DE102015202051A1 - switching valve - Google Patents

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Abstract

Ein Umschaltventil (27) zum Steuern eines Hydraulikstromes für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, weist eine federbelastete Steuereinheit (37) auf, die in einer ersten Schaltstellung einen ersten Hydraulikanschluss (32) und in einer zweiten Schaltstellung einen zweiten Hydraulikanschluss (31) freigibt. Weiterhin ist eine Arretiermechanik (52) vorgesehen, die über einen dritten Hydraulikanschluss (33) betätigbar ist und über die die erste Schaltstellung verriegelbar ist. Erfindungsgemäß ist das Umschaltventil (27) als 3/2-Wegeventil ausgebildet, und die Steuereinheit (37) besteht aus einem Steuerschieber (38) und einem Innenbolzen (49). Beim Anlegen eines ersten Hydraulikdruckes (p1) über den dritten Hydraulikanschluss (33) werden der Steuerschieber (38) und der Innenbolzen (49) in der ersten Schaltstellung miteinander verriegelt. Dadurch wird der zweite Hydraulikanschluss (31) freigeschaltet. Beim Anlegen eines zweiten Hydraulikdruckes (p2) über den dritten Hydraulikanschluss (33) werden der Steuerschieber (38) und der Innenbolzen (49) entkoppelt und beim Absenken des zweiten Hydraulikdruckes (p2) unter dem Wert des ersten Hydraulikdruckes (p1) wird der Innenbolzen (49) in seiner ersten verriegelten Schaltstellung und der Steuerschieber (38) in seine Montagegrundstellung zurückgefahren, so dass der erste Hydraulikanschluss (32) freigeschaltet ist.A switching valve (27) for controlling a hydraulic flow for a device for varying the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, has a spring-loaded control unit (37), in a first switching position a first hydraulic port (32) and in a second switching position a second hydraulic port ( 31) releases. Furthermore, a locking mechanism (52) is provided which can be actuated via a third hydraulic connection (33) and via which the first switching position can be locked. According to the invention, the switching valve (27) is designed as a 3/2-way valve, and the control unit (37) consists of a control slide (38) and an inner pin (49). When a first hydraulic pressure (p1) is applied via the third hydraulic connection (33), the control spool (38) and the inner bolt (49) are locked together in the first switching position. As a result, the second hydraulic connection (31) is released. When a second hydraulic pressure (p2) is applied via the third hydraulic connection (33), the control spool (38) and the inner bolt (49) are decoupled and when the second hydraulic pressure (p2) is lowered below the value of the first hydraulic pressure (p1), the inner bolt () 49) in its first locked switching position and the spool (38) moved back into its basic installation position, so that the first hydraulic port (32) is unlocked.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil, insbesondere zum Steuern eines Hydraulikstromes für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, das eine federbelastete Steuereinheit aufweist, die in einer ersten Schaltstellung einen ersten Hydraulikanschluss und in einer zweiten Schaltstellung einen zweiten Hydraulikanschluss freigibt, und mit einer Arretiermechanik, die über einen dritten Hydraulikanschluss betätigbar ist und über die die erste Schaltstellung verriegelbar ist.The invention relates to a switching valve, in particular for controlling a hydraulic flow for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine having a spring-loaded control unit which releases a first hydraulic connection in a first switching position and a second hydraulic connection in a second switching position, and with a Locking mechanism, which is actuated via a third hydraulic connection and over which the first switching position can be locked.

Stand der TechnikState of the art

Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert werden, woraus insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine resultiert. Allerdings ist zu berücksichtigen, bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zunimmt. With the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine ε the ratio of the volume of the entire cylinder chamber to the volume of the compression chamber is designated. By increasing the compression ratio of the efficiency of the reciprocating internal combustion engine can be increased, resulting in a total of a reduction in fuel consumption results in the same performance of the reciprocating internal combustion engine. However, it has to be taken into account that in the case of spark-ignition reciprocating internal combustion engines with an increase in the compression ratio in full-load operation, the tendency to knock increases.

Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben. The knocking is an uncontrolled self-ignition of the fuel-air mixture. On the other hand, in the partial load operation in which the charge is lower, the compression ratio may be increased to improve the corresponding partial load efficiency without the aforementioned knocking occurring. As a result, it is expedient to operate the reciprocating internal combustion engine in part-load operation with a relatively high compression ratio and in full load operation with a reduced compression ratio compared to this.

Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.A change in the compression ratio is also particularly advantageous for supercharged reciprocating internal combustion engines with spark ignition, as these overall in terms of charging a low compression ratio is given, and to improve the thermodynamic efficiency in unfavorable areas of a corresponding engine map, the compression is to increase. In addition, it is possible to change the compression ratio generally depending on other operating parameters of the reciprocating internal combustion engine, such as. of driving conditions of the motor vehicle, operating points of the internal combustion engine, signals of a knock sensor, exhaust gas values, etc.

Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen. Bei erstgenannten Vorrichtungen steht das Pleuel über einen am Pleuelauge vorgesehenen verstellbaren Exzenter, in welchem ein Kolbenbolzenlager und ein Kolbenbolzen angeordnet sind, mit dem Kolben in Verbindung. Bei den weiterhin genannten Vorrichtungen ist ein verstellbarer Exzenter kurbelwellenseitig also am Pleuellagerauge vorgesehen, wobei dann dieser Exzenter das Pleuellager umgibt.Among other things, devices are known from the prior art, which make an adjustment of the distance between a crank pin of a crankshaft and a piston pin. These are different devices, namely those with which the position of the piston relative to the connecting rod is variable, or those that make a change in position of the connecting rod relative to the crankshaft. In the case of the first-mentioned devices, the connecting rod is connected to the piston via an adjustable eccentric provided on the connecting rod eye, in which a piston pin bearing and a piston pin are arranged. In the further mentioned devices, an adjustable eccentric crank shaft side is thus provided at the connecting rod bearing eye, in which case this eccentric surrounds the connecting rod bearing.

Der entsprechende Exzenter wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel einerseits und dem Kolbenbolzen oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Lastkräfte, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Es ist insbesondere für eine am Kolbenbolzenlager vorgesehene Vorrichtung zweckmäßig, den Exzenter mit zwei Stellkolben zu verbinden, die an diesem zu dessen Verdrehung sowie Abstützung über Laschen angreifen. Somit kann durch die Stellkolben die Drehbewegung unterstützt und eine Rückstellung des Exzenters, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.The corresponding eccentric is adjusted by the engine forces occurring in the cylinder unit between the connecting rod on the one hand and the piston pin or the crank pin on the other hand, ie mass and load forces. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. It is particularly useful for a device provided on the piston pin bearing device to connect the eccentric with two actuating pistons which act on this to its rotation and support via tabs. Thus, the rotational movement supported by the actuating piston and a provision of the eccentric, which can occur due to the force transmitted to the eccentric with different directions of force forces can be avoided.

Ein Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikstromes für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Arretiermechanik der im Oberbegriff beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannt. Als Arretiermechanik wird hier eine Kugelschreibermechanik beschrieben, welches das Umschaltventil jeweils in einer ersten oder zweiten Schaltstellung hält. Zum Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen wird jeweils ein Druckimpuls mit gleicher Druckhöhe verwendet, der von der Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine erzeugt wird.A switching valve for controlling a hydraulic flow for a device for varying the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine with a locking mechanism of the type described in the preamble is known from DE 10 2010 016 037 A1 known. As a locking mechanism here a ballpoint pen mechanism is described, which holds the switching valve in each case in a first or second switching position. For switching between the two switch positions, a pressure pulse with the same pressure level is used in each case, which is generated by the lubricating oil pump of the internal combustion engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion und die Ausbildung des Umschaltventils zu verbessern. It is an object of the present invention to improve the function and the design of the switching valve.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is achieved by the features of the characterizing part of independent claim 1. Advantageous embodiments are given in the dependent claims of this, each taken separately or in various combinations with each other may constitute an aspect of the invention.

Danach soll das Umschaltventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein, wobei seine Steuereinheit aus einem Steuerschieber und einem Innenbolzen besteht, die durch Anlegen eines ersten Hydraulikdruckes über den dritten Hydraulikanschluss in der ersten Schaltstellung miteinander verriegelt sind und dadurch den zweite Hydraulikanschluss freigeben, und die bei Anlegen eines zweiten Hydraulikdruckes über den dritten Hydraulikanschluss entkoppelt sind und wobei beim Absenken des zweiten Hydraulikdruckes unter dem Wert des ersten Hydraulikdruckes der Innenbolzen in seiner ersten verriegelten Schaltstellung und der Steuerschieber in seine Grundstellung zurückkehrt, so dass der erste Hydraulikanschluss freigeschaltet ist.Thereafter, the switching valve should be formed as a 3/2-way valve, wherein its control unit consists of a spool and an inner bolt, which are locked together by applying a first hydraulic pressure via the third hydraulic port in the first switching position and thereby release the second hydraulic port, and the are decoupled when applying a second hydraulic pressure via the third hydraulic port and wherein when lowering the second hydraulic pressure below the value of the first hydraulic pressure of the inner bolt in its first locked switching position and the spool returns to its normal position, so that the first hydraulic connection is enabled.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Umschaltventil in einem Pleuel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem eingangs zitierten Stand der Technik eingebaut, um den Hydraulikölabfluss aus den jeweiligen Druckräumen der zwei Stützzylinder zu steuern. In jedem Stützzylinder ist jeweils ein Stellkolben angeordnet. Sie dienen zur Betätigung einer Exzentereinrichtung zum Verstellen des Kolbenbolzens und somit zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses des entsprechenden Zylinders.Preferably, the switching valve according to the invention is installed in a connecting rod of a reciprocating internal combustion engine according to the cited prior art, to control the hydraulic oil drain from the respective pressure chambers of the two support cylinders. In each support cylinder in each case an actuating piston is arranged. They serve for actuating an eccentric device for adjusting the piston pin and thus for changing the compression ratio of the corresponding cylinder.

Hierzu weist das Umschaltventil eine vom dritten Hydraulikanschluss ausgehende hydraulische Betätigung auf, die bevorzugt mit dem jeweiligen Druck der zu den Druckräumen der Stellzylinder führenden Ölzulaufleitung erfolgt, die über ein Pleuellager mit dem Schmieröl aus einer Ölgalerie versorgt wird.For this purpose, the changeover valve has an outgoing hydraulic pressure from the third hydraulic connection, which preferably takes place with the respective pressure of leading to the pressure chambers of the actuating cylinder oil feed line, which is supplied via a connecting rod bearing with the lubricating oil from an oil gallery.

Dabei wird der Druck in dem dritten Hydraulikanschluss, beispielsweise durch eine als Verstellpumpe ausgebildete Ölpumpe, moduliert. Dadurch wird erreicht, dass sich zuerst der Innenbolzen des Umschaltventils aus seiner Ruheposition bewegt, während der Steuerschieber noch in der Grundstellung verharrt, in welchen jeweils einer der Druckräume druckentlastet wird, so dass sich der betreffende Stellkolben in seine eingefahrene Stellung bewegen kann. Durch eine erste Druckerhöhung über das übliche Druckniveau im Ölkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine wird der Steuerschieber mit dem Innenbolzen in einer ersten Schaltstellung mechanisch arretiert. In dieser Schaltstellung ist der andere Druckraum druckentlastet, so dass der betreffende Stellkolben sich in seine eingefahrene Stellung bewegt.In this case, the pressure in the third hydraulic connection, for example, by a designed as a variable displacement oil pump, modulated. This ensures that first moves the inner pin of the changeover valve from its rest position, while the spool remains in the normal position, in each of which one of the pressure chambers is depressurized, so that the relevant actuator piston can move to its retracted position. By a first pressure increase above the usual pressure level in the oil circuit of the reciprocating internal combustion engine, the spool is mechanically locked to the inner bolt in a first switching position. In this switching position of the other pressure chamber is relieved of pressure, so that the relevant actuator piston moves in its retracted position.

Um die Arretiermechanik zu lösen und den Steuerschieber wieder vom Innenbolzen zu entkoppeln, damit der Steuerschieber wieder in eine Stellung zurückkehren kann, die als Grundstellung angesehen werden kann, wird ein wesentlich höherer zweiter Hydraulikdruck benötigt als zum Verriegel durch die Arretiermechanik.In order to release the locking mechanism and decouple the spool again from the inner bolt, so that the spool can return to a position that can be regarded as a basic position, a much higher second hydraulic pressure is required than for locking by the locking mechanism.

Damit kann bei einer Fehlschaltung der einzelnen Umschaltventile nachträglich wieder ein gleiches Verdichtungsverhältnis in jedem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine erreicht werden. Damit wird eine einfach aufgebaute Sicherung gegen Fehlfunktionen des Umschaltventils erreicht.This can be achieved in a faulty switching of the individual changeover valves subsequently again an equal compression ratio in each cylinder of the reciprocating internal combustion engine. This achieves a simply constructed safeguard against malfunctioning of the changeover valve.

Bevorzugt wird die Entleerung der Druckräume der Stützzylinder in den dritten Hydraulikkanal vorgesehen. Der Vorteil liegt darin, dass die Ölpumpe mit geringerer Leistung ausgeführt werden kann und der Schmieröldruck im Pleuellager durch das Abströmen des Schmieröls in die Ölwanne nicht auf ungünstige Werte verringert wird.Preferably, the emptying of the pressure chambers of the support cylinder is provided in the third hydraulic channel. The advantage is that the oil pump can be designed with less power and the lubricating oil pressure in the connecting rod bearing is not reduced to unfavorable values by the outflow of the lubricating oil into the oil sump.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Entleerung der Druckräume in den Ölsumpf der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorzunehmen. Dann muss allerdings eine stärkere Ölpumpe vorgesehen werden.Of course, it is also possible to make the emptying of the pressure chambers in the oil sump of Hubkolbenbrennkraftmaschine. Then, however, a stronger oil pump must be provided.

Demgegenüber ist die in der DE 10 2010 016 037 A1 beschriebene Arretiermechanik kompliziert im Aufbau damit teuer in ihrer Fertigung.In contrast, the in the DE 10 2010 016 037 A1 described locking mechanism complicated in construction so expensive in their production.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der zweite Hydraulikdruck über dem ersten Hydraulikdruck liegen. Damit wird eine erhöhte Sicherheit beim Umschalten des Umschaltventils erzielt. Eine Reduzierung des Hydraulikdruckes, der von der Ölgalerie der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgegriffen wird, ist damit nicht notwendig.In a further embodiment of the invention, the second hydraulic pressure is to be above the first hydraulic pressure. This ensures increased safety when switching over the changeover valve. A reduction of the hydraulic pressure, which is tapped by the oil gallery of the reciprocating internal combustion engine, is therefore not necessary.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenbolzen koaxial im Steuerschieber angeordnet und gegen die Kraft eines ersten Federelementes verschiebbar, der Steuerschieber gegen Kraft eines zweiten Federelementes und die Arretiermechanik in den Innenbolzen integriert. Dadurch wird ein kompaktes Umschaltventil geschaffen, das einfach zu fertigen und zu montieren ist. Es lässt sich gut in ein Pleuel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine integrieren. Vereinfacht wird die Integration des Umschaltventils in einem Pleuel, wenn dessen Gehäuse mit Nuten und Radialdichtungen versehen wird, um die Hydraulikleitungen im Pleuel mit den Hydraulikanschlüssen des Umschaltventils zu verbinden. In a preferred embodiment of the invention, the inner pin is arranged coaxially in the control slide and displaceable against the force of a first spring element, the spool is integrated against the force of a second spring element and the locking mechanism in the inner bolt. This creates a compact switching valve that is easy to manufacture and assemble. It integrates well into a connecting rod of a reciprocating internal combustion engine. Simplifying the integration of the switching valve in a connecting rod when its housing is provided with grooves and radial seals to connect the hydraulic lines in the connecting rod with the hydraulic connections of the changeover valve.

Weiter wird eine kleinbauende Ausführung des Umschaltventils dadurch erreicht, wenn der Steuerschieber topfförmig mit einer zweiten Innenwand ausgebildet wird. Im Abstand zwischen den beiden Wänden ist dann Platz für das zweite Federelement. Montiert werden kann alles in einem topfförmigen Gehäuse, das von einer Bodenplatte verschlossen wird. Diese Bodenplatte weist Durchtrittsöffnungen auf und ist radial in dem Gehäuse des Umschaltventils oder unmittelbar in die Aufnahmebohrung des Pleuels eingepasst. Dabei ist sie über einen Seegering oder Sprengring fixiert. Dann ist es besonders einfach möglich, die Hydraulikleitungen innerhalb des Umschaltventils als Ringnut und Längskanäle auszuführen.Further, a small-sized version of the switching valve is achieved when the spool is cup-shaped with a second inner wall. In the distance between the two walls is then room for the second spring element. Everything can be mounted in a pot-shaped housing, which is closed by a base plate becomes. This bottom plate has through openings and is radially fitted in the housing of the switching valve or directly into the receiving bore of the connecting rod. She is fixed on a Seegering or snap ring. Then it is particularly easy to perform the hydraulic lines within the switching valve as an annular groove and longitudinal channels.

Die Arretiermechanik wird bevorzugt aus zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Innenbolzens verfahrbare Arretierungsbolzen gebildet, die von einem dritten Federelement aus dem Innenbolzen herausgedrückt werden. Die Arretierungsbolzen können zylinderförmig und hohl ausgebildet sein, um jeweils einen Teil des dritten Federelementes aufzunehmen. Dadurch wird die Arretiermechanik sehr kleinbauend. Die Arretierungsbolzen sind bevorzugt an ihren Außenkanten gerundet. Alternativ können die Arretierungsbolzen auch massiv oder als Nadeln ausgeführt sein.The locking mechanism is preferably formed from two movable perpendicular to the direction of movement of the inner bolt locking bolt, which are pushed out of the inner bolt by a third spring element. The locking bolts may be cylindrical and hollow to receive in each case a part of the third spring element. As a result, the locking mechanism is very kleinbauend. The locking bolts are preferably rounded at their outer edges. Alternatively, the locking bolts can also be made solid or needles.

Anstelle von Arretierungsbolzen können auch Kugeln verwendet werden.Instead of locking bolts and balls can be used.

Die Federkennlinien der drei verwendeten Federelemente sind zur optimalen Funktionsweise der Arretiermechanik aufeinander abgestimmt und zwar verläuft die Federkennlinie des dritten Federelementes am steilsten, d.h. das Federelement ist hart ausgelegt, die des zweiten Federelementes weist gegenüber dem dritten Federelement eine geringere Steigung auf und das erste Federelement ist weich ausgelegt. Damit wird ein Lösen der Arretiermechanik erst bei einem hohen Hydraulikdruck erreicht.The spring characteristics of the three spring elements used are matched to the optimal operation of the locking mechanism to each other and that the spring characteristic of the third spring element is the steepest, i. the spring element is designed to be hard, that of the second spring element has a lower pitch than the third spring element and the first spring element is designed to be soft. Thus, a release of the locking mechanism is achieved only at a high hydraulic pressure.

Um die Arretiermechanik einfach einrasten zu lassen, weist ein Arretierungsführungsrohr zwei gegenüberliegende, fluchtende Öffnungen auf, durch die die Arretierungsbolzen hindurchtreten können. Damit dies immer möglich ist, ist der Innenbolzen gegen Verdrehen gesichert. Hierzu weist das Arretierungsführungsrohr beispielsweise einen Längsschlitz auf und der Innenbolzen eine korrespondierende Längsnut. In diese Nut und diesen Längsschlitz greift ein entsprechender länglicher Bolzen als Verdrehsicherung ein.In order to simply engage the locking mechanism, a locking guide tube has two opposing, aligned openings through which the locking bolts can pass. To ensure that this is always possible, the inner bolt is secured against rotation. For this purpose, the Arretierungsführungsrohr for example, a longitudinal slot and the inner bolt has a corresponding longitudinal groove. In this groove and this longitudinal slot engages a corresponding elongated bolt to prevent rotation.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, auf dem inneren Umfang des Steuerschiebers zwei fluchtende Vertiefungen vorzusehen, in denen die Arretierungsbolzen einrasten können, wenn der Steuerschieber mit dem Innenbolzen in seiner ersten Schaltstellung verriegelt wird.In a further embodiment, it is proposed to provide on the inner circumference of the spool two aligned recesses in which the locking bolts can engage when the spool is locked to the inner bolt in its first switching position.

Bevorzugt wird der Steuerschieber in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet. Damit kann der Steuerschieber mit dem Innenbolzen, der Arretiermechanik sowie dem Arretierungsführungsrohr vormontiert und dann nur noch in eine entsprechende Öffnung in dem Pleuel eingesetzt werden. Preferably, the spool is arranged in a cup-shaped housing. Thus, the spool can be preassembled with the inner bolt, the locking mechanism and the Arretierungsführungsrohr and then used only in a corresponding opening in the connecting rod.

Anstelle des topförmigen Gehäuses ist es auch denkbar, eine Stufenbohrung im Pleuel vorzusehen und ein dünnwandiges Rohr mit zwei Blendenbohrungen für den ersten und zweiten Hydraulikanschluss in der Stufenbohrung gerichtet einzupressen. Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein kleineres Bohrloch im Pleuel angebracht werden muss. Damit gehen eine geringere Deformation des Bohrloches im Pleuel bei Belastung, ein besserer Kraft-Spannungsverlauf und der Entfall von Dichtungsringen am Umfang des topfförmigen Gehäuses einher.Instead of the cup-shaped housing, it is also conceivable to provide a stepped bore in the connecting rod and to press a thin-walled tube with two orifices for the first and second hydraulic connection in the stepped bore. This solution has the advantage that a smaller hole in the connecting rod must be attached. This is accompanied by a lower deformation of the borehole in the connecting rod under load, a better force-voltage curve and the elimination of sealing rings on the circumference of the cup-shaped housing.

Durch die Ausgestaltung des Steuerschiebers, der auf seinem Umfang zwei Ringnuten und eine Längsnut trägt, über die der erste und zweite Hydraulikanschluss mit dem dritten Hydraulikanschluss verbindbar ist, wird die Kompaktheit des Umschaltventils weiter gesteigert. Zudem kann damit verhindert werden, dass die Druckverluste im Pleuellager hoch ansteigen.Due to the design of the control slide, which carries on its circumference two annular grooves and a longitudinal groove, via which the first and second hydraulic connection can be connected to the third hydraulic connection, the compactness of the changeover valve is further increased. In addition, it can be prevented that the pressure losses in the connecting rod bearing rise high.

Eine bevorzugte Einbindung des erfindungsgemäßen Umschaltventils in ein Steuersystem zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weist zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben auf, wobei das Verstellelement durch die Triebwerkskräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine in zwei unterschiedliche Positionen verstellbar ist, in welchen sich die in Stützzylindern geführten einfachwirkenden Stellkolben, die gemeinsam mit den Stützzylindern jeweils einen Druckraum bilden, in einer eingefahrenen oder ausgefahrenen Stellung befinden, wobei die Druckräume jeweils über eine Ölzulaufleitung, in welcher je ein Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Ölversorgung verbunden sind, wobei von den beiden Druckräumen ausgehende Ölrücklaufleitungen mit dem Umschaltventil eingangsseitig verbunden sind, über welches die Ölrücklaufleitungen wahlweise druckentlastbar sind.A preferred integration of the switching valve according to the invention in a control system for adjusting the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine has to actuate two cooperating with an adjusting actuator piston, wherein the adjusting element is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions, in which guided in the support cylinders single-acting actuator piston , which together with the support cylinders each form a pressure chamber, are in a retracted or extended position, wherein the pressure chambers are each connected via an oil supply line, in each of which a check valve is arranged, with an oil supply, starting from the two pressure chambers oil return lines with the Changeover valve are connected on the input side, via which the oil return lines are optionally druckentlastbar.

Allgemein wird durch die Erfindung ein Umschaltventil geschaffen, mit dem auf einfache Art und Weise eine Fail-Safe-Funktion (sicheres Lösen der Arretierung) erreicht wird, ohne dass der notwendige Schaltdruck abgesenkt werden muss. Das erfindungsgemäße Umschaltventil kann auch bei anderen Flip-Flop-Schaltventilen zum Einsatz kommen, bei denen eine Fail-Safe-Funktion notwendig ist und die nicht notwendigerweise in einem Pleuel zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eingebaut werden.In general, a reversing valve is provided by the invention, with a simple way a fail-safe function (safe release of the lock) is achieved without the necessary switching pressure must be lowered. The switching valve according to the invention can also be used in other flip-flop switching valves, in which a fail-safe function is necessary and which are not necessarily installed in a connecting rod for changing the compression ratio.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 mit dem von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of independent claim 1 with the dependent therefrom claims. It turns out In addition, further possibilities to combine individual features, in particular if they result from the patent claims, the following description of the embodiments or directly from the figures. In addition, the reference of the claims to the figures by the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims to the illustrated embodiment examples.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher dargestellt ist. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the drawing, in which a preferred embodiment is shown in more detail. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer aus einem Arbeitskolben und einem Pleuel bestehenden Einheit mit einem Verstellelement, über welches an einem Kolbenbolzen die Lage des Arbeitskolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, 1 a schematic representation of a consisting of a working piston and a connecting rod unit with an adjusting element, via which the position of the working piston relative to the connecting rod is variable on a piston pin,

2a, b einen Längsschnitt durch das Umschaltventil, 2a , b is a longitudinal section through the switching valve,

3 eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Umschaltventils nach 2a, b, 3 a perspective sectional view of an inventively constructed switching valve according to 2a , b,

4 alternative Ausführungsformen der Arretierungsbolzen. 4 alternative embodiments of the locking bolt.

5 einen Hydraulikplan für das erfindungsgemäße Umschaltventil, 5 a hydraulic plan for the switching valve according to the invention,

6–13 einzelnen Schaltstellungen des Umschaltventils in Abhängigkeit des herrschenden Hydraulikdruckes, 6 - 13 individual switching positions of the reversing valve as a function of the prevailing hydraulic pressure,

14 ein Federdiagramm der in dem erfindungsgemäßen Umschaltventil verwendeten Federn, 14 a spring diagram of the springs used in the switching valve according to the invention,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In der 1 ist mit 1 ein Pleuel für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem Pleueloberteil 2 und einem Pleuelunterteil 3 besteht. Das Pleueloberteil 2 und das Pleuelunterteil 3 bilden gemeinsam ein großes Pleuellagerauge 4, über welches das Pleuel 1 auf einem nicht näher dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagert ist. An seinem anderen Ende ist das Pleueloberteil 2 mit einem kleinen Pleuelauge 5 versehen, in welchem über ein als Exzenter 6 ausgebildetes Verstellelement 7 und ein nicht näher dargestelltes Kolbenbolzenlager ein Kolbenbolzen 8 angeordnet ist. Über diesen drehbar im Kolbenbolzenlager geführten Kolbenbolzen 8 ist ein Arbeitskolben 9 einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine an dem Verstellelement 7 geführt, wobei dessen Verdrehung in einer Richtung zur Einstellung eines verhältnismäßig geringen Verdichtungsverhältnisses und dessen Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Einstellung eines höheren Verdichtungsverhältnisses führt.In the 1 is with 1 a connecting rod for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine referred to, which consists of a Pleueloberteil 2 and a connecting rod base 3 consists. The connecting rod upper part 2 and the connecting rod base 3 together form a large connecting rod eye 4 over which the connecting rod 1 is mounted on a crank pin, not shown, a crankshaft. At its other end is the connecting rod top 2 with a small connecting rod eye 5 provided, in which about as eccentric 6 trained adjustment 7 and a not-shown piston pin bearing a piston pin 8th is arranged. About this rotatably guided in the piston pin bearing piston pin 8th is a working piston 9 a cylinder unit of the reciprocating internal combustion engine to the adjusting element 7 the rotation of which leads in one direction to set a relatively low compression ratio and its rotation in the opposite direction to set a higher compression ratio.

Der Exzenter 6 wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel 1 einerseits und dem Kolbenbolzen 8 oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Gaskräfte, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Der Exzenter 6 weist diametral verlaufende Laschen 10 und 11 auf, die jeweils über Kolbenstangen 12 und 13 mit einfachwirkenden Stellkolben 14 und 15 verbunden sind. Die Stellkolben 14 und 15 greifen über die vorgenannten Bauelemente an dem Exzenter 6 an, um diesen zu verdrehen sowie abzustützen. Somit kann durch die Stellkolben 14 und 15 die Drehbewegung des Exzenters 6 unterstützt und seine Rückstellung, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter 6 übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.The eccentric 6 is characterized by in the cylinder unit between the connecting rod 1 on the one hand and the piston pin 8th or the crank pin on the other hand occurring engine forces, ie mass and gas forces adjusted. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. The eccentric 6 has diametrically extending tabs 10 and 11 on, each via piston rods 12 and 13 with single-acting actuator piston 14 and 15 are connected. The adjusting pistons 14 and 15 grip on the aforementioned components on the eccentric 6 to twist and support it. Thus, by the adjusting piston 14 and 15 the rotational movement of the eccentric 6 supports and its provision, due to different directions of force on the eccentric 6 transmitted forces can occur can be avoided.

Die Stellkolben 14 und 15 sind in Stützzylindern 16 und 17 geführt und bilden gemeinsam mit diesen Druckräume 18 und 19, in die als Hydraulikmedium dienendes Schmieröl der Hubkolbenbrennkraftmaschine aus einem im Pleuellagerauge 4 angeordneten Pleuellager 20 über Ölzulaufleitungen 21 und 22 einströmen kann. Weiterhin geht von jedem der Druckräume 18 und 19 eine Ölrücklaufleitung 23 bzw. 24 aus, die, wie aus der 1 hervorgeht, beide in eine Aufnahmebohrung 25 für ein im Zusammenhang mit den weiteren Figuren beschriebenes Umschaltventil einmünden. Von dem Pleuellager 20 führt außerdem eine Steuerleitung 26, deren Funktion ebenfalls nachfolgend noch erläutert wird, zu der Aufnahmebohrung 25.The adjusting pistons 14 and 15 are in support cylinders 16 and 17 guided and together with these pressure chambers 18 and 19 in which serving as a hydraulic medium lubricating oil of the reciprocating internal combustion engine from a in the connecting rod eye 4 arranged connecting rod bearings 20 via oil supply lines 21 and 22 can flow in. Furthermore, it goes from each of the pressure chambers 18 and 19 an oil return line 23 respectively. 24 from, like, from the 1 emerges, both in a receiving bore 25 for a switching valve described in connection with the other figures. From the connecting rod bearing 20 also carries a control line 26 , whose function will also be explained below, to the receiving bore 25 ,

Ein entsprechendes Umschaltventil 27 ist in der 2a, b im Längsschnitt dargestellt. Das Umschaltventil 27 weist ein Gehäuse 28 auf, das topfförmig ausgebildet ist, d.h., das Gehäuse 28 weist einen hohlzylindrischen Wandabschnitt 29 und einen kreisförmigen Kopf 30 auf. Weiterhin sind am Wandabschnitt 29 Hydraulikanschlüsse 31, 32 und 33 vorgesehen, die den Wandabschnitt 29 durchdringen. Hierbei ist an dem Hydraulikanschluss 31 der Druckraum 18 über die Ölrücklaufleitung 23, an dem Hydraulikanschluss 32 der Druckraum 19 über die Ölrücklaufleitung 24 und an dem Hydraulikanschluss 33 die Steuerleitung 26 angeschlossen.A corresponding changeover valve 27 is in the 2a , b shown in longitudinal section. The changeover valve 27 has a housing 28 on, which is cup-shaped, that is, the housing 28 has a hollow cylindrical wall section 29 and a circular head 30 on. Furthermore, on the wall section 29 hydraulic connections 31 . 32 and 33 provided the wall section 29 penetrate. Here is at the hydraulic connection 31 the pressure room 18 via the oil return line 23 , at the hydraulic connection 32 the pressure room 19 via the oil return line 24 and at the hydraulic connection 33 the control line 26 connected.

Ferner weist das Gehäuse 28 auf seinem Außenumfang Rippen 34 auf, zwischen denen Nuten 35 gebildet sind. Wenn von der Nut 35 keine Hydraulikanschlüsse abgehen, sind in den freien Nuten 35 Radialdichtringe 36 angeordnet.Furthermore, the housing has 28 Ribs on its outer circumference 34 on, between which grooves 35 are formed. If from the groove 35 no hydraulic connections are off, are in the free grooves 35 Radial seals 36 arranged.

In dem Gehäuse 28 ist eine Steuereinheit 37 angeordnet. Sie besteht aus einem doppelwandigen kreiszylindrischen Steuerschieber 38, der auf seiner Außenwand 38.1 zwei Ringnuten 39 und 40 aufweist, die – wie weiter unten ausführlich erläutert wird – in seiner Grundstellung mit dem Hydraulikanschluss 32 und in seiner erste Schaltstellung mit dem Hydraulikanschluss 31 fluchten. Verbunden werden die Ringnuten 39 und 40 mit dem Hydraulikanschluss 33 über einen Längsnut 41. In the case 28 is a control unit 37 arranged. It consists of a double-walled circular-cylindrical control slide 38 on his outer wall 38.1 two annular grooves 39 and 40 which, as explained in detail below, in its basic position with the hydraulic connection 32 and in its first switch position with the hydraulic connection 31 aligned. The ring grooves are connected 39 and 40 with the hydraulic connection 33 over a longitudinal groove 41 ,

Der Steuerschieber 38 weist auf seinem dem Kopf 30 benachbarten Innenwand 38.2 eine umlaufende, nutartige Vertiefung 38.3 auf, deren Funktion noch weiter unten beschrieben wird.The spool 38 points to his head 30 adjacent inner wall 38.2 a circumferential, groove-like depression 38.3 whose function is described below.

Im Wandzwischenraum 42 befindet sich das zweite Federelement 43, das sich an einer Bodenplatte 44 abstützt, die das Gehäuse 28 verschließt. Gehalten wird die Bodenplatte von einem Sprengring 45.In the wall space 42 is the second spring element 43 that is attached to a base plate 44 supports the housing 28 closes. The bottom plate is held by a snap ring 45 ,

Innerhalb des Steuerschiebers 28 ist ein starres Arretierungsführungsrohr 46 koaxial zum Steuerschieber zwischen dem Kopf 30 und der Bodenplatte 44 angeordnet. Sein Außenumfang dient dem Steuerschieber 38 als Führungsfläche.Inside the spool 28 is a rigid locking guide tube 46 coaxial with the spool between the head 30 and the bottom plate 44 arranged. Its outer circumference serves the spool 38 as a guide surface.

Das Arretierungsführungsrohr 46 weist an seinem dem Kopf 30 zugewandten Ende Öldurchtrittsöffnungen 47 auf. Weiterhin sind auf seinem Umfang zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen 48 vorgesehen, deren Funktion weiter unten beschrieben werden wird.The locking guide tube 46 points to his head 30 facing the end of oil passages 47 on. Furthermore, on its circumference two diametrically opposed openings 48 whose function will be described below.

Innerhalb des Arretierungsführungsrohres 46 ist auf dessen Innenumfang ein Innenbolzen 49 verschiebbar angeordnet, der gegen die Kraft des ersten Federelementes 50 verschiebbar ist. Die Kraftrichtung des ersten Federelements 50 verläuft parallel zur Kraftrichtung des zweiten Federelementes 43.Inside the locking guide tube 46 is on the inner circumference of an inner bolt 49 slidably disposed, which is against the force of the first spring element 50 is displaceable. The direction of force of the first spring element 50 runs parallel to the direction of force of the second spring element 43 ,

Zur Aufnahme des ersten Federelementes 50 weist der Innenbolzen 49 eine napfförmige Vertiefung 51 auf. Sein freies Ende stützt sich ebenfalls an der Bodenplatte 44 ab.For receiving the first spring element 50 has the inner bolt 49 a cup-shaped depression 51 on. Its free end also rests against the bottom plate 44 from.

Der Innenbolzen 49 beinhaltet die Arretiermechanik 52, die in diesem Beispiel aus zwei zylindrischen Arretierungsbolzen 53 besteht, die von dem dritten Federelement 54 senkrecht zur Verschieberichtung des Innenbolzens 49 gegen die Innenwand des Arretierungsführungsrohres 46 gedrückt werden. Die Arretierungsbolzen 53 sind in einer Durchgangsbohrung 55 im Innenbolzen angeordnet. Sie sind an ihren Außenseiten 55 gerundet. Im Inneren weisen sie einen Hohlraum 56 auf, der das dritte Federelement aufnimmt.The inner bolt 49 includes the locking mechanism 52 , which in this example consists of two cylindrical locking bolts 53 consists of the third spring element 54 perpendicular to the direction of displacement of the inner bolt 49 against the inner wall of Arretierungsführungsrohres 46 be pressed. The locking bolts 53 are in a through hole 55 arranged in the inner bolt. They are on their outsides 55 rounded. Inside they have a cavity 56 on, which receives the third spring element.

Die Bodenplatte 44 sowie der Innenbolzen 49 weisen jeweils Entlüftungsbohrungen 58 bzw. Entlüftungsöffnungen 59 auf.The bottom plate 44 and the inner bolt 49 each have vent holes 58 or vents 59 on.

In 2b ist ein Längsschnitt durch das Umschaltventil 27 – um 90° gedreht zu dem in 2a – gezeigt.In 2 B is a longitudinal section through the switching valve 27 - turned 90 ° to the in 2a - shown.

Hier sieht man einen Sicherungsbolzen 60, der in einem Längsschlitz 61 und einer Längsnut 62 gehalten ist. Der Längsschlitz 61 befindet sich in dem Arretierungsführungsrohr 46, während der Längsnut 62 am Außenumfang des Innenbolzens 49 angeordnet ist. Damit wird ein Verdrehen des Innenbolzens 49 in dem Arretierungsführungsrohr 46 vermieden.Here you can see a safety bolt 60 in a longitudinal slot 61 and a longitudinal groove 62 is held. The longitudinal slot 61 is located in the Arretierungsführungsrohr 46 while the longitudinal groove 62 on the outer circumference of the inner bolt 49 is arranged. This is a twisting of the inner bolt 49 in the locking guide tube 46 avoided.

Die perspektivische Ansicht im Längsschnitt in 3 zeigt den Aufbau des Umschaltventils nach 2a nochmals. Hier ist der besseren Übersichtlichkeit die Arretiermechanik 52 entfallen, ebenso der Sicherungsbolzen 60.The perspective view in longitudinal section in 3 shows the structure of the switching valve after 2a again. Here is the better clarity, the locking mechanism 52 omitted, as well as the safety pin 60 ,

In 4 sind alternative Ausführungen des Arretierbolzens 53 dargestellt. Anstelle eines hohlzylindrischen Arretierbolzens 53 (2a) kann auch ein massiver Arretierbolzen 53.1 verwendet werden. Auch sind anstelle zylindrischer Arretierbolzen Arretierkugeln 67 möglich.In 4 are alternative versions of the locking bolt 53 shown. Instead of a hollow cylindrical locking bolt 53 ( 2a ) can also be a solid locking pin 53 .1 be used. Also, instead of cylindrical locking pins locking balls 67 possible.

Aus dem Hydraulikplan der 5 geht die hydraulische Einbindung des durch ein hydraulisches Schaltsymbol als 3/2-Wegeventil dargestellten Umschaltventils 27 mit den Ölrücklaufleitungen 23 und 24 sowie der Steuerleitung 26 hervor. Eine in ihrem Fördervolumen verstellbare Hydraulikpumpe 63 fördert danach das als Hydraulikflüssigkeit dienende Schmieröl über eine Ölgalerie 64 in das Pleuellager 20, das in der schematischen Darstellung als deren Verbindung mit den beiden Ölzulaufleitungen 21 und 22 dargestellt ist. From the hydraulic plan of the 5 goes the hydraulic integration of the switching valve shown by a hydraulic switching symbol as a 3/2-way valve 27 with the oil return lines 23 and 24 as well as the control line 26 out. A variable displacement hydraulic pump 63 then promotes the serving as a hydraulic fluid lubricating oil through an oil gallery 64 in the connecting rod bearing 20 , in the schematic representation as their connection to the two oil supply lines 21 and 22 is shown.

In jeder der Ölzulaufleitungen 21 und 22 ist ein Rückschlagventil 65 bzw. 66 angeordnet, so dass das Ölvolumen, das sich in den Druckräumen 18 und 19 der beiden Stützzylinder 16 und 17 befindet, aus diesen nur über die jeweilige Ölrücklaufleitung 23 oder 24, die über das Umschaltventil 27 gesteuert werden, austreten kann. Wie weiterhin aus der 4 hervorgeht, ist das Umschaltventil 27 hydraulisch über den Druck der Ölgalerie 64 bzw. der Ölzulaufleitungen 21 und 22 betätigt. Wie bereits dargelegt, soll die Steuerleitung 26, über die die hydraulische Betätigung erfolgt, vorzugsweise im Pleuellager 20 von der Ölgalerie bzw. von den Ölzulaufleitungen 21 und 22 abzweigen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Druckverluste des Pleuellagers 20 erheblich reduziert werden, da das aus den Ölrücklaufleitungen 23 und 24 stammende Druckmittel in die Ölgalerie 64 geleitet wird und nicht in den Schmierölsumpf der Hubkolbenbrennkraftmaschine.In each of the oil supply lines 21 and 22 is a check valve 65 respectively. 66 arranged so that the oil volume, which is in the pressure chambers 18 and 19 the two support cylinders 16 and 17 from these only via the respective oil return line 23 or 24 via the changeover valve 27 be controlled, can escape. As continues from the 4 shows, is the switching valve 27 hydraulically over the pressure of the oil gallery 64 or the oil supply lines 21 and 22 actuated. As already stated, the control line 26 , via which the hydraulic actuation takes place, preferably in the connecting rod bearing 20 from the oil gallery or from the oil supply lines 21 and 22 branch. This arrangement has the advantage that the pressure losses of the connecting rod bearing 20 be significantly reduced because that from the oil return lines 23 and 24 originating pressure medium in the oil gallery 64 is guided and not in the lubricating oil sump of the reciprocating internal combustion engine.

Anhand der Druck-/Zeitdiagramme und der zugehörigen Schaltstellungen des Umschaltventils 27 in den 6 bis 13 wird deren Funktion näher erläutert Based on the pressure / time diagrams and the associated switch positions of the changeover valve 27 in the 6 to 13 their function is explained in more detail

Das in den 6 bis 13 dargestellte Umschaltventil 27 entspricht in seinem Aufbau dem in 2a, b beschriebenen Umschaltventil mit dem Unterschied, dass anstelle der Arretierbolzen 53 die Arretierkugeln 67 verwendet werden.That in the 6 to 13 shown switching valve 27 corresponds in its construction to the in 2a , B described reversing valve with the difference that instead of the locking pin 53 the locking balls 67 be used.

In 6 ist das Umschaltventil 27 nach seiner Montage in der Montagegrundstellung gezeigt. Hierbei werden der Steuerschieber 38 und der Innenbolzen 49 aufgrund ihrer jeweiligen Federelemente 43 und 50 in ihrer Grundstellung gegen den Kopf 30 des Gehäuses 28 gedrückt. Dadurch ist der Hydraulikanschluss 32 über die Ringnut 39 und die Längsnut 41 mit dem Hydraulikanschluss 33 verbunden. Der an dem Hydraulikanschluss 32 angeschlossene Druckraum 18 kann somit in die Ölgalerie 64 entleert werden, da in dem Druckraum 18 ein wesentlich höherer Druck als im Schmiermittelkreislauf herrscht. Die Arretiermechanik 52 ist nicht eingerastet. Der Hydraulikanschluss 31 wird von dem Steuerschieber 38 blockiert. An dieser Montagegrundstellung ändert sich nichts, wenn der drehzahlabhängige Druck (pMotor) im Schmiermittelkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine herrscht.In 6 is the changeover valve 27 shown after its installation in the basic assembly position. Here are the spool 38 and the inner bolt 49 due to their respective spring elements 43 and 50 in their basic position against the head 30 of the housing 28 pressed. This is the hydraulic connection 32 over the ring groove 39 and the longitudinal groove 41 with the hydraulic connection 33 connected. The one at the hydraulic connection 32 connected pressure chamber 18 can thus in the oil gallery 64 be emptied, as in the pressure chamber 18 a much higher pressure than in the lubricant circuit prevails. The locking mechanism 52 is not locked. The hydraulic connection 31 is from the spool 38 blocked. Nothing changes at this basic assembly position when the speed-dependent pressure (p engine ) prevails in the lubricant circuit of the reciprocating internal combustion engine.

Wird nun der Druck in der Steuerleitung 26 und damit am Hydraulikanschluss 33 auf einen Wert p1 erhöht (7), sei es, dass die Hydraulikpumpe 63 auf diesen Druck eingestellt wird oder sei es, dass der Druck aus einem Druckspeicher zur Verfügung gestellt wird, so wird dadurch als erstes der Innenbolzen 49 gegen die Kraft seines Federelementes 50 angehoben bis die Arretierkugeln 67 in die Öffnungen 48 in dem Arretierungsführungsrohr 46 einrasten können. Dies wird als erste verriegelte Schaltstellung des Innenbolzens bezeichnet.Will now the pressure in the control line 26 and thus at the hydraulic connection 33 increased to a value p 1 ( 7 ), be it that the hydraulic pump 63 is set to this pressure, or whether it is the pressure from an accumulator is provided, so it is the first of the inner bolt 49 against the force of its spring element 50 raised until the locking balls 67 in the openings 48 in the locking guide tube 46 can engage. This is referred to as the first locked switching position of the inner bolt.

Der Steuerschieber 38 verbleibt noch aufgrund seines wesentlich härteren Federelementes in seiner Montagegrundstellung. Somit ist der Hydraulikanschluss 32 nach wie vor geöffnet.The spool 38 remains due to its much harder spring element in its basic installation position. Thus, the hydraulic connection 32 still open.

Wird der Druck p1 erreicht (8), so wird dadurch auch der Steuerschieber 38 gegen die Kraft seines Federelementes 43 angehoben. Dadurch fluchtet nun auch die Vertiefung 38.3 mit den Öffnungen 48, so dass die Arretierkugeln 67 nun auch den Steuerschieber 38 verriegeln. Somit ist ein Zurückfahren des Steuerschiebers 38 in seine Montagegrundstellung blockiert. Damit ist die erste Schaltstellung erreicht, in der der Hydraulikanschluss 32 gesperrt und der Hydraulikanschluss 31 geöffnet ist.If the pressure p 1 is reached ( 8th ), so it is also the spool 38 against the force of its spring element 43 raised. As a result, now also the depression is aligned 38.3 with the openings 48 so that the locking balls 67 now also the spool 38 lock. Thus, a return of the spool 38 blocked in its basic installation position. Thus, the first switching position is reached, in which the hydraulic connection 32 locked and the hydraulic connection 31 is open.

Wird nun der Druck p1 wieder auf den drehzahlabhängigen Schmieröldruck pMotor abgesenkt, so kann der Druckraum 19 über die Ölrücklaufleitung 24, die Ringnut 40 und die Längsnut 41 in die Steuerleitung und damit in die Ölgalerie 64 entleert werden (9). Der Steuerschieber 38 und der Innenbolzen 49 verharren aufgrund der eingerasteten Arretiermechanik 52 in ihrer Stellung, der ersten Schaltstellung.Now, if the pressure p 1 is lowered back to the speed-dependent oil pressure lubrication p motor , so the pressure chamber 19 via the oil return line 24 , the ring groove 40 and the longitudinal groove 41 into the control line and thus into the oil gallery 64 be emptied ( 9 ). The spool 38 and the inner bolt 49 remain due to the locked locking mechanism 52 in their position, the first switching position.

Wird anschließend der Druck an dem Hydraulikanschluss 33 auf einen Wert p2 erhöht (10), der wesentlich über dem Wert p1 liegt, werden der Steuerschieber 38 und der Innenbolzen 49 gegen die Kraft ihrer Federelemente 43 und 50 weiter angehoben, bis sie bei Erreichen des Wertes p2 an die Bodenplatte 44 anliegen (11). Durch diese Bewegung wird auch die Arretiermechanik 52 entriegelt. Dadurch wird der Hydraulikanschluss 31 noch nicht von dem Steuerschieber 38 verschlossen. Durch den erhöhten Druck p2 ist sichergestellt, dass die Arretiermechanik 52 sicher wieder entriegelt wird (Fail-Safe-Position). Diese Stellung wird als zweite Schaltstellung bezeichnet.Then the pressure at the hydraulic connection 33 increased to a value p 2 ( 10 ), which is substantially above the value p 1 , the spool 38 and the inner bolt 49 against the force of its spring elements 43 and 50 Continue to raise until they reach the value p 2 to the bottom plate 44 issue ( 11 ). By this movement is also the locking mechanism 52 unlocked. This will make the hydraulic connection 31 not yet from the spool 38 locked. The increased pressure p 2 ensures that the locking mechanism 52 safely unlocked again (fail-safe position). This position is referred to as the second switching position.

Wird der Druck p2 wieder abgesenkt (12), so wird aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik der einzelnen Federelemente 50, 42 und 53 zuerst wieder der Steuerschieber 38 in seine Montagegrundstellung verfahren, sobald der Druck p1 unterschritten wird. Damit wird der Hydraulikanschluss 32 wieder über die Ringnut 39 wieder freigegeben und der inzwischen im Druckraum 18 wieder aufgebaute Hydraulikdruck abgebaut, während der Ölabfluss aus dem Druckraum 19 wieder verschlossen ist.If the pressure p 2 is lowered again ( 12 ), so is due to the different characteristics of the individual spring elements 50 . 42 and 53 first the spool again 38 move into its basic installation position as soon as the pressure p 1 is exceeded. This will be the hydraulic connection 32 again over the ring groove 39 released again and the meanwhile in the pressure room 18 rebuilt hydraulic pressure dissipated while the oil drain from the pressure chamber 19 is closed again.

Solange der Druck in der Steuerleitung 26 über dem Druck p1 liegt, verharrt der Innenbolzen 49 noch in seiner oberen Anschlagposition, da das Federelement 50 zu schwach ist, den Innenbolzen 49 herunter zu fahren. Das Federelement 50 ist gegenüber dem Federelement 43 so ausgelegt, dass der Innenbolzen 49 erst dann verfahren wird, wenn der Druck p1 deutlich unterschritten wird.As long as the pressure in the control line 26 is above the pressure p 1 , the inner bolt remains 49 still in its upper stop position, since the spring element 50 too weak, the inner bolt 49 to drive down. The spring element 50 is opposite to the spring element 43 designed so that the inner bolt 49 is only then proceeded when the pressure p 1 is well below.

In 13 ist die gleiche Schaltstellung wie in 2 gezeigt. Sie wird dann erreicht, wenn der Druck in der Steuerleitung 26 wieder auf dem drehzahlabhängigen Schmieröldruck in der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgesunken ist. Sie ist somit auch die Ausgangsstellung für alle weiteren Schaltvorgänge. In dieser Schaltstellung ist der Innenbolzen 49 von der Arretiermechanik 52 verriegelt, während der Steuerschieber 38 in seiner Montagegrundstellung zurückgekehrt ist.In 13 is the same switching position as in 2 shown. It is then reached when the pressure in the control line 26 has dropped again on the speed-dependent lubricating oil pressure in the reciprocating internal combustion engine. It is therefore also the starting position for all other switching operations. In this switching position is the inner bolt 49 from the locking mechanism 52 locked while the spool 38 has returned in its basic installation position.

In 14 sind schematisiert die Federkennlinien (Federkraft über Federweg) der einzelnen Federelemente 50, 43 und 53 sowie die Druckwerte p1, p2 pMotor dargestellt.In 14 are schematized the spring characteristics (spring force over travel) of the individual spring elements 50 . 43 and 53 as well as the pressure values p 1, p 2 p engine shown.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Pleuel pleuel
22
Pleueloberteil Pleueloberteil
33
Pleuelunterteil Pleuelunterteil
44
Pleuellagerauge Pleuellagerauge
55
Pleuelauge connecting rod
66
Exzenter eccentric
77
Verstellelement adjustment
88th
Kolbenbolzen piston pin
99
Arbeitskolben working piston
1010
Lasche flap
1111
Lasche flap
1212
Kolbenstange piston rod
1313
Kolbenstange piston rod
1414
Stellkolben actuating piston
1515
Stellkolben actuating piston
1616
Stützzylinder supporting cylinders
1717
Stützzylinder supporting cylinders
1818
Druckraum pressure chamber
1919
Druckraum pressure chamber
2020
Pleuellager connecting rod bearing
2121
Ölzulaufleitung Oil supply line
2222
Ölzulaufleitung Oil supply line
2323
Ölrücklaufleitung Oil return line
2424
Ölrücklaufleitung Oil return line
2525
Aufnahmebohrung location hole
2626
Steuerleitung control line
2727
Umschaltventil  switching valve
2828
Gehäuse casing
2929
Wandabschnitt wall section
3030
Kopf von 28 Head of 28
3131
Hydraulikanschluss hydraulic connection
3232
Hydraulikanschluss hydraulic connection
3333
Hydraulikanschluss  hydraulic connection
3434
Rippen ribs
3535
Nut groove
3636
Radialdichtringe Radial seals
3737
Steuereinheit control unit
3838
Steuerschieber spool
38.138.1
Außenwand von 38 Outer wall of 38
38.238.2
Innenwand von 38 Inside wall of 38
38.338.3
Vertiefung von 38 Deepening of 38
3939
Ringnut ring groove
4040
Ringnut ring groove
4141
Längsnut longitudinal groove
4242
Wandzwischenraum Wall space
4343
2. Federelement  2. spring element
4444
Bodenplatte baseplate
4545
Sprengring snap ring
4646
Arretierungsführungsrohr Arretierungsführungsrohr
4747
Öldurchtrittsöffnung Oil passage opening
4848
Öffnungen openings
4949
Innenbolzen interior bolts
5050
1. Federelement 1. spring element
5151
Vertiefung in 49 Deepening in 49
5252
Arretiermechanik lock control mechanism
5353
Arretierbolzen locking pin
5454
3. Federelement 3. spring element
5555
Durchgangsbohrung Through Hole
5656
Außenseite outside
5757
Hohlraum cavity
5858
Entlüftungsbohrung vent hole
5959
Entlüftungsbohrung vent hole
6060
Sicherungsbolzen safety bolt
6161
Längsschlitz in 46 Longitudinal slot in 46
6262
Längsnut in 49 Longitudinal groove in 49
6363
Hydraulikpumpe hydraulic pump
6464
Ölgalerie oil gallery
6565
Rückschlagventil check valve
6666
Rückschlagventil check valve
6767
Arretierkugel detent

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010016037 A1 [0007, 0018] DE 102010016037 A1 [0007, 0018]

Claims (10)

Umschaltventil (27), insbesondere zum Steuern eines Hydraulikstromes für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, das eine federbelastete Steuereinheit (37) aufweist, die in einer ersten Schaltstellung einen ersten Hydraulikanschluss (32) und in einer zweiten Schaltstellung einen zweiten Hydraulikanschluss(31) freigibt, und mit einer Arretiermechanik (52), die über einen dritten Hydraulikanschluss (33) betätigbar ist und über die die erste Schaltstellung verriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (27) als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, dass die Steuereinheit (37) aus einem Steuerschieber (38) und einem Innenbolzen (49) besteht, dass durch Anlegen eines ersten Hydraulikdruckes (p1) über den dritten Hydraulikanschluss (33) der Steuerschieber (38) und der Innenbolzen (49) in der ersten Schaltstellung miteinander verriegelt sind und der zweite Hydraulikanschluss (31) freigeschaltet ist, dass durch Anlegen eines zweiten Hydraulikdruckes (p2) über den dritten Hydraulikanschluss (33) der Steuerschieber (38) und der Innenbolzen (49) entkoppelt sind und dass beim Absenken des zweiten Hydraulikdruckes (p2) unter dem Wert des ersten Hydraulikdruckes (p1) der Innenbolzen (49) in seiner ersten verriegelten Schaltstellung und der Steuerschieber (38) in seine Montagegrundstellung zurückkehrt, so dass der erste Hydraulikanschluss (32) freigeschaltet ist.Changeover valve ( 27 ), in particular for controlling a hydraulic flow for a device for varying the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, which comprises a spring-loaded control unit ( 37 ), which in a first switching position a first hydraulic connection ( 32 ) and in a second switching position, a second hydraulic connection ( 31 ) and with a locking mechanism ( 52 ), which are connected via a third hydraulic connection ( 33 ) is operable and via which the first switching position is locked, characterized in that the switching valve ( 27 ) is designed as a 3/2-way valve that the control unit ( 37 ) from a spool ( 38 ) and an inner bolt ( 49 ) that by applying a first hydraulic pressure (p 1 ) via the third hydraulic port ( 33 ) the spool ( 38 ) and the inner bolt ( 49 ) are locked together in the first switching position and the second hydraulic connection ( 31 ) is enabled by applying a second hydraulic pressure (p 2 ) via the third hydraulic port ( 33 ) the spool ( 38 ) and the inner bolt ( 49 ) are decoupled and that when lowering the second hydraulic pressure (p 2 ) below the value of the first hydraulic pressure (p 1 ) of the inner bolt ( 49 ) in its first locked switch position and the spool ( 38 ) returns to its basic installation position, so that the first hydraulic connection ( 32 ) is unlocked. Umschaltventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikdruck (p2) über dem ersten Hydraulikdruck (p1) liegt.Changeover valve according to claim 1, characterized in that the second hydraulic pressure (p 2 ) is above the first hydraulic pressure (p 1 ). Umschaltventil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbolzen (49) koaxial im Steuerschieber (38) angeordnet und gegen die Kraft eines ersten Federelementes (50) verschiebbar ist, dass der Steuerschieber (38) gegen die Kraft eines zweiten Federelementes (43) verschiebbar ist, und dass die Arretiermechanik (52) in dem Innenbolzen (49) integriert ist.Change-over valve according to claim 1 or 2, characterized in that the inner bolt ( 49 ) coaxial in the spool ( 38 ) and against the force of a first spring element ( 50 ) is displaceable, that the spool ( 38 ) against the force of a second spring element ( 43 ) is displaceable, and that the locking mechanism ( 52 ) in the inner bolt ( 49 ) is integrated. Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiermechanik (52) aus zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Innenbolzens (49) verfahrbaren Arretierungsbolzen (53) besteht, die über ein drittes Federelement (54) aus dem Innenbolzen (49) heraus fahrbar sind. Change-over valve according to one of the preceding claims, characterized in that the locking mechanism ( 52 ) of two perpendicular to the direction of movement of the inner bolt ( 49 ) movable locking bolt ( 53 ), which via a third spring element ( 54 ) from the inner bolt ( 49 ) are mobile out. Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiermechanik (52) aus zwei Kugeln (67) bestehen, die über das dritte Federelement (54) verfahrbar sind.Change-over valve according to one of the preceding claims, characterized in that the locking mechanism ( 52 ) of two balls ( 67 ), which via the third spring element ( 54 ) are movable. Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit des dritten Federelementes (54) größer ist als die des zweiten Federelementes (43), die wiederum größer ist als die des ersten Federelementes (50).Change-over valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spring stiffness of the third spring element ( 54 ) is greater than that of the second spring element ( 43 ), which in turn is larger than that of the first spring element ( 50 ). Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zwischen dem Steuerschieber (38) und dem Innenbolzen (49) ein Arretierungsführungsrohr (46) vorgesehen ist, dass zwei fluchtende Öffnungen (48) an seinem Wandbereich aufweist, in die die Arretiermechanik (52) den Innenbolzen verrastet, wenn am dritten Hydraulikanschluss (33) ein Hydraulikdruck anliegt, der geringer als der erste Hydraulikdruck (p1) ist.Switching valve according to one of the preceding claims, characterized in that coaxially between the spool ( 38 ) and the inner bolt ( 49 ) a locking guide tube ( 46 ) is provided that two aligned openings ( 48 ) at its wall portion into which the locking mechanism ( 52 ) locks the inner bolt, if at the third hydraulic connection ( 33 ) is applied to a hydraulic pressure which is less than the first hydraulic pressure (p 1 ). Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem inneren Umfang des Steuerschiebers (38) zwei fluchtende Vertiefungen (51) vorgesehen sind, die bei Anliegen des ersten Hydraulikdruckes (p1) mit den Öffnungen (48) in dem Arretierungsführungsrohr (46) fluchten.Change-over valve according to one of the preceding claims, characterized in that on the inner periphery of the spool ( 38 ) two aligned depressions ( 51 ) are provided, which in case of concern of the first hydraulic pressure (p 1 ) with the openings ( 48 ) in the locking guide tube ( 46 ) are aligned. Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (38) auf seinem Umfang zwei Ringnuten (39, 40) und eine Längsnut (41) trägt, über die der erste und zweite Hydraulikanschluss (31, 32) mit dem dritten Hydraulikanschluss (33) verbindbar ist.Change-over valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spool ( 38 ) on its circumference two annular grooves ( 39 . 40 ) and a longitudinal groove ( 41 ), via which the first and second hydraulic connection ( 31 . 32 ) with the third hydraulic connection ( 33 ) is connectable. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Umschaltventil nach einem der vorangegangenen Patentansprüche in einem Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement (7) zusammenwirkenden Stellkolben (14 und 15), wobei das Verstellelement (7) durch die Triebwerkskräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine in zwei unterschiedliche Positionen verstellbar ist, in welchen sich die in Stützzylindern (16 und 17) geführten einfachwirkenden Stellkolben(14 und 15), die gemeinsam mit den Stützzylindern (16 und 17) jeweils einen Druckraum (18, 19) bilden, in einer eingefahrenen oder ausgefahrenen Stellung befinden, wobei die Druckräume (18, 19) jeweils über eine Ölzulaufleitung (21, 22), in welcher ein Rückschlagventil (65, 66) angeordnet ist, mit einer Ölversorgung (64) verbunden sind, wobei von den beiden Druckräumen (18 und 19) ausgehende Ölrücklaufleitungen (23 und 24) mit dem Umschaltventil (27) verbunden sind, über welches die Ölrücklaufleitungen (23 und 24) wahlweise druckentlastbar sind.Reciprocating internal combustion engine with a switching valve according to one of the preceding claims in a control system for actuating two with an adjusting element ( 7 ) cooperating actuating piston ( 14 and 15 ), wherein the adjusting element ( 7 ) is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions, in which the in support cylinders ( 16 and 17 ) guided single-acting actuator piston ( 14 and 15 ), which together with the support cylinders ( 16 and 17 ) each have a pressure chamber ( 18 . 19 ), in a retracted or extended position, the pressure chambers ( 18 . 19 ) each via an oil feed line ( 21 . 22 ), in which a check valve ( 65 . 66 ), with an oil supply ( 64 ), of which two pressure chambers ( 18 and 19 ) outgoing oil return lines ( 23 and 24 ) with the switching valve ( 27 ), via which the oil return lines ( 23 and 24 ) optionally pressure relieved.
DE102015202051.7A 2015-02-05 2015-02-05 switching valve Withdrawn DE102015202051A1 (en)

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