WO2017153192A1 - Umschaltventil zum steuern eines hydraulikflüssigkeitsstroms und pleuel für eine brennkraftmaschine mit variabler verdichtung mit einem umschaltventil - Google Patents

Umschaltventil zum steuern eines hydraulikflüssigkeitsstroms und pleuel für eine brennkraftmaschine mit variabler verdichtung mit einem umschaltventil Download PDF

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WO2017153192A1
WO2017153192A1 PCT/EP2017/054451 EP2017054451W WO2017153192A1 WO 2017153192 A1 WO2017153192 A1 WO 2017153192A1 EP 2017054451 W EP2017054451 W EP 2017054451W WO 2017153192 A1 WO2017153192 A1 WO 2017153192A1
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WO
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valve
connecting rod
switching
elastic element
hydraulic fluid
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PCT/EP2017/054451
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David Huber
Dietmar Schulze
Alexander MUDRA
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ECO Holding 1 GmbH
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    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/065—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
    • F16K11/07—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/10—Bearings, parts of which are eccentrically adjustable with respect to each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/06—Adjustable connecting-rods

Definitions

  • Switching valve for controlling a hydraulic fluid flow and connecting rod for a variable compression internal combustion engine with a switching valve
  • the invention relates to a switching valve for controlling a hydraulic fluid flow, in particular for a connecting rod for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length. Furthermore, the invention relates to a connecting rod with such a switching valve.
  • a high compression ratio has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine.
  • compression ratio is generally understood the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression.
  • the compression ratio may only be selected so high that a so-called "knocking" of the internal combustion engine is avoided at full-load operation low cylinder filling, the compression ratio with higher values are selected without a "knocking" would occur.
  • the important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable.
  • a generic switching valve can be seen for example from DE 10 2012 1 12 461 A1.
  • a tapping element of the switching element described therein can be locked by means of a detent ball and a spring in two switching positions, wherein the detent ball cooperates with two locking grooves formed in the tapping element.
  • the structure of the known switching valve is considered to be expensive and therefore expensive. It is therefore an object of the invention to provide an improved switching valve and a connecting rod with an improved changeover valve.
  • a switching valve for controlling a hydraulic fluid flow, with a tap element, which is arranged in a valve housing and selectively displaceable in a first switching position or a second switching position, wherein in the first switching position, a first hydraulic connection with a supply connection and in the second switching position, a second Hydraulic connection is connected to the supply connection.
  • the valve housing in this case has a groove in which a stop element of the tapping element is arranged to limit the switching path.
  • the switching valve can be used in particular in a connecting rod for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length.
  • the stop element may for example be designed as a stop pin and, for example, be fastened in a bore of the tapping element.
  • an elastic element is provided which cooperates with the stop element such that the elastic element exerts a spring force on the stop element and the switching positions of the tapping element by means of the elastic element can be locked or latched.
  • the elastic element causes with its directed in the direction of the stop element spring force latching of the stop element in a first detent position and thus locks a first switching position of the changeover valve. If the tapping element is actuated, the stop element overcomes the spring force and engages in a second detent position, which corresponds to the second switching position of the changeover valve.
  • the elastic element can be designed in the form of a shaped spring and can be made, for example, from a round wire or a spring band simply and inexpensively.
  • the stop element which is operatively connected to the elastic element according to the invention, can be designed as a detent pin, but also, for example, in a ball shape or as a pin rounded in a suitable manner at the tip.
  • the elastic element only needs to have a sufficient pitch for reliable latching, so that the stop element can slide independently upon displacement of the tap element into a latching position of the elastic element.
  • the actuation of the changeover valve according to the invention via the tapping element can be effected via a shift gate as in conventional changeover valves.
  • a hydraulic actuation of the tap element and thus the changeover valve is conceivable.
  • the locking of the tapping element can advantageously take place via a shaped spring, which can be arranged, for example, captively in a groove of the valve housing.
  • the stop element can be conveniently used both to limit the switching path of the tapping element as well as for the function of locking or latching. A groove for guiding the tapping element into a locking position therefore does not have to be provided, while the hydraulic function of the tapping element with grooves for guiding the hydraulic fluid and thus for switching the effective connecting rod length of the connecting rod is maintained.
  • the inventive design of the switching valve can additional Locking elements and provided for this purpose in the tap element switching contours completely eliminated, so that the switching valve is designed to be simpler and less expensive overall.
  • sealing lines can be made longer on the tapping element, so that in addition the sealing of the changeover valve is improved.
  • a simple and cost-effective form spring as an elastic element can thus replace the compression spring, locking pin and spring guide of a conventional changeover valve.
  • the number of necessary components for the formation of a locking function can be reduced.
  • the stop element which is provided in known switching valves only for Heidelbergwegbegrenzung, is used in addition to locking the switch positions.
  • the elastic element according to the invention can basically be used in all mechanical switching valves, a combination with the check valves described is not absolutely necessary.
  • the elastic element may be formed as a shape spring.
  • a shaped spring can be produced in a suitable manner as a stamped and bent part.
  • a favorable shape can be achieved, which ensures the desired shape and pitch to represent the desired locking function.
  • a shape spring can be advantageously used in a groove to center themselves in this way and take a firm position.
  • the elastic element may be formed as a locking device.
  • two locking positions can be represented via a suitable control contour, which realize the two switching positions of the changeover valve by the Abgriffselement can be locked with the stop element in the two locking positions.
  • the control contour causes the stop element when moving the tapping element can only pass from one detent position to the other detent position by overcoming a defined, predetermined by the control contour force.
  • the elastic element is arranged in a further groove, which adjoins the groove in such a way that by means of the elastic element, the spring force on the stop member exercisable and the tapping element can be locked by means of the elastic element, wherein the two grooves with their respective Longitudinal extension are arranged parallel to each other.
  • the elastic element may at least partially protrude into the groove.
  • the two grooves can be designed to save space. It is advantageous if the two grooves on a common longitudinal side are at least partially open against each other, so that at least a part of the elastic element can protrude into the groove.
  • the elastic element may be formed as a clamping or leaf spring and at least partially arranged for cooperation with the stop element in the groove.
  • the elastic element may have a control contour, which automatically guides the stop element into at least one latching position which is assigned to one of the switch positions. If the stop element overcomes the highest position of the control contour, it is expedient pushed further by the elastic element by the spring action in the direction of the longitudinal axis of the tapping element and out, in order then to lock in the detent position.
  • the control contour can be provided with a suitable pitch.
  • the stop element can be provided movably with the tapping element.
  • the stop element may advantageously be provided at least partially integrated into the tapping element, so that tapping element and stop element can be displaced together axially.
  • stop element and tapping element can also be formed in one piece. The integration of the stop element in the tapping element simplifies the assembly of the changeover valve in an advantageous manner.
  • the stop element may be formed as a latching pin or as a ball.
  • the stop element, with the elastic element according to the invention is operatively connected, so as a detent pin, but also, for example, in the form of a ball or as suitably rounded at the top pin.
  • the elastic element then only needs to have a sufficient pitch for reliable latching, so that the stop element can slide independently upon displacement of the tap element into a latching position of the elastic element.
  • the stop element embodied as a ball can preferably be arranged in a corresponding recess of the tapping element. Due to the spring force of the elastic element, the ball is permanently pressed against the recess of the tapping element, so that it can be inserted into the recess without further attachment. However, it would also be conceivable to attach by means of gluing or other suitable fastening methods.
  • the second hydraulic connection can be closed in the first switching position and the first hydraulic connection can be closed in the second switching position.
  • the first hydraulic port may be open to present a direct hydraulic connection from the first cylinder of the eccentric adjusting device to the supply port of the connecting rod while the connection from the second cylinder to the supply port is interrupted.
  • the second hydraulic connection can then be open in order to represent a direct hydraulic connection from the second cylinder of the eccentric adjusting device to the supply connection of the connecting rod, while the connection from the first cylinder to the supply connection is interrupted.
  • two check valves may be provided which are integrated into the changeover valve and which in each case release a flow of hydraulic fluid in the direction of the first hydraulic connection or second hydraulic connection and block a flow of hydraulic fluid from the direction of the first hydraulic connection or the second hydraulic connection.
  • the two check valves may be suitably switched so that only hydraulic fluid from the supply line can flow into the two cylinders of the eccentric adjustment and not in the opposite direction.
  • the integration of the check valves in the switching valve allows a very compact design, which allows a very limited space of the eccentric adjustment.
  • the check valves may be arranged transversely to occurring in the connecting rod accelerations in accordance with the intended arrangement in the connecting rod.
  • check valves which can be advantageously designed as check valves, transverse to the high accelerations in the connecting rod, is advantageous that no mass forces in the longitudinal axis of the check valve occur, which can cause unintentional opening / closing a valve closing element in the valve seat. Also so uniform valve opening times and valve closing times can be conveniently achieved, which favor a reliable function of the eccentric adjusting device.
  • the check valves may be arranged parallel to occurring in the connecting rod accelerations in accordance with the intended arrangement in the connecting rod. Lying the check valves, which may be advantageously designed as check valves, parallel to the high accelerations in the connecting rod, it is advantageous that opening and / or closing of the check valve can be accelerated by favorable additional acceleration of the valve closing element, so that cheaper valve opening and closing can be achieved. Also, this uniform valve opening times and valve closing times can be advantageously achieved, which further promote reliable operation of the eccentric adjusting device.
  • the blocking valves can be positioned in such a way that the acceleration forces occurring in each case press a valve closing element into a valve seat in accordance with the intended arrangement in the connecting rod.
  • the check valves may conveniently be positioned such that the occurring acceleration forces / inertial forces, which act systemically opposite to the two cylinders of the eccentric adjusting device, each press a valve closing element in a valve seat.
  • the valve closing elements may be conical, so that in this way a very reliable closing of the check valve is ensured.
  • the check valves may be provided as check valves and in particular as ball check valves or as a cone seat valves.
  • Check valves as check valves have the advantage that they independently block a flow in one direction, while the hydraulic fluid in the other direction can flow through the check valve.
  • Ball check valves or Conical seat valves are suitable and very common types of such a check valve.
  • a connecting rod for an internal combustion engine with variable compression is proposed with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length, in which connecting rod an adjustment of the eccentric adjusting device by means of a switching valve is adjustable.
  • the eccentric adjusting device advantageously has an eccentric cooperating with an eccentric, with two pistons which are guided in each case displaceably in a hydraulic chamber and in which on the eccentric lever engaging eccentric rods of the eccentric adjusting device are mounted. Changing the travel will change the effective connecting rod length.
  • Such a connecting rod may thus comprise an eccentric adjusting device, which is provided in particular for switching the adjusting piston in the connecting rod for a variable compression of an internal combustion engine.
  • a rotation of the adjustable eccentric adjusting device is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric adjusting device at a power stroke of the internal combustion engine.
  • the rotational movement or adjustment is supported by hydraulic fluid, in particular engine oil, acted upon, integrated in the connecting rod piston.
  • the pistons prevent the eccentric adjusting device from re-dividing due to varying directions of force acting on the eccentric adjusting device.
  • the eccentric adjusting device may comprise at least one and preferably two cylinders each having a piston which is displaceably guided in a cylinder bore and connected to a support rod.
  • an inlet for supplying hydraulic fluid into the cylinders and a drain for discharging hydraulic fluid from the cylinders may be provided.
  • the pistons are arranged displaceably in hydraulic chambers and supplied with hydraulic fluid via hydraulic fluid lines. These prevent a backflow of the hydraulic fluid from the hydraulic chambers back into the hydraulic fluid lines.
  • the connected to the hydraulic chambers Hydraulic fluid lines interact at least partially with the changeover valve according to the invention.
  • the inflowing and draining of hydraulic fluid into and out of the cylinders can take place via the changeover valve.
  • two check valves may be provided, which are integrated in the changeover valve and which in each case enable or block a flow of hydraulic fluid in the direction of supply, wherein the sequence in each case bypasses the check valve in the changeover valve.
  • the two check valves may be suitably switched so that only hydraulic fluid from the supply line can flow into the two cylinders of the eccentric adjustment and not in the opposite direction.
  • the integration of the check valves in the switching valve allows a very compact design, which allows a very limited space of the eccentric adjustment.
  • Check valves as check valves have the advantage that they independently block a flow in one direction, while the hydraulic fluid in the other direction can flow through the check valve.
  • Ball check valves or conical seat valves are suitable and very common types of such a check valve.
  • a single line between the switching valve and the cylinder may be provided as an inlet and outlet.
  • the hydraulic fluid is desirably distributed in the changeover valve by corresponding connections between the two cylinders, for which reason the supply line essentially only serves to provide excess or missing hydraulic fluid due to leakage or due to the different volumes of the cylinders derive from the switching valve or nachzusaugen in the switching valve.
  • a further simplification can result from the fact that the inlets and outlets are each provided as a single line.
  • a supply line connect the changeover valve with an oil circuit of the internal combustion engine, for example via a groove in the Hublagerauge the connecting rod.
  • Fig. 1 shows an inventive connecting rod for an internal combustion engine with variable
  • Fig. 3 shows a switching valve according to an embodiment of the invention in
  • FIG. 4 shows the reversing valve of FIG. 3 in a further plan view
  • FIG. 5 the changeover valve from FIG. 3 in a further plan view
  • Fig. 6 is an enlarged detail of the plan view in Fig. 5;
  • FIG. 7 shows the switching valve of FIG. 3 in a further plan view
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of the switching valve taken along the line A-A in Fig. 7;
  • FIG. 9 shows the switching valve of FIG. 3 in a further plan view
  • Fig. 10 is a cross-sectional view of the switching valve taken along the line B-B in Fig. 9; ;
  • FIG. 1 1 shows a cross section through the switching valve along the line C-C in Fig. 9.
  • Fig. 12 is a switching valve according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 13 the changeover valve from FIG. 12 in a side view
  • Figure 14 is a longitudinal section through the switching valve along the line A-A in Fig. 12 .;
  • FIG. 15 shows a cross section through the changeover valve along the line BB in FIG. 12;
  • FIG. FIG. 16 shows the switching valve from FIG. 12 in a further plan view;
  • FIG. 17 shows the reversing valve from FIG. 12 in a further plan view
  • FIG. 19 the switching valve of FIG. 12 in a further spatial view.
  • FIGs 3 to 1 1 show various views and sections of a switching valve 5 according to the invention, which is provided in particular for a shown in Figures 1 and 2 connecting rod 1 for an internal combustion engine with variable compression.
  • the connecting rod 1 has an eccentric adjustment device 2 for adjusting an effective connecting rod length 50 with an eccentric 4, which interacts with a one-part or multi-part eccentric lever 3.
  • an adjustment of the eccentric adjusting device 2 by means of a switching valve 5 is adjustable.
  • the effective connecting rod length 50 is defined as the distance of the central axis of the Hublagerauges 70 from the central axis of the bore of the eccentric 4 as a connecting rod bearing eye 72 of the connecting rod 1.
  • a rotation of the adjustable eccentric adjusting device 2 is caused by the action of Mass and load forces of the internal combustion engine initiated, which act on the eccentric adjusting device at a power stroke of the internal combustion engine.
  • the rotary movement or adjusting movement is assisted by one or more hydraulic fluid, in particular motor oil, integrated piston 1, integrated in the connecting rod 1, or the pistons 6, 7 prevent the eccentric adjusting device 2 from returning due to varying directions of force acting on the eccentric Adjustment device 2 acting forces.
  • the pistons 6, 7 are operatively connected by means of support rods 8, 9 with the eccentric lever 3.
  • FIG. 2 which shows a section of the connecting rod 1
  • the pistons 6, 7 are displaceably guided in each case in a cylinder bore 10, 11 of a cylinder 12, 13.
  • the cylinders 12, 13 may be provided as a separate component or integrally with a connecting rod of the connecting rod 1.
  • the eccentric adjusting device may comprise a swivel motor having a rotor mounted in a stator, at least one first support chamber and at least one second support chamber being formed between at least one rotor blade of the rotor and at least one stator stator.
  • second support chamber are mutually variable by an adjustment of the rotor against the stator.
  • the processing of the connecting rod 1 and in particular of the connecting rod body is expensive and thus costly. Therefore, it can be advantageously provided that the connections of the inlets and the drains are made mainly via the switching valve 5, which is provided for controlling the hydraulic fluid flow. Furthermore, check valves 18, 19 may be provided, which are integrated in the changeover valve and which in each case enable or block a flow of hydraulic fluid in the direction of the inlet. The processes bypass the check valves 18, 19 in the switching valve 5 and can be provided with a throttled bore. Since the inlets and outlets as well as a supply line 20 emanate from the switching valve 5, the processing of the connecting rod body can be substantially simplified.
  • the supply line 20 connects the switching valve 5 with an oil circuit of the internal combustion engine, for example via the Hublagerauge 70.
  • the hydraulic fluid is basically in the switching valve 5 by appropriate connections between the two cylinders 12, 13 distributed ie that the supply line 20 essentially serves only to derive excess or missing hydraulic fluid due to leakage or due to the different volumes of the cylinders 12, 13 from the switching valve 5 or nachzusaugen in the switching valve 5.
  • a further simplification can result from the fact that the inlets and outlets are each provided as a single line.
  • the check valves 18. 19 can be provided as check valves, in particular ball check valves or conical seat valves.
  • the switching valve 5 has a tap element 21, which is arranged in a valve housing 22 and selectively displaceable in a first switching position or a second switching position, wherein in the first switching position, an inlet of the first cylinder 12 via a first hydraulic port 38 of the switching valve 5 with a Supply connection 42 of the switching valve 5 and thus with the supply line 20 of the connecting rod 1 and in the second switching position, an inlet of the second cylinder 13 via a second hydraulic port 40 of the switching valve 5 to the supply port 42 and thus connected to the supply line 20.
  • the second hydraulic connection 40 is further closed, while in the second switching position S2 the first hydraulic connection 38 is closed.
  • Figure 3 shows the switching valve 5 according to an embodiment of the invention in plan view.
  • valve housing 22 can be seen, from which on one side the tapping element 21, for example in a first switching position S1, protrudes.
  • a check valve 19 can be seen.
  • the supply port 42 can be seen as an outer groove on a part of the circumference of the valve housing 22.
  • FIG. 4 shows the switching valve 5 from FIG. 3 in a further plan view with valve housing 22 rotated by approximately 90 °.
  • the first and second hydraulic connections 38, 40 can be seen as grooves on the outer circumference of the valve housing 22.
  • the changeover valve 5 from FIG. 3 is shown rotated by a further 90 in a further plan view.
  • the valve housing 22 has an axially aligned groove 23 in which a stop element 24 of the tap element 21 is arranged to limit the switching path.
  • the stop element 24 is formed for example as a stop pin and, as shown in Figure 1 1, arranged in a bore of the tapping element 21.
  • the stopper member 24 may be formed as a detent pin, spherical or pin with rounded tip.
  • the stop element 24 is provided so as to be jointly movable with the tapping element 21.
  • An elastic element 25 is arranged in a further groove 36 which adjoins the groove 23 in the circumferential direction of the tap element 21 such that the elastic element 25 exerts a spring force on the stop element 24 and the stop element 24 in the switch positions S1 and S2 by means of elastic element 25 can be locked or latched.
  • the elastic element 25 is thus designed as a latching device.
  • the two grooves 23 and 36 are aligned with their respective longitudinal extent parallel to each other. In this case, the elastic element 25 can protrude into the groove 23 at least in regions at the common, mutually open longitudinal side.
  • the elastic element 25 further has a control contour 60, which automatically guides the stop element 24 into one of the latching positions 62, 64, which is assigned to one of the switch positions S1, S2.
  • a control contour 60 which automatically guides the stop element 24 into one of the latching positions 62, 64, which is assigned to one of the switch positions S1, S2.
  • the elastic element 25 is designed in the form of a shaped spring or clamping spring and can be produced, for example, from a round wire or a spring band simply and inexpensively.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of the plan view in FIG. 5, in which the stop element 24, which is latched in the first latching position 62 of the elastic element 25, can be clearly seen in its guide in the groove 23.
  • the elastic element 25, which is designed as a shaped spring, is clamped in the second groove 36, so that its position does not change.
  • the elastic element 25 is in the form of a flattened, open on one side eyelet, wherein in the region of the opening 66 of the eyelet, the two mutually facing ends of the shaped spring are flanged.
  • the opening 66 opposite flat side of the eyelet has an outwardly directed curvature, which represents the control contour 60.
  • the stop element 24 can be pushed with the tapping element 21 via the control contour 60 into the second detent position 64 of the elastic element 25.
  • the control contour 60 has a projecting into the groove 23 survey on the two sides mirror-symmetrically a slope is formed, which is dimensioned so that the stop element 24, as soon as it is moved in one direction and slides over the survey, automatically into the appropriate Locking position 62 or 64 slides. This requires only a small stroke in the control contour 60 and only a slight deflection of the elastic element 25.
  • the abutment element 24 Once the abutment element 24 has overcome the elevation of the control contour 60 between the two detent positions 62, 64, it can automatically slide into the second detent position 64 due to the spring action of the elastic element, which corresponds to the second switching position S2 of the reversing valve 5.
  • the control contour 60 of the elastic element 25 can advantageously replace a control contour on the stop element 24 in this way.
  • switching valve 5 Due to the inventive design of the switching valve 5 additional locking elements and provided for this purpose in the tap element 21 switching contours can be completely eliminated, so that the switching valve 5 is designed to be simpler and less expensive overall. By eliminating the switching contours sealing lines can be formed longer on the tap element 21, so that in addition the sealing of the switching valve 5 is improved.
  • the stop element 24, which is provided in known switching valves only for Heidelbergwegbegrenzung is used in addition to the locking of the switch positions.
  • the elastic element 25 according to the invention can in principle be used in all mechanical changeover valves; a combination with the non-return valves described is not absolutely necessary.
  • the switching valve 5 from FIG. 3 can be seen in a further plan view, which serves to define the sectional plane of the switching valve 5 shown in FIG. 8, where a cross section through the switching valve 5 along the line A-A in FIG.
  • the tapping element 21 is shown in connection with the supply connection 42.
  • the elastic element 25 is shown cut.
  • the stop element 24 lies in the switching position S1 outside the cutting plane, as can be seen in Figure 7.
  • FIG. 9 shows the switching valve 5 from FIG. 3 in a further plan view in order to define two further sectional planes for the cross sections shown in FIGS.
  • Figure 10 shows a cross section through the switching valve 5 along the line B-B in Figure 9, while Figure 1 1 shows a cross section along the line C-C.
  • the stop element 24 can be seen in section, which is partially integrated into the tapping element 21 and can be pressed in, for example.
  • FIGS 10 and 1 1 are exemplary conical seat valves 26, 27 refer to as check valves. Alternatively, ball check valves could be used.
  • the conical seat valves 26, 27 each have a valve closing element 28, 29, which is pressed by a valve spring 34, 35 in a valve seat 30, 31.
  • the cone-shaped Valve closing elements 28, 29 advantageously have an integrally formed spring guide 32, 33, which is guided in the valve housing 22 and ensures a long and reliable guidance of valve springs 34, 35.
  • the two conical seat valves 26, 27 are hydraulically connected to the first and second hydraulic connection 38, 40 of the changeover valve 5.
  • the check valves 18, 19 may be arranged transversely to occurring in the connecting rod 1 accelerations. If the check valves 18, 19 transverse to the high accelerations in the connecting rod 1, it is advantageous that no mass forces occur in the longitudinal axis of the check valve, which can cause unintentional opening / closing of a valve closing element 28, 29 in the valve seat 30, 31. Even so uniform valve opening times and valve closing times can be advantageously achieved, which favor a reliable function of the eccentric adjusting device 2.
  • FIGS. 12 to 19 show various views and sections of a further reversing valve 105 according to the invention, which is provided in particular for a connecting rod 1, shown in FIGS. 1 and 2, for a variable compression internal combustion engine.
  • the switching valve 105 basically has the same function as well as the same structure as the switching valve 5 described above. Therefore, components which have the same or similar shape and function are provided with reference numerals increased by 100, essentially omitting a renewed description and only the differences from the first embodiment are carried out.
  • the switching valve 105 has a tapping element 121, which in arranged in a first switching position or a second switching position, wherein in the first switching position, an inlet of the first cylinder 12 via a first hydraulic port 138 of the switching valve 105 with a supply port 142 of the switching valve 105 and thus with the supply line 20 of the Conrod 1 and in the second switching position, an inlet of the second cylinder 13 via a second hydraulic port 140 of the switching valve 105 to the supply port 142 and thus connected to the supply line 20.
  • the second hydraulic port 140 is further closed, while in the second switching position S2, the first hydraulic port 138 is closed.
  • FIGS. 14 and 15 show a longitudinal and a cross section along the line A-A and the line B-B of the switching valve 105, respectively.
  • the valve housing 122 has an axially aligned groove 123 in which a stop element 124 of the tapping element 121 is arranged for limiting the switching path.
  • the stop element 124 is formed as a ball and arranged in a corresponding recess 143 of the tapping element 121.
  • An elastic element 125 which is designed as a shaped spring and in particular as a clamping or leaf spring, is arranged to cooperate with the stop element 124 at least partially in the groove 123 of the stop element 124.
  • a central part 165 of the elastic element 125 forming a control contour 160 protrudes into the groove 123 and permanently presses the stop element 124 against the recess 143 of the tapping element 121 so that it is inserted into the recess 143 without further attachment can be.
  • the stop element 124 can be locked or latched in the switching positions S1 and S2 by means of the arc-shaped middle part 165 and the detent positions 162 and 164 created thereby. If the tapping element 121 is actuated, the stop element 124 overcomes the spring force and engages in a right position (FIG. 4), which corresponds to the second switching position S 2 of the changeover valve 105.
  • the elastic member 125 For attachment to the valve housing 122, the elastic member 125 each T-shaped end portions 167, 168, which each with their T-legs in the longitudinal direction extend extending projections 173, 174, as can be seen in particular in Figures 18 and 19, which show spatial representations of the switching valve 105.
  • switching valve 105 Due to the inventive design of the switching valve 105 additional locking elements and provided for this purpose in the tap element 21 switching contours can be completely eliminated, so that the switching valve 105 is designed to be simpler and less expensive overall. Due to the omission of the switching contours, sealing distances on the tapping element 121 can be made longer, so that in addition the sealing of the reversing valve 105 is improved.
  • the stop element 124 which is provided in known switching valves only for Heidelbergwegbegrenzung is used in addition to the locking of the switch positions.
  • This embodiment has the particular advantage that an adaptation of the invention in the context of the known switching valve is possible without changes in the outer contours and dimensions of the changeover valve are necessary.
  • the elastic element 125 according to the invention can basically be used in all mechanical changeover valves; a combination with the non-return valves described is not absolutely necessary.
  • both described embodiments of the change-over valve 5, 105 can also be used in a connecting rod with an eccentric adjusting device which comprises a pivoting motor which has a rotor mounted in a stator, wherein at least one rotor blade of the rotor and at least one stator blade of the stator at least a first support chamber and at least one second support chamber are formed.
  • second support chamber are mutually variable by an adjustment of the rotor against the stator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil (5, 105) zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms mit einem Abgriffselement (21, 125), welches in einem Ventilgehäuse (22, 122) angeordnet und wahlweise in eine erste Schaltstellung (S1) oder eine zweite Schaltstellung (S2) verlagerbar ist. In der ersten Schaltstellung (S1) ist ein erster Hydraulikanschluss (38, 138) mit einem Versorgungsanschluss (42, 142) und in der zweiten Schaltstellung (S2) ein zweiter Hydraulikanschluss (40, 140) mit dem Versorgungsanschluss (42, 142) verbunden. Das Ventilgehäuse (22, 122) weist dabei eine Nut (23, 123) auf, in welcher ein Anschlagelement (24, 124) des Abgriffselements (21, 121) zur Begrenzung des Schaltweges angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein elastisches Element (25, 125) vorgesehen, welches mit dem Anschlagelement (24, 124) derart zusammenwirkt, dass mittels des elastischen Elements (25, 125) eine Federkraft auf das Anschlagelement (24, 124) ausübbar und das Abgriffselement (21, 121) mittels des elastischen Elements (25, 125) arretierbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Pleuel (1) mit einem solchen Umschaltventil (5, 105).

Description

Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms und Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einem Umschaltventil
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, insbesondere für ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Versteileinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Ferner betrifft die Erfindung ein Pleuel mit einem derartigen Umschaltventil.
Stand der Technik
Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes„Klopfen" der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein„Klopfen" auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulisch oder mechanisch betätigbaren Umschaltventilen eine Exzenter- VerStelleinrichtung eines Pleuels betätigen. Ein gattungsgemäßes Umschaltventil ist beispielsweise aus der DE 10 2012 1 12 461 A1 zu entnehmen. Ein Abgriffselement des darin beschriebenen Umschaltelements ist mittels einer Rastkugel und einer Feder in zwei Schaltstellungen arretierbar, wobei die Rastkugel mit zwei in dem Abgriffselement ausgebildeten Rastnuten zusammenwirkt.
Offenbarung der Erfindung
Der Aufbau des bekannten Umschaltventils wird als aufwendig und damit kostenintensiv angesehen. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein dahingehend verbessertes Umschaltventil und ein Pleuel mit einem verbesserten Umschaltventil zu schaffen.
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgeschlagen, mit einem Abgriffselement, welches in einem Ventilgehäuse angeordnet und wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung ein erster Hydraulikanschluss mit einem Versorgungsanschluss und in der zweiten Schaltstellung ein zweiter Hydraulikanschluss mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist. Das Ventilgehäuse weist dabei eine Nut auf, in welcher ein Anschlagelement des Abgriffselements zur Begrenzung des Schaltweges angeordnet ist.
Das Umschaltventil kann insbesondere in einem Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Versteileinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge eingesetzt werden. Bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Umschaltventils in das Pleuel kann in der ersten Schaltstellung ein Zulauf eines ersten Zylinders der Exzenter-Versteileinrichtung über den ersten Hydraulikanschluss und den Versorgungsanschluss des Umschaltventils mit einer Versorgungsleitung des Pleuels und in der zweiten Schaltstellung ein Zulauf eines zweiten Zylinders der Exzenter- Versteileinrichtung über den ersten Hydraulikanschluss und den Versorgungsanschluss des Umschaltventils mit der Versorgungsleitung des Pleuels verbunden sein.
Das Anschlagelement kann beispielsweise als Anschlagstift ausgebildet und, beispielsweise in einer Bohrung des Abgriffselements befestigt sein. Weiter ist ein elastisches Element vorgesehen, welches mit dem Anschlagelement derart zusammenwirkt, dass das elastische Element eine Federkraft auf das Anschlagelement ausübt und die Schaltstellungen des Abgriffselements mittels des elastischen Elementes arretierbar bzw. einrastbar sind. Das elastische Element bewirkt dabei mit seiner in Richtung des Anschlagelements gerichteten Federkraft ein Verrasten des Anschlagelements in einer ersten Rastposition und arretiert damit eine erste Schaltstellung des Umschaltventils. Wird das Abgriffselement betätigt, überwindet das Anschlagelement die Federkraft und rastet in einer zweiten Rastposition ein, welche der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils entspricht.
Das elastische Element kann in Form einer Formfeder ausgebildet sein und kann beispielsweise aus einem Runddraht oder einem Federband einfach und kostengünstig hergestellt sein. Das Anschlagelement, das mit dem elastischen Element erfindungsgemäß in Wirkzusammenhang steht, kann als Rastpin, aber auch beispielsweise in Kugeiform oder als in geeigneter Weise an der Spitze verrundeter Stift ausgebildet sein. Das elastische Element braucht für eine zuverlässige Verrastung lediglich eine ausreichende Steigung aufweisen, so dass das Anschlagelement selbstständig bei Verschieben des Abgriffselements in eine Rastposition des elastischen Elements gleiten kann.
Die Betätigung des erfindungsgemäßen Umschaltventils über das Abgriffselement kann dabei wie bei üblichen Umschaltventilen über eine Schaltkulisse erfolgen. Alternativ ist auch eine hydraulische Betätigung des Abgriffselements und damit des Umschaltventils denkbar. Die Arretierung des Abgriffselements kann dabei vorteilhaft über eine Formfeder erfolgen, welche beispielsweise verliersicher in einer Nut des Ventilgehäuses angeordnet sein kann. Das Anschlagelement kann günstigerweise sowohl zur Begrenzung des Schaltwegs des Abgriffselements wie auch für die Funktion des Arretierens oder Einrastens genutzt werden. Eine Nut zur Führung des Abgriffselements in eine Rastposition muss deshalb nicht vorgesehen werden, während die hydraulische Funktion des Abgriffselements mit Nuten zur Führung der Hydraulikflüssigkeit und damit zum Umschalten der effektiven Pleuellänge des Pleuels erhalten bleibt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Umschaltventils können zusätzliche Rastelemente und hierfür im Abgriffselement vorgesehene Schaltkonturen vollständig entfallen, so dass das Umschaltventil insgesamt einfacher und kostengünstiger ausgestaltet ist. Durch den Wegfall der Schaltkonturen können Dichtstrecken am Abgriffselement länger ausgebildet werden, so dass zusätzlich die Abdichtung des Umschaltventils verbessert wird. Eine einfache und kostengünstige Formfeder als elastisches Element kann so Druckfeder, Rastpin und Federführung eines herkömmlichen Umschaltventils ersetzen. Die Anzahl an notwendigen Bauelementen für die Ausbildung einer Rastfunktion kann reduziert werden. Das Anschlagelement, welches in bekannten Umschaltventilen lediglich zur Schaltwegbegrenzung vorgesehen ist, wird zusätzlich zur Arretierung der Schaltstellungen verwendet.
Das erfindungsgemäße elastische Element kann grundsätzlich in allen mechanischen Umschaltventilen Anwendung finden, eine Kombination mit den beschriebenen Rückschlagventilen ist nicht zwingend notwendig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element als Formfeder ausgebildet sein. Eine Formfeder lässt sich in geeigneter Weise als Stanzbiegeteil herstellen. So kann eine günstige Formgebung erreicht werden, welche die gewünschte Bauform und Steigung sicherstellt, um die angestrebte Rastfunktion darzustellen. Auch kann eine Formfeder vorteilhaft in eine Nut eingesetzt werden, um sich auf diese Weise selbst zu zentrieren und eine feste Position einzunehmen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element als Rastvorrichtung ausgebildet sein. Mit dem elastischen Element können so über eine geeignete Steuerkontur beispielsweise zwei Rastpositionen dargestellt werden, welche die beiden Schaltpositionen des Umschaltventils realisieren, indem das Abgriffselement mit dem Anschlagelement in den beiden Rastpositionen arretierbar ist. Die Steuerkontur bewirkt, dass das Anschlagelement beim Verschieben des Abgriffselements nur durch Überwinden einer definierten, durch die Steuerkontur vorgegebenen Kraft von einer Rastposition in die andere Rastposition gelangen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das elastische Element in einer weiteren Nut angeordnet, welche sich derart an die Nut anschließt, dass mittels des elastischen Elements die Federkraft auf das Anschlagelement ausübbar und das Abgriffselement mittels des elastischen Elements arretierbar ist, wobei die beiden Nuten mit ihrer jeweiligen Längserstreckung parallel zueinander angeordnet sind. Dies erlaubt eine kompakte und platzsparende Ausgestaltung des Umschaltventils, insbesondere eine günstige Anordnung des elastischen Elements, welche möglichst dicht benachbart zu dem Anschlagelement sein kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element wenigstens bereichsweise in die Nut hineinragen. Die beiden Nuten können platzsparend ausgeführt werden. Dabei ist es günstig, wenn die beiden Nuten an einer gemeinsamen Längsseite wenigstens teilweise offen gegeneinander ausgebildet sind, so dass wenigstens ein Teil des elastischen Elements in die Nut hineinragen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element als Klemm- bzw. Blattfeder ausgebildet und zumindest teilweise zum Zusammenwirken mit dem Anschlagelement in der Nut angeordnet sein. Diese Ausgestaltung erlaubt eine Adaption der Erfindung im Rahmen des bekannten Umschaltventils, ohne dass Änderungen der äußeren Konturen und Maßen des Umschaltventils notwendig sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das elastische Element eine Steuerkontur aufweisen, die das Anschlagelement selbsttätig in wenigstens eine Rastposition führt, die einer der Schaltstellungen zugeordnet ist. Wenn das Anschlagelement die höchste Position der Steuerkontur überwindet, wird es zweckmäßig von dem elastischen Element durch die Federwirkung in Richtung der Längsachse des Abgriffselements weitergedrückt und geführt, um dann in der Rastposition einzurasten. Um dieses gewünschte Verhalten zu erreichen, kann die Steuerkontur mit einer passenden Steigung versehen sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anschlagelement mit dem Abgriffselement bewegbar vorgesehen sein. Das Anschlagelement kann vorteilhaft wenigstens teilweise in das Abgriffselement integriert vorgesehen sein, so dass Abgriffselement und Anschlagelement gemeinsam axial verschoben werden können. Alternativ können Anschlagelement und Abgriffselement auch einstückig ausgebildet sein. Die Integration des Anschlagelements in das Abgriffselement vereinfacht die Montage des Umschaltventils in vorteilhafter Weise.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anschlagelement als Rastpin oder als Kugel ausgebildet sein. Das Anschlagelement, das mit dem elastischen Element erfindungsgemäß in Wirkzusammenhang steht, kann so als Rastpin, aber auch beispielsweise in Kugelform oder als in geeigneter Weise an der Spitze verrundeter Stift ausgebildet sein. Das elastische Element braucht dann für eine zuverlässige Verrastung lediglich eine ausreichende Steigung aufweisen, so dass das Anschlagelement selbstständig bei Verschieben des Abgriffselements in eine Rastposition des elastischen Elements gleiten kann.
Das als Kugel ausgebildete Anschlagelement kann vorzugsweise in einer entsprechenden Ausnehmung des Abgriffselements angeordnet sein. Durch die Federkraft des elastischen Elements wird die Kugel dabei permanent gegen die Ausnehmung des Abgriffselements gepresst, so dass diese ohne weitere Befestigung in die Ausnehmung eingelegt werden kann. Denkbar wäre jedoch auch eine Befestigung mittels Kleben oder anderen geeigneten Befestigungsverfahren.
Vorteilhaft kann in der ersten Schaltstellung der zweite Hydraulikanschluss verschlossen sein und in der zweiten Schaltstellung der erste Hydraulikanschluss verschlossen sein. Damit kann in der ersten Schaltstellung der erste Hydraulikanschluss offen sein, um eine direkte hydraulische Verbindung von dem ersten Zylinder der Exzenter-Versteileinrichtung zu dem Versorgungsanschluss des Pleuels darzustellen, während die Verbindung vom zweiten Zylinder zu dem Versorgungsanschluss unterbrochen ist. In der zweiten Schaltstellung kann dann der zweite Hydraulikanschluss offen sein, um eine direkte hydraulische Verbindung von dem zweiten Zylinder der Exzenter- VerStelleinrichtung zu dem Versorgungsanschluss des Pleuels darzustellen, während die Verbindung vom ersten Zylinder zu dem Versorgungsanschluss unterbrochen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können zwei Sperrventile vorgesehen sein, welche in das Umschaltventil integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung erster Hydraulikanschluss oder zweiter Hydraulikanschluss freigeben und einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus Richtung erstem Hydraulikanschluss oder zweitem Hydraulikanschluss sperren. Die beiden Sperrventile können zweckmäßig so geschaltet sein, dass nur Hydraulikflüssigkeit aus der Versorgungsleitung in die beiden Zylinder der Exzenter-Verstelleinrichtung fließen kann und nicht in umgekehrter Richtung. Die Integration der Sperrventile in das Umschaltventil erlaubt eine sehr kompakte Bauweise, welche einen sehr begrenzten Bauraum der Exzenter- Verstelleinrichtung ermöglicht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile quer zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet sein. Liegen die Sperrventile, welche vorteilhaft als Rückschlagventile ausgebildet sein können, quer zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel, ist von Vorteil, dass keine Massen kräfte in Längsachse des Rückschlagventils auftreten, die ein ungewolltes Öffnen/Verschließen eines Ventilschließelements im Ventilsitz bewirken können. Auch können so gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten günstigerweise erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter-Versteileinrichtung begünstigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile parallel zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet sein. Liegen die Sperrventile, welche vorteilhaft als Rückschlagventile ausgebildet sein können, parallel zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel, ist von Vorteil, dass ein Öffnen und/oder Schließen des Sperrventils durch günstige zusätzliche Beschleunigung des Ventilschließelements beschleunigt werden kann, so dass günstigere Ventilöffnungs- und Schließzeiten erreicht werden können. Auch können dadurch gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten vorteilhaft erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter-Versteileinrichtung weiter begünstigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile derart positioniert angeordnet sein, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen. Die Sperrventile können zweckmäßigerweise derart positioniert angeordnet sein, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte/Massenkräfte, welche systembedingt entgegengesetzt auf die beiden Zylinder der Exzenter-Versteileinrichtung wirken, jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen. Die Ventilschließelemente können dabei kegelförmig ausgebildet sein, so dass auf diese Weise ein sehr zuverlässiges Schließen des Sperrventils gewährleistet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sperrventile als Rückschlagventile und insbesondere als Kugelrückschlagventile oder als Kegelsitzventile vorgesehen sein. Rückschlagventile als Sperrventile weisen dabei den Vorteil auf, dass sie selbständig einen Durchfluss in einer Richtung sperren, während die Hydraulikflüssigkeit in der anderen Richtung durch das Sperrventil durchfließen kann. Kugelrückschlagventile oder Kegelsitzventile sind dabei geeignete und sehr verbreitete Bauformen eines solchen Sperrventils.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- VerStelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge vorgeschlagen, bei welchem Pleuel ein Verstellweg der Exzenter- Verstelleinrichtung mittels eines Umschaltventils verstellbar ist. Die Exzenter- Verstelleinrichtung weist vorteilhaft einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter auf, mit zwei Kolben, welche jeweils in einer Hydraulikkammer verschiebbar geführt sind und in welchen an dem Exzenterhebel angreifende Exzenterstangen der Exzenter- Versteileinrichtung gelagert sind. Durch die Änderung des Verstellwegs wird die effektive Pleuelstangenlänge geändert. Damit kann die Verdichtung einer Brennkraftmaschine gesteuert werden. Ein solches Pleuel kann so eine Exzenter- Versteileinrichtung umfassen, die insbesondere zum Schalten der Stellkolben in dem Pleuel für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter- Versteileinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften der Brennkraftmaschine eingeleitet, die bei einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine auf die Exzenter-Versteileinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Versteileinrichtung wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel integrierte Kolben unterstützt. Die Kolben verhindern ein Rücksteilen der Exzenter- VerStelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Versteileinrichtung wirkenden Kräfte.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Exzenter- Versteileinrichtung wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder mit jeweils einem Kolben aufweisen, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist. Dabei können vorteilhaft ein Zulauf zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder sowie ein Ablauf zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Zylindern vorgesehen sein. Die Kolben sind in Hydraulikkammern verschiebbar angeordnet und über Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikflüssigkeitsleitungen. Die mit den Hydraulikkammern verbundenen Hydraulikflüssigkeitsleitungen wirken wenigstens teilweise mit dem erfindungsgemäßen Umschaltventil zusammen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Zulaufen und Ablaufen von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Zylindern über das Umschaltventil erfolgen. Weiter können zwei Sperrventile vorgesehen sein, welche in das Umschaltventil integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf freigeben oder sperren, wobei der Ablauf jeweils das Sperrventil im Umschaltventil umgeht. Die beiden Sperrventile können zweckmäßig so geschaltet sein, dass nur Hydraulikflüssigkeit aus der Versorgungsleitung in die beiden Zylinder der Exzenter-Verstelleinrichtung fließen kann und nicht in umgekehrter Richtung. Die Integration der Sperrventile in das Umschaltventil erlaubt eine sehr kompakte Bauweise, welche einen sehr begrenzten Bauraum der Exzenter- Verstelleinrichtung ermöglicht. Rückschlagventile als Sperrventile weisen dabei den Vorteil auf, dass sie selbständig einen Durchfluss in einer Richtung sperren, während die Hydraulikflüssigkeit in der anderen Richtung durch das Sperrventil durchfließen kann. Kugelrückschlagventile oder Kegelsitzventile sind dabei geeignete und sehr verbreitete Bauformen eines solchen Sperrventils.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann jeweils eine einzige Leitung zwischen dem Umschaltventil und dem Zylinder als Zulauf und Ablauf vorgesehen sein. Wenn die Zuläufe und Abläufe über das Umschaltventil erfolgen, wird die Hydraulikflüssigkeit günstigerweise im Umschaltventil durch entsprechende Verbindungen zwischen den beiden Zylindern verteilt, weshalb die Versorgungsleitung im Wesentlichen nur dazu dient, überschüssige bzw. fehlende Hydraulikflüssigkeit aufgrund von Leckage bzw. aufgrund der unterschiedlichen Volumen der Zylinder aus dem Umschaltventil abzuleiten oder in das Umschaltventil nachzusaugen. Eine weitere Vereinfachung kann sich dadurch ergeben, dass die Zuläufe und Abläufe jeweils als eine einzige Leitung vorgesehen sind.
Vorteilhaft kann eine Versorgungsleitung das Umschaltventil mit einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine, beispielsweise über eine Nut im Hublagerauge des Pleuels, verbinden. Damit ist eine effiziente Versorgung der Exzenter-Verstelleinrichtung des Pleuels mit Hydraulikflüssigkeit sichergestellt. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler
Verdichtung in Draufsicht;
Fig. 2 das Pleuel aus Fig. 1 im Längsschnitt;
Fig. 3 ein Umschaltventil nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in
Draufsicht;
Fig. 4 das Umschaltventil aus Fig. 3 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 5 das Umschaltventil aus Fig. 3 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 6 eine Detailvergrößerung der Draufsicht in Fig. 5;
Fig. 7 das Umschaltventil aus Fig. 3 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 8 einen Querschnitt durch das Umschaltventil entlang der Linie A-A in Fig. 7;
Fig. 9 das Umschaltventil aus Fig. 3 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 10 einen Querschnitt durch das Umschaltventil entlang der Linie B-B in Fig. 9; ;
Fig. 1 1 einen Querschnitt durch das Umschaltventil entlang der Linie C-C in Fig. 9;
Fig. 12 ein Umschaltventil nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in
Draufsicht;
Fig. 13 das Umschaltventil aus Fig. 12 in einer Seitenansicht;
Fig. 14 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil entlang der Linie A-A in Fig. 12;
Fig. 15 einen Querschnitt durch das Umschaltventil entlang der Linie B-B in Fig. 12; Fig. 16 das Umschaltventil aus Fig. 12 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 17 das Umschaltventil aus Fig. 12 in einer weiteren Draufsicht;
Fig. 18 das Umschaltventil aus Fig. 12 in einer räumlichen Ansicht und
Fig. 19 das Umschaltventil aus Fig. 12 in einer weiteren räumlichen Ansicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Die Figuren 3 bis 1 1 zeigen verschiedene Ansichten und Schnitte eines erfindungsgemäßen Umschaltventils 5, welches insbesondere für ein in den Figuren 1 und 2 gezeigtes Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgesehen ist. Das Pleuel 1 weist eine Exzenter-Versteileinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge 50 mit einem Exzenter 4 auf, welcher mit einem ein- oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkt. Dabei ist ein Verstellweg der Exzenter- Versteileinrichtung 2 mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar. Die effektive Pleuelstangenlänge 50 ist dabei als Abstand der Mittelachse des Hublagerauges 70 von der Mittelachse der Bohrung des Exzenters 4 als Pleuellagerauge 72 des Pleuels 1 definiert.
Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter- Versteileinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter- Versteileinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Versteileinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rücksteilen der Exzenter- Versteileinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter- Versteileinrichtung 2 wirkenden Kräfte. Die Kolben 6, 7 sind mittels Stützstangen 8, 9 mit dem Exzenterhebel 3 wirkverbunden.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, welche einen Schnitt des Pleuels 1 zeigt, sind die Kolben 6, 7 jeweils in einer Zylinderbohrung 10, 1 1 eines Zylinders 12, 13 verschiebbar geführt. Die Zylinder 12, 13 können als separates Bauteil oder einteilig mit einem Pleuelkörper des Pleuels 1 vorgesehen sein. Ebenso ist es grundsätzlich denkbar, das Pleuel 1 mit nur einem Zylinder vorzusehen und einen doppelwirkenden Kolben einzusetzen.
Weiter sind in dem Schnitt nicht dargestellte Zuläufe zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Umschaltventil 5 in durch die Zylinderbohrungen 10, 1 1 gebildete Hydraulikkammern sowie nicht dargestellte Abläufe zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Hydraulikkammern zum Umschaltventil 5 vorgesehen.
Alternativ zur beschriebenen Ausführungsform kann die Exzenter-Versteileinrichtung einen Schwenkmotor umfassen, welcher einen in einem Stator gelagerten Rotor aufweist, wobei zwischen wenigstens einem Rotorflügel des Rotors und wenigstens einem Statorflügel des Stators wenigstens eine erste Stützkammer und wenigstens eine zweite Stützkammer ausgebildet sind. Ein Volumen der ersten Stützkammer und ein Volumen der
zweiten Stützkammer sind dabei durch eine Verstellung von Rotor gegen Stator komplementär zueinander veränderbar.
Die Bearbeitung des Pleuels 1 und insbesondere des Pleuelkörpers ist aufwendig und damit kostenintensiv. Daher kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Verbindungen der Zuläufe und der Abläufe hauptsächlich über das Umschaltventil 5 erfolgen, welches zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgesehen ist. Ferner können Sperrventile 18, 19 vorgesehen sein, welche in das Umschaltventil integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf freigeben oder sperren. Die Abläufe umgehen die Sperrventile 18, 19 im Umschaltventil 5 und können mit einer gedrosselten Bohrung versehen sein. Da die Zu- und Abläufe sowie eine Versorgungsleitung 20 von dem Umschaltventil 5 ausgehen, kann die Bearbeitung des Pleuelkörpers wesentlich vereinfacht werden.
Die Versorgungsleitung 20 verbindet das Umschaltventil 5 mit einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine, beispielsweise über das Hublagerauge 70. Wenn die Zu- und Abläufe jedoch über das Umschaltventil 5 erfolgen, wird die Hydraulikflüssigkeit grundsätzlich im Umschaltventil 5 durch entsprechende Verbindungen zwischen den beiden Zylindern 12, 13 verteilt, d.h. dass die Versorgungsleitung 20 im Wesentlichen nur dazu dient, überschüssige bzw. fehlende Hydraulikflüssigkeit aufgrund von Leckage bzw. aufgrund der unterschiedlichen Volumen der Zylinder 12, 13 aus dem Umschaltventil 5 abzuleiten oder in das Umschaltventil 5 nachzusaugen.
Eine weitere Vereinfachung kann sich dadurch ergeben, dass die Zu- und Abläufe jeweils als eine einzige Leitung vorgesehen sind.
Die Sperrventile 18. 19 können als Rückschlagventile, insbesondere Kugelrückschlagventile oder Kegelsitzventile vorgesehen sein.
Liegen die Rückschlagventile 18, 19, wie in Figur 2 angedeutet, quer zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel, ist von Vorteil, dass keine Massen kräfte in Längsachse des Rückschlagventils auftreten, die ein ungewolltes Öffnen/Verschließen bewirken können.
Das erfindungsgemäße Umschaltventil 5 weist ein Abgriffselement 21 auf, welches in einem Ventilgehäuse 22 angeordnet und wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung ein Zulauf des ersten Zylinders 12 über einen ersten Hydraulikanschluss 38 des Umschaltventils 5 mit einem Versorgungsanschluss 42 des Umschaltventils 5 und damit mit der Versorgungsleitung 20 des Pleuels 1 und in der zweiten Schaltstellung ein Zulauf des zweiten Zylinders 13 über einen zweiten Hydraulikanschluss 40 des Umschaltventils 5 mit dem Versorgungsanschluss 42 und damit mit der Versorgungsleitung 20 verbunden ist. In der ersten Schaltstellung S1 ist weiter der zweite Hydraulikanschluss 40 verschlossen, während in der zweiten Schaltstellung S2 der erste Hydraulikanschluss 38 verschlossen ist. Figur 3 zeigt das Umschaltventil 5 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht. Dabei ist das Ventilgehäuse 22 zu erkennen, aus dem auf einer Seite das Abgriffselement 21 , beispielsweise in einer ersten Schaltstellung S1 , herausragt. In der Draufsicht ist ein Sperrventil 19 zu erkennen. Ebenfalls ist der Versorgungsanschluss 42 als äußere Nut auf einem Teil des Umfangs des Ventilgehäuses 22 zu erkennen.
Figur 4 zeigt das Umschaltventil 5 aus Figur 3 in einer weiteren Draufsicht mit um ca. 90 gedrehtem Ventilgehäuse 22. In dieser Darstellung sind der erste und zweite Hydraulikanschluss 38. 40 als Nuten auf dem Außenumfang des Ventilgehäuses 22 zu sehen.
In Figur 5 ist das Umschaltventil 5 aus Figur 3 in einer weiteren Draufsicht um weitere 90 gedreht dargestellt. Wie beispielsweise Figur 5 zu entnehmen ist, weist das Ventilgehäuse 22 eine axial ausgerichtete Nut 23 auf, in welcher ein Anschlagelement 24 des Abgriffselements 21 zur Begrenzung des Schaltweges angeordnet ist. Das Anschlagelement 24 ist beispielsweise als Anschlagstift ausgebildet und, wie aus Figur 1 1 ersichtlich, in einer Bohrung des Abgriffselements 21 angeordnet. Alternativ kann das Anschlagelement 24 auch als Rastpin, kugelförmig oder als Stift mit verrundeter Spitze ausgebildet sein. Das Anschlagelement 24 ist mit dem Abgriffselement 21 so gemeinsam bewegbar vorgesehen.
Ein elastisches Element 25 ist in einer weiteren Nut 36 angeordnet, welche sich derart in Umfangsrichtung des Abgriffselements 21 an die Nut 23 anschließt, dass das elastische Element 25 eine Federkraft auf das Anschlagelement 24 ausübt und das Anschlagelement 24 in den Schaltstellungen S1 und S2 mittels des elastischen Elementes 25 arretierbar bzw. einrastbar ist. Das elastische Element 25 ist so als Rastvorrichtung ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Nuten 23 und 36 mit ihrer jeweiligen Längserstreckung parallel zueinander ausgerichtet. Dabei kann das elastische Element 25 wenigstens bereichsweise an der gemeinsamen, zueinander offenen Längsseite in die Nut 23 hineinragen.
Das elastische Element 25 weist weiter eine Steuerkontur 60 auf, die das Anschlagelement 24 selbsttätig in eine der Rastpositionen 62, 64 führt, die jeweils einer der Schaltstellungen S1 , S2 zugeordnet ist. Insbesondere aus Figur 6, welche einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 5 gezeigten Ansicht des Umschaltventils 5 zeigt, ist ersichtlich, dass das elastische Element 25 mit seiner in Richtung des Anschlagelements 24 gerichteten Federkraft eine dargestellte, rechte Position des Anschlagelements 24 und damit eine erste Schaltstellung S1 des Abgriffselements 21 arretiert. Wird das Abgriffselement 21 betätigt, überwindet das Anschlagelement 24 die Federkraft und rastet in einer linken Position, welche der zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 5 entspricht, ein.
Das elastische Element 25 ist in Form einer Formfeder bzw. Klemmfeder ausgebildet und kann beispielsweise aus einem Runddraht oder einem Federband einfach und kostengünstig hergestellt sein.
Figur 6 zeigt dazu eine Detailvergrößerung der Draufsicht in Figur 5, bei dem das Anschlagelement 24, welches in der ersten Rastposition 62 des elastischen Elements 25 verrastet ist, in seiner Führung in der Nut 23 deutlich zu erkennen ist. Das elastische Element 25, welches als Formfeder ausgebildet ist, ist in der zweiten Nut 36 eingeklemmt, so dass seine Position sich nicht verändert. In dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das elastische Element 25 in Form einer flach gedrückten, einseitig offenen Öse ausgebildet, wobei im Bereich der Öffnung 66 der Öse die beiden zueinander zeigenden Enden der Formfeder umgebördelt sind. Die der Öffnung 66 gegenüberliegende Flachseite der Öse weist eine nach außen gerichtete Wölbung auf, welche die Steuerkontur 60 darstellt. Durch die Öffnung 66 der Öse kann das elastische Element 25 zusammengedrückt werden und in zusammengedrücktem Zustand in die zweite Nut 36 günstig eingebracht werden. Nach dem Wiederausdehnen der Öse in der zweiten Nut 36 ist das elastische Element 25 in der zweiten Nut 36 verliersicher fixiert.
Das Anschlagelement 24 kann mit dem Abgriffselement 21 über die Steuerkontur 60 in die zweite Rastposition 64 des elastischen Elements 25 geschoben werden. Die Steuerkontur 60 weist eine in die Nut 23 ragende Erhebung auf, auf deren beiden Seiten spiegelsymmetrisch eine Steigung ausgebildet ist, die so bemessen ist, dass das Anschlagelement 24, sobald es in einer Richtung bewegt wird und über die Erhebung gleitet, automatisch in die entsprechende Rastposition 62 oder 64 gleitet. Dies erfordert einen nur geringen Hub in der Steuerkontur 60 und auch nur ein geringes Einfedern des elastischen Elements 25.
Hat das Anschlagelement 24 erst einmal die Erhebung der Steuerkontur 60 zwischen den beiden Rastpositionen 62, 64 überwunden hat, kann auf Grund der Federwirkung des elastischen Elements von selbst in die zweite Rastposition 64 gleiten, welche der zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 5 entspricht. Die Steigung der Steuerkontur 60 des elastischen Elements 25, welche als Formfeder ausgebildet ist, bestimmt dabei die im Wesentlichen die Funktion des Verrastens. Die Steuerkontur 60 des elastischen Elements 25 kann auf diese Weise vorteilhaft eine Steuerkontur an dem Anschlagelement 24 ersetzen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Umschaltventils 5 können zusätzliche Rastelemente und hierfür im Abgriffselement 21 vorgesehene Schaltkonturen vollständig entfallen, so dass das Umschaltventil 5 insgesamt einfacher und kostengünstiger ausgestaltet ist. Durch den Wegfall der Schaltkonturen können Dichtstrecken am Abgriffselement 21 länger ausgebildet werden, so dass zusätzlich die Abdichtung des Umschaltventils 5 verbessert wird. Das Anschlagelement 24, welches in bekannten Umschaltventilen lediglich zur Schaltwegbegrenzung vorgesehen ist, wird zusätzlich zur Arretierung der Schaltstellungen verwendet.
Es wird ausdrücklich erwähnt, dass das erfindungsgemäße elastische Element 25 grundsätzlich in allen mechanischen Umschaltventilen Anwendung finden kann, eine Kombination mit den beschriebenen Rückschlagventilen ist nicht zwingend notwendig.
In Figur 7 ist das Umschaltventil 5 aus Figur 3 in einer weiteren Draufsicht zu sehen, welche zur Definition der in Figur 8 dargestellten Schnittebene des Umschaltventils 5 dient, wo ein Querschnitt durch das Umschaltventil 5 entlang der Linie A-A in Figur 7 dargestellt ist. Im Schnitt ist das Abgriffselement 21 in Verbindung mit dem Versorgungsanschluss 42 gezeigt. Weiter ist das elastische Element 25 angeschnitten dargestellt. Das Anschlagelement 24 liegt in der Schaltstellung S1 außerhalb der Schnittebene, wie in Figur 7 zu erkennen ist. Am Rand des Ventilgehäuses 22 sind die beiden Sperrventile 18, 19 angeschnitten dargestellt.
In Figur 9 ist das Umschaltventil 5 aus Figur 3 in einer weiteren Draufsicht zu sehen, um zwei weitere Schnittebenen für die in den Figuren 10 und 1 1 dargestellten Querschnitte zu definieren. Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch das Umschaltventil 5 entlang der Linie B-B in Figur 9, während Figur 1 1 einen Querschnitt entlang der Linie C-C zeigt. In Figur 1 1 ist im Schnitt das Anschlagelement 24 zu erkennen, welches in das Abgriffselement 21 teilweise integriert ist und beispielsweise eingepresst sein kann.
Den Figuren 10 und 1 1 sind beispielhaft Kegelsitzventile 26, 27 als Rückschlagventile zu entnehmen. Alternativ könnten auch Kugelrückschlagventile eingesetzt werden. Die Kegelsitzventile 26, 27 weisen jeweils ein Ventilschließelement 28, 29 auf, welches von einer Ventilfeder 34, 35 in einen Ventilsitz 30, 31 gedrückt wird. Die kegelförmigen Ventilschließelemente 28, 29 weisen vorteilhafterweise eine angeformte Federführung 32, 33 auf, welche im Ventilgehäuse 22 geführt ist und eine lange und sichere Führung von Ventilfedern 34, 35 gewährleistet.
Die beiden Kegelsitzventile 26, 27 sind mit dem ersten und zweiten Hydraulikanschluss 38, 40 des Umschaltventils 5 hydraulisch verbunden.
Es ist ersichtlich, dass diese parallel zu im Pleuel 1 auftretenden Beschleunigungen positioniert so angeordnet sind, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte/ assenkräfte, welche systembedingt entgegengesetzt auf die beiden Zylinder 12, 13 wirken, jeweils ein Ventilschließelement 28, 29 in einen Ventilsitz 30, 31 pressen. Liegen die Sperrventile 18, 19 parallel zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel 1 , ist von Vorteil, dass ein Öffnen und/oder Schließen des Sperrventils 18. 19 durch günstige zusätzliche Beschleunigung des Ventilschließelements 28, 29 beschleunigt werden kann, so dass günstigere Ventilöffnungsund Schließzeiten erreicht werden können. Auch können dadurch gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten vorteilhaft erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter-Versteileinrichtung 2 weiter begünstigen.
Alternativ können die Sperrventile 18, 19 auch quer zu im Pleuel 1 auftretenden Beschleunigungen angeordnet sein. Liegen die Sperrventile 18, 19 quer zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel 1 , ist von Vorteil, dass keine Massen kräfte in Längsachse des Rückschlagventils auftreten, die ein ungewolltes Öffnen/Verschließen eines Ventilschließelements 28, 29 im Ventilsitz 30, 31 bewirken können. Auch können so gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten vorteilhaft erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter- VerStelleinrichtung 2 begünstigen.
Die Figuren 12 bis 19 zeigen verschiedene Ansichten und Schnitte eines weiteren erfindungsgemäßen Umschaltventils 105, welches insbesondere für ein in den Figuren 1 und 2 gezeigtes Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgesehen ist. Das Umschaltventil 105 weist grundsätzlich die gleiche Funktion sowie den gleichen Aufbau wie das vorhergehend beschriebene Umschaltventil 5 auf. Daher werden Bauteile, welche eine gleiche oder ähnliche Form und Funktion aufweisen mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen, wobei im Wesentlichen auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird und lediglich die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Umschaltventil 105 weist ein Abgriffselement 121 auf, welches in einem Ventilgehäuse 122 angeordnet und wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung ein Zulauf des ersten Zylinders 12 über einen ersten Hydraulikanschluss 138 des Umschaltventils 105 mit einem Versorgungsanschluss 142 des Umschaltventils 105 und damit mit der Versorgungsleitung 20 des Pleuels 1 und in der zweiten Schaltstellung ein Zulauf des zweiten Zylinders 13 über einen zweiten Hydraulikanschluss 140 des Umschaltventils 105 mit dem Versorgungsanschluss 142 und damit mit der Versorgungsleitung 20 verbunden ist. In der ersten Schaltstellung S1 ist weiter der zweite Hydraulikanschluss 140 verschlossen, während in der zweiten Schaltstellung S2 der erste Hydraulikanschluss 138 verschlossen ist.
In den Figuren 14 und 15 sind ein Längs- sowie ein Querschnitt entlang der Linie A-A bzw. der Linie B-B des Umschaltventils 105 dargestellt. Wie den Figuren zu entnehmen ist, weist das Ventilgehäuse 122 eine axial ausgerichtete Nut 123 auf, in welcher ein Anschlagelement 124 des Abgriffselements 121 zur Begrenzung des Schaltweges angeordnet ist.
Das Anschlagelement 124 ist als Kugel ausgebildet und in einer entsprechenden Ausnehmung 143 des Abgriffselements 121 angeordnet.
Ein elastisches Element 125, welches als Formfeder und insbesondere als Klemm- bzw. Blattfeder ausgebildet ist, ist zum Zusammenwirken mit dem Anschlagselement 124 zumindest teilweise in der Nut 123 des Anschlagselements 124 angeordnet. Wie insbesondere Figur 14 zu entnehmen ist, ragt ein eine Steuerkontur 160 bildender Mittelteil 165 des elastischen Elements 125 in die Nut 123 hinein und presst das Anschlagelement 124 permanent gegen die Ausnehmung 143 des Abgriffselements 121 , so dass dieses ohne weitere Befestigung in die Ausnehmung 143 eingelegt werden kann. Denkbar wäre jedoch auch eine Befestigung mittels Kleben oder anderen geeigneten Befestigungsverfahren.
Das Anschlagelement 124 ist mittels des bogenförmig geformten Mittelteils 165 und den hierdurch entstehenden Rastpositionen 162 und 164 in den Schaltstellungen S1 und S2 arretierbar bzw. einrastbar. Wird das Abgriffselement 121 betätigt, überwindet das Anschlagelement 124 die Federkraft und rastet in einer rechten Position (Figur 4), welche der zweiten Schaltstellung S2 des Umschaltventils 105 entspricht, ein.
Zur Befestigung am Ventilgehäuse 122 weist das elastische Element 125 jeweils T-förmige Endbereiche 167, 168 auf, welche mit ihren T-Schenkeln jeweils sich in Längsrichtung erstreckende Vorsprünge 173, 174 umgreifen, wie insbesondere den Figuren 18 und 19 zu entnehmen ist, welche räumliche Darstellungen des Umschaltventils 105 zeigen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Umschaltventils 105 können zusätzliche Rastelemente und hierfür im Abgriffselement 21 vorgesehene Schaltkonturen vollständig entfallen, so dass das Umschaltventil 105 insgesamt einfacher und kostengünstiger ausgestaltet ist. Durch den Wegfall der Schaltkonturen können Dichtstrecken am Abgriffselement 121 länger ausgebildet werden, so dass zusätzlich die Abdichtung des Umschaltventils 105 verbessert wird. Das Anschlagelement 124, welches in bekannten Umschaltventilen lediglich zur Schaltwegbegrenzung vorgesehen ist, wird zusätzlich zur Arretierung der Schaltstellungen verwendet.
Diese Ausgestaltung weist den besonderen Vorteil auf, dass eine Adaption der Erfindung im Rahmen des bekannten Umschaltventils möglich ist, ohne dass Änderungen der äußeren Konturen und Maßen des Umschaltventils notwendig sind.
Es wird ausdrücklich erwähnt, dass auch das erfindungsgemäße elastische Element 125 grundsätzlich in allen mechanischen Umschaltventilen Anwendung finden kann, eine Kombination mit den beschriebenen Rückschlagventilen ist nicht zwingend notwendig.
Alternativ können beide beschriebene Ausführungsformen des Umschaltventils 5, 105 auch in einem Pleuel mit einer Exzenter- VerStelleinrichtung Anwendung finden, die einen Schwenkmotor umfasst, welcher einen in einem Stator gelagerten Rotor aufweist, wobei zwischen wenigstens einem Rotorflügel des Rotors und wenigstens einem Statorflügel des Stators wenigstens eine erste Stützkammer und wenigstens eine zweite Stützkammer ausgebildet sind. Ein Volumen der ersten Stützkammer und ein Volumen der
zweiten Stützkammer sind dabei durch eine Verstellung von Rotor gegen Stator komplementär zueinander veränderbar.

Claims

Patentansprüche
1 . Umschaltventil (5, 105) zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms, mit einem Abgriffselement (21 , 121 ), welches in einem Ventilgehäuse (22, 122) angeordnet und wahlweise in eine erste Schaltstellung (S1 ) oder eine zweite Schaltstellung (S2) verlagerbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung (S1 ) ein erster Hydraulikanschluss (38, 138) mit einem Versorgungsanschiuss (42, 142) und in der zweiten Schaltstellung (S2) ein zweiter Hydraulikanschluss (40, 140) mit dem Versorgungsanschiuss (42, 142) verbunden ist, wobei das Ventilgehäuse (22, 122) eine Nut (23, 123) aufweist, in welcher ein Anschlagelement (24, 124) des Abgriffselements (21 , 121 ) zur Begrenzung des Schaltweges angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (25, 125) vorgesehen ist, welches mit dem Anschlagelement (24, 124) derart zusammenwirkt, dass mittels des elastischen Elements (25, 125) eine Federkraft auf das Anschlagelement (24, 124) ausübbar und das Abgriffselement (21 , 121 ) mittels des elastischen Elements (25, 125) arretierbar ist.
2. Umschaltventil (5, 105) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (25, 125) als Formfeder ausgebildet ist.
3. Umschaltventil (5, 105) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (25, 125) als Rastvorrichtung ausgebildet ist.
4. Umschaltventil (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (25) in einer weiteren Nut (36) angeordnet ist, welche sich derart an die Nut (23) anschließt, dass mittels des elastischen Elements (25) die Federkraft auf das Anschlagelement (24) ausübbar und das Abgriffselement (21 ) mittels des elastischen Elements (25) arretierbar ist, wobei die beiden Nuten (23, 36) mit ihrer jeweiligen Längserstreckung parallel zueinander angeordnet sind.
5. Umschaltventil (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (25) wenigstens bereichsweise in die Nut (23) hineinragt.
6. Umschaltventil (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (125) als Klemm- bzw. Blattfeder ausgebildet und zumindest teilweise zum Zusammenwirken mit dem Anschlagelement (124) in der Nut (123) angeordnet ist.
7. Umschaltventil (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (25, 125) eine Steuerkontur (60, 160) aufweist, die das Anschlagelement (24, 124) selbsttätig in wenigstens eine Rastposition (62, 64, 162, 164) führt, die einer der Schaltstellungen (S1 , S2) zugeordnet ist.
8. Umschaltventil (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (24, 124) mit dem Abgriffselement (21 , 121 ) bewegbar vorgesehen ist.
9. Umschaltventil (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (24, 124) als Rastpin oder als Kugel ausgebildet ist.
10. Umschaltventil (5, 105) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das als Kugel ausgebildete Anschlagelement (24, 124) in einer entsprechenden Ausnehmung (143) des Abgriffselements (21 , 121 ) angeordnet ist.
1 1. Umschaltventil (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sperrventile (18, 19) vorgesehen sind, welche in das Umschaltventil integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung erster Hydraulikanschluss (38, 138) oder zweiter Hydraulikanschluss (40, 140) freigeben und einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus Richtung erstem Hydraulikanschluss (38, 138) oder zweitem Hydraulikanschluss (40, 140) sperren.
12. Umschaltventil (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel (1 ) die Sperrventile (18, 19) quer zu im Pleuel (1 ) auftretenden Beschleunigungen angeordnet sind.
13. Umschaltventil (5, 105) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel (1 ) die Sperrventile (18, 19) parallel zu im Pleuel (1 ) auftretenden Beschleunigungen angeordnet ist.
14. Umschaltventil (5) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel (1 ) die Sperrventile (18, 19) derart positioniert angeordnet sind, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte jeweils ein Ventilschließelement (28, 29) in einen Ventilsitz (30, 31 ) pressen.
15. Umschaltventil (5) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventile (18, 19) als Rückschlagventile und insbesondere als Kugelrückschlagventile oder als Kegelsitzventile (26, 27) vorgesehen sind.
16. Pleuel (1 ) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Verstelleinrichtung (2) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge (50), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung (2) mittels eines Umschaltventils (5, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verstellbar ist.
17. Pleuel (1 ) nach Anspruch 16, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (2) wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder (12, 13) mit jeweils einem Kolben (6, 7) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (10, 1 1 ) verschiebbar geführt und mit einer Stützstange (8, 9) verbunden ist, und wobei ein Zulauf zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder (12, 13) sowie ein Ablauf zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Zylindern (12, 13) vorgesehen sind.
18. Pleuel (1 ) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufen und Ablaufen von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Zylindern (12, 13) über das Umschaltventil (5, 105) erfolgt und zwei Sperrventile (18, 19) vorgesehen sind, welche in das Umschaltventil (5, 105) integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf freigeben oder sperren, wobei der Ablauf jeweils das Sperrventil (18, 19) im Umschaltventil (5, 105) umgeht.
19. Pleuel (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine einzige Leitung zwischen dem Umschaltventil (5, 105) und dem Zylinder (12, 13) als Zulauf und Ablauf vorgesehen ist.
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