DE102015223129A1 - Hydraulically operated switching valve - Google Patents

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Abstract

Ein hydraulisch betätigtes Schaltventil (33) für die Steuerung einer Verstellvorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses mit einem in einer Gehäusebohrung (37) längsverschiebbaren, in zwei unterschiedliche Schaltstellungen verstellbaren Steuerschieber (38), an dessen Außenmantelfläche (63) eine erste und eine zweite jeweils mit Arbeitsanschlüssen (58 und 59) zusammenwirkende Steuerkanten (60 und 53a) ausgebildet sind, weist einen hohlkolbenartig ausgebildeten Steuerschieber (38) auf, der gegenüber einem Innenelement (46) verschiebbar geführt ist, welches gemeinsam mit einem kreisringförmigen Teilbereich (53) einer zweiten Stirnfläche (42) des Steuerschiebers einen Ringraum (52) begrenzt. Zur Schaffung eines Schaltventils, bei dem auf einen mechanischen Schaltmechanismus verzichtet werden kann und das bauraumsparend in die Umgebungskonstruktion integrierbar ist, soll ein Teilbereich der zweiten Stirnfläche (42) als kreisförmiger Boden (50) ausgebildet sein, der axial beabstandet ist vom kreisringförmigen Abschnitt (53) und über eine Längsbohrung (49) des Innenelements (46) mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist, wobei das Innenelement (46) gemeinsam mit dem Steuerschieber (38) eine Vorsteuerventileinheit (48) bildet, über die in einer Stellung des Steuerschiebers (38), in der nur der kreisförmige Teilbereich (43) mit Steuerdruck beaufschlagt ist, der Ringraum (52) über die Vorsteuerventileinheit (48) mit einem Ablauf verbunden ist, und wobei in der ersten Schaltstellung das Druckmittel aus dem ersten Arbeitsanschluss (58) über die Längsbohrung (49) in den Steueranschluss (39) ableitbar ist.A hydraulically actuated switching valve (33) for controlling an adjusting device for changing the compression ratio with a in a housing bore (37) longitudinally displaceable, adjustable in two different switching positions spool (38), on the outer circumferential surface (63) has a first and a second respectively with working ports (58 and 59) cooperating control edges (60 and 53 a) are formed, has a hollow piston-like control slide (38) which is slidably guided relative to an inner member (46) which together with an annular portion (53) of a second end face (42 ) of the spool an annular space (52) limited. To create a switching valve, in which it is possible to dispense with a mechanical switching mechanism and can be integrated space-savingly into the surrounding construction, a partial area of the second end face (42) should be formed as a circular bottom (50), which is axially spaced from the annular section (53 ) and via a longitudinal bore (49) of the inner element (46) can be acted upon with the control pressure, wherein the inner element (46) forms a pilot valve unit (48) together with the spool (38), via which in a position of the spool (38), in which only the circular portion (43) is subjected to control pressure, the annular space (52) via the pilot valve unit (48) is connected to a drain, and wherein in the first switching position, the pressure medium from the first working port (58) via the longitudinal bore ( 49) is derivable into the control connection (39).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigtes Schaltventil für die Steuerung einer Verstellvorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem in einer Gehäusebohrung eines Gehäuses längsverschiebbaren, in zwei unterschiedliche Schaltstellungen verstellbaren Steuerschieber, an dessen Außenmantelfläche eine erste und eine zweite jeweils mit Arbeitsanschlüssen zusammenwirkende Steuerkanten ausgebildet sind, wobei der als hohlkolbenartig ausgebildete Steuerschieber an einer ersten Stirnfläche mit der Kraft einer Rückstellfeder beaufschlagt ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der erste Arbeitsanschluss über die erste Steuerkante gegenüber zumindest einem Steueranschluss geöffnet ist und der Steuerschieber, ausgehend von dieser ersten Schaltstellung, zunächst an einem kreisringförmigen Teilbereich seiner zweiten Stirnfläche und nach Verschiebung um einen Stellweg vollständig an seiner zweiten Stirnfläche den zumindest einen Steueranschluss mit einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbar und in seine zweite Schaltstellung bewegbar ist, wobei in der zweiten Schaltstellung die zweite Steuerkante den zweiten Arbeitsanschluss freigibt, so dass Druckmittel aus dem zweiten Arbeitsanschluss in den Steueranschluss abfließt, und dass der Steuerschieber mit einer Innenmantelfläche gegenüber einem Innenelement verschiebbar geführt ist, welches gemeinsam mit dem kreisringförmigen Teilbereich der zweiten Stirnfläche einen Ringraum begrenzt. The invention relates to a hydraulically actuated switching valve for controlling an adjusting device for varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine with a longitudinally displaceable in a housing bore of a housing, adjustable in two different switching positions spool, on the outer surface of which a first and a second respectively cooperating with working ports control edges are formed, wherein the designed as a hollow piston-like spool is acted upon at a first end face with the force of a return spring, wherein in a first switching position of the first working port via the first control edge opposite at least one control port is opened and the spool, starting from this first switching position, first at an annular Part of its second end face and after displacement by a travel completely on its second face to the In the second switching position, the second control edge releases the second working port, so that pressure fluid from the second working port flows into the control port, and that the spool with an inner circumferential surface opposite to a Inner element is displaceably guided, which defines an annular space together with the annular portion of the second end face.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, das zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in seiner effektiven Länge wenigstens zweistufig verstellbar ist, mit wenigstens einer hydraulischen Stelleinrichtung zum Einstellen der effektiven Länge des Pleuels, die wenigstens einen in einem kolbenseitigen Pleuelauge des Pleuels angeordneten Exzenterkörper, wenigstens zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Druckräume von Stützzylindern, in denen jeweils ein Stellkolben verschiebbar geführt ist, und wenigstens zwei Kolbenstangen, die jeweils einen Stellkolben mit dem Exzenterkörper verbindenFurthermore, the invention also relates to a connecting rod for a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio, which is adjustable in two stages to adjust the compression ratio in its effective length, with at least one hydraulic adjusting device for adjusting the effective length of the connecting rod, the at least one in a piston-side connecting rod of the Pleuels arranged eccentric body, at least two acted upon by a hydraulic fluid pressure chambers of support cylinders, in each of which a control piston is displaceably guided, and at least two piston rods, each connecting an actuating piston with the eccentric body

Stand der TechnikState of the art

Als Verdichtungsverhältnis ε einer Hubkolbenbrennkraftmaschine wird das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Eine Steigerung des Wirkungsgrades der Hubkolbenbrennkraftmaschine kann durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses erzielt werden und daraus resultiert insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine. Es ist allerdings zu berücksichtigen, dass bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb die Klopfneigung der betreffenden Zylindereinheiten zunimmt. Das Klopfen wird durch eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches hervorgerufen.The compression ratio ε of a reciprocating internal combustion engine is the ratio of the volume of the entire cylinder chamber to the volume of the compression chamber. An increase in the efficiency of the reciprocating internal combustion engine can be achieved by increasing the compression ratio and this results in a total reduction in fuel consumption at the same power of the reciprocating internal combustion engine. However, it should be noted that in spark-ignited reciprocating internal combustion engines with an increase in the compression ratio in full-load operation, the tendency to knock of the respective cylinder units increases. The knocking is caused by an uncontrolled self-ignition of the fuel-air mixture.

Im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, könnte hingegen zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades das Verdichtungsverhältnis erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es insgesamt zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben. In part-load operation, in which the charge is lower, however, to improve the corresponding partial load efficiency, the compression ratio could be increased, without thereby the aforementioned knocking would occur. As a result, it is altogether expedient to operate the reciprocating internal combustion engine in part-load operation with a relatively high compression ratio and in full-load operation with a reduced compression ratio compared to this.

Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. A change in the compression ratio is also particularly advantageous for supercharged reciprocating internal combustion engines with spark ignition, as these overall in terms of charging a low compression ratio is given, and to improve the thermodynamic efficiency in unfavorable areas of a corresponding engine map, the compression is to increase.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.In addition, it is possible to change the compression ratio generally depending on other operating parameters of the reciprocating internal combustion engine, such as. of driving conditions of the motor vehicle, operating points of the internal combustion engine, signals of a knock sensor, exhaust gas values, etc.

Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, bei denen das Verdichtungsverhältnis über einen Exzenter verstellt wird, der innerhalb eines Pleuelauges des Pleuels angeordneten. Dieser Exzenter wird an seiner Außenmantelfläche vom Pleuelauge aufgenommen, während in einer exzentrisch zur Längsmittelachse des Pleuelauges verlaufenden Bohrung des Exzenters ein einen Kolbenbolzen aufnehmendes Kolbenbolzenlager angeordnet ist.Among other things, devices are known from the state of the art in which the compression ratio is adjusted via an eccentric, which is arranged within a connecting rod eye of the connecting rod. This eccentric is received on its outer circumferential surface from the connecting rod, while in a eccentric to the longitudinal center axis of the connecting rod bore extending bore of the eccentric a piston pin receiving a piston pin bearing is arranged.

Der entsprechende Exzenter wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel einerseits und dem Kolbenbolzen oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Lastkräfte, die aus den Massen- und Gaskräften resultieren, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Es ist dabei zweckmäßig, den Exzenter mit zwei Stellkolben zu verbinden, die an diesem zu dessen Verdrehung sowie Abstützung über Laschen angreifen. Somit kann durch die beiden Stellkolben die Drehbewegung unterstützt und eine Rückstellung des Exzenters, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter wirkenden Kräfte auftreten kann, vermieden werden. Die Verstellung des Exzenters in die jeweiligen Drehlagen wird über ein als Wegeventil ausgebildetes Schaltventil gesteuert, so dass jeder Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine jeweils ein Schaltventil, über welches das Verdichtungsverhältnis der Zylindereinheit eingestellt wird, zugeordnet ist.The corresponding eccentric is adjusted by the engine forces occurring in the cylinder unit between the connecting rod on the one hand and the piston pin or the crank pin on the other hand, ie load forces resulting from the mass and gas forces. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. It is expedient to connect the eccentric with two actuating pistons, which attack on this to its rotation and support via tabs. Thus, the rotational movement supported by the two adjusting pistons and a provision of the eccentric, which can occur due to the forces acting on the eccentric with different directions of force, are avoided. The adjustment of the eccentric in the respective rotary positions is controlled by a switching valve designed as a directional control valve, so that each cylinder unit of the reciprocating internal combustion engine is assigned in each case a switching valve, via which the compression ratio of the cylinder unit is set.

Ein Schaltventil für die Steuerung einer Verstellvorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 2013 111 616 A1 bekannt. Die Verstelleinrichtung weist einen in einem Pleuelauge eines Pleuels angeordneten Exzenter mit einer exzentrischen Kolbenbolzenbohrung auf, wobei der Exzenter mit diametral verlaufenden Laschen versehen ist, an denen über Exzenterstangen Kolben angreifen. Druckräume, die zwischen den Kolben und im Pleuel ausgebildeten Führungszylindern vorgesehen sind, werden über Ölzulaufleitungen, in denen jeweils ein einen Rückfluss verhinderndes Rückschlagventil angeordnet ist, mit Motoröl aus einem Pleuellager versorgt. Neben der jeweiligen Ölzulaufleitung ist an jeden der beiden Druckräume eine weitere Fluidleitung angeschlossen, die zu einem als Umschaltventil bezeichneten Schaltventil führt. A switching valve for controlling an adjusting device for changing a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine of the type described in the preamble of claim 1 is known from DE 10 2013 111 616 A1 known. The adjusting device has a arranged in a connecting rod eye of a connecting rod eccentric with an eccentric piston pin bore, wherein the eccentric is provided with diametrically extending tabs on which attack on eccentric rods piston. Pressure chambers, which are provided between the pistons and guide rods formed in the connecting rod, are supplied with oil from a connecting rod bearing via oil supply lines, in each of which a check valve preventing a backflow is arranged. In addition to the respective oil supply line, a further fluid line is connected to each of the two pressure chambers, which leads to a switching valve referred to as a switching valve.

Das Schaltventil besteht aus einem in zwei unterschiedliche Schaltstellungen bewegbaren Steuerschieber und einem diesen aufnehmenden Ventilgehäuse, welches seinerseits in einer im Pleuel ausgebildeten Aufnahmebohrung angeordnet ist. Der Ventilschieber ist in einer durch das Ventilgehäuse gebildeten, zylindrischen Gehäusebohrung längsverschiebbar angeordnet und über einen mit einem Steueranschluss verbundenen Steuerraum an einer zweiten axial gerichteten Stirnfläche, zunächst an einer kegelstumpfartigen Ringfläche und anschließend nach dem Abheben von einem Gehäuseanschlag an der gesamten Stirnfläche mit einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbar. The switching valve consists of a movable in two different switching positions spool and this receiving valve housing, which in turn is arranged in a receiving bore formed in the connecting rod. The valve spool is arranged longitudinally displaceably in a cylindrical housing bore formed by the valve housing and via a control chamber connected to a control port on a second axially directed end face, first on a frustoconical annular surface and then after lifting off a housing stop on the entire end face with a hydraulic control pressure acted upon.

Des Weiteren umfasst das Schaltventil eine Rückstellfeder, mit der eine von der zweiten axial gerichteten Stirnfläche abgewandte erste axial gerichtete Stirnfläche des Ventilschiebers mit einer Rückstellkraft beaufschlagbar ist. Der Ventilschieber ist als Hohlkolben, der eine Außenmantelfläche und eine Innenmantelfläche aufweist, ausgebildet. An seiner Innenmantelfläche gleitet der Ventilschieber auf einem Stützelement, das gemeinsam mit einem Druckkolben, kugelförmigen Rastierelementen sowie einer ringförmigen Nut des Ventilschiebers Bestandteil einer Rastiereinrichtung ist. Über diese Rastiereinrichtung wird der Ventilschieber in seiner ersten Schaltstellung verrastet. Furthermore, the switching valve comprises a return spring, with which a first axially directed end face of the valve slide facing away from the second axially directed end face can be acted upon by a restoring force. The valve spool is designed as a hollow piston, which has an outer lateral surface and an inner lateral surface. On its inner circumferential surface of the valve slide slides on a support member which is part of a locking device together with a pressure piston, spherical Rastierelementen and an annular groove of the valve spool. About this locking device, the valve spool is locked in its first switching position.

In beiden Schaltstellungen des Schaltventils wird jeweils einer der beiden Druckräume der zuvor erläuterten Verstelleinrichtung des Exzenters in eine an das Schaltventil angeschlossene Steuerleitung entleert. In der ersten Schaltstellung ist dabei der erste Arbeitsanschluss über eine in der Außenmantelfläche des Ventilschiebers vorgesehene Steuernut mit einem Leitungszweig der Steuerleitung verbunden.In both switching positions of the switching valve in each case one of the two pressure chambers of the above-explained adjustment of the eccentric is emptied into a control line connected to the control line. In the first switching position of the first working port is connected via a provided in the outer circumferential surface of the valve spool cam with a line branch of the control line.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf einen mechanischen Schaltmechanismus verzichtet werden kann. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, dieses Schaltventil bauraumsparend in die Umgebungskonstruktion zu integrieren.The object of the invention is to provide a switching valve of the type mentioned, can be dispensed with in a mechanical switching mechanism. It should be possible to integrate this switching valve space-saving in the surrounding construction.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is solved by the independent claims 1 and 10. Advantageous embodiments are given in the dependent claims, each of which taken alone or in various combinations with each other can represent an aspect of the invention.

Das Innenelement bildet gemeinsam mit dem Steuerschieber eine Vorsteuerventileinheit, über die in einer Stellung des Steuerschiebers, in der nur der kreisförmige Teilbereich mit Steuerdruck beaufschlagt ist, der ringförmige Steuerraum über die Vorsteuerventileinheit mit einem Ablauf verbunden ist. Danach soll der Teilbereich der zweiten Stirnfläche als die Innenmantelfläche des Steuerschiebers begrenzender kreisförmiger Boden ausgebildet sein, der axial beabstandet ist vom kreisringförmigen Abschnitt und über eine Längsbohrung des Innenelements mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist. Das Innenelement ist vorzugsweise konzentrisch zur Gehäusebohrung im Kopfteil fixiert, so dass der Steuerschieber des Schaltventils nicht verdrehgesichert in der Gehäusebohrung geführt sein muss.The inner element forms together with the spool valve a pilot valve unit, via which in a position of the spool, in which only the circular portion is subjected to control pressure, the annular control chamber via the pilot valve unit is connected to a drain. Thereafter, the portion of the second end face should be formed as the inner circumferential surface of the spool limiting circular bottom, which is axially spaced from the annular portion and a longitudinal bore of the inner member with the control pressure can be acted upon. The inner element is preferably fixed concentrically to the housing bore in the head part, so that the spool of the switching valve does not have to be guided in the housing bore without rotation.

Der am Boden des Hohlkolbens ausgebildete kreisförmige Teilbereich wird, ausgehend von dem Steueranschluss, über die Längsbohrung des Innenelements mit Steuerdruck beaufschlagt, wenn das Schaltventil, ausgehend von seiner ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellt wird. Durch einen entsprechenden Steuerdruck, der auf den kreisförmigen Teilbereich der zweiten Stirnfläche wirkt, wird der kreisringförmige Abschnitt in eine von dem Gehäuseanschlag abgehobene Stellung bewegt und begrenzt somit einen ringförmigen Steuerraum. Diese Verstellung erfolgt mit einem relativ hohen Steuerdruck, der reduziert werden kann, sobald das Innenelement das Druckmittel aus dem Steueranschluss auch dem Ringraum zuführt, so dass die gesamte Stirnfläche mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist. The circular portion formed at the bottom of the hollow piston is, starting from the control port, acted upon by the longitudinal bore of the inner member with control pressure when the switching valve is moved from its first switching position to the second switching position. By a corresponding control pressure acting on the circular portion of the second end face, the annular portion is moved to a position lifted from the housing stop position and thus limits an annular control chamber. This adjustment takes place with a relatively high control pressure, which can be reduced as soon as the inner element also supplies the pressure medium from the control connection to the annular space, so that the entire end face is acted upon by the control pressure.

Zu diesem Zweck bildet das Innenelement gemeinsam mit dem Ventilschieber eine Vorsteuerventileinheit, die in dieser Weise wirksam wird, sobald der Steuerschieber, ausgehend von seiner ersten Schaltstellung, eine vorgegebene axiale Bewegung ausgeführt hat. Die Vorsteuerventileinheit ist aber auch derart ausgebildet, dass sie beim Umschalten des Schaltventils von seiner zweiten in die erste Schaltstellung ringförmigen Steuerraum phasenweise mit dem Ablauf verbindet.For this purpose, the inner element forms together with the valve spool a pilot valve unit, which is effective in this manner as soon as the spool, starting from its first switching position, has carried out a predetermined axial movement. The pilot valve unit is also designed such that it connects in phases during the switching of the switching valve from its second to the first switching position control chamber in phase with the process.

Ausgehend von der ersten Schaltstellung des Steuerschiebers, in der der erste Arbeitsanschluss mit dem Ablauf verbunden ist, erfolgt somit für dessen Umschaltung zunächst nur eine Druckbeaufschlagung der kreisförmigen Teilbereichs der zweiten Stirnfläche mit einem erhöhten Steuerdruck, wobei die aus diesem Steuerdruck resultierende Kraft höher ist als die Kraft der Rückstellfeder. In dieser Phase kann in den sich bildenden ringförmigen Steuerraum Öl über das geöffnete Steuerelement der Vorsteuerventileinheit aus einem Federraum des Schaltventils angesaugt werden, so dass die Längsbewegung des Steuerschiebers nicht behindert wird.Starting from the first switching position of the spool, in which the first working port is connected to the drain, thus takes place for the switching initially only a pressurization of the circular portion of the second end face with an increased control pressure, the force resulting from this control pressure is higher than that Force of the return spring. In this phase, oil can be sucked into the forming annular control chamber via the open control of the pilot valve unit from a spring chamber of the switching valve, so that the longitudinal movement of the spool is not hindered.

Sobald der Steuerschieber und das Innenelement eine vorgegebene Stellung zueinander einnehmen, wird die gesamte zweite Stirnfläche druckbeaufschlagt, d.h., der Steuerdruck wirkt sowohl auf den kreisförmigen Teilbereich als auch auf den kreisringförmigen Abschnitt. Daher kann der Steuerdruck auf einen Betriebsdruck reduziert werden, ohne dass die Verstellkraft reduziert wird. In der Steuerleitung und in dem mit dieser verbundenen Steuerraum herrschen somit bei der Öffnung des zweiten Arbeitsanschlusses ein niedrigerer Druck als zu Beginn des Betätigungsvorganges. As soon as the spool and the inner element assume a predetermined position relative to each other, the entire second end face is pressurized, that is, the control pressure acts on both the circular portion and the annular portion. Therefore, the control pressure can be reduced to an operating pressure without reducing the adjusting force. In the control line and in the associated with this control chamber thus prevail at the opening of the second working port, a lower pressure than at the beginning of the actuation process.

Von erheblichem Vorteil ist diese Reduktion des Druckes nach einer kurzen Längsbewegung des Steuerschiebers für den Betrieb der Hydraulikpumpe, bei der es sich um die Schmierölpumpe der Hubkolbenbrennkraftmaschine handelt. Diese muss nicht mehr andauernd mit Überdruck betrieben werden. Alternativ dazu besteht aber auch die Möglichkeit, die Längsverschiebung des Steuerschiebers insgesamt mit dem erhöhten Steuerdruck durchzuführen, wobei berücksichtigt wird, dass aufgrund der Federkennlinie der Rückstellfeder mit dem Verstellweg die Federkraft ansteigt.Of considerable advantage is this reduction of the pressure after a short longitudinal movement of the spool for the operation of the hydraulic pump, which is the lubricating oil pump of the reciprocating internal combustion engine. This no longer needs to be constantly operated with overpressure. Alternatively, however, it is also possible to perform the longitudinal displacement of the spool overall with the increased control pressure, taking into account that due to the spring characteristic of the return spring with the adjustment, the spring force increases.

Bedeutsam ist auch, dass nach dieser kurzen Längsbewegung des Ventilschiebers gegenüber dem Innenelement und somit der Druckbeaufschlagung des kreisringförmigen Steuerraumes die Vorsteuerventileinheit in seine hydraulische Sperrstellung gelangt, so dass die Verbindung des Ringraumes mit dem Ablauf geschlossen ist. Anschließend wird der Ventilschieber von dem Steuerdruck, der einem Betriebsdruck entspricht, in seine zweite Schaltstellung verschoben, in der der zweite Arbeitsanschluss mit der Steuerleitung verbunden ist. Solange der Betriebsdruck auf die zweite Stirnfläche wirkt, verbleibt der Steuerschieber in dieser Schaltstellung.It is also important that after this short longitudinal movement of the valve slide against the inner element and thus the pressurization of the annular control chamber, the pilot valve unit enters its hydraulic blocking position, so that the connection of the annular space is closed with the flow. Subsequently, the valve spool is shifted from the control pressure corresponding to an operating pressure in its second switching position, in which the second working port is connected to the control line. As long as the operating pressure acts on the second end face, the spool remains in this switching position.

Befindet sich das Schaltventil in seiner ersten Schaltstellung, so wird das Druckmittel aus dem ersten Arbeitsanschluss ebenfalls in die Steuerleitung abgeführt, wobei das über die Längsbohrung des Innenelements geschieht. Hinsichtlich der durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schaltventils ermöglichte Ölrückführung in die Steuerleitung ist zu berücksichtigen, dass die auf die Stellkolben der Verstelleinrichtung übertragenen Triebwerkskräfte an diesen Druckkräfte von bis zu 90 kN ausüben, aus denen im jeweiligen Druckraum Drücke von 400–500 bar resultieren. Das von einer Verstellpumpe geförderte Schmieröl, das zunächst über eine Ölzulaufleitung und ein geöffnetes Rückschlagventil in die jeweiligen Druckräume der beiden Stellzylinder der Verstellvorrichtung geströmt ist, wird bei einer entsprechenden Verstellung des Steuerschiebers in die erste oder zweite Schaltstellung wieder in die Ölgalerie zurückgeführt. The switching valve is in its first switching position, the pressure medium from the first working port is also discharged into the control line, which is done via the longitudinal bore of the inner member. With regard to the oil return in the control line made possible by the inventive design of the switching valve, it must be taken into account that the engine forces transmitted to the adjusting pistons of the adjusting device exert on these pressure forces of up to 90 kN, from which pressures of 400-500 bar result in the respective pressure space. The subsidized by a variable displacement lubricating oil, which has initially flowed through an oil feed line and an open check valve in the respective pressure chambers of the two actuating cylinders of the adjustment is returned to the oil gallery with a corresponding adjustment of the spool in the first or second switching position.

Dabei handelt es sich um ein System, bei dem das Schmieröl in das Ölversorgungsnetz rekuperiert wird. Dadurch werden die Druckverluste im Schmierölsystem, die anderenfalls in den beiden Schaltstellungen auftreten würden, erheblich reduziert. Die jeweilige Verbindung der Ölrücklaufleitungen über das Schaltventil mit der Ölgalerie weist außerdem den Vorteil auf, dass auch die Verstellgeschwindigkeiten der Stellkolben reduziert werden, da eine Rückstellung gegen den Systemdruck erfolgt. Dadurch werden in vorteilhafter Weise die Aufsetzgeschwindigkeiten der Stellkolben verringert.This is a system in which the lubricating oil is recuperated in the oil supply network. As a result, the pressure losses in the lubricating oil system, which would otherwise occur in the two switching positions, significantly reduced. The respective connection of the oil return lines via the switching valve with the oil gallery also has the advantage that the adjustment speeds of the adjusting pistons are reduced, since a provision is made against the system pressure. As a result, the Aufsetzgeschwindigkeiten the adjusting pistons are reduced in an advantageous manner.

Die Vorteile der Ausbildung des Schaltventils bestehen außerdem darin, dass auf eine mechanische Umschalteinrichtung und jegliche mechanische Sperrmittel, die den Steuerschieber mechanisch in bestimmten Positionen verriegeln oder verrasten würden, verzichtet werden kann. Somit lassen sich die baulichen Abmessungen des Schaltventils erheblich reduzieren. Gerade in Hubkolbenbrennkraftmaschinen von Personenkraftwagen, für die eine laufende Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eine erhebliche Rolle spielt, sind Abmessungen der Pleuel vorgesehen, die nur einen minimalen Bauraum für die Anordnung des Schaltventils bieten. Verriegelungen oder Verrastungen des Steuerschiebers würden in nachteiliger Weise Reibung und Verschleiß innerhalb des Schaltventils hervorrufen. The advantages of the design of the switching valve also consist in that it is possible to dispense with a mechanical switching device and any mechanical locking means which would mechanically lock or lock the spool in certain positions. Thus, the structural dimensions of the switching valve can be significantly reduced. Especially in reciprocating internal combustion engines of passenger cars, for a continuous change in the compression ratio plays a significant role, dimensions of the connecting rods are provided which provide only a minimal space for the arrangement of the switching valve. Latches or catches of the spool would disadvantageously cause friction and wear within the switching valve.

Demgegenüber werden erfindungsgemäß die gesamten Umschaltvorgänge des Schaltventils ausschließlich hydraulisch durchgeführt. Außerdem kann mit dem äußerst kompakt ausgebildeten Schaltventil die zuvor erläuterte Ölrückführung in beiden Schaltstellungen realisiert werden.In contrast, according to the invention, the entire switching operations of the switching valve carried out exclusively hydraulically. In addition, with the extremely compactly designed switching valve, the previously explained oil return can be realized in both switching positions.

Schließlich wird bei der erfindungsgemäßen Lösung in kurzen Intervallen jeweils eine Resetfunktion durchgeführt, so dass die Stellungen sämtlicher Wegeventile und folglich sämtlicher Verstellvorrichtungen einer Hubkolbenbrennkraftmaschine selbsttätig synchronisiert werden. Diese Resetfunktion kommt bei jeder Umschaltung des Schaltventils aus seiner zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung aufgrund eines gegenüber einem Betriebsdruck abgesenkten Resetdruck zustande, durch den sämtliche Schaltventile der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels der Rückstellfedern in eine definierte Endposition bewegt werden.. Finally, in the case of the solution according to the invention, in each case a reset function is carried out at short intervals, so that the positions of all directional control valves and consequently of all adjusting devices of a reciprocating internal combustion engine are automatically synchronized. This reset function occurs at each switching of the switching valve from its second switching position into the first switching position due to a relative to an operating pressure lowered reset pressure, through which all switching valves of the reciprocating internal combustion engine are moved by means of the return springs in a defined end position.

Demgegenüber ist Bestandteil des Schaltventils nach der DE 10 2013 111 616 A1 eine mechanische Umschalteinrichtung, die eine den Steuerschieber in seiner zweiten Schaltstellung fixierende Rastiereinrichtung aufweist. Das hohlzylindrische Stützelement und der in diesem verschiebbar geführte Druckkolben übernehmen dabei gemeinsam mit den kugelförmigen Rastierelementen die Rastierfunktion. Dadurch erhöhen sich die Herstellkosten des Schaltventils. Außerdem ist eine Synchronisation der Stellungen sämtlicher Schaltventile der Hubkolbenbrennkraftmaschine nicht vorgesehen. In contrast, is part of the switching valve after the DE 10 2013 111 616 A1 a mechanical switching device having a the spool in its second switching position fixing locking device. The hollow cylindrical support element and the pressure piston guided displaceably in this case take over the locking function together with the spherical locking elements. This increases the manufacturing costs of the switching valve. In addition, a synchronization of the positions of all switching valves of the reciprocating internal combustion engine is not provided.

Weiterhin soll gemäß der vorliegenden Erfindung das Innenelement als Steuerkolben ausgebildet sein, der in eine Bohrung eines die Gehäusebohrung an einem Ende verschließenden Kopfteils eingesetzt ist und mit seinem vom Kopfteil abgewandten Ende in eine im Steuerschieber vorgesehene Steuerbohrung eingreift. Die Gehäusebohrung, in der der Steuerschieber längsverschiebbar geführt ist, ist vorzugsweise als Sackbohrung ausgebildet. Furthermore, according to the present invention, the inner element should be formed as a control piston which is inserted into a bore of the housing bore at one end closing head and engages with its remote from the head end in a control spool provided in the control bore. The housing bore, in which the control slide is guided longitudinally displaceable, is preferably designed as a blind bore.

Der Steuerkolben soll im Kopfteil fixiert und in der Steuerbohrung gleitend geführt sein. Wesentlich ist, dass der Steuerkolben je nach Stellung des Steuerschiebers über die Längsbohrung für eine Druckbeaufschlagung des kreisförmigen Bodens oder das Ableiten des Druckmittels aus dem ersten Arbeitsanschluss sorgt sowie den Ringraum mit dem Ablauf verbindet oder diese Verbindung sperrt. Das Schaltventil kann dabei entweder ein Gehäuse aufweisen, oder ist alternativ dazu die Gehäusebohrung unmittelbar im Pleuel, vorzugsweise im Pleuelschaft, vorgesehen. Eine für eine Serienfertigung günstige Anordnung lässt sich dadurch erreichen, dass die Gehäusebohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und in diese ein die Steueranschlüsse aufnehmendes Kopfteil eingesetzt ist.The control piston should be fixed in the head part and slidably guided in the control bore. It is essential that the control piston depending on the position of the spool over the longitudinal bore for pressurizing the circular bottom or the discharge of the pressure medium from the first working port and connects the annulus connects to the drain or blocks this connection. The switching valve may either have a housing, or alternatively, the housing bore directly in the connecting rod, preferably in the connecting rod shaft provided. A favorable arrangement for mass production can be achieved in that the housing bore is formed as a through hole and in this a control terminals receiving headboard is used.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Steuerschieber an seiner Außenmantelfläche eine die erste Steuerkante bildende Umfangsnut aufweist, von der zumindest eine in die Innenbohrung mündende Querbohrung ausgeht. Dabei können von der Umfangsnut, über den Umfang des Steuerschiebers verteilt, mehrere Querbohrungen ausgehen, die in die Innenbohrung des Steuerschiebers münden. Da die Innenbohrung mit der Längsbohrung des Innenelements verbunden ist, wird das der Umfangsnut zugeführte Druckmittel des ersten Arbeitsanschlusses in die Steuerleitung geleitet. Vorzugsweise soll die zumindest eine Querbohrung, unmittelbar an den kreisförmigen Boden angrenzend, aus dem Steuerschieber austreten. Furthermore, it is provided that the spool on its outer circumferential surface has a first control edge forming circumferential groove, emanates from the at least one opening into the inner bore transverse bore. In this case, distributed by the circumferential groove, distributed over the circumference of the spool, several transverse bores, which open into the inner bore of the spool. Since the inner bore is connected to the longitudinal bore of the inner element, the pressure medium supplied to the peripheral groove of the first working port is directed into the control line. Preferably, the at least one transverse bore, immediately adjacent to the circular bottom, should emerge from the spool.

Außerdem sollen die radialen Bohrungen dabei jeweils in Umfangsnuten des Steuerkolbens einmünden. Die zweite radiale Bohrung bzw. eine entsprechende Umfangsnut steuern dabei gemeinsam mit einer von der Ölablaufbohrung ausgehenden Querbohrung die Öffnungsfunktion der Vorsteuerventileinheit. Außerdem verläuft das Innenelement konzentrisch zum Steuerschieber. In addition, the radial bores should each open into circumferential grooves of the control piston. The second radial bore or a corresponding circumferential groove controls the opening function of the pilot valve unit together with a transverse bore extending from the oil drain hole. In addition, the inner element is concentric with the spool.

Weiterhin soll das Außengehäuse eine Außenkontur mit in Umfangsrichtung umlaufenden Nuten unterschiedlicher oder gleicher Tiefe aufweisen, wobei diese mit Druckmittel beaufschlagbar oder jeweils zur Aufnahme eines Radialdichtelementes ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung des Schaltventils ist dann vorgesehen, wenn dieses ein Außengehäuse aufweist, mit dem es in eine Aufnahmebohrung des Pleuels einsetzbar ist. Furthermore, the outer housing should have an outer contour with circumferential grooves in the circumferential direction of different or the same depth, which can be acted upon with pressure medium or each formed to receive a Radialdichtelementes. Such a design of the switching valve is provided when it has an outer housing, with which it can be inserted into a receiving bore of the connecting rod.

In Weiterbildung der Erfindung soll das Schaltventil zumindest eine Steuerbohrung aufweisen, die unter einem Winkel zu einer Querebene des Außengehäuses verläuft und die Längsbohrung des in das Außengehäuse eingesetzten Innenelements schneidet. Eine im Wesentlichen mittig des Pleuelschafts verlaufende Steuerbohrung, die über ein Pleuellager mit einer Ölgalerie der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, wird durch den schräg verlaufenden Abschnitt dieser Steuerbohrung in den weiter außen liegenden Kopfteil geführt.In a further development of the invention, the switching valve should have at least one control bore which extends at an angle to a transverse plane of the outer housing and intersects the longitudinal bore of the inner element inserted into the outer housing. A substantially centrally of the connecting rod extending control bore, which is connected via a connecting rod bearing with an oil gallery of reciprocating internal combustion engine, is guided by the inclined portion of the control bore in the farther outboard head part.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Rückstellfeder sich über einen Federteller am Gehäuse abstützt, wobei der Federteller einen in Richtung der ersten Stirnfläche des Steuerschiebers vorspringenden hohlzylindrischen Ansatz aufweist, der gemeinsam mit der ersten Stirnfläche als Wegbegrenzung des Steuerschiebers dient. Vorzugsweise ist der Steuerschieber an seiner ersten Stirnfläche mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen, wobei die Rückstellfeder mit ihren Enden in dieser und an dem hohlzylindrischen Ansatz des über einen Sicherungsring in der Gehäusebohrung fixierten Federteller geführt ist. In der zweiten Schaltstellung befindet sich der Steuerschieber in einer Endposition, in welcher ein Boden der zylindrischen Ausnehmung an das Ende des hohlzylindrischen Ansatzes anschlägt.It is further provided that the restoring spring is supported on the housing via a spring plate, wherein the spring plate has a projecting in the direction of the first end face of the spool hollow cylindrical approach, which serves together with the first end face as a travel limit of the spool. Preferably, the spool is provided at its first end face with a cylindrical recess, wherein the return spring is guided with its ends in this and on the hollow cylindrical projection of the fixed via a locking ring in the housing bore spring plate. In the second switching position is the spool in an end position in which abuts a bottom of the cylindrical recess to the end of the hollow cylindrical neck.

Ferner geht von der Längsbohrung zumindest eine Querbohrung ab, über die der kreisringförmige Steuerraum nach einer entsprechenden Axialbewegung des Steuerschiebers mit dem jeweiligen Steuerdruck beaufschlagbar ist. Weiterhin sind im Steuerschieber vom kreisringförmigen Steuerraum ausgehende Bohrungen vorgesehen, die an das Innere des Hohlkolbens angeschlossen sind. Außerdem geht vom Inneren des Hohlkolbens eine Ölabführbohrung aus, die in einen die Rückstellfeder aufnehmenden Federraum mündet. Wenn sich bei einer entsprechenden Stellung des Steuerschiebers die Enden der Bohrung und der Ölabführbohrung einerseits und die Umfangsnut andererseits gegenüberstehen, wird der Übertritt zwischen diesen gesteuert.Furthermore, at least one transverse bore extends from the longitudinal bore, via which the annular control chamber can be acted upon by the respective control pressure after a corresponding axial movement of the control slide. Furthermore, outgoing bores are provided in the spool from the annular control chamber, which are connected to the interior of the hollow piston. In addition, from the interior of the hollow piston, a Ölabführbohrung from which opens into a return spring receiving spring chamber. If the ends of the bore and the Ölabführbohrung on the one hand and the circumferential groove on the other hand face the corresponding position of the spool, the transfer between them is controlled.

Erfindungsgemäß soll die Schaltung des Schaltventils dadurch erfolgen, dass der Steuerschieber zunächst durch einen gegenüber einem Betriebsdruck (pM) erhöhten Steuerdruck (pmax) aus seiner ersten Schaltstellung soweit verschoben wird, bis die gesamte zweite Stirnfläche mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird, dass dann der Steuerdruck (pmax) auf einen normalen Motoröldruck (pM) reduziert wird, über den der Steuerschieber in eine zweite Schaltstellung verschoben und in dieser gehalten wird, wobei die Federkraft der Rückstellfeder und die aus dem Steuerdruck resultierende Kraft des Steuerschiebers kleiner ist als die aus dem Betriebsdruck (pM) resultierende Kraft am Steuerschieber, und dass der Steuerschieber zur Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung mit einem Resetdruck (pRes) beaufschlagbar ist, der geringer ist als der normale Betriebsdruck (pM). Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, den erhöhten Steuerdruck pmax während der gesamten Umschaltung beizubehalten und erst bei Erreichen der zweiten Schaltstellung auf pM zu reduzieren. Ausgehend von dieser kann der Steuerschieber zur Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung mit einem Resetdruck (pRes) beaufschlagt werden, der geringer ist als der normale Betriebsdruck (pM).According to the circuit of the switching valve should be effected in that the spool initially by a relation to an operating pressure (p M ) increased control pressure (P max ) is shifted from its first switching position until the entire second end face is acted upon by the control pressure, then the Control pressure (p max ) is reduced to a normal engine oil pressure (p M ) over which the spool is moved to and held in a second switching position, wherein the spring force of the return spring and the resulting from the control pressure force of the spool is smaller than that of the operating pressure (p M ) resulting force on the spool, and that the spool for switching from the second switching position to the first switching position with a reset pressure (p Res ) can be acted upon, which is less than the normal operating pressure (p M ). Alternatively, it is also possible to maintain the increased control pressure p max during the entire switching and to reduce to p M only when reaching the second switching position. Based on this, the spool for switching from the second switching position to the first switching position with a reset pressure (p Res ) can be applied, which is less than the normal operating pressure (p M ).

Wird, ausgehend von der ersten Schaltstellung des Schaltventils, der stirnseitig des Steuerschiebers angeordnete Steuerraum aus dem entsprechenden Zweig der Steuerleitung mit einem gegenüber einem Betriebsdruck (pM) erhöhten Steuerdruck (pmax) beaufschlagt, so führt das dazu, dass der Steuerschieber zunächst am kreisförmigen Teilbereich der zweiten Stirnfläche betätigt wird und aufgrund dessen der kreisringförmige Abschnitt vom Gehäuseanschlag abhebt. Is, starting from the first switching position of the switching valve, the front side of the control slide arranged control chamber from the corresponding branch of the control line with a relation to an operating pressure (p M ) increased control pressure (p max ) acted on, this leads to the fact that the spool initially at the circular Part of the second end face is actuated and due to which the annular portion lifts from the housing stop.

Anschließend wird über die Querbohrungen des Innenelements und die Längsbohrung die gesamte zweite Stirnfläche des Steuerschiebers mit dem Steuerdruck beaufschlagt. Dieser kann nun auf den reduzierten Steuerdruck (pM) abgesenkt werden, woraufhin die Längsverschiebung des Steuerschiebers bis in seine zweite Schaltstellung fortgesetzt wird. Mittels des reduzierten Steuerdruck (pM), der aufrecht erhalten wird, wird der Steuerschieber in seiner zweiten Schaltstellung gehalten, in der die erste Stirnfläche des Steuerschiebers am Federteller anliegt.Subsequently, the entire second end face of the control slide is acted upon by the control pressure on the transverse bores of the inner member and the longitudinal bore. This can now be lowered to the reduced control pressure (p M ), whereupon the longitudinal displacement of the spool is continued until its second switching position. By means of the reduced control pressure (p M ), which is maintained, the spool is held in its second switching position, in which rests the first end face of the spool on the spring plate.

In der zweiten Schaltstellung ist der erste Arbeitsanschluss, der über eine Ölrücklaufleitung mit einem aus den Massenkräften resultierenden Druck beaufschlagt ist, mit der Steuerleitung verbunden, so dass das Druckmittel aus einem Stellzylinder einer Verstellvorrichtung in die Steuerleitung abgeführt werden kann. In the second switching position of the first working port, which is acted upon via an oil return line with a resultant of the inertial forces pressure connected to the control line, so that the pressure medium can be removed from a control cylinder of an adjusting device in the control line.

Eine Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung erfolgt erst dann, wenn der Betriebsdruck pM signifikant unterschritten wird, was der Fall ist, wenn in der Steuerleitung nur noch ein Resetdruck pRes ansteht. Dann ist die Federkraft der Rückstellfeder größer als die aus dem Resetdruck pRes resultierende Kraft, so dass sich der Ventilschieber wieder in Richtung seiner ersten Schaltstellung bewegt bis wieder die zweite Stirnfläche am Rand des Steuerraumes anliegt. A changeover from the second switching position to the first switching position takes place only when the operating pressure p M is significantly below, which is the case when in the control line only a reset pressure p Res is present. Then, the spring force of the return spring is greater than the force resulting from the reset pressure p Res , so that the valve spool moves again in the direction of its first switching position until the second end face rests again on the edge of the control chamber.

In der ersten Schaltstellung ist der erste Arbeitsanschluss, der über eine Ölrücklaufleitung mit einem aus den Gaskräften resultierenden Druck beaufschlagt ist, über die Querbohrungen des Steuerschiebers und die Längsbohrung ebenfalls mit der Steuerleitung verbunden.In the first switching position, the first working port, which is acted upon via an oil return line with a resulting from the gas forces pressure, also connected via the transverse bores of the spool and the longitudinal bore with the control line.

In einer Phase der Verschiebung des Steuerschiebers, in der keine Verbindung zwischen dem Steueranschluss und dem Ringraum besteht, ist der Ringraum stets über das Steuerelement der Vorsteuerventileinheit mit dem drucklosen Ablauf verbunden, so dass bei der Bewegung des Steuerschiebers von der ersten in die zweite Schaltstellung Öl in den Ringraum gesaugt werden kann und bei der gegenläufigen Bewegung die Ölmenge aus dem Ringraum verdrängt werden kann.In a phase of displacement of the spool, in which there is no connection between the control port and the annulus, the annulus is always connected via the control of the pilot valve unit with the non-pressurized drain, so that in the movement of the spool from the first to the second switching position oil can be sucked into the annulus and in the opposite movement, the amount of oil can be displaced from the annulus.

Schließlich soll das erfindungsgemäße Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis vorgesehen und zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in seiner effektiven Länge wenigstens zweistufig verstellbar sein. Das Pleuel weist wenigstens eine hydraulische Stelleinrichtung zum Einstellen der effektiven Länge des Pleuels auf, die aus wenigstens einem in einem kolbenseitigen Pleuelauge des Pleuels angeordneten Exzenter, wenigstens zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Hydraulikammern, in denen jeweils ein Stellkolben verschiebbar gelagert ist, und wenigstens zwei Kolbenstangen, die jeweils einen Stellkolben mit dem Exzenter verbinden, besteht. Außerdem ist wenigstens ein Schaltventil nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben vorgesehen. Mit dem die entsprechende Verstelleinrichtung aufweisenden Pleuel sind die oben mit Bezug auf das Schaltventil genannten Vorteile entsprechend verbunden.Finally, the connecting rod according to the invention for a reciprocating internal combustion engine with adjustable compression ratio and intended to adjust the compression ratio in its effective length at least two stages adjustable. The connecting rod has at least one hydraulic adjusting device for adjusting the effective length of the connecting rod, which consists of at least one arranged in a piston-side connecting rod of the connecting rod eccentric, at least two acted upon by a hydraulic fluid hydraulic chambers, in each of which a control piston is slidably mounted, and at least two piston rods, each connecting an actuating piston with the eccentric consists. In addition, at least one switching valve according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof is provided. With the connecting rod having the corresponding adjusting the advantages mentioned above with respect to the switching valve are connected accordingly.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche mit den abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent claims with the dependent claims. In addition, there are further possibilities of combining individual features, in particular if they result from the patent claims, the following description of the exemplary embodiment or directly from the figures. In addition, the reference of the claims to the figures by the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims to the illustrated embodiment.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Figuren verwiesen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:To further explain the invention, reference is made to the figures, in which two embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it:

1 eine Darstellung eines Pleuels im Längsschnitt, wobei über einen mit Stützzylindern zusammenwirkenden Exzenterhebel die Lage eines Kolbenbolzenlagers in Bezug auf das Pleuel veränderbar ist, 1 an illustration of a connecting rod in longitudinal section, wherein the position of a piston pin bearing with respect to the connecting rod is variable via an eccentric lever cooperating with support cylinders,

1A einen Längsschnitt durch das Pleuel gemäß Linie IA-IA in 1, 1A a longitudinal section through the connecting rod according to line IA-IA in 1 .

2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltventils, dessen Steuerschieber sich in seiner ersten Schaltstellung befindet, 2 a longitudinal section through a first embodiment of an inventively designed switching valve whose spool is in its first switching position,

3 das Schaltventil aus der 2, wobei dieses sich in seiner zweiten Schaltstellung befindet, 3 the switching valve from the 2 , which is in its second switching position,

4 eine perspektivische Darstellung des gemäß der 3 geschnittenen Schaltventils, das sich in seiner zweiten Schaltstellung befindet, 4 a perspective view of according to the 3 cut switching valve, which is in its second switching position,

5 eine stirnseitige Ansicht des in den 2–4 dargestellten Schaltventils, 5 a frontal view of the in the 2 - 4 illustrated switching valve,

6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltventils, bei welchem eine Gehäusebohrung unmittelbar in einem Pleuel ausgebildet ist und 6 a further embodiment of a switching valve according to the invention, in which a housing bore is formed directly in a connecting rod and

7 ein Druck-Zeit-Diagramm, aus dem die während der Schaltvorgänge verwendeten Steuerdrücke hervorgehen. 7 a pressure-time diagram, which shows the control pressures used during the switching operations.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In den 1 und 1A ist mit 1 ein Pleuel für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem zum Teil als Pleuelschaft 2 ausgebildeten Pleueloberteil 3 und einem Pleuelunterteil 4 besteht. Das Pleueloberteil 3 und das Pleuelunterteil 4 bilden gemeinsam ein Pleuellagerauge 5, das eine Längsmittelachse 6 aufweist und über welches das Pleuel 1 auf einem nicht näher dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagert ist. An seinem anderen Ende ist das Pleueloberteil 3 mit einem Pleuelauge 7 versehen, in welchem über einen Exzenterkörper 8 ein nicht näher dargestellter Kolbenbolzen wiederum in einem innerhalb des Exzenterkörpers 8 exzentrisch verlaufenden Kolbenbolzenlager 9 anordenbar ist. In the 1 and 1A is with 1 a connecting rod for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine referred to, which consists of a part as a connecting rod shank 2 trained connecting rod upper part 3 and a connecting rod base 4 consists. The connecting rod upper part 3 and the connecting rod base 4 together form a connecting rod eye 5 that is a longitudinal center axis 6 and over which the connecting rod 1 is mounted on a crank pin, not shown, a crankshaft. At its other end is the connecting rod top 3 with a connecting rod eye 7 provided in which via an eccentric body 8th a non-illustrated piston pin turn in a within the eccentric body 8th eccentric piston pin bearing 9 can be arranged.

Über den drehbar im Kolbenbolzenlager 9 geführten Kolbenbolzen ist ein ebenfalls nicht dargestellter Arbeitskolben einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine an dem Exzenterkörper 8 geführt, wobei eine Verdrehung des Exzenterkörpers 8 in einer Richtung zur Einstellung eines verhältnismäßig geringen Verdichtungsverhältnisses und dessen Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Einstellung eines höheren Verdichtungsverhältnisses führt.About the rotatable in the piston pin bearing 9 guided piston pin is also not shown working piston of a cylinder unit of the reciprocating internal combustion engine on the eccentric body 8th guided, wherein a rotation of the eccentric body 8th in a direction to set a relatively low compression ratio and its rotation in the opposite direction to set a higher compression ratio.

Der Exzenterkörper 8 wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel 1 einerseits und dem Kolbenbolzenlager 9 sowie dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Gaskräfte, verstellt. Während des Arbeitsverfahrens der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Mit dem Exzenterkörper 8 ist ein als zweiarmigen Hebel ausgebildeter Exzenterhebel 10 drehfest verbunden, der diametral verlaufende Laschen 11 und 12 aufweist, wobei diese jeweils über Kolbenstangen 13 und 14 mit einfachwirkenden Stellkolben 15 und 16 verbunden sind. Dabei sind die Kolbenstangen 13 und 14 jeweils schwenkbar über einen Bolzen 17 mit den Laschen 11 und 12 verbunden. Die Stellkolben 15 und 16 greifen über die vorgenannten Bauelemente an dem Exzenterkörper 8 an, um diesem eine Verdrehung zu ermöglichen oder ihn in der jeweiligen Position abzustützen. Somit kann durch die Stellkolben 15 und 16 die Drehbewegung des Exzenterkörpers 8 unterstützt oder seine Rückstellung, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenterkörper 8 übertragenen Kräfte bewirkt werden würde, vermieden werden.The eccentric body 8th is characterized by in the cylinder unit between the connecting rod 1 on the one hand and the piston pin bearing 9 and the crank pin on the other hand occurring engine forces, ie mass and gas forces adjusted. During the working process of the cylinder unit, the acting forces change continuously. With the eccentric body 8th is designed as a two-armed lever eccentric lever 10 rotatably connected, the diametrically extending tabs 11 and 12 each having piston rods 13 and 14 with single-acting actuator piston 15 and 16 are connected. Here are the piston rods 13 and 14 each pivotable via a bolt 17 with the tabs 11 and 12 connected. The adjusting pistons 15 and 16 grip on the aforementioned components on the eccentric body 8th in order to allow this twisting or to support it in the respective position. Thus, by the adjusting piston 15 and 16 the rotational movement of the eccentric body 8th supports or its provision, due to different force directions on the eccentric body 8th transmitted forces would be avoided avoided.

Die Stellkolben 15 und 16 bilden gemeinsam mit Zylinderbohrungen 18 und 19, in denen sie geführt sind, Stützzylinder 20 und 21, wobei jeder Stützzylinder 20 bzw. 21 einen Druckraum 22 bzw. 23 aufweist. In die Druckräume 22 bzw. 23 kann als Hydraulikmedium dienendes Schmieröl der Hubkolbenbrennkraftmaschine aus einem im Pleuellagerauge 5 angeordneten Pleuellager 24 über Ölzulaufleitungen 25 und 26 einströmen. The adjusting pistons 15 and 16 form together with cylinder bores 18 and 19 in which they are guided, support cylinders 20 and 21 , each one supporting cylinders 20 respectively. 21 a pressure room 22 respectively. 23 having. In the pressure chambers 22 respectively. 23 can serve as a hydraulic medium lubricating oil of the reciprocating internal combustion engine from a in the connecting rod eye 5 arranged connecting rod bearings 24 via oil supply lines 25 and 26 flow.

Weiterhin geht von jedem der Druckräume 22 und 23 eine Ölrücklaufleitung 27 bzw. 28 aus, die, wie aus der 1 hervorgeht, beide in eine Ventilaufnahmebohrung 29 für ein Schaltventil 33 einmünden. Diese Ventilaufnahmebohrung 29 verläuft innerhalb des Pleuelschafts 2, quer zu diesem, also parallel zur Längsmittelachse 6 des Pleuellagerauges 5. Von dem Pleuellager 24 führt außerdem eine Fluidleitung 30 zu der Ventilaufnahmebohrung 29. In den Ölzulaufleitungen 25 und 26 ist jeweils ein Rückschlagventil 31 bzw. 32 angeordnet, das eine Strömung des Druckmittels in den jeweiligen Druckraum 22 bzw. 23 ermöglicht, jedoch eine Rückströmung verhindert.Furthermore, it goes from each of the pressure chambers 22 and 23 an oil return line 27 respectively. 28 from, like, from the 1 emerges, both in a valve receiving bore 29 for a switching valve 33 open out. This valve receiving bore 29 runs inside the connecting rod shaft 2 , transverse to this, that is parallel to the longitudinal central axis 6 of the connecting rod bearing eye 5 , From the connecting rod bearing 24 also performs a fluid line 30 to the valve receiving bore 29 , In the oil supply lines 25 and 26 is each a check valve 31 respectively. 32 arranged, which is a flow of the pressure medium in the respective pressure chamber 22 respectively. 23 allows, but prevents backflow.

In den 2, 3 und 4 ist das Schaltventil 33 für die Steuerung des zuvor erläuterten Verstellelements 7 dargestellt, das vorgesehen ist für eine Anordnung innerhalb der in 1 gezeigten Aufnahmebohrung 25. Das Schaltventil 33 weist ein tassenförmiges Außengehäuse 34 auf, welches demzufolge aus einem hohlzylindrischen Abschnitt 35 und aus einem einteilig mit diesem ausgebildeten Kopfteil 36 besteht. Innerhalb des Außengehäuses 34 verläuft eine als Sackbohrung ausgeführte Gehäusebohrung 37, in der ein Steuerschieber 38 geführt ist. Natürlich kann anstelle einer Sackbohrung auch eine Durchgangsbohrung vorgesehen sein, in die dann das als separates Bauteil hergestellte Kopfteil eingesetzt ist. In the 2 . 3 and 4 is the switching valve 33 for the control of the previously described adjusting element 7 shown, which is intended for an arrangement within the in 1 shown receiving bore 25 , The switching valve 33 has a cup-shaped outer casing 34 which consequently consists of a hollow-cylindrical section 35 and from an integrally formed with this headboard 36 consists. Inside the outer housing 34 runs as a blind bore executed housing bore 37 in which a spool 38 is guided. Of course, instead of a blind bore and a through hole may be provided, in which then the head part made as a separate component is used.

Innerhalb des Kopfteils 36 verlaufen Steueranschlüsse 39, die über die in der 1A dargestellte Fluidleitung 30 mit einer Ölgalerie der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden sind. Weiterhin ist der hohlkolbenartig ausgebildete Steuerschieber 38 innerhalb der Gehäusebohrung 37 längsverschiebbar geführt und weist eine erste Stirnfläche 40 zur Abstützung an einer Rückstellfeder 41 und eine mit einem Steuerdruck beaufschlagbare zweite Stirnfläche 42 auf. Die zweite Stirnfläche 42 besteht aus einem ersten kreisförmigen Teilbereich 43, der am Ende einer zylindrischen Ausnehmung 44 des Steuerschiebers 38 gebildet wird, und einem kreisringförmigen Teilbereich 53, der radial von einer zweiten Steuerkante 53a umschlossen ist. An einer Innenmantelfläche 45 dieser zylindrischen Ausnehmung 44 ist ein Innenelement 46 mittels seiner Außenmantelfläche 47 geführt, wobei dieses Innenelement 46 gemeinsam mit dem Steuerschieber 38 die Funktion einer Vorsteuerventileinheit 48 übernimmt. Dabei weist das Innenelement 46 ein im Durchmesser reduziertes Ende auf, mit dem es in eine Sackbohrung 36a des Kopfteils 36 eingepresst ist.Inside the headboard 36 run control connections 39 that over in the 1A illustrated fluid line 30 are connected to an oil gallery of reciprocating internal combustion engine. Furthermore, the hollow piston-like control slide 38 inside the housing bore 37 guided longitudinally displaceable and has a first end face 40 for support on a return spring 41 and a second end face which can be acted upon by a control pressure 42 on. The second face 42 consists of a first circular section 43 at the end of a cylindrical recess 44 of the spool 38 is formed, and an annular portion 53 that extends radially from a second control edge 53a is enclosed. On an inner surface 45 this cylindrical recess 44 is an interior element 46 by means of its outer circumferential surface 47 guided, with this inner element 46 together with the spool 38 the function of a pilot valve unit 48 takes over. In this case, the inner element 46 a reduced diameter end with which it is in a blind hole 36a of the headboard 36 is pressed.

Das Innenelement 46 weist eine konstant mit den Steueranschlüssen 39 verbundene Längsbohrung 49 auf, die mit ihrem anderen Ende auf einen Boden 50 der zylindrischen Ausnehmung 44, die den kreisförmigen Teilbereich 43 bildet, gerichtet ist und an diesem den Steuerdruck aufbauen kann. Von der Längsbohrung 49 gehen Radialbohrungen 51 aus, über die die Längsbohrung 49 mit einem sich bei Verlagerung des Steuerschiebers 38 in Richtung seiner zweiten Schaltstellung bildenden Ringraum 52 verbindbar ist. Dieser Ringraum 52 ist vom Steuerschieber 38 mittels eines kreisringförmigen Teilbereichs 53 seiner zweiten Stirnfläche 42 begrenzt. Weiterhin ist an der Außenmantelfläche 47 des Innenelements 46 eine Umfangsnut 54 vorgesehen. Über diese ist der Ringraum 52, von dem innerhalb des Steuerschiebers 38 verlaufende Bohrungsabschnitte 55 und 56 ausgehen, mit einer Ölablaufbohrung 57 verbindbar.The interior element 46 has a constant with the control terminals 39 connected longitudinal bore 49 on, with her other end on a floor 50 the cylindrical recess 44 representing the circular section 43 forms, is directed and can build on this the control pressure. From the longitudinal bore 49 go radial bores 51 out, over which the longitudinal bore 49 with a on displacement of the spool 38 in the direction of its second switching position forming annular space 52 is connectable. This annulus 52 is from the spool 38 by means of an annular portion 53 his second face 42 limited. Furthermore, on the outer circumferential surface 47 of the interior element 46 a circumferential groove 54 intended. Above this is the annulus 52 of which inside the spool 38 extending bore sections 55 and 56 go out, with an oil drain hole 57 connectable.

Neben den Steueranschlüssen 39 weist das Außengehäuse 34 einen ersten Arbeitsanschluss 58 und einen zweiten Arbeitsanschluss 59 auf. In der ersten Schaltstellung des Schaltventils 33, die in den 2 und 4 gezeigt ist, nimmt der Steuerschieber 38 in dem Außengehäuse 34 eine Position ein, in der eine erste Steuerkante 60 den ersten Arbeitsanschluss 58 öffnet. Das Innere der zylindrischen Ausnehmung 44 ist über zumindest eine im Steuerschieber 38 vorgesehene Querbohrung 61 mit einer die erste Steuerkante bildende Umfangsnut 62 in dessen Außenmantelfläche 63 verbunden. Ein Eintritt dieser Querbohrung 61 befindet sich dabei unmittelbar dem Boden 50 benachbart. Befindet sich der Steuerschieber in der ersten Schaltstellung, so kann Druckmittel von dem der Gaskraftseite der Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeordneten Stützzylinder 21 (1) über die Umfangsnut 62, die zumindest eine Querbohrung 61 und die Längsbohrung 49 in die Steueranschlüsse 39 strömen. Next to the control terminals 39 has the outer casing 34 a first work connection 58 and a second work connection 59 on. In the first switching position of the switching valve 33 that in the 2 and 4 is shown, takes the spool 38 in the outer casing 34 a position in which a first control edge 60 the first work connection 58 opens. The interior of the cylindrical recess 44 is about at least one in the spool 38 provided transverse bore 61 with a circumferential groove forming the first control edge 62 in the outer circumferential surface 63 connected. An entrance of this transverse bore 61 is located directly on the ground 50 adjacent. The spool is in the first switching position, then pressure medium from the gas-force side of the cylinder unit of the reciprocating internal combustion engine associated support cylinder 21 ( 1 ) over the circumferential groove 62 that has at least one transverse bore 61 and the longitudinal bore 49 in the control terminals 39 stream.

Die Rückstellfeder 41 ist im Außengehäuse 34 über einen Federteller 64 abgestützt, welcher einen in Richtung der ersten Stirnfläche 40 des Steuerschiebers weisenden Ansatz 65 aufweist, an dem die Rückstellfeder 41 radial geführt ist. Dieser Ansatz 65 wirkt außerdem gemeinsam mit der ersten Stirnfläche 40 als Wegbegrenzung für den Steuerschieber 38. Außerdem weist der Federteller 64 einen nicht näher dargestellten Ablauf für das sich einem Federraum 66 sammelnde Druckmittel auf, über welchen dieses drucklos in eine nicht näher dargestellte Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgeleitet wird. Bei diesem Druckmittel handelt es sich um die Restmenge, die wie zuvor erläutert, aus dem Ringraum 52 über die Bohrungsabschnitte 55, 56, die Umfangsnut 54 und die Ölablaufbohrung 57 in den Federraum 66 gelangt. Im Übrigen weist das Außengehäuse an seinem Außenumfang umlaufende Nuten 67, 68 und 69 auf. Über die Nut 67 stehen die Steueranschlüsse 39 mit der Fluidleitung 30 in Verbindung. Die Nut 68 verbindet den ersten Arbeitsanschluss 58 mit der Ölrücklaufleitung 28, die Nut 69 den zweiten Arbeitsanschluss 59 mit der Ölrücklaufleitung 27. Zwischen diesen Nuten 67, 68 und 69 können weitere Nuten zur Aufnahme von Radialdichtringen vorgesehen sein. Die 5 zeigt eine Ansicht auf das den Federteller 64 aufnehmende Ende des Schaltventils 33. Der Federteller 64 ist danach über einen Seegering 64a in der Gehäusebohrung 37 fixiert.The return spring 41 is in the outer casing 34 over a spring plate 64 supported, which one in the direction of the first end face 40 the spool-facing approach 65 has, on which the return spring 41 is guided radially. This approach 65 also works together with the first face 40 as travel limit for the spool 38 , In addition, the spring plate 64 a non-illustrated sequence for a spring chamber 66 collecting pressure fluid, via which this pressure is dissipated in a not shown sump of the reciprocating internal combustion engine. This pressure medium is the residual amount, as previously explained, from the annulus 52 over the bore sections 55 . 56 , the circumferential groove 54 and the oil drain hole 57 in the spring chamber 66 arrives. Otherwise, the outer housing has circumferential grooves on its outer circumference 67 . 68 and 69 on. About the groove 67 stand the control terminals 39 with the fluid line 30 in connection. The groove 68 connects the first work connection 58 with the oil return line 28 , the groove 69 the second work connection 59 with the oil return line 27 , Between these grooves 67 . 68 and 69 can be provided for receiving radial sealing rings further grooves. The 5 shows a view of the spring plate 64 receiving end of the switching valve 33 , The spring plate 64 is after that over a Seegering 64a in the housing bore 37 fixed.

Ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist in der 6 dargestellt. Da der grundsätzliche Aufbau eines in der 6 gezeigten Schaltventils 70 mit dem des Schaltventils 33 nach den 2, 3 und 4 übereinstimmt, werden, sofern die Bauelemente im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach der 2 besteht darin, dass eine Gehäusebohrung 71 innerhalb des Pleuels 1 ausgebildet ist. Der Steuerschieber 38 ist folglich unmittelbar in dieser Gehäusebohrung 71 des Pleuels 1 längsverschiebbar geführt.Another embodiment of the invention is in the 6 shown. Since the basic structure of a in the 6 shown switching valve 70 with that of the switching valve 33 after the 2 . 3 and 4 are identical, the same reference numerals are used, provided that the components are formed substantially identical. A significant difference compared to the embodiment of the 2 is that a housing bore 71 inside the connecting rod 1 is trained. The spool 38 is therefore directly in this housing bore 71 of the connecting rod 1 guided longitudinally displaceable.

Wie aus dem entsprechenden Druck-Zeit-Diagramm der 7 in Verbindung mit den 2 bis 4 hervorgeht steht in den Steueranschlüssen 39 zunächst in der ersten Schaltstellung des Steuerventils 33 ein Betriebsdruck pM an, so dass der Steuerschieber 38 in einer ersten Verstellphase S1 in dieser ersten Schaltstellung verbleibt. In dieser ist der erste Arbeitsanschluss 58 über die Umfangsnut 62, die Querbohrung 61 und die Längsbohrung 49 mit den Steueranschlüssen 39 verbunden.As from the corresponding pressure-time diagram of the 7 in conjunction with the 2 to 4 shows in the tax boxes 39 initially in the first switching position of the control valve 33 an operating pressure p M , so that the spool 38 in a first adjustment phase S1 remains in this first switching position. This is the first work connection 58 over the circumferential groove 62 , the transverse bore 61 and the longitudinal bore 49 with the control terminals 39 connected.

Wird in einer zweiten Verstellphase S2 der Steuerdruck auf den maximalen Wert pmax angehoben, so wirkt dieser erhöhte Steuerdruck pmax über die Längsbohrung 49 zunächst nur auf den kreisförmigen Teilbereich 43 der zweiten Stirnfläche 42 des Steuerschiebers 38 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Rückstellfeder 41. Nach dem Abheben der zweiten Stirnfläche 42 vom Gehäuseanschlag und der Verbindung des entstandenen Ringraumes 52 mit der Längsbohrung 49 vergrößert sich die mit Steuerdruck beaufschlagte Flächenabmessung. Nun kann der Steuerdruck wieder auf den Wert pM reduziert werden, ohne dass die Längsbewegung des Steuerschiebers 38 unterbrochen wird. Während dieser Druckbeaufschlagung des Steuerschiebers 38 wirkt dessen Bewegung die Kraft der Rückstellfeder 41 entgegen, die kleiner ist als die aus dem Steuerdruck resultierende Kraft. If the control pressure is raised to the maximum value p max in a second adjustment phase S2, this increased control pressure p max acts via the longitudinal bore 49 initially only on the circular section 43 the second end face 42 of the spool 38 and shifts it against the force of the return spring 41 , After lifting off the second end face 42 from the housing stop and the connection of the resulting annulus 52 with the longitudinal bore 49 increases the acted upon by control pressure area dimension. Now, the control pressure can be reduced again to the value p M , without the longitudinal movement of the spool 38 is interrupted. During this pressurization of the spool valve 38 its movement affects the force of the return spring 41 which is smaller than the force resulting from the control pressure.

Am Ende dieser Längsbewegung in der zweiten Verstellphase S2 befindet sich der Steuerschieber 38 in seiner zweiten Schaltstellung. Wenn diese erreicht ist, nimmt der Steuerdruck nach wie vor das Niveau des Betriebsdrucks pM ein, was dazu führt, dass der Steuerschieber 38 in dieser zweiten Schaltstellung verbleibt, da die aus dem Betriebsdruck pM resultierende Kraft am Steuerschieber 38 größer ist als die Kraft der Rückstellfeder 41. In dieser zweiten Schaltstellung wird das Druckmittel aus dem zweiten Arbeitsanschluss 59, den Ringraum 52, die Radialbohrungen 51 und die Längsbohrung 49 in die Steueranschlüsse 39 geleitet.At the end of this longitudinal movement in the second adjustment phase S2 is the spool 38 in its second switching position. When this is reached, the control pressure still takes the level of the operating pressure p M , which causes the spool 38 remains in this second switching position, since the force resulting from the operating pressure p M on the spool 38 greater than the force of the return spring 41 , In this second switching position, the pressure medium from the second working port 59 , the annulus 52 , the radial bores 51 and the longitudinal bore 49 in the control terminals 39 directed.

Wird nun der Steuerdruck auf das Niveau des Resetdruckes pRes reduziert, führt das in einer Verstellphase S1 zur Längsverschiebung des Steuerschiebers 38 in Richtung seiner ersten Schaltstellung. Der Resetdruck pRes, der an sämtlichen Schaltventilen der Hubkolbenbrennkraftmaschine angelegt wird, sorgt somit dafür, dass diese ohne Ausnahme in die erste Schaltstellung verschoben werden. Folglich findet bei jedem dieser Schaltvorgänge eine Synchronisation der Stellung sämtlicher Schaltventile statt.If the control pressure is now reduced to the level of the reset pressure p Res , this leads to the longitudinal displacement of the control slide in an adjustment phase S1 38 in the direction of its first switching position. The reset pressure p Res , which is applied to all switching valves of the reciprocating internal combustion engine, thus ensures that they are moved without exception to the first switching position. Consequently, a synchronization of the position of all the switching valves takes place in each of these switching operations.

Wenn in einigen Verstellvorrichtungen und somit in den diesen zugeordneten Schaltventilen Fehlschaltungen aufgetreten sind, so werden diese in vorteilhafter Weise durch die Betätigung des Steuerschiebers 38 mit dem Resetdruck beseitigt. Anderenfalls würden auftretende Schaltfehler dazu führen, dass gleichzeitig einige der Zylindereinheiten mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis und andere Zylindereinheiten mit einem hohen Verdichtungsverhältnis betrieben werden. If in some adjusting devices and thus in the switching valves associated therewith, faulty circuits have occurred, they are advantageously by the operation of the spool 38 eliminated with the reset pressure. Otherwise, switching errors will cause some of the low compression ratio cylinder units and other high compression ratio cylinder units to operate simultaneously.

Mit der anschließenden Erhöhung des Steuerdruckes auf den Betriebsdruck pM, der dem normalen Öldruck der in ihrem Fördervolumen veränderbaren Schmierölpumpe der Hubkolbenbrennkraftmaschine entspricht, verbleibt das Schaltventil 33 in dieser ersten Schaltstellung, in der der erste Arbeitsanschluss 58 durch die erste Steuerkante 60 geöffnet ist (2).With the subsequent increase of the control pressure to the operating pressure p M , which corresponds to the normal oil pressure of variable in their delivery volume oil pump of the reciprocating internal combustion engine, the switching valve remains 33 in this first switching position, in which the first working port 58 through the first control edge 60 is open ( 2 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Pleuel pleuel
22
Pleuelschaft connecting rod shaft
33
Pleueloberteil Pleueloberteil
44
Pleuelunterteil Pleuelunterteil
55
Pleuellagerauge Pleuellagerauge
66
Längsmittelachse von 5 Longitudinal central axis of 5
77
Pleuelauge connecting rod
88th
Exzenterkörper eccentric
99
Kolbenbolzenlager Piston pin bearing
1010
Exzenterhebel Cam
1111
Lasche flap
1212
Lasche flap
1313
Kolbenstange piston rod
1414
Kolbenstange piston rod
1515
Stellkolben actuating piston
1616
Stellkolben actuating piston
1717
Bolzen bolt
1818
Zylinderbohrung bore
1919
Zylinderbohrung bore
20 20
Stützzylinder supporting cylinders
2121
Stützzylinder supporting cylinders
2222
Druckraum pressure chamber
2323
Druckraum pressure chamber
2424
Pleuellager connecting rod bearing
2525
Ölzulaufleitung Oil supply line
2626
Ölzulaufleitung Oil supply line
2727
Ölrücklaufleitung Oil return line
2828
Ölrücklaufleitung Oil return line
2929
Ventilaufnahmebohrung Valve accommodating bore
3030
Fluidbohrung fluid bore
3131
Rückschlagventil check valve
3232
Rückschlagventil check valve
3333
Schaltventil switching valve
3434
Außengehäuse von 33 Outer casing of 33
3535
hohlzylindrischer Abschnitt von 34 hollow cylindrical section of 34
3636
Kopfteil von 34 Headboard of 34
36a36a
Sackbohrung in 36 Blind hole in 36
3737
Gehäusebohrung housing bore
3838
Steuerschieber spool
3939
Steueranschlüsse control connections
4040
erste Stirnfläche von 38 first face of 38
4141
Rückstellfeder Return spring
4242
zweite Stirnfläche von 38 second face of 38
4343
kreisförmiger Teilbereich von 42 circular section of 42
4444
zylindrische Ausnehmung von 38 cylindrical recess of 38
4545
Innenmantelfläche von 44 Inner lateral surface of 44
4646
Innenelement inner element
4747
Außenmantelfläche von 46 Outer jacket surface of 46
4848
Vorsteuerventileinheit Pilot valve unit
4949
Längsbohrung von 46 Longitudinal drilling of 46
5050
Boden von 44 Ground of 44
5151
Radialbohrungen in 46 Radial bores in 46
5252
Ringraum annulus
5353
kreisringförmiger Teilbereich von 42 annular portion of 42
53a53a
zweite Steuerkante von 53 second control edge of 53
5454
Umfangsnut von 46 Circumferential groove of 46
5555
Bohrungsabschnitt bore section
5656
Bohrungsabschnitt bore section
5757
Ölablaufbohrung Oil drain hole
5858
erster Arbeitsanschluss first work connection
5959
zweiter Arbeitsanschluss second work connection
6060
erste Steuerkante von 38 first control edge of 38
6161
Querbohrung von 38 Cross hole of 38
6262
Umfangsnut in 38 Circumferential groove in 38
6363
Außenmantelfläche von 38 Outer jacket surface of 38
6464
Federteller spring plate
6565
Ansatz von 64 Approach of 64
6666
Federraum spring chamber
6767
Nut groove
6868
Nut groove
6969
Nut groove
7070
Schaltventil switching valve
7171
Gehäusebohrung housing bore
pM p M
Betriebsdruck operating pressure
pmax p max
erhöhter Steuerdruck increased control pressure
pRes p Res
Resetdruck reset pressure
S1S1
erste Verstellphase first adjustment phase
S2S2
zweite Verstellphase second adjustment phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013111616 A1 [0009, 0027] DE 102013111616 A1 [0009, 0027]

Claims (10)

Hydraulisch betätigtes Schaltventil (33, 70) für die Steuerung einer Verstellvorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem in einer Gehäusebohrung (37, 71) eines Gehäuses (34, 1) längsverschiebbaren, in zwei unterschiedliche Schaltstellungen verstellbaren Steuerschieber (38), an dessen Außenmantelfläche (63) eine erste und eine zweite jeweils mit Arbeitsanschlüssen (58 und 59) zusammenwirkende Steuerkanten (60 und 53a) ausgebildet sind, wobei der als hohlkolbenartig ausgebildete Steuerschieber (38) an einer ersten Stirnfläche (40) mit der Kraft einer Rückstellfeder (41) beaufschlagt ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der erste Arbeitsanschluss (58) über die erste Steuerkante (60) gegenüber zumindest einem Steueranschluss (39) geöffnet ist und der Steuerschieber (38), ausgehend von dieser ersten Schaltstellung, zunächst an einem kreisringförmigen Teilbereich (53) seiner zweiten Stirnfläche (42) und nach Verschiebung um einen Stellweg vollständig an seiner zweiten Stirnfläche (42) den zumindest einen Steueranschluss (39) mit einem hydraulischen Steuerdruck (pM, pmax oder pRes) beaufschlagbar und in seine zweite Schaltstellung bewegbar ist, wobei in der zweiten Schaltstellung die zweite Steuerkante (53a) den zweiten Arbeitsanschluss (59) freigibt, so dass Druckmittel aus dem zweiten Arbeitsanschluss (59) in den Steueranschluss (39) abfließt, und dass der Steuerschieber (38) mit einer Innenmantelfläche (45) gegenüber einem Innenelement (46) verschiebbar geführt ist, welches gemeinsam mit dem kreisringförmigen Teilbereich (53) der zweiten Stirnfläche (42) einen Ringraum (52) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich der zweiten Stirnfläche (42) als die Innenmantelfläche (45) des Steuerschiebers (38) in axialer Richtung begrenzender kreisförmiger Boden (50) ausgebildet ist, der axial beabstandet ist vom kreisringförmigen Abschnitt (53) und über eine Längsbohrung (49) des Innenelements (46) mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist, dass das Innenelement (46) gemeinsam mit dem Steuerschieber (38) eine Vorsteuerventileinheit (48) bildet, über die in einer Stellung des Steuerschiebers (38), in der nur der kreisförmige Teilbereich (43) mit Steuerdruck beaufschlagt ist, der Ringraum (52) über die Vorsteuerventileinheit (48) mit einem Ablauf verbunden ist, und dass in der ersten Schaltstellung das Druckmittel aus dem ersten Arbeitsanschluss (58) über die Längsbohrung (49) in den Steueranschluss (39) ableitbar ist.Hydraulically actuated switching valve ( 33 . 70 ) for the control of an adjusting device for changing the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine with a in a housing bore ( 37 . 71 ) of a housing ( 34 . 1 ) longitudinally displaceable, adjustable in two different switching positions spool ( 38 ), on the outer circumferential surface ( 63 ) a first and a second each with working connections ( 58 and 59 ) cooperating control edges ( 60 and 53a ) are formed, wherein the designed as a hollow piston spool ( 38 ) at a first end face ( 40 ) with the force of a return spring ( 41 ) is acted upon, wherein in a first switching position of the first working port ( 58 ) over the first control edge ( 60 ) against at least one control terminal ( 39 ) is open and the spool ( 38 ), starting from this first switching position, first at an annular portion ( 53 ) of its second end face ( 42 ) and after displacement by a travel completely on its second end face ( 42 ) the at least one control terminal ( 39 ) can be acted upon by a hydraulic control pressure (p M , p max or p Res ) and is movable into its second switching position, wherein in the second switching position the second control edge ( 53a ) the second work connection ( 59 ), so that pressure medium from the second working port ( 59 ) in the control connection ( 39 ), and that the spool ( 38 ) with an inner circumferential surface ( 45 ) against an interior element ( 46 ) is displaceably guided, which together with the annular portion ( 53 ) of the second end face ( 42 ) an annulus ( 52 ), characterized in that a portion of the second end face ( 42 ) than the inner circumferential surface ( 45 ) of the spool ( 38 ) in the axial direction delimiting circular bottom ( 50 ) is formed, which is axially spaced from the annular portion ( 53 ) and via a longitudinal bore ( 49 ) of the inner element ( 46 ) can be acted upon by the control pressure, that the inner element ( 46 ) together with the spool ( 38 ) a pilot valve unit ( 48 ), via which in a position of the spool ( 38 ), in which only the circular portion ( 43 ) is subjected to control pressure, the annulus ( 52 ) via the pilot valve unit ( 48 ) is connected to a drain, and that in the first switching position, the pressure medium from the first working port ( 58 ) over the longitudinal bore ( 49 ) in the control connection ( 39 ) is derivable. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (46) als Steuerkolben ausgebildet ist, der in eine Bohrung (36a) eines die Gehäusebohrung (37, 71) an einem Ende verschließenden Kopfteils (36) eingesetzt ist, dass von der Längsbohrung (49) des Innenelements (46) zumindest eine Radialbohrung (51) ausgeht, die mit dem Ringraum (52) verbindbar ist, und dass das Innenelement (46) eine Umfangsnut (54) aufweist, über die der Ringraum (52) mit dem Ablauf verbindbar ist.Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that the inner element ( 46 ) is designed as a control piston, which in a bore ( 36a ) one of the housing bore ( 37 . 71 ) at one end closing headboard ( 36 ) is inserted, that of the longitudinal bore ( 49 ) of the inner element ( 46 ) at least one radial bore ( 51 ) starting with the annulus ( 52 ) is connectable, and that the inner element ( 46 ) a circumferential groove ( 54 ), via which the annulus ( 52 ) is connectable to the drain. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (38) an seiner Außenmantelfläche (63) eine die erste Steuerkante (60) bildende Umfangsnut (62) aufweist, von der zumindest eine in die zylindrische Ausnehmung (44) mündende Querbohrung (61) ausgeht.Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that the spool ( 38 ) on its outer circumferential surface ( 63 ) one the first control edge ( 60 ) forming circumferential groove ( 62 ), of which at least one into the cylindrical recess ( 44 ) transverse bore ( 61 ). Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (61), unmittelbar an den kreisförmigen Boden (50) angrenzend, aus dem Steuerschieber (38) austritt.Hydraulically operated switching valve according to claim 3, characterized in that the transverse bore ( 61 ), directly to the circular bottom ( 50 ) adjacent, from the spool ( 38 ) exit. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (34) eine Außenkontur mit in Umfangsrichtung umlaufenden Nuten (67, 68 und 69) unterschiedlicher oder gleicher Tiefe aufweist, wobei diese mit Druckmittel beaufschlagbar oder jeweils zur Aufnahme eines Radialdichtelementes ausgebildet sind.Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that the outer housing ( 34 ) an outer contour with circumferential grooves in the circumferential direction ( 67 . 68 and 69 ) has different or the same depth, which can be acted upon with pressure medium or each formed to receive a radial sealing element. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerraum durch zumindest eine Steuerbohrung (39) gebildet wird, die unter einem Winkel zu einer Querebene des Außengehäuses (34) verläuft und die Längsbohrung (49) des in das Außengehäuse (34) eingesetzten Innenelements (46) schneidet. Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that a control chamber by at least one control bore ( 39 ) formed at an angle to a transverse plane of the outer housing ( 34 ) and the longitudinal bore ( 49 ) in the outer housing ( 34 ) inserted inner element ( 46 ) cuts. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung (37) unmittelbar in einem Pleuel (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildet ist.Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that the housing bore ( 37 ) directly in a connecting rod ( 1 ) of the reciprocating internal combustion engine is formed. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (41) sich über einen Federteller (64) am Außengehäuse (34) abstützt, wobei der Federteller (64) einen in Richtung der ersten Stirnfläche (40) des Steuerschiebers (38) vorspringenden hohlzylindrischen (65) Ansatz aufweist, der gemeinsam mit der ersten Stirnfläche (40) als Wegbegrenzung des Steuerschiebers (38) dient.Hydraulically operated switching valve according to claim 1, characterized in that the return spring ( 41 ) via a spring plate ( 64 ) on the outer housing ( 34 ) is supported, wherein the spring plate ( 64 ) one in the direction of the first end face ( 40 ) of the spool ( 38 ) projecting hollow cylindrical ( 65 ) Approach, which together with the first end face ( 40 ) as travel limit of the spool ( 38 ) serves. Hydraulisch betätigtes Schaltventil nach Patentanspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (38) zunächst durch einen gegenüber einem Betriebsdruck (pM) erhöhten Steuerdruck (pmax) aus seiner ersten Schaltstellung soweit verschoben wird, bis die gesamte zweite Stirnfläche (42) mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird, dass dann der Steuerdruck (pmax) auf einen normalen Motoröldruck (pM) reduziert wird, über den der Steuerschieber (38) in eine zweite Schaltstellung verschoben und in dieser gehalten wird, wobei die Federkraft der Rückstellfeder (41) und die aus dem Steuerdruck resultierende Kraft des Steuerschiebers (38) kleiner ist als die aus dem Betriebsdruck (pM) resultierende Kraft am Steuerschieber (38), und dass der Steuerschieber (38) zur Umschaltung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung mit einem Resetdruck (pRes) beaufschlagbar ist, der geringer ist als der normale Betriebsdruck (pM).Hydraulically operated switching valve according to claim 1 or 8, characterized in that the spool ( 38 ) is first displaced from its first switching position by a control pressure (p max ), which is higher than an operating pressure (p M ), until the entire second end face ( 42 ) is applied to the control pressure, that then the control pressure (p max ) is reduced to a normal engine oil pressure (p M ), over which the Spool ( 38 ) is moved to a second switching position and held in this, wherein the spring force of the return spring ( 41 ) and the resulting from the control pressure force of the spool ( 38 ) is smaller than the force resulting from the operating pressure (p M ) at the spool ( 38 ), and that the spool ( 38 ) can be acted upon for switching from the second switching position to the first switching position with a reset pressure (p Res ), which is less than the normal operating pressure (p M ). Pleuel (1) für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, das zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in seiner effektiven Länge wenigstens zweistufig verstellbar ist, mit wenigstens einer hydraulischen Stelleinrichtung zum Einstellen der effektiven Länge des Pleuels (1), die wenigstens einen in einem kolbenseitigen Pleuelauge (7) des Pleuels (1) angeordneten Exzenterkörper (8), wenigstens zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Druckräume (22, 23) von Stützzylindern (20, 21), in denen jeweils ein Stellkolben (15, 16) verschiebbar geführt ist, und wenigstens zwei Kolbenstangen (13, 14), die jeweils einen Stellkolben (15, 16) mit dem Exzenterkörper (8) verbinden, aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens ein hydraulisch betätigtes Schaltventil (33, 70) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9.Connecting rod ( 1 ) for an adjustable compression ratio reciprocating internal combustion engine which is at least two-stage adjustable in its effective length to adjust the compression ratio, with at least one hydraulic actuator for adjusting the effective length of the connecting rod ( 1 ), at least one in a piston-side connecting rod eye ( 7 ) of the connecting rod ( 1 ) arranged eccentric body ( 8th ), at least two pressurizable with a hydraulic fluid pressure chambers ( 22 . 23 ) of support cylinders ( 20 . 21 ), in each of which a control piston ( 15 . 16 ) is displaceably guided, and at least two piston rods ( 13 . 14 ), each having an actuating piston ( 15 . 16 ) with the eccentric body ( 8th ), characterized by at least one hydraulically actuated switching valve ( 33 . 70 ) according to one of the claims 1 to 9.
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