DE10228702A1

DE10228702A1 - Hydraulic actuator for a gas exchange valve

Info

Publication number: DE10228702A1
Application number: DE10228702A
Authority: DE
Inventors: Udo Diehl; Karsten Mischker; Uwe Hammer; Volker Beuche; Peter Lang; Stefan Reimer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-04-30
Also published as: DE50203846D1

Abstract

The invention relates to a hydraulic actuator for gas exchange valves of internal combustion engines, said actuator exerting a large force to lift the gas exchange valve off the valve seat. The opening movement of the gas exchange valve is then carried out with reduced force. On closing the gas exchange valve, said gas exchange valve is braked before meeting the valve seat, in such a way that the gas exchange valve can be operated in a quiet and non-abrasive manner.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Aktor für ein Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen. The invention relates to a hydraulic actuator for a Gas exchange valve for internal combustion engines.

Das Öffnen und Schließen des Gaswechselventils soll möglichst schnell erfolgen, um die Strömungsverluste des Gaswechselventils beim Ansaugen der Verbrennungsluft oder beim Ausschieben der Abgase aus dem Brennraum zu minimieren. The opening and closing of the gas exchange valve should be as possible done quickly to the flow losses of the Gas exchange valve when sucking in the combustion air or to minimize when pushing the exhaust gases out of the combustion chamber.

Der zeitweise im Brennraum der Brennkraftmaschine herrschende Überdruck preßt das Gaswechselventil in den Ventilsitz. Wegen dieses Überdrucks erfordert das Öffnen der Gaswechselventile einen erhöhten Kraftbedarf zum Abheben des Gaswechselventils, insbesondere des Auslaßventils, vom Ventilsitz. Nachdem das Gaswechselventil vom Ventilsitz abgehoben hat, sinkt der Druck im Brennraum stark ab, so daß der Kraftbedarf zum Öffnen des Gaswechselventils entsprechend geringer ist. The one prevailing in the combustion chamber of the internal combustion engine at times Overpressure presses the gas exchange valve into the valve seat. Because of this excess pressure requires the gas exchange valves to be opened an increased power requirement to lift the gas exchange valve, especially the exhaust valve, from the valve seat. After that Has lifted the gas exchange valve from the valve seat, the sinks Pressure in the combustion chamber drops sharply, so that the power requirement for Opening the gas exchange valve is correspondingly less.

Beim Schließen des Gaswechselventlis ist außerdem darauf zu achten, daß die Geschwindigkeit, mit der der Ventilteller des Gaswechselventils auf dem Ventilsitz auftrifft nicht zu groß ist. Wenn diese Geschwindigkeit zu hoch ist, entstehen ein unerwünschtes Geräusch und ein erhöhter Verschleiß beim Auftreffen des Ventiltellers auf dem Ventilsitz. When the gas exchange valve is closed, it is also approached make sure that the speed at which the valve disc of the Gas exchange valve does not hit the valve seat too large is. If this speed is too high, a will arise unwanted noise and increased wear when Impact of the valve plate on the valve seat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Aktor für ein Gaswechselventil bereitzustellen, der eine große Kraft am Anfang der Öffnungsbewegung auf das Gaswechselventil ausüben kann, der schnelle Steuerbewegungen des Gaswechselventils ermöglicht und bei dem das Gaswechselventil mit geringer Geschwindigkeit auf dem Ventilsitz auftrifft. The invention has for its object a hydraulic Provide actuator for a gas exchange valve, the one great force at the beginning of the opening movement on the Gas exchange valve can exert quick control movements of the gas exchange valve and where Low speed gas exchange valve on the Valve seat hits.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen hydraulischen Aktor für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einer Zylinderbohrung, mit einem Kolben und einem Ringkolben, wobei der Kolben und der Ringkolben in der Zylinderbohrung geführt werden, wobei der Kolben, der Ringkolben und die Zylinderbohrung in axialer Richtung eine erste Kammer begrenzen, deren Volumen zunimmt, wenn der Aktor das Gaswechselventil öffnet, wobei der Ringkolben und die Zylinderbohrung in axialer Richtung eine zweite Kammer begrenzen, deren Volumen abnimmt, wenn der Aktor das Gaswechselventil öffnet, wobei der Kolben und die Zylinderbohrung eine dritte Kammer begrenzen, deren Volumen abnimmt, wenn der Aktor das Gaswechselventil öffnet, und mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Volumenabnahme der zweiten Kammer. This object is achieved by a hydraulic actuator for a gas exchange valve one Internal combustion engine with a cylinder bore, with a Piston and an annular piston, the piston and the Ring piston are guided in the cylinder bore, the Piston, the ring piston and the cylinder bore in axial Limit a first chamber whose volume increases, when the actuator opens the gas exchange valve, the Ring piston and the cylinder bore in the axial direction limit the second chamber, the volume of which decreases when the Actuator opens the gas exchange valve, the piston and the Bore a third chamber limit its volume decreases when the actuator opens the gas exchange valve, and with a device for limiting the volume decrease of the second chamber.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aktor wird zu Beginn der Öffnungsbewegung des Gaswechselventlis eine große hydraulische Kraft vom Aktor auf das Gaswechselventil übertragen, so daß trotz des Gegendrucks aus dem Brennraum auf den Ventilteller des Gaswechselventils das Gaswechselventil sicher und schnell vom Ventilsitz abgehoben werden kann. Sobald der Kraftbedarf zur Betätigung des Gaswechselventlis zurückgegangen ist, bspw. weil kein Gegendruck im Brennraum mehr vorhanden ist, wird der Ringkolben nicht mehr weiter bewegt und es wirkt infolgedessen nur noch eine geringere hydraulische Kraft auf den Kolben des Aktors, die wiederum auf das Gaswechselventil übertragen wird. Mit Verringerung der hydraulischen Kraft verringert sich die zur Verstellung des Aktorkolbens erforderliche Energie, so daß insgesamt der Energiebedarf für die Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine sinkt. Gleichzeitig mit der Verringerung dieser Kraft ändert sich auch die Stellgeschwindigkeit des Gaswechselventils. Schließlich kann beim Schließen des Gaswechselventils mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aktor ein Abbremsen des Gaswechselventils erreicht werden, bevor das Gaswechselventil auf dem Ventilsitz der Brennkraftmaschine auftrifft. Dadurch werden der Verschleiß von Ventilsitz und Gaswechselventil sowie die Geräuschentwicklung der Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine verringert. With the hydraulic actuator according to the invention, at the beginning a large opening movement of the gas exchange valve hydraulic power from the actuator to the gas exchange valve transferred so that despite the back pressure from the combustion chamber on the valve plate of the gas exchange valve Lift the gas exchange valve safely and quickly from the valve seat can be. As soon as the power required to operate the Gas exchange valve has decreased, for example because none There is more back pressure in the combustion chamber Ring piston no longer moves and it works consequently only a lower hydraulic force the piston of the actuator, which in turn is on the gas exchange valve is transmitted. With reduction in hydraulic power reduces the adjustment of the actuator piston required energy, so that the total energy requirement for the valve timing of the internal combustion engine drops. Simultaneously with the decrease in this force changes also the actuating speed of the gas exchange valve. Finally, when closing the gas exchange valve with the hydraulic actuator according to the invention braking the Gas exchange valve can be reached before the gas exchange valve strikes on the valve seat of the internal combustion engine. Thereby the wear of the valve seat and gas exchange valve as well as the noise of the valve control of the Internal combustion engine reduced.

Außerdem ist der Beginn des Abbremsvorgangs des Gaswechselventils beim Schließen desselben unabhängig von den Fertigungstoleranzen des Gaswechselventils und den bei Brennkraftmaschinen immer vorhandenen temperaturbedingten Längenänderungen infolge der Wärmedehnung. Deshalb ist mit dem erfindungsgemäßen Aktor ein sehr stabiles Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine realisierbar, das weder durch Temperaturdehnungen noch durch Fertigungstoleranzen beeinflußt wird. In addition, the beginning of the braking process is the Gas exchange valve when closing the same regardless of Manufacturing tolerances of the gas exchange valve and the Internal combustion engines always present temperature-related Changes in length due to thermal expansion. That's why with the actuator according to the invention a very stable Operating behavior of the internal combustion engine realizable, that neither by thermal expansion nor by Manufacturing tolerances is affected.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kolben einen Einstich aufweist, daß der Ringkolben eine Außenfläche und eine gestufte Mittenbohrung mit einem größeren Durchmesser und einem kleineren Durchmesser aufweist, und daß der Ringkolben mit dem größeren Durchmesser der Mittenbohrung auf den Kolben aufschiebbar ist, so daß auf einfache Weise das Verhältnis der Betätigungskräfte des Aktors beim Öffnen des Gaswechselventils und während der restlichen Stellbewegung einstellbar ist. In a variant of the invention it is provided that the Piston has a puncture that the ring piston a Outer surface and a stepped center hole with one larger diameter and a smaller diameter and that the ring piston with the larger diameter the center hole can be pushed onto the piston so that simple way the ratio of the operating forces of the Actuator when opening the gas exchange valve and during the remaining adjustment movement is adjustable.

Dieser Effekt kann weiter gesteigert werden dadurch, daß die Durchmesser des Kolbens zu beiden Seiten des Einstichs unterschiedlich sind und daß der Ringkolben auf den größeren Durchmesser aufschiebbar ist. This effect can be further increased in that the Diameter of the piston on both sides of the recess are different and that the ring piston on the larger Diameter can be pushed on.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Begrenzung der Volumenabnahme der zweiten Kammer ein mit der zweiten Kammer hydraulisch in Verbindung stehender Druckspeicher mit einem Kolben ist und daß der Weg des Kolbens begrenzbar ist, so daß auf einfache Weise durch hydraulische Mittel der Ringkolben arretiert werden kann. Da der Druckspeicher nicht die hohen Temperaturen des Gaswechselventils und des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine erreicht, ist die Stellung, in der der Ringkolben nach erfolgtem Öffnen des Gaswechselventlis arretiert wird, unabhängig von den Wärmedehnungen des Gaswechselventlis und des Zylinderkopfs. In a further addition to the invention it is provided that the Device for limiting the volume decrease of the second Chamber hydraulically connected to the second chamber standing pressure accumulator with a piston and that is the way of the piston can be limited, so that in a simple manner hydraulic means of the ring piston can be locked. There the accumulator does not withstand the high temperatures of the Gas exchange valve and the cylinder head of the Internal combustion engine reached, is the position in which the Ring piston after opening the gas exchange valve is locked, regardless of the thermal expansion of the Gas exchange valve and the cylinder head.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß der Druckspeicher ein Federspeicher oder ein Gasspeicher ist und/oder daß der Weg des Kolbens durch einen Anschlag, insbesondere einen Verstellbaren Anschlag, begrenzbar ist, so daß der erfindungsgemäße Aktor einfach justiert werden kann. Further refinements of the invention provide that the Pressure accumulator is a spring accumulator or a gas accumulator and / or that the piston moves through a stop, in particular an adjustable stop, can be limited, so that the actuator according to the invention can be easily adjusted.

Weitere Ergänzungen der Erfindung sehen vor, daß die erste Kammer über ein erstes Schaltventil mit einer Pumpe verbindbar ist, daß die zweite Kammer über ein zweites Schaltventil mit einem Ölsumpf verbindbar ist und daß die dritte Kammer mit dem Förderdruck der Pumpe beaufschlagt wird, so daß durch das Betätigen zweier Schaltventile das Gaswechselventil mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aktor entweder geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei die erhöhte Kraft beim Abheben des Gaswechselventils vom Ventilsitz und die Verzögerung des Gaswechselventils vor dem Auftreffen auf den Ventilsitz automatisch von dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aktor realisiert werden. Further additions to the invention provide that the first Chamber via a first switching valve with a pump is connectable that the second chamber via a second Switching valve can be connected to an oil sump and that the the third chamber with the delivery pressure of the pump is, so that by operating two switching valves Gas exchange valve with the hydraulic according to the invention Actuator can either be opened or closed, whereby the increased force when lifting the gas exchange valve from Valve seat and the delay of the gas exchange valve before Hitting the valve seat automatically from that hydraulic actuator according to the invention can be realized.

Eine gesonderte Ansteuerung desselben ist dazu nicht erforderlich. Dies entlastet das zum Ansteuern des Aktors erforderliche Steuergerät und macht den erfindungsgemäßen hydraulischen Aktor robust und unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. A separate control of the same is not required. This relieves that of driving the actuator required control unit and makes the invention hydraulic actuator robust and insensitive to external influences.

Die erfindungsgemäße Wirkung des Aktors wird weiter dadurch unterstützt, daß die erste Kammer und die zweite Kammer über eine Drossel, insbesondere eine einstellbare Drossel, hydraulisch miteinander in Verbindung stehen und/oder daß ein Rückschlagventil zwischen zweiter Kammer und erster Kammer vorgesehen ist, welches die hydraulische Verbindung von der ersten Kammer zur zweiten Kammer sperrt. Die Drossel hat maßgeblichen Einfluß auf das Abbremsen des Gaswechselventils vor dem Auftreffen auf dem Ventilsitz. The effect of the actuator according to the invention is further thereby supports that the first chamber and the second chamber over a choke, in particular an adjustable choke, are hydraulically connected and / or that a Check valve between the second chamber and the first chamber is provided which the hydraulic connection of the locks the first chamber to the second chamber. The throttle has significant influence on the braking of the gas exchange valve before hitting the valve seat.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zur Begrenzung der Volumenabnahme in der zweiten Kammer ein mit einer Öffnung in der zweiten Kammer in Verbindung stehendes Absperrventil auf, das die Öffnung in seiner einen Schaltstellung verschließt und in seiner anderen Schaltstellung zum Fluidausfluß freigibt. Mit Schließen des Absperrventils wird der Ringkolben festgesetzt, so daß der Schließzeitpunkt des Absperrventils den Hubweg des Ringkolbens festlegt. Von dem Hubweg des Ringkolbens ist wiederum der Zeitpunkt des Einsetzens der Bremswirkung beim Schließen des Gaswechselventils abhängig, die bei einem größeren Hub des Ringkolbens früher und bei einem kleineren Hub später einsetzt. Durch das Absperrventil kann somit der Bremsbeginn unabhängig von Fertigungstoleranzen oder Materialausdehnungen infolge von Temperaturschwankungen eingestellt werden. According to an advantageous embodiment of the invention the device for limiting the volume decrease in the second chamber with an opening in the second chamber in Connected shut - off valve that opens in closes one switch position and in the other Releases switch position for fluid outflow. With closing the Shut-off valve, the ring piston is fixed so that the When the shut-off valve closes the stroke of the Ring piston sets. From the stroke of the ring piston again the time of application of the braking effect at Closing the gas exchange valve depending on one larger stroke of the ring piston earlier and with a smaller one Stroke later. Through the shut-off valve, the Braking begins regardless of manufacturing tolerances or Material expansion due to temperature fluctuations can be set.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Absperrventil nicht als zusätzliche Baueinheit eingesetzt, sondern dessen Funktion dem ohnehin für die Einleitung des Schließvorgangs des Gaswechselventils erforderlichen zweiten Schaltventil zugewiesen. Durch Wegfall des Absperrventils und durch den Verzicht auf den vorstehend beschriebenen Druckspeicher für die Einrichtung zur Begrenzung der Volumenabnahme in der zweiten Kammer werden die Baukosten für die Ventilsteuerung reduziert. According to an advantageous embodiment of the invention the shut-off valve is not an additional unit used, but its function anyway for the Initiation of the gas exchange valve closing process required second switching valve assigned. By dropping out the shut-off valve and by foregoing the above described pressure accumulator for the device for Limit the volume decrease in the second chamber reduced the construction costs for the valve control.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der ersten Kammer und der zwischen den beiden Kammern angeordneten Drossel zur Beeinflussung des Abbremsverhaltens des Aktorkolbens und damit des Gaswechselventils ein strömungsgesteuertes Ventil angeordnet, das so ausgebildet ist, daß es von dem der ersten Kammer zuströmenden Fluid schließbar ist. Dies hat den Vorteil, daß in der Anfangsphase des Hubs des Aktorkolbens, in dem beide Schaltventile geöffnet sind, Fluid von dem ersten Schaltventil nicht direkt über die Drossel in den hydraulischen Entlastungsraum oder Ölsumpf abfließen kann. Bei einer hohen Drosselwirkung der Drossel kann zwar auf dieses strömungsgesteuerte Ventil verzichtet werden, da nur geringe Fluidmengen über die Drossel abfließen, doch bei größerer Drosselöffnung zur Erzielung einer nur kleinen Bremswirkung am Gaswechselventil ist das strömungsgesteuerte Ventil zum Absperren der Drossel zur Vermeidung größerer Leckagen unerläßlich. According to an advantageous embodiment of the invention between the first chamber and that between the two Chambers arranged throttle to influence the Braking behavior of the actuator piston and thus the Gas exchange valve a flow controlled valve arranged which is designed to be that of the first chamber flowing fluid is closable. This has the advantage that in the initial phase of the stroke of the actuator piston, in which both Switch valves are open, fluid from the first Switch valve not directly in the throttle hydraulic relief chamber or oil sump can drain. With a high throttling effect the throttle can admittedly this flow controlled valve can be dispensed with because only small amounts of fluid flow through the throttle, but at Larger throttle opening to achieve only a small one The braking effect on the gas exchange valve is flow-controlled Valve to shut off the throttle to avoid larger ones Leaks essential.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the following drawing, the Description and the patent claims.

drawing

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: The invention is illustrated in the drawing Exemplary embodiments in the following description explained. In a schematic representation:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aktors mit dessen hydraulischer Anbindung, Fig. 1 is a longitudinal section of a hydraulic actuator according to the invention with the hydraulic connection,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Aktors gemäß Fig. 1 in drei verschiedenen Stellungen, Fig. 2 is a longitudinal section of the actuator of FIG. 1 in three different positions,

Fig. 3 jeweils ausschnittweise einen Längsschnitt des und 4 Aktors gemäß Fig. 1 mit unterschiedlich modifizierter hydraulischer Anbindung, Fig 3 each. 1, a fragmentary longitudinal section of the actuator 4 and FIG. With differently modified hydraulic connection,

Fig. 5 und 6 jeweils einen Längsschnitt eines strömungsgesteuerten Ventils in Fig. 4 im geöffneten (Fig. 5) und geschlossenem (Fig. 6) Zustand. FIGS. 5 and 6 each show a longitudinal section of a flow-controlled valve in Fig. 4 in the open (FIG. 5) and closed (Fig. 6) state.

Description of the embodiment

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 stellt einen hydraulischen Aktor mit einem Gehäuse 1 im Längsschnitt dar. Das Gehäuse 1 weist eine gestufte Zylinderbohrung 3 auf. Zur Vereinfachung der Herstellung ist in das Gehäuse 1 eine Hülse 5 eingepreßt, deren Innenbohrung Teil der gestuften Zylinderbohrung 3 ist. Im Bereich der Hülse 5 ist in der Zylinderbohrung 3 ein Ringkolben 7 und ein Kolben 9 geführt. In der in Fig. 1 dargestellten Position des Kolbens 9 ist das nicht dargestellte Gaswechselventil geschlossen. The embodiment according to FIG. 1 illustrates a hydraulic actuator having a housing 1 in longitudinal section. The housing 1 has a stepped cylinder bore 3. To simplify production, a sleeve 5 is pressed into the housing 1 , the inner bore of which is part of the stepped cylinder bore 3 . In the area of the sleeve 5 , an annular piston 7 and a piston 9 are guided in the cylinder bore 3 . In the position of the piston 9 shown in FIG. 1, the gas exchange valve (not shown) is closed.

Die Zylinderbohrung 3, der Kolben 9 und der Ringkolben 7 begrenzen in Richtung einer Längsachse 11 des Kolbens 9 eine erste Kammer 13. Damit zwischen Zylinderbohrung 3 und Kolben 9 keine Flüssigkeit oder Fluid austreten kann, ist ein erster Dichtring 15 am in Fig. 1 linken Ende der ersten Kammer 13 angeordnet. The cylinder bore 3 , the piston 9 and the annular piston 7 delimit a first chamber 13 in the direction of a longitudinal axis 11 of the piston 9 . So that no liquid or fluid can escape between the cylinder bore 3 and the piston 9 , a first sealing ring 15 is arranged at the left end of the first chamber 13 in FIG. 1.

Der Kolben 9 weist einen Einstich 17 auf. Die Durchmesser des Kolbens 9 zu beiden Seiten des Einstichs 17 sind unterschiedlich groß. An der dem Dichtring 15 zugewandten Seite hat der Kolben 9 einen kleineren Durchmesser d₁, und an dem anderen Ende des Einstichs 17 hat der Kolben 9 einen größeren Durchmesser d₂. The piston 9 has a recess 17 . The diameter of the piston 9 on both sides of the recess 17 are of different sizes. The piston 9 has a smaller diameter d ₁ on the side facing the sealing ring 15 , and the piston 9 has a larger diameter d ₂ at the other end of the recess 17 .

Zwischen der Hülse 5 und dem Kolben 9 ist der Ringkolben 7 angeordnet. Der Ringkolben 7 ist so in die Zylinderbohrung 3 eingepaßt, daß er einerseits in axialer Richtung verschiebbar ist und daß andererseits eine gute Dichtwirkung zwischen der Zylinderbohrung 3 und dem Ringkolben 7 erzielt wird. Der Ringkolben 7 weist eine gestufte Mittenbohrung 19 mit einem kleineren Durchmesser d₃ und einem größeren Durchmesser, der so groß ist wie d₂, auf. Die Passung zwischen dem Ringkolben 7 und dem größeren Durchmesser d₂ des Kolbens 9 ist ebenfalls so gewählt, daß Ringkolben 7 und Kolben 9 in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind und trotzdem eine gute Dichtwirkung erzielt wird. The annular piston 7 is arranged between the sleeve 5 and the piston 9 . The annular piston 7 is fitted into the cylinder bore 3 in such a way that it is displaceable in the axial direction on the one hand and that a good sealing effect is achieved between the cylinder bore 3 and the annular piston 7 on the other hand. The annular piston 7 has a stepped center bore 19 with a smaller diameter d ₃ and a larger diameter that is as large as d ₂ . The fit between the annular piston 7 and the larger diameter d _{2 of} the piston 9 is also selected so that the annular piston 7 and piston 9 can be moved relative to one another in the axial direction and a good sealing effect is nevertheless achieved.

Auf der in Fig. 1 rechten Seite des Ringkolbens 7 begrenzen die Zylinderbohrung 3 und der Ringkolben 7 eine zweite Kammer 27. Die Zylinderbohrung 3 hat in diesem Bereich einen Durchmesser d₄, welcher dem Außendurchmesser des Ringkolbens 7 entspricht. An dem in Fig. 1 rechten Ende des Kolbens 9 weist dieser einen Absatz mit dem Durchmesser d₅ auf. On the right in Fig. 1 side of the annular piston 7, the cylinder bore 3 and the annular piston 7 define a second chamber 27. The cylinder bore 3 has a diameter d ₄ in this area, which corresponds to the outer diameter of the annular piston 7 . At the right end of the piston 9 in FIG. 1, this has a shoulder with the diameter d ₅ .

An dem in Fig. 1 rechten Ende der Zylinderbohrung 3 wird der Ringspalt zwischen Zylinderbohrung 3 und Kolben 9 durch einen zweiten Dichtring 21 Überbrückt und gegen die Umgebung abgedichtet. An diesem Ende des Kolbens 9 ist der Schaft 23eines nur teilweise dargestellten Gaswechselventlis mit dem Kolben 9 formschlüssig verbunden. At the right end of the cylinder bore 3 in FIG. 1, the annular gap between the cylinder bore 3 and the piston 9 is bridged by a second sealing ring 21 and sealed against the environment. At this end of the piston 9 , the shaft 23 of a gas exchange valve, which is only partially shown, is positively connected to the piston 9 .

Zwischen dem Absatz des Kolbens 9 mit dem Durchmesser d₅ und der Zylinderbohrung 3 mit dem Durchmesser d₂ befindet sich eine dritte Kammer 25, die von dem Dichtring 21 gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. Der Ringkolben 7, der Teil der Zylinderbohrung 3 mit dem Durchmesser d₄ und der Kolben begrenzen eine zweite Kammer 27. Die erste Kammer 13 ist über ein erstes Schaltventil 29 mit einer Pumpe 31 hydraulisch verbindbar. Das erste Schaltventil 29 kann bspw. als elektrisch betätigtes Magnetventil ausgebildet sein. Between the shoulder of the piston 9 with the diameter d ₅ and the cylinder bore 3 with the diameter d ₂ there is a third chamber 25 which is sealed from the surroundings by the sealing ring 21 . The annular piston 7 , the part of the cylinder bore 3 with the diameter d ₄ and the piston delimit a second chamber 27 . The first chamber 13 can be hydraulically connected to a pump 31 via a first switching valve 29 . The first switching valve 29 can be designed, for example, as an electrically operated solenoid valve.

Die Pumpe 31 beaufschlagt die dritte Kammer 25 permanent mit dem von ihr erzeugten Förderdruck. The pump 31 acts permanently on the third chamber 25 with the delivery pressure generated by it.

Durch ein zweites, bspw. als elektrisch betätigtes Magnetventil ausgebildetes Schaltventil 33 kann eine hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Kammer 27 und einem Entlastungsraum oder Ölsumpf 35 hergestellt werden. In einer Leitung 37, welche zweite Kammer 27 und zweites Schaltventil 33 verbindet, ist ein Rückschlagventil 39 angeordnet. Zwischen Rückschlagventil 39 und zweiter Kammer 27 ist ein hydraulischer Speicher 41 angeschlossen. Der hydraulische Speicher 41 weist einen Kolben 43 auf, der sich gegen die Kraft einer Feder 45 bewegt, wenn der auf die der Feder 45 abgewandten Stirnseite des Kolbens 43 wirkende Druck ausreichend hoch ist. Dieser Druck ist gleich groß wie der Druck in der Leitung 37. Der Weg des Kolbens 43 gegen die Kraft der Feder 45 wird durch einen Anschlag 47, der auch verstellbar ausgeführt sein kann, begrenzt. Zwischen der ersten Kammer 13 und der zweiten Kammer 27 ist eine hydraulische Verbindung vorgesehen, in der eine einstellbare Drossel 49 angeordnet ist. A hydraulic switching connection between the second chamber 27 and a relief chamber or oil sump 35 can be established by means of a second switching valve 33 , for example an electrically operated solenoid valve. A check valve 39 is arranged in a line 37 , which connects the second chamber 27 and the second switching valve 33 . A hydraulic accumulator 41 is connected between check valve 39 and second chamber 27 . The hydraulic accumulator 41 has a piston 43 which moves against the force of a spring 45 when the pressure acting on the end face of the piston 43 facing away from the spring 45 is sufficiently high. This pressure is the same as the pressure in line 37 . The path of the piston 43 against the force of the spring 45 is limited by a stop 47 , which can also be made adjustable. A hydraulic connection is provided between the first chamber 13 and the second chamber 27 , in which an adjustable throttle 49 is arranged.

Wenn die erste Kammer 13 und die dritte Kammer 25 mit dem Förderdruck der Pumpe 31 beaufschlagt werden, was bei geöffnetem ersten Schaltventil 29 der Fall ist, wirken auf den Kolben 9 verschiedene hydraulische Kräfte, die nachfolgend erläutert werden:

- Der Durchmesser d₄ der Zylinderbohrung 3, der Ringkolben 7 und die in Fig. 1 rechte Seite des Einstichs 17 bilden eine erste Ringfläche A₁ mit einem Außendurchmesser d₄ und einem Innendurchmesser d₆, welcher dem Innendurchmesser des Einstichs 17 entspricht. Der auf die erste Ringfläche A₁ wirkende Druck des in der ersten Kammer 13 befindlichen hydraulischen Fluids versucht den Kolben 9 nach rechts zu bewegen. Die daraus resultierende Kraft ist für das Öffnen des nicht dargestellten Gaswechselventils verantwortlich.
- Der Absatz auf der in Fig. 1 rechten Seite des Einstichs 17, der durch die Durchmesser d₂ und d₆ begrenzt wird, wird nachfolgend auch als zweite Ringfläche A₂ bezeichnet.

If the delivery pressure of the pump 31 is applied to the first chamber 13 and the third chamber 25 , which is the case when the first switching valve 29 is open, different hydraulic forces act on the piston 9 , which are explained below:

- The diameter d _{4 of} the cylinder bore 3 , the annular piston 7 and the right side of the recess 17 in FIG. 1 form a first annular surface A ₁ with an outside diameter d ₄ and an inside diameter d ₆ , which corresponds to the inside diameter of the recess 17 . The pressure of the hydraulic fluid in the first chamber 13 acting on the first annular surface A ₁ tries to move the piston 9 to the right. The resulting force is responsible for opening the gas exchange valve, not shown.
The shoulder on the right-hand side of the recess 17 in FIG. 1, which is delimited by the diameters d ₂ and d ₆ , is also referred to below as the second annular surface A ₂ .

Verringert wird die auf die erste Ringfläche A₁ wirkende hydraulische Kraft durch die auf eine dritte Ringfläche A₃ und eine vierte Ringfläche A₄ wirkenden hydraulischen Kräfte. The hydraulic force acting on the first ring surface A _{1 is} reduced by the hydraulic forces acting on a third ring surface A ₃ and a fourth ring surface A ₄ .

Die dritte Ringfläche A₃ wird durch den Absatz im Kolben 9, welcher durch den Durchmesser d₁ des Kolbens 9 und den Durchmesser d₆ des Einstichs 17 gebildet wird, begrenzt. Auf die dritte Ringfläche A₃ übt das in der ersten Kammer 13befindliche Hydraulikfluid eine in Fig. 1 nach links wirkende Kraft aus. The third annular surface A ₃ is limited by the shoulder in the piston 9 , which is formed by the diameter d _{1 of} the piston 9 and the diameter d _{6 of} the recess 17 . The hydraulic fluid located in the first chamber 13 exerts a force acting to the left in FIG. 1 on the third annular surface A ₃ .

Die vierte Ringfläche A₄ wird durch einen Absatz 51 des Kolbens 9 im Bereich der dritten Kammer 25 begrenzt. Der Absatz 51 wird durch den Durchmesser d₂ und den Durchmesser d₅ des Kolbens 9 gebildet. Die vierte Ringfläche A₄ übt stets eine entgegen der Öffnungsrichtung wirkende Kraft auf den Kolben 9 aus, da, wie bereits erwähnt, die dritte Kammer 25 stets mit dem Vordruck der Pumpe 31 beaufschlagt wird. The fourth ring surface A ₄ is delimited by a shoulder 51 of the piston 9 in the region of the third chamber 25 . The shoulder 51 is formed by the diameter d ₂ and the diameter d _{5 of} the piston 9 . The fourth annular surface A ₄ always exerts a force acting against the opening direction on the piston 9 , since, as already mentioned, the third chamber 25 is always acted upon by the form of the pump 31 .

Da die erste Ringfläche A₁ größer ist als die dritte Ringfläche A₃ und die vierte Ringfläche A₃, bewegt sich der Kolben 9 nach rechts, wenn die erste Kammer 13 mit dem Förderdruck der Pumpe 31 beaufschlagt wird. Der Ringkolben 7 überträgt die auf ihn wirkende hydraulische Kraft über der Absatz seiner gestuften Mittenbohrung 19 auf den Kolben 9. Die Bewegung des Kolbens 9 in Fig. 1 nach rechts hat das Öffnen des nicht dargestellten Gaswechselventils zur Folge. Since the first annular area A _{1 is} larger than the third annular area A ₃ and the fourth annular area A ₃ , the piston 9 moves to the right when the delivery pressure of the pump 31 is applied to the first chamber 13 . The annular piston 7 transmits the hydraulic force acting on it via the shoulder of its stepped center bore 19 to the piston 9 . The movement of the piston 9 in FIG. 1 to the right results in the opening of the gas exchange valve, not shown.

Wenn der Ringkolben 7 und der Kolben 9 sich in Fig. 1 nach rechts bewegen, nimmt das Volumen der zweiten Kammer 27 ab. Da das zweite Schaltventil 33 geschlossen ist, kann das durch die Bewegung des Ringkolbens 7 und des Kolbens 9 nach rechts aus der zweiten Kammer 25 verdrängte Fluid nur in den hydraulischen Speicher 41 strömen. Das hydraulische Fluid, welches in den hydraulischen Speicher 41 strömt, bewegt den Kolben 43 gegen die Feder 45, bis der Kolben 43 auf dem Anschlag 47 aufliegt. When the annular piston 7 and the piston 9 move to the right in FIG. 1, the volume of the second chamber 27 decreases. Since the second switching valve 33 is closed, the fluid displaced to the right by the movement of the annular piston 7 and the piston 9 out of the second chamber 25 can only flow into the hydraulic accumulator 41 . The hydraulic fluid that flows into the hydraulic accumulator 41 moves the piston 43 against the spring 45 until the piston 43 rests on the stop 47 .

Wenn der Kolben 43 an dem Anschlag 47 aufliegt, kann kein Hydraulikfluid mehr aus der zweiten Kammer 27 in den hydraulischen Speicher 41 strömen, was zur Folge hat, daß das Volumen der zweiten Kammer 27 konstant bleibt. Dies bedeutet nichts anderes als daß der Ringkolben 7 sich nicht mehr weiter nach rechts bewegen kann. Infolgedessen verringert sich die hydraulische Kraft, welche den Kolben 9 nach rechts bewegt, da nunmehr nur noch die auf die zweite Ringfläche A₂ wirkende hydraulische Kraft für die Öffnung des nicht dargestellten Gaswechselventils zur Verfügung steht. When the piston 43 rests on the stop 47 , hydraulic fluid can no longer flow from the second chamber 27 into the hydraulic accumulator 41 , with the result that the volume of the second chamber 27 remains constant. This means nothing more than that the ring piston 7 can no longer move to the right. As a result, the hydraulic force which moves the piston 9 to the right is reduced since only the hydraulic force acting on the second annular surface A _{2 is} now available for opening the gas exchange valve, not shown.

Die zuvor beschriebenen, auf die dritte Ringfläche A₃ und die vierte Ringfläche A₄ wirkenden hydraulischen Kräfte, welche den Kolben nach links, also entgegen der Öffnungsbewegung, drücken wollen, bleiben unverändert. Dadurch wird die auf das nicht dargestellte Gaswechselventil wirkende Öffnungskraft nach dem Abheben des Gaswechselventils vom nicht dargestellten Ventilsitz Verringert. The hydraulic forces described above, which act on the third annular surface A ₃ and the fourth annular surface A ₄ and which want to push the piston to the left, that is to say against the opening movement, remain unchanged. As a result, the opening force acting on the gas exchange valve (not shown) after the gas exchange valve is lifted off the valve seat (not shown) is reduced.

In der Fig. 2a, 2b und 2c sind verschiedene Stadien der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung dargestellt anhand derer das oben gesagte verdeutlicht werden soll. Um die Zeichnung nicht zu überfrachten sind in Fig. 2 nicht alle Bezugszeichen der Fig. 1 wiederholt worden. In Fig. 2a, 2b and 2c various stages of the opening movement and the closing movement are shown by which is to be clarified above said. In order not to overload the drawing, not all reference numerals from FIG. 1 have been repeated in FIG. 2.

In der Fig. 2a ist der Aktor in einer Stellung dargestellt, in der das Gaswechselventil geschlossen ist und die volle Öffnungskraft zur Verfügung steht. In Fig. 2a, the actuator is shown in a position in which the gas exchange valve is closed and the full opening force is available.

In der Fig. 2b ist der Zustand dargestellt in dem das Volumen der zweiten Kammer 27 nicht mehr abnimmt, da der in Fig. 2 nicht dargestellte Druckspeicher 41 kein Fluid mehr aufnimmt. In Folge dessen bewegt sich der Ringkolben 7 nicht mehr. Wenn das Gaswechselventil weiter geöffnet wird, verläßt der Kolben 9 mit seinem Durchmesser d₂ die gestufte Mittenbohrung 19 des Ringkolbens 7. Ab dieser Stellung ist eine direkte hydraulische Verbindung zwischen erster Kammer 13 und zweiter Kammer 27 vorhanden. An der Öffnungskraft ändert dies nichts. In Fig. 2b shows the state in which the volume of the second chamber 27 no longer decrease, as the pressure accumulator not shown in FIG. 2 41 does not absorb any more fluid. As a result, the annular piston 7 no longer moves. If the gas exchange valve is opened further, the piston 9 with its diameter d ₂ leaves the stepped center bore 19 of the annular piston 7 . From this position there is a direct hydraulic connection between the first chamber 13 and the second chamber 27 . This does not change the opening force.

In der Fig. 2c ist der hydraulische Aktor in einer Stellung dargestellt, bei der das Gaswechselventil voll geöffnet ist und sich der Kolben 9 aus dem Ringkolben 7 nach rechts herausbewegt hat. In Fig. 2c of the hydraulic actuator is shown in a position in which the gas exchange valve is fully opened and the piston 9 has moved out of the annular piston 7 to the right.

Zum Schließen des Gaswechselventils muß der Kolben 9 in den Fig. 1 und 2 nach links bewegt werden. Dies geschieht dadurch, daß das erste Schaltventil 29 geschlossen und das zweite Schaltventil 33 geöffnet wird. Diese Stellung der Schaltventile 29 und 33 ist in Fig. 1 dargestellt. Die auf den Absatz 49 des Kolbens 9 von dem in der dritten Kammer 2-5 und unter dem Förderdruck der Pumpe 31 stehenden Fluid ausgeübte hydraulische Kraft bewegt den Kolben 9 nach links. Dabei wird Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 13 und der zweiten Kammer 27 über das Rückschlagventil 39 und das zweite Schaltventil 33 in den Ölsumpf 35 gefördert. Außerdem kann die Feder 45 des hydraulischen Speichers 41 den Kolben 43 vom Anschlag 47 abheben und den Kolben 43 wieder in seine Ausgangslage bewegen. To close the gas exchange valve, the piston 9 must be moved to the left in FIGS. 1 and 2. This is done by closing the first switching valve 29 and opening the second switching valve 33 . This position of the switching valves 29 and 33 is shown in Fig. 1. The hydraulic force exerted on the shoulder 49 of the piston 9 by the fluid in the third chamber 2-5 and under the delivery pressure of the pump 31 moves the piston 9 to the left. Hydraulic fluid is conveyed from the first chamber 13 and the second chamber 27 into the oil sump 35 via the check valve 39 and the second switching valve 33 . In addition, the spring 45 of the hydraulic accumulator 41 can lift the piston 43 from the stop 47 and move the piston 43 back into its starting position.

Sobald der Kolben 9 mit seinem Durchmesser d₂ in die Stufenbohrung 19 des Ringkolbens 7 eintaucht, kann das in der ersten Kammer 13 befindliche Hydraulikfluid nicht mehr direkt über die zweite Kammer 27 und die Leitung 37 in den Ölsumpf 35 gelangen, sondern muß über die Drossel 49 in den Ölsumpf 35 abfließen. Dadurch baut sich in der ersten Kammer 13 ein gewisser Überdruck auf. Dadurch wird die Bewegung des Kolbens 9 abgebremst. Sobald der Ringkolben 7 am Kolben 9 mit seiner gestuften Innenbohrung 19 aufliegt, bewegen sich der Ringkolben 7 und der Kolben 9 gemeinsam. Dadurch wird ein größeres Ölvolumen durch die Drossel 49 gefördert, was zu einer Verstärkung der Bremswirkung führt. As soon as the piston 9 with its diameter d ₂ dips into the stepped bore 19 of the annular piston 7 , the hydraulic fluid in the first chamber 13 can no longer get directly into the oil sump 35 via the second chamber 27 and the line 37 , but must via the throttle 49 flow into the oil sump 35 . As a result, a certain excess pressure builds up in the first chamber 13 . As a result, the movement of the piston 9 is braked. As soon as the annular piston 7 rests on the piston 9 with its stepped inner bore 19 , the annular piston 7 and the piston 9 move together. As a result, a larger oil volume is conveyed through the throttle 49 , which leads to an increase in the braking effect.

Die Stellung, ab der die gewünschte Abbremsung des Gaswechselventils vor dem Auftreffen auf dem nicht dargestellten Ventilsitz einsetzt, ist vom Hub des Speicherkolbens 43 abhängig und somit nicht von der Wärmeausdehnung, welcher der hydraulische Aktor ausgesetzt ist. Auch Fertigungstoleranzen des Aktors beeinflussen diese Position nicht. Durch die geeignete Wahl der Durchmesser d₁ bis d₆, können die Verhältnisse der Öffnungskraft beim Abheben des Gaswechselventils vom Ventilsitz sowie der reduzierten Öffnungskraft beim weiteren Öffnen des Gaswechselventils und die Schließkraft beim Schließen des Gaswechselventils aufeinander abgestimmt werden, um ein optimales Betriebsverhalten des hydraulischen Aktors zu erreichen. The position from which the desired braking of the gas exchange valve begins before hitting the valve seat (not shown) depends on the stroke of the accumulator piston 43 and thus not on the thermal expansion to which the hydraulic actuator is exposed. Manufacturing tolerances of the actuator also do not influence this position. The ratio of the opening force when lifting the gas exchange valve from the valve seat, the reduced opening force when opening the gas exchange valve and the closing force when closing the gas exchange valve can be matched to one another by an appropriate choice of the diameters d ₁ to d _{6 in} order to optimize the operating behavior of the hydraulic actuator to reach.

In Fig. 3 ist ausschnittweise der Aktor gemäß Fig. 1 nur in dem nachfolgend interessierenden Umfang mit Gehäuse 1, erster Kammer 13, zweiter Kammer 27 und dritter Kammer 25 und seine hydraulische Anbindung an die Hydraulikpumpe 31 mit dem bspw. als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildeten ersten Schaltventil 29 und der hydraulischen Verbindung zwischen erster Kammer 13 und zweiter Kammer 27 über die Drossel 49 dargestellt. Der hydraulische Entlastungsraum oder Ölsumpf ist nach wie vor mit 35 und die die zweite Kammer 27 mit dem bspw. als 2/2- Wegemagnetventil ausgebildeten zweiten Schaltventil 33 verbindende Leitung mit 37 bezeichnet. Der hydraulische Aktor ist insofern modifiziert, als die Einrichtung zur Begrenzung der Volumenabnahme der zweiten Kammer 27, die in Fig. 1 als hydraulischer Federspeicher 41 ausgeführt ist, nun durch ein Absperrventil 50 ersetzt ist, das mit einer Öffnung in der zweiten Kammer 27 in Verbindung steht, bspw. an die Leitung 37 angeschlossen ist, und die Öffnung in der zweiten Kammer 27 bzw. den Leitungsanschluß an der Leitung 37 in seiner einen Schaltstellung verschließt und in seiner anderen Schaltstellung zum Fluidabfluß hin zum Ölsumpf 35 freigibt. Die Funktion dieses in Fig. 3 nur symbolisch eingezeichneten Absperrventils 50 ist jedoch dem zweiten Schaltventil 33 zugewiesen, das zum Freigeben des Fluidabflusses aus der zweiten Kammer 27 in der in Fig. 3 gezeigten Grundstellung steht und zum Absperren der zweiten Kammer 27 in seine andere Schaltstellung umgeschaltet wird. Darüber hinaus behält das Umschaltventil 33 seine zu Fig. 1 bereits beschriebene Funktion für das Schließen des Gaswechselventils unverändert bei. In Fig. 3 the actuator is fragmentary in FIG. 1 only in the region of interest hereinafter circumference with housing 1, the first chamber 13, second chamber 27 and third chamber 25 and its hydraulic connection to the hydraulic pump 31 with which, for example, as a 2 / 2- Shaped solenoid valve formed first switching valve 29 and the hydraulic connection between the first chamber 13 and second chamber 27 via the throttle 49 . The hydraulic relief chamber or oil sump is still designated as 35 and the line connecting the second chamber 27 with the second switching valve 33 , for example a 2/2-way solenoid valve, is designated by 37. The hydraulic actuator is modified in that the device for limiting the volume decrease of the second chamber 27 , which is designed as a hydraulic spring accumulator 41 in FIG. 1, is now replaced by a shut-off valve 50 which communicates with an opening in the second chamber 27 is connected, for example. to the line 37 , and closes the opening in the second chamber 27 or the line connection on the line 37 in its one switching position and in its other switching position releases the fluid to the oil sump 35 . The function of this shut-off valve 50, which is only symbolically shown in FIG. 3, is assigned to the second switching valve 33 , which is in the basic position shown in FIG. 3 for releasing the fluid outflow from the second chamber 27 and for shutting off the second chamber 27 in its other switching position is switched. In addition, the changeover valve 33 retains its function for closing the gas exchange valve, which has already been described for FIG. 1, unchanged.

Wie vorstehend beschrieben ist, muß zum Öffnen des Gaswechselventils das erste Schaltventil 29 geöffnet werden. Fluid strömt nunmehr unter dem Förderdruck in die Kammer 13, so daß der Kolben 9 des Aktors zusammen mit dem Ringkolben 7 wie in Fig. 2b dargestellt verschoben wird. Wird zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Verschiebung des Ringkolbens 7 das zweite Schaltventil 33 in seine Sperrstellung umgeschaltet, so kann kein Fluid aus der zweiten Kammer 27 ausströmen und der Ringkolben 7 ist blockiert. Der Hub des Ringkolbens 7 wird also durch den Zeitpunkt der Umschaltung des zu Beginn der Öffnungsbewegung des Aktors offenen zweiten Umschaltventils 33 festgelegt. As described above, the first switching valve 29 must be opened to open the gas exchange valve. Fluid now flows into the chamber 13 under the delivery pressure, so that the piston 9 of the actuator is displaced together with the annular piston 7 as shown in FIG. 2b. If the second switching valve 33 is switched into its blocking position at any time during the displacement of the annular piston 7 , no fluid can flow out of the second chamber 27 and the annular piston 7 is blocked. The stroke of the annular piston 7 is thus determined by the time of the changeover of the second changeover valve 33 which is open at the start of the opening movement of the actuator.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird zum Schließen des Gaswechselventils der Ringkolben 7 durch den Druck in der dritten Ventilkammer 25 zurückgeschoben, sobald das erste Schaltventil 29 wieder gesperrt und das zweite Schaltventil 33 wieder geöffnet wird. Dabei baut sich der Druck in der ersten Kammer 13 über die Drossel 49 ab. Nach einem Hubweg stößt der Kolben 9 an den Ringkolben 7 an und nimmt diesen auf seinem weiteren Hubweg mit. Dadurch wird ein hoher Volumenstrom und ein starker Druckanstieg in der ersten Kammer 13 ausgelöst, so daß der Kolben 9 stark gebremst wird. Die Bremswirkung setzt ab dem Zeitpunkt ein, an dem sich der Ringkolben 7 mit dem Kolben 9 mitbewegt, so daß der Zeitpunkt des Einsetzens des Bremsvorgangs durch den beim Öffnungsvorgang des Gaswechselventlis eingestellten Hubweg des Ringkolbens 7 festgelegt ist. Damit kann durch den Zeitpunkt des Umschaltens des zweiten Schaltventils 33 in seine Sperrstellung beim Öffnen des Gaswechselventils der Zeitpunkt des Einsetzens des Bremsvorgangs beim Schließen des Gaswechselventils festgelegt werden. As described above, to close the gas exchange valve, the annular piston 7 is pushed back by the pressure in the third valve chamber 25 as soon as the first switching valve 29 is blocked again and the second switching valve 33 is opened again. The pressure in the first chamber 13 decreases via the throttle 49 . After a stroke, the piston 9 abuts the annular piston 7 and takes it along on its further stroke. As a result, a high volume flow and a strong pressure increase in the first chamber 13 are triggered, so that the piston 9 is braked strongly. The braking effect starts from the point in time at which the annular piston 7 moves with the piston 9 , so that the point in time at which the braking process is started is determined by the stroke length of the annular piston 7 set during the opening process of the gas exchange valve. The time at which the braking process is started when the gas exchange valve closes can thus be determined by the time at which the second switching valve 33 is switched into its blocking position when the gas exchange valve is opened.

Das in Fig. 4 ausschnittweise dargestellte Ausführungsbeispiel des Aktors mit hydraulischer Anbindung ist gegenüber Fig. 3 nur insoweit modifiziert, als zwischen der ersten Kammer 13 im Gehäuse 1 und der Drossel 49 in der Verbindungsleitung zu der zweiten Kammer 27 im Gehäuse 1 ein strömungsgesteuertes Ventil 51 eingeschaltet ist, das so ausgebildet ist, daß es von dem der ersten Kammer 13 zuströmenden Fluid schließbar ist. Dieses strömungsgesteuerte Ventil 51 verhindert, daß in der Anfangsphase zum Aufsteuern des Gaswechselventils, in der sowohl das erste Schaltventil 29 als auch das zweite Schaltventil 33 geöffnet ist, Fluid direkt von dem ersten Schaltventil 29 über das zweite Schaltventil 33 zu dem Ölsumpf 35 abfließt; denn der über die Drossel 49 fließende Leckstrom erhöht den Energiebedarf für die Ventilsteuerung wenn er inakzeptabel ansteigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Bremswirkung beim Schließvorgang des Gaswechselventils durch eine größere Aufsteuerung der Drossel 49 moderat gesenkt werden soll. Ist das erste Schaltventil 29 geöffnet, so wird durch den von der Hydraulikpumpe 31 in die erste Kammer 13 fließenden Fluidstrom das Ventil 51 geschlossen und somit die Verbindung zur Drossel 49 abgesperrt. Wird das erste Schaltventil 29 geschlossen, also in die in Fig. 4 dargestellte Schaltstellung zurückgeführt, so öffnet das Ventil 51, und die notwendige Verbindung zum Ausschieben des Fluids aus der ersten Kammer 13 über die Drossel 49 beim Schließvorgang des Gaswechselventils ist wieder hergestellt. The exemplary embodiment of the actuator with hydraulic connection shown in detail in FIG. 4 is modified compared to FIG. 3 only to the extent that a flow-controlled valve 51 is located between the first chamber 13 in the housing 1 and the throttle 49 in the connecting line to the second chamber 27 in the housing 1 is switched on, which is designed such that it can be closed by the fluid flowing into the first chamber 13 . This flow-controlled valve 51 prevents in the initial phase for opening the gas exchange valve, in which both the first switching valve 29 and the second switching valve 33 are open, fluid flowing directly from the first switching valve 29 via the second switching valve 33 to the oil sump 35 ; because the leakage current flowing through the throttle 49 increases the energy requirement for the valve control if it increases unacceptably. This is particularly the case if the braking effect during the closing process of the gas exchange valve is to be moderately reduced by increasing the throttle 49 . If the first switching valve 29 is open, the valve 51 is closed by the fluid flow flowing from the hydraulic pump 31 into the first chamber 13 , and the connection to the throttle 49 is thus shut off. If the first switching valve 29 is closed, that is to say returned to the switching position shown in FIG. 4, the valve 51 opens and the connection necessary for pushing the fluid out of the first chamber 13 via the throttle 49 during the closing process of the gas exchange valve is restored.

Der Aufbau des strömungsgesteuerten Ventils 51 ist in Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt, wobei Fig. 5 das geöffnete Ventil und Fig. 6 das geschlossene Ventil zeigt. Das strömungsgesteuerte Ventil 51 weist ein Gehäuse 52 mit einem mit der Kammer 13 des Aktors verbundenen ersten Ventilanschluß 53, mit einem an der Drossel 49 angeschlossenen zweiten Ventilanschluß 54 und einem mit dem Ausgang des ersten Schaltventils 29 verbundenen dritten Ventilanschluß 55 auf. Der erste Ventilanschluß 53 steht mit einem unteren Ventilraum 56, der dritte Ventilanschluß 55 mit einem oberen Ventilraum 57 und der zweite Ventilanschluß 54 mit einem zwischen unterem und oberem Ventilraum 56, 57 sich befindlichen Ringraum 58 in Verbindung. Zwischen dem unteren Ventilraum 56 und dem Ringraum 58 ist im Gehäuse 52 eine von einem Ventilsitz 59 umgebene Ventilöffnung 60 ausgebildet. In den oberen Ventilraum 57 ist eine Führungshülse 61eingesetzt, in der ein als Verschiebekolben ausgebildetes Ventilglied 62 verschieblich geführt ist. Das Ventilglied 62 wirkt mit dem Ventilsitz 59 zum Schließen und Freigeben der Ventilöffnung 60 zusammen, so daß der Ringraum 58 bei auf dem Ventilsitz 59 aufsitzendem Ventilglied 62 (Fig. 6) von dem unteren Ventilraum 56 abgesperrt ist und bei von dem Ventilsitz 59 abgehobenem Ventilglied 62 (Fig. 5) mit dem unteren Ventilraum 56 verbunden ist. Im unteren Ventilraum 56 ist eine Ventilöffnungsfeder 63 eingelegt, die als Druckfeder ausgebildet ist und sich einerseits an einer im unteren Ventilraum 56 ausgebildeten Schulter 64 und andererseits am Ventilglied 62 abstützt. Die Ventilöffnungsfeder 63 legt das Ventilglied 62 gegen einen in der Führungshülse 61 ausgebildeten Anschlag 65 an. The structure of the flow-controlled valve 51 is shown schematically in FIGS. 5 and 6, FIG. 5 showing the open valve and FIG. 6 the closed valve. The flow-controlled valve 51 has a housing 52 with a first valve connection 53 connected to the chamber 13 of the actuator, with a second valve connection 54 connected to the throttle 49 and a third valve connection 55 connected with the outlet of the first switching valve 29 . The first valve connection 53 communicates with a lower valve chamber 56 , the third valve connection 55 with an upper valve chamber 57 and the second valve connection 54 with an annular chamber 58 located between the lower and upper valve chambers 56 , 57 . A valve opening 60 surrounded by a valve seat 59 is formed in the housing 52 between the lower valve chamber 56 and the annular chamber 58 . In the upper valve chamber 57 , a guide sleeve 61 is inserted, in which a valve member 62 designed as a displacement piston is displaceably guided. The valve member 62 cooperates with the valve seat 59 for closing and releasing the valve opening 60 together so that the annular space 58 in the valve seat 59 ride-on valve member is shut off 62 (Fig. 6) of the lower valve chamber 56 and lifted with the valve seat 59 valve member 62 ( FIG. 5) is connected to the lower valve chamber 56 . In the lower valve chamber 56 a valve opening spring 63 is inserted, which is designed as a compression spring and is supported on one side to a formed in the lower valve chamber 56 shoulder 64, and on the other hand on the valve member 62nd The valve opening spring 63 places the valve member 62 against a stop 65 formed in the guide sleeve 61 .

Das Ventilglied 62 ist mit einer zentralen Durchgangsöffnung 66 versehen, die permanent den oberen Ventilraum 57 mit dem unteren Ventilraum 56 verbindet. Die Durchgangsöffnung 66 ist als Drossel ausgebildet, wozu deren Innenkontur 67 eine solche Ausgestaltung aufweist, daß das von dem oberen Ventilraum 57 zu dem unteren Ventilraum 56 strömende Fluid einen Druckabfall in der Durchgangsöffnung 66 hervorruft. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 weist hierzu die Durchgangsöffnung 66 die Form eines Doppelkegelstumpfes auf, bei dem zwei Kegelstümpfe mit ihren kleineren Grundflächen aufeinandergesetzt sind. The valve member 62 is provided with a central through opening 66 which permanently connects the upper valve chamber 57 to the lower valve chamber 56 . The passage opening 66 is designed as a throttle, for which the inner contour 67 has such a configuration that the fluid flowing from the upper valve chamber 57 to the lower valve chamber 56 causes a pressure drop in the passage opening 66 . In the embodiment of FIGS. 5 and 6, the through opening 66 has the shape of a double truncated cone, in which two truncated cones with their smaller base areas are placed one on top of the other.

Wird zum Öffnen des Gaswechselventils das erste Schaltventil 29 geöffnet, so strömt Fluid vom Ausgang der Pumpe 31 durch die Durchgangsöffnung 66 im Ventilglied 62, wobei aufgrund der Innenkontur 67 ein Druckabfall zwischen oberem und unterem Ventilraum 57, 56 entsteht. Somit ist der Druck im oberen Ventilraum 57 größer als im unteren Ventilraum 56, und es entsteht am Ventilglied 62 eine resultierende Verschiebekraft, die entgegen der Federkraft der Ventilöffnungsfeder 63 das Ventilglied 62 auf den Ventilsitz 59 aufsetzt und damit die Ventilöffnung 60 schließt, wodurch die Verbindung zur Drossel 49 gesperrt ist. If the first switching valve 29 is opened to open the gas exchange valve, fluid flows from the outlet of the pump 31 through the passage opening 66 in the valve member 62 , with a pressure drop occurring between the upper and lower valve spaces 57 , 56 due to the inner contour 67 . Thus, the pressure in the upper valve chamber 57 is greater than in the lower valve chamber 56 , and a resulting displacement force arises at the valve member 62 , which, against the spring force of the valve opening spring 63, places the valve member 62 on the valve seat 59 and thus closes the valve opening 60 , as a result of which the connection to throttle 49 is locked.

Wird das erste Schaltventil 29 wieder geschlossen, so fließt kein Fluid mehr über die Durchgangsöffnung 66. Es entsteht kein Druckabfall an der Innenkontur 67, so daß die Drücke im unteren Ventilraum 56 und im oberen Ventilraum 57 gleich groß sind. Die auf das Ventilglied 60 wirkende Kraft ist Null, und durch die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 63 wird das Ventilglied 62 an den Anschlag 65 in der Führungshülse 61 angelegt. Das Ventilglied 62 ist damit vom Ventilsitz 59 abgehoben und die erste Kammer 13 des Aktors mit Drossel 49 verbunden. Beim Schließen des Gaswechselventils kann nunmehr das durch die Verschiebebewegung der Kolben 9 und 7 aus der ersten Kammer 13 verdrängte Fluidvolumen über die Drossel 49 und das geöffnete zweite Schaltventil 33 in den Ölsumpf 35 abfließen. If the first switching valve 29 is closed again, no more fluid flows through the passage opening 66 . There is no pressure drop on the inner contour 67 , so that the pressures in the lower valve chamber 56 and in the upper valve chamber 57 are the same. The force acting on the valve member 60 is zero, and the spring force of the valve opening spring 63 causes the valve member 62 to be applied to the stop 65 in the guide sleeve 61 . The valve member 62 is thus lifted off the valve seat 59 and the first chamber 13 of the actuator is connected to the throttle 49 . When the gas exchange valve closes, the fluid volume displaced from the first chamber 13 by the displacement movement of the pistons 9 and 7 can now flow into the oil sump 35 via the throttle 49 and the opened second switching valve 33 .

Claims

1. Hydraulic actuator for a gas exchange valve of an internal combustion engine with a cylinder bore ( 3 ), with a piston ( 9 ) and with an annular piston ( 7 ), the piston ( 9 ) and the annular piston ( 7 ) being guided in the cylinder bore ( 3 ) , wherein the piston ( 9 ), the annular piston ( 7 ) and the cylinder bore ( 3 ) limit a first chamber ( 13 ) in the axial direction, the volume of which increases when the actuator ( 1 ) opens the gas exchange valve ( 23 ), the annular piston ( 7 ) and the cylinder bore ( 3 ) limit a second chamber ( 27 ) in the axial direction, the volume of which decreases when the actuator ( 1 ) opens the gas exchange valve ( 23 ), the piston ( 9 ) and the cylinder bore ( 3 ) one limit the third chamber ( 25 ), the volume of which decreases when the actuator ( 1 ) opens the gas exchange valve ( 23 ), and with a device for limiting the decrease in volume of the second chamber ( 27 ).

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the piston ( 9 ) has a recess ( 17 ), that the annular piston ( 7 ) has a stepped center bore ( 19 ) with a larger diameter (d ₂ ) and a smaller diameter (d ₃ ), and that the annular piston ( 7 ) with the larger diameter (d ₂ ) of the center bore ( 19 ) can be pushed onto the piston ( 9 ).

3. Actuator according to claim 2, characterized in that the diameter (d ₁ , d ₂ ) of the piston ( 9 ) on both sides of the recess ( 17 ) are different and that the annular piston ( 7 ) on the larger diameter (d ₂ ) can be postponed.

4. Actuator according to one of claims 1-3, characterized in that the third chamber ( 25 ) directly and the first chamber ( 13 ) via a first switching valve ( 29 ) with the output of a delivery pressure generating pump ( 31 ) and the second chamber ( 27 ) is connected via a second switching valve ( 33 ) to a fluid-receiving relief chamber ( 35 ).

5. Actuator according to one of claims 1-4, characterized in that the device for limiting the volume decrease of the second chamber ( 27 ) with the second chamber ( 27 ) communicating with the pressure accumulator ( 41 ) with a ( 43 ) piston and that the path of the piston ( 43 ) can be limited.

6. Actuator according to claim 5, characterized in that the pressure accumulator ( 41 ) is a spring accumulator ( 45 ) or a gas accumulator.

7. Actuator according to claim 5 or 6, characterized in that the path of the piston ( 43 ) by a stop, in particular an adjustable stop ( 47 ), can be limited.

8. Actuator according to one of the claims. 1-4, characterized in that the device for limiting the volume decrease in the second chamber ( 27 ) has a shut-off valve ( 50 ) which communicates with an opening in the second chamber ( 27 ) and closes the opening in its one switching position and releases in its other switching position for fluid drainage.

9. Actuator according to claim 4 and 8, characterized in that the shut-off valve is formed by the second switching valve ( 33 ).

10. Actuator according to one of claims 1-9, characterized in that the first chamber ( 13 ) and the second chamber ( 27 ) via a throttle, in particular an adjustable throttle ( 49 ), are connected to each other.

11. Actuator according to one of claims 1-9, characterized in that a check valve ( 39 ) between the second chamber ( 27 ) and the first chamber ( 13 ) is provided and that the check valve ( 39 ) connects the first chamber ( 13 ) locks to the second chamber ( 27 ).

12. Actuator according to claim 10, characterized in that between the first chamber ( 13 ) and the throttle ( 49 ) a flow-controlled valve ( 51 ) is arranged, which is designed such that it normally opens and from which the first chamber ( 13 ) flowing fluid is closable.

13. Actuator according to claim 12, characterized in that the flow-controlled valve ( 51 ) has a housing ( 52 ) with a chamber ( 13 ) communicating with the first valve chamber ( 56 ), with the throttle ( 49 ) communicating with the second Valve chamber ( 57 ), a third valve chamber ( 57 ) connected to the first switching valve ( 29 ) and a valve opening ( 60 ) which is arranged between the first and second valve chambers ( 56 , 58 ) and is surrounded by a valve seat ( 59 ) the third valve chamber ( 57 ) delimiting in the housing axially displaceable valve member ( 62 ), which cooperates with the valve seat ( 59 ) for closing and opening the valve opening ( 60 ), and has a throttle opening ( 66 ) formed in the valve member ( 62 ), the connects the first and third valve compartments ( 56 , 57 ) to one another.

14. Actuator according to claim 13, characterized in that the throttle ( 49 ) is formed from the inner contour ( 67 ) of a central passage opening ( 66 ) introduced into the valve member ( 62 ), which has an inner contour ( 67 ) designed in such a way that the fluid flowing from the third valve chamber ( 57 ) into the first valve chamber ( 56 ) causes a pressure drop at the valve member ( 62 ).

15. Actuator according to claim 14, characterized in that the inner contour ( 67 ) of the through opening ( 66 ) and the valve opening spring ( 63 ) are coordinated with one another in such a way that the displacement force acting on the valve member ( 62 ) due to the pressure difference is greater than the opposing one Force of the valve opening spring ( 63 ).

16. Actuator according to one of claims 13-15, characterized in that the through opening ( 66 ) has the shape of a double truncated cone, in which two coaxial truncated cones with their smaller base areas stand on one another.