AT15890U1 - Mehrteiliges Pleuel mit verstellbarer Pleuellänge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches zumindest einen ersten Pleuelteil (2) und einen zweiten Pleuelteil (3) aufweist, wobei die beiden Pleuelteile (2, 3) relativ zueinander, insbesondere in Richtung der Längsachse (L) des Pleuels (1), verschiebbar sind. Der zweite Pleuelteil (3) ist in einem Abschnitt als Hohlprofil (4), insbesondere als Hohlzylinder, ausgebildet, welcher einen ersten Abschnitt (2a) des ersten Pleuelteils (2) im montierten Zustand teilweise aufnimmt, wobei der erste Pleuelteil (2) ausschließlich durch eine erste Öffnung (5) des Hohlprofils (4) in das Hohlprofil (4) geschoben werden kann, wobei die erste Öffnung (5) gegenüber einer zweiten Öffnung (6) des Hohlprofils (4) liegt, durch welche ein zweiter Abschnitt (2b) des ersten Pleuelteils (2) im montierten Zustand wenigstens teilweise aus dem Hohlprofil (4) herausragt.

Description

Beschreibung

MEHRTEILIGES PLEUEL MIT VERSTELLBARER PLEUELLÄNGE

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches zumindest einem ersten Pleuelteil und einem zweiten Pleuelteil aufweist, wobei die beiden Pleuelteile relativ zueinander, insbesondere in Richtung der Längsachse des Pleuels, verschiebbar sind.

[0002] Pleuel dienen in einer Hubkolbenmaschine in der Regel der Kraftübertragung von einem Hubkolben auf eine Kurbelwelle, wobei eine lineare Bewegung des Hubkolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Auch der umgekehrte Fall ist möglich, wobei die rotatorische Bewegung der Kurbelwelle eine lineare Bewegung des Hubkolbens bewirkt.

[0003] Die in einem Zyklus, d.h. bei einer Umdrehung der Kurbelwelle, vom Hubkolben zurückgelegte Strecke ist von der Exzentrizität der Kurbelwelle im Allgemeinen fest vorgegeben. Unter Exzentrizität der Kurbelwelle wird hier der Abstand des Punktes, an dem das Pleuel an der Kurbelwelle befestigt ist, zur Rotationsachse der Kurbelwelle verstanden. Die Extrempositionen des Hubkolbens werden dagegen von der effektiven Pleuellänge L1 des Pleuels bestimmt.

[0004] Es ist vorteilhaft, das durch eine Extremposition des Hubkolbens festgelegte Verdichtungsverhältnis in einer Hubkolbenmaschine variabel zu gestalten. Dadurch kann die Hubkolbenmaschine bei Volllast mit geringerem Verdichtungsverhältnis und bei Teillast oder während des Startvorgangs mit erhöhtem Verdichtungsverhältnis betrieben werden, so dass beispielsweise der Spitzendruck unter Volllast reduziert, der Kraftstoffverbrauch bei Teillast verringert oder der Kompressionsdruck beim Starten gesteigert werden kann.

[0005] Das Verdichtungsverhältnis kann insbesondere durch ein längenverstellbares Pleuel variiert werden. Ein längeres Pleuel erreicht dabei ein höheres Verdichtungsverhältnis, während ein kürzeres Pleuel das Verdichtungsverhältnis senkt.

[0006] Längenverstellbare Pleuel sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der WO 2015/055582 A2. Der darin beschriebene Ansatz lehrt eine Pleuelstange mit einem ersten und einem zweiten Stangenteil, die teleskopartig zu-und/oder ineinander verschiebbar sind. Der erste Stangenteil bildet dabei ein Kolbenelement aus, welches in einem Führungszylinder des zweiten Stangenteils längsverschiebbar ist. Dabei spannt das Kolbenelement mit dem zweiten Stangenteil einen ersten Hochdruckraum auf, der mit Öl beschickbar ist, um die Länge der Pleuelstange zu ändern.

[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Pleuel für eine Hubkolbenmaschine mit verstellbarer Länge sowie eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine anzugeben. Insbesondere ist es eine Aufgabe, die Fertigung eines solchen Pleuels zu vereinfachen.

[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Pleuel gemäß Anspruch 1, eine Hubkolbenmaschine gemäß Anspruch 12 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13 gelöst.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. Die Lehre der Ansprüche wird hiermit zu einem Teil der Beschreibung gemacht.

[0010] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches zumindest einem ersten Pleuelteil und einem zweiten Pleuelteil aufweist, wobei die beiden Pleuelteile relativ zueinander, insbesondere in Richtung der Längsachse des Pleuels, verschiebbar sind, wobei der zweite Pleuelteil in einem Abschnitt als Hohlprofil, insbesondere als Hohlzylinder, ausgebildet ist, welcher einen ersten Abschnitt des ersten Pleuelteils im montierten Zustand teilweise aufnimmt, wobei der erste Pleuelteil ausschließlich durch eine erste Öffnung des Hohlprofils in das Hohlprofil geschoben werden kann, wobei die erste Öffnung gegenüber einer zweiten Öffnung des Hohlprofils liegt, durch welche ein zweiter Abschnitt des ersten Pleuelteils im montier- ten Zustand wenigstens teilweise aus dem Hohlprofil herausragt.

[0011] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pleuel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.

[0012] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.

[0013] Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, ein möglichst einfaches Gehäuse bzw. Aufnahme für eine Längenverstellvorrichtung an dem Pleuel zu schaffen. Durch das erfindungsgemäße Einbringen des ersten Pleuelteils in den zweiten Pleuelteil durch die erste Öffnung, welche nach der Montage des ersten Pleuelteils vollständig verschlossen werden kann, kann an der zweiten Öffnung, durch welche das erste Pleuelteil wenigstens teilweise aus dem zweiten Pleuelteil herausragt, auf ein Verschlusselement, insbesondere eine Dichthülse, verzichtet werden. Dies stellt eine wesentliche Vereinfachung der Bauteilfertigung des zweiten Pleuelteils dar, da in diesem Fall der erste Pleuelteil im Bereich der zweiten Öffnung direkt in dem zweiten Pleuelteil bzw. vor diesem gelagert werden kann.

[0014] Insbesondere kann hierdurch auf Verbindungsmittel, wie zum Beispiel ein Schraubgewinde, zur Befestigung beispielsweise einer Dicht- bzw. Lagerhülse an dem zweiten Pleuelteil verzichtet werden. Dies verringert in ganz wesentlichem Maße die Komplexität der Herstellung des zweiten Pleuelteils, welches im Wesentlichen aus Hohlprofilen verschiedenen Durchmessers aufgebaut ist.

[0015] Auch die Dichtmittel an der zweiten Öffnung können bei dem erfindungsgemäßen Pleuel vor dem Einsetzen des ersten Pleuelteils in den zweiten Pleuelteil eingesetzt bzw. angebracht werden. Zum einen wird auch hier die Montage des Pleuels vereinfacht, zum anderen kann der Sitz der Dichtmittel auf diese Weise auch besser kontrolliert und damit gewährleistet werden.

[0016] Auch ein zusätzlicher Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des ersten Pleuelteils braucht nicht vorgesehen zu werden.

[0017] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist wenigstens ein Element eines Pleuellagers, vorzugsweise eines Pleuelauges, insbesondere eines kleinen Pleuelauges, welches eingerichtet ist, den ersten Pleuel mit einem Hubkolben zu koppeln, mittels eines Verbindungsmittels auf den zweiten Abschnitt des ersten Pleuelteils montierbar oder montiert. Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel hierbei als Schraubgewinde oder Presssitzverbindung realisiert. Jedoch kommen auch andere Verbindungsmittel wie eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung oder auch eine Klebverbindung in Frage. Indem das Element eines Pleuellagers als separates Bauteil von dem ersten Kolbenteil ausgeführt ist, welches erst über ein Verbindungsmittel mit dem ersten Kolben des Pleuelteils verbunden werden muss, lässt sich sowohl eine Fertigung des ersten Kolbenteils als auch eine Fertigung des Elements eines Pleuellagers wesentlich vereinfachen. Beispielsweise kann das erste Pleuelteil in der Weise ausgebildet sein, dass es vollständig als Drehteil gefertigt werden kann. Entsprechend kann in dieser Ausgestaltung das Element eines Pleuellagers beispielsweise vollständig gegossen sein. Durch die Zweiteilung des Pleuellagers und des ersten Pleuelteils lassen sich auch insbesondere andere Materialanforderungen an die jeweiligen Bauteile realisieren.

[0018] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels weist der erste Pleuelteil in dem ersten Abschnitt ein zweiseitig wirkendes Kolbenelement, vorzugsweise einen Stufenkolben, auf oder ist als solcher ausgebildet. Vorzugsweise bildet das Kolbenelement zusammen mit dem Hohlprofil eine hydraulische Längenverstellungsvorrichtung. Insbesondere bei einer solchen hydraulischen Längenverstellungsvorrichtung ist das erfindungsgemäße Pleuel von Vorteil, da das nach Einführen des ersten Kolbenteils nur noch einseitig geöffnete Hohlprofil in dem zweiten Pleuelteil zusammen mit dem Kolbenelement einen Hydraulikzylinder ausbildet, welcher nur noch durch Schließen der ersten Öffnung vervollständigt werden muss.

[0019] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist die zweite Öffnung kleiner als die erste Öffnung und weist vorzugsweise einen geringeren Durchmesser auf. Insbesondere dient der zweite Pleuelteil im Bereich der zweiten Öffnung hierbei als Anschlag für den ersten Pleuelteil, insbesondere für das Kolbenelement des ersten Pleuelteils. In diesem Fall kann nicht nur auf eine Dichthülse im Bereich der zweiten Öffnung verzichtet werden, sondern es muss auch kein weiteres zusätzliches Anschlagelement zur Begrenzung der Bewegung des ersten Pleuelteils in dem zweiten Pleuelteil vorgesehen werden. Vorzugsweise kann auch in dem zweiten Abschnitt des ersten Pleuelteils eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, welche beispielsweise mit einem Gegenstück im Bereich der zweiten Öffnung des zweiten Pleuelteils zum Verhindern einer Verdrehung des ersten Pleuelteils zusammenwirkt.

[0020] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist das Hohlprofil durch ein Verschlusselement verschlossen, welches eine erste Halbschale eines Pleuelauges, insbesondere eines großen Pleuelauges, bildet. Besonders vorteilhaft braucht in diesem Fall kein zusätzliches Verschlusselement zum Verschließen der ersten Öffnung vorgesehen sein. Das Verschlusselement ist in diesem Fall jenes Bauteil, welches das Pleuel zumindest teilweise mit dem Hubkolben einer Hubkolbenmaschine oder einer Kurbelwelle dieser Maschine koppelt.

[0021] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Pleuel des Weiteren ein Konterelement auf, welches eine zweite Halbschale des Pleuelauges bildet und mittels Schrauben an dem zweiten Pleuelteil befestigt ist, wobei wenigstens ein Flanschabschnitt des Verschlusselements zwischen dem zweiten Pleuelteil und dem Konterelement angeordnet ist, wodurch das Verschlusselement an dem zweiten Pleuelteil fixiert ist. Durch das zwischen dem Konterelement und dem zweiten Pleuelteil verklemmte Verschlusselement, welches insbesondere als Zwischenteil ausgebildet ist, wird ein besonders effektiver und einfacher Verschluss des Hohlprofils gewährleistet. Insbesondere kann in dem Verschlusselement ein Großteil der zur Steuerung einer Längenverstellungsvorrichtung nötigen Leitungen ausgebildet sein. Hierdurch wird ein großer Teil der komplexen Schritte des Herstellungsverfahrens auf dieses Bauteil konzentriert, wodurch sich die Komplexität der anderen Bauteile verringert. Da das Verschlusselement in Bezug auf die Gesamtdimension des Pleuels eher klein ist, vor dem Einbau in das Pleuel alle Seiten gut zugänglich sind und ein Großteil der Oberflächen von dem zweiten Pleuelteil nach Montage des Pleuels abgedeckt werden, lassen sich in diesem Bauteil die notwendigen Leitungen besonders einfach realisieren. Insbesondere können Nuten an der Oberfläche des Verschlusselements eingebracht werden, welche nach dem Zusammensetzen mit dem zweiten Pleuelteil Leitungen bilden.

[0022] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verlaufen die Achsen der Schrauben in einem spitzen Winkel in Bezug auf eine Längsachse des Pleuels und die Schrauben sind vorzugsweise achsensymmetrisch, insbesondere in Bezug auf die Längsachse, zueinander angeordnet.

[0023] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verschlusselement durch Schrauben an dem zweiten Pleuelteil befestigt, wobei die Schraubengewinde der Schrauben mit dem zweiten Pleuelteil Zusammenwirken und Werkzeug-Anschluss-Geometrien an Schraubköpfen jeweils über einen Durchlass in der Halbschale vom Pleuelauge aus zugänglich sind. Auf diese Art der Befestigung kann eine besonders einfache Anbindung des Verschlusselements an das zweite Pleuelteil erfolgen. Das zusammengefügte Pleuelteilstück kann dann wie ein einstückiges Element auf einer Kurbelwelle oder am Hubkolben montiert werden.

[0024] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist das Verschlusselement durch Schrauben an dem zweiten Pleuelteil befestigt, wobei Gewinde der Schrauben mit dem Verschlusselement Zusammenwirken und Werkzeug-Anschluss-Geometrien in den Schraubköpfen jeweils über einen Durchlass in dem zweiten Pleuelteil zugänglich sind. Hierdurch lässt sich ein Pleuel realisieren, bei welchem die Längenverstellungsvorrichtung auch an einer Kurbelwelle bzw. an einem Hubkolben montierten Zustand des Pleuels durch Lösen der Schrauben zugänglich ist, ohne dass das Pleuel vollständig aus der Hub kolbenmaschine entfernt werden muss.

[0025] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist das Verschlusselement durch Schrauben an dem zweiten Pleuelteil befestigt, wobei Schraubgewinde der Schrauben mit dem zweiten Pleuelteil Zusammenwirken, Schraubköpfe ortsfest in Aufnahmen im Verschlusselement gelagert sind, Werkzeug-Anschluss-Geometrien an den jeweiligen den Schraubenköpfen gegenüberliegenden Enden angeordnet sind und die Werkzeug-Anschluss-Geometrien der Schrauben jeweils über einen Durchlass in dem zweiten Pleuel zugänglich sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Schrauben ortsfest in dem Verschlusselement gehalten werden, auch wenn das zweite Pleuelteil demontiert ist.

[0026] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pleuels ist das Verschlusselement mit Schrauben an dem zweiten Pleuelteil befestigt, welche jeweils an ihren gegenüberliegenden Enden gegenläufige Gewinde, die durch einen Schraubenhals getrennt sind und keinen Schraubenkopf aufweisen, wobei Werkzeug-Anschluss-Geometrien an den jeweiligen Enden der Schrauben angeordnet sind, welche jeweils über einen Durchlass in dem zweiten Pleuelteil zugänglich sind. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders gut für eine schnelle Montage, wobei auch hier der zweite Pleuelteil jederzeit von dem Verschlusselement ohne eine Vollständiges Entfernen des Pleuels aus einer Hubkolbenmaschine demontiert werden kann.

[0027] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verlaufen die Achsen der Schrauben in einem spitzen Winkel in Bezug auf eine Längsachse des Pleuels, wobei die Schrauben vorzugsweise achsensymmetrisch, insbesondere in Bezug auf die Längsachse, zueinander angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung kann die Festigkeit des Pleuels erhöht werden.

[0028] Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert werden.

[0029] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren in Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch: [0030] Fig. 1a bis 1c ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; [0031] Fig. 2a bis 2c ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; [0032] Fig. 3a bis 3c ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; [0033] Fig. 4a bis 4c ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; [0034] Fig. 5a bis 5c ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; [0035] Fig. 6a bis 6c ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in drei unterschiedlichen Darstellungen; und [0036] Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels in einer perspektivischen Darstellung.

[0037] Figuren 1a und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 mit einem ersten Pleuelteil 2 und einem zweiten Pleuelteil 3 in zwei Querschnitten aus zwei senkrecht aufeinander stehenden Blickwinkeln. Der rechts dargestellte Querschnitt eines Pleuels 1 ist ein Schnitt senkrecht zur Bildebene durch eine Pleuelachse B-B des links dargestellten Querschnitts des gleichen Pleuels 1. Fig. 1c ist eine perspektivische Ansicht desselben Ausführungsbeispiels in Explosionsansicht.

[0038] Der erste Pleuelteil 2 weist ein Element 18 eines Pleuellagers zur Verbindung des Pleuels 1 mit einem Hubkolben (nicht dargestellt) auf, welches ein kleines Pleuelauge 8b ausbildet. Des Weiteren weist der erste Pleuelteil 2 ein, bevorzugt bezüglich der Pleuelachse 9 rotationssymmetrisches, Kolbenelement 20 auf, welches in einen, bevorzugt im Wesentlichen zylinderförmigen, Schaft übergeht, insbesondere einstückig mit diesem gefertigt ist. Das Kolbenelement 20 bildet dabei einen ersten Abschnitt 2a des ersten Pleuelteils 2 und der Schaft einen zweiten Abschnitt 2b des ersten Pleuelteils 2. Das Kolbenelement 20 ist oder wird von einem Führungszylinder 4, welcher von einem Hohlzylinder in dem zweiten Pleuelteil 3 gebildet wird, aufgenommen. Des Weiteren weist das Pleuel 1 ein Verschlusselement 7 auf, welche eine Halbschale 22a eines Pleuelauge 8a, hier als großes Pleuelauge ausbildet, zur Verbindung des Pleuels 1 mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt).

[0039] Der erste Pleuelteil 2 ist oder wird durch ein Verbindungmittel 19 mit dem Element 18 zu einer Einheit verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Element 18 diesbezüglich ein Sackloch mit einem ersten Gewinde (Innengewinde) auf. Der Schaft 2b ist oder wird von dem Sackloch mit dem ersten Gewinde aufgenommen und weist insbesondere in einem Bereich, der vom Sackloch mit dem ersten Gewinde aufgenommen wird, ein zweites Gewinde (Außengewinde) auf, welches mit dem ersten Gewinde zusammenwirkt, welche zusammen ein Verbindungsmittel 19 bilden. Dadurch kann das Element 18 leicht und platzsparend, nämlich durch Verschrauben, mit dem Kolbenelement 20 über den Schaft 2b zu einer Einheit verbunden werden. Somit bewirkt eine Verschiebung (Translation) des Kolbenelements 20 im Führungszylinder 4 auch eine entsprechende Verschiebung (Translation) des Elements 18, wodurch die effektive Länge L1 des Pleuels 1 zuverlässig geändert werden kann.

[0040] Der Führungszylinder 4 ist als Sackloch ausgebildet und erstreckt sich entlang der Pleuelachse L. Eine zweite Öffnung 6 des Führungszylinders 4 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Führungszylinder 4, insbesondere als eine erste Öffnung 5 des Führungszylinder 4, auf. Hierdurch wird der Führungszylinder zumindest teilweise an der dem kleinen Pleuelauge 8b zugewandten Seite verschlossen, wobei die Begrenzung einen Anschlag 21 zur Einschränkung der Verschiebung des ersten Pleuelteils 2 zum oberen Bildrand hin darstellt. Die Begrenzung, welche die zweite Öffnung 6 bildet, ist dabei einstückig mit dem zweiten Pleuelteil 3 ausgebildet.

[0041] Das Kolbenelement 20 kann sich im Führungszylinder 4 entlang der Pleuelachse L auf und ab bewegen. Das Volumen, welches von dem Boden 27 des Führungszylinders 4 und der dem großen Pleuelauge 8a zugewandten Seite des Kolbenelements 20 aufgespannt wird, stellt einen ersten hydraulischen Arbeitsraum dar. Entsprechend wird das Volumen, welches von der Unterseite der Begrenzung des Führungszylinders 4 und der dem Element 18 zugewandten Seite des Kolbenelements 20 aufgespannt wird, als zweiter hydraulischer Arbeitsraum bezeichnet.

[0042] Durch Beschickung des ersten und/oder zweiten hydraulischen Arbeitsraums mit einer im Wesentlichen inkompressiblen Flüssigkeit, insbesondere Öl, kann anhand der Wahl des Drucks oder einer Versorgung/Nicht-Versorgung mit Öl im ersten und/oder zweiten hydraulischen Arbeitsraum eine Kraft auf bzw. eine Blockierung des Kolbenelements 20 ausgeübt werden. Durch die von dem Öldruck ausgeübte Kraft oder durch Massenkräfte wird der Kolben 20 und mit ihm auch der Schaft 2b entlang der Pleuelachse L bewegt. Entsprechend der weiter oben beschriebenen Verbindung des Elements 18 mit dem Schaft 2b ändert die Bewegung des Kolbenelements 20 damit auch die Gesamtlänge des Pleuels 1.

[0043] Insbesondere um die Effizienz bei der Änderung der effektiven Länge L1 des Pleuels 1 zu erhöhen, sind an der dem großen Pleuelauge 8 zugewandten Seite des Kolbenelements 20 eine als Dichtring ausgebildete erste Dichtung und an der dem Element 18 zugewandten Seite des Kolbenelements 20 eine als Dichtring ausgebildete zweite Dichtung angeordnet. Die erste und zweite Dichtung sind vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Leckage von hydraulischem Arbeitsmedium aus dem ersten bzw. zweiten hydraulischen Arbeitsraum, insbesondere entlang einer dem Führungszylinders 4 zugewandten Mantelfläche des Kolbenelements 20, insbeson dere von dem ersten in den zweiten bzw. von dem zweiten in den ersten hydraulischen Arbeitsraum zu verhindern. Dazu weist das Kolbenelement 20 auf der dem Führungszylinder 7 zugewandten Mantelfläche des Kolbenelements angeordnete Ausnehmungen auf, welche die erste und zweite Dichtung passgenau aufnehmen. Die erste Dichtung wird durch ein als Stützring ausgebildetes erstes Stützelement und die zweite Dichtung durch ein als Stützring ausgebildetes zweites Stützelement gestützt und dadurch bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbenelements im Führungszylinder 7 an einem Abrutschen vom Kolbenelement 20, insbesondere an einem Herausrutschen aus den Ausnehmungen des Kolbenelements 20, gehindert. Wie dargestellt begrenzen das erste und zweite Stützelement den ersten bzw. zweiten hydraulischen Arbeitsraum zumindest teilweise, so dass ein im ersten und/oder zweiten hydraulischen Arbeitsraum herrschender Druck eine Kraft auf das erste und/oder zweite Stützelement bewirkt, welche im Wesentlichen verlustfrei auf das Kolbenelement 20 übertragen wird.

[0044] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Begrenzung des Führungszylinders 4 ebenfalls eine als Dichtungsring ausgebildete dritte Dichtung auf, welche vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Leckage von hydraulischem Arbeitsmedium aus dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum entlang des, insbesondere von der Begrenzung aufgenommenen Schafts 2b, zu verhindern. Die dritte Dichtung wird von einem dritten als Stützring ausgebildeten Stützelement gestützt, und insbesondere bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des Schafts 2b an einem Verrutschen oder Herausrutschen aus einer Ausnehmung der Begrenzung, in welcher die dritte Dichtung vorzugsweise angeordnet ist, gehindert.

[0045] Wie dargestellt begrenzt das dritte Stützelement den zweiten hydraulischen Arbeitsraum zumindest teilweise.

[0046] Wie in den Darstellungen des Pleuels 1 der Figuren 1a bis 1c zu erkennen, ist an dem Boden des Führungszylinders 4 ein als Stift ausgebildete(s) Positionierungselement 26 bzw. Verdrehsicherung angeordnet, welches in eine Positionierungselementausnehmung im Kolbenelement 20 eingreift. Das Positionierungselement 26 und die Positionierungselementausnehmung sind derart exzentrisch, d.h. versetzt, bezüglich der Pleuelachse L angeordnet, dass das Kolbenelement 20, der mit diesem bevorzugt stoffschlüssig verbundene Schaft 2b und das mit dem Schaft 2b bevorzugt reibschlüssig zu einer Einheit verbundene Element 18 bei Eingriff des Positionierungselements 26 in die Positionierungselementausnehmung trotz der Rotationssymmetrie von Kolbenelement 20 und Schaft 2b nicht mehr um die Pleuelachse L rotieren kann. Dadurch wird die insbesondere im auf der linken Seite dargestellten Schnitt der Figur 1a gezeigte Ausrichtung von Pleuelauge 8a und Element 18, insbesondere von großem Pleuelauge 8a und kleinem Pleuelauge 8b, zuverlässig gewährleistet und die Montage des Pleuels 1 maßgeblich vereinfacht.

[0047] Der Boden 27 des Führungszylinders 4 wird durch das Verschlusselement 7 gebildet. Dabei wird das Verschlusselement 7 durch Klemmung zwischen einem Konterelement 9 und dem zweiten Pleuelteil 3 fixiert. Das Konterelement 9 bildet dabei vorzugsweise die zweite Halbschale 22b des großen Pleuelauges 8a. Das Verschlusselement 7 weist Flansche 24a, 24b auf, welche zwischen dem zweiten Pleuelteil 3 und dem Konterelement 9 durch ein Festziehen von Schrauben 25a, 25b zum Verschließen des großen Pleuelauges 8a eingeklemmt werden und damit den pfropfenförmigen Vollzylinder, welcher den Boden 27 bildet, in den Führungszylinder 4 drücken und damit verschließen.

[0048] Durch die erfindungsgemäße Konfiguration von erster Öffnung 5 und zweiter Öffnung 6 bzw. des Führungszylinders 4 kann das erste Pleuelteil 2 von unten in das zweite Pleuelteil 3 eingeschoben werden. Der Führungszylinder 4 wird dann von unten durch das Verschlusselement 7 verschlossen, so dass zwischen dem Kolben 20 und dem Führungszylinder 4 ein Hydraulikzylinder entsteht, welcher nach Einbringen der Schrauben 25a, 25b fluiddicht verschlossen ist.

[0049] Gleiche Bauteile sind in Bezug auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele jeweils mit gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1a bis 1c versehen.

[0050] Figuren 2a, 2b, 2c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pleuels.

[0051] Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass der zweite Pleuelteil 3 mit dem Verschlusselement 7 durch vier zusätzliche Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d verbunden wird.

[0052] Die Schrauben werden hierbei über Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d in dem Verschlusselement 7 und über Bohrungen geringeren Durchmessers mittels eines Gewindes im zweiten Pleuelteil 3 verschraubt. Die Schrauben 10a und 10b sind hierbei über die Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d zugänglich, insbesondere können Anschluss-Geometrien 15a, 15b, 15c, 15d (nachfolgend auch als „Werkzeug-Anschluss-Geometrien“ bezeichnet) der Schauben 10a, 10b an den jeweiligen Köpfen 11a, 11b mit einem Schraubwerkzeug über die Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d erreicht werden.

[0053] Vorzugsweise sind zur Verbindung des zweiten Pleuelteils 3 und des Verschlusselements 7 hierbei vier Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d vorgesehen, wie in Fig. 2c angedeutet ist. Das Verschlusselement 7 und das Konterelement 9 werden um die Kurbelwelle (nicht dargestellt) mittels zweier zusätzlicher Schrauben 25a, 25b verschraubt, wobei die Gegengewinde, welche mit den Gewinden der Schrauben 25a, 25b Zusammenwirken, im Gegensatz zu den Figuren 1a bis 1c in dem Verschlusselement 7 eingebracht sind, wo die Schrauben 25a, 25b festgezogen werden.

[0054] Die Achsen A1, A2 der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d verlaufen in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse L des Pleuels 1. Vorzugsweise sind die Schrauben hierbei, wie in Fig. 2b dargestellt, achsensymmetrisch in Bezug auf die Längsachse 11 zueinander angeordnet.

[0055] Die Figuren 3a bis 3c betreffen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pleuels.

[0056] Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der Figuren 2a bis 2c verlaufen die Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d, welche das Verschlusselement 7 mit dem zweiten Pleuelteil 3 verbinden, parallel zur Längsachse L des Pleuels.

[0057] Figuren 4a bis 4c betreffen ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pleuels 1.

[0058] Im Unterschied zu den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen der Figuren 2a bis 3c sind die Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d, welche den zweiten Pleuelteil 3 mit dem Verschlusselement 7 verbinden, im vierten Ausführungsbeispiel über Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d zugänglich, welche in das zweite Pleuelteil 3 eingebracht sind. Die Köpfe 11a, 11b, 11c, 11d der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d, welche in Bohrungen in dem zweiten Pleuelteil 3 eingeführt sind, werden vorzugsweise in breiteren Bohrungen aufgenommen. Die Schrauben sind mittels eines Gewindes in einem in dem Verschlusselement 7 eingebrachten Gegengewinde verschraubt, so dass das zweite Pleuelteil 3 mit dem Verschlusselement 7 fest verbunden ist und der Führungszylinder 4 durch das Verschlusselement 7, insbesondere durch das pfropfenartige Bauteil, welches den Boden 27 ausbildet, verschlossen ist.

[0059] Die Figuren 5a bis 5c betreffen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pleuels 1. Im Unterschied zu den zweiten bis vierten Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 2a bis 4c werden die Köpfe 11a, 11b, 11c, 11 d der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d, welche das zweite Pleuelteil 3 mit dem Verschlusselement 7 fest verbinden, in Ausnehmungen 14a, 14b, 14c, 14d an dem Verschlusselement 7 ortsfest fixiert, insbesondere von außerhalb des Verschlusselements 7 mit einer Bewegung, welche senkrecht zur Längsachse L des Pleuels 1 ist, in diese Ausnehmung 14a, 14b, 14c, 14d jeweils eingeschoben.

[0060] Die Werkzeug-Anschluss-Geometrien 15a, 15b, 15c, 15d der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d sind, entgegen den vorherigen Ausführungsbeispielen, nicht am Kopf der jeweiligen Schraube 10a, 10b, 10c, 10d angeordnet bzw. eingebracht, sondern an gegenüber den Köpfen 11a, 11b, 11c, 11 d angeordneten Enden der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d. Die Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d werden über Gewinde, welche ebenfalls im Bereich der Anschluss-Geometrien 15a, 15b, 15c, 15d außen an den Schrauben angeordnet sind, in mit einem Gegengewinde versehenen Bohrungen des zweiten Pleuelteils 3 verschraubt, welche sich unterhalb der Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d in Richtung des unteren Bildrandes erstrecken. Schraubwerkzeuge zum Verschrauben der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d werden hierbei über die Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d in dem zweiten Pleuelteil 3 über die darunterliegenden Bohrungen in die Werkzeug-Anschluss-Geometrien 15a, 15b, 15c, 15d eingeführt und die Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d durch eine Drehung in dem zweiten Pleuelteil 3 fest verschraubt.

[0061] Die Figuren 6a bis 6c zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pleuels 1. Dieses unterscheidet sich beispielsweise von dem vierten Ausführungsbeispiel der Figuren 4a bis 4c dadurch, dass die Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d jeweils einen ersten Gewindeabschnitt 16a, 16b, 16c, 16d und einen zweiten Gewindeabschnitt 17a, 17b, 17c, 17d aufweisen, wobei die Gewinde in den beiden jeweiligen Gewindeabschnitten gegenläufig sind. Die jeweiligen beiden Gewindeabschnitte 16, 17 sind durch Schraubenhälse 23a, 23b, 23c, 23d getrennt, welche kein Gewinde und einen geringeren Außendurchmesser als die ersten und zweiten Gewindeabschnitte 16, 17 aufweisen.

[0062] Die Anschluss-Geometrien 15a, 15b, 15c, 15d sind am zum oberen Bildrand gerichteten Ende der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d eingebracht und können, ähnlich wie in dem fünften Ausführungsbeispiel der Figuren 5a bis 5c, durch die Durchlässe 13a, 13b, 13c, 13d und darunterliegende Bohrungen in dem zweiten Pleuelteil 3 hindurch mittels eines Schraubwerkzeugs betätigt werden. Hierbei schrauben sich die jeweiligen Gewindeabschnitte 16, 17 der Schrauben 10a, 10b, 10c, 10d jeweils in Gegengewinde, welche in dem zweiten Pleuelteil 3 und in dem Verschlusselement 7 eingebracht sind. Auch die Gegengewinde in dem zweiten Pleuelteil 3 und dem Verschlusselement 7 sind hierbei jeweils gegenläufig ausgebildet.

[0063] Figur 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 in einer perspektivischen Darstellung, welches mit allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen kombiniert werden kann. Hierbei bildet das Element 18 eines Pleuellagers im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen der Figuren 1a bis 6c kein kleines Pleuelauge 8b, sondern einen Kolbenbolzen aus.

[0064] Vorzugsweise ist der Kolbenbolzen 18 dazu eingerichtet, in wenigstens eine augenförmige Öffnung eines Hubkolbens einzugreifen und mit dem Kolbenelement mittels eines Verbindungsmittels zu einer Einheit verbunden zu werden oder sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Kolbenbolzen 18 eine Bohrung, insbesondere Stufenbohrung, auf, durch die der Kolbenbolzen 18 mittels einer Schraube mit dem Schaft 2b des ersten Pleuelteils 2 verbunden werden kann. Dabei liegt ein Kopf der Schraube auf einer Stufe der Stufenbohrung auf und presst den Kolbenbolzen 18 bei Anziehen der Schraube auf den Schaft 2b. Vorzugsweise weist der Schaft 2b dazu ein Sackloch entlang der Pleuelachse L mit einem Gewinde auf, in welches die Schraube eingreifen kann.

[0065] Alternativ oder zusätzlich ist die Bohrung dazu eingerichtet, den Schaft 2b zumindest teilweise aufzunehmen. In diesem Fall kann die Bohrung auch als Sackloch ausgebildet sein und weist ein erstes Gewinde (Innengewinde) auf, welches mit einem zweiten Gewinde (Außengewinde) des Schafts 2b an einem Kolbenbolzen zugewandten Ende des Schafts 2b zusammenwirkt (nicht dargestellt).

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Pleuel 2 erster Pleuelteil 2a erster Abschnitt des ersten Pleuelteils 2b zweiter Abschnitt des ersten Pleuelteils 3 zweiter Pleuelteil 4 Hohlprofil 5 erste Öffnung 6 zweite Öffnung 7 Verschlusselement 8a großes Pleuelauge 8b kleines Pleuelauge 9 Konterelement 10abis10d Schraube 11 a bis 11 d Schraubenkopf 12a bis 12d Schraubengewinde 13a bis 13d Durchlass 14abis14d Aufnahme 15a bis 15d Werkzeug-Anschluss-Geometrie 16a bis 16d erster Gewindeabschnitt 17a bis 17d zweiter Gewindeabschnitt 18 Pleuellagerelement 19 Verbindungsmittel 20 Kolbenelement 21 Anschlag 22a erste Halbschale eines Pleuelauges 22b zweite Halbschale eines Pleuelauges 23a bis 23d Schraubenhals 24a, 24b Flanschabschnitte 25a, 25b Pleuelschrauben 26 Positionierungselement 27 (Hydraulikzylinder-)Boden 30 Längenverstellungsvorrichtung L Pleuellängsachse L1 wirksame Pleuellänge

Claims (13)

1. Ansprüche

   1. Längenverstellbares Pleuel (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches zumindest einen ersten Pleuelteil (2) und einen zweiten Pleuelteil (3) aufweist, wobei die beiden Pleuelteile (2, 3) relativ zueinander, insbesondere in Richtung der Längsachse (L) des Pleuels (1), verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Pleuelteil (3) in einem Abschnitt als Hohlprofil (4), insbesondere als Hohlzylinder, ausgebildet ist, welcher einen ersten Abschnitt (2a) des ersten Pleuelteils (2) im montierten Zustand teilweise aufnimmt, wobei der erste Pleuelteil (2) ausschließlich durch eine erste Öffnung (5) des Hohlprofils (4) in das Hohlprofil (4) geschoben werden kann, wobei die erste Öffnung (5) gegenüber einer zweiten Öffnung (6) des Hohlprofils (4) liegt, durch welche ein zweiter Abschnitt (2b) des ersten Pleuelteils (2) im montierten Zustand aus dem Hohlprofil (4) herausragt.
2. 2. Pleuel (1) nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Element (18) eines Pleuellagers, vorzugsweise eines Pleuelauges, insbesondere eines kleinen Pleuelauges (8b), welches eingerichtet ist, den ersten Pleuelteil (2) mit einem Hubkolben zu koppeln, mittels eines Verbindungsmittels (19) auf dem zweiten Abschnitt (2b) des ersten Pleuelteils (2) montierbar oder montiert ist.
3. 3. Pleuel (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Pleuelteil (2) in dem ersten Abschnitt (2a) ein zweiseitig wirkendes Kolbenelement (20), vorzugsweise einen Stufenkolben, aufweist oder als solcher ausgebildet ist und wobei das Kolbenelement (20) zusammen mit dem Hohlprofil (4) eine hydraulische Längenverstellungsvorrichtung (30) bildet.
4. 4. Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Öffnung (6) kleiner ist als die erste Öffnung (5), vorzugsweise einen geringeren Durchmesser aufweist, insbesondere in der Weise, dass der zweite Pleuelteil (3) im Bereich der zweiten Öffnung (6) als Anschlag (21) für den ersten Pleuelteil (2) dient, insbesondere für das Kolbenelement (20) des ersten Pleuelteils (2).
5. 5. Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Hohlprofil (4) durch ein Verschlusselement (7) verschlossen ist, welches eine erste Halbschale (22a) eines Pleuelauges, insbesondere eines großen Pleuelauges (8a), bildet.
6. 6. Pleuel (1) nach Anspruch 5, welches ein Konterelement (9) aufweist, welches eine zweite Halbschale (22b) des Pleuelauges (8a) bildet und mittels Schrauben (25a, 25b) an dem zweiten Pleuelteil (3) befestigt ist, wobei wenigstens ein Flanschabschnitt (24a, 24b) des Verschlusselements (7) zwischen dem zweiten Pleuelteil (3) und dem Konterelement (9) angeordnet ist, wodurch das Verschlusselement (7) an dem zweiten Pleuelteil (3) fixiert ist. (Hg. 1)
7. 7. Pleuel (1) nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (7) durch Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) an dem zweiten Pleuelteil (3) befestigt ist, wobei Schraubgewinde (12a, 12b, 12c, 12d) der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) mit dem zweiten Pleuelteil (3) Zusammenwirken und Werkzeug-Anschluss-Geometrien (15a, 15b, 15c, 15d) an Schraubenköpfen (11a, 11b, 11c, 11d) jeweils über einen Durchlass (13a, 13b, 13c, 13d) in der Halbschale (22a) vom Pleuelauge (8a) aus zugänglich sind. (Fig. 2, 3)
8. 8. Pleuel (1) nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (7) durch Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) an dem zweiten Pleuelteil (3) befestigt ist, wobei Schraubgewinde (12a, 12b, 12c, 12d) der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) mit dem Verschlusselement (7) Zusammenwirken und Werkzeug-Anschluss-Geometrien (15a, 15b, 15c, 15d) an Schraubenköpfen (11a, 11b, 11c, 11d) jeweils über einen Durchlass (13a, 13b, 13c, 13d) in dem zweiten Pleuelteil (3) zugänglich sind. (Fig. 4)
9. 9. Pleuel (1) nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (7) durch Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) an dem zweiten Pleuelteil (3) befestigt ist, wobei Schraubgewinde (12a, 12b, 12c, 12d) der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) mit dem zweiten Pleuelteil (3) Zusammenwirken, Schraubenköpfe (11a, 11b, 11c, 11d) ortsfest in Aufnahmen (14a, 14b, 14c, 14d) im Verschlusselement (7) gelagert sind, Werkzeug-Anschluss-Geometrien (15a, 15b, 15c, 15d) an den jeweiligen, den Schraubenköpfen (11a, 11b, 11c, 11d) gegenüberliegenden Enden der Schrauben angeordnet sind und die Werkzeug-Anschluss-Geometrien (15a, 15b, 15c, 15d) der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) jeweils über einen Durchlass (13a, 13b, 13c, 13d) in dem zweiten Pleuelteil (3) zugänglich sind. (Fig. 5)
10. 10. Pleuel (1) nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (7) durch Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) an dem zweiten Pleuelteil (3) befestigt ist, welche jeweils an ihren gegenüberliegenden Enden (16a, 17a; 16b, 17b; 16c, 17c; 16d, 17d) gegenläufige Gewinde, die durch einen Schraubenhals (23a, 23b, 23c, 23d) getrennt sind, und keinen Schraubenkopf aufweisen, wobei Werkzeug-Anschluss-Geometrien (15a, 15b, 15c, 15d) an den jeweiligen Enden der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) angeordnet sind, welche jeweils über einen Durchlass (13a, 13b, 13c, 13d) in dem zweiten Pleuelteil (3) zugänglich sind. (Fig. 6)
11. 11. Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Achsen (A1, A2) der Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d; 25a, 25b) in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse (L) des Pleuels (1) verlaufen, wobei die Schrauben (10a, 10b, 10c, 10d) vorzugsweise achsensymmetrisch, insbesondere in Bezug auf die Längsachse (L), zueinander angeordnet sind.
12. 12. Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pleuel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. 13. Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, nach Anspruch 12. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen