DE102014002309B4

DE102014002309B4 - control device

Info

Publication number: DE102014002309B4
Application number: DE102014002309.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Funk; Christian Groh
Original assignee: Hydac Electronic GmbH
Current assignee: Hydac Electronic GmbH
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: DE102014002309A1

Abstract

Steuervorrichtung, mit mindestens zwei hydraulischen Aktuatoren (3, 5), von denen einer als Pumpeinheit (3) dient und für den Antrieb des als Arbeitseinheit (5) dienenden, anderen Aktuators mit diesem verbunden ist, mit einer Speichereinheit (19), die zumindest während des Ansaugvorgangs des als Pumpeinheit (3) dienenden Aktuators diesen mit Fluid vorgespannten Druckes versorgt, und mit einer Steuerventileinrichtung (17), die eine Hauptstufe (29) und eine Vorstufe (27) aufweist, die zur Bildung eines Schnellschaltventils zusammengeschaltet sind, dessen Hauptstufe (29) ein Wegeventil mit einem Schieberkolben (33) aufweist, das in einer Kolbenstellung die Verbindung der Aktuatoren (3, 5) mit der Speichereinheit (19) trennt und diese Verbindung in anderen Kolbenstellungen zumindest teilweise freigibt, wobei eine erste wirksame Kolbenfläche (45) des Schieberkolbens (33) mit beiden Aktuatoren in Fluidverbindung bringbar ist und eine entgegengesetzt wirksame zweite Kolbenfläche (57) über die mittels eines Steuersignals betätigbare Vorstufe (27) mit den Aktuatoren (3, 5) oder mit der Speichereinheit (19) verbindbar ist.Control device, with at least two hydraulic actuators (3, 5), one of which serves as a pump unit (3) and for driving the other actuator serving as a working unit (5), with a memory unit (19), at least during the suction of the actuator serving as the pumping unit (3) supplies this fluid-biased pressure, and with a control valve means (17) having a main stage (29) and a preliminary stage (27) interconnected to form a quick-acting valve, the main stage thereof (29) has a directional control valve with a slide piston (33) which in a piston position separates the connection of the actuators (3, 5) with the storage unit (19) and at least partially releases this connection in other piston positions, a first effective piston surface (45 ) of the spool (33) can be brought into fluid communication with both actuators and an oppositely acting second piston surface (57) practice r the actuatable by means of a control signal precursor (27) with the actuators (3, 5) or with the memory unit (19) is connectable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, mit mindestens zwei hydraulischen Aktuatoren, von denen einer als Pumpeinheit dient und für den Antrieb des als Arbeitseinheit dienenden, anderen Aktuators mit diesem verbunden ist, mit einer Speichereinheit, die zumindest während des Ansaugvorgangs des als Pumpeinheit dienenden Aktuators diesen mit Fluid vorgespannten Drucks versorgt, und mit einer Steuerventileinrichtung, mittels deren die Verbindung zwischen der Speichereinheit und den Aktuatoren sperrbar oder zumindest teilweise freigebbar ist.The invention relates to a control device, with at least two hydraulic actuators, one of which serves as a pump unit and is connected to the drive of serving as a working unit, other actuator with this, with a memory unit that at least during the intake of serving as a pumping unit actuator with this Supply fluid biased pressure, and with a control valve means by means of which the connection between the storage unit and the actuators lockable or at least partially releasable.

Durch derartige Steuervorrichtungen lassen sich mechanische Kraftübertragungseinrichtungen durch eine hydraulische Kraftübertragung ersetzen. Der Wegfall mechanischer Getriebeelemente ist bei vielen Anwendungen in mehrerer Hinsicht vorteilhaft, sei es wegen erschwerenden baulichen Gegebenheiten, sei es im Hinblick auf Spielfreiheit einer Getriebekette oder im Hinblick auf verschleißfreie Arbeitsweise. Mit besonderem Vorteil sind derartige Steuervorrichtungen für eine hydraulische Ventilbetätigung bei Kolbenmotoren einsetzbar, als verschleißfreier Ersatz für mechanische Gelenkverbindungen über Kipphebel und/oder Stoßstangen. Bei entsprechenden Anwendungen, insbesondere dem erwähnten Einsatz bei Motorsteuerungen, ist für eine sichere Funktion der hydraulisch betätigbaren Arbeitseinheit ein sicheres Schaltverhalten der Steuerventileinrichtung ausschlaggebend. Insbesondere bei Anwendungen mit hohen Arbeitsfrequenzen, etwa hohen Hubfrequenzen des einen Ventilhub erzeugenden Aktuators, wie dies bei Motorsteuerungen der Fall ist, ist ein schnelles Schaltverhalten der Steuerventileinrichtung für das gewünschte Betriebsverhalten erforderlich.By such control devices can be replaced mechanical power transmission devices by a hydraulic power transmission. The elimination of mechanical transmission elements is advantageous in many applications in many ways, either because of aggravating structural conditions, be it in terms of backlash of a transmission chain or in terms of wear-free operation. With particular advantage, such control devices for hydraulic valve actuation piston motors are used as a wear-free replacement for mechanical joints via rocker arms and / or bumpers. In appropriate applications, in particular the mentioned use in engine controls, a safe switching behavior of the control valve device is crucial for a safe operation of the hydraulically actuated working unit. Especially in applications with high operating frequencies, such as high stroke frequencies of the valve lift generating actuator, as is the case with engine controls, a fast switching behavior of the control valve device for the desired performance is required.

Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Steuervorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die sich durch ein schnelles Schaltverhalten auszeichnet.In view of this problem, the invention has the object to provide a control device of the type considered available, which is characterized by a fast switching behavior.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine Steuervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention, this object is achieved by a control device having the features of claim 1 in its entirety.

Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass die Steuerventileinrichtung eine Hauptstufe und eine Vorstufe aufweist, die zur Bildung eines Schnellschaltventils zusammengeschaltet sind. In vorteilhafter Weise sind daher die Ansteuerfunktionen von der hauptsächlichen Schaltfunktion, nämlich die Freigabe oder das Sperren der Verbindung zwischen den Aktuatoren und der Speichereinheit, voneinander getrennt. Die Hauptstufe kann daher durch ein Wegeventil gebildet sein, dessen Schieberkolben, der die Verbindung zwischen der Speichereinheit und den Aktuatoren steuert, seinerseits druckbetätigt ist, d. h. mit keiner, die Kolbenstellung beeinflussenden Stelleinrichtung in Wirkverbindung ist, sondern lediglich über die gesonderte Vorstufe ansteuerbar ist. Dadurch ist eine besonders schnellschaltende Ventilfunktion realisierbar.A significant feature of the invention is accordingly that the control valve means comprises a main stage and a preliminary stage, which are interconnected to form a quick-acting valve. Advantageously, therefore, the drive functions of the main switching function, namely the release or the blocking of the connection between the actuators and the memory unit, are separated from each other. The main stage can therefore be formed by a directional control valve, whose spool, which controls the connection between the storage unit and the actuators, in turn is pressure-actuated, d. H. with none, the piston position influencing adjusting device is in operative connection, but only via the separate precursor is controlled. As a result, a particularly fast-switching valve function can be realized.

Mit besonderem Vorteil kann die Steuervorrichtung Teil der Motorsteuerung eines Kolbenmotors sein, wobei für eine hydraulische Betätigung eines jeweiligen Motorventils der als Pumpeinheit dienende Aktuator von einem Nocken der Nockenwelle entsprechend der Nockenkontur betätigbar ist, der andere Aktuator das jeweilige Ventil betätigt, die Speichereinheit durch den Druck des Ölsystems des Motors vorspannbar ist und die Vorstufe des Schnellschaltventils mittels eines Signals des Motormanagements für eine gewünschte Beeinflussung der Ventilhubmodi ansteuerbar ist. Mittels der vom Motormanagement des betreffenden Kolbenmotors ansteuerbaren Vorstufe lassen sich entsprechend der Vorgaben des Motormanagements über die Vorstufe die Kolbenflächen des Schieberkolbens der Hauptstufe derart beaufschlagen, dass im Verlauf eines Ventilhubes, der durch den an der ersten Kolbenfläche anliegende Aktuatordruck sich durch gezieltes Öffnen der Verbindung zur Speichereinheit in einer gesteuerten Weise auf den Vorspanndruck der Speichereinheit abbaut. Dadurch ist über die Vorstufe die entsprechende Bewegung des Schieberkolbens derart steuerbar, dass sich gewünschte Ventilhubmodi ergeben, die an den jeweiligen Last- oder Betriebszustand des Kolbenmotors angepasst sind. So lassen sich sowohl die Höhe des Ventilhubes als auch die jeweilige Steuerzeit, also beispielsweise das Hubende, in gewünschter Weise einstellen. Dadurch lassen sich beispielsweise Ventilhubmodi, etwa für ein Einlassventil, an Betriebszustände wie maximale Leistung, Drehmoment im unteren Bereich, Motorleerlauf oder Betrieb im Stadtzyklus anpassen.With particular advantage, the control device may be part of the engine control of a piston engine, wherein for hydraulic actuation of a respective engine valve serving as a pumping unit actuator of a cam of the camshaft according to the cam contour is actuated, the other actuator actuates the respective valve, the storage unit by the pressure the oil system of the engine can be prestressed and the precursor of the quick-acting valve can be activated by means of a signal of the engine management for a desired influencing of the valve lift modes. By means of the controllable from the engine management of the respective piston engine precursor can be applied according to the specifications of the engine management via the precursor piston surfaces of the spool of the main stage such that in the course of a valve lift, by the voltage applied to the first piston surface actuator pressure by selectively opening the connection to Memory unit degrades in a controlled manner to the bias pressure of the memory unit. As a result, the corresponding movement of the spool piston can be controlled in such a way via the preliminary stage that desired valve stroke modes result, which are adapted to the respective load or operating state of the piston engine. Thus, both the height of the valve lift and the respective control time, so for example, the stroke end, set in the desired manner. This allows, for example, valve lift modes, such as for an intake valve, to be adapted to operating conditions such as maximum power, low-end torque, engine idle or city cycle operation.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Schieberkolben mechanisch in eine Schließstellung vorgespannt, in der er die Verbindung der Aktuatoren mit der Speichereinheit sperrt, wenn die Vorstufe die zweite Kolbenfläche mit den Aktuatoren verbindet, und wobei sich der Schieberkolben aus der Schließstellung gegen die Wirkung der Vorspannung bewegt, wenn die Vorstufe die zweite Kolbenfläche mit der Speichereinheit verbindet.In advantageous embodiments, the spool is mechanically biased into a closed position in which it blocks the connection of the actuators to the storage unit when the precursor connects the second piston surface to the actuators, and wherein the spool moves from the closed position against the action of the bias, when the precursor connects the second piston surface to the storage unit.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass das Wegeventil der Hauptstufe ein den Schieberkolben führendes Ventilgehäuse in der Art einer Einbaupatrone aufweist, an der seitliche Fluidanschlüsse sowie ein Fluidanschluss an einem offenen axialen Ende vorgesehen sind, wobei die erste Kolbenfläche diesem axialen, stirnseitigen Fluidanschluss zugewandt und dieser mit den Aktuatoren in Fluidverbindung ist. Dergestalt ist eine kompakte Bauweise der Hauptstufe realisierbar.Particularly advantageously, the arrangement may be such that the directional control valve of the main stage has a valve body leading the spool in the manner of a cartridge, are provided at the lateral fluid connections and a fluid connection at an open axial end, wherein the first piston surface this axial, frontal Fluid connection facing and this with the Actuators in fluid communication. In this way, a compact design of the main stage is feasible.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass das Ventilgehäuse am anderen axialen Ende geschlossen ist und einen endseitigen Fluidraum bildet, der von der zweiten wirksamen Kolbenfläche des Schieberkolbens begrenzt ist. In diesem endseitigen Fluidraum kann eine die Vorspannung erzeugende Druckfeder zwischen dem geschlossenen Ende des Ventilgehäuses und der zweiten wirksamen Kolbenfläche eingespannt sein, wobei ein dem endseitigen Fluidraum zugeordneter seitlicher Fluidanschluss mit der Vorstufe in Verbindung und mittels dieser wahlweise mit den Aktuatoren oder mit der Speichereinheit verbindbar ist.With particular advantage, the arrangement can be made such that the valve housing is closed at the other axial end and forms an end-side fluid space, which is bounded by the second effective piston area of the spool. In this end-side fluid space, a compression spring generating the preload can be clamped between the closed end of the valve housing and the second effective piston surface, wherein a lateral fluid connection assigned to the end-side fluid space can be connected to the precursor and optionally to the actuators or to the storage unit ,

Für das Sperren oder gesteuerte Freigeben der Verbindung zwischen den Aktuatoren und der Speichereinheit kann der Schieberkolben in der Schließstellung mit dem Endrand der dem stirnseitigen Fluidanschluss zugekehrten ersten Kolbenfläche in dichter Anlage an einer Ringfläche eines Hülsenkörpers sein, der für den Schieberkolben einen Endanschlag und den Durchgang am stirnseitigen Fluidanschluss bildet, wobei am Ventilgehäuse ein an den Hülsenkörper angrenzender, seitlicher Fluidanschluss mit der Speichereinheit in Verbindung ist, so dass der Schieberkolben bei Bewegung aus der Schließstellung die Verbindung des stirnseitigen Fluidanschlusses mit der Speichereinheit ermöglicht.For the locking or controlled release of the connection between the actuators and the storage unit, the spool in the closed position with the end edge of the end face fluid port facing the first piston surface in close contact with an annular surface of a sleeve body, for the spool an end stop and the passage on forms the front side fluid port, wherein on the valve housing adjacent to the sleeve body, lateral fluid port with the storage unit is in communication, so that the spool allows movement of the closed position, the connection of the frontal fluid port with the storage unit.

Dadurch, dass weiterhin der mit der Speichereinheit verbundene Fluidanschluss auch mit einem Anschluss der Vorstufe verbunden ist, über die die Verbindung zum Fluidraum am geschlossenen Ende des Ventilgehäuses herstellbar ist, ist für das bei Bewegungen des Kolbens jeweils verdrängte Ölvolumen über die Vorstufe ein geschlossener Verbindungsweg zwischen dem Fluidraum und der Speichereinheit gebildet.Due to the fact that, furthermore, the fluid connection connected to the storage unit is also connected to a connection of the precursor, via which the connection to the fluid space can be established at the closed end of the valve housing, a closed connection path for the volume of oil respectively displaced during movements of the piston via the precursor is present the fluid space and the storage unit formed.

Bei Auslegung der Steuervorrichtung für die Motorsteuerung bei Kolbenmotoren mittlerer Baugröße kann der bei Kolbenbewegungen zu verdrängende Volumenstrom im Bereich von 100 l/min liegen. Bei einem Einsatz bei größeren Motorentypen können auch höhere Volumenströme in Frage kommen, etwa in der Größenordnung von 250 l/min. Um bei erhöhtem Durchfluss gleichbleibend kurze Schaltzeiten zu ermöglichen, ist eine Vergrößerung des Durchmessers des Schieberkolbens erforderlich. Das beim Schalten verdrängte Volumen wird dadurch so groß, dass es bei gleichbleibender Baugröße der Vorstufe nicht mehr über diese ungehindert fließen kann, was die Schaltzeit verlängert. Um dem abzuhelfen und zu ermöglichen, dass, wie bei einem Baukastensystem, eine gleich dimensionierte Vorstufe verwendet werden kann, ist bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Fluidraum am geschlossenen Ende des Ventilgehäuses auch über eine die Vorstufe umgehende Bypassleitung mit den Aktuatoren in Verbindung.When designing the control device for the engine control in piston engines of medium size, the volume flow to be displaced during piston movements can be in the range of 100 l / min. When used with larger engine types, higher volume flows can also be considered, for example of the order of 250 l / min. In order to enable constant high switching times short switching times, an increase in the diameter of the spool is required. As a result, the volume displaced during switching becomes so large that it can no longer flow unhindered over the same size of the preliminary stage, which extends the switching time. To remedy this and to allow that, as in a modular system, a same sized precursor can be used, in a particularly advantageous embodiment, the fluid space at the closed end of the valve housing via a bypass line bypassing the precursor with the actuators in connection.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist für die Verbindung zwischen der Speichereinheit und dem Druckölsystem eines betreffenden Motors die Anordnung so getroffen, dass der Schieberkolben an dem die erste wirksame Kolbenfläche bildenden Ende einen Innenzylinder ausbildet, in dem der vorgespannte Schließkörper eines Rückschlagventils derart bewegbar ist, dass er normalerweise die Verbindung zwischen einem seitlichen Fluidanschluss, der den Druck des Ölsystems eines betreffenden Motors führt und in den Innenzylinder des Schieberkolbens mündet, und dem mit der Speichereinheit verbundenen Fluidanschluss sperrt, diese Verbindung jedoch bei Betätigung durch den Öldruck freigibt, um die Speichereinheit mit dem Druck des Ölsystems vorzuspannen.In particularly advantageous embodiments, the arrangement for the connection between the storage unit and the pressurized oil system of a respective engine is made such that the spool at the end forming the first effective piston surface forms an inner cylinder in which the biased closing body of a check valve is movable to usually the connection between a lateral fluid port, which carries the pressure of the oil system of a respective engine and opens into the inner cylinder of the spool, and the fluid port connected to the storage unit blocks, but releases this compound when actuated by the oil pressure to the storage unit with the pressure to preload the oil system.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention with reference to embodiments shown in the drawings will be explained in detail. Show it:

1 in der Art einer Funktionsskizze und teilweise in Symboldarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß dem Stand der Technik, wobei die Anwendung als Bestandteil einer Motorsteuerung dargestellt ist; 1 in the manner of a functional sketch and partly in symbol representation, an embodiment of a control device according to the prior art, wherein the application is shown as part of a motor control;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung als Bestandteil einer Motorsteuerung, wobei die Hauptstufe der Steuerventileinrichtung im Längsschnitt dargestellt ist; 2 a first embodiment of the control device according to the invention as part of a motor control, wherein the main stage of the control valve device is shown in longitudinal section;

3a–3d Diagrammdarstellungen, in denen für ein Auslassventil und ein Einlassventil eines Kolbenmotors jeweils der Ventilhub über den Kurbelwellenwinkel dargestellt ist; und 3a - 3d Diagram representations, in which for each of an exhaust valve and an intake valve of a piston engine, the valve lift over the crankshaft angle is shown; and

4 eine der 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. 4 one of the 2 corresponding representation of a second embodiment of the control device according to the invention.

Unter Bezug auf die Zeichnung ist die Erfindung nachstehend anhand eines Anwendungsbeispiels erläutert, bei dem die Steuervorrichtung als Bestandteil der Motorsteuerung eines Kolbenmotors dazu dient, die Ventilhubbewegungen eines hydraulisch betätigbaren Einlassventils zu steuern. Von dem zugehörigen Kolbenmotor sind in 1, die eine Steuervorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, lediglich eine Nockenwelle 1, ein als Pumpeinheit 3 dienender Aktuator in Form eines Hydraulikzylinders, ein als Arbeitseinheit 5 dienender Hydraulikzylinder und der mit dessen Kolben verbundener Ventilschaft 7 eines Einlassventils dargestellt. Die Pumpeinheit 3 ist entsprechend der Nockenkontur 9 betätigbar, die an einen Nockentaster 11 anläuft und den Kolben der Pumpeinheit 3 betätigt. In der zwischen den Aktuatoren, d. h. der Pumpeinheit 3 und der Arbeitseinheit 5, verlaufenden Druckleitung 13 ist daher ein dem Kurbelwellenwinkel entsprechendes Druckniveau erzeugbar. Zur Beeinflussung des Druckniveaus ist die Druckleitung 13 über einen Leitungszweig 15 mit der Steuerventileinrichtung 17 verbunden, die mittels elektrischer Steuersignale ansteuerbar ist, die ein dem betreffenden Kolbenmotor zugehöriges Motormanagement in einer dem Stand der Technik entsprechenden Funktionsweise und nach Maßgabe der Betriebszustände des Motors erzeugt. Über die Steuerventileinrichtung 17, die beim in 1 gezeigten Beispiel durch ein 2/2-Wegeventil gebildet ist, ist der Leitungszweig 15 sperrbar oder mit einer Speichereinheit 19 verbindbar. Diese Schaltstellung ist in 1 dargestellt. Die Speichereinheit 19, in Form eines Hydrospeichers, ist über ein Rückschlagventil 21, das über einen Ölanschluss 23 mit dem Ölsystem des Motors verbunden ist, mit dem Betriebsöldruck vorspannbar. Bei geschlossener Steuerventileinrichtung 17 bewirkt der Aktuatordruck in der Druckleitung 13 die entsprechende Ventilhubbewegung bei einem im Hochdruckbereich, etwa bei 150 bar, liegenden Aktuatordruck. Das Umschalten der Steuerventileinrichtung 17 in die Schaltstellung von 1 baut den Aktuatordruck auf das Druckniveau der Speichereinheit 19, entsprechend dessen dem Öldruck des Motors entsprechenden Druckniveau von etwa 10 bar ab, so dass sich das betätigte Ventil aufgrund der an ihm wirkenden Ventilfeder 25 schließt.With reference to the drawing, the invention is explained below with reference to an application example in which the control device serves as part of the engine control of a piston engine to control the valve lift movements of a hydraulically actuated intake valve. From the associated piston engine are in 1 showing a control device according to the prior art, only a camshaft 1 , as a pumping unit 3 Serving actuator in the form of a hydraulic cylinder, as a working unit 5 serving hydraulic cylinder and connected to the piston valve stem 7 an intake valve shown. The pump unit 3 is according to the cam contour 9 operable, the to a cam button 11 starts and the piston of the pump unit 3 actuated. In between the actuators, ie the pump unit 3 and the work unit 5 , extending pressure line 13 Therefore, a crankshaft angle corresponding pressure level can be generated. To influence the pressure level is the pressure line 13 over a line branch 15 with the control valve device 17 connected, which is controllable by means of electrical control signals, which generates an engine management associated with the relevant piston engine in a state of the art operation and in accordance with the operating conditions of the engine. About the control valve device 17 at the in 1 example shown is formed by a 2/2-way valve, the line branch 15 lockable or with a storage unit 19 connectable. This switch position is in 1 shown. The storage unit 19 , in the form of a hydraulic accumulator, is via a check valve 21 that has an oil connection 23 connected to the oil system of the engine, can be prestressed with the operating oil pressure. With the control valve device closed 17 causes the actuator pressure in the pressure line 13 the corresponding valve lift at an actuator pressure in the high pressure range, say at 150 bar. The switching of the control valve device 17 in the switching position of 1 builds the actuator pressure to the pressure level of the storage unit 19 , According to the oil pressure of the engine corresponding pressure level of about 10 bar, so that the actuated valve due to the valve spring acting on it 25 closes.

Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Für das Erreichen besonders kurzer Schaltzeiten weist die Steuerventileinrichtung eine Vorstufe 27 und eine Hauptstufe 29 auf. Die Vorstufe 27 ist durch ein mittels der Signale des Motormanagements ansteuerbares 3/2-Wegeventil gebildet und ist mit der Hauptstufe 29 in der in 2 gezeigten Weise zusammengeschaltet. Die Hauptstufe 29 weist ein Ventilgehäuse 31 in der Art einer sog. Einschraubpatrone auf, mit einer zylindrischen Bohrung, in der ein Schieberkolben 33 axial verschiebbar ist. Der Innenraum des Ventilgehäuses 31 ist an einem axialen Ende 35 geschlossen und am anderen, stirnseitigen, axialen Ende 37 offen. Dieses stirnseitige Ende 37 bildet einen Fluidanschluss 39, der über den Leitungszweig 15 mit der Druckleitung 13, d. h. mit den Aktuatoren, genauer gesagt mit der Druckseite der Pumpeinheit 3 und dem Kolbenraum der Arbeitseinheit 5 in Verbindung ist. Der Schieberkolben 33 ist in die in 2 gezeigte axiale Endposition mittels einer Druckfeder 41 vorgespannt, die zwischen dem geschlossenen inneren Ende 35 des Ventilgehäuses 31 und dem zugewandten Ende des Schieberkolbens 33 eingespannt ist. Bei dieser Endposition, die dem Schließzustand entspricht, bei dem der stirnseitige Fluidanschluss 39 gesperrt ist, liegt der Schieberkolben 33 mit dem Umfangsrand 43 der dem Fluidanschluss 39 zugekehrten wirksamen Kolbenfläche 45 an einer Ringfläche 47 eines Hülsenkörpers 49 an. Dieser ist durch einen Sprengring 50 am Ventilgehäuse 31 gesichert und bildet mit seiner Ringfläche 47 den Endanschlag für den Schieberkolben 33. Außer dem Fluidanschluss 39 sind am Ventilgehäuse 31 seitliche Fluidanschlüsse in der bei Einschraubpatronen üblichen Weise ausgebildet. Ausgehend in 2 von links nach rechts ist ein Fluidanschluss 51 über eine Steuerleitung 53 mit der Vorstufe 27 in Verbindung. Der Fluidanschluss 51 mündet in einen Fluidraum 55, in dem sich die Druckfeder 41 befindet und der von der zweiten wirksamen Kolbenfläche 57 des Schieberkolbens 33 begrenzt ist, die der ersten wirksamen Kolbenfläche 45 entgegengesetzt wirksam ist. Vom Fluidanschluss 51 ausgehend nach rechts ist ein seitlicher Fluidanschluss 59 vorgesehen, der mit dem Ölanschluss 23 verbunden ist, der den Druck des Ölsystems des zugehörigen Motors führt. Dieser Fluidanschluss 59 mündet in einen Raum 61, der durch einen verjüngten Längenabschnitt des Schieberkolbens 33 gebildet ist. Dieser Raum 61 ist über Durchgänge 63 des Schieberkolbens 33 mit einem in diesem ausgebildeten Innenzylinder 65 in Verbindung. In dem Innenzylinder 65 ist ein Schließkörper 67 des Rückschlagventils 21 bewegbar, der mittels einer Schließfeder 69 in die in 2 gezeigte Schließstellung vorgespannt ist. Die Schließfeder 69 stützt sich an einem in das dem Hülsenkörper 49 zugewandte Ende des Innenzylinders 65 eingeschraubten Gewindeeinsatz 71 ab. Ein weiterer, weiter rechts gelegener seitlicher Fluidanschluss 73 ist sowohl mit der Speichereinheit 19 als auch über eine Rückleitung 75 mit der Vorstufe 27 in Verbindung. Über Schrägbohrungen 77 im Schieberkolben 33 ist der Fluidanschluss 73 auch mit einem Teilbereich des Innenzylinders 65 in Verbindung, der bei geschlossenem Rückschlagventil 21 durch den Schließkörper 67 von demjenigen Teil des Innenzylinders 65 getrennt ist, der mit dem Fluidanschluss 59 mit dem Ölanschluss 23 in Verbindung ist.The 2 shows an embodiment of the invention. To achieve particularly short switching times, the control valve device has a precursor 27 and a main stage 29 on. The preliminary stage 27 is formed by a controllable by means of the signals of the engine management 3/2-way valve and is connected to the main stage 29 in the in 2 shown interconnected. The main stage 29 has a valve housing 31 in the manner of a so-called Einschraubpatrone on, with a cylindrical bore, in which a spool 33 is axially displaceable. The interior of the valve housing 31 is at an axial end 35 closed and at the other, frontal, axial end 37 open. This frontal end 37 forms a fluid connection 39 that is over the line branch 15 with the pressure line 13 ie with the actuators, more precisely with the pressure side of the pump unit 3 and the piston chamber of the working unit 5 is in communication. The spool 33 is in the in 2 shown axial end position by means of a compression spring 41 biased between the closed inner end 35 of the valve housing 31 and the facing end of the spool 33 is clamped. In this end position, which corresponds to the closed state, in which the end-side fluid connection 39 is locked, is the spool 33 with the peripheral edge 43 the fluid connection 39 facing effective piston surface 45 on a ring surface 47 a sleeve body 49 at. This one is by a snap ring 50 on the valve body 31 secured and forms with its ring surface 47 the end stop for the spool 33 , Except for the fluid connection 39 are on the valve body 31 lateral fluid connections formed in the usual way with cartridges. Starting in 2 from left to right is a fluid connection 51 via a control line 53 with the precursor 27 in connection. The fluid connection 51 flows into a fluid space 55 in which is the compression spring 41 located and that of the second effective piston surface 57 the spool 33 limited, that of the first effective piston surface 45 is opposite effective. From the fluid connection 51 Starting to the right is a lateral fluid connection 59 provided with the oil connection 23 connected, which leads to the pressure of the oil system of the associated engine. This fluid connection 59 flows into a room 61 passing through a tapered length of the spool 33 is formed. This room 61 is about passages 63 the spool 33 with an inner cylinder formed in this 65 in connection. In the inner cylinder 65 is a closing body 67 the check valve 21 movable, by means of a closing spring 69 in the in 2 shown closed position is biased. The closing spring 69 rests on a in the the sleeve body 49 facing the end of the inner cylinder 65 screwed threaded insert 71 from. Another right side fluid connection 73 is both with the storage unit 19 as well as via a return line 75 with the precursor 27 in connection. About oblique holes 77 in the spool 33 is the fluid connection 73 also with a portion of the inner cylinder 65 in conjunction with the closed check valve 21 through the closing body 67 from that part of the inner cylinder 65 is disconnected with the fluid connection 59 with the oil connection 23 is in communication.

Für das Ausführungsbeispiel von 2 ergibt sich folgende Funktionsweise: Bei der in 2 gezeigten Schließstellung des Schieberkolbens 33 und der gezeigten Schaltstellung der Vorstufe 27, wobei über eine Leitung 79 der Aktuatordruck über die Steuerleitung 53 und den Fluidanschluss 51 in dem Fluidraum 55 und damit an der zweiten wirksamen Kolbenfläche 57 des Schieberkolbens 33 wirksam ist, verbleibt der Schieberkolben 33 in der Schließstellung, weil die aus der Federwirkung der Druckfeder 41 und dem Fluiddruck an der zweiten Kolbenfläche 57 erzeugte Kraft die Kraft übersteigt, die der Aktuatordruck am Fluidanschluss 39 über die erste Kolbenfläche 45 erzeugt. Demgemäß erzeugt die Arbeitseinheit 5 einen Ventilhub entsprechend dem Aktuatordruck, der aufgrund der Nockenkontur 9 der Nockenwelle 1 von der Pumpeinheit 3 erzeugt ist. Bei Erreichen des vom Motormanagement vorgegebenen, dem jeweiligen Lastzustand des Motors entsprechenden Hubweges schaltet die Vorstufe 27 um, so dass der an der Kolbenfläche 57 wirksame Druck über die Steuerleitung 53, die Vorstufe 27 und die Rückleitung 75 zum Fluidanschluss 73 und damit auf den Vorspanndruck der Speichereinheit 19 abgebaut wird. Die vom Aktuatordruck am Fluidanschluss 39 über die erste wirksame Kolbenfläche erzeugte Verschiebekraft übersteigt dadurch die Verschiebekraft der Druckfeder 41, so dass der Schieberkolben 33 sich aus der Schließstellung nach links bewegt und der Aktuatordruck auf den Vorspanndruck der Speichereinheit 19 abfällt. In der Arbeitseinheit 5 bewirkt die Ventilfeder 25 daher die Schließbewegung des Ventils. Bei der Bewegung des Schieberkolbens 33 nach links wird das aus dem Fluidraum 55 verdrängte Ölvolumen über die Steuerleitung 53, die Vorstufe 27 und die Rückleitung 75 am Fluidanschluss 73 zur Speichereinheit 19 rückgeführt.For the embodiment of 2 results in the following operation: In the in 2 shown closed position of the spool 33 and the switching position of the precursor shown 27 , being over a line 79 the actuator pressure via the control line 53 and the fluid connection 51 in the fluid space 55 and thus on the second effective piston surface 57 the spool 33 is effective, the spool remains 33 in the closed position because of the spring action of the compression spring 41 and the fluid pressure at the second piston surface 57 force generated exceeds the force that the actuator pressure at the fluid port 39 over the first piston surface 45 generated. Accordingly, the work unit generates 5 a valve lift corresponding to the actuator pressure, due to the cam contour 9 the camshaft 1 from the pump unit 3 is generated. Upon reaching the motor management predetermined, corresponding to the respective load condition of the motor stroke, the precursor switches 27 around, so that on the piston surface 57 effective pressure via the control line 53 , the preliminary stage 27 and the return 75 to the fluid connection 73 and thus the preload pressure of the storage unit 19 is reduced. The of the actuator pressure at the fluid connection 39 Displacement force generated by the first effective piston surface thereby exceeds the displacement force of the compression spring 41 so that the spool 33 moves from the closed position to the left and the actuator pressure on the biasing pressure of the storage unit 19 drops. In the work unit 5 causes the valve spring 25 therefore the closing movement of the valve. During the movement of the spool 33 to the left this gets out of the fluid space 55 displaced oil volume via the control line 53 , the preliminary stage 27 and the return 75 at the fluid connection 73 to the storage unit 19 recycled.

Bei einem Vorspanndruck in der Speichereinheit 19, der den Öldruck des Ölsystems des Motors unterschreitet, bewegt der am Ölanschluss 23 herrschende höhere Öldruck, der über die Durchgänge 63 in dem links gelegenen Abschnitt des Innenzylinders 65 wirksam ist, eine Verschiebung des Schließkörpers 67, so dass das Rückschlagventil 21 an der Schließkante 81 öffnet und ein Ölvolumen zum restlichen Teil des Innenzylinders 65 und von dort über die Schrägbohrungen 77 zum Fluidanschluss 73 und damit zur Speichereinheit 19 gelangt. Über das Rückschlagventil ist die Speichereinheit 19 somit auf dem Druckniveau des Ölsystems gehalten.At a bias pressure in the storage unit 19 , which falls below the oil pressure of the oil system of the engine, moves the oil connection 23 prevailing higher oil pressure, passing through the passages 63 in the left-hand portion of the inner cylinder 65 is effective, a displacement of the closing body 67 so that the check valve 21 at the closing edge 81 opens and an oil volume to the remaining part of the inner cylinder 65 and from there over the oblique holes 77 to the fluid connection 73 and thus to the storage unit 19 arrives. About the check valve is the storage unit 19 thus kept at the pressure level of the oil system.

Durch Ansteuerung der Vorstufe 27 lassen sich bei kurzen erreichbaren Schaltzeiten unterschiedliche, gewünschte Ventilhubmodi realisieren. In den Diagrammdarstellungen von 3a bis 3d sind Ventilhübe eines Einlassventils über dem Kurbelwellenwinkel für unterschiedliche Betriebszustände verdeutlicht. So zeigt 3a für den Betriebszustand „maximale Leistung” für ein Einlassventil einen vollen Ventilhub, der dem Ventilhub eines dem Motor ebenfalls zugehörigen Auslassventils entspricht, wobei sich der Bereich zwischen Öffnung und Schließen über einen gleichen Winkelbereich der Kurbelwelle erstreckt. Die 3b zeigt einen Betriebszustand „Drehmoment im unteren Bereich”, wobei das Einlassventil umso früher schließt, je geringer der Ventilhub ist.By controlling the preliminary stage 27 can be realized with short reachable switching times different desired Ventilhubmodi. In the diagrams of 3a to 3d are valve lifts of an intake valve above the crankshaft angle illustrated for different operating conditions. So shows 3a for the "maximum power" operating condition for an intake valve, a full valve lift corresponding to the valve lift of an exhaust valve also associated with the engine, the range between opening and closing extending over an equal angular range of the crankshaft. The 3b shows an operating state "torque in the lower region", wherein the inlet valve closes the earlier, the lower the valve lift.

Demgemäß verdeutlicht 3c den Betriebszustand „Motorleerlauf”, wobei das Einlassventil umso später öffnet, je geringer der Ventilhub ist. Schließlich zeigt 3d die Verhältnisse beim Betriebszustand „Stadtzyklus”, wobei, je nach vorkommenden Lastzuständen, Mehrfachhübe, also ein mehrfaches Öffnen und Schließen des Einlassventils über einen Drehwinkelbereich der Nockenwelle erfolgen können.Accordingly clarified 3c the operating state "engine idle", wherein the inlet valve opens later, the lower the valve lift. Finally shows 3d the conditions in the operating state "city cycle", whereby, depending on occurring load conditions, multiple strokes, so a multiple opening and closing of the intake valve can take place over a rotational angle range of the camshaft.

Wenn bei größeren Motoreinheiten für die Ventilsteuerung größere Volumenströme erforderlich sind, ist eine Vergrößerung des Durchmessers des Schieberkolbens 33 erforderlich, um einen entsprechend größeren Durchfluss zu ermöglichen. Das vom Schieberkolben 33 beim Schalten verdrängte Volumen wird dadurch so groß, dass es bei unveränderter Baugröße der Vorstufe 27 über diese nicht mehr ungehindert fließen kann, was die Schaltzeit verlängert. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel vermeidet diesbezügliche Schwierigkeiten. Bei ansonsten gleichem Aufbau, wie in 2 beim ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, weist das Ausführungsbeispiel von 4 einen zusätzlichen seitlichen Fluidanschluss 83 auf, der über einen Durchgang 85, der im Aufnahmegehäuse der Einschraubpatrone ausgebildet ist, mit dem Fluidanschluss 51 verbunden ist, der in den inneren Fluidraum 55 mündet. Von dem zusätzlichen Fluidanschluss 83 wird das Ölvolumen, das der Schieberkolben 33 aus dem Fluidraum 55 verdrängt, nicht über die Vorstufe 27 zur Speichereinheit 19 geführt, sondern wird über eine die Vorstufe 27 umgehende Bypassleitung 87 geführt, die am zusätzlichen seitlichen Fluidanschluss 83 angeschlossen ist. Die Bypassleitung 87 führt das verdrängte Volumen über die Leitungen 79, 13 und 15 zum Fluidanschluss 39 zurück, von dem das verdrängte Ölvolumen bei geöffnetem Schieberkolben 33 zur Speichereinheit 19 gelangt. Dadurch lässt sich, bei Bildung einer Art Baukastensystem, eine Vorstufe 27 gleichbleibender Größe für unterschiedlich dimensionierte Hauptstufen 29 einsetzen.If larger volume flows are required for larger valve timing motor units, the diameter of the spool is increased 33 required to allow a correspondingly larger flow. That of the spool 33 The volume displaced during switching becomes so large that it remains at the same size as the pre-stage 27 can not flow unhindered over this, which extends the switching time. This in 4 embodiment shown avoids this related difficulties. With otherwise the same structure as in 2 shown in the first embodiment, the embodiment of 4 an additional lateral fluid connection 83 up, over a passage 85 , which is formed in the receiving housing of Einschraubpatrone, with the fluid connection 51 connected to the inner fluid space 55 empties. From the additional fluid connection 83 is the oil volume that the spool 33 from the fluid space 55 displaced, not on the preliminary stage 27 to the storage unit 19 but is about a the preliminary stage 27 immediate bypass line 87 guided, which at the additional lateral fluid connection 83 connected. The bypass line 87 guides the displaced volume over the lines 79 . 13 and 15 to the fluid connection 39 back, from which the displaced oil volume with open spool 33 to the storage unit 19 arrives. This makes it possible, when forming a kind of modular system, a preliminary stage 27 constant size for differently sized main stages 29 deploy.

Claims

Control device, with at least two hydraulic Actuators ( 3 . 5 ), one of which as a pump unit ( 3 ) and for driving the as a work unit ( 5 ), other actuator connected to this, with a memory unit ( 19 ), at least during the suction of the pump unit ( 3 ) supplied with fluid biased pressure, and with a control valve device ( 17 ), which is a main stage ( 29 ) and a preliminary stage ( 27 ), which are interconnected to form a quick-acting valve whose main stage ( 29 ) a directional control valve with a spool ( 33 ), which in a piston position the connection of the actuators ( 3 . 5 ) with the storage unit ( 19 ) and at least partially releases this connection in other piston positions, wherein a first effective piston surface ( 45 ) of the spool ( 33 ) is in fluid communication with both actuators and an oppositely effective second piston surface ( 57 ) via the actuatable by means of a control signal precursor ( 27 ) with the actuators ( 3 . 5 ) or with the storage unit ( 19 ) is connectable.

Control device according to claim 1, characterized in that it is part of the engine control of a piston engine, wherein for a hydraulic actuation of a respective engine valve ( 7 ) as a pump unit ( 3 ) serving actuator of a cam of the camshaft ( 1 ) according to a cam contour ( 9 ), the other actuator ( 5 ) the respective valve ( 7 ), the memory unit ( 19 ) by the pressure of the oil system ( 23 ) of the motor can be prestressed and the preliminary stage ( 27 ) of the high-speed valve by means of a signal of the engine management for a desired influencing the Ventilhubmodi is controllable.

Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the spool ( 33 ) is biased mechanically in a closed position in which he the connection of the actuators ( 3 . 5 ) with the storage unit ( 19 ) locks if the precursor ( 27 ) the second piston surface ( 57 ) with the actuators ( 3 . 5 ), and wherein the spool ( 33 ) from the closed position against the action of a bias ( 41 ) moves when the precursor ( 27 ) the second piston surface ( 57 ) with the storage unit ( 19 ) connects.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the directional control valve of the main stage ( 29 ) a spool ( 33 ) leading valve housing ( 31 ) in the manner of a built-in cartridge, at the lateral fluid connections ( 51 . 59 . 73 . 83 ) and a fluid connection ( 39 ) at an open axial end ( 37 ) are provided, wherein the first piston surface ( 45 ) this end-side fluid connection ( 39 ) and this with the actuators ( 3 . 5 ) is in fluid communication.

Control device according to claim 4, characterized in that the valve housing ( 31 ) at the other axial end ( 35 ) is closed and an end-side fluid space ( 55 ) formed by the second effective piston surface ( 57 ) of the spool ( 33 ) is limited.

Control device according to claim 5, characterized in that in the end-side fluid space ( 55 ) a bias spring generating the compression spring ( 41 ) between the closed end ( 35 ) of the valve housing ( 31 ) and the second effective piston surface ( 57 ) is clamped.

Control device according to claim 5 or 6, characterized in that an end-side fluid space ( 55 ) associated lateral fluid connection ( 51 ) with the precursor ( 27 ) and by means of this optionally with the actuators ( 3 . 5 ) or with the storage unit ( 19 ) is connectable.

Control device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the spool ( 33 ) in the closed position with an end edge ( 43 ) of the frontal fluid connection ( 39 ) facing first piston surface ( 45 ) in close contact with an annular surface ( 47 ) of a sleeve body ( 49 ), which is for the spool ( 33 ) an end stop and the passage at the frontal fluid port ( 39 ).

Control device according to claim 8, characterized in that on the valve housing ( 31 ) to the sleeve body ( 49 ) adjacent, lateral fluid connection ( 73 ) with the storage unit ( 19 ) and the spool ( 33 ) when moving from the closed position, the connection of the frontal fluid port ( 39 ) with the storage unit ( 19 ).

Control device according to claim 9, characterized in that the with the memory unit ( 19 ) connected fluid connection ( 73 ) also with a connection of the preliminary stage ( 27 ) via which the connection ( 53 ) to the fluid space ( 55 ) at the closed end ( 35 ) of the valve housing ( 31 ) can be produced.

Control device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the fluid space ( 55 ) at the closed end ( 35 ) of the valve housing ( 31 ) also via a preliminary stage ( 27 ) bypass line ( 87 ) with the actuators ( 3 . 5 ).

Control device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the spool ( 33 ) on which the first effective piston surface ( 45 ) forming an inner cylinder ( 65 ), in which a prestressed closing body ( 67 ) of a check valve ( 21 ) is movable in such a way that it blocks the connection between the lateral fluid connection ( 59 ), which reduces the pressure of the oil system ( 23 ) of a respective engine and in the inner cylinder ( 65 ) of the spool ( 33 ) and with the memory unit ( 19 ) connected fluid connection ( 73 ) locks, but releases this connection when actuated by the oil pressure to the memory unit ( 19 ) with the pressure of the oil system ( 23 ) to bias.