(57)【要約】  本発明は、車両エンジン（１）に設けられたターボチャージャ（２）の出口側で排ガス流を絞ることによって減速機能を発生させる排気ブレーキ用の制御シリンダ（１２；１２´）であって、ピストンロッド（２１）を備えたピストン（２２）を収納するシリンダハウジング（１７）を備え、該ピストンは、前記シリンダハウジング（１７）を、ピストンロッド（２１）用の戻しばね（２５）を収納するばね室（２３）と、圧縮空気によりピストン（２２）による操作力を発生させる圧力室（２４）とに分割しており、半径方向でピストン（２２）とシリンダハウジング（１７）の内側との間に、動的なシールリング（２６）が配置されており、ピストン（２２）の前記動的なシールリング（２６）に対して付加的に、ピストンロッド（２１）が、引き出された終端位置に位置する間、前記圧力室（２４）から前記ばね室（２３）へ向かう漏れ流を阻止する別のシール手段が設けられている、排気ブレーキ用の制御シリンダに関する。本発明の構成では、前記別のシール手段が静的なシール手段として構成されている。さらに本発明は、本発明による制御シリンダを備えたターボチャージャアッセンブリに関する。
2013525680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジン（１）に設けられたターボチャージャ（２）の出口側で排ガス流を絞ることによって減速機能を発生させる排気ブレーキ用の制御シリンダ（１２；１２´）であって、ピストンロッド（２１）を備えたピストン（２２）を収納するシリンダハウジング（１７）を備え、該ピストンは、前記シリンダハウジング（１７）を、
−前記ピストンロッド（２１）用の戻しばね（２５）を収納するばね室（２３）と、
−圧縮空気により前記ピストン（２２）による操作力を発生させる圧力室（２４）と、
に分割しており、
−半径方向で前記ピストン（２２）と前記シリンダハウジング（１７）の内側との間に、動的なシールリング（２６）が配置されており、前記ピストン（２２）の前記動的なシールリング（２６）に対して付加的に、
−前記ピストンロッド（２１）が、引き出された終端位置に位置する間、前記圧力室（２４）から前記ばね室（２３）へ向かう漏れ流を阻止する別のシール手段が設けられている、
排気ブレーキ用の制御シリンダにおいて、前記別のシール手段は静的なシール手段として構成されていることを特徴とする、排気ブレーキ用の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項２】
前記静的なシール手段は、前記動的なシールリング（２６）の側面（２７）により実現されており、該側面（２７）は、前記ばね室（２３）内に配置された円形の弁座（２８）に対応している、請求項１記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項３】
前記円形の弁座（２８）は、軸方向に向けられてシリンダカバー（２０）から前記ばね室（２３）内部に突入するように延びる内側のブシュ（２９）のフロント側に配置されている、請求項２記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項４】
前記静的なシール手段は、前記ばね室（２３）内でシリンダカバー（２０）の内側に配置されて、前記ピストン（２２）に設けられた円形の弁座（３１；３１´）と協働する付加的な静的なシールリング（３０；３０´）を有する、請求項１記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項５】
前記ピストン（２２）の前記円形の弁座（３１）は、軸方向で前記ピストン（２２）から前記ばね室（２３）内部に突入する方向に延びる内側のブシュ（３２）のフロント側に配置されている、請求項４記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項６】
前記ピストン（２２）の前記動的なシールリング（２６）は、前記ピストン（２２）の運動中に、前記ばね室（２３）内に正圧を形成するために、規定された連続的な漏れを有する、請求項１記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項７】
前記シリンダハウジング（１７）の内壁に溝（３３）または直径段部（３４）が配置されており、これにより前記シリンダハウジング（１７）の内径が局所的に拡張されていて、これにより規定された正圧が前記ばね室（２３）内に形成可能である、請求項６記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項８】
前記シリンダハウジング（１７）はポット形に形成されていて、唯一つのシリンダカバー（２０）によって閉鎖されており、該シリンダカバー（２０）は、前記ピストンロッド（２１）を貫通案内するための中央開口を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項９】
ポット形の前記シリンダハウジング（１７）の底範囲（１８）に、前記圧力室（２４）の供給接続部（１９）が組み込まれている、請求項８記載の制御シリンダ（１２；１２´）。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の、排気ブレーキ弁（１１）を操作する制御シリンダ（１２）を有する、排気ブレーキ手段を備えた車両エンジン（１）用のターボチャージャアッセンブリ。
【請求項１１】
前記ピストンロッド（２１）のための戻し力が、供給された圧縮空気によって形成され、該圧縮空気が、ターボチャージャ（２）の排気ブレーキ弁（１１）のための開放力を発生させるようになっている、請求項１０記載のターボチャージャアッセンブリ。
【請求項１２】
前記ピストンロッド（２１）の操作力は、排ガス背圧と共に前記戻しばね（２５）によって形成され、該排ガス背圧はターボチャージャ（２）の排気ブレーキ弁（１１）のための閉鎖力を形成するようになっている、請求項１０記載のターボチャージャアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明は、車両エンジンに設けられたターボチャージャの出口側で排ガス流を絞ることによって減速機能を発生させる排気ブレーキ用の制御シリンダであって、ピストンロッドを備えたピストンを収納する円筒状のハウジングを備え、前記ピストンは、前記円筒状のハウジングを、ピストンロッド用の戻しばねを収納するばね室と、圧縮空気により前記ピストンのための操作力を発生させる圧力室とに分割しており、半径方向で前記ピストンと前記円筒状のハウジングの内壁との間に、動的なシールリングが配置されている排気ブレーキ用の制御シリンダに関する。
【０００２】
このようなニューマチック式のシリンダは、実用車技術において、たとえばディーゼルエンジンのターボチャージャの出口側に配置された弁を操作するために使用される。排気ブレーキ用の制御シリンダは、ターボチャージャの排ガス流出管路に挿入されている弁の操作レバーのための線状の開閉力を発生させる。排気ブレーキの制御シリンダは、車両により提供される圧縮空気によって弁のための開放力を発生させる。戻しばねと排ガス背圧は弁のための閉鎖力を形成する。
【０００３】
発明の背景
特開平８−２６１０２１号公報には、前で説明した形式の単動式のニューマチックシリンダとして形成された排気ブレーキ用の制御シリンダが記載されている。暖機スイッチがオンの状態に接続されている暖機運転において、圧力調整手段によって低い圧力レベルに制御されている圧縮空気が、排気ブレーキ用の制御シリンダ内に導入され、これにより内側に位置するピストンは、内部の圧縮ばねに抗してのみ運動させられ、そしてスライダがばね受け面と接触させられるところまで達して停止される。この位置において、接続された排気ブレーキ弁は閉じられるので、排ガスの一部しか通過を許されない。
【０００４】
他方において、車両が標準の運転状態にあり、かつ排気ブレーキが作動させられると、排気ブレーキの制御シリンダのピストンは、高い圧力レベルに調節された圧縮空気に基づいて、第１の圧縮ばねと第２の圧縮ばねとに抗して運動し、そしてスライダにプロテクタが接触する位置に停止させられ、これにより、接続された排気ブレーキ弁は完全に閉じられる。
【０００５】
排気ブレーキの制御シリンダは、円筒状のハウジングの内側表面とピストンとの間の機能性およびシール性を実現するためのエラストマ製のシール手段を有する。さらに、ばね室内への水や汚れの侵入を防止する逆止弁および圧力室の負荷段階中にばね室内の圧力を補償するための別の弁手段が設けられている。排気ブレーキの制御シリンダは車両エンジンに隣接して高温雰囲気内に配置されているので、エラストマ製のシール手段は極めて高い熱負荷にさらされている。
【０００６】
本発明の課題は、エラストマ製のシール手段が広い温度範囲のために適しているような排気ブレーキを作動させるためのニューマチックシリンダを提供することである。
【０００７】
米国特許第４８２５９８２号明細書に基づき、排気ブレーキ用のこのような形式の制御シリンダが公知である。この制御シリンダは、ピストンロッドのための戻しばねを収納するばね室と、圧縮空気により戻しばねとは逆方向に向けられたピストンによる操作力を発生させる圧力室とを有する。ピストンとシリンダハウジングの内側との間には、リップシールリングの形の動的なシールリングが設けられている。ピストンロッドが、引き出された位置にある間、圧力室からばね室への漏れ流を阻止するためには、別のシール手段が設けられている。この別の手段は内側のブシュと一緒に運動を実施し、したがって動的なシール手段として分類され得る。このような動的なシール手段は摩擦に基づいた増幅された摩耗を受ける。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第６９９０５１１２号明細書に基づき公知の、ターボチャージャの制御シリンダは、同じくピストンロッドのための戻しばねを収納するばね室と、圧縮空気により戻しばねとは逆方向に向けられた、ピストンによる操作力を発生させる圧力室とを有する。たしかに、ピストンはこの場合にも動的なシールリングを備えているが、しかしピストンロッドが引き出された状態において漏れ流を阻止するための別のシール手段は設けられていない。
【０００９】
発明の簡単な説明
上記課題は、請求項１および請求項１０に記載の、ピストンロッドが、引き出された終端位置にある間、圧力室からばね室内への漏れ空気流を阻止するための別の静的なシール手段によって解決される。本発明の有利な構成は、請求項２以下および請求項１１以下に記載の従属形式の請求項に記載されている。この場合、各従属項の引用は、請求項の別の好都合な組合せに関して制約を成すものではない。
【００１０】
本発明によれば、ピストンを取り囲む標準の動的なシールリングに対して付加的に、別の静的なシール手段が設けられており、この静的なシール手段はピストンの漏れ臨界的な終端位置においてのみ作用する。ピストンロッドの引き出された位置では、圧力室が圧縮空気によって完全に負荷されており、これによりターボチャージャ排ガス管路の接続された弁が、閉じられた位置に保持されるので、排気ブレーキが作動させられる。付加的な静的なシール手段は、僅かな遊びを許し、ひいてはピストンを取り囲む動的なシール手段における僅かな漏れを許す。したがって、動的なシールリングの耐用年数を、特に温度増大に基づいた材料膨張に基づいて高めるために、シリンダハウジングの内壁に対する動的なシール手段の押圧力をも減少させることができる。すなわち、本発明によれば、排気ブレーキの制御シリンダの圧力室が、ピストンの前記終端位置においてのみ、または少なくとも前記終端位置の近傍においてのみ完全にシールされている。
【００１１】
排気ブレーキの制御シリンダの特殊な別の静的なシール手段は、以下に挙げる有利な構成により実現され得る。
【００１２】
第１の有利な構成では、静的なシール手段を、ピストンの動的なシールリングの側面により実現することが提案される。この側面は、ばね室内部に配置された円形の弁座と協働する。したがって、動的なシールリングは機能統合された１つの構成部分を形成している。すなわち、この構成部分は、前記円形の弁座を操作するためにも働く。この円形の弁座は、ピストンが、前で説明した終端位置に到達した場合に、前記動的なシールリングによって閉じられる。
【００１３】
前記円形の弁座は、シリンダの内側のブシュのフロント側に配置されていると好ましい。この内側のブシュは直接にシリンダカバーに一体成形され得る。この場合、この内側のブシュは軸方向でシリンダカバーからばね室内部に突入するように延びている。
【００１４】
第２の有利な構成では、本発明における静的なシール手段が、択一的に付加的な静的なシールリングを有していてよい。この付加的な静的なシールリングは、ばね室の内部に配置されていて、好ましくはシリンダカバーの内側に配置されている。この付加的な静的なシールリングは、ピストンの側に配置された円形の弁座と協働すると有利である。好ましくは、ピストンに設けられた前記円形の弁座は、ピストンに一体成形されて軸方向でピストンからばね室内部に突入するように延びる、組み込まれたブシュのフロント側に配置されていてよい。
【００１５】
本発明の別の構成では、ピストンの動的なシールリングが、ピストンの運動中に、僅かな連続的な漏れを十分に受けるようになっている。僅かな漏れにより、ばね室内部には環境雰囲気に対する正圧が形成され、これにより汚れの侵入が阻止される。ピストンの動的なシールリングの漏れおよび環境雰囲気への導出のためのシリンダハウジングのばね室の壁範囲に設けられたオプショナルな絞りは、ばね室内に環境雰囲気に比べて、汚れ侵入を阻止するための正圧が形成された場合に、ピストンが自動的に戻るように設定され得る。ばね室内部での正圧の助成効果を改善するために、さらに、シリンダハウジングの内壁に溝または直径段部を設けることができる。これにより、シリンダハウジングの内径が局所的に拡張されるので、これによりばね室内部の正圧効果が信頼性良く確保される。
【００１６】
排気ブレーキの制御シリンダのさらに別の有利な構成では、円筒状のシリンダハウジングがポット形に形成されることが推奨される。このポット形のシリンダハウジングは、唯一つのシリンダカバーによってのみ閉じられる。このシリンダカバーは中央でピストンロッドによって貫通される。シリンダカバーは、このために設けられた中央の開口に１つの動的なシール部材を有する。したがって、本発明の解決手段を主体とした、このような単動式のニューマチックシリンダを実現するためには、幾つかの少数の構成部分が互いに組み付けられるだけでよい。
【００１７】
好ましくは、圧力室のための供給接続部が、ポット形のシリンダハウジングの底範囲に射出成形によって一体成形されていることが望ましい。これに相応して、少なくともシリンダハウジングを、十分に耐熱性のプラスチックまたは軽金属から製造することができる。
【００１８】
以下に、本発明を改善する別の手段を、本発明の有利な実施形態の説明と共に図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】自動車エンジンのターボチャージャアッセンブリを示す概略的なブロック回路図である。
【図２】図１に示したターボチャージャの出口側における排ガス流の絞り手段を示す斜視図である。
【図３】排気ブレーキの制御シリンダのための前記別の静的なシール手段の第１実施形態を示す長手方向断面図である。
【図４】排気ブレーキの制御シリンダのための前記別の静的なシール手段の第２実施形態を示す長手方向断面図である。
【図５】図４に示した制御シリンダを、ピストンロッドの引き出された終端位置で示す長手方向断面図である。
【図６】図４および図５に示した原理をベースとした静的なシール手段のさらに別の変化形を示す長手方向断面図である。
【図７】図４および図５に示した原理をベースとした静的なシール手段のさらに別の下位変化形を示す長手方向断面図である。
【図８】図４および図５に示した原理をベースとした静的なシール手段のさらに別の下位変化形を示す長手方向断面図である。
【００２０】
図面中の符号ならびにその意味は、符号の説明に記載されている。原理的に、図面中、同一の構成部分は同じ符号で示されている。
【００２１】
有利な実施形態の詳細な説明
図１に示したように、車両エンジン１がターボチャージャ２を備えている。このターボチャージャ２はタービン部分３を有し、このタービン部分３は、介在している駆動軸５を介してコンプレッサ部分４に機械的に結合されている。車両エンジン１からの排ガスは排ガス管路６を通って排ガス入口７を介してターボチャージャ２のタービン部分３へ導かれる。排ガス流により、駆動軸５の回転が生ぜしめられ、これによりコンプレッサ部分４が駆動される。コンプレッサ部分４は、空気入口８を通じて環境雰囲気から新空気を吸い込み、これによりこの新空気は流入管９を介して、空気入口側で車両エンジン１に提供される。
【００２２】
付加的に、ターボチャージャ２の排ガス出口１０の範囲には、排気ブレーキ手段が配置されている。この排気ブレーキ手段は排気ブレーキ弁１１を有し、この排気ブレーキ弁１１はフラップ弁として形成されている。排気ブレーキ弁１１は排気ブレーキの制御シリンダ１２によって操作され、これにより排ガス出口１０の範囲におけるターボチャージャ２の出口側で排ガス流を絞ることによって減速機能が生ぜしめられる。
【００２３】
図２に示したように、排ガスブレーキ弁１１は排ガス出口１０内で、排気ブレーキの制御シリンダ１２の線状運動（直線運動）を、排ガスブレーキ弁１１を操作するための回転運動に変換するためのレバー１３によって結合される。このためには、排気ブレーキの制御シリンダ１２が、ねじ結合部１５によって支持フレーム１４に旋回可能に取り付けられている。ねじ結合部１５は排気ブレーキの制御シリンダ１２の一方の端部に配置されている。ねじ結合部１５とは反対の側では、排気ブレーキの制御シリンダ１２のピストンロッド（図示しない）が、介在するばねエレメント１６を介してレバー１３の一端に取り付けられている。
【００２４】
図３に示したように、排気ブレーキの制御シリンダ１２の第１実施形態は、シリンダハウジング１７を有する。このシリンダハウジング１７はポット形に形成されており、シリンダハウジング１７の底範囲１８には、圧縮空気用の供給接続部１９が配置されている。シリンダハウジング１７はシリンダカバー２０によって閉じられる。このシリンダカバー２０はシリンダハウジング１７の、底範囲１８とは反対の側の端部に配置されていて、シリンダハウジング１７の開いた範囲にねじ締結により取り付けられている。さらに、シリンダカバー２０は排気ブレーキの制御シリンダ１２のピストンロッド２１を貫通案内するための中央開口を有する。
【００２５】
ピストンロッド２１は内側でピストン２２に取り付けられている。ピストン２２はシリンダハウジング１７内に収納されている。ピストン２２はシリンダハウジング１７をばね室２３と圧力室２４とに分割している。ばね室２３の内部には、戻しばね２５が収納されており、この戻しばね２５はピストンロッド２１を取り囲んでいる。圧力室２４は、圧力源（図示しない）から供給接続部１９を介して圧縮空気で負荷されるようになっている。
【００２６】
ピストンロッド２１のための戻し力を発生させるためには、圧力室２４内に圧縮空気が装入され、これにより、ターボチャージャ２の排気ブレーキ弁１１（図３には図示しない）のための開放力が形成される。これとは異なり、戻しばね２５によって排ガス背圧と共に形成される操作力は、ピストンロッド２１を負荷するために利用され、これによりピストンロッド２１は排気ブレーキ弁１１のための閉鎖力を発生させる。
【００２７】
ピストン２２には、動的なシールリング２６が半径方向外側で配置されている。シールリング２６はシリンダハウジング１７の内壁に対してピストン２２を動的にシールする。ピストン２２の動的なシールリング２６は、ピストンの運動中に僅かな連続的な漏れを受け、これによりばね室２３内にコントロールされた正圧が形成される。ばね室２３内の正圧はさらに、シリンダカバー２０内に挿入されている、環境雰囲気に対する逆止弁手段によって制御される。動的なシールリング２６を通ってばね室２３の方向へ向かう漏れは、動的なシールリング２６の側面２７が、該側面２７に対応する円形の弁座２８に到達すると、中断される。この場合、システムは外部に対して密となる。円形の弁座２８は、内側のブシュ２９のフロント側に配置されており、このブシュ２９は、軸方向に向けられてシリンダカバー２０からばね室２３に突入するように延びている。
【００２８】
図４には、本発明の別の実施形態が図示されている。この場合、静的なシール手段は付加的な静的なシールリング３０を有する。付加的な静的なシールリング３０は、ばね室２３の内部でシリンダカバー２０の内側に配置されている。静的なシールリング３０は円形の弁座３１と協働する。この弁座３１はピストン２２に形成されている。ピストン２２の円形の弁座３１は、内側のブシュ３２のフロント側に配置されている。内側のブシュ３２はピストン２２に一体成形されていて、ばね室２３の方向に延びている。
【００２９】
図５には、排気ブレーキの制御シリンダ１２´が、ピストンロッド２１の引き出された終端位置で示されている。この終端位置では、ピストン２２の円形の弁座３１が、シリンダカバー２０に設けられた対応するシールリング３０と接触している。この位置では、引き続き圧力室２４からばね室２３を経由して圧力が流れることが阻止される。この場合にも、動的なシールリング２６には、シリンダハウジング１７の内壁に対して小さな遊びが形成されており、これにより圧力室２４からばね室２３を経由して環境雰囲気へと通じた僅かな漏れ圧力流が生ぜしめられる。
【００３０】
図６に示した実施形態では、排気ブレーキの制御シリンダ１２´のシリンダカバー２０に別の静的なシールリング３０´が設けられている。この静的なシールリング３０´は、内部のブシュ３２の遠位の端部の縁範囲におけるオーバラップによって弁座３１´と協働する。
【００３１】
図７に示したように、シリンダハウジング１７の内壁には、環状の溝３３が設けられている。この溝３３は、ピストン２２の行程運動中に、規定された正圧衝撃を発生させるためにシリンダハウジング１７の内径を局所的に増大させている。
【００３２】
図８に示した実施形態では、溝の代わりに、シリンダハウジング１７の内壁に直径段部３４が設けられている。この直径段部３４は、前で説明した目的と同じ目的のために働く。
【符号の説明】
【００３３】
１  車両エンジン
２  ターボチャージャ
３  タービン部分
４  コンプレッサ部分
５  駆動軸
６  排ガス管路
７  排ガス入口
８  空気入口
９  流入官
１０  排ガス出口
１１  排気ブレーキ弁
１２  制御シリンダ
１３  レバー
１４  支持フレーム
１５  ねじ結合部
１６  ばねエレメント
１７  シリンダハウジング
１８  底範囲
１９  供給接続部
２０  シリンダカバー
２１  ピストンロッド
２２  ピストン
２３  ばね室
２４  圧力室
２５  圧縮ばねもしくは戻しばね
２６  動的なシールリング
２７  側面
２８  弁座
２９  内側のブシュ
３０  静的なシールリング
３１  弁座
３２  内側のブシュ
３３  溝
３４  直径段部
【図１】
2013525680.tif 000003
【図２】
2013525680.tif 000004
【図３】
2013525680.tif 000005
【図４】
2013525680.tif 000006
【図５】
2013525680.tif 000007
【図６】
2013525680.tif 000008
【図７】
2013525680.tif 000009
【図８】
2013525680.tif 000010
【国際調査報告】
2013525680.tif 000011
2013525680.tif 000012
2013525680.tif 000013
2013525680.tif 000014
2013525680.tif 000015
2013525680.tif 000016