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Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil, eine Pleuelstange und einen Verbrennungsmotor.
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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 bei Ottomotoren, die in der Regel ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „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.
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Aus der
DE 10 2010 016 037 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis bekannt. Eine Pleuelstange, die über ein Hublagerauge und ein Pleuellagerauge verfügt, ist über das Hublagerauge an eine Kurbelwelle und über das Pleuellagerauge an einen Zylinderkolben des Verbrennungsmotors anbindbar. Der Pleuelstange ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung zugeordnet, die einen Exzenterkörper aus einem Exzenter und einem Exzenterhebel und Exzenterstangen aufweist.
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Der Exzenter des aus der
DE 10 2010 016 037 A1 bekannten Exzenterkörpers weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt des Pleuellagerauges angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts der Kolbenbolzenbohrung zu einem Mittelpunkt des Hublagerauges zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge leff sind die Exzenterstangen der Exzenter-Verstelleinrichtung verlagerbar. Jeder Exzenterstange ist ein Kolben zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer verschiebbar gelagert bzw. geführt ist. In den Hydraulikkammern herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen zugeordneten Kolben einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern die Verlagerung der Exzenterstangen möglich ist oder nicht möglich ist.
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Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung der Pleuelstange wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben, die auf die Exzenterstangen einwirken, unterstützt, wobei die Kolben ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen, die mit den Kolben zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterhebel des Exzenterkörpers angebunden.
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Die Hydraulikkammern, in welchen die Kolben geführt sind, sind von dem Hublagerauge aus über Hydraulikölzulaufleitungen und mit Hydraulikflüssigkeit bzw. Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar. Rückschlagventile verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikölzulaufleitungen. In einer Bohrung der Pleuelstange ist ein Umschaltventil aufgenommen. Die Hydraulikkammern stehen über Hydraulikölablaufleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung abhängt.
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Wie ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern geführten Kolben der Exzenterstangen einwirkt, den Hydraulikkammern vom Hublagerauge aus über die Hydraulikölzulaufleitungen zugeführt, wobei die Pleuelstange derart mit dem Hublagerauge an der Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale angeordnet ist.
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Über die Hydraulikölablaufleitungen können die Hydraulikkammern abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung ab.
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Das aus der
DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Umschaltventil umfasst ein Betätigungselement, eine Rückstellfeder und ein Steuerkolben.
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Aus der
DE 10 2012 112 461 A1 ist ein Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Das dort offenbarte Umschaltventil weist ein Schaltelement und einen Verbindungsabschnitt auf, wobei das Schaltelement in dem Verbindungsabschnitt zwischen zwei Schaltstellungen verlagerbar geführt ist. Dem Schaltelement ist ein Führungselement zugeordnet, welches mit einem Ende in ein Langloch des Verbindungsabschnitts hineinragt und im Zusammenspiel mit dem Langloch des Verbindungsabschnitts einerseits die axiale Verschiebbarkeit des Schaltelements im Verbindungsabschnitt beschränkt und andererseits eine Drehsicherung ausgebildet.
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Beim Einbau des Schaltelements in den Verbindungsabschnitt des Umschaltventils bzw. beim Einbau des Umschaltventils in die Pleuelstange und während des Betriebs kann in den Bereich des Langlochs Hydrauliköl gelangen, welches bei der Bewegung des Schaltelements im Verbindungsabschnitt und demnach bei einer Relativbewegung zwischen Führungselement und Langloch die Bewegung des Schaltelements relativ zum Verbindungsabschnitt dämpft. Unter Umständen kann das Schaltelement blockieren.
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DE 10 2010 041 124 A1 offenbart einen Kanal, welcher mit Bohrungen druckentlastet wird, um schädliche Öl-Ansammlungen in einem Schieberventil zu vermeiden, die das Wirken einer Feder behindern.
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WO 2014/ 019 684 A1 offenbart eine Betätigungsvorrichtung, die ein Schaltelement von einer Schaltstellung in die andere bewegt.
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DE 10 2011 006 855 A1 offenbart einen Schieber bzw. ein Schaltelement mit reduzierter radialer Abmessung gegenüber einem Verbindungsabschnitt bzw. Bohrungswand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, eine Pleuelstange mit einem solchen Umschaltventil und einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Pleuelstange bzw. einem solchen Umschaltventil zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Umschaltventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind Abmessungen des dem Schaltelement zugeordneten Führungselements an Abmessungen des Langlochs des Verbindungsabschnitts derart angepasst, dass bei der Bewegung des Schaltelements im Verbindungsabschnitt und demnach bei einer Relativbewegung zwischen Führungselement und Langloch eine definierte Menge Hydrauliköl über das Führungselement von einem Bereich des Langlochs in einen anderen Bereich des Langlochs führbar ist, um eine Dämpfung des Schaltelements bei der Verlagerung desselben im Langloch zu bewirken.
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Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Umschaltventil, Hydrauliköl, welches sich im Langloch befindet, bei der Relativbewegung zwischen Führungselement und Langloch über das Führungselement hinweg zwischen unterschiedlichen Bereichen des Langlochs hin und her strömen kann, wird die Gefahr, dass das Führungselement innerhalb des Langlochs und damit das Schaltelement des Umschaltventils innerhalb des Verbindungsabschnitts des Umschaltventils blockiert, reduziert.
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Nach einer Weiterbildung des Umschaltventils ist die Höhe des Führungselements gegenüber der Tiefe des Langlochs reduziert, derart, dass sich zwischen einem Endabschnitt des Führungselements und einer dem Endabschnitt zugewandten, das Langloch begrenzenden Wandung ein Spalt ausbildet, über den das Hydrauliköl führbar ist. Diese Weiterbildung der Erfindung ist besonders bevorzugt. Über die Abmessung des Spalts zwischen dem Endabschnitt des Führungselements und der das Langloch begrenzenden Wandung kann das Strömungsverhalten des Hydrauliköls bei der Bewegung des Schaltelements relativ zum Verbindungselements und demnach bei der Bewegung des Führungselements im Langloch definiert eingestellt werden, um so unter Ausbildung einer Drosselstelle die gezielte Dämpfung des Schaltelements bei der Verlagerung desselben im Langloch einzustellen.
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Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des Führungselements in etwa der Breite des Langlochs entspricht, sodass das Führungselement die Umfangsrelativposition des Schaltelements im Verbindungsabschnitt fixiert. Hierdurch wird stets eine exakte Umfangsrelativposition des Schaltelements zum Verbindungsabschnitt gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Pleuelstange eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis ist in Patentanspruch 4 definiert.
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Nach einer Weiterbildung der Pleuelstange ist in einen die Bohrung zur Aufnahme des Umschaltventils aufweisenden Pleuelstangengrundkörper mindestens eine weitere Entlüftungsbohrung eingebracht, die mit dem Langloch des Verbindungsabschnitts des Umschaltventils kommuniziert und die das Langloch des Verbindungsabschnitts des Umschaltventils vorzugsweise in die Umgebung entlüftbar ist. Über die oder jede weitere Entlüftungsbohrung kann das Langloch entlüftet werden, um so das Hydrauliköl aus dem Langloch heraus in die Umgebung zu entlüften. Dies dient einer weiteren Funktionsverbesserung des Umschaltventils, um ein Blockieren des Schaltelements im Verbindungsabschnitt zu vermeiden.
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Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis ist in Patentanspruch 9 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, nämlich eine Pleuelstange mit einem Umschaltventil;
- 2 ein Detail der Pleuelstange der 1 im Bereich des Umschaltventils;
- 3 eine schematische Darstellung des Umschaltventils in einer ersten Schaltstellung;
- 4 eine schematische Darstellung des Umschaltventils in einer zweiten Schaltstellung;
- 5 einen Querschnitt durch das Umschaltventil;
- 6 eine perspektivische Darstellung des Umschaltventils in der ersten Schaltstellung;
- 7 eine perspektivische Darstellung des Umschaltventils in der zweiten Schaltstellung;
- 8 ein weiteres Detail der Pleuelstange im Bereich des Umschaltventils; und
- 9 ein Detail der 8.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Pleuelstange 1 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis.
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Die Pleuelstange 1 weist einen Pleuelstangengrundkörper 1a mit einem Pleuellagerauge 2 und einem Hublagerauge 3 auf. Das Pleuellagerauge 2 dient der Anbindung der Pleuelstange 1 an einen Zylinderkolben eines Zylinders, das Hublagerauge 3 dient der Anbindung der Pleuelstange 1 an eine Kurbelwelle.
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Die Pleuelstange 1 des Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis weist eine zumindest abschnittsweise in dem Pleuellagerauge 2 angeordnete, bevorzugt hydraulisch verstellbare Exzenter-Verstelleinrichtung 6 auf.
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Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 weist einen im Pleuellagerauge 2 aufgenommenen Exzenter 11 mit einer exzentrisch zu einer Mittelachse 8 des Pleuellagerauges 2 angeordneten Kolbenbolzenbohrung auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung die Mittelachse 8a aufweist. Die Kolbenbolzenbohrung nimmt einen Kolbenbolzen (nicht gezeigt) auf, welche die Pleuelstange 1 an den Zylinderkolben des jeweiligen Zylinders anbindet.
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Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 dient zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff. Als effektive Pleuelstangenlänge leff ist der Abstand einer Mittelachse 3a des Hublagerauges 3 zu der Mittelachse 8a der Kolbenbolzenbohrung definiert.
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Eine Verdrehung der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydraulikfluid, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte Kolben unterstützt, die in Hydraulikkammern der Pleuelstange 1 geführt sind. Die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzentereinrichtung 6 wirkenden Kräfte.
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Die in Hydraulikkammern der Pleuelstange 1 geführten Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 sind mittels Exzenterstangen 4, 5 beidseitig mit einem Exzenterhebel 9 der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkverbunden, wobei der Exzenterhebel 9 mit dem Exzenter 11 zusammenwirkt.
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Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 weist demnach zumindest die Exzenterstangen 4 und 5, die mit einem Ende der Exzenterstangen 4 und 5 gekoppelten und in den Hydraulikkammern geführten Kolben, den mit einem anderen Ende der Exzenterstangen 4 und 5 gekoppelten Exzenterhebel 9 und den mit dem Exzenterhebel 9 verbundenen Exzenter 11 auf. Die Kolben bzw. Hydraulikkammern sind über in 1 nicht gezeigten Hydraulikflüssigkeitsleitungen von dem Hublagerauge 3 aus mit Hydraulikflüssigkeit bzw. mit Hydrauliköl über in 1 nicht gezeigte Rückschlagventile beaufschlagt. Die Rückschlagventile verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Kolbenvolumina der Kolben bzw. den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikflüssigkeitsleitungen in Richtung auf das Hublagerauge 3.
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Die Kolbenvolumina bzw. den Hydraulikkammern sind mit einer ersten Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 und einer zweiten Hydraulikflüssigkeitsleitung 20 verbunden, welche mit einem Umschaltventil 10 zusammenwirken. Das Umschaltventil 10 ist in einer Bohrung 7 des Pleuelstangengrundkörpers 1a bzw. der Pleuelstange 1 aufgenommen. Das Umschaltventil 10 bestimmt über seine Schaltstellung, welches Kolbenvolumina bzw. welche Hydraulikkammer mit Hydraulikflüssigkeit befüllt und welches Kolbenvolumina bzw. welche Hydraulikkammer entleert wird.
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2 zeigt eine schematische Detailansicht der Pleuelstange 1 im Bereich des Umschaltventils 10 der Pleuelstange 1. In 2 ist das Umschaltventil 10 im eingebauten Zustand gezeigt. Das Umschaltventil 10 weist ein Schaltelement 12 und einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt 16 auf, wobei das Schaltelement 12 in dem hülsenförmigen Verbindungsabschnitt 16 angeordnet und verlagerbar geführt ist.
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Der hülsenförmige Verbindungsabschnitt 16 des Umschaltventils 10 weist eine erste Bohrung 17 auf, welche mit der ersten Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 verbunden ist. Der hülsenförmige Verbindungsabschnitt 16 des Umschaltventils 10 weist weiterhin eine zweite Bohrung 19 auf, welche mit der zweiten Hydraulikflüssigkeitsleitung 20 verbunden ist. Der hülsenförmige Verbindungsabschnitt 16 des Umschaltventils 10 weist überdies eine Entlüftungsbohrung 21 auf, welche mit einem Entlüftungskanal 22 verbunden ist. Dieser Entlüftungskanal 22 führt im gezeigten Ausführungsbeispiel zum Hublagerauge. Alternativ ist das Umschaltventil 10 über die Entlüftungsbohrung 21 auch in die Umgebung entlüftbar.
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Das Umschaltventil 10 weist demnach das Schaltelement 12 sowie den hülsenförmigen Verbindungsabschnitt 16 auf. Das Schaltelement 12 ist zumindest teilweise in den hülsenförmigen Verbindungsabschnitt 16 eingefügt und relativ zu dem Verbindungsabschnitt 16 verlagerbar. In der Oberfläche des Schaltelements 12 ist eine Nut 14 ausgebildet. Die Nut 14 ist T-förmig ausgebildet.
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3, 6 zeigen Darstellungen des Umschaltventils 10 zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms innerhalb der Pleuelstange 1 in einer ersten Schaltstellung S1 des Umschaltventils 10. In der ersten Schaltstellung S1 des Umschaltventils 10 ist das Schaltelement 12, insbesondere die in dessen Oberfläche ausgebildete Nut 14, im Bereich der ersten Bohrung 17 und der Entlüftungsbohrung 21 angeordnet. Damit kann die mit der ersten Bohrung 17 verbundene Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 entlüftet werden. Dann, wenn das Schaltelement 12 die erste Schaltstellung S1 (siehe 3, 6) einnimmt, verbindet die in dem Schaltelement 12 ausgebildete Nut 14 die erste Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 und damit die erste Bohrung 17 mit dem Entlüftungskanal 22 und damit mit der Entlüftungsbohrung 21.
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4, 7 zeigen Darstellungen des Umschaltventils 10 zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms in einer zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 10. In der zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 10 ist das Schaltelement 12, insbesondere die in dessen Oberfläche ausgebildete Nut 14, im Bereich der zweiten Bohrung 19 und der Entlüftungsbohrung 21 angeordnet. Damit kann die mit der zweiten Bohrung 19 verbundene Hydraulikflüssigkeitsleitung 20 entlüftet werden. Dann, wenn das Schaltelement 12 die zweite Schaltstellung S2 (siehe 4, 7) einnimmt, verbindet die in dem Schaltelement 12 ausgebildete Nut 14 die zweite Hydraulikflüssigkeitsleitung 20 und damit die zweite Bohrung 19 mit dem Entlüftungskanal 22 und damit mit der Entlüftungsbohrung 21.
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5 zeigt eine Längsschnittansicht des Umschaltventils 10. In 5 ist das Umschaltventil 10, insbesondere das in dem Umschaltventil 10 angeordnete Schaltelement 12, in der ersten Schaltstellung S1 gezeigt. Das Schaltelement 12 wird gemäß 5 vorzugsweise mittels einer Rastkugel 24 und einer Feder 25 in der ersten Schaltstellung S1 festgelegt bzw. arretiert, wobei die Rastkugel 24 und die Feder 25 mit einer in dem Schaltelement 12 ausgebildeten Rastnut 26 zusammenwirken. Insgesamt sind zwei Rastnuten 26, 27 vorgesehen. Eine jeweilige Rastnut 26, 27 zur Aufnahme der Rastkugel 24 ist für die erste sowie die zweite Schaltstellung S1, S2 des Umschaltventils 10 vorgesehen. Das Schaltelement 12 ist demnach vorzugsweise mittels eines Rastelements, das von Rastkugel 24 und Feder 25 gebildet ist, in der ersten Schaltstellung S1 und der zweiten Schaltstellung S2 derart arretierbar, dass das Rastelement abhängig den der Schaltstellung des Schaltelements 12 in eine von mehreren an der Oberfläche des Schaltelements 12 ausgebildeten Rastnuten 26, 27 eingreift. Die Arretierung des Schaltelements 12 in den Schaltstellungen kann auch auf andere Art und Weise erfolgen.
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Die Rastnuten 26, 27 sind dabei in Axialrichtung A (siehe 5) des bolzenartigen oder pinartigen Schaltelements 12 gesehen nebeneinander positioniert und an einem Abschnitt der Oberfläche des Schaltelements 12 ausgebildet, der in Radialrichtung R (siehe 5) des Schaltelements 12 gesehen dem Abschnitt der der Oberfläche des Schaltelements 12 gegenüberliegt, an welchem die Nut 14 ausgebildet ist.
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5 kann weiterhin entnommen werden, dass die Hydraulikflüssigkeitsleitungen 18, 20 abschnittsweise außen in den Verbindungsabschnitt 16 des Umschaltventils 10 eingebracht sind, wobei sich die Bohrungen 17, 19 an einem Ende der Hydraulikflüssigkeitsleitungen 18, 20 von außen nach innen durch den Verbindungsabschnitt 16 hindurch erstrecken.
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Das Schaltelement 12 des Umschaltventils 10 ist in dem Verbindungsabschnitt 16 desselben verlagerbar geführt, nämlich unter Ausbildung eines Spalts zwischen der Oberfläche des Schalelements 12 und einer korrespondierenden Führungsfläche des Verbindungsabschnitts 16.
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In 6 und 7 ist weiterhin ein Führungselement 33 gezeigt, welches an einem ersten Ende in eine korrespondierende Bohrung 35 des Schaltelements 12 hineinragt und welches an einem zweiten Ende in ein Langloch 34 des Verbindungsabschnitts 16 hineinragt. Das Zusammenspiel des Führungselements 33 mit dem Langloch 34 beschränkt die axiale Verschiebbarkeit des Schaltelements 12 im Verbindungsabschnitt 16 und fixiert weiterhin dessen Umfangsrelativposition im Verbindungsabschnitt 16. Das Führungselement 33 ist im Querschnitt auch in 5 erkennbar. Das Langloch 34 kann auch als Führungsnut und das Führungselement 33 als Führungspin bezeichnet werden.
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Obwohl das Führungselement 33 vorzugsweise dem Schaltelement 12 und das Langloch 34 vorzugsweise dem Verbindungsabschnitt 16 zugeordnet ist bzw. Bestandteil derselben ist, ist es auch möglich, dass das Führungselement 33 dem Verbindungsabschnitt 16 und das Langloch 34 dem Schaltelement 12 zugeordnet ist bzw. Bestandteil derselben ist.
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Bei der Montage des Umschaltventils 10, nämlich bei der Montage des Schaltelements 12 des Umschaltventils im hülsenartigen Verbindungsabschnitt 16 desselben bzw. bei der Montage des Umschaltventils 10 in der Bohrung 7 der Pleuelstange 1, und während des Betriebs infolge von Leckage, kann in den Bereich des Langlochs 34 Hydrauliköl gelangen, welches bei der Verlagerung des Schaltelements 12 des Umschaltventils 10 relativ zum Verbindungsabschnitt 16 desselben bzw. bei der Verlagerung des Führungselements 33 im Langloch 34 verdichtet werden muss. Hierdurch besteht bei aus dem Stand der Technik bekannten Umschaltventilen die Gefahr eines Blockierens desselben.
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Beim erfindungsgemäßen Umschaltventil 10 sind die Abmessungen des Führungselements 33 und die Abmessungen des Langlochs 34 aneinander angepasst, und zwar derart, dass bei der Bewegung des Schaltelements 12 des Umschaltventils 10 im Verbindungsabschnitt 16 des Umschaltventils 10 und demnach bei der Bewegung des Führungselements 33 innerhalb des Langlochs 34 Hydrauliköl über das Führungselement 33 von einem Bereich des Langlochs 34 in einen anderen Bereich des Langlochs 34 führbar ist bzw. überströmen kann.
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Bei der Bewegung des Schaltelements 12 des Umschaltventils 10 bzw. der Bewegung des Führungselements 33 kann Hydrauliköl, welches sich im Langloch 34 des Verbindungsabschnitts 16 des Umschaltventils 10 befindet, demnach über das Führungselement 33 strömen und so gezielt verdrängt werden.
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Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass, wie 6 und 7 entnommen werden kann, die radiale Höhe des Führungselements 33 gegenüber der korrespondierenden Tiefe des Langlochs 34 reduziert ist.
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Die radiale Höhe des Führungselements 33 ist gegenüber der korrespondierenden Tiefe des Langlochs 34 vorzugsweise derart reduziert, dass sich zwischen einem radial äußeren Endabschnitt des Führungselements 33 und einer diesem Endabschnitt zugewandten Wandung, welche das Langloch 34 außen begrenzt, ein Spalt 36 ausgebildet ist, über den das Hydrauliköl führbar ist bzw. strömen kann, nämlich bei der Bewegung des Führungselements 33 im Langloch 34. Diese Wandung wird dabei vorzugsweise vom Pleuelstangengrundkörper 1a bereitgestellt, nämlich von der das Umschaltventil 10 aufnehmenden Bohrung 7 desselben.
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Durch die definierte Wahl der Abmessung dieses Spalts 36 kann die Ölmenge definiert eingestellt werden, die bei der Verlagerung des Führungselements 33 im Langloch 34 über das Führungselement 33 von einem Bereich des Langlochs 34 in einen anderen Bereich desselben strömen kann. Hierdurch kann eine Drossel ausgebildet werden, mit der letztendlich eine Dämpfungswirkung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Hydrauliköls eingestellt werden kann, um ein sanftes zum Anliegen kommen des Führungselements 33 in seinen Schaltstellungen I und II an axialen Begrenzungen des Langlochs 34 zu gewährleisten. Dies dient auch der Verschleißreduzierung des Umschaltventils 10.
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Insbesondere kann hierdurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Führungselements 33 im Langloch 34 eingestellt bzw. begrenzt werden, sodass das Führungselements 33 des Umschaltventils 10 in seinen Schaltstellungen I und II nicht mit hoher Geschwindigkeit und demnach hohem Impuls gegen die axiale Begrenzungen des Langlochs 34 des Verbindungsabschnitts 16 des Umschaltventils 10 schlägt, sondern an denselben sanft zur Anlage kommt.
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Der Durchmesser des Führungselements 33 entspricht vorzugsweise der Breite des Langlochs 34, sodass das Führungselement 33 im Zusammenspiel mit dem Langloch 34 die Relativposition des Schaltelements 12 im Verbindungselement 16 fixiert und eine Drehbewegung des Schaltelements 12 im Verbindungsabschnitt 16 unterbindet.
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Dadurch, dass demnach bei der Verlagerung des Schaltelements 12 im Verbindungsabschnitt 16 sowie bei der Verlagerung des Führungselements 33 im Langloch 34 das Hydrauliköl von einem Bereich des Langlochs 34 in den anderen Bereich des Langlochs 34 strömen kann, kann ein Blockieren des Umschaltventils 10 verhindert werden.
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Das erfindungsgemäße Umschaltventil 10 ist Bestandteil einer Pleuelstange 1. 8 und 9 zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Pleuelstange 1, die ein erfindungsgemäßes Umschaltventil 10 in einer Bohrung 7 aufnimmt. Das Umschaltventil 10 ist, wie oben beschrieben, ausgeführt.
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Nach einer Weiterbildung ist gemäß 8 und 9 vorgesehen, dass in den Pleuelstangengrundkörper 1a, welcher die Bohrung 7 zur Aufnahme des Umschaltventils 10 bereitstellt, mindestens eine weitere Entlüftungsbohrung 37 eingebracht ist, die mit dem Langloch 34 des Verbindungsabschnitts 16 des Umschaltventils 10 kommuniziert.
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Gemäß 8 und 9 sind zwei derartige weitere Entlüftungsbohrungen 37 in den Pleuelstangengrundkörper 1a eingebracht, die jeweils mit dem Langloch 34 des Verbindungsabschnitts 16 des Umschaltventils 10 kommunizieren. Über diese weitere Entlüftungsbohrungen 37 kann das Langloch 34 des Verbindungsabschnitts 16 des Umschaltventils 10 in die Umgebung entlüftet werden, um Hydrauliköl aus dem Langloch 34 herauszubewegen.
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Die weiteren Entlüftungsbohrungen 37 können als Drosseln mit definiertem Strömungsquerschnitt ausbildet sein. Hierdurch kann wiederum eine Dämpfungswirkung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Hydrauliköls eingestellt werden kann, um ein sanftes zum Anliegen kommen des Führungselements 33 in seinen Schaltstellungen an axialen Begrenzungen des Langlochs 34 zu gewährleisten.
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Hierdurch kann die Funktionssicherheit des Umschaltventils 10 weiter gesteigert werden, nämlich ein Blockieren desselben infolge des bei der Bewegung des Schaltelements 12 ansonsten zu verdichtenden Hydrauliköls vermieden werden.
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Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Abmessungen von Führungselement 33 und Langloch 34 in Kombination mit mindestens einer solchen weiteren Entlüftungsbohrung 37 kann ein besonders funktionssicheres Umschaltventil 10 bereitgestellt werden. Bei einem Schaltvorgang, bei welchem das Schaltelement 12 relativ zum Verbindungsabschnitt 16 sowie das Führungselement 33 im Langloch 34 verlagert werden muss, kann eine Blockieren desselben verhindert werden.
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Das erfindungsgemäße Umschaltventil 10 ist Bestandteil einer Pleuelstange 1 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis. Der Verbrennungsmotor umfasst je Zylinder eine solche Pleuelstange 1.
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Wie bereits ausgeführt, kann das Führungselement 33 alternativ auch dem Verbindungsabschnitt 16 und das Langloch 34 dem Schaltelement 12 zugeordnet sein. Auch in diesem Fall ermöglich die Erfindung durch die gezielte Anpassung der Abmessungen des Führungselements 33 an die Abmessungen des Langlochs 34, dass bei der Bewegung des Schaltelements 12 im Verbindungsabschnitt 16 und demnach bei der einer Relativbewegung zwischen Führungselement 33 und Langloch 34 Hydrauliköl über das Führungselement 33 von einem Bereich des Langlochs 34 in einen anderen Bereich des Langlochs 34 führbar ist.
