DE102010016037A1 - Switchover valve, particularly for controlling hydraulic fluid flow of internal combustion engine, has ballpoint mechanism, which is engaged by applying actuating impulse to actuating unit of ballpoint mechanism - Google Patents

Switchover valve, particularly for controlling hydraulic fluid flow of internal combustion engine, has ballpoint mechanism, which is engaged by applying actuating impulse to actuating unit of ballpoint mechanism Download PDF

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Abstract

The switchover valve (1) has a ballpoint mechanism (2), which is engaged by applying an actuating impulse to an actuating unit (3) of the ballpoint mechanism and is coupled with the switchover valve in such way that the two engagement positions corresponds to a respective switching position of a control piston (6) of the switchover valve. The control piston of the switchover valve is displaceable in opposite direction of the actuating impulse around a predetermined path. An independent claim is also included for an internal combustion engine.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Umschaltventil, insbesondere zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, und auf einen Verbrennungsmotor mit einem derartigen Umschaltventil.The present invention relates to a switching valve, in particular for controlling a hydraulic fluid flow, and to an internal combustion engine with such a switching valve.
  • Obwohl auf beliebige Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Personenkraftfahrzeug näher erläutert.Although applicable to any vehicle, the present invention and its underlying problem is explained in more detail with respect to a passenger car.
  • Bei Verbrennungsmotoren wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein so genanntes ”Klopfen” des Verbrennungsmotors vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich des Verbrennungsmotors, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein ”Klopfen” auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich eines Verbrennungsmotors kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind verschiedene Systeme beschrieben.In internal combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine. Under compression ratio is generally understood the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In internal combustion engines with spark ignition, in particular gasoline engines, which have a fixed compression ratio, the compression ratio, however, may only be selected so high that so-called "knocking" of the internal combustion engine is avoided during full-load operation. However, for the much more frequently occurring partial load range of the internal combustion engine, ie with low cylinder filling, the compression ratio with higher values could be selected without "knocking" occurring. The important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable. Various systems are described for adjusting the compression ratio.
  • Die DE 10 2005 055 199 beschreibt ein System, bei dem die Pleuellänge variabel einstellbar ist. Die Variation der Pleuellänge erfolgt durch eine Verdrehung eines exzentrischen Pleuelauges. Die Verdrehung des Pleuelauges wird durch Einwirken von Massen- und Gaskräften des Verbrennungsmotors initiiert, wobei die Drehbewegung durch mit Motoröl beaufschlagte Kolben im Pleuel unterstützt wird. Zur Regelung der Drehbewegung des exzentrischen Pleuelauges wird jeweils einer der Kolben mit Motoröl druckbeaufschlagt, während der andere Kolben drucklos geschaltet ist. Die Ansteuerung der Kolben erfolgt über ein 3/2-Wegeventil. Zur Umschaltung des 3/2-Wegeventils muss dieses mechanisch betätigt werden. Hierzu ist eine aufwändige Lösung aus Kulissenbahnen, Schalt- und Schiebestangen, die beispielsweise von außen elektromotorisch angesteuert werden, vorgesehen. Dies erfordert jedoch umfangreiche Änderungen am Verbrennungsmotor.The DE 10 2005 055 199 describes a system in which the connecting rod length is variably adjustable. The variation of the connecting rod length is carried out by a rotation of an eccentric connecting rod eye. The rotation of the connecting rod eye is initiated by the action of mass and gas forces of the internal combustion engine, wherein the rotational movement is assisted by acted upon with engine oil piston in the connecting rod. To control the rotational movement of the eccentric connecting rod each one of the piston is pressurized with engine oil, while the other piston is depressurized. The pistons are controlled via a 3/2-way valve. To switch the 3/2-way valve, this must be operated mechanically. For this purpose, a complex solution of slide tracks, switching and push rods, which are driven by an electric motor, for example, provided from outside. However, this requires extensive changes to the internal combustion engine.
  • Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Umschaltventil zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile beseitigt.Thus, the present invention has for its object to provide an improved changeover valve, which eliminates the disadvantages mentioned above.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Umschaltventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.This object is achieved by a switching valve with the features of claim 1 and / or by an internal combustion engine with the features of claim 13.
  • Demgemäß sind vorgesehen:
    Ein Umschaltventil, insbesondere zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, mit einer Kugelschreibermechanik, welche durch Aufbringen eines Betätigungsimpulses auf ein Betätigungsmittel der Kugelschreibermechanik wechselweise in einer ersten oder in einer zweiten Raststellung einrastbar und derart mit dem Umschaltventil gekoppelt ist, dass die erste oder die zweite Raststellung einer jeweiligen ersten oder zweiten Schaltstellung eines Steuerkolbens des Umschaltventils entspricht.
    Accordingly, it is provided:
    A switching valve, in particular for controlling a hydraulic fluid flow, with a ballpoint pen mechanism, which is engageable by applying an actuating pulse to an actuating means of the ballpoint pen mechanism alternately in a first or in a second detent position and coupled to the switching valve, that the first or the second detent position of a respective first or second switching position of a control piston of the switching valve corresponds.
  • Ein Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit: einem derartigen Umschaltventil; und einer Pleuelstangenanordnung mit einer in einem Pleuellagerauge und/oder einem Hublagerauge angeordneten hydraulisch verstellbaren Exzentereinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei ein Verstellweg der Exzentereinrichtung mittels des Umschaltventils steuerbar ist.An internal combustion engine having an adjustable compression ratio, comprising: such a switching valve; and a connecting rod assembly with a arranged in a connecting rod eye and / or a Hublagerauge hydraulically adjustable eccentric means for adjusting an effective connecting rod length, wherein an adjustment of the eccentric means of the switching valve is controllable.
  • Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Umschaltventil vorzusehen, welches mit einer Kugelschreibermechanik versehen ist, die durch Aufbringen eines Betätigungsimpulses das Umschaltventil wechselweise von einer ersten in eine zweite Schaltstellung und umgekehrt schaltet.The basic idea of the present invention is to provide a change-over valve which is provided with a ball-point pen mechanism which switches the change-over valve alternately from a first to a second switching position and vice versa by applying an actuating pulse.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Umschaltventils bzw. des im Patentanspruch 13 angegebenen Verbrennungsmotors.In the dependent claims are advantageous refinements and improvements of the specified in claim 1 switching valve or specified in claim 13 internal combustion engine.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist zum Schalten des Umschaltventils von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung durch Aufbringen des Betätigungsimpulses auf das Betätigungsmittel der Kugelschreibermechanik der Steuerkolben des Umschaltventils in etwa entgegen einer Richtung des Betätigungsimpulses um einen vorbestimmten Weg verlagerbar. Dies ermöglicht vorteilhaft ein einfaches Umschalten des Umschaltventils von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung.According to a preferred development is for switching the switching valve from the first switching position to the second switching position by applying the actuating pulse to the actuating means of the ballpoint pen mechanism of the control piston of the switching valve in a direction opposite to a direction of the actuating pulse displaced by a predetermined distance. This advantageously allows a simple switching of the switching valve from the first switching position to the second switching position.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zum Schalten des Umschaltventils von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung durch Aufbringen des Betätigungsimpulses auf das Betätigungsmittel der Kugelschreibermechanik der Steuerkolben des Umschaltventils in etwa in der Richtung des Betätigungsimpulses um den vorbestimmten Weg verlagerbar. Dies ermöglicht vorteilhaft ein einfaches Umschalten des Umschaltventils von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung. According to a further preferred embodiment, for switching the switching valve from the second switching position to the first switching position by applying the actuating pulse to the actuating means of the ballpoint pen mechanism of the control piston of the switching valve in approximately the direction of the actuating pulse by the predetermined distance displaced. This advantageously allows a simple switching of the switching valve from the second switching position to the first switching position.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Kugelschreibermechanik nach Art einer SecuritTM-Mechanik ausgebildet, insbesondere mit: einer Steuerhülse zur axialen Führung des Betätigungsmittels und einer Verdrehhülse; und einer Federeinrichtung, welche den Steuerkolben, die Verdrehhülse und das Betätigungsmittel gegen den Betätigungsimpuls axial federvorverspannt, wobei die Verdrehhülse mit der Steuerhülse und dem Betätigungsmittel derart in Wirkverbindung steht, dass bei dem Aufbringen des Betätigungsimpulses auf das Betätigungsmittel dieses bezüglich der Steuerhülse mitsamt der Verdrehhülse derart axial verlagerbar ist, dass die Verdrehhülse wechselweise von der ersten in die zweite Raststellung bringbar ist. Hierdurch ist bei einer Betätigung des Umschaltventils aus nur einer Betätigungsrichtung dieses zuverlässig in die beiden Schaltstellungen bringbar, wodurch sich die Anwendung des Umschaltventils vereinfacht.According to a further preferred development, the ballpoint pen mechanism is designed in the manner of a Securit mechanism, in particular with: a control sleeve for the axial guidance of the actuating means and a torsion sleeve; and a spring device which axially prestresses the control piston, the rotary sleeve and the actuating means against the actuating pulse, wherein the rotary sleeve is in operative connection with the control sleeve and the actuating means such that when the actuating pulse is applied to the actuating means, this with respect to the control sleeve together with the rotary sleeve is axially displaceable, that the turning sleeve can be brought alternately from the first to the second detent position. In this way, upon actuation of the reversing valve from only one actuating direction, this can be brought reliably into the two switching positions, which simplifies the use of the reversing valve.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Umschaltventil gekennzeichnet durch eine Steuerhülse, welche auf einer Innenwand angeordnete bezüglich einer Längsrichtung der Steuerhülse axial verlaufende Steuerhülsenrippen, einer Stirnseite der Steuerhülse zugeordnete schräge Steuerhülsenrippen-Stirnflächen und zwischen jeweils zwei benachbarten Steuerhülsenrippen angeordnete Steuerhülsennuten aufweist, welche bezüglich der Längsrichtung der Steuerhülse abwechselnd verschiedene Steuerhülsennuten-Tiefen aufweisen; eine zumindest abschnittsweise in der Steuerhülse angeordnete Verdrehhülse, welche zu den Steuerhülsennuten komplementäre Verdrehhülsenrippen und den schrägen Steuerhülsenrippen-Stirnflächen zugewandte schräge Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen aufweist; den Steuerkolben, welcher in Wirkkontakt mit einer Stirnfläche der Verdrehhülse steht; das Betätigungsmittel, welches mittels Betätigungsmittelrippen in den Steuerhülsennuten führbar ist und eine gezahnte Ringfläche aufweist, welche in Wirkkontakt mit den Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen steht; und eine Federeinrichtung, welche den Steuerkolben, die Verdrehhülse und das Betätigungsmittel gegen den Betätigungsimpuls federvorverspannt. Hierdurch ist eine einfache Herstellbarkeit des Umschaltventils gewährleistet.According to a further preferred embodiment, the changeover valve is characterized by a control sleeve, which arranged on an inner wall with respect to a longitudinal direction of the control sleeve axially extending control sleeve ribs, an end face of the control sleeve associated oblique control sleeve rib end faces and between each two adjacent control sleeve ribs arranged Steuerhülsennuten, which with respect to the longitudinal direction the control sleeve alternately have different control sleeve groove depths; an at least partially arranged in the control sleeve rotational sleeve having complementary to the control sleeve grooves Verdrehhülsenrippen and the oblique control sleeve rib end faces facing oblique Verdrehhülsenrippen-end faces; the control piston, which is in operative contact with an end face of the torque tube; the actuating means, which is feasible by means of actuating means ribs in the Steuerhülsennuten and having a toothed annular surface, which is in operative contact with the Verdrehhülsenrippen-end faces; and spring means biasing the control piston, the torque tube, and the actuating means against the actuating pulse. This ensures easy manufacturability of the switching valve.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist bei einem Aufbringen des Betätigungsimpulses auf das Betätigungsmittel dieses mit der Verdrehhülse in die Steuerhülse hinein gegen eine Federkraft der Federeinrichtung derart verlagerbar, dass die Verdrehhülsenrippen außer Eingriff mit den zugeordneten Steuerhülsennuten mit einer ersten Steuerhülsennuten-Tiefe gelangen, wobei die verzahnte Ringfläche und die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen derart in Wirkkontakt stehen, dass die Verdrehhülse eine erste Rotationsbewegung vollzieht, wobei die Steuerhülsenrippen-Stirnflächen und die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen derart aufeinander abgleiten, dass die Verdrehhülse eine zweite Rotationsbewegung vollzieht, wobei die Verdrehhülsenrippen in Steuerhülsennuten mit einer zweiten Steuerhülsennuten-Tiefe eingreifen, wobei die Verdrehhülse in einer der Raststellungen einrastet, und wobei der Steuerkolben aufgrund der Wirkverbindung mit der Verdrehhülse in eine der Schaltstellungen verbringbar ist. Dies ermöglicht ein zuverlässiges und sicheres Umschalten von der ersten in die zweite Schaltstellung und umgekehrt, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Umschaltventils erhöht.According to a further preferred development, when the actuating pulse is applied to the actuating means, the latter is displaceable with the torsion sleeve into the control sleeve against a spring force of the spring device in such a way that the torsion sleeve ribs disengage from the associated control sleeve grooves with a first depth of the control sleeve groove, wherein the toothed Ring face and the Verdrehhülsenrippen-end faces are in operative contact, that the Verdrehhülse performs a first rotational movement, the Steuerhülsenrippen end faces and Verdrehhülsenrippen-end surfaces slide on each other such that the Verdrehhülse performs a second rotational movement, the Verdrehhülsenrippen in Steuerhülsennuten with a second Steuerhülsennuten Engage depth, the rotational sleeve engages in one of the locking positions, and wherein the control piston due to the operative connection with the rotary sleeve in one of the Schaltst is achievable. This allows a reliable and safe switching from the first to the second switching position and vice versa, whereby the reliability of the switching valve increases.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht eine Anzahl der Verdrehhülsenrippen der Hälfte einer Anzahl der Steuerhülsennuten. Hierdurch wird zuverlässig gewährleistet, dass die Verdrehhülse in der Steuerhülse geführt ist.According to a further preferred embodiment, a number of Verdrehhülsenrippen the half of a number of Steuerhülsennuten. This reliably ensures that the torsion sleeve is guided in the control sleeve.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Kugelschreibermechanik nach Art einer Kugel-Mechanik ausgebildet, insbesondere mit: einer Steuerhülse zur axialen Führung des Betätigungsmittels; einer Kugel, welche verschieblich in einer Radialnut der Steuerhülse angeordnet ist; und einer Federeinrichtung, welche den Steuerkolben und das Betätigungsmittel gegen den Betätigungsimpuls axial federvorverspannt, wobei die Kugel mit einer in dem Betätigungsmittel vorgesehenen Nut derart in Wirkverbindung steht, dass bei dem Aufbringen des Betätigungsimpulses auf das Betätigungsmittel dieses bezüglich der Steuerhülse derart axial verlagerbar ist, dass das Betätigungsmittel aufgrund der Wirkverbindung mit der Kugel wechselweise von der ersten in die zweite Raststellung bringbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellbarkeit des Umschaltventils.According to a further preferred development, the ballpoint pen mechanism is designed in the manner of a ball mechanism, in particular with: a control sleeve for the axial guidance of the actuating means; a ball which is slidably disposed in a radial groove of the control sleeve; and a spring device which axially prestresses the control piston and the actuating means against the actuating pulse, wherein the ball is in operative connection with a groove provided in the actuating means such that when the actuating pulse is applied to the actuating means, it is axially displaceable with respect to the control sleeve the actuating means due to the operative connection with the ball can be brought alternately from the first to the second detent position. This allows a particularly easy manufacturability of the switching valve.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Nut als herzförmige Nut ausgebildet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Führung der Kugel in die beiden Raststellungen der Kugelschreibermechanik.According to a further preferred embodiment, the groove is formed as a heart-shaped groove. This allows a reliable guidance of the ball in the two detent positions of the ballpoint pen mechanism.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerhülse als Ventilbohrung ausgebildet, insbesondere als Ventilbohrung in einem Ventilblock mit jeweiligen Fluidnuten des Steuerkolbens zugeordneten die Ventilbohrung durchbrechenden Fluidleitungen. Hierdurch wird der Einsatzbereich des Umschaltventils vorteilhaft erweitert. According to a further preferred development, the control sleeve is designed as a valve bore, in particular as a valve bore in a valve block with respective fluid grooves of the control piston associated with the valve bore through the fluid lines. As a result, the range of application of the changeover valve is advantageously extended.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betätigungsimpuls durch einen Fluiddruck aufbringbar, wodurch die Bedienung des Umschaltventils vereinfacht wird und dessen Einsatzbereich erweitert wird.According to a preferred embodiment, the actuating pulse can be applied by a fluid pressure, whereby the operation of the switching valve is simplified and its application area is expanded.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Federeinrichtung derart ausgebildet, dass ein Betätigen des Umschaltventils erst bei einem Betätigungsimpuls oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes erfolgt. Dies verhindert zuverlässig ein ungewolltes Schalten des Umschaltventils, wodurch dessen Zuverlässigkeit erhöht wird.According to a preferred embodiment, the spring device is designed such that an actuation of the changeover valve takes place only at an actuation pulse above a predetermined threshold value. This reliably prevents accidental switching of the switching valve, thereby increasing its reliability.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Umschaltventil in die Pleuelstangenanordnung, insbesondere in einen Bereich des Hublagerauges, integriert, wodurch das Umschaltventil nur geringen Bauraum einnimmt. Hierdurch wird der Einsatzbereich des Umschaltventils vorteilhaft erweitert.According to a further preferred development, the changeover valve is integrated in the connecting rod arrangement, in particular in a region of the lifting bearing eye, whereby the changeover valve takes up only small installation space. As a result, the range of application of the changeover valve is advantageously extended.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betätigungsimpuls durch einen Motoröldruck aufbringbar, wobei der Verbrennungsmotor Mittel, beispielsweise eine regelbare Ölpumpe oder einen Druckspeicher, zum kurzzeitigen Erhöhen des Motoröldrucks aufweist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Integration des Umschaltventils in vorhandene Motorölsysteme, wodurch der Einsatzbereich des Umschaltventils erweitert wird.According to a preferred embodiment, the actuating pulse can be applied by an engine oil pressure, wherein the internal combustion engine has means, for example a controllable oil pump or a pressure accumulator, for briefly increasing the engine oil pressure. This advantageously makes it possible to integrate the changeover valve into existing engine oil systems, thereby widening the range of use of the changeover valve.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying schematic figures of the drawing.
  • Von den Figuren zeigen:From the figures show:
  • 1 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung; 1 a partial sectional view of a switching valve according to a preferred embodiment of the present invention in a first switching position;
  • 2 eine Teilansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1; 2 a partial view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to the 1 ;
  • 3 eine Schnittansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Schnittlinie III-III der 1; 3 a sectional view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention along the section line III-III of 1 ;
  • 4 eine weitere Teilansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1 in einer Zwischenschaltstellung; 4 a further partial view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to the 1 in an intermediate switching position;
  • 5 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1 in einer zweiten Schaltstellung; 5 a partial sectional view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to the 1 in a second switching position;
  • 6 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung; 6 a partial sectional view of a switching valve according to another preferred embodiment of the present invention in a first switching position;
  • 7 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 6 in einer zweiten Schaltstellung; 7 a partial sectional view of the switching valve of the further preferred embodiment of the present invention according to the 6 in a second switching position;
  • 8 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung; 8th a partial sectional view of a switching valve according to yet another preferred embodiment of the present invention in a first switching position;
  • 9 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 8 in einer zweiten Schaltstellung; 9 a partial sectional view of the switching valve of the still another preferred embodiment of the present invention according to the 8th in a second switching position;
  • 10 eine Seitenansicht eines beispielhaften Anwendungsfall eines Umschaltventils in einem ersten Betriebszustand; 10 a side view of an exemplary application of a switching valve in a first operating condition;
  • 11 eine weitere Seitenansicht des beispielhaften Anwendungsfall eines Umschaltventils gemäß der 10 in einem zweiten Betriebszustand; und 11 a further side view of the exemplary application of a switching valve according to the 10 in a second operating state; and
  • 12 einen beispielhaften Öldruckverlauf zum Ansteuern eines Umschaltventils. 12 an exemplary oil pressure curve for driving a switching valve.
  • In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawing, the same reference numerals designate the same or functionally identical components, unless indicated otherwise.
  • Die 1 bis 5, auf die im Folgenden gleichzeitig Bezug genommen wird, zeigen eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Umschaltventils 1 mit einer Kugelschreibermechanik 2, insbesondere zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, in einer ersten Schaltstellung. Das Umschaltventil 1 weist einen Steuerkolben 6 mit einer Fluidnut 28 auf. Der Steuerkolben 6 weist eine zylindrische Grundform auf, wobei in einer Mantelfläche des Steuerkolbens 6 die Fluidnut 28 in Form einer Ringnut 28 vorgesehen ist. Der Steuerkolben 6 ist beispielsweise in einer Ventilbohrung 26 des Umschaltventils 1 bevorzugt axial verschieblich gelagert. Die Ventilbohrung 26 ist bevorzugt in einen Ventilblock 27 eingebracht. In dem Ventilblock 27 sind Fluidleitungen 30, 31 vorgesehen, welche durch die Ventilbohrung 26 durchbrochen werden. Die Fluidleitungen 30, 31 sind dabei bezüglich einer Mittelachse 39 der Ventilbohrung 26 in axialer Richtung bevorzugt voneinander beabstandet angeordnet. Die Ventilbohrung 26 ist bevorzugt als Sacklochbohrung ausgebildet. Alternativ dazu kann die Ventilbohrung auch als Durchgangsbohrung ausgebildet sein. Zwischen einer Stirnfläche 40 der Ventilbohrung 26 und einer Stirnfläche 41 des Steuerkolbens 6 ist eine Federeinrichtung 10, insbesondere in Form einer Druckfeder 10 angeordnet. Die Federeinrichtung 10 kann anstatt gegen die Stirnfläche 40 auch gegen einen in einer entsprechenden Ringnut der Ventilbohrung 26 montierten Sicherungsring gespannt sein. Die Ventilbohrung 26 kann dann beispielsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet sein. Die Fluidleitungen 30, 31 sind derart in Axialrichtung der Ventilbohrung 26 angeordnet, dass durch ein axiales Verschieben des Steuerkolbens 6 in der Ventilbohrung 26 immer eine der Fluidleitungen 30, 31 durch den Steuerkolben 6 verschlossen ist. In 1 ist beispielhaft die Fluidleitung 31 mittels des Steuerkolbens 6 verschlossen. Durch die Fluidleitung 30 kann ein Fluid strömen, was mittels der Pfeile 4, 5 angedeutet ist.The 1 to 5 , to which reference will be made hereinafter, show a first exemplary embodiment of a switching valve 1 with a ballpoint pen mechanism 2 , in particular for controlling a hydraulic fluid flow, in a first switching position. The changeover valve 1 has a control piston 6 with a fluid groove 28 on. The control piston 6 has a cylindrical basic shape, wherein in a lateral surface of the control piston 6 the fluid groove 28 in the form of an annular groove 28 is provided. The control piston 6 is for example in a valve bore 26 the changeover valve 1 preferably mounted axially displaceable. The valve bore 26 is preferably in a valve block 27 brought in. In the valve block 27 are fluid lines 30 . 31 provided, which through the valve bore 26 be broken. The fluid lines 30 . 31 are doing with respect to a central axis 39 the valve bore 26 Preferably arranged spaced apart in the axial direction. The valve bore 26 is preferably designed as a blind hole. Alternatively, the valve bore may also be formed as a through hole. Between a frontal area 40 the valve bore 26 and a face 41 of the control piston 6 is a spring device 10 , in particular in the form of a compression spring 10 arranged. The spring device 10 can instead of against the face 40 also against one in a corresponding annular groove of the valve bore 26 be mounted clamped circlip. The valve bore 26 can then be formed for example as a through hole. The fluid lines 30 . 31 are so in the axial direction of the valve bore 26 arranged that by an axial displacement of the control piston 6 in the valve bore 26 always one of the fluid lines 30 . 31 through the control piston 6 is closed. In 1 is exemplary the fluid line 31 by means of the control piston 6 locked. Through the fluid line 30 can flow a fluid, which means the arrows 4 . 5 is indicated.
  • An einer zweiten Stirnfläche 42 des Steuerkolbens 6 anliegend ist die Kugelschreibermechanik 2 angeordnet, welche beispielsweise nach Art einer so genannten SecuritTM-Mechanik ausgeführt sein kann. Die Kugelschreibermechanik 2 weist eine an der Stirnfläche 42 des Steuerkolbens 6 anliegende Verdrehhülse 9 und ein mit der Verdrehhülse 9 in Wirkverbindung stehendes Betätigungsmittel 3 auf. Vorzugsweise ist der Steuerkolben 6 mit der Verdrehhülse 9 einstückig ausgebildet. Das Betätigungsmittel 3 ist bevorzugt als Druckstempel 3 ausgebildet. Die Verdrehhülse 9 und das Betätigungsmittel 3 sind zumindest abschnittsweise von einer Steuerhülse 8 der Kugelschreibermechanik 2 umgeben. Die Steuerhülse 8 kann beispielsweise integraler Bestandteil der Ventilbohrung 26 sein. Die Steuerhülse 8 kann in der Ventilbohrung 26 verdrehfest aber axial frei verschieblich, beispielsweise radialspielbehaftet, aufgenommen sein.At a second end face 42 of the control piston 6 fitting is the ballpoint pen mechanism 2 arranged, which may be performed for example in the manner of a so-called Securit TM mechanism. The ballpoint pen mechanism 2 has one at the end face 42 of the control piston 6 fitting torsion sleeve 9 and one with the torsion sleeve 9 operatively connected actuating means 3 on. Preferably, the control piston 6 with the torsion sleeve 9 integrally formed. The actuating means 3 is preferred as a printing stamp 3 educated. The torsion sleeve 9 and the actuating means 3 are at least partially from a control sleeve 8th the ballpoint pen mechanism 2 surround. The control sleeve 8th can for example be an integral part of the valve bore 26 be. The control sleeve 8th can in the valve bore 26 rotationally fixed but axially freely displaceable, for example, radialspielbehaftet be recorded.
  • Die 2 illustriert das Umschaltventil 1 gemäß der 1, wobei zur besseren Erläuterung die Steuerhülse 8 und der Ventilblock 27 mit den Fluidleitungen 30, 31 nicht dargestellt ist. Die Verdrehhülse 9 weist einen ersten Zylinderabschnitt 43 auf, dessen eine Stirnfläche 44 an der Stirnfläche 42 des Steuerkolbens 6 anliegt. Der erste Zylinderabschnitt 43 weist auf seiner Mantelfläche Verdrehhülsenrippen 16 auf, welche bezüglich eines Umfangs des ersten Zylinderabschnitts 43 regelmäßig beabstandet voneinander angeordnet sind. Mindestens weist die Verdrehhülse 9 eine Verdrehhülsenrippe 16 auf. Beispielsweise weist die Verdrehhülse 9 jedoch vier Verdrehhülsenrippen 16 auf. Die Verdrehhülsenrippen 16 weisen an ihren der Stirnfläche 44 des ersten Zylinderabschnitts 43 abgewandten Stirnfläche 46 schräge Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 auf. Die Verdrehhülse 9 weist einen zweiten Zylinderabschnitt 45 auf, der sich aus der Stirnfläche 46 des ersten Zylinderabschnitts 43 erstreckt. Der zweite Zylinderabschnitt 45 weist bevorzugt einen kleineren Außendurchmesser als der erste Zylinderabschnitt 43 auf.The 2 illustrates the changeover valve 1 according to the 1 , wherein for better explanation, the control sleeve 8th and the valve block 27 with the fluid lines 30 . 31 not shown. The torsion sleeve 9 has a first cylinder portion 43 on, whose one end face 44 at the frontal area 42 of the control piston 6 is applied. The first cylinder section 43 has on its lateral surface Verdrehhülsenrippen 16 which is relative to a circumference of the first cylinder section 43 are regularly spaced from each other. At least, the torsion sleeve 9 a twist sleeve rib 16 on. For example, the torsion sleeve 9 however, four twist sleeve ribs 16 on. The torsion sleeve ribs 16 indicate to their face 44 of the first cylinder section 43 opposite end face 46 oblique torsion sleeve rib end faces 17 on. The torsion sleeve 9 has a second cylinder portion 45 up, extending from the frontal area 46 of the first cylinder section 43 extends. The second cylinder section 45 preferably has a smaller outer diameter than the first cylinder portion 43 on.
  • Der zweite Zylinderabschnitt 45 wird zumindest abschnittsweise von dem Betätigungsmittel 3 aufgenommen, welches beispielsweise als Hülse mit einer bevorzugt geschlossenen Stirnfläche 47 ausgebildet ist. Parallel beabstandet von der Stirnfläche 47 ist eine gezahnte Ringfläche 20 des Betätigungsmittels 3 vorgesehen, welche in Wirkeingriff mit den schrägen Verdrehhülsen-Stirnflächen 17 der Verdrehhülse 9 steht. Auf einer Außenfläche des Betätigungsmittels 3 sind Betätigungsmittelrippen 19 vorgesehen, welche auf einem Umfang des Betätigungsmittels 3 vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Betätigungsmittelrippen 19 weisen bevorzugt einen geringfügig kleineren Außendurchmesser auf als die Verdrehhülsenrippen 16. Das Betätigungsmittel 3 weist weiterhin einen Absatz 48 auf, welcher sich ausgehend von der Stirnfläche 47 in Richtung der gezahnten Ringfläche 20 erstreckt. Vorzugsweise umfasst der Absatz 48 dabei in etwa ein Drittel einer Länge des Betätigungsmittels 3. Ein Außendurchmesser des Absatzes 48 des Betätigungsmittels 3 entspricht in etwa einem Bohrungsdurchmesser der Ventilbohrung 26, oder einem Wert größer als der Bohrungsdurchmesser der Ventilbohrung 26, wobei der Außendurchmesser des Absatzes 48 derart ausgestaltet ist, dass das Betätigungsmittel 3 in der Ventilbohrung 26 bevorzugt dichtend verschieblich ist. Das Betätigungsmittel 3 kann mittels der Federeinrichtung 10 gegen einen Axialanschlag, beispielsweise in Form eines in einer Ringnut der Ventilbohrung 26 angeordneten Sicherungsring, vorgespannt sein.The second cylinder section 45 is at least partially from the actuating means 3 taken, for example, as a sleeve with a preferably closed end face 47 is trained. Parallel spaced from the end face 47 is a toothed ring surface 20 of the actuating means 3 provided, which in operative engagement with the oblique Verdrehhülsen end faces 17 the torsion sleeve 9 stands. On an outer surface of the actuating means 3 are actuating ribs 19 provided, which on a circumference of the actuating means 3 preferably arranged uniformly spaced from each other. The actuator ribs 19 preferably have a slightly smaller outer diameter than the Verdrehhülsenrippen 16 , The actuating means 3 still has a paragraph 48 on, which is starting from the end face 47 in the direction of the toothed ring surface 20 extends. Preferably, the paragraph comprises 48 in about one third of a length of the actuating means 3 , An outside diameter of the heel 48 of the actuating means 3 corresponds approximately to a bore diameter of the valve bore 26 , or a value greater than the bore diameter of the valve bore 26 , where the outside diameter of the paragraph 48 is configured such that the actuating means 3 in the valve bore 26 preferably sealingly displaceable is. The actuating means 3 can by means of the spring device 10 against an axial stop, for example in the form of an annular groove in the valve bore 26 arranged retaining ring, be biased.
  • Die Steuerhülse 8 umschließt, wie bereits ausgeführt, das Betätigungsmittel 3 und die Verdrehhülse 9 zumindest abschnittsweise. Die 3 zeigt das Umschaltventil 1 in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III gemäß der 1. Zur vereinfachten Darstellung ist nur die Steuerhülse 8 dargestellt. Auf einer Innenwand 11 der Steuerhülse 8 sind bezüglich einer Längsrichtung der Steuerhülse 8 axial verlaufende Steuerhülsenrippen 12 angeordnet, welche schräge Steuerhülsenrippen-Stirnflächen 14 aufweisen, welche einer Stirnseite 13 der Steuerhülse 8 zugeordnet sind. Zwischen jeweils zwei benachbarten Steuerhülsenrippen 12 sind Steuerhülsennuten 15 ausgebildet, welche bezüglich der Längsrichtung der Steuerhülse 8 abwechselnd verschiedene Steuerhülsennuten-Tiefen t1, t2 aufweisen. Die Steuerhülsennuten 15 sind dabei derart ausgebildet, dass jeweils eine die gesamte Steuerhülse 8 durchlaufende Steuerhülsennut 15 mit der Tiefe t1, wobei die Tiefe t1 beispielsweise der Axiallänge der Steuerhülse 8 entspricht, im Wechsel mit einer Steuerhülsennut 15, welche die Steuerhülse 8 axial nur bis zu einer Tiefe t2 durchläuft, angeordnet ist. Die Verdrehhülsenrippen 16 und die Betätigungsmittelrippen 19 sind bevorzugt im Wirkeingriff mit den Steuerhülsennuten 15 und werden von diesen in einer Axialrichtung geführt. Eine Anzahl der Steuerhülsennuten 15 entspricht beispielsweise mindestens einer doppelten Anzahl der Verdrehhülsenrippen 16.The control sleeve 8th encloses, as already stated, the actuating means 3 and the torsion sleeve 9 at least in sections. The 3 shows the changeover valve 1 in a sectional view along the section line III-III according to the 1 , For simplified representation, only the control sleeve 8th shown. On an interior wall 11 the control sleeve 8th are with respect to a longitudinal direction of the control sleeve 8th axially extending control sleeve ribs 12 arranged, which oblique control sleeve rib end faces 14 which have a front side 13 the control sleeve 8th assigned. Between each two adjacent control sleeve ribs 12 are control sleeve grooves 15 formed, which with respect to the longitudinal direction of the control sleeve 8th have alternately different control keyway depths t1, t2. The control sleeve grooves 15 are designed such that in each case one the entire control sleeve 8th continuous control groove 15 with the depth t1, wherein the depth t1, for example, the axial length of the control sleeve 8th corresponds, in alternation with a Steuerhülsennut 15 which the control sleeve 8th axially passes only to a depth t2, is arranged. The torsion sleeve ribs 16 and the actuator ribs 19 are preferably in operative engagement with the control sleeve grooves 15 and are guided by them in an axial direction. A number of the control sleeve grooves 15 corresponds, for example, at least a double number of Verdrehhülsenrippen 16 ,
  • Die Funktionsweise des Umschaltventils 1 mit der Kugelschreibermechanik 2 nach Art der SecuritTM-Mechanik wird im Folgenden erläutert. Die 1 bis 3 stellen die Kugelschreibermechanik 2 in der ersten Raststellung bzw. das Umschaltventil 1 in der ersten Schaltstellung dar. In der ersten Schaltstellung ist die die Ventilbohrung 26 durchbrechende Fluidleitung 30 über die Fluidnut 28 des Steuerkolbens 6 geöffnet und die zweite Fluidleitung 31 ist durch den Steuerkolben 6 blockiert. In der ersten Raststellung der Kugelschreibermechanik befinden sich die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 zumindest punktförmig in Anlage mit Stirnflächen 49 derjenigen Steuerhülsennuten 15, welche die Steuerhülse 8 nur bis zu der Steuerhülsennuten-Tiefe t2 durchlaufen. Die Verdrehhülse 9 steht in axialer Richtung über die Steuerhülse 8 über.The operation of the switching valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2 The nature of Securit TM mechanics is explained below. The 1 to 3 put the ballpoint pen mechanism 2 in the first detent position or the changeover valve 1 in the first switching position. In the first switching position is the valve bore 26 breaking fluid line 30 over the fluid groove 28 of the control piston 6 opened and the second fluid line 31 is through the control piston 6 blocked. In the first detent position of the ballpoint pen mechanism are the Verdrehhülsenrippen-end faces 17 at least punctiform in contact with faces 49 those control sleeve grooves 15 which the control sleeve 8th only through to the control sleeve groove depth t2. The torsion sleeve 9 is in the axial direction over the control sleeve 8th above.
  • Zum Überführen der Kugelschreibermechanik 2 aus der ersten Raststellung in eine zweite Raststellung bzw. zum Überführen des Umschaltventils 1 von der ersten in dessen zweite Schaltstellung wird auf die Stirnfläche 47 des Betätigungsmittels 3 ein Betätigungsimpuls I aufgebracht. Hierzu wird kurzzeitig eine Kraft aufgebracht, welche gegen eine von der Federeinrichtung 10 verursachte Federkraft wirkt. Dieser Betätigungsimpuls kann beispielsweise über einen Öldruckimpuls auf das Betätigungsmittel 3 aufgebracht werden. Durch den Betätigungsimpuls I wird das Betätigungsmittel 3 mit der Verdrehhülse 9 und dem Steuerkolben 6 gegen die Federkraft der Federeinrichtung 10 in die Ventilbohrung 26 hinein verlagert. Dabei werden die Betätigungsmittelrippen 19 und die Verdrehhülsenrippen 16 in den Steuerhülsennuten 15 axial geführt. Die Verdrehhülse 9 wird dabei wie in 4 illustriert, axial soweit verlagert, dass die Verdrehhülsenrippen 16 außer Eingriff mit den entsprechenden Steuerhülsennuten 15 gelangen. Die Verdrehhülse 9 wird dann mittels des Betätigungsmittels 3 über die Steuerhülsennuten 15 heraus geschoben. Die Verdrehhülse 9 wird beispielsweise axial vollständig aus der Steuerhülse 8 herausgedrückt. Die Verdrehhülsenrippen 16 und die Betätigungsmittelrippen 19 sind derart zueinander umfänglich versetzt auf der Verdrehhülse 9 bzw. dem Betätigungsmittel 3 angeordnet, dass solange die Rippen 16 und 19 in den Führungshülsennuten 15 geführt sind, ein Abgleiten der schrägen Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 auf Zahnflanken der verzahnten Ringfläche 20 von der in 2 dargestellten Zwischenposition in die in 4 dargestellte stabile Endposition aufgrund der axialen Führung mittels der Steuerhülse 8 unterdrückt wird. In der in 2 dargestellten Position befinden sich die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 sozusagen in einer instabilen Zwischenposition auf den Zahnflanken der verzahnten Ringfläche 20. Befinden sich die Verdrehhülsenrippen 16 nicht mehr im Eingriff mit den Steuerhülsennuten 15 gleiten die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 auf den Zahnflanken der verzahnten Ringfläche 20, wodurch die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 die in 4 dargestellte stabile Endposition einnehmen. Dabei führt die Verdrehhülse 9 bezüglich der Steuerhülse 8 eine geringfügige erste Rotationsbewegung durch. Bei einer Beendung des Betätigungsimpulses I bewegt sich die Verdrehhülse 9 aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung 10 entgegen der Betätigungsrichtung des Betätigungsmittels 3 zurück. Da die Verdrehhülse 9 aufgrund des Abgleitens der Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 auf den Zahnflanken der gezahnten Ringfläche 20 des Betätigungsmittels 3 eine Rotationsbewegung durchgeführt hat, kommen die Verdrehhülsenrippen 16 nicht mehr mit den entsprechenden Steuerhülsennuten 15 mit der Tiefe t2 in Eingriff, sondern die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 kommen mit den Steuerhülsenrippen-Stirnflächen 14 in Kontakt. Dadurch gleiten die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen 17 auf den Steuerhülsenrippen-Stirnflächen 14 ab und die Verdrehhülse 9 vollzieht eine weitere zweite geringfügige Rotationsbewegung, wobei die Verdrehhülsenrippen 16 in Steuerhülsennuten 15 mit der Tiefe t1 eingeführt werden, welche die Steuerhülse 8 auf ihrer gesamten Axiallänge durchlaufen. Dadurch wird der erste Zylinderabschnitt 43 der Verdrehhülse 9 bevorzugt vollständig in der Steuerhülse 8 aufgenommen. Aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung 10 wird der Steuerkolben 6 mit seiner Stirnfläche 42 gegen die Stirnfläche 13 der Steuerhülse 8 gepresst. Die Kugelschreibermechanik 2 befindet sich nun in der in 5 illustrierten zweiten Raststellung, welche der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 1 entspricht. In der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 1 ist der Fluidkanal 30 blockiert und durch den Fluidkanal 31 kann ein Fluid strömen. Durch ein erneutes Aufbringen des Betätigungsimpulses I rotiert die Verdrehhülse 9 weiter und das Umschaltventil 1 wird wieder in seine erste Schaltstellung überführt.For transferring the ballpoint pen mechanism 2 from the first detent position into a second detent position or for transferring the reversing valve 1 from the first in the second switching position is on the end face 47 of the actuating means 3 an actuating pulse I applied. For this purpose, a force is applied for a short time, which is applied against one of the spring device 10 caused spring force acts. This actuation pulse can, for example, via an oil pressure pulse to the actuating means 3 be applied. By the actuating pulse I, the actuating means 3 with the torsion sleeve 9 and the control piston 6 against the spring force of the spring device 10 into the valve bore 26 shifted into it. In this case, the actuating means ribs 19 and the torsion sleeve ribs 16 in the control sleeve grooves 15 axially guided. The torsion sleeve 9 will be like in 4 illustrated axially displaced so far that the Verdrehhülsenrippen 16 out of engagement with the corresponding Steuerhülsennuten 15 reach. The torsion sleeve 9 is then by means of the actuating means 3 over the control sleeve grooves 15 pushed out. The torsion sleeve 9 For example, is completely out of the control sleeve axially 8th pushed out. The torsion sleeve ribs 16 and the actuator ribs 19 are circumferentially offset from each other on the rotating sleeve 9 or the actuating means 3 arranged that as long as the ribs 16 and 19 in the guide sleeve grooves 15 are guided, a sliding of the oblique Verdrehhülsenrippen-end faces 17 on tooth flanks of the toothed ring surface 20 from the in 2 shown intermediate position in the in 4 illustrated stable end position due to the axial guidance by means of the control sleeve 8th is suppressed. In the in 2 shown position are the Verdrehhülsenrippen-end faces 17 in an unstable intermediate position on the tooth flanks of the toothed ring surface, so to speak 20 , Are the torsion sleeve ribs 16 no longer in engagement with the control sleeve grooves 15 slide the Verdrehhülsenrippen front surfaces 17 on the tooth flanks of the toothed ring surface 20 , whereby the torsion sleeve rib end faces 17 in the 4 take shown stable end position. This leads the torsion sleeve 9 with respect to the control sleeve 8th a slight first rotational movement through. At a termination of the actuating pulse I, the torque sleeve moves 9 due to the spring force of the spring device 10 against the actuating direction of the actuating means 3 back. Because the torsion sleeve 9 due to the sliding of the torsion sleeve rib end faces 17 on the tooth flanks of the toothed ring surface 20 of the actuating means 3 has performed a rotational movement, come the Verdrehhülsenrippen 16 no longer with the corresponding Steuerhülsennuten 15 with the depth t2 in engagement, but the Verdrehhülsenrippen-end faces 17 come with the control sleeve rib end faces 14 in contact. As a result, the Verdrehhülsenrippen-end surfaces slide 17 on the control sleeve rib end faces 14 off and the torsion sleeve 9 performs another second slight rotational movement, wherein the Verdrehhülsenrippen 16 in control sleeve grooves 15 be introduced with the depth t1, which is the control sleeve 8th go through on their entire axial length. This will be the first cylinder section 43 the torsion sleeve 9 preferably completely in the control sleeve 8th added. Due to the spring force of the spring device 10 becomes the control piston 6 with his face 42 against the face 13 the control sleeve 8th pressed. The ballpoint pen mechanism 2 is now in the in 5 illustrated second detent position, which the second switching position of the changeover valve 1 equivalent. In the second switching position of the switching valve 1 is the fluid channel 30 blocked and through the fluid channel 31 a fluid can flow. By re-applying the actuating pulse I, the rotating sleeve rotates 9 continue and the switching valve 1 is transferred back to its first switching position.
  • Die 6 und 7 auf die im Folgenden gleichzeitig Bezug genommen wird zeigen eine alternative aber ebenso bevorzugte Ausführungsform des Umschaltventils 1 mit der Kugelschreibermechanik 2. Funktionell entspricht die Ausführungsform des Umschaltventils 1 gemäß der 6 und 7 der zuvor erläuterten Ausführungsform des Umschaltventils 1. Die Ausführungsform des Umschaltventils 1 gemäß der 6 und 7 unterscheidet von der Ausführungsform des Umschaltventils 1 gemäß der 1 bis 5 zunächst durch die Ausbildung der Ventilbohrung 26. Die Ventilbohrung 26 ist als abgestufte Durchgangsbohrung 26 ausgebildet, wobei die Federeinrichtung 10 gegen einen in einer Radialnut 61 montierten Sicherungsring 62 verspannt ist. Die Federeinrichtung 10 verspannt den Steuerkolben 6, der die Fluidnut 28 und eine weitere von der Fluidnut 28 axial beabstandete Fluidnut 29 aufweist, und die Kugelschreibermechanik 2 gegen einen Absatz 64 der Ventilbohrung 26. Die Fluidleitung 30 ist der Fluidnut 28 und die Fluidleitung 31 ist der Fluidnut 29 zugeordnet. In dem Ventilblock 27 ist eine Steuerleitung 63 vorgesehen, welche dem Zuführen eines Fluides zu dem Betätigungsmittel 3 zum Beaufschlagen desselben mit dem Betätigungsimpuls I dient. Die 6 zeigt die erste Schaltstellung des Umschaltventils 1, in der die Fluidleitung 31 durch den Steuerkolben 6 blockiert ist und die Fluidleitung 30, wie mittels der Pfeile 4, 5 dargestellt, von einem Fluid durchströmt wird. Die 7 zeigt die zweite Schaltstellung des Umschaltventils 1, in der die Fluidleitung 30 durch den Steuerkolben 6 blockiert ist und die Fluidleitung 31, wie mittels der Pfeile 4, 5 dargestellt, von einem Fluid durchströmt wird.The 6 and 7 to which reference will now be made simultaneously to show an alternative but equally preferred embodiment of the switching valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2 , Functionally corresponds to the embodiment of the switching valve 1 according to the 6 and 7 the previously explained embodiment of the switching valve 1 , The embodiment of the switching valve 1 according to the 6 and 7 differs from the embodiment of the switching valve 1 according to the 1 to 5 initially through the formation of the valve bore 26 , The valve bore 26 is as a stepped through hole 26 formed, wherein the spring means 10 against one in a radial groove 61 mounted circlip 62 is tense. The spring device 10 clamps the control piston 6 that the fluid groove 28 and another of the fluid groove 28 axially spaced fluid groove 29 and the ballpoint pen mechanism 2 against a paragraph 64 the valve bore 26 , The fluid line 30 is the fluid groove 28 and the fluid line 31 is the fluid groove 29 assigned. In the valve block 27 is a control line 63 provided, which is the supply of a fluid to the actuating means 3 for applying the same with the actuating pulse I is used. The 6 shows the first switching position of the switching valve 1 in which the fluid line 31 through the control piston 6 is blocked and the fluid line 30 as by the arrows 4 . 5 shown, is traversed by a fluid. The 7 shows the second switching position of the switching valve 1 in which the fluid line 30 through the control piston 6 is blocked and the fluid line 31 as by the arrows 4 . 5 shown, is traversed by a fluid.
  • Die 8 und 9 zeigen ein weiteres alternatives aber ebenso bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Umschaltventils 1 mit einer Kugelschreibermechanik 2. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Kugelschreibermechanik 2 als so genannte Kugelmechanik ausgebildet. In der Ventilbohrung 26 sind die Federeinrichtung 10, der Steuerkolben 6 und die Kugelschreibermechanik 2 angeordnet. In Kontakt mit der Stirnfläche 42 des Steuerkolbens 6 befindet sich das Betätigungsmittel 3. Das Betätigungsmittel 3 ist zumindest abschnittsweise von der Steuerhülse 8 umgeben und in dieser verschieblich gelagert. Die Steuerhülse 8 ist beispielsweise integraler Bestandteil der Ventilbohrung 26. Wie in 8 dargestellt, kann die Steuerhülse 8 in der Ventilbohrung 26 auch mittels zweier Sicherungsringe 65, 66 in axialer Richtung der Ventilbohrung 26 gegen ein Verrutschen gesichert sein. In der Steuerhülse 8 ist bevorzugt umlaufend eine Radialnut 24 vorgesehen, die zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer Kugel 23, insbesondere einer Stahlkugel 23 dient. An einer Umfangsfläche des Betätigungsmittels 3 ist eine Nut 25, insbesondere eine herzförmige Nut 25 vorgesehen, welche ebenfalls zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme der Kugel 23 dient. Das Betätigungsmittel 3 befindet sich über die Kugel 23 in Wirkeingriff mit der Radialnut 24 der Steuerhülse 8. In der in 8 illustrierten ersten Raststellung der Kugelschreibermechanik 2, welche der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 1 entspricht, wird die Kugel 23 in einem oberen Rastpunkt der herzförmigen Nut 25 gehalten. Dort wird sie durch die Federkraft der Federeinrichtung 10 in Position gehalten. Die Fluidleitung 31 ist blockiert, die Fluidleitung 30 kann von einem Fluid durchströmt werden, wie mittels der Pfeile 4, 5 angedeutet.The 8th and 9 show a further alternative but also preferred embodiment of a switching valve 1 with a ballpoint pen mechanism 2 , In this exemplary embodiment, the ballpoint pen mechanism is 2 designed as so-called ball mechanics. In the valve bore 26 are the spring device 10 , the control piston 6 and the ballpoint pen mechanism 2 arranged. In contact with the face 42 of the control piston 6 is the actuating means 3 , The actuating means 3 is at least partially from the control sleeve 8th surrounded and stored in this displaceable. The control sleeve 8th is for example an integral part of the valve bore 26 , As in 8th shown, the control sleeve 8th in the valve bore 26 also by means of two retaining rings 65 . 66 in the axial direction of the valve bore 26 be secured against slipping. In the control sleeve 8th is preferably circumferentially a radial groove 24 provided for at least partially receiving a ball 23 , in particular a steel ball 23 serves. On a peripheral surface of the actuating means 3 is a groove 25 , in particular a heart-shaped groove 25 provided, which also for at least partially receiving the ball 23 serves. The actuating means 3 is located above the ball 23 in operative engagement with the radial groove 24 the control sleeve 8th , In the in 8th illustrated first detent position of the ballpoint pen mechanism 2 , which is the first switching position of the switching valve 1 matches, the ball becomes 23 in an upper detent point of the heart-shaped groove 25 held. There she is by the spring force of the spring device 10 kept in position. The fluid line 31 is blocked, the fluid line 30 can be traversed by a fluid, as by means of the arrows 4 . 5 indicated.
  • Beim Wirken des Betätigungsimpulses I auf die Stirnfläche 47 des Betätigungsmittels 3 wird dieses axial in die Ventilbohrung 26 verlagert und die Kugel 23 gleitet entlang der herzförmigen Nut 25 bevorzugt im Uhrzeigersinn von der in 8 dargestellten ersten Raststellung in die in 9 dargestellte zweite Raststellung der Kugelschreibermechanik 2, die der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 1 entspricht. Gleichzeitig bewegt sich die Kugel in der Radialnut 24 der Steuerhülse 8. In der zweiten Raststellung wird die Kugel 23 wieder durch die Federeinrichtung 10 in Position gehalten. Die Fluidleitung 30 ist in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 1 blockiert und die Fluidleitung 31 ist durchströmbar. Bei einem erneuten Aufbringen des Betätigungsimpulses I gleitet die Kugel 23 weiter im Uhrzeigersinn zurück in die erste Raststellung der Kugelschreibermechanik 2.When the actuating pulse I acts on the end face 47 of the actuating means 3 this is axially in the valve hole 26 shifted and the ball 23 slides along the heart-shaped groove 25 preferably clockwise from the in 8th shown first detent position in the in 9 shown second detent position of the ballpoint pen mechanism 2 , the second switching position of the switching valve 1 equivalent. At the same time, the ball moves in the radial groove 24 the control sleeve 8th , In the second detent position, the ball 23 again through the spring device 10 kept in position. The fluid line 30 is in the second switching position of the switching valve 1 blocked and the fluid line 31 is flowed through. Upon a renewed application of the actuating pulse I, the ball slides 23 continue clockwise back to the first detent position of the ballpoint pen mechanism 2 ,
  • Die 10 und 11 illustrieren einen beispielhaften Anwendungsfall für ein Umschaltventil 1 gemäß einer der beispielhaften Ausführungsformen der 1 bis 9. Die 10 und 11 zeigen eine Pleuelstangenanordnung 33 für einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist. Die Pleuelstangenanordnung 33 weist eine Pleuelstange 56 und eine in einem Pleuellagerauge 34 der Pleuelstange 56 angeordnete bevorzugt hydraulisch verstellbare Exzentereinrichtung 36 auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Exzentereinrichtung 36 auch in einem Hublagerauge 35 angeordnet sein. Die Exzentereinrichtung 36 weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt 37 des Pleuelauges 34 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt 38 auf, die einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzentereinrichtung 36 dient zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff. Als Pleuelstangenlänge leff ist der Abstand eines Mittelpunktes 32 des Hublagerauges 35 zu dem Mittelpunkt 38 der Kolbenbolzenbohrung definiert.The 10 and 11 illustrate an exemplary use case for a changeover valve 1 according to one of the exemplary embodiments of 1 to 9 , The 10 and 11 show a connecting rod assembly 33 for an internal combustion engine having an adjustable compression ratio. The connecting rod arrangement 33 has a connecting rod 56 and one in a connecting rod eye 34 the connecting rod 56 arranged preferably hydraulically adjustable eccentric 36 on. Alternatively or additionally, the eccentric 36 also in a crank eye 35 be arranged. The eccentric device 36 has an eccentric to a midpoint 37 of the connecting rod eye 34 arranged piston pin bore with a center point 38 on, which receives a piston pin. The eccentric device 36 is for adjusting an effective connecting rod length l eff . The connecting rod length l eff is the distance between a center point 32 of the stroke bearing eye 35 to the center 38 defines the piston pin bore.
  • Die Verdrehung der verstellbaren Exzentereinrichtung 36 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzentereinrichtung 36 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzentereinrichtung 35 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung wird durch mit Motoröl beaufschlagte in der Pleuelstangenanordnung 33 integrierte Kolben 50, 51 unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzentereinrichtung 36 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzentereinrichtung wirkenden Kräfte. Die Kolben 50, 51 sind mittels Exzenterstangen 67, 68 beidseitig mit einem Exzenterkörper 69 der Exzentereinrichtung 36 wirkverbunden. Die Kolben 50, 51 sind über Ölleitungen 52, 53 von dem Hublagerauge 35 aus mit Motoröl beaufschlagbar. Rückschlagventile 54, 55 verhindern dabei ein Rückfließen des Motoröls aus den Kolbenvolumina der Kolben 50, 51 zurück in die Hydraulikleitungen 52, 53 bzw. in einen Motorinnenraum des Verbrennungsmotors.The rotation of the adjustable eccentric 36 is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which at a power stroke of the internal combustion engine to the eccentric 36 Act. During a power stroke, the directions of action of the change to the eccentric 35 acting forces continuously. The rotational movement is acted upon by engine oil in the connecting rod assembly 33 integrated pistons 50 . 51 supports, or prevent the piston resetting the eccentric 36 due to varying force action directions of the forces acting on the eccentric forces. The pistons 50 . 51 are by means of eccentric rods 67 . 68 on both sides with an eccentric body 69 the eccentric device 36 operatively connected. The pistons 50 . 51 are over oil pipes 52 . 53 from the eye bearing eye 35 from acted upon with engine oil. check valves 54 . 55 prevent a backflow of the engine oil from the piston volumes of the piston 50 . 51 back into the hydraulic lines 52 . 53 or in an engine compartment of the internal combustion engine.
  • Bevorzugt im Bereich des Hublagerauges 35 ist das Umschaltventil 1 mit der Kugelschreibermechanik 2 vorgesehen. Das Umschaltventil 1 ist vorzugsweise als vormontierte Baugruppe ausgebildet, die beliebig an unterschiedlichen Positionen und für unterschiedliche Motoren verwendet werden kann. Die Pleuelstange 56 stellt also den Ventilblock 27 des Umschaltventils 1 dar. Die Ventilbohrung 26 erstreckt sich beispielsweise ausgehend von dem Hublagerauge 35 als stufenförmige Sacklochbohrung in die Pleuelstange 56 hinein. Das Betätigungsmittel 3 wird mit dem gleichen Öldruck beaufschlagt, mit dem auch die Ölleitungen 52, 53 beaufschlagt werden. Um ein Herausrutschen des Betätigungsmittels 3 aus der Ventilbohrung 26 zu verhindern, ist beispielsweise ein Sicherungsring 57 in einer entsprechenden Nut der Ventilbohrung 26 vorgesehen. Die Fluidleitung 30 verbindet den Druckraum des Kolbens 50 und die Fluidleitung 31 verbindet den Druckraum des Kolbens 51 mit dem Motorinnenraum. Der Eintritt der Fluidleitungen 30, 31 in den Motorinnenraum ist in den 10 und 11 nicht dargestellt, er erfolgt beispielsweise durch jeweils eine Entlüftungsbohrung senkrecht zur Zeichnungsebene auf den Steuerkolben 6 hin. Die Verbindung jeweils einer der Fluidleitungen 30, 31 zum Motorinnenraum hin ist mittels des Umschaltventils 1 entweder blockierbar oder freigebbar. Fertigungstechnisch werden die Fluidleitungen 30, 31 beispielsweise durch von einer Außenseite der Pleuelstange 56 die Kolbenräume der Kolben 50, 51 und die Ventilbohrung 26 durchbrechende Bohrungen ausgeführt, deren dem Motorinnenraum zugewandte Enden beispielsweise mittels Verschlusskugeln 70, 71 öldicht abgedichtet werden.Preferably in the region of the lifting eye 35 is the changeover valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2 intended. The changeover valve 1 is preferably designed as a preassembled module, which can be used arbitrarily at different positions and for different engines. The connecting rod 56 So put the valve block 27 the changeover valve 1 dar. The valve bore 26 extends, for example, starting from the Bublagerauge 35 as a stepped blind hole in the connecting rod 56 into it. The actuating means 3 is subjected to the same oil pressure, with the oil lines 52 . 53 be charged. To slipping out of the actuating means 3 from the valve bore 26 To prevent, for example, is a circlip 57 in a corresponding groove of the valve bore 26 intended. The fluid line 30 connects the pressure chamber of the piston 50 and the fluid line 31 connects the pressure chamber of the piston 51 with the engine interior. The entry of the fluid lines 30 . 31 in the engine compartment is in the 10 and 11 not shown, it takes place for example by a respective vent hole perpendicular to the plane of the drawing on the control piston 6 out. The connection in each case one of the fluid lines 30 . 31 towards the engine interior is by means of the switching valve 1 either blockable or releasable. Manufacturing technology, the fluid lines 30 . 31 for example, by from an outside of the connecting rod 56 the piston chambers of the pistons 50 . 51 and the valve bore 26 running through holes, the motor interior facing the ends, for example by means of closure balls 70 . 71 be sealed oil-tight.
  • Die 10 zeigt die Kugelschreibermechanik 2 in der zweiten Raststellung bzw. das Umschaltventil 1 in der zweiten Schaltstellung. Der Kolben 51 ist über die Fluidleitung 31 mit dem Motorinnenraum des Verbrennungsmotors fluidisch verbunden. Der Kolben 51 ist also mittels des Umschaltventils 1 drucklos geschaltet. Durch die Hydraulikleitung 53 zugeführtes Öl wird über die Fluidleitung 31 dem Motorinnenraum zugeführt. Die Druckentlastung der Fluidleitung 30 des Kolbens 50 ist durch den Steuerkolben 6 des Umschaltventils 1 gesperrt. Das heißt, der Kolben 50 wird über die Hydraulikleitung 52 mit Motoröldruck beaufschlagt, wohingegen der Kolben 51 drucklos ist.The 10 shows the ballpoint pen mechanism 2 in the second detent position or the changeover valve 1 in the second switching position. The piston 51 is over the fluid line 31 fluidly connected to the engine compartment of the internal combustion engine. The piston 51 So it is by means of the switching valve 1 depressurized. Through the hydraulic line 53 supplied oil is through the fluid line 31 supplied to the engine compartment. The pressure relief of the fluid line 30 of the piston 50 is through the control piston 6 the changeover valve 1 blocked. That is, the piston 50 is via the hydraulic line 52 engine oil pressure applied, whereas the piston 51 is depressurized.
  • Bei einem kurzzeitigen Erhöhen des Motoröldrucks, beispielsweise über eine regelbare Ölversorgungspumpe des Verbrennungsmotors oder über einen Hydraulikspeicher wird das Betätigungsmittel 3 des Umschaltventils 1 mit einem entsprechenden Betätigungsimpuls I beaufschlagt. Das Umschaltventil 1 wird dadurch von der zweiten in die in 11 dargestellte erste Schaltstellung überführt. In der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 1 ist die Fluidleitung 31 zwischen dem Kolben 51 und dem Motorinnenraum durch den Steuerkolben 6 gesperrt, wodurch der Kolben 51 über die Ölleitung 53 mit Motoröldruck beaufschlagt wird. Der Kolben 50 ist über die Fluidleitung 30, die durch das Umschaltventil 1 freigeschaltet ist, mit dem Motorinnenraum verbunden, das heißt, der Kolben 50 ist in der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 1 drucklos. Der Kolben 51 wird also kontinuierlich mit Motoröl befüllt, wohingegen aus dem Kolben 50 das Motoröl über die Fluidleitung 30 und das Umschaltventil 1 in den Motorinnenraum fließt. Die verstellbare Exzentereinrichtung 36 wird sich dadurch aufgrund der auf sie wirkenden Massen- und Lastkräfte des Verbrennungsmotors unterstützt durch den mit Druck beaufschlagten Kolben 51 im Uhrzeigersinn nach rechts verdrehen, wie mittels des Pfeils 72 angedeutet ist. Durch das Verdrehen der Exzentereinrichtung 36 vergrößert sich die effektive Pleuelstangenlänge leff, wodurch sich das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors ändert. Durch ein erneutes Aufbringen des Betätigungsimpulses I auf das Betätigungsmittel 3 wird das Umschaltventil von dem ersten in den zweiten Schaltzustand überführt, wodurch sich die Exzentereinrichtung 36 entgegen dem Pfeil 72 nach links bewegt, wobei die effektive Pleuelstangenlänge leff wieder reduziert wird.During a brief increase in the engine oil pressure, for example via a controllable oil supply pump of the internal combustion engine or via a hydraulic accumulator, the actuating means 3 the changeover valve 1 acted upon by a corresponding actuation pulse I. The changeover valve 1 is characterized by the second in the in 11 transferred shown first switching position. In the first switching position of the switching valve 1 is the fluid line 31 between the piston 51 and the engine compartment through the spool 6 locked, causing the piston 51 over the oil line 53 is charged with engine oil pressure. The piston 50 is over the fluid line 30 passing through the switching valve 1 is unlocked, connected to the engine compartment, that is, the piston 50 is in the first switching position of the switching valve 1 depressurized. The piston 51 So it is continuously filled with engine oil, whereas from the piston 50 the engine oil through the fluid line 30 and the switching valve 1 flows into the engine compartment. The adjustable eccentric device 36 As a result, it is supported by the pressurized piston due to the mass and load forces of the internal combustion engine acting on it 51 Turn clockwise to the right as indicated by the arrow 72 is indicated. By turning the eccentric 36 increases the effective connecting rod length l eff , thereby changing the compression ratio of the internal combustion engine. By re-applying the actuating pulse I to the actuating means 3 the changeover valve is transferred from the first to the second switching state, whereby the eccentric 36 against the arrow 72 moved to the left, reducing the effective connecting rod length l eff again.
  • Die 12 illustriert beispielhaft den Verlauf des Motoröldrucks zur Beaufschlagung des Betätigungsmittels 3 des Umschaltventils 1 mit dem Betätigungsimpuls I. Auf der y-Achse des Diagramms ist der Druck p aufgetragen und auf der x-Achse die Zeit t. Das Umschaltventil 1 befindet sich zunächst beispielsweise in seiner ersten Schaltstellung. Die Schaltstellungen des Umschaltventils 1 werden mittels der Kurve 74 dargestellt, wobei der gestrichelt dargestellte Anteil der Kurve 74 die erste und der durchgezogen dargestellte Anteil die zweite Schaltstellung symbolisiert. Der Motoröldruckverlauf ist mittels der Kurve 73 dargestellt. Der Motoröldruck verläuft zunächst auf einem Normalniveau, um dann für einen kurzen Zeitpunkt auf ein erstes Druckplateau 58 angehoben zu werden. Hierbei erfolgt die Umschaltung des Umschaltventils 1 von der ersten in die zweite Schaltstellung. Die Anhebung des Motoröldrucks auf den Druck des Druckplateaus 58 ist nur solange erforderlich, bis die Kugelschreibermechanik 2 von der ersten in die zweite Raststellung bzw. von der zweiten in die erste Raststellung verrastet ist. Nach dem Verrasten der Kugelschreibermechanik 2 kann der Motoröldruck wieder auf das Ursprungsniveau abgesenkt werden. Durch ein erneutes Anheben des Motoröldrucks auf ein zweites Druckplateau 75 ist eine erneute Betätigung des Umschaltventils 1 möglich, wobei dieses von dem zweiten in den ersten Schaltzustand zurückgeschaltet wird. The 12 exemplifies the course of the engine oil pressure for acting on the actuating means 3 the changeover valve 1 with the actuating pulse I. The pressure p is plotted on the y-axis of the diagram and the time t on the x-axis. The changeover valve 1 is initially, for example, in its first switching position. The switching positions of the changeover valve 1 be by means of the curve 74 represented, wherein the portion of the curve shown in dashed lines 74 the first and the solid portion symbolizes the second switching position. The engine oil pressure curve is by means of the curve 73 shown. The engine oil pressure initially runs at a normal level, and then for a short time to a first pressure plateau 58 to be raised. Here, the switching of the changeover valve takes place 1 from the first to the second switching position. Increasing the engine oil pressure to the pressure of the pressure plateau 58 is only required until the ballpoint pen mechanism 2 is latched from the first to the second detent position and from the second to the first detent position. After locking the ballpoint pen mechanism 2 The engine oil pressure can be lowered back to the original level. By re-raising the engine oil pressure to a second pressure plateau 75 is a renewed actuation of the switching valve 1 possible, wherein this is switched back from the second to the first switching state.
  • Das Umschaltventil 1 ist also ohne eine aufwändige äußere Aktuierung ansteuerbar. Die Steuerung der Umschaltung von der ersten in die zweite Schaltstellung oder umgekehrt erfolgt durch Aufbringen eines Betätigungsimpulses I, beispielsweise durch kurzzeitiges Anheben des Motoröldrucks eines Verbrennungsmotors. Daher ist das Umschaltventil 1 leicht in vorhandene Motorölsysteme integrierbar. Bezugszeichenliste
    1 Umschaltventil
    2 Kugelschreibermechanik
    3 Betätigungsmittel/Druckstempel
    4 Pfeil
    5 Pfeil
    6 Steuerkolben
    8 Steuerhülse
    9 Verdrehhülse
    10 Federeinrichtung
    11 Innenwand
    12 Steuerhülsenrippen
    13 Stirnseite
    14 Stirnflächen der Steuerhülsenrippen
    15 Steuerhülsennuten
    16 Verdrehhülsenrippen
    17 Stirnflächen der Verdrehhülsenrippen
    19 Betätigungsmittelrippen
    20 Gezahnte Ringfläche
    23 Kugel
    24 Radialnut
    25 Nut/herzförmige Nut
    26 Ventilbohrung
    27 Ventilblock
    28 Fluidnut
    29 Fluidnut
    30 Fluidleitung
    31 Fluidleitung
    32 Mittelpunkt des Hublagerauges
    33 Pleuelstangenanordnung
    34 Pleuellagerauge
    35 Hublagerauge
    36 Exzentereinrichtung
    37 Mittelpunkt des Pleuelauges
    38 Mittelpunkt der Kolbenbolzenbohrung
    39 Mittelachse
    40 Stirnfläche
    41 Stirnfläche
    42 Stirnfläche
    43 Erster Zylinderabschnitt
    44 Stirnfläche
    45 Zweiter Zylinderabschnitt
    46 Stirnfläche
    47 Stirnfläche
    48 Absatz
    49 Stirnfläche
    50 Kolben
    51 Kolben
    52 Hydraulikleitung/Ölleitung
    53 Hydraulikleitung/Ölleitung
    54 Rückschlagventil
    55 Rückschlagventil
    56 Pleuelstange
    57 Sicherungsring
    58 Druckplateau
    61 Radialnut
    62 Sicherungsring
    63 Steuerleitung
    64 Absatz
    65 Sicherungsring
    66 Sicherungsring
    67 Exzenterstange
    68 Exzenterstange
    69 Exzenterkörper
    70 Verschlusskugel
    71 Verschlusskugel
    72 Pfeil
    73 Motoröldruckverlauf
    74 Schaltstellungskurve
    75 Druckplateau
    I Betätigungsimpuls
    leff Effektive Pleuelstangenlänge
    t Zeit
    p Druck
    t1 Tiefe der Steuerhülsennuten
    t2 Tiefe der Steuerhülsennuten
    The changeover valve 1 is thus controllable without a complex external actuation. The control of the switching from the first to the second switching position or vice versa by applying an actuating pulse I, for example by briefly raising the engine oil pressure of an internal combustion engine. Therefore, the switching valve 1 easily integrated into existing engine oil systems. LIST OF REFERENCE NUMBERS
    1 switching valve
    2 ballpoint pen mechanism
    3 Actuator / plunger
    4 arrow
    5 arrow
    6 spool
    8th control sleeve
    9 Verdrehhülse
    10 spring means
    11 inner wall
    12 Control sleeve ribs
    13 front
    14 End faces of the control sleeve ribs
    15 Steuerhülsennuten
    16 Verdrehhülsenrippen
    17 End faces of the torsion sleeve ribs
    19 Actuator ribs
    20 Toothed ring surface
    23 Bullet
    24 radial groove
    25 Groove / heart-shaped groove
    26 valve bore
    27 manifold
    28 fluid groove
    29 fluid groove
    30 fluid line
    31 fluid line
    32 Center of the stroke bearing eye
    33 connecting rod
    34 Pleuellagerauge
    35 Hublagerauge
    36 eccentric
    37 Center of the connecting rod eye
    38 Center of the piston pin bore
    39 central axis
    40 face
    41 face
    42 face
    43 First cylinder section
    44 face
    45 Second cylinder section
    46 face
    47 face
    48 paragraph
    49 face
    50 piston
    51 piston
    52 Hydraulic line / oil pipe
    53 Hydraulic line / oil pipe
    54 check valve
    55 check valve
    56 connecting rod
    57 circlip
    58 pressure plateau
    61 radial groove
    62 circlip
    63 control line
    64 paragraph
    65 circlip
    66 circlip
    67 eccentric
    68 eccentric
    69 eccentric
    70 ball Size
    71 ball Size
    72 arrow
    73 Engine oil pressure profile
    74 Switching position curve
    75 pressure plateau
    I actuating pulse
    l eff Effective connecting rod length
    t Time
    p print
    t1 Depth of the control sleeve grooves
    t2 Depth of the control sleeve grooves
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    • DE 102005055199 [0004] DE 102005055199 [0004]

Claims (15)

  1. Umschaltventil (1), insbesondere zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, mit einer Kugelschreibermechanik (2), welche durch Aufbringen eines Betätigungsimpulses (I) auf ein Betätigungsmittel (3) der Kugelschreibermechanik (2) wechselweise in einer ersten oder in einer zweiten Raststellung einrastbar und derart mit dem Umschaltventil (1) gekoppelt ist, dass die erste oder die zweite Raststellung einer jeweiligen ersten oder zweiten Schaltstellung eines Steuerkolbens (6) des Umschaltventils (1) entspricht.Changeover valve ( 1 ), in particular for controlling a hydraulic fluid flow, with a ballpoint pen mechanism ( 2 ), which by applying an actuating pulse (I) to an actuating means ( 3 ) of the ballpoint pen mechanism ( 2 ) alternately latched in a first or in a second detent position and in such a way with the switching valve ( 1 ) is coupled, that the first or the second detent position of a respective first or second switching position of a control piston ( 6 ) of the changeover valve ( 1 ) corresponds.
  2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des Umschaltventils (1) von der ersten Schaltstellung (4) in die zweite Schaltstellung (5) durch Aufbringen des Betätigungsimpulses (I) auf das Betätigungsmittel (3) der Kugelschreibermechanik (2) der Steuerkolben (6) des Umschaltventils (1) in etwa entgegen einer Richtung des Betätigungsimpulses (I) um einen vorbestimmten Weg verlagerbar ist.Changeover valve according to claim 1, characterized in that for switching the changeover valve ( 1 ) from the first switching position ( 4 ) in the second switching position ( 5 ) by applying the actuating pulse (I) on the actuating means ( 3 ) of the ballpoint pen mechanism ( 2 ) of the control piston ( 6 ) of the changeover valve ( 1 ) is displaceable in a direction opposite to a direction of the actuating pulse (I) by a predetermined distance.
  3. Umschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des Umschaltventils (1) von der zweiten Schaltstellung (5) in die erste Schaltstellung (4) durch Aufbringen des Betätigungsimpulses (I) auf das Betätigungsmittel (3) der Kugelschreibermechanik (2) der Steuerkolben (6) des Umschaltventils in etwa in der Richtung des Betätigungsimpulses (I) um den vorbestimmten Weg verlagerbar ist.Changeover valve according to claim 2, characterized in that for switching the changeover valve ( 1 ) from the second switching position ( 5 ) in the first switching position ( 4 ) by applying the actuating pulse (I) on the actuating means ( 3 ) of the ballpoint pen mechanism ( 2 ) of the control piston ( 6 ) of the switching valve is displaceable in the direction of the actuating pulse (I) by the predetermined distance.
  4. Umschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschreibermechanik (2) nach Art einer SecuritTM-Mechanik ausgebildet ist, insbesondere mit: einer Steuerhülse (8) zur axialen Führung des Betätigungsmittels (3) und einer Verdrehhülse (9); und einer Federeinrichtung (10), welche den Steuerkolben (6), die Verdrehhülse (9) und das Betätigungsmittel (3) gegen den Betätigungsimpuls (I) axial federvorverspannt, wobei die Verdrehhülse (9) mit der Steuerhülse (8) und dem Betätigungsmittel (3) derart in Wirkverbindung steht, dass bei dem Aufbringen des Betätigungsimpulses (I) auf das Betätigungsmittel (3) dieses bezüglich der Steuerhülse (8) mitsamt der Verdrehhülse (9) derart axial verlagerbar ist, dass die Verdrehhülse (9) wechselweise von der ersten in die zweite Raststellung bringbar ist.Changeover valve according to one of the preceding claims, characterized in that the ballpoint pen mechanism ( 2 ) is designed in the manner of a Securit mechanism, in particular with: a control sleeve ( 8th ) for the axial guidance of the actuating means ( 3 ) and a rotary sleeve ( 9 ); and a spring device ( 10 ), which the control piston ( 6 ), the torsion sleeve ( 9 ) and the actuating means ( 3 ) against the actuating pulse (I) axially prestressed spring, wherein the torsion sleeve ( 9 ) with the control sleeve ( 8th ) and the actuating means ( 3 ) is operatively connected in such a way that in the application of the actuating pulse (I) to the actuating means ( 3 ) this with respect to the control sleeve ( 8th ) together with the torsion sleeve ( 9 ) is axially displaceable such that the torsion ( 9 ) alternately from the first to the second detent position can be brought.
  5. Umschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerhülse (8), welche auf einer Innenwand (11) angeordnete bezüglich einer Längsrichtung der Steuerhülse (8) axial verlaufende Steuerhülsenrippen (12), einer Stirnseite (13) der Steuerhülse (8) zugeordnete schräge Steuerhülsenrippen-Stirnflächen (14) und zwischen jeweils zwei benachbarten Steuerhülsenrippen (12) angeordnete Steuerhülsennuten (15) aufweist, welche bezüglich der Längsrichtung der Steuerhülse (8) abwechselnd verschiedene Steuerhülsennuten-Tiefen aufweisen; eine zumindest abschnittsweise in der Steuerhülse (8) angeordnete Verdrehhülse (9), welche zu den Steuerhülsennuten (15) komplementäre Verdrehhülsenrippen (16) und den schrägen Steuerhülsenrippen-Stirnflächen (14) zugewandte schräge Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen (17) aufweist; den Steuerkolben (6), welcher in Wirkkontakt mit einer Stirnfläche (44) der Verdrehhülse (9) steht; das Betätigungsmittel (3), welches mittels Betätigungsmittelrippen (19) in den Steuerhülsennuten (15) führbar ist und eine gezahnte Ringfläche (20) aufweist, welche in Wirkkontakt mit den Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen (17) steht; und eine Federeinrichtung (10), welche den Steuerkolben (6), die Verdrehhülse (9) und das Betätigungsmittel (3) gegen den Betätigungsimpuls (I) federvorverspannt.Changeover valve according to claim 4, characterized in that a control sleeve ( 8th ), which on an inner wall ( 11 ) arranged with respect to a longitudinal direction of the control sleeve ( 8th ) axially extending control sleeve ribs ( 12 ), an end face ( 13 ) of the control sleeve ( 8th ) associated oblique control sleeve rib end faces ( 14 ) and between each two adjacent control sleeve ribs ( 12 ) arranged control sleeve grooves ( 15 ), which with respect to the longitudinal direction of the control sleeve ( 8th ) have different control keyway depths alternately; one at least in sections in the control sleeve ( 8th ) arranged torsion sleeve ( 9 ) leading to the control sleeve grooves ( 15 ) complementary torsion sleeve ribs ( 16 ) and the oblique control sleeve rib end faces ( 14 ) facing oblique Verdrehhülsenrippen-end surfaces ( 17 ) having; the control piston ( 6 ) which is in operative contact with an end face ( 44 ) of the torsion sleeve ( 9 ) stands; the actuating means ( 3 ), which by means of actuating ribs ( 19 ) in the control sleeve grooves ( 15 ) and a toothed annular surface ( 20 ) which in operative contact with the Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen ( 17 ) stands; and a spring device ( 10 ), which the control piston ( 6 ), the torsion sleeve ( 9 ) and the actuating means ( 3 ) spring-biased against the actuating pulse (I).
  6. Umschaltventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Aufbringen des Betätigungsimpulses (I) auf das Betätigungsmittel (3) dieses mit der Verdrehhülse (9) in die Steuerhülse (8) hinein gegen eine Federkraft der Federeinrichtung (10) derart verlagerbar ist, dass die Verdrehhülsenrippen (16) außer Eingriff mit den zugeordneten Steuerhülsennuten (15) mit einer ersten Steuerhülsennuten-Tiefe gelangen, wobei die verzahnte Ringfläche (20) und die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen (17) derart in Wirkkontakt stehen, dass die Verdrehhülse (9) eine erste Rotationsbewegung vollzieht, wobei die Steuerhülsenrippen-Stirnflächen (14) und die Verdrehhülsenrippen-Stirnflächen (17) derart aufeinander abgleiten, dass die Verdrehhülse (9) eine zweite Rotationsbewegung vollzieht, wobei die Verdrehhülsenrippen (16) in Steuerhülsennuten (15) mit einer zweiten Steuerhülsennuten-Tiefe eingreifen, wobei die Verdrehhülse (8) in einer der Raststellungen einrastet, und wobei der Steuerkolben (6) aufgrund der Wirkverbindung mit der Verdrehhülse (9) in eine der Schaltstellungen verbringbar ist.Change-over valve according to claim 5, characterized in that upon application of the actuating pulse (I) to the actuating means ( 3 ) this with the torque tube ( 9 ) in the control sleeve ( 8th ) against a spring force of the spring device ( 10 ) is displaceable such that the Verdrehhülsenrippen ( 16 ) out of engagement with the associated control sleeve grooves ( 15 ) with a first control sleeve groove depth, wherein the toothed annular surface ( 20 ) and the torsion sleeve rib end faces ( 17 ) are in operative contact in such a way that the torsion sleeve ( 9 ) performs a first rotational movement, wherein the control sleeve rib end faces ( 14 ) and the torsion sleeve rib end faces ( 17 ) slide on each other in such a way that the torsion sleeve ( 9 ) performs a second rotational movement, wherein the Verdrehhülsenrippen ( 16 ) in control sleeve grooves ( 15 ) engage with a second Steuerhülsennuten depth, wherein the Verdrehhülse ( 8th ) engages in one of the detent positions, and wherein the control piston ( 6 ) due to the operative connection with the rotary sleeve ( 9 ) can be brought into one of the switch positions.
  7. Umschaltventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Verdrehhülsenrippen (16) der Hälfte einer Anzahl der Steuerhülsennuten (15) entspricht.Changeover valve according to claim 5 or 6, characterized in that a number of the torsion sleeve ribs ( 16 ) half of a number of the control sleeve grooves ( 15 ) corresponds.
  8. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschreibermechanik (2) nach Art einer Kugel-Mechanik ausgebildet ist, insbesondere mit: einer Steuerhülse (8) zur axialen Führung des Betätigungsmittels (3); einer Kugel (23), welche verschieblich in einer Radialnut (24) der Steuerhülse (8) angeordnet ist; und einer Federeinrichtung (10), welche den Steuerkolben (6) und das Betätigungsmittel (3) gegen den Betätigungsimpuls (I) axial federvorverspannt, wobei die Kugel (23) mit einer in dem Betätigungsmittel (3) vorgesehenen Nut (25) derart in Wirkverbindung steht, dass bei dem Aufbringen des Betätigungsimpulses (I) auf das Betätigungsmittel (3) dieses bezüglich der Steuerhülse (8) derart axial verlagerbar ist, dass das Betätigungsmittel (3) aufgrund der Wirkverbindung mit der Kugel (23) wechselweise von der ersten in die zweite Raststellung bringbar ist. Switching valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ballpoint pen mechanism ( 2 ) is designed in the manner of a ball mechanism, in particular with: a control sleeve ( 8th ) for the axial guidance of the actuating means ( 3 ); a ball ( 23 ), which displaceably in a radial groove ( 24 ) of the control sleeve ( 8th ) is arranged; and a spring device ( 10 ), which the control piston ( 6 ) and the actuating means ( 3 ) against the actuating pulse (I) is axially spring biased, wherein the ball ( 23 ) with one in the actuating means ( 3 ) groove ( 25 ) is operatively connected in such a way that in the application of the actuating pulse (I) to the actuating means ( 3 ) this with respect to the control sleeve ( 8th ) is axially displaceable such that the actuating means ( 3 ) due to the operative connection with the ball ( 23 ) alternately from the first to the second detent position can be brought.
  9. Umschaltventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (25) als herzförmige Nut (25) ausgebildet ist.Change-over valve according to claim 8, characterized in that the groove ( 25 ) as a heart-shaped groove ( 25 ) is trained.
  10. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (8) als Ventilbohrung (26) ausgebildet ist, insbesondere als Ventilbohrung (26) in einem Ventilblock (27) mit jeweiligen Fluidnuten (28, 29) des Steuerkolbens (6) zugeordneten die Ventilbohrung (26) durchbrechenden Fluidleitungen (30, 31).Switching valve according to one of claims 5 to 9, characterized in that the control sleeve ( 8th ) as a valve bore ( 26 ) is formed, in particular as a valve bore ( 26 ) in a valve block ( 27 ) with respective fluid grooves ( 28 . 29 ) of the control piston ( 6 ) associated with the valve bore ( 26 ) passing through fluid lines ( 30 . 31 ).
  11. Umschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsimpuls (I) durch einen Fluiddruck aufbringbar ist.Switching valve according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating pulse (I) can be applied by a fluid pressure.
  12. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass ein Betätigen des Umschaltventils (1) erst bei einem Betätigungsimpuls (I) oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes erfolgt.Switching valve according to one of claims 5 to 11, characterized in that the spring device ( 10 ) is designed such that an actuation of the switching valve ( 1 ) occurs only at an actuation pulse (I) above a predetermined threshold.
  13. Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit: einem Umschaltventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und einer Pleuelstangenanordnung (33) mit einer in einem Pleuellagerauge (34) und/oder einem Hublagerauge (35) angeordneten hydraulisch verstellbaren Exzentereinrichtung (36) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge (leff), wobei ein Verstellweg der Exzentereinrichtung (36) mittels des Umschaltventils (1) steuerbar ist.An internal combustion engine having an adjustable compression ratio, comprising: a switching valve ( 1 ) according to any one of the preceding claims; and a connecting rod assembly ( 33 ) with one in a connecting rod eye ( 34 ) and / or a bung eye ( 35 ) arranged hydraulically adjustable eccentric ( 36 ) for adjusting an effective connecting rod length (l eff ), wherein an adjustment of the eccentric ( 36 ) by means of the switching valve ( 1 ) is controllable.
  14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (1) in die Pleuelstangenanordnung (33), insbesondere in einen Bereich des Hublagerauges (35), integriert ist.Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that the switching valve ( 1 ) in the connecting rod assembly ( 33 ), in particular in a region of the Hubagerauges ( 35 ) is integrated.
  15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsimpuls (I) durch einen Motoröldruck aufbringbar ist, wobei der Verbrennungsmotor Mittel, beispielsweise eine regelbare Ölpumpe oder einen Druckspeicher, zum kurzzeitigen Erhöhen des Motoröldrucks aufweist.Internal combustion engine according to claim 13 or 14, characterized in that the actuating pulse (I) can be applied by an engine oil pressure, wherein the internal combustion engine having means, such as a controllable oil pump or a pressure accumulator for briefly increasing the engine oil pressure.
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