EP1655459A1 - Hydraulisches Wegeventil - Google Patents

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EP1655459A1
EP1655459A1 EP05022636A EP05022636A EP1655459A1 EP 1655459 A1 EP1655459 A1 EP 1655459A1 EP 05022636 A EP05022636 A EP 05022636A EP 05022636 A EP05022636 A EP 05022636A EP 1655459 A1 EP1655459 A1 EP 1655459A1
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EP
European Patent Office
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sealing body
sealing
valve according
directional valve
housing
Prior art date
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EP05022636A
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English (en)
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EP1655459B1 (de
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Armin Braun
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IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1655459B1 publication Critical patent/EP1655459B1/de
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/3443—Solenoid driven oil control valves

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic directional control valve for controlling a device for variable-stroke actuation of gas exchange valves of an internal combustion engine having a housing with a valve bore in which a controllable by a linear actuator control piston is guided, which has at least one sealing portion, with which he arranged with a fixed Seal counter portion may cooperate in the interior of the housing to allow or prevent a hydraulic fluid flow.
  • hydraulically actuated elements are usually or frequently used which are subjected to hydraulic fluid from a hydraulic fluid supply.
  • the supply and removal of hydraulic fluid is controlled by way valves, so that a precise control of the actuators is possible.
  • DE 198 37 693 A1 discloses an arrangement for controlling a device for changing the valve timing, wherein a hydraulic valve arrangement is proposed, in the control of the pressure chambers of a pressure cylinder by a 3/3-way valve or by a 3/2-way valve and a downstream 2/2-way valve or by a 4/2-way valve and a downstream of this 2/2 -Wegeventil takes place.
  • a hydraulic valve arrangement is proposed, in the control of the pressure chambers of a pressure cylinder by a 3/3-way valve or by a 3/2-way valve and a downstream 2/2-way valve or by a 4/2-way valve and a downstream of this 2/2 -Wegeventil takes place.
  • a device for adjusting the camshaft of an internal combustion engine which has a directional control valve with a valve bushing.
  • the valve bushing has a valve bore in which a control piston designed as a hollow piston is guided, by the axial displacement of which a drain port and an inlet port can be selectively connected to a first or second consumer port.
  • Circumferential peripheral sections on the control piston serve as control edges for controlling the oil flow.
  • a device for controlling the axial position of a valve piston in a hydraulic valve which serves in particular to act on a camshaft adjuster of an internal combustion engine, is known from DE 100 44 486 A1 .
  • the valve has a guide bore in which a valve piston is sealingly guided. Edges between inner annular grooves in the valve housing and the guide bore form the control edges, which cooperate with arranged on the valve piston control cylinders, thus ensuring the targeted control of the flow of oil.
  • From DE 198 48 706 A1 discloses a device for relative rotation of a camshaft with respect to this driving crankshaft is known.
  • the pressure medium supply and discharge is controlled by a hydraulic control valve, which is arranged in a cavity of an axial component of the device and which is actuated by a fixed to a housing part actuator.
  • the hydraulic actuator is designed as a fixed, hydraulic part of an adjustable hydraulic valve.
  • a valve piston is guided in a valve bore, which cooperates with control edges in the valve bore and thus ensures a controlled flow of oil.
  • the present invention is therefore the object of a hydraulic directional control valve of the type mentioned in such a way that the mentioned disadvantages avoided or at least reduced.
  • the valve should therefore be distinguished by lower leaks, by short switching times with low switching time variance and by a high pressure gradient.
  • control piston has a sealing body on which the sealing portion is arranged, wherein at least one guide element is arranged on the circumference of the sealing body, along the displacement direction of the control piston to a counter surface in the interior of the housing can slide.
  • the sealing body axially displaceable sealing body is hereafter so provided on its circumference with one or more specially shaped guide elements, which provide for improved guidance of the sealing body in the interior of the valve bore.
  • the guide elements have a cylindrical section-shaped outer contour, wherein the counter-surface has a corresponding hollow cylindrical shape.
  • the sealing body has further development according to a cylindrical basic contour on which the guide elements are arranged, d. H. formed as a cylinder sealing body is provided at its periphery with the guide elements.
  • the base body and guide elements in one piece, so be formed as a single part.
  • the guide elements preferably extend over the entire height of the sealing body in its edge region, d. H. they correspond to the height that has the sealing body in its edge region.
  • the sealing section of the sealing body is preferably convexly conical on the side facing the sealing counterpart section.
  • the mating surface can be formed by an inserted into the housing and fixed in this guide bushing.
  • an electromagnetic actuator For the actuation of the control piston, so to its displacement in the direction of displacement, an electromagnetic actuator can be provided as a linear actuator.
  • the directional control valve can be designed in particular as a 3/2-way switching valve.
  • the proposed directional control valve is characterized in that is aligned by very good management of the control piston and in particular its sealing body whose sealing portion precisely to the associated sealing counterpart, which allows a low-friction and positionally faithful production of a sealing contact between sealing portion and seal counterpart. As a result, not only the switching time and the switching time variance of the valve but also leaks in the sealing contact are reduced.
  • Figure 1 discloses an example of a hydraulic circuit diagram for a device 1 for changing the timing of the gas exchange valves of an internal combustion engine.
  • a device 1 for changing the timing of the gas exchange valves of an internal combustion engine.
  • it is a double-flow hydraulic control switchable support elements 2, which are familiar to the expert and each include a hydraulic valve clearance compensation device (not shown) and hydraulically controlled coupling elements (not shown).
  • a hydraulic fluid pump 3 which are essentially an oil filter 4, an oil cooler 5 and a hydraulic directional control valve 6 (here in 3/2 - design with three connections and two switching positions) are arranged downstream.
  • a marked with "A" working port of the directional control valve 6 is a first channel 7 for Supply of hydraulic fluid to the coupling elements within the switchable support elements 2 assigned.
  • the directional control valve 6 still has a tank connection "T” and a pump connection "P". Before the pump connection "P" branches off a second channel 8 for hydraulic fluid, which supplies regardless of the switching position of the directional control valve 6 hydraulic fluid to the located in each support element 2 hydraulic valve clearance compensation device.
  • the directional control valve 6 is shown in FIG. 1 in a first switching position, in which the working connection "A" is connected to the tank connection "T". Since at the same time the pump port "P" is blocked, the hydraulic fluid is applied to the coupling elements of the support elements 2 in a depressurized or pressure-poor state.
  • Fig. 2 the directional control valve 6 of the exemplary circuit diagram of FIG. 1 is shown in section.
  • the directional control valve 6 has a housing 9 into which a valve bore 10 is introduced.
  • a control piston 11 can move in the direction "R" relative to the housing 9, for which a linear actuator 12 is provided. This is an electromagnetically actuated linear displacement element.
  • guide bushings 13 and 14 are arranged, that is pressed so that they are fixed in the positions shown in the housing 9.
  • the guide bushes 13 and 14 have concentrically introduced openings 15 and 16, which are designed for the passage of hydraulic fluid. They have sealing counter sections 17 and 18, which for sealing cooperation are formed with the control piston 11.
  • the control piston 11 has in its one end section a sealing body 19; in its the linear actuator 12 facing the end portion of the control piston 11 has a sealing body 20.
  • the sealing body 19 and 20 have substantially cylindrical basic contour, wherein they at their the sealing counter sections 17 and 18 of the guide bushings 13 and 14 facing end faces 21 and 22 sealing portions 23 and 24, respectively.
  • sealing portions 23 and 24 and the seal counter sections 17 and 18 can be chosen arbitrarily; However, a preferred shape is in convexly tapered end faces 21 and 22 and sealing portions 23 and 24th
  • fluid ports 25, 26 and 27 as hydraulic connections, which are hydraulically interconnected according to the diagram of the directional control valve 6 of FIG. 1 in dependence on the position of the control piston 11 in the housing 9.
  • the sealing contact between the sealing portion 23 of the sealing body 19 and the seal counter portion 17 of the guide bush 13 is made as quickly and accurately positioned when lifting the control piston 11, the sealing body 19 of FIG. 2 is provided on its outer circumference with four guide elements 28.
  • the guide elements 28 each extend only a small peripheral area, for. B. from 5 ° to 30 °, preferably from 10 ° to 20 °, and have an outer contour 29, which has the shape of a cylindrical portion. This shape corresponds to the mating surface 30 of the guide bush 13, which is cylindrical.
  • the guide elements 28 also extend over the entire height "h" of the sealing body 19, which is to be understood by the height that has this in its edge region.
  • the guide elements 28 are also distributed wing-like equidistant around the circumference of the sealing body 19 and form there in the direction of displacement "R" extending webs that guide the sealing body 19 in the guide bushing 13. Due to the guidance of the sealing body 19, at the same time its sealing portion 23 is aligned with the sealing counterpart portion 17 of the guide bush 13. Consequently, the sealing contact without additional movement of the sealing portion 23 transversely to the direction of displacement "R” and thus friction and positionally true to the seal counter section 17 can be made. As a result, with a switching state change of the directional control valve 6, a reduced leakage at the sealing contact can be achieved with simultaneous reduction of the switching time and the switching time variance and thus a faster and more reproducible hydraulic fluid pressure buildup.
  • Fig. 3 the - shown in isolation - sealing body 19 of the control piston 11 can be seen in a perspective view, which is insofar as a first alternative embodiment of the invention is that only three guide elements 28 are arranged around the circumference of the sealing body 19; In the embodiment of FIG. 2, four guide elements 28 were provided.
  • FIG. 4 shows a further alternative embodiment of the likewise perspectively and insulated illustrated sealing body 19 of the control piston 11 with only a single guide element 28 which is arranged on the circumference of the sealing body 19.
  • the guide element 28 extends for the purpose of aligning the sealing body 19 in the mating surface 30 of the guide bush 13 by a circumferential region of the sealing body 19 that is at least 180 °.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil (6) zur Steuerung einer Vorrichtung zur hubvariablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Das Wegeventil (6) weist ein Gehäuse (9) mit einer Ventilbohrung (10) auf, in dem ein von einem Linearaktuator (12) betätigbarer Steuerkolben (11) geführt ist, der mindestens einen Dichtungsabschnitt (23) aufweist, mit dem er mit einem fest angeordneten Dichtungsgegenabschnitt (17) im Inneren des Gehäuses (9) zusammenwirken kann, um einen Hydraulikmittelfluss zuzulassen oder zu verhindern. Dabei soll der Steuerkolben (11) einen Dichtkörper (19) aufweisen, an dem der Dichtungsabschnitt (23) angeordnet ist, wobei am Umfang des Dichtkörpers (19) zumindest ein Führungselement (28) angeordnet ist, das entlang der Verschieberichtung (R) des Steuerkolbens (11) an einer Gegenfläche (30) im Inneren des Gehäuses (9) gleiten kann.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil zur Steuerung einer Vorrichtung zur hubvariablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, das ein Gehäuse mit einer Ventilbohrung aufweist, in dem ein von einem Linearaktuator betätigbarer Steuerkolben geführt ist, der mindestens einen Dichtungsabschnitt aufweist, mit dem er mit einem fest angeordneten Dichtungsgegenabschnitt im Inneren des Gehäuses zusammenwirken kann, um einen Hydraulikmittelfluss zuzulassen oder zu verhindern.
  • Zur Veränderung der Steuerzeiten von Motorventilen über die von der Nockenwelle selber vorgegebene Ventilbetätigung hinaus bzw. zur Nockenwellenverstellung werden meist oder häufig hydraulisch betätigte Elemente eingesetzt, die mit Hydraulikmittel aus einer Hydraulikmittelversorgung beaufschlagt werden. Die Zu- und Abfuhr von Hydraulikmittel wird über Wegeventile gesteuert, so dass eine präzise Steuerung der Betätigungselemente möglich ist.
  • Die DE 198 37 693 A1 offenbart eine Anordnung zur Steuerung einer Vorrichtung zum Verändern der Ventil-Steuerzeiten, wobei eine hydraulische Ventilanordnung vorgeschlagen wird, bei deren Steuerung die Druckkammern eines Druckzylinders durch ein 3/3-Wegeventil bzw. durch ein 3/2-Wegeventil und ein diesem nachgeschaltetes 2/2-Wegeventil oder durch ein 4/2-Wegeventil und ein diesem nachgeschaltetes 2/2-Wegeventil erfolgt. Zur Ausbildung der Wegeventile finden sich hier keine spezifischen Informationen.
  • Aus der DE 198 53 670 A1 ist eine Einrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine bekannt, die ein Wegeventil mit einer Ventilbuchse aufweist. Die Ventilbuchse hat eine Ventilbohrung, in der ein als Hohlkolben ausgeführter Steuerkolben geführt ist, durch dessen Axialverschiebung ein Ablaufanschluss und ein Zulaufanschluss wahlweise mit einem ersten oder zweiten Verbraucheranschluss verbindbar ist. Umlaufende Umfangsabschnitte am Steuerkolben dienen als Steuerkanten zur Steuerung des Ölflusses.
  • Eine Vorrichtung zur Regelung der axialen Lage eines Ventilkolbens in einem Hydraulikventil, das insbesondere der Beaufschlagung eines Nockenwellenverstellers einer Brennkraftmaschine dient, ist aus der DE 100 44 486 A1 bekannt. Das Ventil weist eine Führungsbohrung auf, in der ein Ventilkolben dichtend geführt ist. Kanten zwischen inneren Ringnuten im Ventilgehäuse und der Führungsbohrung bilden die Steuerkanten, die mit am Ventilkolben angeordneten Steuerzylindern zusammenwirken und so für die gezielte Steuerung des Ölflusses sorgen.
  • Aus der DE 198 48 706 A1 ist eine Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer diese antreibenden Kurbelwelle bekannt. Dort ist die Druckmittelzuführung und -abführung durch ein hydraulisches Steuerventil regelbar, das in einem Hohlraum eines Axialbauteils der Vorrichtung angeordnet ist und das durch ein an einem Gehäuseteil befestigtes Stellelement betätigt wird. Das hydraulische Stellelement ist als feststehender, hydraulischer Teil eines verstellbaren Hydraulikventils ausgebildet. Auch hier ist in einer Ventilbohrung ein Ventilkolben geführt, der mit Steuerkanten in der Ventilbohrung zusammenarbeitet und so für einen gesteuerten Ölfluss sorgt.
  • Bei den vorbekannten Wegeventilen zur Steuerung des Flusses von Hydraulikmittel in Vorrichtungen zum Verändern der Ventilsteuerzeiten bzw. in Vorrichtungen zur Nockenwellenverstellung hat es sich als nachteilig erwiesen, dass es mitunter zu gewissen Leckagen kommt, die unerwünscht sind. Dann wurde weiterhin festgestellt, dass die Schaltzeiten manchmal zu lange dauern, so dass nicht die gewünschte Dynamik bei der Steuerung der Vorrichtungen erreichbar ist. Gleichzeitig soll sich das Wegeventil im Hinblick auf eine gute Reproduzierbarkeit der Umschaltvorgänge durch eine geringe Schaltzeitvarianz auszeichnen. Schließlich wird auch ein hoher Druckgradient des Hydraulikmittels für eine schnelle Ansteuerung angestrebt, der aufgrund von Leckagen gelegentlich nicht befriedigend ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Wegeventil der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden bzw. zumindest verringert werden. Das Ventil soll sich also durch geringere Leckagen, durch kurze Schaltzeiten bei niedriger Schaltzeitvarianz und durch einen hohen Druckgradienten auszeichnen.
  • Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben einen Dichtkörper aufweist, an dem der Dichtungsabschnitt angeordnet ist, wobei am Umfang des Dichtkörpers zumindest ein Führungselement angeordnet ist, das entlang der Verschieberichtung des Steuerkolbens an einer Gegenfläche im Inneren des Gehäuses gleiten kann.
  • Der zur Abdichtung axialverschiebliche Dichtkörper wird hiernach also an seinem Umfang mit einem oder mehreren speziell angeformten Führungselementen versehen, die für eine verbesserte Führung des Dichtkörpers im Inneren der Ventilbohrung sorgen.
  • Vorzugsweise weisen die Führungselemente eine zylinderabschnittförmige Außenkontur auf, wobei die Gegenfläche eine hierzu korrespondierende hohlzylindrische Form hat.
  • Im Falle von mehreren Führungselementen ist es zweckmäßig, diese äquidistant über den Umfang des Dichtkörpers anzuordnen. Es sind bevorzugt spezifisch drei oder vier Führungselemente über den Umfang des Dichtkörpers verteilt angeordnet vorgesehen.
  • Der Dichtkörper hat weiterbildungsgemäß eine zylindrische Grundkontur, an dem die Führungselemente angeordnet sind, d. h. der als Zylinder ausgebildete Dichtkörper ist an seinem Umfang mit den Führungselementen versehen. Dabei können Grundkörper und Führungselemente einstückig, also als ein einziges Teil, ausgebildet sein.
  • Die Führungselemente erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Höhe des Dichtkörpers in seinem Randbereich, d. h. sie entsprechen der Höhe, die der Dichtkörper in seinem Randbereich aufweist.
  • Der Dichtungsabschnitt des Dichtkörpers ist an der dem Dichtungsgegenabschnitt zugewandten Seite bevorzugt konvex kegelig ausgebildet.
  • Die Gegenfläche kann durch eine in das Gehäuse eingesetzte und in diesem festgelegte Führungsbuchse gebildet werden.
  • Für die Betätigung des Steuerkolbens, also zu dessen Verschiebung in Verschieberichtung, kann als Linearaktuator ein elektromagnetisches Stellelement vorgesehen werden.
  • Das Wegeventil kann insbesondere als 3/2-Wege-Schaltventil ausgebildet werden.
  • Das vorgeschlagene Wegeventil zeichnet sich dadurch aus, dass durch sehr gute Führung des Steuerkolbens und namentlich seines Dichtkörpers dessen Dichtungsabschnitt präzise zum zugehörigen Dichtungsgegenabschnitt ausgerichtet ist, was eine reibungsarme und positionstreue Herstellung eines Dichtkontakts zwischen Dichtungsabschnitt und Dichtungsgegenabschnitt ermöglicht. Hierdurch werden nicht nur die Schaltzeit und die Schaltzeitvarianz des Ventils sondern auch Leckagen im Dichtkontakt verringert.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein hydraulisches Schaltschema einer Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine,
    Fig. 2
    den Schnitt durch ein 3/2-Wegeventil, wie es in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zum Einsatz kommt, und
    Fig. 3
    in perspektivischer Ansicht den Dichtkörper des Steuerkolbens des Wegeventils in einer zu Fig. 2 ersten alternativen Ausgestaltung,
    Fig. 4
    in perspektivischer Ansicht den Dichtkörper des Steuerkolbens des Wegeventils in einer zu Fig. 2 oder 3 zweiten alternativen Ausgestaltung.
  • Figur 1 offenbart ein Beispiel eines hydraulischen Schaltschemas für eine Vorrichtung 1 zum Verändern der Steuerzeiten der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine. In diesem Beispiel handelt es sich um eine zweiflutige hydraulische Ansteuerung schaltbarer Abstützelemente 2, die dem Fachmann geläufig sind und jeweils eine hydraulische Ventilspielausgleichsvorrichtung (nicht dargestellt) sowie hydraulisch angesteuerte Koppelelemente (nicht dargestellt) beinhalten.
  • Dargestellt ist eine Hydraulikmittelpumpe 3, der im wesentlichen ein Ölfilter 4, ein Ölkühler 5 und ein hydraulisches Wegeventil 6 (hier in 3/2 - Bauart mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen) nachgeordnet sind. Einem mit "A" gekennzeichneten Arbeitsanschluss des Wegeventils 6 ist ein erster Kanal 7 zur Zuleitung von Hydraulikmittel zu den Koppelelementen innerhalb der schaltbaren Abstützelemente 2 zugeordnet. Des weiteren hat das Wegeventil 6 noch einen Tankanschluss "T" und einen Pumpenanschluss "P". Vor dem Pumpenanschluss "P" zweigt ein zweiter Kanal 8 für Hydraulikmittel ab, welcher unabhängig von der Schaltstellung des Wegeventils 6 Hydraulikmittel zu der im jeweiligen Abstützelement 2 befindlichen hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung liefert.
  • Das Wegeventil 6 ist gemäß Figur 1 in einer ersten Schaltstellung gezeigt, in welcher der Arbeitsanschluss "A" mit dem Tankanschluss "T" verbunden ist. Da gleichzeitig der Pumpenanschluss "P" versperrt ist, liegt das Hydraulikmittel an den Koppelelementen der Abstützelemente 2 in drucklosem oder druckarmem Zustand an.
  • Demgegenüber ist in der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 6 gemäß dessen Schaltbild der Pumpenanschluss "P" mit dem Arbeitsanschluss "A" bei versperrtem Tankanschluss "T" verbunden. In dieser zweiten Schaltstellung werden nunmehr die Koppelelemente der Abstützelemente 2 zwecks Änderung ihrer Koppelzustands mit dem von der Hydraulikmittelpumpe 3 erzeugten Hydraulikmitteldruck beaufschlagt.
  • In Fig. 2 ist das Wegeventil 6 des beispielhaften Schaltschemas gemäß Fig. 1 im Schnitt dargestellt. Das Wegeventil 6 weist ein Gehäuse 9 auf, in das eine Ventilbohrung 10 eingebracht ist. Ein Steuerkolben 11 kann sich in Verschieberichtung "R" relativ zum Gehäuse 9 bewegen, wofür ein Linearaktuator 12 vorgesehen ist. Bei diesem handelt es sich um ein elektromagnetisch betätigtes Linearverschiebeelement.
  • Im Gehäuse 9 sind Führungsbuchsen 13 und 14 angeordnet, d. h. so eingepresst, dass sie in den gezeigten Positionen im Gehäuse 9 festgelegt sind. Die Führungsbuchsen 13 und 14 haben konzentrisch eingebrachte Öffnungen 15 bzw. 16, die zum Durchströmen von Hydraulikmittel ausgelegt sind. Sie haben Dichtungsgegenabschnitte 17 und 18, die zum dichtenden Zusammenwirken mit dem Steuerkolben 11 ausgebildet sind. Der Steuerkolben 11 hat hierzu in seinem einen Endabschnitt einen Dichtkörper 19; in seinem dem Linearaktuator 12 zugewandten Endbereich hat der Steuerkolben 11 einen Dichtkörper 20. Die Dichtkörper 19 bzw. 20 haben im wesentlichen zylindrische Grundkontur, wobei sie an ihren den Dichtungsgegenabschnitten 17 bzw. 18 der Führungsbuchsen 13 bzw. 14 zugewandten Stirnflächen 21 bzw. 22 Dichtungsabschnitte 23 bzw. 24 aufweisen. Bei entsprechender Relativlage des Steuerkolbens 11 im Gehäuse 9 kann zwischen den Dichtungsabschnitten 23 bzw. 24 und den zugehörigen Dichtungsgegenabschnitten 17 bzw. 18 jeweils ein Dichtkontakt zwischen den Dichtkörpern 19 bzw. 20 zum Verschließen der Öffnungen 15 bzw. 16 in den Führungsbuchsen 13 bzw. 14 hergestellt werden. Die Formgebung der Dichtungsabschnitte 23 bzw. 24 und der Dichtungsgegenabschnitte 17 bzw. 18 kann dabei beliebig gewählt werden; eine bevorzugte Formgebung besteht jedoch in konvex kegelig ausgebildeten Stirnflächen 21 und 22 sowie Dichtungsabschnitten 23 und 24.
  • Im Gehäuse 9 befinden sich Fluidöffnungen 25, 26 und 27 als hydraulische Anschlüsse, die gemäß dem Schaltbild des Wegeventils 6 der Fig. 1 in Abhängigkeit der Lage des Steuerkolbens 11 im Gehäuse 9 hydraulisch miteinander verschaltbar sind.
  • Damit der Dichtkontakt zwischen dem Dichtungsabschnitt 23 des Dichtkörpers 19 und dem Dichtungsgegenabschnitt 17 der Führungsbuchse 13 beim Anheben des Steuerkolbens 11 möglichst schnell und exakt positioniert hergestellt wird, ist der Dichtkörper 19 der Fig. 2 an seinem Außenumfang mit vier Führungselementen 28 versehen. Die Führungselemente 28 erstrecken sich jeweils nur um einen geringen Umfangsbereich, z. B. von 5° bis 30°, vorzugsweise von 10° bis 20°, und weisen eine Außenkontur 29 auf, die die Form eines Zylinderabschnitts hat. Diese Form korrespondiert mit der Gegenfläche 30 der Führungsbuchse 13, die zylindrisch ausgebildet ist. Die Führungselemente 28 erstrecken sich ferner über die gesamte Höhe "h" des Dichtkörpers 19, wobei hierunter die Höhe zu verstehen ist, die dieser in seinem Randbereich aufweist.
  • Die Führungselemente 28 sind ferner flügelförmig äquidistant um den Umfang des Dichtkörpers 19 verteilt angeordnet und bilden dort sich in Verschieberichtung "R" erstreckende Stege, die den Dichtkörper 19 in der Führungsbuchse 13 führen. Durch die Führung des Dichtkörpers 19 wird gleichzeitig dessen Dichtungsabschnitt 23 zum Dichtungsgegenabschnitt 17 der Führungsbuchse 13 ausgerichtet. Folglich kann der Dichtkontakt ohne zusätzliche Bewegung des Dichtungsabschnitts 23 quer zur Verschieberichtung "R" und somit reibungsarm und positionstreu zum Dichtungsgegenabschnitt 17 hergestellt werden. Dadurch können bei einer Schaltzustandsänderung des Wegeventils 6 eine verringerte Leckage am Dichtkontakt bei gleichzeitiger Reduzierung der Schaltzeit und der Schaltzeitvarianz und somit ein schnellerer und reproduzierbarerer Hydraulikmitteldruckaufbau erzielt werden.
  • In Fig. 3 ist der ― isoliert dargestellte - Dichtkörper 19 des Steuerkolbens 11 in perspektivischer Ansicht zu sehen, wobei es sich hier insofern um eine erste alternative Ausführungsform der Erfindung handelt, als dass nur drei Führungselemente 28 um den Umfang des Dichtkörpers 19 angeordnet sind; beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 waren vier Führungselemente 28 vorgesehen.
  • Zu erkennen ist die zylindrisch ausgebildete Grundkontur des Dichtkörpers 19, an die sich an drei Umfangspositionen die Führungselemente 28 anschließen. Diese haben wiederum eine Außenkontur 29, die dem Abschnitt eines Zylinders entspricht. Ansonsten ist zu erkennen, dass die Stirnfläche 21 und der Dichtungsabschnitt 23 konvex kegelig ausgebildet sind.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des ebenfalls perspektivisch und isoliert dargestellten Dichtkörpers 19 des Steuerkolbens 11 mit lediglich einem einzigen Führungselement 28, das am Umfang des Dichtkörpers 19 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung des Dichtkörpers 19 erstreckt sich das Führungselement 28 zwecks Ausrichtung des Dichtkörpers 19 in der Gegenfläche 30 der Führungsbuchse 13 um einen mindestens 180° betragenden Umfangsbereich des Dichtkörpers 19.
    • Liste der Bezugszahlen und -zeichen
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Abstützelement
    3
    Hydraulikmittelpumpe
    4
    Ölfilter
    5
    Ölkühler
    6
    Wegeventil
    7
    erster Kanal
    8
    zweiter Kanal
    9
    Gehäuse
    10
    Ventilbohrung
    11
    Steuerkolben
    12
    Linearaktuator
    13
    Führungsbuchse
    14
    Führungsbuchse
    15
    Öffnungen
    16
    Öffnungen
    17
    Dichtungsgegenabschnitt
    18
    Dichtungsgegenabschnitt
    19
    Dichtkörper
    20
    Dichtkörper
    21
    Stirnfläche
    22
    Stirnfläche
    23
    Dichtungsabschnitt
    24
    Dichtungsabschnitt
    25
    Fluidöffnung
    26
    Fluidöffnung
    27
    Fluidöffnung
    28
    Führungselement
    29
    Außenkontur
    30
    Gegenfläche
    A
    Arbeitsanschluss
    T
    Tankanschluss
    P
    Pumpenanschluss
    h
    Höhe des Dichtkörpers im Randbereich
    R
    Verschieberichtung

Claims (13)

  1. Hydraulisches Wegeventil (6) zur Steuerung einer Vorrichtung zur hubvariablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, das ein Gehäuse (9) mit einer Ventilbohrung (10) aufweist, in dem ein von einem Linearaktuator (12) betätigbarer Steuerkolben (11) geführt ist, der mindestens einen Dichtungsabschnitt (23) aufweist, mit dem er mit einem fest angeordneten Dichtungsgegenabschnitt (17) im Inneren des Gehäuses (9) zusammenwirken kann, um einen Hydraulikmittelfluss zuzulassen oder zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (11) einen Dichtkörper (19) aufweist, an dem der Dichtungsabschnitt (23) angeordnet ist, wobei am Umfang des Dichtkörpers (19) zumindest ein Führungselement (28) angeordnet ist, das entlang der Verschieberichtung (R) des Steuerkolbens (11) an einer Gegenfläche (30) im Inneren des Gehäuses (9) gleiten kann.
  2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Führungselement (28) eine zylinderabschnittförmige Außenkontur (29) aufweist und dass die Gegenfläche (30) eine korrespondierende hohlzylindrische Form hat.
  3. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Führungselemente (28) über den Umfang des Dichtkörpers (19) verteilt angeordnet sind.
  4. Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (28) über den Umfang des Dichtkörpers (19) äquidistant verteilt angeordnet sind.
  5. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Führungselemente (28) über den Umfang des Dichtkörpers (19) verteilt angeordnet sind.
  6. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Führungselemente (28) über den Umfang des Dichtkörpers (19) verteilt angeordnet sind.
  7. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (19) eine zylindrische Grundkontur aufweist, an der das zumindest eine Führungselement (28) angeordnet ist.
  8. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (19) samt seinem zumindest einen Führungselement (28) einstückig ausgebildet ist.
  9. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zumindest eine Führungselement (28) über die gesamte Höhe (h) des Dichtkörpers (19) in seinem Randbereich erstreckt.
  10. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (23) des Dichtkörpers (19) an der dem Dichtungsgegenabschnitt (17) zugewandten Seite konvex kegelig ausgebildet ist.
  11. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (30) durch eine in das Gehäuse (9) eingesetzte Führungsbuchse (13) gebildet wird.
  12. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (12) als elektromagnetisches Stellelement ausgebildet ist.
  13. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als 3/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist.
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