AT519156B1 - Längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, Hubkolbenmaschine und Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Das längenverstellbare Pleuel für eine Hubkolbenmaschine umfasst eine hydraulische Längenverstellvorrichtung (20) zum Verstellen einer wirksamen Pleuellänge (L) des Pleuels und eine Hydraulikmediumzuleitung (30) zur Hydraulikzufuhr von Hydraulikmedium zur Längenverstellvorrichtung (20). Die Längenverstellvorrichtung (20) weist einen ersten Hydraulikzylinder (21), einen Kolben (22) sowie einen ersten (23) und einen zweiten (24) hydraulischen Arbeitsraum auf. Das Pleuel weist eine Steuerungseinrichtung (40) zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung (20) auf, welche einen Hydraulikmediumzufluss von der Hydraulikmediumzuleitung (30) in den ersten und zweiten Arbeitsraum (23, 24) steuert. Das Pleuel umfasst wenigstens einen zweiten Hydraulikzylinder (80) mit einem Massekraftkolben (81) zur Erzeugung eines zusätzlichen Hydraulikdruckanteils im ersten Hydraulikzylinder (21) der Längenverstellvorrichtung (20), wobei der Massekraftkolben (81) durch eine auftretende Massenkraft im zweiten Hydraulikzylinder (80) verlagerbar ist.

Description

Beschreibung

LÄNGENVERSTELLBARES PLEUEL FÜR EINE HUBKOLBENMASCHINE, HUBKOLBENMASCHINE UND FAHRZEUG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Pleuel eine hydraulische Längenverstellvorrichtung zum Verstellen einer wirksamen Pleuellänge des Pleuels und eine Hydraulikmediumzuleitung zur Hydraulikzufuhr von Hydraulikmedium zur Längenverstellvorrichtung aufweist, wobei die Längenverstellvorrichtung wenigstens einen ersten Hydraulikzylinder, wenigstens einen Kolben sowie einen ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum aufweist.

[0002] Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem längenverstellbaren Pleuel sowie ein Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.

[0003] Als Pleuel wird im Sinne der Erfindung das stangenartige Verbindungselement bezeichnet, welches bei einer Hubkolbenmaschine die Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine mit einem Hubkolben verbindet. Das Pleuel dient dabei dazu, eine lineare Bewegung des Hubkolbens, insbesondere eine linear-oszillierende Axialbewegung des Hubkolbens, bei dem es sich in der Regel um einen Kraft- oder Arbeitskolben handelt, in eine kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle umzuwandeln, oder umgekehrt eine kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle in eine lineare Bewegung des Hubkolbens umzusetzen.

[0004] Als Kurbelwelle im Sinne der Erfindung wird eine Welle verstanden, welche dazu ausgebildet ist, in einer Hubkolbenmaschine die linear-oszillierende Bewegung, insbesondere die translatorische Bewegung, eines oder mehrerer Hubkolben mithilfe von Pleueln in eine Drehbewegung umzusetzen oder umgekehrt, die Drehbewegung der Kurbelwelle in eine translatorische Bewegung umzuwandeln.

[0005] Zur Verbindung mit dem Hubkolben und der Kurbelwelle weist das Pleuel in der Regel an seinen beiden Enden jeweils ein Pleuellager auf, üblicherweise in Form eines Pleuelauges, wobei das Pleuel in der Regel ein kleineres Pleuelauge am kolbenseitigen Ende und ein größeres Pleuelauge am kurbelwellenseitigen Ende aufweist, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand eines Pleuels in einer Hubkolbenmaschine. Mithilfe eines Kolbenbolzens, der im kleinen Pleuelauge gelagert ist, kann dann am kolbenseitigen Ende des Pleuels ein Hubkolben angebunden werden. Über das größere Pleuelauge kann das Pleuel an der Kurbelwelle angebunden werden, wobei im größeren Pleuelauge üblicherweise ein als Gleitlager ausgebildetes Pleuellager angeordnet ist, welches mit Hydraulikmedium geschmiert wird, insbesondere mit dem Motoröl einer Hubkolbenmaschine.

[0006] Das Pleuel ist dabei in der Regel jeweils um eine Drehachse drehbar um die Kurbelwelle und den Kolbenbolzen gelagert, wobei der Abstand zwischen den beiden Drehachsen eine wirksame bzw. effektive Pleuellänge definiert. Durch eine Änderung der wirksamen Pleuellänge, insbesondere durch ein Verstellen der wirksamen Pleuellänge, kann in einer Hubkolbenmaschine das Verdichtungsverhältnis verändert werden, da die Änderung der wirksamen Pleuellänge eine Verschiebung des oberen Totpunkts der Kolbenbewegung bewirkt.

[0007] Längenverstellbare Pleuel werden insbesondere bei Hubkolbenmaschinen mit variablem Verdichtungsverhältnis zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eingesetzt. Das Ändern des Verdichtungsverhältnisses durch Verändern der wirksamen Pleuellänge ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2012 020 999 A1 oder der WO 2015/055582 A2.

[0008] Das in der DE 10 2012 020 999 A1 beschriebene längenverstellbare Pleuel weist einen im kleineren Pleuelauge angeordneten Exzenter auf, wobei zum Verstellen des Exzenters zumindest teilweise außerhalb des Pleuelschaftes zwei Hydraulikzylinder vorgesehen sind, die mit Motoröl aus der Hubkolbenmaschine mit Hydraulikmedium versorgt werden. Zur Steuerung der beiden Hydraulikzylinder und damit zur Längenverstellung des Pleuels ist eine Steuerungseinrichtung mit zwei Ventilen vorgesehen, mittels welcher die beiden Hydraulikzylinder jeweils derart mit Hydraulikmedium beaufschlagt werden können, dass sich die gewünschte Änderung der Pleuellänge einstellt.

[0009] Aus der WO 2015/055582 A2 ist ein längenverstellbares Pleuel mit einer hydraulischen Längenverstellvorrichtung bekannt, wobei das Pleuel in einen ersten Pleuelschaftabschnitt und in einen zweiten Pleuelschaftabschnitt geteilt ist, wobei die beiden Pleuelschaftabschnitte entlang einer Längsachse des Pleuels relativ zueinander, insbesondere teleskopartig ineinander oder auseinander, verschiebbar sind, und wobei einer der beiden Pleuelschaftabschnitte einen Hydraulikzylinder bildet und der andere Pleuelschaftabschnitt einen zugehörigen Hydraulikkolben. Zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung ist eine hydraulisch betätigbare Steuerungseinrichtung mit einem senkrecht zur Kurbelwellenachse in einer Längsmittelebene des Pleuels axial verschiebbaren einfachwirkenden Stellkolben als Stellelement vorgesehen. Der Stellkolben kann in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand des Pleuels in einer Hubkolbenmaschine mithilfe des in einer zugehörigen Hubkolbenmaschine anliegenden Motoröldrucks entgegen einer mittels einer Feder erzeugten Rückstellkraft von einer ersten Stellposition in eine zweiten Stellposition axial verschoben werden, wobei je nach Stellposition des Stellkolbens ein oder mehrere Hydraulikzuflüsse bzw. -abflüsse der hydraulischen Längenverstellvorrichtung freigegeben oder gesperrt sind. Über die Federsteifigkeit der Rückstellfeder kann eingestellt werden, ab welchem Motoröldruck eine Verschiebung des Stellkolbens von der ersten Stellposition in die zweite Stellposition bewirkt werden soll.

[0010] Bei derartigen Pleuelstangen mit hydraulisch unterstützten Längenverstellmechanismen entstehen während des Betriebs in einer Hubkolbenmaschine, insbesondere in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, während eines Arbeitshubs hohe, hydraulische Arbeitsdrücke in den hydraulischen Arbeitsräumen der Längenverstellvorrichtung, welche hohe Anforderungen an die Abdichtung der hydraulischen Arbeitsräume der Längenverstellvorrichtung stellen. Bereits kleine Leckagen, d.h. bereits ein Austritt kleiner Mengen an Hydraulikmedium, können zu einem Druckabbau im jeweiligen Arbeitsraum der hydraulischen Längenverstellvorrichtung und damit zu einem Einfedern oder sogar einer unerwünschten Längenverstellung des Pleuels führen. Diese Problematik kann sich insbesondere bei hohen Drehzahlen erhöhen.

[0011] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives, längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes längenverstellbares Pleuel. Vorzugsweise soll durch dieses ein präzises Halten einer eingestellten, wirksamen Pleuellänge ermöglicht und insbesondere eine unerwünschte Längenverstellung vermieden werden. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Hubkolbenmaschine bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Hubkolbenmaschine, sowie ein alternatives Fahrzeug, insbesondere ein verbessertes Fahrzeug, mit einer Hubkolbenmaschine.

[0012] Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Lehren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

[0013] Ein erfindungsgemäßes, längenverstellbares Pleuel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel wenigstens einen zweiten Hydraulikzylinder mit einem Massekraftkolben aufweist zur Erzeugung eines zusätzlichen Hydraulikdruckanteils im ersten Hydraulikzylinder der Längenverstellvorrichtung, wobei der Massekraftkolben durch eine auftretende Massenkraft im zweiten Hydraulikzylinder verlagerbar ist.

[0014] Als Massekraftkolben im Sinne der Erfindung wird dabei ein Kolben bezeichnet, der durch auftretende Massekräfte im zugehörigen Hydraulikzylinder bewegbar bzw. verlagerbar ist, wobei die Massekräfte in Folge der Trägheit des Massekraftkolbens entstehen, wenn der Massekraftkolben beschleunigt wird, beispielsweise durch während eines Arbeitshubs des Pleuels auf den Massekraftkolben wirkende Beschleunigungen, insbesondere durch auftretende Flieh kräfte. Der zweite Hydraulikzylinder mit dem Massekraftkolben wirkt somit wie eine Art „Fliehkraftpumpe“, auch wenn es sich nicht um eine Pumpe im eigentlichen Sinne handelt.

[0015] Mittels des zweiten Hydraulikzylinders kann auf einfache Art und Weise, nämlich unter Ausnutzung auftretender Massenkräfte, ein zusätzlicher Hydraulikdruckanteil erzeugt werden, insbesondere in Form von Druckimpulsen. Bei einer entsprechend geeigneten Auslegung des zweiten Hydraulikzylinders, insbesondere bei einer entsprechend geeigneten Dimensionierung des zweiten Hydraulikzylinders mit dem darin angeordneten Massekraftkolben, und einer entsprechend geeigneten, fluidkommunizierenden Verbindung des zweiten Hydraulikzylinders mit dem ersten Hydraulikzylinder können durch kleine Leckagen entstehende Druckverluste im ersten Hydraulikzylinder der Längenverstellvorrichtung zumindest teilweise, in einigen Fällen sogar vollständig, ausgeglichen werden, und eine unerwünschte Änderung der wirksamen Pleuellänge vermieden werden. Insbesondere kann auf diese Weise sehr wirkungsvoll ein „Pumpen“ bzw. „Federn“ der Längenverstellvorrichtung vermieden werden.

[0016] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, insbesondere eines erfindungsgemäßen Pleuels ist, dass durch das Ausnutzen der während eines Arbeitshubs auftretenden, großen Beschleunigungen kein zusätzlicher Energiebedarf zum Erzeugen des zum Druckausgleich erforderlichen, zusätzlichen Hydraulikdruckanteils erforderlich ist, wie dies beispielsweise eine (zusätzliche) Pumpe erfordern würde.

[0017] Die Längenverstellvorrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels kann grundsätzlich auf verschiedenste Arten und Weisen ausgebildet sein, beispielsweise wie in der WO 2015/055582 A2, in der WO 2016/203047 A1, in der WO 2017/102108 oder der österreichischen Patentanmeldung AT 518 848 A1 beschrieben, auf welche hiermit für nähere Details zur Ausgestaltung und bezüglich der Funktionsweise einer für ein erfindungsgemäßes Pleuel vorteilhaften Längenverstellvorrichtung sowie einer zur Steuerung der Längenverstellung vorteilhaft ausgebildeten Steuerungseinrichtung ausdrücklich verwiesen wird.

[0018] Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Pleuel einen ersten Pleuelschaftabschnitt und einen zweiten Pleuelschaftabschnitt auf, wobei vorzugsweise die beiden Pleuelschaftabschnitte zum Verstellen einer wirksamen Pleuellänge relativ zueinander verschiebbar sind, insbesondere entlang einer Längsachse des Pleuels.

[0019] Besonders bevorzugt sind die beiden Pleuelschaftabschnitte zum Verstellen einer wirksamen Pleuellänge teleskopartig ineinander verschiebbar, vorzugsweise entlang der Längsachse des Pleuels, wobei insbesondere einer der beiden Pleuelschaftabschnitte den (ersten) Hydraulikzylinder der Längenverstellvorrichtung bildet und an dem anderen Pleuelschaftabschnitt der Kolben der Längenverstellvorrichtung befestigt ist.

[0020] Weist ein erfindungsgemäßes Pleuel eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung auf, ist die Steuerungseinrichtung bevorzugt in der der Weise ausgebildet, dass in einem ersten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung gesperrt ist und der zweite Arbeitsraum drainiert ist und in einem zweiten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung der erste Arbeitsraum drainiert ist und ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem ersten Arbeitsraum gesperrt ist.

[0021] Die erforderliche Hydraulikversorgung erfolgt vorzugsweise über die Hydraulikmediumzuleitung, wobei der Hydraulikmediumzuleitung vorzugsweise Hydraulikmedium über das kurbelwellenseitige Pleuellager zugeführt wird.

[0022] Der erste Hydraulikzylinder der Längenverstellvorrichtung muss dabei kein Zylinder im mathematischen Sinne sein, sondern ein Hydraulikzylinder im Sinne der Erfindung kann auch einen von einer kreisrunden Form abweichenden Querschnitt über seine axiale Länge aufweisen. Wichtig ist lediglich, dass der erste Hydraulikzylinder und der Kolben der Längenverstellvorrichtung derart ausgebildet sind, insbesondere derart korrespondierend, dass die für die Längenverstellung erforderliche Funktionalität erreicht wird.

[0023] In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der Massekraftkolben in axialer Richtung beweglich im zweiten Hydraulikzylinder angeordnet, wobei der Massekraftkolben den zweiten Hydraulikzylinder vorzugsweise in wenigstens einen ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum teilt.

[0024] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder derart im Pleuel angeordnet, dass seine Längsachse parallel zur Längsachse des Pleuels verläuft, wobei der zweite Hydraulikzylinder vorzugsweise in einer Längsmittelebene des Pleuels angeordnet ist. Mittels einer derartigen Anordnung des zweiten Hydraulikzylinders im Pleuel können besonders hohe Massenkräfte und infolgedessen ein besonders hoher, zusätzlicher Hydraulikdruckanteil erzeugt werden, da vor allem im Aufwärts-und im Abwärtshub des Pleuels die auftretenden Beschleunigungen besonders groß sind, so dass insbesondere während des Aufwärts- und im Abwärtshub hohe Fliehkräfte auf den Massekraftkolben wirken.

[0025] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder ein zweiseitig wirkender bzw. doppeltwirkender Hydraulikzylinder, wobei der Massekraftkolben vorzugsweise durch einen Massebolzen gebildet ist und insbesondere zwei gleich große Wirkflächen aufweist.

[0026] Der Massekraftkolben ist dabei vorzugsweise als zylindrischer Bolzen ausgebildet. Der Massekraftkolben kann aber auch eckig oder einen anderweitig geometrisch ausgestalteten Querschnitt aufweisen, wobei der zweite Hydraulikzylinder und der Massekraftkolben insbesondere lediglich zum Erfüllen der erfindungsgemäßen Funktion, nämlich der Erzeugung eines zusätzlichen Hydraulikdruckanteils mittels äußerer Kräfte, insbesondere mittels der durch die während eines Arbeitshubs auftretenden Fliehkräfte, ausgebildet sein müssen und der zweite Hydraulikzylinder vorzugsweise eine zum Massekraftkolben korrespondierend ausgebildete Geometrie aufweist.

[0027] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Wirkfläche des Massekraftkolbens vorzugsweise eine Fläche aufweist, die einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 1 mm bis 10 mm entspricht, vorzugsweise einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 1,5 mm bis 5 mm, insbesondere mit einem Durchmesser von 2 mm bis 3 mm. Der Massekraftkolben kann dabei über seine gesamte Länge in axialer Richtung einen konstanten Querschnitt aufweisen, aber auch einen über seine Länge veränderlichen Querschnitt.

[0028] Vorzugsweise weist der Massekraftkolben eine Länge von etwa 5 mm bis etwa 50 mm auf, insbesondere von etwa 5 mm bis etwa 40 mm, weiter bevorzugt von etwa 10 mm bis etwa 30 mm und besonders bevorzugt etwa von 15 mm bis 20 mm.

[0029] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder fluidkommunizierend mit der Hydraulikmediumzuleitung verbunden oder verbindbar, vorzugsweise über ein Rückschlagventil. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der zweite Hydraulikzylinder immer ausreichend mit Hydraulikmedium versorgt werden kann, insbesondere immer ausreichend mit Hydraulikmedium befüllt ist und somit zuverlässig ein zusätzlicher Hydraulikdruckanteil erzeugt werden kann. Mithilfe des Rückschlagventils zwischen dem zweiten Hydraulikzylinder und der Hydraulikmediumzuleitung kann ein Rückfluss von Hydraulikmedium aus dem zweiten Hydraulikzylinder vermieden werden, so dass auch ein entsprechender, zusätzlicher Hydraulikdruckanteil aufgebaut werden kann.

[0030] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder fluidkommunizierend mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung und/oder dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung verbunden oder verbindbar. Je nachdem mit welchem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung der zweite Hydraulikzylinder fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar ist, kann der mittels des zweiten Hydraulikzylinders erzeugte zusätzliche Hydraulikdruckanteil an den ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung oder an den zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung übertragen werden und jeweils ein zusätzlicher Hydraulikdruckanteil in den jeweiligen hydraulischen Arbeitsraum eingebracht werden. Dadurch können geringe Druckverluste, beispielweise durch Leckagen entstehende Druckverluste, zumindest teilweise, in einigen Fällen sogar vollständig, ausgeglichen werden und eine infolgedessen auftretende, unerwünschte Längenverstellung des Pleuels vermieden bzw. reduziert werden.

[0031] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der erste hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung und der Hydraulikmediumzuleitung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar, insbesondere jeweils über ein Rückschlagventil, wobei vorzugsweise der zweite, d.h. der andere, hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders mit einer Drainage fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar ist, insbesondere über ein Drosselventil. Das heißt mit anderen Worten, dass der erste hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders vorzugsweise jeweils gleichzeitig sowohl mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung als auch mit der Hydraulikmediumzuleitung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar ist, insbesondere jeweils über ein Rückschlagventil, und das der zweite, andere hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders drainiert ist, insbesondere über ein Drosselventil. Das Drainieren des zweiten bzw. anderen hydraulischen Arbeitsraums des zweiten Hydraulikzylinders ist erforderlich, um ein Befüllen des ersten hydraulischen Arbeitsraums des zweiten Hydraulikzylinders durch Ansaugen von Hydraulikmedium mit Hydraulikmedium zu ermöglichen, was Voraussetzung für einen zur Erzeugung des zusätzlichen Hydraulikdruckanteils erforderlichen Druckaufbau ist.

[0032] Unter einer Drainage wird im Sinne der Erfindung ein Hydraulikmediumablauf verstanden, mittels welchem Hydraulikmedium aus einem hydraulischen Arbeitsraum zum Druckabbau abgeführt werden kann.

[0033] Bei einem erfindungsgemäßen Pleuel ist vorzugsweise wenigstens eine Drainage dazu ausgebildet, Hydraulikmedium in einen Kurbelraum einer Hubkolbenmaschine, insbesondere in den Kurbelraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, abzuführen, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Pleuels in einer Hubkolbenmaschine.

[0034] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der einem kolbenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung und der Hydraulikmediumzuleitung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar, insbesondere jeweils über ein Rückschlagventil. Der einem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders ist vorzugsweise mit einer Drainage fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar, insbesondere über ein Drosselventil. Dabei bildet insbesondere der dem kolbenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders den ersten hydraulischen Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders und der dem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders den zweiten hydraulischen Arbeitsraum.

[0035] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels weist das Pleuel einen dritten Hydraulikzylinder mit einem Massekraftkolben auf, wobei vorzugsweise der zweite Hydraulikzylinder fluidkommunizierend mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung verbunden oder verbindbar ist und vorzugsweise der dritte Hydraulikzylinder mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung. Das heißt mit anderen Worten, in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels sind zwei Hydraulikzylinder mit jeweils einem Massekraftkolben, insbesondere jeweils mit einem frei beweglich im Hydraulikzylinder angeordneten Massekraftkolben, vorgesehen, wobei jeweils einer der beiden Hydraulikzylinder dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung zugeordnet ist und der andere Hydraulikzylinder dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung. Vorzugsweise ist der dritte Hydraulikzylinder mit dem Massekraftkolben dabei wie der zweite Hydraulikzylinder ausgebildet und auf analoge Art und Weise mit dem zugehörigen, hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar sowie ebenfalls auf analoge Art und Weise mit der Hydraulikmediumzuleitung und der Drainage.

[0036] In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder fluidkommunizierend mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung und gleichzeitig mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar. Das heißt, der zweite Hydraulikzylinder ist in diesem Fall dazu vorgesehen, sowohl im ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung als auch im zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung einen zusätzlichen Hydraulikdruckanteil zu erzeugen.

[0037] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels sind dabei der erste hydraulische Arbeitsraum und der zweite hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung und jeweils mit der Hydraulikmediumzuleitung fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar, insbesondere jeweils über ein Rückschlagventil. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen, vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels, bei der der zweite Hydraulikzylinder und der dritte Hydraulikzylinder jeweils nur mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung verbunden sind, ist in diesem Fall keine fluidkommunizierende Verbindung des zweiten Hydraulikzylinders zur Drainage erforderlich, da der jeweils zu drainieren-de hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders vorzugsweise jeweils über die Längenverstellvorrichtung entsprechend drainiert werden kann.

[0038] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist der zweite Hydraulikzylinder derart ausgebildet, dass in wenigstens einer Endposition des Massekraftkolbens der erste hydraulische Arbeitsraum und/oder der zweite hydraulische Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders jeweils mit einem Restvolumen an Hydraulikmedium gefüllt ist bzw. bleibt, wobei der zweite Hydraulikzylindern dazu vorzugsweise wenigstens einen Anschlag aufweist, welcher einen Hub des Massekraftkolbens auf einen maximal zulässigen Hub begrenzt.

[0039] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ist ein maximal zulässiger Hub des Massekraftkolbens kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, insbesondere kleiner als 2 mm, wobei der maximale zulässige Hub des Massekraftkolbens vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm beträgt. Bereits mit sehr klein bauenden Hydraulikzylindern können geringe Druckverluste, beispielsweise durch kleine Leckagen entstehende Druckverluste, in der Längenverstellvorrichtung, wirkungsvoll kompensiert werden.

[0040] Der/die Massekraftkolben bzw. der/die Massekraftbolzen weist/weisen dabei vorzugsweise Stahl und/oder Kupfer und/oder Titan oder einen anderen Werkstoff mit vergleichbarer Dichte auf oder ist/sind daraus gebildet. Merkmal der verwendbaren Werkstoffe sind dabei hohe Dichte und hoher Elastizitätsmodul.

[0041] Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest ein erfindungsgemäßes Pleuel aufweist.

[0042] Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine, insbesondere eine erfindungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine aufweist.

[0043] Diese und weitere Merkmale und Vorteile gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren, in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführung darstellen können, für die ebenfalls Schutz beansprucht wird, sofern sie technisch sinnvoll ist. [0044] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbei spielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch: [0045] Fig. 1 beispielhalber ein längenverstellbares Pleuel mit einer gattungsgemäßen, hydraulischen Längenverstellvorrichtung aus dem Stand der Technik in Schnittdarstellung, [0046] Fig. 2 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems für ein erfindungsgemäßes Pleuel mit einem erfindungsgemäßen zweiten Hydraulikzylinder mit einem Massekraftkolben, [0047] Fig. 3 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems für ein erfindungsgemäßes Pleuel mit einem erfindungsgemäßen zweiten Hydraulikzylinder mit einem Massekraftkolben, [0048] Fig. 4 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems für ein erfindungsgemäßes Pleuel mit einem erfindungsgemäßen zweiten und einem erfindungsgemäßen dritten Hydraulikzylinder mit jeweils einem Massekraftkolben, [0049] Fig. 5 einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems für ein erfindungsgemäßes Pleuel mit einem alternativen, erfindungsgemäßen zweiten Hydraulikzylinder mit einem Massekraftkolben, und [0050] Fig. 6 den Massekraftkolben aus Fig. 5 in Einzelteildarstellung in Seitenansicht.

[0051] Fig. 1 zeigt zum besseren, grundsätzlichen Verständnis der Funktionsweise einer hydraulischen Längenverstellvorrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels ein aus dem Stand der Technik bekanntes Pleuel 1 mit einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer für ein erfindungsgemäßes Pleuel geeigneten, hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 mit einem ersten Hydraulikzylinder 21, einem Kolben 22, einem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 und einem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24.

[0052] Das Pleuel 1 weist einen geteilten Pleuelschaft auf mit einem ersten Pleuelschaftabschnitt 2 und einem zweiten Pleuelschaftabschnitt 3, wobei an einem kolbenseitigen Ende des Pleuels 1 bzw. des ersten Pleuelschaftabschnittes 2 zur Verbindung mit einem Hubkolben einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ein kleineres Pleuelauge 4 vorgesehen ist und an einem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels 1 bzw. des zweiten Pleuelschaftabschnittes 3 ein größeres Pleuelauge 5 zur Anbindung des Pleuels 1 an einer Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine. Die Kurbelwelle ist in Fig. 1 nicht dargestellt; ihre Längsachse, die Kurbelwellenachse KW, verläuft normal zu einer Längsachse A des Pleuels 1 bzw. normal zur Blattebene von Fig. 1. Eine Längsmittelebene des Pleuels 1 verläuft durch die Längsachse A des Pleuels 1 und normal zur Kurbelwellenachse, im Wesentlichen also parallel zur bzw. zusammenfallend mit der Blattebene von Fig. 1.

[0053] Der erste Pleuelschaftabschnitt 2 und der zweite Pleuelschaftabschnitt 3 sind teleskopartig entlang der Längsachse A des Pleuels 1 ineinander verschiebbar, wobei am oberen Pleuelschaftabschnitt 2 der Kolben 22 der Längenverstellvorrichtung 20 befestigt ist und der untere Pleuelschaftabschnitt 3 den Hydraulikzylinder 21 der Längenverstellvorrichtung 20 bildet, in welchem der Kolben 22 der Längenverstellvorrichtung 20 entlang der Längsachse A des Pleuels 1 verschiebbar gelagert ist. Je nach Position des Kolbens 22 der Längenverstellvorrichtung 20 im ersten Hydraulikzylinder 21 der Längenverstellvorrichtung 20 stellt sich eine andere wirksame bzw. effektive Pleuellänge L ein, welche definiert ist durch den Abstand der Drehachsen des Pleuels 1 um den Kolbenbolzen bzw. um die Kurbelwelle. Durch den maximal möglichen Hub des Kolbens 22 der Längenverstellvorrichtung 20 ist eine maximale Änderung AL der wirksamen bzw. effektiven Pleuellänge L determiniert.

[0054] Der Kolben 22 der Längenverstellvorrichtung 20 ist dabei als doppeltwirkender Kolben 22 ausgebildet, wobei der Kolben 22 der Längenverstellvorrichtung mit dem ersten Hydraulikzylinder 21 der Längenverstellvorrichtung 20 einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 definiert.

[0055] Selbstverständlich kann die Längenverstellvorrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels auch abweichend von der beispielhalber in Fig. 1 dargestellten und anhand dieser erläuterten Längenverstellvorrichtung ausgebildet sein, und zum Beispiel wie in der DE 10 2012 020 999 A1 beschrieben ausgebildet sein.

[0056] Zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung 20 weist das in Fig. 1 dargestellte Pleuel 1, wie in der Regel üblich, eine Steuerungseinrichtung 40 auf, welche einen Hydraulikmediumzufluss von einer Hydraulikmediumzuleitung 30 in den ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 sowie den zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20 steuert.

[0057] Ein erfindungsgemäßes Pleuel weist zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung vorzugsweise ebenfalls eine Steuerungseinrichtung auf. Die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels kann dabei grundsätzlich auf verschiedenste Arten und Weisen ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung jedoch wie eine in der WO 2015/055582 A2, in der WO 2016/203047 A1, in der WO 2017/102108 A1 oder in der österreichischen Patentanmeldung AT 518 848 A1 beschriebe Steuerungseinrichtung ausgebildet, wobei die in den beiden erstgenannten Dokumenten WO 2015/055582 A2 und die in der WO 2016/203047 A1 beschriebenen Steuereinrichtungen jeweils in Abhängigkeit von einem in einer Hubkolbenmaschine anliegenden Motoröldruck hydraulisch betätigbar sind, während die in der WO 2017/102108 A1 beschriebene Steuerungseinrichtung mittels eines zusätzlichen, elektromagnetisch betätigbaren, hydraulischen Schaltventils betätigt werden kann und die in der AT 518 848 A1 beschriebene Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, mittels eines mechanisch betätigbaren, hydraulischen Schaltventils betätigt zu werden.

[0058] Die in Fig. 1 zum besseren, grundsätzlichen Verständnis der Funktionsweise einer für ein erfindungsgemäßes Pleuel geeigneten Steuerungseinrichtung beispielhaft dargestellte Steuerungseinrichtung 40 zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung 20 weist ein erstes Ventil V1 und ein zweites Ventil V2 mit jeweils einem in einem Ventilraum angeordneten Ventilkörper auf, welche hier jeweils nicht näher bezeichnet sind, wobei die Ventilkörper jeweils durch eine Rückstellkraft gegen einen ebenfalls nicht näher bezeichneten Ventilsitz gepresst werden können.

[0059] Dabei ist der erste Ventilraum des ersten Ventils V1 mit über einen ersten Hydraulikkanal 25 mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 strömungsverbunden bzw. fluidkommunizierend verbunden und der zweite Ventilraum des zweiten Ventils V2 über einen zweiten Hydraulikkanal 26 mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20.

[0060] Die Ventilkörper der beiden Ventile V1 und V2 der Steuerungseinrichtung 40 sind über eine gemeinsame, zumindest zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verschiebbare, nicht näher bezeichnete Verbindungsstange, die fest mit einem Stellkolben verbunden ist, miteinander wirkverbunden, wobei in der ersten Stellung der Verbindungsstange bzw. des Stellkolbens der erste Ventilkörper und in der zweiten Stellung der zweite Ventilkörper durch die Verbindungsstange entgegen einer Rückstellkraft vom zugeordneten ersten bzw. zweiten Ventilsitz abgehoben wird. Dadurch wird der jeweilige zugehörige hydraulische Arbeitsraum 23 bzw. 24 der Längenverstellvorrichtung 20 drainiert, da Hydraulikmedium durch das jeweilige Ventil V1 bzw. V2 der Steuerungseinrichtung 40 abfließen kann.

[0061] Jeweils in der anderen Stellung der Verbindungsstange bzw. des Stellkolbens liegt der erste Ventilkörper am ersten Ventilsitz bzw. der zweite Ventilkörper am zweiten Ventilsitz auf. Infolgedessen ist ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 23 bzw. 24 gesperrt. Je nachdem, ob der Hydraulikmediumrücklauf aus dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung gesperrt ist und der zweite hydraulische Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung drainiert ist oder umgekehrt stellt sich entweder eine kurze oder eine lange wirksame Pleuellänge L ein.

[0062] Der Stellkolben der Steuerungseinrichtung 40, welcher ebenfalls nicht näher bezeichnet ist, nimmt dabei in Abhängigkeit von einem am Stellkolben anliegenden Hydraulikmediumdruck, welcher in der Regel einem in der Hubkolbenbrennkraftmaschine anliegenden Motoröldruck entspricht, die erste Stellposition ein oder die zweite Stellposition, wobei das Hydraulikmedium über die Hydraulikmediumzuleitung 30 dem Stellkolben zugeführt wird und der Stellkolben in eine Richtung entgegen einer Rückstellkraft axial verschiebbar ist. D.h., die wirksame Pleuellänge L und damit das zugehörige Verdichtungsverhältnis, stellt sich bei einem Pleuel mit einer vorbeschriebenen Steuerungseinrichtung 40 in Abhängigkeit von einem in der Hubkolbenmaschine anliegenden Hydraulikmediumdruck ein, insbesondere in Abhängigkeit von einem anliegenden Motoröldruck.

[0063] Bei einem geringen Druckniveau reicht der Hydraulikdruck nicht aus, den Stellkolben entgegen der Rückstellkraft axial zu verschieben, so dass der Stellkolben die erste Stellposition einnimmt, wodurch sich eine erste wirksame Pleuellänge L einstellt. Bei einem ausreichend hohen Druckniveau kann die Rückstellkraft überwunden werden, der Stellkolben nimmt die zweite Stellposition ein und eine zweite wirksame Pleuellänge L stellt sich ein.

[0064] Selbstverständlich kann die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels ebenfalls abweichend von der beispielhalber in Fig. 1 dargestellten und anhand dieser erläuterten Steuerungseinrichtung und zum Beispiel wie in der DE 10 2012 020 999 A1 beschrieben ausgebildet sein.

[0065] Für weitere detaillierte Ausführungen zu Ausgestaltungsmöglichkeiten von Längenverstellvorrichtungen und Steuerungseinrichtungen für ein erfindungsgemäßes Pleuels wird insbesondere auf die vorgenannte WO 2015/055582 A2, die WO 2016/203047 A1, die WO 2017/102108 A1 sowie die bereits erwähnte AT 518 848 A1 verwiesen.

[0066] Um einerseits den Druck im Arbeitsraum 23 bzw. 24 zu erhöhen, damit eine bessere Stabilität der eingestellten Pleuellänge L erreicht werden kann, und andererseits unerwünschte Druckverluste bzw. Druckabbau, welche beispielsweise durch kleine Leckagen oder dergleichen entstehen können, im jeweils nicht drainierten hydraulischen Arbeitsraum 23 bzw. 24 der Längenverstellvorrichtung 20 zumindest teilweise zu kompensieren und somit eine unerwünschte Längenverstellung der wirksamen Pleuellänge L zu verringern bzw. zu vermeiden, weist ein erfindungsgemäßes Pleuel zusätzlich zum ersten Hydraulikzylinder 21 der Längenverstellvorrichtung 20 einen zweiten Hydraulikzylinder mit einem darin durch eine auftretende Massekraft verlagerbaren Massekraftkolben auf.

[0067] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems 100 eines hier nicht dargestellten, erfindungsgemäßen Pleuels mit einer gattungsgemäßen, vorbeschriebenen Längenverstellvorrichtung 20 mit einem ersten Hydraulikzylinder 21, einem darin entlang der Längsachse B des Pleuels verschiebbaren Kolbens 22, den beiden hydraulischen Arbeitsräumen 23 und 24 der Längenverstellvorrichtung, einer vorbeschriebenen, gattungsgemäßen Steuerungseinrichtung 40 zur Steuerung der Längenverstellung sowie mit einem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen zweiten Hydraulikzylinder 80 mit einem Massekraftkolben 81.

[0068] Der erste hydraulische Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 kann wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Pleuel zum einen ausgehend von der Hydraulikmediumzuleitung 30 über das erste Ventil V1 und den ersten Hydraulikkanal 25 mit Hydraulikmedium versorgt werden und über die Steuerungseinrichtung 40 und die Drainage 31A drainiert werden, wobei in diesem Fall zwischen dem ersten Ventil V1 der Steuerungseinrichtung 40 und dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 noch ein Drosselventil 60A vorgesehen ist. Ferner kann der erste hydraulische Arbeitsraum 23 ausgehend von der Hydraulikmediumzuleitung 30 über die Hydraulikleitung 27 und die beiden Rückschlagventile 70A und 70B mit Hydraulikmedium versorgt werden.

[0069] Der zweite hydraulische Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20 kann wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Pleuel zum einen ausgehend von der Hydraulikmediumzuleitung 30 über das zweite Ventil V2 und den zweiten Hydraulikkanal 26 mit Hydraulikmedium versorgt werden und ebenfalls über die Steuerungseinrichtung 40 und die Drainage 31A drainiert werden, wobei zwischen dem zweiten Ventil V2 und dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 ein Drosselventil 60B vorgesehen ist. Der zweite hydraulische Arbeitsraum 24 der Längenverstell-vorrichtung 20 kann ebenfalls über eine weitere Hydraulikleitung, nämlich über die Hydraulikleitung 28, ausgehend von der Hydraulikmediumzuleitung 30, mit Hydraulikmedium versorgt werden, wobei in der Hydraulikleitung 28 ebenfalls ein Rückschlagventil 70C angeordnet ist.

[0070] Unter Drosselventil wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung entweder ein separates Bauteil oder ein drosselnd wirkender Abschnitt einer Leitung verstanden.

[0071] Der Massekraftkolben 81 ist dabei als doppeltwirkender Kolben 81 ausgebildet und entlang einer Längsachse B des zweiten Hydraulikzylinders 80, welche in diesem Fall parallel zur Längsachse A des Pleuels verläuft, frei beweglich, insbesondere axial verschiebbar, innerhalb des zweiten Hydraulikzylinders 80 angeordnet.

[0072] Durch die Anordnung des zweiten Hydraulikzylinders 80 mit seiner Längsachse B parallel zur Längsachse A des Pleuels können die während eines Arbeitshubs auftretenden Beschleunigungen, welche in Längsrichtung des Pleuels am größten sind, optimal ausgenutzt werden. Der zweite Hydraulikzylinder 80 kann auch anders orientiert im Pleuel angeordnet werden, wobei der zweite Hydraulikzylinder 80 vorzugsweise derart orientiert im Pleuel angeordnet ist, dass möglichst hohe Beschleunigungen auf den zugehörigen Massekraftkolben 81 wirken um einen möglichst großen zusätzlichen Hydraulikdruckanteil zu erzeugen.

[0073] Der Massekraftkolben 81 unterteilt den zweiten Hydraulikzylinder 80 in einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders 80 sowie einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 83 des zweiten Hydraulikzylinders 80, wobei der erste hydraulische Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders 80 über das Rückschlagventil 70A fluidkommunizierend mit einer Hydraulikmediumzuleitung 30 und über das Rückschlagventil 70B und die Hydraulikleitung 27mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 des erfindungsgemäßen Pleuels verbunden ist.

[0074] Der zweite hydraulische Arbeitsraum 83 des zweiten Hydraulikzylinders 80 ist über ein Drosselventil 60C fluidkommunizierend mit einer Drainage 31B verbunden, mittels welcher Hydraulikmedium aus dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 83 in einen Kurbelwellenraum zum Druckabbau abgeführt werden kann.

[0075] Die während eines Arbeitshubs im Betrieb einer Hubkolbenmaschine, insbesondere im Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine auftretenden und auf den Massekraftkolben 81 wirkenden Beschleunigungen und die daraus resultierenden Fliehkräfte bewirken, dass sich der Massekraftkolben 81, welcher in diesem Fall durch einen kleinen Stahlbolzen 81 gebildet ist, bei einem Aufwärtshub des erfindungsgemäßen Pleuels aufgrund seiner Trägheit im zweiten Hydraulikzylinder 80 abwärts bewegt, wodurch im ersten Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders ein Unterdrück entsteht und Hydraulikmedium über die Hydraulikmediumzuleitung 30 durch das Rückschlagventil 70A hindurch in den ersten hydraulischen Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders 80 angesaugt wird, während aus dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 83 des zweiten Hydraulikzylinders 80 Hydraulikmedium über das Drosselventil 60C in die Drainage 31B abgeführt wird.

[0076] Im darauffolgenden Abwärtshub bewegt sich der Massekraftkolben 81 aufgrund der wirkenden Kräfte und seiner Trägheit nach oben, wodurch das zuvor in den ersten hydraulischen Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders 80 eingesaugte Hydraulikmedium über die Hydraulikleitung 27 (Fig.2) und das Rückschlagventil 70B in den mit dem zweiten Hydraulikzylinder 80 fluidkommunizierend verbundenen, ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 gedrückt wird. Dadurch wird ein zusätzlicher Hydraulikdruckanteil auf den ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 aufgebracht, insbesondere ein Druckimpuls, was zur Drucksteigerung im Arbeitsraum 23 führt, und mittels welchem ein geringer, beispielsweise durch eine Leckage verursachter Druckabbau, zumindest teilweise ausgeglichen bzw. kompensiert werden kann und eine unerwünschte Änderung der wirksamen Pleuellänge reduziert bzw. sogar vollständig vermieden werden kann. Insbesondere kann auf diese Weise sehr wirkungsvoll ein „Pumpen“ bzw. „Federn“ des Pleuels, insbesondere ein Ein- bzw. Ausfedern des ersten, oberen Pleuelschaftabschnittes 2, vermieden werden.

[0077] Um einen Druckanstieg zu erzielen, der auftretende Druckverluste ausgleichen kann, reichen bereits kleine geometrische Abmessungen für den zweiten Hydraulikzylinder und den Massekraftkolben 81. Bereits mit einem Massekraftbolzen 81, dessen Wirkflächen nur einen Durchmesser von etwa 2 mm aufweisen, können bereits gute Ergebnisse erzielt werden. Bei einer beispielhaften Breite des Pleuels von etwa 25 mm - wobei hier unter Breite bzw. Pleuelbreite die Erstreckung in einer Richtung parallel zur Kurbelwelle verstanden wird - bedeutet das, dass der Durchmesser der Wirkflächen im Bereich von etwa fünf bis 15 Prozent liegt, günstigerweise zehn Prozent der Pleuelbreite beträgt. Damit wird eine gute Wirkung erzielt während die durch den Platzbedarf bedingte Schwächung des Pleuels möglichst geringgehalten wird.

[0078] Alternativ zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt des Hydrauliksystems 100 für ein erfindungsgemäßes Pleuel kann bei einem erfindungsgemäßen Pleuel der zweite Hydraulikzylinder 80 statt mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 auch mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar sein, wie Fig. 3 anhand des Ausschnitts des Hydrauliksystems 200 beispielhaft zeigt. Bis auf den Unterschied zu Fig. 2, dass der zweite Hydraulikzylinder 80 bei dem Hydrauliksystem 200 mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 fluidkommunizierend verbunden ist, entspricht das Hydrauliksystem 200 aus Fig. 3 vom Aufbau her grundsätzlich dem Hydrauliksystem 100 aus Fig. 2.

[0079] Über ein Rückschlagventil 70C kann Hydraulikmedium in den ersten hydraulischen Arbeitsraum 82 des zweiten Hydraulikzylinders 80 gesaugt werden und über die Hydraulikleitung 28 sowie ein Rückschlagventil 70D dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung zugeführt werden, wobei der zweite hydraulische Arbeitsraum 83 des zweiten Hydraulikzylinders 80 über ein Drosselventil 60D mit einer Drainage 31C verbunden ist. In der Hydraulikleitung 27 zwischen der Hydraulikmediumzuleitung 30 und dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 befindet sich in diesem Fall nur das Rückschlagventil 70A.

[0080] Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Hydrauliksystems 300 für ein erfindungsgemäßes Pleuel, wobei in diesem Fall zusätzlich zum zweiten Hydraulikzylinder 80 mit dem Massekraftkolben 81 ein dritter Hydraulikzylinder 90 mit einem Massekraftkolben 91 vorgesehen ist. Dabei ist der zweite Hydraulikzylinder 80 mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 fluidkommunizierend verbunden und der dritte Hydraulikzylinder 90 mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20.

[0081] Der dritte Hydraulikzylinder 90 ist analog zum zweiten Hydraulikzylinder 80 ausgebildet und weist ebenfalls einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 92 sowie einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 93 auf, wobei der erste hydraulische Arbeitsraum 92 des dritten Hydraulikzylinders 90 über ein Rückschlagventil 70C fluidkommunizierend mit der Hydraulikmediumzuleitung 30 und über das Rückschlagventil 70D mit einem hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung 20, in diesem Fall mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24, fluidkommunizierend verbunden ist, während der zweite hydraulische Arbeitsraum 93 des dritten Hydraulikzylinders 90 ebenfalls über ein Drosselventil 60D fluidkommunizierend mit einer Drainage 31C verbunden ist.

[0082] Der zweite Hydraulikzylinder 80 ist wie der zuvor anhand von Fig. 2 beschriebene, zweite Hydraulikzylinder 80 ausgebildet und über das Rückschlagventil 70A zum einen mit der Hydraulikmediumzuleitung 30 und über das Rückschlagventil 70B zum anderen mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 fluidkommunizierend verbunden, wobei der zweite hydraulische Arbeitsraum 83 des zweiten Hydraulikzylinders 80 ebenfalls über das Drosselventil 60C mit der Drainage 31B verbunden ist.

[0083] Mithilfe eines in Fig. 4 dargestellten Hydrauliksystems 300 kann jeweils unter Ausnutzung der Fliehkraft jeweils ein zusätzlicher Hydraulikdruckanteil auf den ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 und den zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20 erzeugt werden, so dass insbesondere durch Leckagen entstehende Druckverluste oder dergleichen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in beiden hydraulischen Arbeitsräumen 23, 24 der Längenverstellvorrichtung 20 ausgeglichen werden können und eine unerwünschte Längenverstellung der wirksamen bzw. effektiven Pleuellänge L reduziert bzw. sogar ganz vermieden werden kann.

[0084] Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems 400 für ein erfindungsgemäßes Pleuel mit einem alternativ ausgebildeten, erfindungsgemäßen zweiten Hydraulikzylinder 80‘ mit einem alternativ ausgebildeten Massekraftkolben 8T. In diesem Fall ist der zweite Hydraulikzylinder 80‘ dazu ausgebildet, sowohl für den ersten hydraulischen Arbeitsraum 23 der Längenverstellvorrichtung 20 einen zusätzlichen Hydraulikdruckanteil zu erzeugen und aufzubringen als auch für den zweiten hydraulischen Arbeitsraum 24 der Längenverstellvorrichtung 20.

[0085] Der zweite Hydraulikzylinder 80' weist ebenfalls einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 82' sowie einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 83' auf, welche jeweils über ein Rückschlagventil 70A bzw. 70C fluidkommunizierend mit der Hydraulikmediumzuleitung 30 zum Ansaugen von Hydraulikmedium verbunden sind. Die beiden hydraulischen Arbeitsräume 82' und 83' des zweiten Hydraulikzylinders 80' sind ferner ebenfalls jeweils über ein Rückschlagventil 70B bzw. 70D fluidkommunizierend jeweils mit dem hydraulischen Arbeitsraum 23 bzw. 24 der hydraulischen Längenverstellvorrichtung 20 zum Aufbringen eines zusätzlichen Hydraulikdruckanteils auf den jeweiligen hydraulischen Arbeitsraum 23 bzw. 24 der Längenverstellvorrichtung 20 verbunden.

[0086] In diesem Fall ist jedoch keiner der hydraulischen Arbeitsräume 82' bzw. 83' des zweiten Hydraulikzylinders 80' mit einer Drainage verbunden - dies ist nicht erforderlich. Der jeweilige Druckabbau bzw., die Drainierung erfolgt jeweils über den zugehörigen, hydraulischen Arbeitsraum 23 bzw. 24 der Längenverstellvorrichtung 20, welcher jeweils entsprechend fluidkommunizierend mit der Drainage 31A verbindbar bzw. dann verbunden ist.

[0087] Um eine Vakuumsituation in einem der beiden hydraulischen Arbeitsräume 82' bzw. 83' des zweiten Hydraulikzylinders 80' zu vermeiden sind bei diesem zweiten Hydraulikzylinder 80' zusätzlich, im Vergleich zu den vorbeschriebenen zweiten Hydraulikzylindern 80 bzw. dem dritten Hydraulikzylinder 90, zwei Anschläge 84 vorgesehen, durch welche sichergestellt werden kann, dass jeweils in den Endpositionen des Massekraftkolbens 81' ein Restvolumen an Hydraulikmedium in den hydraulischen Arbeitsräumen 82' und 83' verbleibt, wobei die Anschläge 84 insbesondere jeweils einen Hub des Massekraftkolbens 81' auf einen maximal zulässigen Hub begrenzen. Der maximal zulässige Hub des Massekraftkolbens 81 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen 0,5 mm und 1 mm, insbesondere etwa 0,8 mm. Die Anschläge 84 sind dabei an in einer Richtung entlang der Längsachse B gegenüberliegenden Endbereichen des Hydraulikzylinders 80' angeordnet.

[0088] Der Massekraftkolben 81' des Hydraulikzylinders 80' ist ebenfalls von geringer Größe und vorzugsweise massiv und aus Stahl ausgebildet, wobei ein erster Durchmesser d1 im Bereich der Enden des Massekraftkolbens 81' kleiner ausgeführt ist als ein zweiter Durchmesser d2 im mittleren, sich über eine Länge 11 zwischen den Enden erstreckenden Abschnitt. Beispielhaft beträgt der erste Durchmesser d1 im dargestellten Ausführungsbeispiel 2 mm und der zweite Durchmesser d2 des mittleren Abschnitts 8 mm. Dabei erstreckt sich der mittlere Abschnitt des Massekraftkolbens 81', in welchem der Durchmesser 8 mm beträgt, über eine Länge 11 von 25 mm, während die Gesamtlänge I2 des Massekraftkolbens 81' 35 mm beträgt. Der Hydraulikzylinder 80' ist dabei so ausgeführt, dass die an entlang der Längsachse B gegenüberliegenden Enden ausgeführten Bereiche einen zum ersten Durchmesser d1 korrespondierenden Durchmesser aufweisen und der Durchmesser des dazwischenliegenden Bereichs, dessen Länge (in Richtung der Längsachse B) dem maximal zulässigen Hub entspricht, einen zum zweiten Durchmesser d2 korrespondierenden Durchmesser aufweist. Korrespondierender Durchmesser bedeutet hier, dass die Durchmesser mit einer etwas größeren Passung ausgeführt sind, sodass der Massekraftkolben 81' im Hydraulikzylinder 80' beweglich, aber dennoch geführt ist.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 längenverstellbares Pleuel mit einer hydraulischen Längenverstellvorrichtung aus dem Stand der Technik 100, 200, Ausschnitt eines Hydrauliksystems für ein erfindungsgemäßes Pleuels 300, 400 2 erster Pleuelschaftabschnitt 3 zweiter Pleuelschaftabschnitt 4 kleines Pleuelauge 5 großes Pleuelauge 20 hydraulische Längenverstellvorrichtung 21 erster Hydraulikzylinder 22 Kolben 23 erster hydraulischer Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung 24 zweiter hydraulischer Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung 25 erster Hydraulikkanal 26 zweiter Hydraulikkanal 27 Hydraulikleitung zum ersten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung 28 Hydraulikleitung zum zweiten hydraulischen Arbeitsraum der Längenverstellvorrichtung 30 Hydraulikmediumzuleitung 31A bis C Drainage 40 Steuerungseinrichtung 60A bis D Drossel 70A bis D Rückschlagventil 80, 80‘ zweiter Hydraulikzylinder 90 dritter Hydraulikzylinder 81,81“, 91 Massekraftbolzen 82, 82“, 92 erster hydraulischer Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders 83, 83“, 93 zweiter hydraulischer Arbeitsraum des zweiten Hydraulikzylinders 84 Anschlag A Längsachse des Pleuels B Längsachse des zweiten Hydraulikzylinders d1 Durchmesser des Massekraftkolbens in einem ersten Abschnitt d2 Durchmesser des Massekraftkolbens in einem zweiten Abschnitt 11 Länge des mittleren Abschnitts des Massekraftkolbens 12 Gesamtlänge des Massekraftkolbens L wirksame Pleuellänge AL maximale Änderung der wirksamen Pleuellänge AL2 Hub des Massekraftbolzens V1 erstes Ventil der Steuerungseinrichtung V2 zweites Ventil der Steuerungseinrichtung

Claims (15)

1. Patentansprüche

   1. Längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Pleuel eine hydraulische Längenverstellvorrichtung (20) zum Verstellen einer wirksamen Pleuellänge (L) des Pleuels und eine Hydraulikmediumzuleitung (30) zur Hydraulikzufuhr von Hydraulikmedium zur Längenverstellvorrichtung (20) aufweist, wobei die Längenverstellvorrichtung (20) wenigstens einen ersten Hydraulikzylinder (21), wenigstens einen Kolben (22) sowie einen ersten hydraulischen Arbeitsraum (23) und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum (24) aufweist, wobei das Pleuel eine Steuerungseinrichtung (40) zur Steuerung der Längenverstellvorrichtung (20) aufweist, welche einen Hydraulikmediumzufluss von einer Hydraulikmediumzuleitung (30) in den ersten hydraulischen Arbeitsraum (23) sowie den zweiten hydraulischen Arbeitsraum (24) der Längenverstellvorrichtung (20) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel wenigstens einen zweiten Hydraulikzylinder (80, 80‘) mit einem Massekraftkolben (81, 8T) aufweist zur Erzeugung eines zusätzlichen Hydraulikdruckanteils im ersten Hydraulikzylinder (21) der Längenverstellvorrichtung (20), wobei der Massekraftkolben (81, 8T) durch eine auftretende Massenkraft im zweiten Hydraulikzylinder (80, 80‘) verlagerbar ist.
2. 2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekraftkolben (81, 8T) in axialer Richtung beweglich im zweiten Hydraulikzylinder (80, 80‘) angeordnet ist, wobei der Massekraftkolben (81, 8T) den zweiten Hydraulikzylinder (80, 80‘) vorzugsweise in wenigstens einen ersten hydraulischen Arbeitsraum (82, 82‘) und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum (83, 83‘) teilt.
3. 3. Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) derart im Pleuel angeordnet ist, dass seine Längsachse (B) parallel zur Längsachse (A) des Pleuels verläuft, wobei der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) vorzugsweise in einer Längsmittelebene des Pleuels angeordnet ist.
4. 4. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) ein zweiseitig wirkender Hydraulikzylinder (80, 80‘) ist, wobei der Massekraftkolben (81, 8T) vorzugsweise durch einen Massebolzen (81, 8T) gebildet ist und insbesondere zwei gleichgroße Wirkflächen aufweist. (Fig. 2 bis 4)
5. 5. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) fluidkommunizierend mit der Hydraulikmediumzuleitung (30) verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise über ein Rückschlagventil (70A, 70C).
6. 6. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) fluidkommunizierend mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum (23) der Längenverstellvorrichtung (20) und/oder dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum (24) der Längenverstellvorrichtung (20) verbunden oder verbindbar ist.
7. 7. Pleuel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einem kolbenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum (82, 82‘) des zweiten Hydraulikzylinders (80, 80‘) jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsraum (23, 24) der Längenverstellvorrichtung (20) und der Hydraulikmediumzuleitung (30) fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar ist, insbesondere jeweils überein Rückschlagventil (70B, 70D; 70A, 70C).
8. 8. Pleuel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der einem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels zugewandte hydraulische Arbeitsraum (83, 83‘) des zweiten Hydraulikzylinders (80, 80‘) mit einer Drainage (31B, 31C) fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar ist, insbesondere überein Drosselventil (60C, 60D).
9. 9. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel einen dritten Hydraulikzylinder (90) mit einem Massekraftkolben (91) aufweist, wobei der zweite Hydraulikzylinder (80) fluidkommunizierend mit dem ersten hydraulischen Ar- beitsraum (23) der Längenverstellvorrichtung (20) verbunden oder verbindbar ist und der dritte Hydraulikzylinder (90) mit dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum (24) der Längenverstellvorrichtung (20). (Fig. 4)
10. 10. Pleuel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hydraulische Arbeitsraum (82‘) und der zweite hydraulische Arbeitsraum (83‘) des zweiten Hydraulikzylinders (80‘) jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsraum (23, 24) der Längenverstellvorrichtung (20) und jeweils mit der Hydraulikmediumzuleitung (30) fluidkommunizierend verbunden oder verbindbar sind, insbesondere jeweils über ein Rückschlagventil (70B, 70D; 70A, 70C). (Fig. 5)
11. 11. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) derart ausgebildet ist, dass in wenigstens einer Endposition des Massekraftkolbens (81, 8T) der erste hydraulische Arbeitsraum (82) und/oder der zweite hydraulische Arbeitsraum (83) des zweiten Hydraulikzylinders (80, 80“) mit einem Restvolumen an Hydraulikmedium gefüllt ist, wobei der zweite Hydraulikzylinder (80, 80‘) dazu vorzugweise wenigstens einen Anschlag (84) aufweist, welcher einen Hub des Massekraftkolbens (81, 8T) auf einen maximal zulässigen Hub (AL2) begrenzt.
12. 12. Pleuel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiger Hub (AL2) des Massekraftkolbens (81, 8T) kleiner als 5 mm ist, vorzugsweise kleiner als 3 mm, insbesondere kleiner als 2 mm.
13. 13. Pleuel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal zulässige Hub (AL2) des Massekraftkolbens (81, 8T) zwischen 0,5 mm und 1 mm beträgt.
14. 14. Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pleuel, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
15. 15. Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenmaschine, insbesondere die Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 14 ausgebildet ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen