-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, insbesondere für einen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Ferner betrifft die Erfindung einen Pleuel mit einem derartigen Umschaltventil.
-
Stand der Technik
-
Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulisch oder mechanisch betätigbaren Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
-
Ein gattungsgemäßes Umschaltventil ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 112 461 A1 zu entnehmen. Ein Abgriffselement des darin beschriebenen Umschaltelements ist mittels einer Rastkugel und einer Feder in zwei Schaltstellungen arretierbar, wobei die Rastkugel mit zwei in dem Abgriffselement ausgebildeten Rastnuten zusammenwirkt. Der Aufbau des bekannten Umschaltventils wird als aufwendig und damit kostenintensiv angesehen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein dahingehend verbessertes Umschaltventil zu schaffen.
-
Eine weitere Aufgabe ist es, einen Pleuel mit einem verbesserten Umschaltventil zu schaffen.
-
Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
-
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
-
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgeschlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Abgriffselement, welches wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar und mittels eines federelementbeaufschlagten Rastelementes wahlweise in der ersten oder der zweiten Schaltstellung arretierbar ist. Dabei ist in der ersten Schaltstellung ein erster Hydraulikanschluss mit einem Entlastungsanschluss und in der zweiten Schaltstellung ein zweiter Hydraulikanschluss mit dem Entlastungsanschluss verbunden. Ein Schaltweg des Abgriffselements ist begrenzt vorgesehen. Das Rastelement ist in einer Durchgangsbohrung des Abgriffselements angeordnet. Das Ventilgehäuse weist in einer axialen Richtung eine axial begrenzte erste Nut auf, in welcher das Rastelement mit dem Abgriffselement axial verschiebbar angeordnet ist. Das Rastelement ist in einer axialen Richtung des Rastelements, die quer zur Längsachse angeordnet ist, an wenigstens einem Ende am Ventilgehäuse abgestützt.
-
Das erfindungsgemäße Umschaltventil lässt sich sowohl hinsichtlich Konstruktion als auch hinsichtlich Herstellung und Kosten günstig gestalten.
-
Die zweistufige Verstellung eines Pleuels für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge wird zweckmäßigerweise mittels mechanischem Schalter oder im Pleuel laufenden Abgriffselement bewirkt.
-
Das erfindungsgemäße Umschaltventil wird mechanisch betätigt und verwendet ein querkraftfreies Abgriffselement. Dieses Abgriffselement ist so gestaltet, dass eine Reaktionskraft einer Arretierung des Abgriffselements nicht über eine Kontaktkraft zwischen Abgriffselement und Ventilgehäuse, sondern über ein weiteres Element abgeleitet wird.
-
Üblicherweise verwenden Umschaltventile für Pleuel für eine variable Verdichtung Abgriffselemente, welche eine Rasthülse in einer Sacklochbohrung führt. Die Reaktionskraft einer Schalterarretierung über eine Rastkontur wird dabei in eine axiale Haltekraft mit einem Haltekraftverlauf und eine radiale Kontaktkraft vom Abgriffselement auf das Ventilgehäuse übertragen. Die radiale Kraftkomponente erhöht die Reibkraft zwischen Abgriffselement und Ventilgehäuse und kann somit den Kraftverlauf des Umschaltventils negativ beeinflussen. Zudem wird eine Querstellung des Abgriffselements in der Bohrung erzeugt, die ein mögliches Klemmen begünstigen kann. Des Weiteren ist die Sacklochbohrung zur Aufnahme der Rasthülse aufwendig in der Fertigung. Das in dieser Erfindung beschriebene Abgriffselement des Umschaltventils nimmt keine Rasthülse mehr in einer Sacklochbohrung auf, sondern weist eine Durchgangsbohrung auf, in der ein elastisches, insbesondere federelastisches Element platziert ist. Dieses elastische Element, welches beispielsweise als ein Federelement ausgebildet sein kann, überträgt nur noch die Axialkraft auf das Abgriffselement und stützt die radialen Kräfte direkt über das Ventilgehäuse ab, sodass das Abgriffselement querkraftfrei in seiner Bohrung laufen kann. Das Federelement kann vorzugsweise als ein doppelseitig federndes Druckstück ausgebildet sein, welches kostengünstig als übliches DIN-Normteil realisiert sein kann.
-
Das elastische Element kann beispielsweise in das Abgriffselement eingepresst, geschraubt, geklebt mit einem ähnlichen Fügeverfahren integriert sein.
-
Das elastische Element kann ferner mit einer Relativbewegung zum Abgriffselement laufen, was durch entsprechendes Spiel zwischen dem elastischen Element und der Durchgangsbohrung erreicht werden kann.
-
Das elastische Element, insbesondere Federelement, kann aus einer Baugruppe, beispielsweise aus DIN-Normteilen, oder mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Beispielsweise können in der Durchgangsbohrung zwei Kugeln an den jeweiligen Enden einer Druckfeder angeordnet sein.
-
Das Material des Federelements kann wegen der geringen Reibung aus Kunststoff bestehen, was auch sowohl für die Kugeln als auch das Rastgegenelement gelten kann.
-
Das Rastgegenelement kann auf zwei Seiten des Ventilgehäuses angeordnet werden oder nur auf einer Seite, sodass eine Seite entweder kraftlos oder mit definierter Vorspannkraft geführt wird. Die erste Variante kann auch zwei verschiedene Rastkonturen für die zwei Seiten der Rastkontur verwenden.
-
Das Abgriffselement kann vorzugsweise konzentrisch im Gehäuse gelagert sein, kann aber auch exzentrisch im Gehäuse angeordnet sein.
-
Das Umschaltventil kann beispielsweise im Pleueldeckel integriert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Umschaltventil jedoch auch statt im Pleueldeckel direkt im Pleuelkörper integriert sein.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement mittels eines elastischen Elements am Ventilgehäuse abgestützt sein. Dieses elastische Element, welches beispielsweise als ein Federelement ausgebildet ist, überträgt nur noch die Axialkraft auf das Abgriffselement und stützt die radialen Kräfte direkt über das Ventilgehäuse ab, sodass das Abgriffselement querkraftfrei in seiner Bohrung laufen kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element ein in einer Rasthülse angeordnetes Federelement, insbesondere eine Druckfeder, aufweisen, welches über an wenigstens einem Ende des Federelements angeordnete Druckelemente am Ventilgehäuse abgestützt ist. Das Federelement kann vorzugsweise als ein doppelseitig federndes Druckstück ausgebildet sein, welches als DIN-Normteil realisiert sein kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement an wenigstens einem seiner axialen Enden an einem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Rastgegenelement abgestützt sein, welches eine Rastkontur aufweist, welche im Zusammenwirken mit dem Rastelement wenigstens zwei Rastpositionen für das Rastelement entsprechend den Schaltstellungen ermöglicht. Auf diese Weise lassen sich zweckmäßig zwei verschiedene Schaltstellungen, welche zwei verschiedenen Positionen des Abgriffselements entsprechen, realisieren. Diese zwei Schaltpositionen können einen Hydraulikflüssigkeitsstrom in dem Pleuel zur Verstellung der Exzenterverstelleinrichtung in verschiedene Kanäle steuern.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement am gegenüberliegenden seiner axialen Enden an einem Boden der Nut abgestützt sein. Dadurch kann ein Rastgegenelement eingespart werden, was die Fertigung und Montage des Umschaltventils vereinfachen kann. Die Funktionsweise des querkraftfreien Abgriffselements kann trotzdem auf günstige Weise sichergestellt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement an beiden seiner axialen Enden an mit dem Ventilgehäuse verbundenen Rastgegenelementen abgestützt sein, welche jeweils eine Rastkontur aufweisen, welche im Zusammenwirken mit dem Rastelement wenigstens zwei Rastpositionen für das Rastelement entsprechend den Schaltstellungen ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich zweckmäßig zwei verschiedene Schaltstellungen, welche zwei verschiedenen Positionen des Abgriffselements entsprechen, realisieren. Diese zwei Schaltpositionen können einen Hydraulikflüssigkeitsstrom in dem Pleuel zur Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung in verschiedene Kanäle steuern.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement in der Durchgangsbohrung des Abgriffselements mit wenigstens einem der Verfahren Einpressen, Schrauben, Kleben, Schweißen oder dergleichen fixiert sein. Diese Verfahren stellen eine einfache und verliersichere Montage des Rastelements in der Durchgangsbohrung sicher.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement in der Durchgangsbohrung des Abgriffselements verschieblich angeordnet sein. Durch die verschiebliche Anordnung des Abgriffselements in der Durchgangsbohrung lassen sich Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen auf einfache Weise sicherstellen. Das Abgriffselement kann sich so automatisch in der Durchgangsbohrung selbstjustierend für eine bestimmungsgemäße Funktion im Umschaltventil einstellen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Abgriffselement in axialer Richtung konzentrisch im Ventilgehäuse gelagert sein. Durch die konzentrische Anordnung lässt sich eine symmetrische Kraftverteilung auf die Wände des Ventilgehäuses erreiche, wodurch die dauerhafte Funktion des Umschaltventils sicher erreicht werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Abgriffselement in axialer Richtung exzentrisch im Ventilgehäuse gelagert sein. In einer alternativen Bauform kann das Abgriffselement auch exzentrisch angeordnet sein, um eine günstige Einbaulage von Umschaltventil und/oder Hydraulikleitungen im Pleueldeckel oder Pleuelkörper zu erreichen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das wenigstens eine Rastgegenelement als wenigstens teilweise das Ventilgehäuse umschließender Ring ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das Rastgegenelement leicht gefertigt und montiert werden. Das Rastgegenelement lässt sich so günstigerweise verliersicher auf dem Ventilgehäuse anbringen. Auch eine leichte Veränderung der Lage in Umlaufsrichtung beeinträchtigt die Funktionsweise nicht.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement und das in dem Rastelement angeordnete elastische Element in einer Durchgangsbohrung des Abgriffselements angeordnet sein, wobei das Ventilgehäuse in einer axialen Richtung eine axial begrenzte erste Nut aufweist, in welcher das Rastelement zur Begrenzung des Schaltweges und zur Verdrehsicherung des Abgriffselements axial verschiebbar angeordnet ist. Die Nut kann auf einfache Weise den Weg des Abgriffselements begrenzen. Auch kann mit der Anordnung des Rastelements in der Durchgangsbohrung des Abgriffselements erreicht werden, dass durch die Führung des Rastelements in der Nut das Abgriffselement sich nicht in dem Ventilgehäuse verdrehen kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rastelement als Anschlagelement einen Verschiebeweg des Abgriffselements im Ventilgehäuse begrenzen. Mit der Anordnung des Rastelements in der Durchgangsbohrung des Abgriffselements kann erreicht werden, dass durch die Führung des Rastelements in der Nut das Abgriffselement der Verschiebeweg des Abgriffselements in der Nut begrenzt wird. Auf diese Weise stellt das Rastelement günstigerweise das Anschlagelement für das Abgriffselement dar.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung im Pleuelkörper zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung mittels eines Umschaltventils verstellbar ist. Das Umschaltventil ist wie oben beschrieben ausgebildet und ist vorzugsweise dichtungslos im Pleueldeckel eingesetzt.
-
Das in dem erfindungsgemäßen Pleuel eingesetzte Umschaltventil wird mechanisch betätigt und verwendet ein querkraftfreies Abgriffselement. Dieses Abgriffselement ist so gestaltet, dass eine Reaktionskraft einer Arretierung des Abgriffselements nicht über eine Kontaktkraft zwischen Abgriffselement und Ventilgehäuse, sondern über ein weiteres Element abgeleitet wird.
-
Üblicherweise verwenden Umschaltventile für Pleuel für eine variable Verdichtung Abgriffselemente, welche eine Rasthülse in einer Sacklochbohrung führt. Die Reaktionskraft einer Schalterarretierung über eine Rastkontur wird dabei in eine axiale Haltekraft mit einem Haltekraftverlauf und eine radiale Kontaktkraft vom Abgriffselement auf das Ventilgehäuse übertragen. Die radiale Kraftkomponente erhöht die Reibkraft zwischen Abgriffselement und Ventilgehäuse und kann somit den Kraftverlauf des Umschaltventils negativ beeinflussen. Zudem wird eine Querstellung des Abgriffselements in der Bohrung erzeugt, die ein mögliches Klemmen begünstigen kann. Des Weiteren ist die Sacklochbohrung zur Aufnahme der Rasthülse aufwendig in der Fertigung. Das in dieser Erfindung beschriebene Abgriffselement des Umschaltventils nimmt keine Rasthülse mehr in einer Sacklochbohrung auf, sondern weist eine Durchgangsbohrung auf, in der ein elastisches Element platziert ist. Dieses elastische Element, welches beispielsweise als ein Federelement ausgebildet ist, überträgt nur noch die Axialkraft auf das Abgriffselement und stützt die radialen Kräfte direkt über das Ventilgehäuse ab, sodass das Abgriffselement querkraftfrei in seiner Bohrung laufen kann. Das Federelement kann vorzugsweise als ein doppelseitig federndes Druckstück ausgebildet sein, welches als DIN-Normteil realisiert sein kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das wenigstens eine Rastgegenelement nach Montage des Umschaltventils im Pleueldeckel verliersicher angeordnet sein. Durch die Anordnung des Umschaltventils in einer Bohrung des Pleueldeckels oder des Pleuelkörpers, in welche das Umschaltventil beispielsweise eingepresst sein kann, wird auf einfache Weise erreicht, dass nach erfolgter Montage das Rastgegenelement fixiert ist und nur mit Entfernen des Umschaltventils aus seiner Montageposition wieder abnehmbar ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ventilgehäuse mittels einer stirnseitigen Schweißnaht als Sicherungselement an dem Pleueldeckel fixiert sein. Zweckmäßigerweise kann das Ventilgehäuse durch Verschweißen mit dem Pleueldeckel in seiner bestimmungsgemäßen Position gesichert ist. Zur Sicherung genügt eine entsprechend schmale Schweißnaht, welche radial um die Stirnseite des Ventilgehäuses ausgeführt ist oder auch nur einzelne Schweißpunkte auf dem Umfang der Stirnseite im Spalt zwischen Stirnseite und Pleueldeckel oder Pleuelkörper.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
-
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen beispielhaft:
- 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels;
- 2 eine isometrische Darstellung eines Umschaltventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ventilgehäuse und herausgenommenem Abgriffselement;
- 3 eine Draufsicht auf das Umschaltventil nach 2 mit eingezeichneter Schnittebene A-A;
- 4 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil in der Schnittebene A-A gemäß 3 mit eingezeichneter Schnittebene B-B;
- 5 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil in der Schnittebene B-B gemäß 4 in einer ersten Schaltstellung;
- 6 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil in der Schnittebene B-B gemäß 4 in einer zweiten Schaltstellung; und
- 7 einen Längsschnitt durch ein Umschaltventil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Schnittebene A-A gemäß 3.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
-
Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Pleuel 1 weist eine Pleuelstange 34, umfassend einen Pleuelkörper 29 sowie einen Pleueldeckel 30, und eine zumindest abschnittsweise in einem Pleuellagerauge 2 angeordnete verstellbare Exzenter-Verstelleinrichtung 6 mit einem Exzenter 10 auf. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 dient zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Als Pleuelstangenlänge ist der Abstand einer Mittelachse eines Hublagerauges 3 zu einer Mittelachse des Pleuellagerauges 2 definiert.
-
Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften der Brennkraftmaschine eingeleitet, die bei einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 4, 5 unterstützt. Die Kolben 4, 5 verhindern dabei ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter- Verstelleinrichtung 6 wirkenden Kräfte.
-
Die Kolben 4, 5 sind mittels Exzenterstangen 7, 8 beidseitig mit einem Hebel 9 der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkverbunden. Die Kolben 4, 5 sind in Hydraulikkammern verschiebbar angeordnet und über nicht gezeigte Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit Hydraulikflüssigkeit über nicht sichtbare Rückschlagventile beaufschlagt. Die Rückschlagventile verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikflüssigkeitsleitungen und ermöglichen ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern. Die mit den Hydraulikkammern verbundenen Hydraulikflüssigkeitsleitungen wirken alle oder wenigstens teilweise mit dem erfindungsgemäßen Umschaltventil 11 zusammen. In einer ersten Schaltstellung S1 des Umschaltventils 11, welche einer Stellung hoher Verdichtung des Pleuels 1 entspricht (dargestellt in 1), ist die erste Hydraulikkammer mit einer nicht dargestellten Entlastungsleitung und in einer zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 11, welche einer Stellung niedriger Verdichtung des Pleuels 1 entspricht, die zweite Hydraulikkammer mit der Entlastungsleitung verbunden. Die Entlastungsleitung stellt dabei die Verbindung zu einer Versorgung des Pleuels 1 mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise über eine Nut in dem Hublagerauge 3 des Pleuels 1 dar.
-
Das nachfolgend näher beschriebene Umschaltventil 11 kann aber auch für jeden anderen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgesehen sein, welche eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge und wenigstens zwei Hydraulikkammern aufweist. Beispielsweise kann die Exzenter-Verstelleinrichtung des Pleuels mit einem sogenannten Schwenkmotor-System ausgebildet sein.
-
2 zeigt eine isometrische Darstellung eines Umschaltventils 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Ventilgehäuse 12 und herausgenommenem Abgriffselement 13. Das Ventilgehäuse 12 weist eine axiale Bohrung 23 zur Aufnahme des Abgriffselements 13 auf. Weiter sind in der Außenwand des Ventilgehäuses 12 Hydraulikanschlüsse 22, 24 zur Einleitung von Hydraulikflüssigkeit in das Innere des Ventilgehäuses 12 und Weiterleitung durch Querbohrungen 46, 48 des Abgriffselements 13 angeordnet. Auf einer Oberseite des Ventilgehäuses 12 ist eine Nut zur Führung eines im Abgriffselement 13 angeordneten Rastelements 14, welches in 4 ersichtlich ist, zu erkennen.
-
Das Abgriffselement 13 weist eine Durchgangsbohrung 16 zur Aufnahme des Rastelements 14 auf. Weiter sind in dem Abgriffselement 13 quer zu der Durchgangsbohrung 16 weitere Querbohrungen 46, 48 zur Steuerung eines Hydraulikflüssigkeitsstroms angeordnet.
-
3 zeigt eine Draufsicht auf das Umschaltventil 11 nach 2 mit eingezeichneter Schnittebene A-A. In der Draufsicht ist das in der axialen Bohrung 23 des Ventilgehäuses 12 angeordnete Abgriffselement 13 mit einer Stirnseite sichtbar.
-
In 4 ist ein Längsschnitt durch das Umschaltventil 11 in der Schnittebene A-A gemäß 3 mit eingezeichneter Schnittebene B-B dargestellt.
Das Umschaltventil 11 ist zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms in einem Pleuel 1 einer Brennkraftmaschine vorgesehen, welches eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge für eine variable Verdichtung der Brennkraftmaschine aufweist. Das Umschaltventil 11 weist ein in einem Ventilgehäuse 12 angeordnetes Abgriffselement 13 auf, welches wahlweise in eine erste Schaltstellung S1 oder eine zweite Schaltstellung S2 verlagerbar ist. Das Abgriffselement 13 ist mittels eines federelementbeaufschlagten Rastelementes 14 wahlweise in der ersten oder der zweiten Schaltstellung S1, S2 arretierbar. In der ersten Schaltstellung S1 für hohe Verdichtung der Brennkraftmaschine ist ein erster Hydraulikanschluss 22 mit einem Entlastungsanschluss 26 und in der zweiten Schaltstellung S2 für niedrige Verdichtung ein zweiter Hydraulikanschluss 24 mit dem Entlastungsanschluss 26 verbunden ist. Die Stellung des Abgriffselements 13 in der in 4 gezeigten Darstellung entspricht der ersten Schaltstellung S1 für hohe Verdichtung der Brennkraftmaschine.
-
Ein Schaltweg des Abgriffselements 13 ist begrenzt vorgesehen. Das Rastelement 14 ist in einer Durchgangsbohrung 16 des Abgriffselements 13 angeordnet. Das Ventilgehäuse 12 weist in einer axialen Richtung L eine axial begrenzte erste Nut 17 auf, in welcher das Rastelement 14 mit dem Abgriffselement 13 axial verschiebbar angeordnet ist. Das Rastelement 14 ist dabei in einer axialen Richtung M des Rastelements 14, die quer zur Längsachse L angeordnet ist, an wenigstens einem Ende am Ventilgehäuse 12 abgestützt ist.
-
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rastelement 14 mittels eines elastischen Elements 40 am Ventilgehäuse 12 abgestützt. Das elastische Element 40 weist ein in einer Rasthülse 33 angeordnetes Federelement 15, insbesondere eine Druckfeder, auf, welches über an wenigstens einem Ende des Federelements 15 angeordnete Druckelemente 25, hier an beiden Enden, am Ventilgehäuse 12 abgestützt ist. Die Druckelemente 25 sind bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Kugeln, welche besonders vorteilhaft auf einer Rastkontur 19 abrollen können.
-
Das Rastelement 14 ist an beiden seiner axialen Enden an mit dem Ventilgehäuse 12 verbundenen Rastgegenelementen 18 abgestützt, welche jeweils eine Rastkontur 19 aufweisen, welche im Zusammenwirken mit dem Rastelement 14 wenigstens zwei Rastpositionen für das Rastelement 14 entsprechend den Schaltstellungen S1, S2 ermöglichen. In 4 ist das Rastelement 14 in der Schaltstellung S1 gezeigt.
-
Die Rastgegenelemente 18 können beispielsweise als wenigstens teilweise das Ventilgehäuse 12 umschließender Ring ausgebildet sein. Dadurch ist eine einfache Montage der Rastgegenelemente 18 auf der Außenseite des Ventilgehäuses 12 gegeben, insbesondere, wenn der Ring elastisch ausgebildet ist.
-
Die Rastgegenelemente 18 sind so nach Montage des Umschaltventils 11 im Pleueldeckel 30 verliersicher angeordnet, da das Umschaltventil 11 in einer Bohrung im Pleueldeckel 30 eingeschoben oder eingepresst montiert ist. Alternativ kann das Ventilgehäuse 12 mittels einer stirnseitigen Schweißnaht als Sicherungselement an dem Pleueldeckel 30 fixiert sein. Das Umschaltventil 11 ist dabei vorzugsweise dichtungslos im Pleueldeckel 30 eingesetzt.
-
Das Rastelement 14 kann in der Durchgangsbohrung 16 des Abgriffselements 13 mit wenigstens einem der Verfahren Einpressen, Schrauben, Kleben, Schweißen oder dergleichen fixiert sein, sodass es eine zuverlässige Funktion des Umschaltventils 11 si ch erstellt.
-
Alternativ kann das Rastelement 14 in der Durchgangsbohrung 16 des Abgriffselements 13 auch verschieblich angeordnet sein. Damit ergibt sich eine günstige querkraftfreie Funktion des Umschaltventils 11. Auf diese Weise kann auch zweckmäßig ein Toleranzausgleich von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen stattfinden.
-
Das Abgriffselement 13 ist in axialer Richtung L konzentrisch im Ventilgehäuse 12 gelagert. Alternativ ist auch denkbar, dass das Abgriffselement 13 in axialer Richtung L exzentrisch im Ventilgehäuse 12 gelagert ist, wenn es bauraumtechnisch für eine Anordnung im Pleuel besondere Vorteile haben sollte.
-
Das Rastelement 14 und das in dem Rastelement 14 angeordnete elastische Element 40 sind in der Durchgangsbohrung 16 des Abgriffselements 13 angeordnet. Das Ventilgehäuse 12 weist dazu in einer axialen Richtung L eine axial begrenzte erste Nut 17 auf, in welcher das Rastelement 14 zur Begrenzung des Schaltweges und zur Verdrehsicherung des Abgriffselements 13 axial verschiebbar angeordnet ist. Das Rastelement 14 begrenzt so als Anschlagelement einen Verschiebeweg des Abgriffselements 13 im Ventilgehäuse 12.
-
5 zeigt einen Längsschnitt durch das Umschaltventil 11 in der Schnittebene B-B gemäß 4 in der ersten Schaltstellung S1 für hohe Verdichtung, während 6 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil 11 in der Schnittebene B-B gemäß 4 in einer zweiten Schaltstellung S2 für niedrige Verdichtung darstellt.
-
In dem Längsschnitt in der Schnittebene B-B sind die beiden Querbohrungen 46, 48 quer durch das Abgriffselement 13 zu erkennen, welche die Hydraulikanschlüsse 22, 24 auf einer Seite des Ventilgehäuses 12 mit Entlastungsanschlüssen 26 auf der anderen Seite des Ventilgehäuses 12 verbinden können. In der in 5 dargestellten Schaltstellung S1 für hohe Verdichtung ist eine Blende 44 auf einer Massenkraftseite (MKS) des Pleuels 1 geöffnet, da ein Hydraulikpfad von dem Hydraulikanschluss 22 über die Querbohrung 48 des Abgriffselements 13 über die Blende 44 zu dem Entlastungsanschluss 26 ausgebildet ist. Eine Blende 42 zur Versorgung einer Gaskraftseite (GKS) des Pleuels 1 ist dagegen durch das Abgriffselement 13 geschlossen.
-
Senkrecht zur Schnittebene B-B ist im Abgriffselement 13 das Rastelement 14 geschnitten mit Rasthülse 33 und darin geführtem Federelement 15 ersichtlich, welches in der Durchgangsbohrung 16 des Abgriffselement 13 angeordnet ist.
-
In der in 6 dargestellten Schaltstellung S2 für niedrige Verdichtung ist dagegen die Blende 42 auf der Gaskraftseite (GKS) des Pleuels 1 geöffnet, da ein Hydraulikpfad von dem Hydraulikanschluss 22 über die Querbohrung 46 des Abgriffselements 13 über die Blende 42 zu dem Entlastungsanschluss 26 ausgebildet ist. Die Blende 44 zur Versorgung der Massenkraftseite (MKS) des Pleuels 1 ist dagegen durch das Abgriffselement 13 gesperrt.
-
7 zeigt einen Längsschnitt durch ein Umschaltventil 11 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Schnittebene A-A gemäß 3. Das Rastelement 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an wenigstens einem seiner axialen Enden an einem mit dem Ventilgehäuse 12 verbundenen Rastgegenelement 18 abgestützt ist, welches eine Rastkontur 19 aufweist, welche im Zusammenwirken mit dem Rastelement 14 wenigstens zwei Rastpositionen für das Rastelement 14 entsprechend den Schaltstellungen S1, S2 ermöglicht. Das Rastelement 14 ist dabei am gegenüberliegenden seiner axialen Enden an einem Boden 28 der Nut 17 abgestützt. Die in der Darstellung untere Kugel 25 rollt bei einem Verschieben des Abgriffselement 13 von einer Schaltstellung S1, S2 in die andere Schaltstellung S2, S1 auf dem Boden 28 der Nut 17 ab. Die obere Kugel 25 folgt dabei der Rastkontur 19 des Rastgegenelements 18 und lässt das Rastelement 14 dadurch in den Schaltpositionen verrasten.
-
Das wenigstens eine Rastgegenelement 18 kann dabei zweckmäßigerweise als wenigstens teilweise das Ventilgehäuse 12 umschließender Ring ausgebildet und so an der Außenseite des Ventilgehäuses 12 fixiert sein.
-
Die übrige Ausführung des Umschaltventils 11 entspricht dabei der in 3 dargestellten Ausführungsform. Auch die Längsschnitte in der Schnittebene B-B entsprechen den in den 5 und 6 dargestellten Längsschnitten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012112461 A1 [0003]
