Verfahren für ein Umschaltventil

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor mit einem ein- stellbaren Verdichtungsverhältnis nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14 und einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18.

Fig. 1 zeigt ein aus der DE 10 2010 016 037 AI bekanntes Detail eines Verbren- nungsmotors mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis im Bereich einer Pleuelstange. So ist in Fig. 1 eine Pleuelstange 10 gezeigt, die über ein Hublagerauge 1 1 und ein Pleuellagerauge 12 verfügt, wobei das Hublagerauge 11 der Anbindung der Pleuelstange 10 an eine in Fig. 1 nicht gezeigte Kurbelwelle und das Pleuellagerauge 12 der Anbindung der Pleuelstange 10 an einen in Fig. 1 nicht gezeigten Zylinderkolben des Verbrennungsmotors dient. Der Pleuelstange 10 ist eine Exzenter- VerStelleinrichtung zugeordnet, die einen Exzenterkörper 14 und Exzenterstangen 15, 16 aufweist. Der Exzenterkörper 14 weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt 7 des Pleuellagerauges 2 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt 18 auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstellein richtung 13 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts 18 der Kolbenbolzenbohrung zu einem Mittelpunkt 19 des Hublagerauges 1 1 zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers 14 und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge leff sind die Exzenterstangen 15, 16 der Exzenter- Verstellein richtung 13 verlagerbar. Jeder Exzenterstange 15 ist ejn Kolben 20 bzw. 21 zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer 22 bzw. 23 verschiebbar gelagert bzw. geführt ist.

In den Hydraulikkammern 22, 23 herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Ex- zenterstangen 15, 16 zugeordneten Kolben 20 bzw. 21 einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern 22, 23 die Verlagerung der Exzenterstangen möglich ist oder nicht möglich ist.

Die Verstellung der Exzenter- Verstellein richtung 13 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des

BESTÄTIGUNGSKOPIE Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter- Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben 20, 21 , die auf die Exzenterstangen 15, 16 einwirken, unterstützt, wobei die Kolben 20, 21 ein Rückstellen der Exzenter- Verstelleinrichtung 13 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen 15, 16, die mit den Kolben 20, 21 zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper 14 angebunden. Die Hydraulikkammern 22 und 23, in welchen die Kolben 20, 21 geführt sind, sind über Hydraulikölleitungen 24 und 25 von dem Hublagerauge 1 1 aus mit Hydrauliköl beaufschlagbar. Rückschlagventile 26 und 27 verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern 23 und 24 zurück in die Hydraulikleitungen 24 und 25. In einer Bohrung 28 der Pleuelstange 10 ist ein Umschaltventil 29 aufgenommen, dessen Funktion ebenfalls bereits aus der DE 10 2010 016 037 AI bekannt ist, wobei die Schaltstellung des Umschaltventils 29 bestimmt, welche der Hydraulikkammern 22 und 23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern 22 und 23 entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstellein richtung 13 abhängt. Die Hydraulikkammern 22 und 23 stehen dabei über Fluidleitungen 30 bzw. 31 mit der Bohrung 28 in Kontakt, welche das Umschaltventil 29 aufnimmt. Vom Umschaltventil 29 sind in Fig. 1 ein Betätigungselement 32, ein Federelement 33 und ein Steuerkolben 34 schematisiert gezeigt, wobei die Funktion dieser Bauelemente des Umschaltventils 29 bereits aus der DE 10 2010 016 037 AI bekannt ist.

Wie oben ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkam- mern 22, 23 geführten Kolben 20, 21 einwirkt, den Hydraulikkammern 22, 23 ausgehend vom Hublagerauge 1 1 über Hydraulikleitungen 24 und 25 zugeführt, wobei die Pleuelstange 10 derart mit dem Hublagerauge 1 1 an der in Fig. 1 nicht gezeigten Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenla- gerzapf en derselben, und dem Hublagerauge 1 1 eine Pleuellagerschale 35 angeordnet ist.

Nach der DE 10 2010 016 037 AI ist der Steuerkolben des Umschaltventils von ei- nem kugelschreibermechanikartigen Schaltmechanismus verlagerbar bzw. schalt- bar, wobei der Schaltmechanismus neben dem Betätigungselement und dem Federelement vorzugsweise ein als Steuerhülse ausgebildetes, feststehendes Rastierelement und ein als Verdrehhülse ausgebildetes Verdrehelement aufweist. Das Federelement, der Steuerkolben, das Verdrehelement und das Betätigungselement sind in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens gesehen alle hintereinander positioniert. Das Rastierelement umgibt das Verdrehelement und das Betätigungselement zumindest abschnittsweise radial außen. Das Umschaltventil weist daher eine relativ lange Bauform auf. Aufgabe der Erfindung ist es, eines Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, welches eine kompakte Bauform aufweist, ein Verfahren für das Umschaltventil und einen Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil zu schaffen. Es wird Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , sowie ein Verfahren für ein Umschaltventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 und ein Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind. Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpfbar. Auch dienen die Formulierungen der unabhängigen Patentansprüche 1 , 14 und 18 in ihrer angemeldeten Form nur als ein erster Entwurf der Formulierungen der zu beanspruchenden Gegenstände. Ein oder mehrere Merkmale der Formulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, nämlich zum Steuern eines Hydraulikölstroms insbesondere für eine Exzenter-Verstelleinrichtung, mit einem von einem kugelschreiber- mechanikartigen Schaltmechanismus verlagerbaren Steuerkolben. Der Steuerkolben steuert abhängig von seiner Schaltstellung den Hydraulikölstrom. Weiterhin umfasst der Schaltmechanismus zumindest ein Betätigungselement und ein Rastierelement. Der Steuerkolben und das Betätigungselement sowie das Rastierelement des Schaltmechanismus sind zumindest derart ineinander verschachtelt, dass dieselben in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens gesehen zumindest abschnittsweise konzentrisch überlappend ausgeführt sind. Hierdurch kann die Bauform des Umschaltventils ver- kürzt und demnach eine kompaktere Bauform des Umschaltventils realisiert werden.

Vorzugsweise umgibt der Steuerkolben das Betätigungselement und das Rastierelement zumindest abschnittsweise radial außen konzentrisch. In einer bevorzugten Ausgestaltung umgibt das Betätigungselement das Rastierelement zumindest ab- schnittsweise radial außen konzentrisch. Dies ist zur Bereitstellung einer kompakten Bauform des Umschaltventils von Vorteil.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung umgibt ein als Rückstellelement dienendes Federelement des Schaltmechanismus das Betätigungselement und das Rastierelement zumindest abschnittsweise radial außen konzentrisch. Hierdurch kann die Bau- form des Umschaltventils weiter verkürzt und demnach eine noch kompaktere Bauform des Umschaltventils realisiert werden.

Vorzugsweise erstreckt sich das Federelement in eine umlaufende Nut des Steuerkolbens und stützt sich am Steuerkolben ab.

Es ist bevorzugt, dass das Federelement eine radial innere Begrenzungswand der Nut radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umgibt, und dass eine radial äußere Begrenzungswand der Nut das Federelement radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umgibt.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Verdrehelement des Schaltmechanismus in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens gesehen vor bzw. hinter dem Betätigungselement positioniert. Vorteilhafterweise umgibt der Steuerkolben das Verdrehelement zumindest abschnittsweise radial außen konzentrisch In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt das Verdrehelement das Rastierelement zumindest abschnittsweise radial außen konzentrisch. Auch dies ist zur Bereitstellung einer kompakten Bauform des Umschaltventils von Vorteil.

Es ist bevorzugt, dass das Betätigungselement gegen das Verdrehelement bzw. das Verdrehelement gegen das Betätigungselement drückt.

Vorzugsweise ist das Verdrehelement über das Betätigungselement translatorisch verlagerbar ist, wobei dann, wenn mindestens ein Vorsprung des Verdrehelements aus einer Nut des Rastierelements herausbewegt ist, das Verdrehelement relativ zu dem Rastierelement verdrehbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet der Steuerkolben in einer ersten Schaltstellung erste Anschlüsse und trennt zweite Anschlüsse, und in einer zweiten Schaltstellung trennt der Steuerkolben die ersten Anschlüsse und verbindet die zweiten Anschlüsse, nämlich derart, dass in der ersten Schaltstellung eine mit einem der ersten Anschlüsse gekoppelte, zu einer ersten Hydraulikkammer der Exzenter- Versteileinrichtung führende Fluidleitung mit einer mit dem anderen der ersten Anschlüsse gekoppelten Fluidleitung zur Entleerung der ersten Hydraulikkammer gekoppelt ist, und dass in der zweiten Schaltstellung eine mit einem der zweiten Anschlüsse gekoppelte, zu einer zweiten Hydraulikkammer der Exzenter-Versteileinrichtung führende Fluidleitung mit einer mit dem anderen der zweiten Anschlüsse gekoppelten Fluidleitung zur Entleerung der zweiten Hydraulikkammer gekoppelt ist. Dabei wird einer der Anschlüsse, über welchen die jeweilige Hydraulikkammer entleerbar ist, von einer Druck- kammer bereitgestellt. In der Druckkammer ist zur Betätigung des Betätigungselements ein Druckimpuls aufbaubar, sodass die Entleerung der jeweiligen Hydraulikkammer in die der Betätigung des Betätigungselements dienende Druckkammer erfolgt.

Es ist bevorzugt, dass beide Anschlüsse, über welche die Hydraulikkammern entleerbar sind, mit der der Betätigung des Betätigungselements dienenden Druckkammer verbunden sind, sodass die Entleerung jeder der beiden Hydraulikammern jeweils gegen einen in der Druckkammer anliegenden Öldruck erfolgt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der unabhängig oder auch in Kombina- tion mit dem oben wie auch nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen verknüpft sein kann, wird ein Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welcher Umschaltventil für einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, nämlich zum Steuern eines Hydraulikölstroms insbesondere für eine Exzen- ter-Verstelleinrichtung, mit einem von einem kugelschreibermechanikartigen Schaltme- chanismus verlagerbaren Steuerkolben (37), wobei der Steuerkolben (37) abhängig von seiner Schaltstellung den Hydraulikölstrom steuert, und wobei der Schaltmechanismus zumindest ein Betätigungselement (38) und ein Rastierelement (39) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (37) in einer ersten Schaltstellung erste An- Schlüsse (A, A ^* ) verbindet und zweite Anschlüsse (B, B ^* ) trennt, und dass der Steuerkolben (37) in einer zweiten Schaltstellung die ersten Anschlüsse (A, A ^* ) trennt und die zweiten Anschlüsse (B, B ^* ) verbindet, nämlich derart, dass in der ersten Schaltstellung eine mit einem der ersten Anschlüsse (A) gekoppelte, zu einer ersten Hydraulikkammer (23) der Exzenter-Versteileinrichtung führende Fluidleitung (31) mit einer mit dem anderen der ersten Anschlüsse (A ^* ) gekoppelten Fluidleitung (51 ) zur Entleerung der ersten Hydraulikkammer (23) gekoppelt ist, und dass in der zweiten Schaltstellung eine mit einem der zweiten Anschlüsse (B) gekoppelte, zu einer zweiten Hydraulikkammer (22) der Exzenter- Verstellein richtung führende Fluidleitung (30) mit einer mit dem anderen der zweiten Anschlüsse (B ^* ) gekoppelten Fluidleitung (52) zur Entleerung der zweiten Hydraulikkammer (22) gekoppelt ist, wobei einer der Anschlüsse (A*, B*), über welchen die jeweilige Hydraulikkammer (22, 23) entleerbar ist, von einer Druckkammer (50) bereitgestellt wird, in welcher zur Betätigung des Betätigungselements (38) ein Druckimpuls aufbaubar ist, sodass die Entleerung der jeweiligen Hydraulikkammer (22, 23) in die der Betätigung des Betätigungselements (38) dienende Druckkammer (50) erfolgt.

Gemäß einer Weiterbildung wird beispielsweise vorgesehen, dass beide Anschlüsse (A ^* , B ^* ), über welche die Hydraulikkammern (22, 23) entleerbar sind, mit der der Betätigung des Betätigungselements (38) dienenden Druckkammer (50) verbunden sind, sodass die Entleerung jeder der beiden Hydraulikammern (22, 23) jeweils gegen einen in der Druck- kammer anliegenden Öldruck erfolgt.

Die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 können auch in Kombination miteinander genutzt werden, um die Bauform des Umschaltventils möglichst kurz und kompakt zu halten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren für ein Umschaltventil eines Verbrennungsmotors, vorzugsweise für ein oben beschriebenes Umschaltventil. Der Verbrennungsmotor weist ein einstellbares Verdichtungsverhältnis auf, nämlich zum Steuern eines Hydraulikölstroms insbesondere für eine Exzenter-Verstelleinrichtung. Das Umschaltventil umfasst einen von einem kugelschreibermechanikartigen Schaltmechanis- mus verlagerbaren Steuerkolben. Der Hydraulikstrom wird in Abhängigkeit von einer Schaltstellung des Steuerkolbens gesteuert, und der Schaltmechanismus umfasst zumindest ein Betätigungselement und ein Rastierelement. Das Verfahren umfasst mindestens folgende Schritte:

- Bestimmen der Schaltstellung des Umschaltventils über den Steuerkolben, wobei durch den Steuerkolben in einer ersten Schaltstellung erste Anschlüsse verbunden und zweite Anschlüsse getrennt werden, und durch den Steuerkolben in einer zweiten Schaltstellung die ersten Anschlüsse getrennt und die zweiten Anschlüsse verbunden werden, nämlich derart, dass in der ersten Schaltstellung eine mit einem der ersten Anschlüsse gekoppelte, zu einer ersten Hydraulikkammer der Ex- zenter-Verstelleinrichtung führende Fluidleitung mit einer mit dem anderen der ersten Anschlüsse gekoppelten Fluidleitung zur Entleerung der ersten Hydraulikkammer gekoppelt wird, und dass in der zweiten Schaltstellung eine mit einem der zweiten Anschlüsse gekoppelte, zu einer zweiten Hydraulikkammer der Exzenter- Versteileinrichtung führende Fluidleitung mit einer mit dem anderen der zweiten Anschlüsse gekoppelten Fluidleitung zur Entleerung der zweiten Hydraulikkammer gekoppelt wird, wobei einer der Anschlüsse, über welchen die jeweilige Hydraulikkammer entleert wird, von einer Druckkammer bereitgestellt wird,

- Umschalten des Umschaltventils zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung durch Betätigung des Betätigungselements durch Aufbau eines Betätigungsimpulses in der Druckkammer,

- Entleeren der jeweiligen Hydraulikkammer in die der Betätigung des Betätigungs- elementsdienenden Druckkammer.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden beide Anschlüsse, über welche die Hydraulikkammern entleert werden, mit der der Betätigung des Betätigungselements dienenden Druckkammer verbunden, sodass jeder der beiden Hydraulikammern jeweils gegen einen in der Druckkammer anliegenden Öldruck entleert wird.

Es ist bevorzugt, dass beim Überführen des Umschaltventils zwischen der ersten

Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung durch Betätigen des Betätigungselements das Betätigungselement gegen ein Verdrehelement bzw. das Verdrehelement gegen das Betätigungselement gedrückt wird, wobei ein kugelschreibermechanikartiger

Schaltmechanismus das Verdrehelement umfasst. Das Verdrehelement wird in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens gesehen vor bzw. hinter dem Betätigungselement positioniert, so dass das Verdrehelement über das Betätigungselement translatorisch ver- lagert wird, wobei dann das Verdrehelement relativ zu dem Rastierelement verdreht wird, wenn mindestens ein Vorsprung des Verdrehelements aus einer Nut des Rastierelements herausbewegt wird. Vorteilhafterweise wird bei einer Bewegung des Steuerkolbens in Abhängigkeit vom Öldruck das Betätigungselement durch den Steuerkolben verlagert.

Der Verbrennungsmotor ist in Patentanspruch 18 definiert. Der Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, greift mit mindestens einem Zylinder und mit einer Kurbelwelle, an der mindestens eine Pleuelstange an. Diese oder jede Pleuelstange weist ein Hublagerauge zur Anbindung derselben an der Kurbelwelle, ein Pleuellagerauge zur Anbindung derselben an einem Kolben eines Zylinders und eine Exzenter-Versteileinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge der jeweiligen Pleuelstange auf. Die Exzenter- Versteileinrichtung der jeweiligen Pleuelstan- ge weist Exzenterstangen auf, die von einem in mit den Exzenterstangen zusammenwirkenden Hydraulikkammern herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagt sind, und der in den Hydraulikkammern der jeweiligen Pleuelstange herrschende Hydraulikdruck ist über ein Umschaltventil der jeweiligen Pleuelstange einstellbar. Das Umschaltventil der jeweiligen Pleuelstange ist gemäß dem oben beschriebenen Umschaltventil ausgebildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wie auch Merkmale gehen aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung hervor. Die aus den Figuren und der Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale sind nur beispielhaft und nicht auf die jeweilige Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können aus ein oder mehrere Figuren ein oder mehreren Merkmalen mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verbunden werden. Daher sind die Merkmale nicht beschränkend sondern beispielhaft angegeben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Detail eines aus dem Stand der Technik bekannten Verbren- nungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis;

Fig. 2 einen ersten Querschnitt durch ein Umschaltventil in einer ersten

Schaltstellung desselben;

Fig. 3 einen zweiten Querschnitt durch das Umschaltventil in der ersten Schaltstellung desselben; einen ersten Querschnitt durch ein Umschaltventil in einer zweiten Schaltstellung desselben; einen zweiten Querschnitt durch das Umschaltventil in der zweiten Schaltstellung desselben; das Umschaltventil zusammen mit Hydraulikkammern, die mit Exzenterstangen zusammenwirken, in der ersten Schaltstellung des Umschaltventils; und das Umschaltventil zusammen mit Hydraulikkammern, die mit Exzen terstangen zusammenwirken, in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils.

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis und ein Umschaltventil für einen solchen Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis.

Der grundsätzliche Aufbau eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis ist dem Fachmann geläufig und wurde unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber nochmals ausgeführt, dass ein

Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mindestens einen, vorzugsweise mehrere, Zylinder aufweist. Jeder Zylinder verfügt über einen Kolben, der über eine Pleuelstange 10 an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Jede Pleuelstange verfügt an einem Ende über ein Pleuellagerauge und an einem gegenüberliegenden Ende über ein Hublagerauge 11. Die jeweilige Pleuelstange 0 greift mit ihrem Hublagerauge derart an einem Kurbelwellenlagerzapfen der Kurbelwelle an, dass zwischen dem Kurbelwellenlagerzapfen und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale 35 positioniert ist, wobei sich zwischen der Pleuellagerschale und dem Kurbelwellenlagerzapfen ein Schmierölfilm aufbauen kann. Ein Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis weist im Bereich jedes Pleuels 10 eine Exzenter-Versteileinrichtung 13 zur Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge der jeweiligen Pleuelstange auf. Die Exzenter- Verstellein richtung 13 weist Exzenterstangen 15, 16 auf, die abhängig von einem in mit dem den Exzenterstangen 15, 16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern 22, 23 herrschenden Hydraulikdruck zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses verlagerbar sind. Diese mit den Exzenterstangen 15, 16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern 22, 23 sind ausgehend vom Hublagerauge 11 über 35 Hydraulikölleitungen 24, 25 der jeweiligen Pleuelstange 10 mit Hydrauliköl versorgbar.

Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert. In einer Bohrung 28 der Pleuelstange 10 ist ein Umschaltventil aufgenommen, wobei die Schaltstellung des Umschaltventils bestimmt, welche der Hydraulikkammern 22, 23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern 22, 23 entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 abhängt. Die Hydraulikkammern 22, 23 stehen über Fluidleitungen 30, 31 mit der Bohrung 28 in Kontakt, welche das Umschaltventil aufnimmt. Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details des Umschaltventils, die eine kompakte Bauform desselben gewährleisten.

Fig. 2 bis 5 zeigen Querschnitte durch ein Umschaltventil 36 für einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, wobei im Bereich jeder Pleuelstange 10 ein derartiges Umschaltventil 36 verbaut ist, um den Hydraulikdruck in den Hydraulikkammern 22, 23, die mit den Exzenterstangen 15, 16 der Exzenter- Verstelleinrichtung 13 zusammenwirken, einzustellen.

Fig. 6 und 7 zeigen stark schematisiert ein Hydraulikschema für das Umschaltventil 36 in Kombination mit den Hydraulikkammern 22 und 23, um zu verdeutlichen, dass abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils 36 eine

der Hydraulikkammern 22, 23 mit Hydrauliköl befüllt und die andere der Hydraulikkammern 23, 22 entleert wird. In der in Fig. 2, 3 und 6 gezeigten ersten Schaltstellung des Umschaltventils 36 sind die Anschlüsse A und A ^* des Umschaltventils 36 kurzgeschlossen bzw. gekoppelt.

In der in Fig. 2, 3 und 6 gezeigten ersten Schaltstellung ist demnach die Fluidleitung 31 , die mit der Hydraulikkammer 23 zusammenwirkt und an dem Anschluss A angreift, durch die kurzgeschlossenen Anschlüsse A und A* an eine Fluidleitung 51 gekoppelt ist, um so die Hydraulikkammer 23 im Sinne des Pfeils 53 zu entleeren.

In der Fluidleitung 51 herrscht im gezeigten Ausführungsbeispiel Motoröldruck. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Anschluss A* auch ins Freie bzw. in Richtung auf den Motorblock bzw. Motorinnenraum entlüftet werden kann, wobei dann in der Fluidleitung 51 kein Motoröldruck herrscht.

In der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 36 der Fig. 2, 3 und 6 sind hinge- gen die Anschlüsse B und B* voneinander getrennt, sodass über die Fluidleitung 30 der Hydraulikkammer 22 aus der Hydraulikkammer 22 kein Hydrauliköl abströmen kann. In der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 36 der Fig. 2, 3 und 6 wird demnach eine Entleerung der Hydraulikkammer 22 verhindert. In der in Fig. 4, 5 und 7 gezeigten zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 36 sind hingegen die Anschlüsse A und A ^* getrennt und die Anschlüsse B und B ^* sind kurzgeschlossen bzw. verbunden, sodass sich die Druckverhältnisse an den Hydraulikkammern 22 und 23 umkehren. In der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 36 kann demnach die Hydraulikkammer 22 im Sinne des Pfeils 54 über die Fluidleitung 30, die bei kurzgeschlossenen Anschlüssen B und B* des Umschaltventils 36 mit der Fluidleitung 52 gekoppelt ist, entleert werden, wohingegen über die Fluidleitung 31 der Hydraulikkammer 23 kein Hydrauliköl abfließen kann. In der Fluidleitung 52 herrscht Motoröldruck.

Das Umschaltventil 36 umfasst einen Steuerkolben 37, der die Schaltstellung des Schaltventils 36 bestimmt, wobei der Steuerkolben 37 in der ersten Schaltstellung des Umschaltventils 36 der Fig. 2, 3 und 6 die Anschlüsse A und A* verbindet bzw. kurzschließt und die Anschlüsse B und B* voneinander trennt, wohingegen der Steuerkol- ben 37 in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 36 die Anschlüsse A und A ^* voneinander trennt und die Anschlüsse B und B* miteinander verbindet bzw. kurzschließt.

Die Betätigung bzw. Verlagerung bzw. Schaltung des Steuerkolbens 37 des Um- schaltventils 36 erfolgt mit Hilfe eines kugelschreibermechanikartigen Schaltmechanismus des Umschaltventils 36, wobei dieser Schaltmechanismus zumindest ein verlagerbares Betätigungselement 38 und ein feststehendes Rastierelement 39 umfasst. Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel des Umschaltventils 36 umfasst der Schaltmechanismus zur Betätigung bzw. Verlagerung bzw. Schaltung des Steuerkolbens 37 zusätzlich zu dem Betätigungselement 38 und dem Rastierelement 39 weiterhin ein als Rückstellelement dienendes Federelement 40 und ein Verdrehelement 41.

Das Rastierelement 39 ist über eine Verschraubung 42 mit einem Deckel 43 des Umschaltventils 36 verbaut, wobei das Rastierelement 39 feststehend ausgeführt ist. Das Rastierelement 39 verfügt über Nuten 44, 45 unterschiedlicher Tiefe, die mit Vorsprüngen 46 des Verdrehelements 41 zusammenwirken. In der ersten Schaltstel- lung der Fig. 2, 4 und 6 ragen die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 in die längeren bzw. tieferen Nuten 45 des Rastierelements 39 hinein, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 36 der Fig. 4, 5 und 7 die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 in die kürzeren bzw. untieferen Nuten 44 des Rastierelements 39 hineinragen.

Das Verdrehelement 41 wird mit seinen Vorsprüngen 46 abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils 36 bzw. abhängig von der relativen Verdrehposition des Verdrehelements 41 zum feststehenden Rastierelement 39 über die vom Federelement 40 bereitgestellte Federkraft in die Nuten 44 bzw. in die Nuten 45 des Rastier- elements 39 gedrückt, wobei die Federkraft des Federelements 40 über den Steuerkolben 37 auf das Verdrehelement 41 übertragen wird. So zeigen Fig. 2 bis 5, dass sich das Federelement 40 einerseits am Deckel 43 des Umschaltventils 36 und andererseits am Steuerkolben 37 des Umschaltventils 36 abstützt, wobei sich das Verdrehelement 41 an einem Abschnitt des Steuerkolbens 37 abstützt. Um das Umschaltventil 36 zwischen den beiden Schaltstellungen zu überführen, sind das Betätigungselement 38 des Umschaltventils 36 und der Steuerkolben 37 mit einem Betätigungsimpuls beaufschlagbar. Infolge eines solchen Betätigungsim- pulses wird das Betätigungselement 38 relativ zum feststehenden Rastierelement 39 gegenüber den in Fig. 2 bis 5 gezeigten Positionen nach links bewegt, wobei hierbei das Betätigungselement 38 das Verdrehelement 41 mitnimmt und hierbei die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 aus den jeweiligen Nuten 44 bzw. 45 des Rastierelements 39 herausbewegt.

Dabei kommen dann die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 außer Eingriff mit den Nuten des Rastierelements 39, sodass sich das Verdrehelement 41 relativ zum Rastierelement 39 verdrehen kann, nämlich gesteuert über schräg verlaufenden Kanten 55, 56 am Rastierelement 39 sowie an den Vorsprüngen 36 des Verdreh- elements 41 , wobei diese schräg verlaufenden Kanten 55, 56 infolge der vom Federelement 43 bereitgestellten Federkraft aufeinander abgleiten.

Infolge der Verdrehung des Verdrehelements 41 relativ zum feststehenden Rastierelement 39 gelangen die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 dann, wenn diesel- ben zuvor in einer relativ langen Nut 45 des Rastierelements 39 in Eingriff waren, nachfolgend in den Bereich einer relativ kurzen Nut 44, wohingegen dann, wenn die Vorsprünge 46 zuvor in einer relativ kurzen Nut 44 des Rastierelements 39 in Eingriff waren, dieselben infolge der Verdrehung des Verdrehelements 41 nachfolgend in den Bereich einer relativ langen Nut 45 des Rastierelements 39 gelangen.

Hierdurch kann der Steuerkolben 37 und damit das Umschaltventil 36 zwischen den oben erwähnten Schaltpositionen überführt werden.

In den jeweiligen Schaltpositionen greifen die Vorsprünge 46 des Verdrehelements 41 nicht nur in eine der jeweiligen Nuten 44, 45 des feststehenden Rastierelements 39 ein, vielmehr liegen die Vorsprünge 46 auch am Betätigungselement 38 an, nämlich an einer profilierten Kontur 57 desselben.

Das oben beschriebene Zusammenspiel des Steuerkolbens 37 des Umschaltventils 36 mit den Elementen des Schaltmechanismus des Umschaltventils 36, nämlich dem Betätigungselement 38, dem Rastierelement 39, dem Federelement 40 und dem Verdrehelement 41 , entspricht grundsätzlich dem Funktionsprinzip einer Kugelschreibermechanik. Um eine kompakte Bauform des Umschaltventils 36 bereitzustellen, sind zumindest der Steuerkolben 37 des Umschaltventils 36 sowie das Betätigungselement 38 und das Rastierelement 39 des Schaltmechanismus derart ineinander verschachtelt, dass dieselben, in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens 37 gesehen, zumindest abschnittsweise konzentrisch überlappend ausgeführt sind.

So zeigen Fig. 2 bis 5, dass der Steuerkolben 37 des Umschaltventils 36 das Betätigungselement 38 und das Rastierelement 39 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umschließt bzw. umgibt, wobei das Betätigungselement 38 das Rastierelement 39 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umschließt bzw. umgibt.

Das feststehende Rastierelement 39 ragt demnach zumindest abschnittsweise in das Betätigungselement 38 und das Betätigungselement 38 ragt zumindest abschnittsweise in den Steuerkolben 37 hinein.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch das Federelement 40 mit den obigen Baugruppen des Umschaltventils 36 verschachtelt, wobei das Federelement 40 das Betätigungselement 38 und das Rastierelement 39 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umschließt bzw. umgibt. So zeigen Fig. 2 bis 5, dass sich das Federelement 40 in eine umlaufende Nut 47 des Steuerkolbens 37 erstreckt und am Steuerkolben 37 im Bereich des Nutgrunds dieser Nut 47 abstützt, wobei die umlaufende Nut 47 des Steuerkolbens 37 von einer radial inneren Wand 48 und einer radial äußeren Wand 49 begrenzt ist. Dabei umschließt bzw. umgibt das Federelement 40 die radial innere Wand 48 der Nut 47 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch, wobei die radial äußere Wand 49 der Nut 47 das Federelement 40 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umschließt bzw. umgibt.

Ferner ist das Verdrehelement 41 des Schaltmechanismus mit den obigen Baugrup- pen des Schaltmechanismus verschachtelt, nämlich derart, dass der Steuerkolben 37 das Verdrehelement 41 , welches in Verlagerungsrichtung des Steuerkolbens 37 gesehen

vor bzw. hinter dem Betätigungselement 38 positioniert ist, radial außen zumindest abschnittsweise umschließt bzw. umgibt.

Gemäß Fig. 2 bis 4 umschließt bzw. umgibt das Verdrehelement 41 das feststehende Rastierelement 39 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch.

Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Umschaltventils 36 sind dem- nach der Steuerkolben 37 des Umschaltventils 36 sowie sämtliche Elemente des ku- gelschreibermechanikartigen Schaltmechanismus, also das Betätigungselement 38, das Rastierelement 39, das Verdrehelement 41 und das Federelement 40, ineinander verschachtelt, sodass eine äußerst kompakte Bauform des Umschaltventils 36 bereitgestellt werden kann.

Das Betätigungselement 38 und das in Verlagerungsrichtung des Betätigungselements 38 vor bzw. hinter demselben positionierte Verdrehelement 41 ragen dabei in den Steuerkolben 37 hinein, nämlich das Verdrehelement 41 vollständig und das Betätigungselement 38 zumindest teilweise.

Der Steuerkolben 37 umgibt demnach das Verdrehelement 41 radial außen vollständig konzentrisch, das Betätigungselement 38 ist radial außen vom Steuerkolben 37 abschnittsweise konzentrisch umgeben. Innerhalb des Verdrehelements 41 sowie des Betätigungselements 38 erstreckt sich das feststehende Rastierelement 39, welches demnach radial außen abschnittsweise vom Verdrehelement 41 und abschnittsweise vom Betätigungselement 38 konzentrisch umgeben ist.

Das Verdrehelement 41 ist nicht nur durch das Betätigungselement 38 verlagerbar, sondern auch durch den Steuerkolben 37. So stützt sich das Verdrehelement 41 rück- seitig am Steuerkolben 37 ab. Wenn sich der Steuerkolben 37 abhängig vom Öldruck bewegt, dann bewegt sich das Verdrehelement 41 mit.

Das Federelement 40, welches in die umlaufende Nut 47 des Steuerkolbens 37 hineinragt, ist ebenfalls mit diesen Bauelementen verschachtelt, nämlich derart, dass das Federelement 40 das Betätigungselement 38, das Verdrehelement 41 und das Rastierelement 39 radial außen zumindest abschnittsweise konzentrisch umgibt.

Wie bereits ausgeführt, kann über die Schaltstellung des Umschaltventils 36 das Druckniveau in den Hydraulikkammern 22 und 23, die mit den Exzenterstangen 15 und 16 der Exzenter-Versteileinrichtung 13 zusammenwirken, beeinflusst werden. In der Schaltstellung der Fig. 2, 3 und 6 kann sich in der Hydraulikkammer 22 ein erhöhter Hydraulikdruck und in der Schaltstellung der Fig. 4, 5 und 7 in der Hydraulikkammer 23 eine erhöhter Hydraulikdruck aufbauen, wobei dann in der Schaltstel- lung der Fig. 2, 3 und 6 die Hydraulikkammer 23 und in der Schaltstellung der Fig. 4, 5 und 7 die Hydraulikkammer 22 entleert bzw. entlüftet werden kann.

Hierzu sind in der Schaltstellung der Fig. 2, 3 und 6 die Anschlüsse A und A ^* des Umschaltventils 36 über die entsprechende Position des Steuerkolbens 37 kurzge- schlössen. In der Schaltstellung der Fig. 4, 5 und 7 sind über den Steuerkolben 37 die Anschlüsse B und B ^* des Umschaltventils 36 kurzgeschlossen.

Eine weitere Besonderheit des Umschaltventils 36 besteht darin, dass der An- schluss B ^* des Umschaltventils 36, der in der Schaltstellung der Fig. 4, 5 und 7 zum Entleeren bzw. Entlüften der Hydraulikkammer 22 mit dem Anschluss B kurzgeschlossen ist, unmittelbar von einer Druckkammer 50 bereitgestellt, in welcher ein Betätigungsdruck zur Betätigung des Betätigungselements 38 in Form eines Betätigungsimpulses aufgebaut werden kann. Hierdurch kann die Bauform des Umschaltventils 36 weiter verkürzt werden.

Im Druckraum 50 herrscht stets ein definierter Öldruck, sodass die Entleerung jeder der beiden Hydraulikammern 22, 23 jeweils gegen den in der Druckkammer anliegenden Öldruck erfolgt. Vorzugsweise wird das Umschaltventil 36 längs zur Kurbelwelle auf der jeweiligen

Pleuelstange 10 verbaut. In Fig. 3 würde sich demnach eine Längsachse der Kurbelwelle in der Zeichenebene erstrecken. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass Beschleunigungskräfte nicht in Federrichtung des Federelements 40 wirken. Das Umschaltventil 36 verfügt über eine sehr kompakte Bauform und kann mit einer Gesamtlänge von maximal ungefähr 20 mm ausgeführt werden, so dass dasselbe zwischen Wangen der jeweiligen Pleuelstange 10 verbaut werden kann.