DE102010016037B4 - Combustion engine that has an adjustable compression ratio with a changeover valve - Google Patents

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Abstract

Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit einem Umschaltventil (1) 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, wobei das Umschaltventil (1) 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.

Figure DE102010016037B4_0000
Internal combustion engine, which has an adjustable compression ratio, with a switching valve (1) and a connecting rod arrangement (33) with a hydraulically adjustable eccentric device (36) arranged in a connecting rod bearing eye (34) and/or a crank bearing eye (35) for adjusting an effective connecting rod length (l eff ), an adjustment path of the eccentric device (36) being controllable by means of the switching valve (1), the switching valve (1) having a ballpoint pen mechanism (2) which is activated by applying an actuating pulse (I) to an actuating means (3) of the ballpoint pen mechanism ( 2) can be latched alternately in a first or in a second detent position and is coupled to the switchover valve (1) in such a way that the first or second latched position corresponds to a respective first or second switch position of a control piston (6) of the switchover valve (1).
Figure DE102010016037B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit einem Umschaltventil.The present invention relates to an internal combustion engine having an adjustable compression ratio with 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 the problem on which it is based will be explained in more detail in relation to a passenger vehicle.

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. The compression ratio is generally understood to be the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In the case of internal combustion engines with spark ignition, in particular Otto engines, which have a fixed compression ratio, the compression ratio may only be chosen high enough to avoid so-called “knocking” of the internal combustion engine under full load. However, for the part load range of the internal combustion engine, which occurs much more frequently, i.e. with low cylinder filling, the compression ratio could be selected with higher values without "knocking" occurring. The important partial load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio can be adjusted variably. Various systems have been described for adjusting the compression ratio.

Die DE 10 2005 055 199 A1 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 A1 describes a system in which the connecting rod length can be variably adjusted. The length of the connecting rod is varied by twisting an eccentric connecting rod eye. The torsion of the connecting rod eye is initiated by the effects of inertia and gas forces of the internal combustion engine, with the rotary motion being supported by pistons in the connecting rod that are loaded with engine oil. To regulate the rotary motion of the eccentric connecting rod eye, one of the pistons 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, it must be actuated mechanically. For this purpose, a complex solution of link tracks, shift and push rods, which are controlled by an electric motor from the outside, for example, is provided. However, this requires extensive modifications to the internal combustion engine.

US 5 546 983 A offenbart ein Absperrventil für hydraulische Installationen 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. U.S. 5,546,983 A discloses a shut-off valve for hydraulic installations with a ballpoint pen mechanism, which can be latched alternately in a first or in a second detent position by applying an actuating pulse to an actuating means of the ballpoint pen mechanism and is coupled to the changeover valve in such a way that the first or the second detent position corresponds to a respective first or second Corresponds to switching position of a control piston of the switching valve.

DE 31 08 063 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung für Ventile in Kraftfahrzeugbremsanlagen mit einer Rückführfeder und mit einem Betätigungsknopf. DE 31 08 063 A1 discloses an actuating device for valves in motor vehicle brake systems with a return spring and an actuating button.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Verbrennungsmotor zu schaffen, welcher die oben genannten Nachteile beseitigt.The present invention is therefore based on the object of creating an improved internal combustion engine which eliminates the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by an internal combustion engine having the features of patent claim 1 .

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor mit einem 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 an internal combustion engine with a switching valve which is provided with a ballpoint pen mechanism which switches the switching 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 Verbrennungsmotors.Advantageous configurations and improvements of the internal combustion engine specified in patent claim 1 can be found in the dependent claims.

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, to switch 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, the control piston of the switching valve can be displaced by a predetermined distance approximately counter to the direction of the actuating pulse. This advantageously allows the switchover valve to be switched over easily from the first switch position to the second switch 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, to switch the switchover valve from the second switch position to the first switch position by applying the actuating pulse to the actuating means of the ballpoint pen mechanism, the control piston of the switchover valve can be displaced by the predetermined path approximately in the direction of the actuating pulse. This advantageously allows the switchover valve to be switched over easily from the second switch position to the first switch position.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Kugelschreibermechanik nach Art einer Securit™-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 according to Art 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 spring-biases the control piston, the twisting sleeve and the actuating means against the actuating impulse, with the twisting sleeve being operatively connected to the control sleeve and the actuating means in such a way that when the actuating impulse is applied to the actuating means, the latter moves in relation to the control sleeve together with the twisting sleeve in such a way is axially displaceable that the twist sleeve can be brought alternately from the first into the second detent position. As a result, when the switchover valve is actuated from only one direction of actuation, it can be reliably brought into the two switching positions, which simplifies the use of the switchover 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 switching valve is characterized by a control sleeve, which has control sleeve ribs arranged on an inner wall and running axially with respect to a longitudinal direction of the control sleeve, oblique control sleeve rib end faces assigned to an end face of the control sleeve, and control sleeve grooves arranged between two adjacent control sleeve ribs, which the control sleeve alternately have different control sleeve groove depths; a torsion sleeve which is arranged at least in sections in the control sleeve and has torsion sleeve ribs which are complementary to the control sleeve grooves and oblique torsion sleeve rib end faces which face the oblique control sleeve rib end faces; the spool which is in operative contact with an end face of the twist sleeve; the actuating means, which is guidable by means of actuating means ribs in the control sleeve grooves and has a toothed annular surface which is in operative contact with the torsion sleeve rib faces; and a spring device which spring-biases the control piston, the twisting sleeve and the actuating means against the actuating impulse. This ensures that the changeover valve can be manufactured easily.

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 impulse is applied to the actuating means, the latter can be displaced with the twisting sleeve into the control sleeve against a spring force of the spring device in such a way that the twisting sleeve ribs disengage from the associated control sleeve grooves with a first control sleeve groove depth, the toothed The annular surface and the end faces of the twisting sleeve ribs are in operative contact in such a way that the twisting sleeve completes a first rotational movement, the end faces of the control sleeve ribs and the end faces of the twisting sleeve ribs sliding on one another in such a way that the twisting sleeve performs a second rotational movement, the twisting sleeve ribs in control sleeve grooves with a second control sleeve groove - Intervene depth, wherein the twisting sleeve engages in one of the locking positions, and wherein the control piston can be brought into one of the switching positions due to the operative connection with the twisting sleeve . This enables reliable and safe switching from the first to the second switching position and vice versa, which increases the reliability of the switching valve.

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 exemplary embodiment, a number of the torsion sleeve ribs corresponds to half a number of the control sleeve grooves. 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 ballpoint mechanism, in particular with: a control sleeve for the axial guidance of the actuating means; a ball slidably disposed in a radial groove of the control sleeve; and a spring device which axially spring-loads the control piston and the actuating means against the actuating impulse, the ball being in operative connection with a groove provided in the actuating means in such a way that when the actuating impulse is applied to the actuating means, the latter can be displaced axially with respect to the control sleeve in such a way that the actuating means can be brought alternately from the first into the second detent position due to the operative connection with the ball. This enables the changeover valve to be produced in a particularly simple manner.

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 designed as a heart-shaped groove. This enables the ball to be reliably guided into the two locking 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 fluid lines that break through the valve bore and are associated with respective fluid grooves of the control piston. As a result, the range of use of the changeover valve is advantageously expanded.

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, which simplifies the operation of the switchover valve and expands its range of use.

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 development, the spring device is designed in such a way that the switchover valve is only actuated when it is actuated tion pulse occurs above a predetermined threshold value. This reliably prevents an unintentional switching of the changeover valve, which increases 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 switching valve is integrated into the connecting rod arrangement, in particular in a region of the crank bearing eye, as a result of which the switching valve takes up only a small amount of space. As a result, the range of use of the changeover valve is advantageously expanded.

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, with the internal combustion engine having means, for example a controllable oil pump or a pressure accumulator, for briefly increasing the engine oil pressure. This advantageously allows the changeover valve to be integrated into existing engine oil systems, as a result of which the range of use of the changeover valve is expanded.

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 using exemplary embodiments with reference to the attached schematic figures of the drawing.

Von den Figuren zeigen:

  • 1 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung;
  • 2 eine Teilansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1;
  • 3 eine Schnittansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Schnittlinie III-III der 1;
  • 4 eine weitere Teilansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1 in einer Zwischenschaltstellung;
  • 5 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 1 in einer zweiten Schaltstellung;
  • 6 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung;
  • 7 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 6 in einer zweiten Schaltstellung;
  • 8 eine Teilschnittansicht eines Umschaltventils gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Schaltstellung;
  • 9 eine Teilschnittansicht des Umschaltventils der noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der 8 in einer zweiten Schaltstellung;
  • 10 eine Seitenansicht eines beispielhaften Anwendungsfall eines Umschaltventils in einem ersten Betriebszustand;
  • 11 eine weitere Seitenansicht des beispielhaften Anwendungsfall eines Umschaltventils gemäß der 10 in einem zweiten Betriebszustand; und
  • 12 einen beispielhaften Öldruckverlauf zum Ansteuern eines Umschaltventils.
From the figures show:
  • 1 a partial sectional view of a switching valve according to a preferred embodiment of the present invention in a first switching position;
  • 2 12 is a partial view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to FIG 1 ;
  • 3 a sectional view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to section line III-III of FIG 1 ;
  • 4 a further partial view of the switching valve of the preferred embodiment of the present invention according to FIG 1 in an intermediate switching position;
  • 5 12 is a partial sectional view of the changeover valve of the preferred embodiment of the present invention according to FIG 1 in a second switching position;
  • 6 a partial sectional view of a switching valve according to a further preferred embodiment of the present invention in a first switching position;
  • 7 a partial sectional view of the switching valve of the further preferred embodiment of the present invention according to FIG 6 in a second switching position;
  • 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 12 is a partial sectional view of the switching valve of still another preferred embodiment of the present invention according to FIG 8th in a second switching position;
  • 10 a side view of an exemplary application of a switching valve in a first operating state;
  • 11 another side view of the exemplary application of a switching valve according to FIG 10 in a second operating condition; and
  • 12 an example oil pressure profile for controlling 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 symbols designate identical or functionally identical components, unless otherwise stated.

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 until 5 , to which reference is made simultaneously below, show a first exemplary embodiment of a changeover valve 1 with a ballpoint pen mechanism 2, in particular for controlling a hydraulic fluid flow, in a first switching position. The switching valve 1 has a control piston 6 with a fluid groove 28 . The control piston 6 has a cylindrical basic shape, with the fluid groove 28 being provided in the form of an annular groove 28 in a lateral surface of the control piston 6 . The control piston 6 is preferably mounted in a valve bore 26 of the changeover valve 1 so that it can be displaced axially. The valve bore 26 is preferably made in a valve block 27 . In the valve block 27 fluid lines 30, 31 are provided, which are broken through the valve bore 26. The fluid lines 30, 31 are preferably arranged at a distance from one another in the axial direction with respect to a central axis 39 of the valve bore 26. The valve bore 26 is preferably designed as a blind hole. As an alternative to this, the valve bore can also be designed as a through bore. A spring device 10 , in particular in the form of a compression spring 10 , is arranged between an end face 40 of the valve bore 26 and an end face 41 of the control piston 6 . Instead of being clamped against the end face 40 , the spring device 10 can also be clamped against a securing ring mounted in a corresponding annular groove in the valve bore 26 . The valve bore 26 can then be formed, for example, as a through bore. The fluid lines 30, 31 are arranged in the axial direction of the valve bore 26 in such a way that an axial displacement of the control piston 6 in the valve bore 26 one of the fluid lines 30, 31 is always closed by the control piston 6. In 1 For example, the fluid line 31 is closed by means of the control piston 6 . A fluid can flow through the fluid line 30 , which is indicated by the arrows 4 , 5 .

An einer zweiten Stirnfläche 42 des Steuerkolbens 6 anliegend ist die Kugelschreibermechanik 2 angeordnet, welche beispielsweise nach Art einer so genannten Securit™-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.The ballpoint pen mechanism 2 is arranged in contact with a second end face 42 of the control piston 6 and can be designed, for example, in the manner of a so-called Securit™ mechanism. The ballpoint pen mechanism 2 has a torsion sleeve 9 that rests against the end face 42 of the control piston 6 and an actuating means 3 that is operatively connected to the torsion sleeve 9 . The control piston 6 is preferably designed in one piece with the twist sleeve 9 . The actuating means 3 is preferably designed as a plunger 3 . The torsion sleeve 9 and the actuating means 3 are surrounded at least in sections by a control sleeve 8 of the ballpoint pen mechanism 2 . The control sleeve 8 can be an integral part of the valve bore 26, for example. The control sleeve 8 can be accommodated in the valve bore 26 in a torsion-resistant but axially freely displaceable manner, for example with radial play.

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 switching valve 1 according to FIG 1 , the control sleeve 8 and the valve block 27 with the fluid lines 30, 31 not being shown for better explanation. The torsion sleeve 9 has a first cylinder section 43 , one end face 44 of which bears against the end face 42 of the control piston 6 . The first cylinder section 43 has twist sleeve ribs 16 on its lateral surface, which are arranged at regular intervals from one another with respect to a circumference of the first cylinder section 43 . The torsion sleeve 9 has at least one torsion sleeve rib 16 . For example, however, the torsion sleeve 9 has four torsion sleeve ribs 16 . The torsion sleeve ribs 16 have oblique torsion sleeve rib end faces 17 on their end face 46 facing away from the end face 44 of the first cylinder section 43 . The torsion sleeve 9 has a second cylinder section 45 which extends out of the end face 46 of the first cylinder section 43 . The second cylinder section 45 preferably has a smaller outside diameter than the first cylinder section 43 .

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 accommodated at least in sections by the actuating means 3, which is designed, for example, as a sleeve with a preferably closed end face 47. A toothed annular surface 20 of the actuating means 3 is provided at a parallel distance from the end face 47 and is in operative engagement with the oblique twisting sleeve end faces 17 of the twisting sleeve 9 . On an outer surface of the actuating means 3 actuating means ribs 19 are provided, which are arranged on a circumference of the actuating means 3 preferably evenly spaced from each other. The actuating means ribs 19 preferably have a slightly smaller outside diameter than the torsion sleeve ribs 16 . Shoulder 48 preferably covers approximately one third of the length of actuating means 3. The outer diameter of shoulder 48 of actuating means 3 corresponds approximately to a bore diameter of valve bore 26, or a value greater than the bore diameter of valve bore 26, with the outer diameter of shoulder 48 is designed such that the actuating means 3 in the valve bore 26 is preferably sealingly displaceable. The actuating means 3 can be pretensioned by means of the spring device 10 against an axial stop, for example in the form of a locking ring arranged in an annular groove of the valve bore 26 .

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.As already stated, the control sleeve 8 encloses the actuating means 3 and the twisting sleeve 9 at least in sections. the 3 shows the switching valve 1 in a sectional view along the section line III-III according to FIG 1 . For the sake of simplicity, only the control sleeve 8 is shown. Arranged on an inner wall 11 of the control sleeve 8 in a longitudinal direction of the control sleeve 8 are axially extending control sleeve ribs 12 which have oblique control sleeve rib end faces 14 which are assigned to an end face 13 of the control sleeve 8 . Control sleeve grooves 15 are formed between each two adjacent control sleeve ribs 12 , which have alternately different control sleeve groove depths t1 , t2 with respect to the longitudinal direction of the control sleeve 8 . The control sleeve grooves 15 are designed in such a way that a control sleeve groove 15 that runs through the entire control sleeve 8 and has a depth t1, with the depth t1 corresponding, for example, to the axial length of the control sleeve 8, alternates with a control sleeve groove 15 that extends the control sleeve 8 axially only up to a depth t2, is arranged. The torque sleeve ribs 16 and the actuator ribs 19 are preferably operatively engaged with the control sleeve grooves 15 and are guided thereby in an axial direction. A number of control sleeve grooves 15 corresponds, for example, to at least double the number of torsion sleeve ribs 16.

Die Funktionsweise des Umschaltventils 1 mit der Kugelschreibermechanik 2 nach Art der Securit™-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 mode of operation of the changeover valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2 based on the Securit™ mechanism is explained below. the 1 until 3 put the pen me Mechanics 2 is in the first detent position and the changeover valve 1 is in the first switching position. In the first switching position, the fluid line 30 penetrating the valve bore 26 is open via the fluid groove 28 of the control piston 6 and the second fluid line 31 is blocked by the control piston 6. In the first detent position of the ballpoint pen mechanism, the torsion sleeve rib end faces 17 are at least in punctiform contact with end faces 49 of those control sleeve grooves 15 which pass through the control sleeve 8 only up to the control sleeve groove depth t2. The torsion sleeve 9 protrudes beyond the control sleeve 8 in the axial direction.

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.An actuating pulse I is applied to the end face 47 of the actuating means 3 to transfer the ballpoint pen mechanism 2 from the first locking position to a second locking position or to transfer the changeover valve 1 from the first to its second switching position. For this purpose, a force is briefly applied, which acts against a spring force caused by the spring device 10 . This actuation impulse can be applied to the actuation means 3 via an oil pressure impulse, for example. The actuating means 3 with the torsion sleeve 9 and the control piston 6 is displaced into the valve bore 26 against the spring force of the spring device 10 by the actuating pulse I. The actuating means ribs 19 and the torsion sleeve ribs 16 are guided axially in the control sleeve grooves 15 . The torsion sleeve 9 is as in 4 illustrated, displaced axially to such an extent that the twist sleeve ribs 16 disengage from the corresponding control sleeve grooves 15 . The torsion sleeve 9 is then pushed out via the control sleeve grooves 15 by means of the actuating means 3 . The torsion sleeve 9 is pushed completely out of the control sleeve 8 axially, for example. The torsion sleeve ribs 16 and the actuating means ribs 19 are arranged circumferentially offset from one another on the torsion sleeve 9 or the actuating means 3 such that as long as the ribs 16 and 19 are guided in the guide sleeve grooves 15, the oblique torsion sleeve rib end faces 17 slide onto tooth flanks of the toothed annular surface 20 from the in 2 shown intermediate position to the in 4 shown stable end position is suppressed due to the axial guidance by means of the control sleeve 8. in the in 2 In the position shown, the torsion sleeve rib faces 17 are in an unstable intermediate position on the tooth flanks of the toothed annular surface 20. If the torsion sleeve ribs 16 are no longer in engagement with the control sleeve grooves 15, the torsion sleeve rib end faces 17 slide on the tooth flanks of the toothed ring surface 20, whereby the torsion sleeve rib faces 17 the in 4 assume the stable end position shown. The twisting sleeve 9 performs a slight first rotational movement with respect to the control sleeve 8 . When the actuating impulse I ends, the torsion sleeve 9 moves back against the actuating direction of the actuating means 3 due to the spring force of the spring device 10 . Since the torsion sleeve 9 has performed a rotational movement due to the sliding of the torsion sleeve rib end faces 17 on the tooth flanks of the toothed annular surface 20 of the actuating means 3, the torsion sleeve ribs 16 no longer engage with the corresponding control sleeve grooves 15 with the depth t2, but rather the torsion sleeve rib end faces engage 17 come into contact with the end faces 14 of the control sleeve ribs. As a result, the torsion sleeve rib end faces 17 slide on the control sleeve rib end faces 14 and the torsion sleeve 9 completes another, second, slight rotational movement, with the torsion sleeve ribs 16 being introduced into control sleeve grooves 15 with depth t1, which run through the control sleeve 8 along its entire axial length. As a result, the first cylinder section 43 of the torsion sleeve 9 is preferably completely accommodated in the control sleeve 8 . Because of the spring force of the spring device 10 , the control piston 6 is pressed with its end face 42 against the end face 13 of the control sleeve 8 . The ballpoint pen mechanism 2 is now in the in 5 illustrated second detent position, which corresponds to the second switching position of the switching valve 1. In the second switching position of the switching valve 1, the fluid channel 30 is blocked and a fluid can flow through the fluid channel 31. By applying the actuating pulse I again, the torsion sleeve 9 rotates further 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 is made at the same time in the following show an alternative but equally preferred embodiment of the switchover valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2. The embodiment of the switchover valve 1 according to FIG 6 and 7 the embodiment of the switching valve 1 explained above. The embodiment of the switching valve 1 according to FIG 6 and 7 differs from the embodiment of the switching valve 1 according to FIG 1 until 5 initially by the formation of the valve bore 26. The valve bore 26 is formed as a stepped through bore 26, the spring device 10 being braced against a securing ring 62 mounted in a radial groove 61. The spring device 10 braces the control piston 6, which has the fluid groove 28 and a further fluid groove 29 spaced axially from the fluid groove 28, and the ballpoint pen mechanism 2 against a shoulder 64 of 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, a control line 63 is provided which supplies 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 changeover valve 1, in which the fluid line 31 is blocked by the control piston 6 and the fluid line 30, as shown by the arrows 4, 5, is traversed by a fluid. the 7 shows the second switching position of the changeover valve 1, in which the fluid line 30 is blocked by the control piston 6 and the fluid line 31, as shown by the arrows 4, 5, 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 another alternative but equally preferred embodiment of a changeover valve 1 with a ballpoint pen mechanism 2. In this exemplary embodiment, the ballpoint pen mechanism 2 is designed as a so-called ball mechanism. In the valve bore 26, the spring device 10, the control piston 6 and the ballpoint pen mechanism 2 are arranged. The actuating means 3 is in contact with the end face 42 of the control piston 6. The actuating means 3 is surrounded at least in sections by the control sleeve 8 and is movably mounted therein. The control sleeve 8 is, for example, an integral part of the valve bore 26. As in FIG 8th shown, the control sleeve 8 in the valve bore 26 can also be secured against slipping in the axial direction of the valve bore 26 by means of two retaining rings 65, 66. A radial groove 24 is preferably provided circumferentially in the control sleeve 8 and serves to receive a ball 23 , in particular a steel ball 23 , at least in sections. A groove 25, in particular a heart-shaped groove 25, is provided on a peripheral surface of the actuating means 3, which also serves to accommodate the ball 23 at least in sections. The actuating means 3 is in operative engagement with the radial groove 24 of the control sleeve 8 via the ball 23. In the in 8th Illustrated first locking position of the ballpoint pen mechanism 2, which corresponds to the first switching position of the switching valve 1, the ball 23 is held in an upper locking point of the heart-shaped groove 25. There it is held in position by the spring force of the spring device 10 . The fluid line 31 is blocked, and a fluid can flow through the fluid line 30 , as indicated by the arrows 4 , 5 .

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 impulse I acts on the end face 47 of the actuating means 3, the latter is displaced axially into the valve bore 26 and the ball 23 slides along the heart-shaped groove 25, preferably clockwise from the in 8th illustrated first detent position in 9 illustrated second detent position of the ballpoint pen mechanism 2, which corresponds to the second switching position of the switching valve 1. At the same time, the ball moves in the radial groove 24 of the control sleeve 8. In the second detent position, the ball 23 is again held in position by the spring device 10. The fluid line 30 is blocked in the second switching position of the changeover valve 1 and the fluid line 31 can flow through. When the actuating impulse I is applied again, the ball 23 slides further clockwise back into the first latching 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 application for a switching valve 1 according to one of the exemplary embodiments of FIG 1 until 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 a preferably hydraulically adjustable eccentric device 36 arranged in a connecting rod bearing eye 34 of the connecting rod 56 . Alternatively or additionally, the eccentric device 36 can also be arranged in a crank bearing eye 35 . The eccentric device 36 has a piston pin bore which is arranged eccentrically to a center point 37 of the connecting rod eye 34 and has a center point 38 which accommodates a piston pin. The eccentric device 36 is used to adjust an effective connecting rod length l eff . The distance between a center point 32 of the crank bearing eye 35 and the center point 38 of the piston pin bore is defined as the connecting rod length l eff .

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 twisting of the adjustable eccentric device 36 is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric device 36 during a working cycle of the internal combustion engine. During a work cycle, the directions of action of the forces acting on the eccentric device 35 change continuously. The rotary movement is supported by pistons 50, 51 integrated in the connecting rod arrangement 33 and loaded with engine oil, or the pistons prevent the eccentric device 36 from returning due to varying directions of action of the forces acting on the eccentric device. The pistons 50, 51 are operatively connected to an eccentric body 69 of the eccentric device 36 on both sides by means of eccentric rods 67, 68. The pistons 50, 51 can be acted upon by engine oil from the crank bearing eye 35 via oil lines 52, 53. Check valves 54, 55 prevent the engine oil from flowing back from the piston volumes of the pistons 50, 51 back into the hydraulic lines 52, 53 or into an engine interior 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.The switching valve 1 with the ballpoint pen mechanism 2 is preferably provided in the area of the crank bearing eye 35 . The changeover valve 1 is preferably designed as a preassembled assembly that can be used in any number of different positions and for different engines. The connecting rod 56 thus represents the valve block 27 of the switching valve 1. The valve bore 26 extends, for example, starting from the crank bearing eye 35 as a stepped blind hole bore into the connecting rod 56. The actuating means 3 is subjected to the same oil pressure that is also applied to the oil lines 52, 53. In order to prevent the actuating means 3 from slipping out of the valve bore 26, a retaining ring 57 is provided in a corresponding groove of the valve bore 26, for example. 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 to 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, through a respective vent hole perpendicular to the plane of the control piston 6 . The connection of one of the fluid lines 30, 31 to the interior of the engine can be either blocked or released by means of the switching valve 1. In terms of manufacturing technology, the fluid lines 30, 31 are formed, for example, by bores penetrating the piston chambers of the pistons 50, 51 and the valve bore 26 from an outside of the connecting rod 56, the ends of which facing the engine interior are sealed oil-tight, for example by means of sealing balls 70, 71.

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 and the switching valve 1 in the second switching position. The piston 51 is fluidically connected to the engine interior of the internal combustion engine via the fluid line 31 . The piston 51 is thus depressurized by means of the switching valve 1 . Oil supplied through the hydraulic line 53 is supplied to the interior of the engine via the fluid line 31 . The pressure relief of the fluid line 30 of the piston 50 is blocked by the control piston 6 of the switching valve 1. This means that the piston 50 is acted upon by engine oil pressure via the hydraulic line 52, whereas the piston 51 is pressureless.

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.If the engine oil pressure is briefly increased, for example via a controllable oil supply pump of the internal combustion engine or via a hydraulic accumulator, the actuating means 3 of the switchover valve 1 is acted upon with a corresponding actuating pulse I. The switching valve 1 is thereby switched from the second to the in 11 shown first switching position transferred. In the first switching position of the switching valve 1, the fluid line 31 between the piston 51 and the engine interior is blocked by the control piston 6, as a result of which the piston 51 is subjected to engine oil pressure via the oil line 53. The piston 50 is connected to the interior of the engine via the fluid line 30, which is activated by the switching valve 1, that is to say the piston 50 is pressureless in the first switching position of the switching valve 1. The piston 51 is thus continuously filled with engine oil, whereas the engine oil flows out of the piston 50 via the fluid line 30 and the switching valve 1 into the interior of the engine. As a result, the adjustable eccentric device 36 will rotate clockwise to the right, as indicated by the arrow 72, due to the mass and load forces of the internal combustion engine acting on it, supported by the piston 51, which is subjected to pressure. By turning the eccentric device 36, the effective length of the connecting rod l eff increases, as a result of which the compression ratio of the internal combustion engine changes. By applying the actuating pulse I to the actuating means 3 again, the switchover valve is switched from the first to the second switching state, as a result of which the eccentric device 36 moves to the left counter to the arrow 72, the effective connecting rod length l eff being reduced 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 12 illustrates the course of the engine oil pressure for applying the actuation means 3 of the changeover valve 1 to the actuation pulse I. The pressure p is plotted on the y-axis of the diagram and the time t is plotted on the x-axis. The switching valve 1 is initially, for example, in its first switching position. The switching positions of the switchover valve 1 are represented by the curve 74, the portion of the curve 74 represented by the dashed line symbolizing the first switching position and the portion represented by the solid line symbolizing the second switching position. The course of the engine oil pressure is represented by the curve 73 . The engine oil pressure initially runs at a normal level, only to then be raised to a first pressure plateau 58 for a short time. Here, the changeover valve 1 is switched over from the first to the second switching position. Raising the engine oil pressure to the pressure of the pressure plateau 58 is only necessary until the ballpoint pen mechanism 2 has latched from the first into the second latched position or from the second into the first latched position. After the ballpoint pen mechanism 2 has engaged, the engine oil pressure can be lowered back to the original level. By raising the engine oil pressure again to a second pressure plateau 75, switching valve 1 can be actuated again, with the valve being 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.The changeover valve 1 can therefore be controlled without a complicated external actuation. The switching from the first to the second switching position or vice versa is controlled by applying an actuating pulse I, for example by briefly raising the engine oil pressure of an internal combustion engine. Hence the shift ventil 1 can be easily integrated into existing engine oil systems.

BezugszeichenlisteReference List

11
Umschaltventilswitching valve
22
Kugelschreibermechanikballpoint mechanism
33
Betätigungsmittel/DruckstempelActuator/tamp
44
PfeilArrow
11
PfeilArrow
66
Steuerkolbencontrol piston
88th
Steuerhülsecontrol sleeve
99
Verdrehhülsetorsion sleeve
1010
Federeinrichtungspring device
1111
Innenwandinner wall
1212
Steuerhülsenrippencontrol sleeve ribs
1313
Stirnseiteface
1414
Stirnflächen der SteuerhülsenrippenFaces of the control sleeve ribs
1515
Steuerhülsennutencontrol sleeve grooves
1616
Verdrehhülsenrippentwist sleeve ribs
1717
Stirnflächen der VerdrehhülsenrippenFaces of the torsion sleeve ribs
1919
Betätigungsmittelrippenactuator ribs
2020
Gezahnte RingflächeSerrated ring surface
2323
KugelBullet
2424
Radialnutradial groove
2525
Nut/herzförmige NutGroove/Heart Groove
2626
Ventilbohrungvalve bore
2727
Ventilblockvalve block
2828
Fluidnutfluid groove
2929
Fluidnutfluid groove
3030
Fluidleitungfluid line
3131
Fluidleitungfluid line
3232
Mittelpunkt des Hublageraugescenter of the lifting eye
3333
Pleuelstangenanordnungconnecting rod assembly
3434
Pleuellageraugeconnecting rod bearing eye
3535
Hublageraugelifting eye
3636
Exzentereinrichtungeccentric device
3737
Mittelpunkt des Pleuelaugescenter of the connecting rod eye
3838
Mittelpunkt der KolbenbolzenbohrungCenter of piston pin bore
3939
Mittelachsecentral axis
4040
Stirnflächeface
4141
Stirnflächeface
4242
Stirnflächeface
4343
Erster ZylinderabschnittFirst Cylinder Section
4444
Stirnflächeface
4545
Zweiter ZylinderabschnittSecond cylinder section
4646
Stirnflächeface
4747
Stirnflächeface
4848
AbsatzUnit volume
4949
Stirnflächeface
5050
KolbenPistons
5151
KolbenPistons
5252
Hydraulikleitung/Ölleitunghydraulic line/oil line
5353
Hydraulikleitung/Ölleitunghydraulic line/oil line
5454
Rückschlagventilcheck valve
5555
Rückschlagventilcheck valve
5656
Pleuelstangeconnecting rod
5757
Sicherungsringlocking ring
5858
Druckplateaupressure plateau
6161
Radialnutradial groove
6262
Sicherungsringlocking ring
6363
Steuerleitungcontrol line
6464
AbsatzUnit volume
6565
Sicherungsringlocking ring
6666
Sicherungsringlocking ring
6767
Exzenterstangeeccentric rod
6868
Exzenterstangeeccentric rod
6969
Exzenterkörpereccentric body
7070
Verschlusskugellocking ball
7171
Verschlusskugellocking ball
7272
PfeilArrow
7373
Motoröldruckverlaufengine oil pressure curve
7474
Schaltstellungskurveswitch position curve
7575
Druckplateaupressure plateau
II
Betätigungsimpulsactuation impulse
leffleff
Effektive PleuelstangenlängeEffective connecting rod length
tt
Zeittime
pp
DruckPrint
t1t1
Tiefe der SteuerhülsennutenDepth of control sleeve grooves
t2t2
Tiefe der SteuerhülsennutenDepth of control sleeve grooves

Claims (14)

Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit einem Umschaltventil (1) 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, wobei das Umschaltventil (1) 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.Internal combustion engine, which has an adjustable compression ratio, with a switching valve (1) and a connecting rod arrangement (33) with a hydraulically adjustable eccentric device (36) arranged in a connecting rod bearing eye (34) and/or a crank bearing eye (35) for adjusting an effective connecting rod length (l eff ), an adjustment path of the eccentric device (36) being controllable by means of the switching valve (1), the switching valve (1) having a ballpoint pen mechanism (2) which is activated by applying an actuating pulse (I) to an actuating means (3) of the ballpoint pen mechanism ( 2) can be latched alternately in a first or in a second detent position and is coupled to the switchover valve (1) in such a way that the first or second latched position corresponds to a respective first or second switch position of a control piston (6) of the switchover valve (1). Verbrennungsmotor 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.combustion engine after claim 1 , characterized in that in order to switch the changeover valve (1) from the first switching position (4) to the second switching position (5) by applying the actuating pulse (I) to the actuating means (3) of the ballpoint pen mechanism (2), the control piston (6) of the Reversing valve (1) can be displaced by a predetermined distance approximately counter to a direction of the actuating impulse (I). Verbrennungsmotor 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.combustion engine after claim 2 , characterized in that in order to switch the changeover valve (1) from the second switching position (5) to the first switching position (4) by applying the actuating pulse (I) to the actuating means (3) of the ballpoint pen mechanism (2), the control piston (6) of the Switching valve is displaceable by the predetermined path approximately in the direction of the actuating pulse (I). Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschreibermechanik (2) folgendes aufweist: eine Steuerhülse (8) zur axialen Führung des Betätigungsmittels (3) und einer Verdrehhülse (9); und eine 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.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the ballpoint pen mechanism (2) has the following: a control sleeve (8) for the axial guidance of the actuating means (3) and a torsion sleeve (9); and a spring device (10) which axially spring-loads the control piston (6), the torsion sleeve (9) and the actuating means (3) against the actuating impulse (I), the torsion sleeve (9) being connected to the control sleeve (8) and the actuating means ( 3) is operatively connected in such a way that when the actuating impulse (I) is applied to the actuating means (3), the latter can be displaced axially with respect to the control sleeve (8) together with the twisting sleeve (9) in such a way that the twisting sleeve (9) alternately moves from the first can be brought into the second detent position. Verbrennungsmotor 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.combustion engine after claim 4 , characterized in that a control sleeve (8), which is arranged on an inner wall (11) with respect to a longitudinal direction of the control sleeve (8) axially running control sleeve ribs (12), an end face (13) of the control sleeve (8) assigned oblique control sleeve rib end faces ( 14) and between each two adjacent control sleeve ribs (12) arranged control sleeve grooves (15) which alternately have different control sleeve groove depths with respect to the longitudinal direction of the control sleeve (8); a torsion sleeve (9) arranged at least in sections in the control sleeve (8), which has torsion sleeve ribs (16) complementary to the control sleeve grooves (15) and oblique torsion sleeve rib end faces (17) facing the oblique control sleeve rib end faces (14); the control piston (6), which is in operative contact with an end face (44) of the twist sleeve (9); the actuating means (3) which can be guided in the control sleeve grooves (15) by means of actuating means ribs (19) and has a toothed annular surface (20) which is in operative contact with the twisting sleeve rib end faces (17); and a spring device (10) which spring-biases the control piston (6), the torsion sleeve (9) and the actuating means (3) against the actuating impulse (I). Verbrennungsmotor 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.combustion engine after claim 5 , characterized in that when the actuating impulse (I) is applied to the actuating means (3), this can be displaced with the twisting sleeve (9) into the control sleeve (8) against a spring force of the spring device (10) in such a way that the twisting sleeve ribs (16 ) disengage from the associated control sleeve grooves (15) with a first control sleeve groove depth, the toothed annular surface (20) and the twisting sleeve rib end faces (17) being in operative contact in such a way that the twisting sleeve (9) performs a first rotational movement, wherein the control sleeve rib faces (14) and the twisting sleeve rib faces (17) slide on one another in such a way that the twisting sleeve (9) performs a second rotational movement, the twisting sleeve ribs (16) engaging in control sleeve grooves (15) with a second control sleeve groove depth, wherein the torsion sleeve (8) engages in one of the detent positions, and the control piston (6) due to the operative connection with the torsion sleeve (9) can be brought into one of the switching positions. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Verdrehhülsenrippen (16) der Hälfte einer Anzahl der Steuerhülsennuten (15) entspricht.combustion engine after claim 5 or 6 , characterized in that a number of torsion sleeve ribs (16) corresponds to half a number of control sleeve grooves (15). Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelschreibermechanik (2) nach Art einer Kugel-Mechanik ausgebildet ist, 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.Internal combustion engine according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the ballpoint pen mechanism (2) is designed in the manner of a ball mechanism, with: a control sleeve (8) for the axial guidance of the actuating means (3); a ball (23) which is slidably arranged in a radial groove (24) of the control sleeve (8); and a spring device (10) which axially spring-loads the control piston (6) and the actuating means (3) against the actuating impulse (I), the ball (23) being operatively connected to a groove (25) provided in the actuating means (3) in such a way means that when the actuating impulse (I) is applied to the actuating means (3), the latter can be displaced axially with respect to the control sleeve (8) in such a way that the actuating means (3) alternately from the first to the second detent position can be brought. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (25) als herzförmige Nut (25) ausgebildet ist.combustion engine after claim 8 , characterized in that the groove (25) is designed as a heart-shaped groove (25). Verbrennungsmotor 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).Internal combustion engine according to one of Claims 5 until 9 , characterized in that the control sleeve (8) is designed as a valve bore (26), in particular as a valve bore (26) in a valve block (27) with respective fluid grooves (28, 29) of the control piston (6) which break through the valve bore (26). fluid lines (30, 31). Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsimpuls (I) durch einen Fluiddruck aufbringbar ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating pulse (I) can be applied by a fluid pressure. Verbrennungsmotor 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.Internal combustion engine according to one of Claims 5 until 11 , characterized in that the spring device (10) is designed in such a way that the switching valve (1) is only actuated when there is an actuating pulse (I) above a predetermined threshold value. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (1) in die Pleuelstangenanordnung (33), insbesondere in einen Bereich des Hublagerauges (35), integriert ist.Internal combustion engine according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that the switching valve (1) in the connecting rod arrangement (33), in particular in a region of the lifting bearing eye (35), is integrated. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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 one of Claims 1 until 13 , characterized in that the actuating pulse (I) can be applied by an engine oil pressure, the internal combustion engine having means, for example a controllable oil pump or a pressure accumulator, for briefly increasing the engine oil pressure.
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