffselement 49 in die erste Vertiefung 54 der Rastkontur eingreift. In der zweiten Brems-Einraststellung des Rastkonturelements 51 befindet sich das Lagerungselement 43 in seiner zweiten Endlage im Bremsbetrieb, wobei das Rasteingriffselement 49 in die zweite Brems-Vertiefung 55 der Rastkontur eingreift. In den Einraststellungen bildet jeweils eine der Vertiefungen 54, 55 des Rastkonturelements 51 für das Rasteingriffselement 49 ein globales Minimum aus, in welche das Rasteingriffselement 49 geführt wird, wenn die Betätigungskraft für die Einlassventile 14, 15 über das Lagerungselement 43 gegen die Einlassnockenwelle 10 abgestützt wird.
Je nachdem, in welche der Einraststellungen das Rastkonturelement 51 geschaltet ist, wird das Lagerungselement 43 für die Kipphebel 21, 22 bei der nächsten Betätigung der Einlassventile 14, 15 in die der Einraststellung entsprechende Endlage geschalten. Die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb erfolgt damit, indem das Rastkonturelement 51 von der einen Einraststellung in die andere Einraststellung geschwenkt wird.
Das Kulissenelement 18 ist dazu vorgesehen, das Rastkonturelement 51 von den Einraststellungen in eine Zwischenstellung zwischen den Einraststellungen zu verschwenken. Das Kulissenelement 18 und das Rastkonturelement 51 sind mechanisch miteinander gekoppelt. Das aus der Einlassnockenwelle 10 axial herausragende Kulissenelement 18 ist mit einer axial verschiebbar in der Einlassnockenwelle 10 aufgenommenen Schaltstange 59 verbunden. Die in der Einlassnockenwelle 10 aufgenommene Schaltstange 59 ist in der 2 gestrichelt dargestellt. Das Kulissenelement 18 und die Schaltstange 59 werden zusammen bei Eingreifen des Schaltpins 42 in eine der Kulissenbahnen 19, 20 entlang der Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 axial verschoben. In der Schaltstange 59 ist ein Betätigungsstift 60 aufgenommen, welcher durch einen Längsschlitz 61 aus der Einlassnockenwelle 10 radial herausragt. Der Betätigungsstift 60 wird mit der axialen Verschiebung der Schaltstange 59 in seinem Längsschlitz 61 somit ebenfalls entlang der Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 verschoben. Der Betätigungsstift 60 ist dazu vorgesehen, das an der Einlassnockenwelle 10 anliegende Drehmoment auf das Rastkonturelement 51 zu übertragen und mittels des Drehmoments das Rastkonturelement 51 zu verschwenken. Das mit der Schaltstange 59 verbundene Kulissenelement 18 weist eine geeignete Rastvorrichtung 62 mit der Einlassnockenwelle 10 auf, so dass eine entsprechende Stellung der Schaltstange 59 in der Einlassnockenwelle 10 für den Bremsbetrieb oder Befeuerungsbetrieb gehalten werden kann.
Das Rastkonturelement 51 ist räumlich zwischen dem Rasteingriffselement 49 und der Einlassnockenwelle 10 angeordnet. Es weist eine dem Rasteingriffselement 49 zugewandte Seite auf, welche die Rastkontur ausbildet. Zudem weist es eine der Einlassnockenwelle 10 zugewandte Seite auf, welche eine Betätigungskontur zum Verschwenken mittels des Drehmoments der Einlassnockenwelle 10 ausbildet. Die Betätigungskontur weist zwei Bahnen 63, 64 auf, die entlang der Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 gegeneinander versetzt sind. Je nachdem, in welche Schaltstellung das Kulissenelement 18 geschaltet ist, greift der Betätigungsstift 60 an der einen Bahn 63 der Betätigungskontur oder an der anderen Bahn 64 der Betätigungskontur an. Ein Weg, um den das Kulissenelement 18 axial verschiebbar ist, entspricht einem Abstand der Bahnen 63, 64, die die Betätigungskontur des Rastkonturelements 51 aufweist.
In Bezug auf die Drehbewegung des Betätigungsstifts 60 um die Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 sind die Bahnen 63, 64 als Schrägbahnen ausgebildet. Die Betätigungskontur des Rastkonturelements 51 ist dazu vorgesehen, das auf den Betätigungsstift 60 wirkende Drehmoment der Einlassnockenwelle 10 in ein auf das Rastkonturelement 51 wirkendes Drehmoment zu übersetzen, um das Rastkonturelement 51 um seine Lagerachse 57 zu verschwenken. Der Betätigungsstift 60 in Wirkverbindung mit der Betätigungskontur des Rastkonturelements 51 ist dazu vorgesehen, in der ersten Schaltstellung des Kulissenelements 18 das Rastkonturelement 51 von der ersten Einraststellung des Befeuerungsbetriebs in die Zwischenstellung zu schalten. Dazu greift der Schaltpin 42 in die Kulissenbahn 19 ein und der Betätigungsstift 60 wird von der Bahn 63 zur Bahn 64 verschoben. In der zweiten Schaltstellung des Kulissenelements 18 schaltet das Rastkonturelement 51 von der zweiten Einraststellung des Bremsbetriebs in die Zwischenstellung. Dazu greift der Schaltpin 42 in die Kulissenbahn 20 ein und der Betätigungsstift 60 wird von der Bahn 64 zur Bahn 63 verschoben. Der Betätigungsstift 60 ist also jeweils lediglich dazu vorgesehen, das Rastkonturelement 51 in die Zwischenstellung zu schalten.
Die Zwischenstellung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Mittelstellung zwischen den beiden Einraststellungen ausgebildet. Wird das Rastkonturelement 51 in die Mittelstellung geschwenkt, bewegt sich das Rasteingriffselement 49 in der Rastkontur. Das Rasteingriffselement 49 bewegt sich dabei innerhalb der Rastkontur von der entsprechenden Vertiefung 54, 55 auf die Erhebung 56. Da gleichzeitig das Rastkonturelement 51 verschwenkt wird, bildet die Zwischenstellung eine instabile Lage aus. Aus der Zwischenstellung heraus wird das Rasteingriffselement 49 dann in die andere Einraststellung geführt, wenn die Betätigungskraft auf die Einlassventile 14, 15, welche aus der Drehung und dem Drehmoment der Einlassnockenwelle 10 resultiert, bei der nächsten Betätigung der Einlassventile 14, 15 über das Lagerungselement 43 gegen die Einlassnockenwelle 10 abgestützt wird.
Die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 erfolgt somit in zwei Schritten. In dem ersten Schritt werden das Drehmoment und die Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 über das Kulissenelement 18, das Rastkonturelement 51 und das Rasteingriffselement 49 auf das Lagerungselement 43 übertragen und bewirken, dass das Rasteingriffselement 49 von der entsprechenden Einraststellung in die Zwischenstellung bewegt wird. In dem zweiten Schritt werden das Drehmoment und die Drehbewegung der Einlassnockenwelle 10 über den entsprechend Kipphebel 21, 22 übertragen und bewirken, dass das Rasteingriffselement 49 von der Zwischenstellung in die entsprechenden Einraststellung bewegt wird.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 ein zweites Rasteingriffselement 65 und ein zweites Rastkonturelement 66, die ebenfalls mittels des Kulissenelements 18 geschaltet werden. Das Kulissenelement 18 weist dazu einen zweiten Betätigungsstift 67 und ein nicht näher dargestelltes Federelement auf, die für eine Wirkverbindung mit dem zweiten Rastkonturelement 66 vorgesehen sind. Die beiden Rastkonturelemente 51, 66 wirken parallel.
Die Auslassnockengruppe umfasst einen Befeuerungsnocken 29, der dazu vorgesehen ist, in dem Befeuerungsbetrieb die Auslassventile 33, 34 zu öffnen, einen ersten Bremsnocken 30, der dazu vorgesehen, in dem Bremsbetrieb eines der Auslassventile 34 zu öffnen, und einen zweiten Bremsnocken 31, der dazu vorgesehen ist, in dem Bremsbetrieb das andere Auslassventil 33 zu öffnen. Sowohl der Befeuerungsnocken 29 und der erste Bremsnocken 30 als auch der Befeuerungsnocken 29 und der zweite Bremsnocken 31 weisen unterschiedliche Auslassnockenkurven auf. Die Auslassnockenkurve des Befeuerungsnockens 29 weist eine Auslasserhebung auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, die Auslassventile 33, 34 zu öffnen, während der Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegt wird, um Abgas nach einer Verbrennung aus dem Arbeitszylinder auszustoßen. Die Auslassnockenkurven der Bremsnocken 30, 31 sind jeweils prinzipiell dazu vorgesehen, die ihnen zugeordneten Auslassventile 33, 34 zu öffnen, nachdem der Kolben in dem entsprechenden Arbeitszylinder von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegt wurde, um die dabei verdichtete Luft bzw. Verbrennungsluft aus dem Arbeitszylinder zu stoßen und damit ungenutzt zu lassen.
Die zwei Bremsnocken 30, 31 der Auslassnockengruppe weisen voneinander unterschiedliche Auslassnockenkurven auf, so dass die Auslassventile 33, 34 in dem Bremsbetrieb voneinander unterschiedliche Ansteuerzeiten oder Öffnungszeiten aufweisen. Die Auslassnockenkurven sind dabei in der Art ausgebildet, dass die Auslassventile 33, 34 abwechselnd geöffnet werden, um die verdichtete Luft bzw. Verbrennungsluft ungenutzt aus dem Arbeitszylinder entweichen zu lassen. Durch eine solche unterschiedliche Ausbildung der Auslassnockenkurven der Bremsnocken 30, 31 werden die Auslassventile 33, 34 während einer Umdrehung der Auslassnockenwelle 28 jeweils nur einmal betätigt und damit geöffnet, wobei der Arbeitszylinder während der Umdrehung der Auslassnockenwelle 28 in Summe zweimal geöffnet wird. Dadurch reduziert sich eine Belastung der Auslassventile 33, 34 in dem Bremsbetrieb, wodurch die Lebensdauer der Auslassventile 33, 34 erhöht wird. Grundsätzlich kann die unterschiedliche Ausbildung der Auslassnockenkurven der Bremsnocken 30, 31 auf unterschiedlichste, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art erfolgen, beispielsweise in der Art, dass eines der Auslassventile 33 in dem Bremsbetrieb zum ungenutzten Entweichen der verdichteten Luft jedes mal betätigt und das andere Auslassventil 34 nur jedes zweite mal betätigt wird, so dass eines der Auslassventile 33 insbesondere während einer Umdrehung der Auslassnockenwelle 28 zweimal betätigt und das andere Auslassventil 34 nur einmal betätigt wird. Ferner ist es grundsätzlich denkbar, dass die Auslassnockenkurven der Bremsnocken 30, 31 identische Auslassnockenkurven aufweisen, wodurch ein großer Öffnungsquerschnitt und damit ein schnelles Entweichen der verdichteten Luft aus dem Arbeitszylinder in dem Bremsbetrieb realisiert werden kann.
Durch die Einstellung des Bremsbetriebs der Einlassnockenwelle 10 und des Bremsbetriebs der Auslassnockenwelle 28 ist die Motorbremsvorrichtung als eine 2-Takt-Motorbremse ausgebildet. Durch den Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 wird während einer Umdrehung der Einlass- und Auslassnockenwellen 10, 28 zweimal Verbrennungsluft in den Arbeitszylinder angesaugt und durch den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 zweimal die Verdichtung der angesaugten Verbrennungsluft ungenutzt gelassen. Selbstverständlich kann die Motorbremsvorrichtung auch als 4-Takt-Motorbremse ausgeführt werden. Dazu wird insbesondere lediglich der Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 eingestellt und auf die Einstellung des Bremsbetriebs der Einlassventile 14, 15 verzichtet. Dabei ist die Auslassnockenkurve der Bremsnocken 30, 31 insbesondere identisch. Grundsätzlich kann auf einen der Bremsnocken 30, 31 der Auslassnockengruppe verzichtet werden.
Zur Betätigung der Auslassventile 33, 34 umfasst die Ventiltriebvorrichtung mit der integrierten Motorbremsvorrichtung einen Auslassnockenfolger 32, der für den Befeuerungsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen ist, und zwei Brems-Auslassnockenfolger 35, 36, die für den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen sind. Der Auslassnockenfolger 32, der für den Befeuerungsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen ist, ist dabei lediglich für eine Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen. Der Brems-Auslassnockenfolger 35, der für den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen ist, ist lediglich zur Wirkverbindung mit dem ersten Bremsnocken 30 vorgesehen. Der Brems-Auslassnockenfolger 36, der für den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen ist, ist lediglich zur Wirkverbindung mit dem zweiten Bremsnocken 31 vorgesehen. Die Brems-Auslassnockenfolger 35, 36, die für den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen sind, sind jeweils lediglich zum Betätigen eines der Auslassventile 33, 34 vorgesehen.
Zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 umfasst die Motorbremsvorrichtung eine der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37, die dazu vorgesehen ist, zwischen einer Betätigung beider Auslassventile 33, 34 durch den Befeuerungsnocken 29 und einer Betätigung beider Auslassventile 33, 34 durch die Bremsnocken 30, 31 umzuschalten. Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ist dabei dazu vorgesehen, zwischen einem Abgriff der Auslassnockenkurve des Befeuerungsnockens 29 durch den zugeordneten Auslassnockenfolger 32 und einem Abgriff der Auslassnockenkurven der Bremsnocken 30, 31 durch die jeweils zugeordneten Brems-Auslassnockenfolger 35, 36 hin und her zu schalten. Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ist lediglich zur Umschaltung der Betätigung der Auslassventile 33, 34 des einen Arbeitszylinders vorgesehen. Für die weiteren Arbeitszylinder kann die Motorbremsvorrichtung grundsätzlich weitere, analog ausgebildete, der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtungen aufweisen, welche zumindest teilweise miteinander gekoppelt werden können.
Die Ventiltriebvorrichtung umfasst drei der Auslassnockengruppe zugeordnete Kipphebel 68, 69, 70. Der eine Kipphebel 68 ist für den Befeuerungsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen und weist den Auslassnockenfolger 32 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 29 der Auslassnockengruppe vorgesehen ist. Die zwei anderen Brems-Kipphebel 69, 70 sind für den Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 vorgesehen. Der Brems-Kipphebel 69 weist den Brems-Auslassnockenfolger 36 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 31 der Auslassnockengruppe vorgesehen ist. Der Brems-Kipphebel 70 weist den Brems-Auslassnockenfolger 35 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 30 der Auslassnockengruppe vorgesehen ist. Der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Kipphebel 68 wirkt auf beide Auslassventile 33, 34. Die für den Bremsbetrieb vorgesehenen Brems-Kipphebel 69, 70 wirken in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils lediglich auf eines der Auslassventile 33, 34. In dem Bremsbetrieb wirkt der Brems-Kipphebel 69 auf das Auslassventil 33 und der Brems-Kipphebel 70 auf das Auslassventil 34. Der Brems-Kipphebel 69 wirkt im Bremsbetrieb über ein längsverschiebbar im Kipphebel 68 gelagertes Einstellelement 71 auf das Auslassventil 33. Der Brems-Kipphebel 70 wirkt im Bremsbetrieb über ein längsverschiebbar im Kipphebel 68 gelagertes Einstellelement 72 auf das Auslassventil 34. Die drei Kipphebel 68, 69, 70 sind bewegungstechnisch voneinander getrennt. In dem Befeuerungsbetrieb der Auslassventile 33, 34 betätigt die Auslassnockenwelle 28 den Kipphebel 68, während die Brems-Kipphebel 69, 70 von der Auslassnockenwelle 28 entkoppelt sind. In dem Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 betätigt die Auslassnockenwelle 28 die Brems-Kipphebel 69, 70, während der andere Kipphebel 68 von der Auslassnockenwelle 28 entkoppelt ist. Grundsätzlich kann die Ventiltriebvorrichtung lediglich einen der Brems-Kipphebel 69, 70 für den Bremsbetrieb aufweisen, der im Bremsbetrieb lediglich auf eines der Auslassventile 33, 34 wirkt oder der, insbesondere analog zur Einlassseite, auf beide Auslassventile 33, 34 wirkt.
Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Auslassnockenwelle 28 in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 umzusetzen. Zur Ansteuerung mittels der nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit umfasst die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 einen elektromagnetischen Aktor 73, mittels welchem die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb ausgelöst werden kann. Bis auf den Aktor 73, welcher lediglich zum Auslösen der Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen ist, ist die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 vollständig mechanisch ausgebildet.
Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 und die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 sind unabhängig und separat voneinander ansteuerbar. Die nicht näher dargestellte Steuer- und Regeleinheit ist dazu vorgesehen, die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Auslassventile 33, 34 und die Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb der Einlassventile 14, 15 separat voneinander auszulösen. Zum Auslösen der Umschaltung steuert die nicht näher dargestellte Steuer- und Regeleinheit den entsprechenden Aktor 39, 73 an.
Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 und die der Einlassnockenwelle 10 zugeordnete Umschaltvorrichtung 17 sind analog zueinander ausgebildet. Ferner sind eine Mechanik und/oder Bauteile, die insbesondere zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen sind, für die Einlassventile 14, 15 und für die Auslassventile 33, 34 analog. Deswegen werden die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37, die Umschaltung und die dazu vorgesehenen Bauteile oder Elemente lediglich kurz beschrieben. Durch die analoge Ausbildung können Merkmale und die Funktionsweise aus der Beschreibung und/oder aus den Figuren von der Einlassseite auf die Auslassseite oder Auslassseite auf Einlassseite übertragen werden.
Die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 umfasst ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Auslassnockenwelle 28 verbundenes Kulissenelement 74 mit zwei Kulissenbahnen, die zur Umschaltung von dem Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb vorgesehen sind. Die Kulissenelemente 18, 74 sind analog zueinander ausgebildet, weswegen zur Beschreibung des Kulissenelements 74 auf die Beschreibung des Kulissenelements 18 verwiesen wird.
Der Aktor 73 umfasst einen Schaltpin 75, welcher in einem ausgefahrenen Zustand in die jeweilige Kulissenbahn des Kulissenelements 74 eingreift. Die Aktoren 39, 73 sind analog zueinander ausgebildet, weswegen zur Beschreibung des Aktors 73 auf die Beschreibung des Aktors 39 verwiesen wird.
Zur Umschaltung der Wirkverbindung zwischen der Auslassnockenwelle 28 und den Auslassnockenfolgern 32, 35, 36 weist die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 eine Kipphebellagerung 76 auf, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Endlage aufweist. Die Kipphebellagerung 76 dient insbesondere zur Lagerung der Kipphebel 68, 69, 70 und legt für die Kipphebel 68, 69, 70 jeweils eine Kipphebelachse fest, um welche der entsprechende Kipphebel 68, 69, 70 schwenkbar gelagert ist. Die dem Bremsbetrieb zugeordneten Brems-Kipphebel 69, 70 weisen eine identische Kipphebelachse auf. Die Kipphebellagerung 76 umfasst ein Lagerungselement 77, an welchem die Kipphebel 68, 69, 70 gelagert sind. Das Lagerungselement 77 weist Enden auf, welche parallel zu einer Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 orientiert sind und zur Lagerung um eine Lagerachse 79, um die das Lagerungselement 77 verschwenkbar ist, dienen.
Die Lagerachse 79 des Lagerungselements 77 ist parallel versetzt zu der Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 orientiert. Die Lagerachse 44, um die das Lagerungselement 43 verschwenkbar ist, die Lagerachse 79, um die das Lagerungselement 77 verschwenkbar ist, die Rotationsachse 40 der Einlassnockenwelle 10 und die Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 sind parallel versetzt zueinander angeordnet. In der ersten Endlage der Kipphebellagerung 76 ist der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Auslassnockenfolger 32 in stetem Kontakt mit dem Befeuerungsnocken 29. Die für den Bremsbetrieb vorgesehenen Brems-Auslassnockenfolger 35, 36 sind hingegen von den Bremsnocken 30, 31 abgehoben, wodurch die Bremsnocken 30, 31 wirkungslos unter dem entsprechenden Brems-Auslassnockenfolger 35, 36 hindurchlaufen (4 und 5). In der zweiten Endlage der Kipphebellagerung 76 sind umgekehrt die für den Bremsbetrieb vorgesehenen Brems-Auslassnockenfolger 35, 36 in stetem Kontakt mit dem entsprechenden Bremsnocken 30, 31, während der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Auslassnockenfolger 32 von dem Befeuerungsnocken 29 abgehoben ist, wodurch der Befeuerungsnocken 29 wirkungslos unter dem Auslassnockenfolger 32 hindurchläuft (3 und 6). Die Kipphebellagerung 76 ist dazu vorgesehen mittels der Drehbewegung der Auslassnockenwelle 28 geschaltet zu werden. Die Lagerachse 79 des Lagerungselements 77 ist wirkungsmäßig zwischen der Kipphebelachse des dem Befeuerungsbetrieb zugeordneten Kipphebels 68 und der Kipphebelachsen des dem Bremsbetrieb zugeordneten Brems-Kipphebeln 69, 70 angeordnet. Zur Fixierung der Kipphebellagerung 76 weist die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ein federbelastetes Rasteingriffselement 80 auf, welches dazu vorgesehen ist, die Kipphebellagerung 76 in den zwei Endlagen zu fixieren. Die Kipphebellagerungen 25, 76 sind analog zueinander ausgebildet, weswegen zur weiteren Beschreibung der Kipphebellagerung 76 auf die Beschreibung der Kipphebellagerung 25 verwiesen wird.
Zur Wirkverbindung mit dem Rasteingriffselement 80 umfasst die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ein Rastkonturelement 81, gegen welches das Rasteingriffselement 80 abgestützt ist. Das Rastkonturelement 81 weist eine Lagerachse 82 auf, um die das Rastkonturelement 81 verschwenkbar ist. Die Rastkonturelemente 51, 81 sind analog zueinander ausgebildet, weswegen zur weiteren Beschreibung des Rastkonturelements 81 auf die Beschreibung des Rastkonturelements 51 verwiesen wird.
Das aus der Auslassnockenwelle 28 axial herausragende Kulissenelement 74 ist mit einer axial verschiebbar in der Auslassnockenwelle 28 aufgenommenen Schaltstange 83 verbunden (vgl. 8). Das Kulissenelement 74 und die Schaltstange 83 werden zusammen bei einem Eingreifen des Schaltpins 75 in eine der Kulissenbahnen des Kulissenelements 74 entlang der Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 axial verschoben. In der Schaltstange 83 ist ein Betätigungsstift 84 aufgenommen, welcher durch einen Längsschlitz 85 aus der Auslassnockenwelle 28 ragt (vgl. 7). Der Betätigungsstift 84 wird mit der axialen Verschiebung der Schaltstange 83 in seinem Längsschlitz 85 somit ebenfalls entlang der Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 verschoben. Der Betätigungsstift 84 ist dazu vorgesehen, das an der Auslassnockenwelle 28 anliegende Drehmoment auf das Rastkonturelement 81 zu übertragen und mittels des Drehmoments das Rastkonturelement 81 um seine Lagerachse 82 zu verschwenken. Das mit der Schaltstange 83 verbundene Kulissenelement 74 weist eine geeignete Rastvorrichtung 86 mit der Auslassnockenwelle 28 auf, so dass eine entsprechende Stellung der Schaltstange 83 in der Auslassnockenwelle 28 für den Bremsbetrieb oder Befeuerungsbetrieb gehalten werden kann.
Das Rastkonturelement 81 weist eine der Auslassnockenwelle 28 zugewandte Seite auf, welche eine Betätigungskontur zum Verschwenken mittels des Drehmoments der Auslassnockenwelle 28 ausbildet. Die Betätigungskontur weist zwei Bahnen 87, 88 auf, die entlang der Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 gegeneinander versetzt sind. Je nachdem, in welche Schaltstellung das Kulissenelement 74 geschaltet ist, greift der Betätigungsstift 84 an der einen Bahn 87 der Betätigungskontur oder an der anderen Bahn 88 der Betätigungskontur an. Ein Weg, um den das Kulissenelement 74 axial verschiebbar ist, entspricht einem Abstand der Bahnen 87, 88, die die Betätigungskontur des Rastkonturelements 81 aufweist. In Bezug auf die Drehbewegung des Betätigungsstifts 84 um die Rotationsachse 78 der Auslassnockenwelle 28 sind die Bahnen 87, 88 als Schrägbahnen ausgebildet. Die Betätigungskontur des Rastkonturelements 81 ist dazu vorgesehen, das auf den Betätigungsstift 84 wirkende Drehmoment der Auslassnockenwelle 28 in ein auf das Rastkonturelement 81 wirkendes Drehmoment zu übersetzen, um das Rastkonturelement 81 um seine Lagerachse 82 zu verschwenken.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die der Auslassnockenwelle 28 zugeordnete Umschaltvorrichtung 37 ein zweites Rasteingriffselement 89 und ein zweites Rastkonturelement 90, die ebenfalls mittels des Kulissenelements 74 geschaltet werden. Das Kulissenelement 74 weist dazu einen zweiten Betätigungsstift 91 auf, der für eine Wirkverbindung mit dem zweiten Rastkonturelement 90 vorgesehen ist. Die beiden Rastkonturelemente 81, 90 wirken parallel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2191106 B1 [0002]

Claims

Motorbremsvorrichtung mit zumindest einer Einlassnockenwelle (10), die zumindest eine Einlassnockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (11) und zumindest einem Bremsnocken (12) aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Einlassnockenfolger (13), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Einlassventils (14, 15) vorgesehen ist, mit zumindest einem dem Bremsnocken (12) zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger (16), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils (14, 15) vorgesehen ist, und mit einer der Einlassnockenwelle (10) zugeordneten Umschaltvorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Einlassnockenwelle (10) in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen.
Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Einlassnockenwelle (10) zugeordnete Umschaltvorrichtung (17) zumindest ein drehfest, aber axial verschiebbar mit der Einlassnockenwelle (10) verbundenes Kulissenelement (18) mit zumindest einer Kulissenbahn (19, 20) aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung der Einlassnockenwelle (10) in eine lineare Schaltbewegung des Kulissenelements (18) umzusetzen.
Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest zwei jeweils einen der Einlassnockenfolger (13, 16) aufweisende Kipphebel (21, 22), die zur Betätigung des zumindest einen Einlassventils (14, 15) jeweils um eine Kipphebelachse (23, 24) verschwenkbar sind, wobei die der Einlassnockenwelle (10) zugeordnete Umschaltvorrichtung (17) eine die Kipphebelachse (23, 24) festlegende Kipphebellagerung (25) aufweist, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Brems-Endlage aufweist.
Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipphebellagerung (25) dazu vorgesehen ist, mittels des Drehmoments der Einlassnockenwelle (10) zwischen den zwei Endlagen umgeschaltet zu werden.
Motorbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bremsnocken (12) der Einlassnockengruppe zumindest zwei Einlasserhebungen (26, 27) aufweist.
Motorbremsvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Kipphebel (22), der den dem Bremsnocken (12) zugeordneten Brems-Einlassnockenfolger (16) aufweist, dazu vorgesehen ist, den Kipphebel (21), der den dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Einlassnockenfolger (13) aufweist, zu betätigen.
Motorbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Auslassnockenwelle (28), die zumindest eine Auslassnockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (29) und zumindest einem Bremsnocken (30, 31) aufweist, zumindest einen dem Befeuerungsnocken (29) zugeordneten Auslassnockenfolger (32), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Auslassventils (33, 34) vorgesehen ist, zumindest einen dem Bremsnocken (30, 31) zugeordneten Brems-Auslassnockenfolger (35, 36), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Auslassventils (33, 34) vorgesehen ist, und eine der Auslassnockenwelle (28) zugeordnete Umschaltvorrichtung (37), die dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment der Auslassnockenwelle (28) in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen.
Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Auslassnockenwelle (28) zugeordnete Umschaltvorrichtung (37) und die der Einlassnockenwelle (10) zugeordnete Umschaltvorrichtung (17) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Motorbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren Brems-Auslassnockenfolger (35, 36), wobei die zumindest eine Auslassnockengruppe zumindest einen weiteren Bremsnocken (30, 31) aufweist und der weitere Brems-Auslassnockenfolger (35, 36) zur Betätigung zumindest eines weiteren Auslassventils (33, 34) in einem Bremsbetrieb dem weiteren Bremsnocken (30, 31) zugeordneten ist.
Motorbremsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bremsnocken (30, 31) der Auslassnockengruppe voneinander unterschiedliche Auslassnockenkurven aufweisen.