AT521518B1 - Längenverstellbares Pleuel mit Ausnehmung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, eine Hubkolbenmaschine und ein Fahrzeug, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist, wobei das Pleuel zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge eine hydraulische Längenverstelleinrichtung aufweist, die wenigstens eine Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) mit einer Innenfläche, wenigstens eine Ventileinrichtung, und wenigstens ein Sicherungsmittel (9) aufweist. Die Ventileinrichtung ist dabei zum zumindest teilweisen Steuern der Längenverstelleinrichtung ausgebildet und wenigstens ein Bauteil der Ventileinrichtung ist in der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) angeordnet und mittels des Sicherungsmittels (9) gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) gesichert, wobei das Pleuel eine Ausnehmung (13) aufweist, welche einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) ermöglicht, wobei die Ausnehmung (13) in das Sicherungsmittel (9) und/oder in einem an das Sicherungsmittel angrenzenden Bereich in die Innenfläche der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) eingebracht ist.

Description

LÄNGENVERSTELLBARES PLEUEL MIT AUSNEHMUNG [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist, wobei das Pleuel zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge eine hydraulische Längenverstelleinrichtung aufweist, wobei die hydraulische Längenverstelleinrichtung wenigstens eine Ventilausnehmung mit einer Innenfläche, wenigstens eine Ventileinrichtung und wenigstens ein Sicherungsmittel aufweist, wobei die Ventileinrichtung zum zumindest teilweisen Steuern der Längenverstelleinrichtung ausgebildet ist und wenigstens ein Bauteil der Ventileinrichtung in der Ventilausnehmung angeordnet ist und mittels des Sicherungsmittels gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert ist.

[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine.

[0003] Um Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, leistungsfähiger und/oder effizienter zu machen, sind aus dem Stand der Technik Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis bekannt. Zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses in einer Hubkolbenmaschine sind verschiedene Maßnahmen aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Eine dieser Maßnahmen besteht beispielsweise darin, die absoluten Positionen der oberen und unteren Totpunkte eines zyklisch auf- und ab bewegbaren Kolbens in einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu variieren, indem eine wirksame Länge eines Pleuels entsprechend geändert wird, wobei die wirksame Länge des Pleuels insbesondere definiert ist durch einen Abstand zwischen einer ersten Drehachse, um welche das Pleuel vorzugsweise mit seinem großen Pleuelauge in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand in einer Hubkolbenmaschine um eine Kurbelwelle drehbar ist, und einer zweiten Drehachse, um welche das Pleuel vorzugsweise mit seinem kleinen Pleuel um einen Kolbenbolzen drehbar ist.

[0004] Zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge ist bekannt, eine entsprechend ausgebildete Längenverstelleinrichtung vorzusehen, wobei verschiedene Konzepte zur Längenverstellung bekannt sind.

[0005] Aus der DE 10 2012 020 999 A1 ist beispielsweise eine längenverstellbare Pleuelstange mit einem hydraulisch verstellbaren Exzenter im kleinen Pleuelauge bekannt, wobei die wirksame Pleuellänge durch ein Verstellen des Exzenters verändert werden kann.

[0006] Aus der WO 2016/203047 A1 ist eine hydraulische Längenverstelleinrichtung mit relativ zueinander verschiebbaren, insbesondere teleskopartig ineinander- bzw. auseinanderschiebbaren, Pleuelteilen bekannt, wobei die zugehörige Längenverstelleinrichtung mehrere Hydraulikkammern aufweist, welche je nach gewünschter Pleuellänge mit einem Hydraulikmedium gefüllt oder drainiert werden können. Mithilfe mehrerer Steuerventile und mehrerer Rückschlagventile, kann der Hydraulikfluss zu und aus den Hydraulikkammern gesteuert werden und damit die Längenverstellung. Die Steuereinrichtung weist dabei insbesondere wenigstens einen ersten und einen zweiten Ventilraum auf in denen jeweils ein, in einem geschlossenen Zustand mittels einer Feder gegen einen Ventilsitz gepresster Ventilkörper angeordnet ist, wobei die Ventilräume jeweils mit einem der Hydraulikkanäle strömungsverbunden sind. Jeweils einer von den in den Ventilräumen angeordneten Ventilkörpern, die durch die Rückstellkraft der Feder gegen den Ventilsitz gepresst werden können und miteinander über eine verschiebbare Verbindungseinrichtung wirkverbunden sind, kann von der Verbindungseinrichtung gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder von dem Ventilsitz abgehoben werden und damit den jeweiligen Ventilraum mit dem Hydraulikmediumversorgungskanal Strömungsverbinden, während der andere Ventilkörper die Strömungsverbindung zum Hydraulikmediumversorgungskanal sperrt, wodurch die Längenverstellung, insbesondere ein Hydraulikmediumzufluss und -abfluss in die Hydraulikkammern der Längenverstelleinrichtung hinein und aus diesen heraus, gesteuert werden kann. Teile der Ventileinrichtung sind dabei in entsprechend ausgebildeten Ventilausnehmungen angeordnet

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt und teilweise mittels einer Verschlussschraube gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert.

[0007] Ein Hydraulikmodul mit einem Umschaltventil zum Steuern eines Hydraulikmittelflüssigkeitsstroms eines Pleuels mit Exzenter-Verstelleinrichtung ist in EP 3 399 168 A1 beschrieben.

[0008] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives, insbesondere ein verbessertes, hydraulisch längenverstellbares Pleuel bereitzustellen, vorzugsweise ein verbessertes längenverstellbares Pleuel, welches insbesondere ein verbessertes Sichern der Teile der Ventileinrichtung in der zugehörigen Ventilausnehmung ermöglicht.

[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein längenverstellbares Pleuel, durch eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel sowie durch ein Fahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

[0010] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist, wobei das Pleuel zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge eine hydraulische Längenverstelleinrichtung aufweist, wobei die hydraulische Längenverstelleinrichtung wenigstens eine Ventilausnehmung mit einer Innenfläche, wenigstens eine Ventileinrichtung und wenigstens ein Sicherungsmittel aufweist, wobei die Ventileinrichtung zum zumindest teilweisen Steuern der Längenverstelleinrichtung ausgebildet ist und wenigstens ein Bauteil der Ventileinrichtung in der Ventilausnehmung angeordnet ist und mittels des Sicherungsmittels gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert ist.

[0011] Mittels des Sicherungsmittels ist dabei insbesondere wenigstens ein Bauteil der Ventileinrichtung gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert und/oder mittels des Sicherungsmittels in einer definierten Position in der Ventilausnehmung fixiert.

[0012] Erfindungsgemäß weist das Pleuel eine Ausnehmung auf, welche einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung ermöglicht, wobei die Ausnehmung in das Sicherungsmittel und/oder in einem an das Sicherungsmittel angrenzenden Bereich in die Innenfläche der Ventilausnehmung eingebracht ist.

[0013] Durch die Ausnehmung kann Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung abgeführt werden und infolgedessen ein Hydraulikmediumdruck reduziert werden, insbesondere ein auf das Sicherungsmittel wirkender Hydraulikmediumdruck. Dadurch wiederum kann die Gefahr eines Lockerns oder Lösens des Sicherungsmittels reduziert werden.

[0014] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist das Sicherungsmittel dabei insbesondere zumindest teilweise innerhalb der Ventilausnehmung angeordnet und verschließt die Ventilausnehmung stopfenartig. D.h. das Sicherungsmittel wirkt vorzugsweise wie ein Stopfen, wobei das Sicherungsmittel die Ventilausnehmung insbesondere wie ein Stopfen nahezu verschließt (über die Ausnehmung kann Hydraulikmedium abfließen).

[0015] Mittels eines derartig ausgebildeten Sicherungsmittels können das eine oder die mehreren in der Ventilausnehmung angeordneten Bauteile der Ventileinrichtung besonders einfach und wirkungsvoll gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert werden und/oder besonders einfach in einer definierten Position in der Ventilausnehmung fixiert werden. Ferner ermöglicht ein stopfenartiges Verschließen der Ventilausnehmung ein besonders einfaches Verschließen der Ventilausnehmung und damit ein besonders einfaches Sichern und/oder Fixieren der in der Ventilausnehmung angeordneten Komponenten der Ventileinrichtung.

[0016] In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilausnehmung dabei als Sackloch ausgebildet, wobei die Ventilausnehmung mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweisen kann, vorzugsweise mit zunehmendem Innendurchmesser zur Öffnung nach außen hin. Die Ventilausnehmung kann zumindest teilweise durch Bohren gefertigt sein. Es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn eine oder mehrere Innenflächen der Ventilausnehmung, insbesondere eine oder mehrere Funktionsflächen, durch Fräsen oder auf andere Art und Wei

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt se, insbesondere spanend, mit bestimmter oder unbestimmter Schneide, bearbeitet worden sind, insbesondere nach einem Bohrvorgang.

[0017] Die Ausnehmung, mittels welcher der Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung abgeführt werden kann, kann jeweils parallel zu einer Längsachse der Ventilausnehmung verlaufen oder aber geneigt zu dieser, insbesondere schräg, wobei die Ausnehmung bevorzugt einen geraden Verlauf aufweist, da dies eine besonders einfache Fertigung der Ausnehmung sowie einen guten Hydraulikmediumabfluss ermöglicht. Dies ermöglicht insbesondere ein besonders einfaches Einbringen der Ausnehmung in das Sicherungsmittel und/oder die Ventilausnehmung. Die Ausnehmung kann aber auch gekrümmt oder abgewinkelt verlaufen. Die Ausnehmung kann beispielsweise durch Spanen mit bestimmter Schneide in das Sicherungsmittel und/oder die Ventilausnehmung gefertigt sein, beispielsweise durch Fräsen.

[0018] Alternativ zu einem stopfenartigen Sicherungsmittel könnte das Sicherungsmittel auch scheibenförmig ausgebildet sein, um die Ventilausnehmung deckelartig zu verschließen, wobei das Sicherungsmittel dazu beispielweise eine flächige Abdeckung sein kann, beispielsweise eine Abdeckscheibe.

[0019] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Pleuel, insbesondere die Längenverstelleinrichtung, zusätzlich wenigstens einen hydraulischen Arbeitsraum und wenigstens einen Hydraulikkanal zum Abführen von Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Arbeitsraum auf, und die Ventileinrichtung ist besonders bevorzugt zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem hydraulischen Arbeitsraum ausgebildet.

[0020] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist das Sicherungsmittel Teil der Ventileinrichtung, d.h. ein Bauteil der Ventileinrichtung, wobei das Sicherungsmittel vorzugsweise zur Abdichtung der Ventilausnehmung und/oder eines Ventilraumes und/oder zur Abstützung und/oder Führung einer Ventilfeder ausgebildet ist und/oder dient. Alternativ oder zusätzlich kann das Sicherungsmittel auch einen Ventilsitz umfassen, an den zum Sperren der zugehörigen Ventileinrichtung ein Ventilkörper, beispielsweise eine Ventilkugel, pressbar ist, insbesondere mittels einer Ventilfeder.

[0021] Dadurch ist kein zusätzliches Bauteil zu den für eine ordnungsgemäße Ventilfunktion erforderlichen Bauteilen zum Sichern der in der Ventilausnehmung angeordneten Bauteile der Ventileinrichtung erforderlich. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte und eine hinsichtlich ihres Gewichts vorteilhafte Ventileinrichtung bereitstellen und dadurch ein vorteilhaftes, längenverstellbares Pleuel.

[0022] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist das Pleuel derart ausgebildet, insbesondere die Ausnehmung, dass ein Abfluss von Hydraulikmedium, das in einen Zwischenraum, insbesondere in einen radialen Zwischenraum, zwischen der Ventilausnehmung und dem Sicherungsmittel eingedrungen ist, aus der Ventilausnehmung heraus, insbesondere in eine Umgebung des Pleuels, vorzugweise in einen Kurbelwellenraum, möglich ist, insbesondere ein sofortiger Abfluss.

[0023] Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Art und Weise ein auf das Sicherungsmittel wirkender Hydraulikmediumdruck, insbesondere ein Hydraulikmediumdruck, welcher zu einem Lockern oder Lösen des Sicherungsmittels führen könnte, reduziert werden. In einigen Fällen kann dadurch sogar zumindest teilweise, insbesondere im Zwischenraum zwischen dem Sicherungsmittel und der Ventilausnehmung, ein auf das Sicherungsmittel wirkender Hydraulikmediumdruck auf Umgebungsdruck abgebaut werden.

[0024] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Ausnehmung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, d.h. insbesondere über ihre gesamte Länge, durch eine Durchgangsöffnung und/oder zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt wenigstens eine Nut gebildet, insbesondere durch eine zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch das Sicherungsmittel verlaufende Durchgangsöffnung und/oder durch eine zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in eine äußere Umfangsfläche des Sicherungsmittels eingebrachte Nut und/oder durch eine zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in die Innenfläche der Ventilausnehmung eingebrachte Nut.

[0025] Dadurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise der gewünschte Hydraulikmediumabfluss realisieren.

[0026] Die Ausnehmung kann dabei einen runden, halbrunden, ovalen, halbovalen, elliptischen, halbelliptischen, eckigen oder beliebigen Querschnitt aufweisen, sowohl mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien über ihre Länge, als auch Alternativ einen konstanten Querschnitt über ihre gesamte Länge aufweisen.

[0027] Die Ausnehmung kann dabei entweder nur durch das Sicherungsmittel verlaufen oder nur in das Sicherungsmittel eingebracht sein, oder aber nur in das Pleuel, insbesondere die Ventilausnehmung eingebracht sein, oder aber sowohl durch die Ventilausnehmung, insbesondere eine Innenfläche der Ventilausnehmung, und das Sicherungsmittel, insbesondere eine Außenfläche des Sicherungsmittels, begrenzt sein.

[0028] Ist die Ausnehmung als Durchgangsöffnung ausgebildet, weist sie vorzugweise über ihre gesamte Länge einen insbesondere runden Querschnitt auf, beispielsweise mit einem Durchmesser von 0,5 mm.

[0029] Ist die Ausnehmung als Durchgangsöffnung ausgebildet, weist sie vorzugweise über ihre gesamte Länge einen insbesondere halbrunden oder im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, beispielsweise mit einem Nuttiefe von 0,5 mm und einer Nutbreite von 1 mm Nennmaß.

[0030] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Sicherungsmittel einen Außenflächenabschnitt auf, insbesondere einen äußeren Mantelflächenabschnitt, welcher sich insbesondere über einen gesamten Umfang des Sicherungsmittels erstreckt, und welcher mit einem korrespondierend zu diesem Außenflächenabschnitt ausgebildeten Innenflächenabschnitt der Ventilausnehmung einen Zwischenraum zwischen dem Sicherungsmittel und der Ventilausnehmung bildet, insbesondere einen radialen Zwischenraum, wobei die Ausnehmung in diesen Zwischenraum mündet und/oder zumindest abschnittsweise in dem zugehörigen Außenflächenabschnitt des Sicherungsmittels und/oder zumindest abschnittsweise in dem zugehörigen Innenflächenabschnitt der Ventilausnehmung verläuft.

[0031] Dadurch lässt sich besonders effektiv ein in dem Zwischenraum anliegender und auf das Sicherungsmittel wirkender Hydraulikmediumdruck reduzieren, wodurch besonders effektiv eine Gefahr eines Lockerns oder Lösens des Sicherungsmittels reduziert werden kann.

[0032] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist das Sicherungsmittel eine Schraube mit einem Außengewindeabschnitt, wobei die Ventilausnehmung in diesem Fall insbesondere einen entsprechend ausgebildeten Innengewindeabschnitt aufweist, so dass das Sicherungsmittel in die Ventilausnehmung eingeschraubt werden oder sein kann.

[0033] Alternativ könnte das Sicherungsmittel aber auch ein Einpressbauteil, beispielsweise ein Einpressstopfen oder ein Einpressstift oder dergleichen sein. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie sich zum einen schwieriger wieder aus der Ventilausnehmung entfernen lassen und zum anderen Pressverbindungen in der Regel bei stärkeren Temperaturschwankungen möglicherweise weniger prozesssicher sind. Ferner kann die erfindungsgemäße Ausnehmung das Ausbilden einer prozesssicheren, insbesondere betriebsfesten, Befestigung des Sicherungsmittels erschweren.

[0034] Bevorzugt ist das Sicherungsmittel eine kopflose Schraube, beispielsweise eine Madenschraube, ein Gewindestift oder eine Schraube mit einem madenförmigen Gewindeabschnitt. Grundsätzlich ist alternativ aber auch die Verwendung einer Schraube mit Kopf möglich.

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt [0035] Eine kopflose Schraube, insbesondere mit einem madenförmigen Außengewindeabschnitt, hat jedoch den Vorteil, dass sich auf besonders einfache Art und Weise eine Ausnehmung in die Schraube einbringen lässt. Besonders einfach lässt sich eine Nut in den Außengewindeabschnitt, insbesondere in das Außengewinde, einbringen, insbesondere eine sich parallel zur Längsachse der Schraube erstreckende Nut und insbesondere eine Nut, welche sich über die gesamte Länge des Außengewindeabschnitts in axialer Richtung erstreckt.

[0036] Weist die Schraube hingegen einen Schraubenkopf auf, kann es vorteilhaft sein, im Bereich des Außengewindeabschnitts die Ausnehmung als Nut auszubilden, beispielsweise als rechteckige Nut, welche sich insbesondere parallel zur Längsachse der Schraube erstreckt, wobei die Nut am Schraubenkopf in eine durch den Schraubenkopf verlaufende Durchgangsöffnung übergehen kann, insbesondere gerade, d.h. entlang einer geraden, um das Hydraulikmedium erst über das Gewinde und dann durch den Schraubenkopf hindurch aus der Ventilausnehmung austreten zu lassen.

[0037] Dadurch lässt sich ein gerader Strömungsweg mit einem geringen Strömungswiderstand realisieren und somit ein guter Abfluss von Hydraulikmedium.

[0038] Alternativ zu einer Durchgangsöffnung im Schraubenkopf oder zusätzlich zu dieser kann auch eine Nut in eine Außenfläche des Schraubenkopfes eingebracht sein, insbesondere, wenn der Schraubenkopf zylinderförmig ausgebildet ist.

[0039] Alternativ kann die Ausnehmung auch komplett, d.h. über ihre gesamte Länge, als Durchgangsöffnung ausgebildet sein, welche sich insbesondere vom Außengewindeabschnitt, insbesondere im Bereich eines radialen Zwischenraums zwischen Schraube und Ventilausnehmung, durch die Schraube hindurch, insbesondere bis zum Schraubenkopf, erstreckt, wobei das Hydraulikmedium in diesem Fall durch das Sicherungsmittel hindurch abfließen kann.

[0040] Es können auch mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein, insbesondere wie vorbeschrieben ausgestaltete Ausnehmungen, wobei ein erfindungsgemäßes, längenverstellbares Pleuel auch mehrere unterschiedlich ausgebildete Ausnehmungen aufweisen kann.

[0041] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, mündet die Ausnehmung in den Außengewindeabschnitt und/oder ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch eine in den Außengewindeabschnitt eingebrachte Nut gebildet, insbesondere durch eine parallel zur Längsachse der Schraube verlaufende Nut.

[0042] Dadurch lässt sich besonders effektiv ein in dem Zwischenraum anliegender und auf das Sicherungsmittel wirkender Hydraulikmediumdruck reduzieren, wodurch besonders effektiv eine Gefahr eines Lockerns oder Lösens des Sicherungsmittels reduziert werden kann.

[0043] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, bildet das Sicherungsmittel mit der Ventilausnehmung eine Dichtungsanordnung und dichtet die Ventilausnehmung gegen einen Austritt von Hydraulikmedium ab.

[0044] Dadurch kann eine separate Dichtung entfallen. Infolgedessen kann eine kompakte Ventileinrichtung bereitgestellt werden.

[0045] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Ausnehmung dazu ausgebildet, einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung zu ermöglichen, das aufgrund von Leckageeffekten über die Dichtungsanordnung in einen Zwischenraum, insbesondere einen radialen Zwischenraum, zwischen der Ventilausnehmung und dem Sicherungsmittel auf einer von der Ventileinrichtung abgewandten Seite der Dichtungsanordnung eingedrungen ist.

[0046] Mit einer derartigen Ausgestaltung kann das Sicherungsmittels sowohl zur Abdichtung der Ventilausnehmung genutzt werden als auch ein durch aufgrund von Leckageeffekten entstehender Hydraulikmediumdruck im Bereich des Außengewindeabschnitts des Sicherungsmittels, insbesondere der Schraube, reduziert werden und somit die Gefahr eines Lockerns oder

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Lösen des Sicherungsmittels reduziert werden.

[0047] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Ventilausnehmung einen als Dichtfläche ausgebildeten Innenflächenabschnitt auf und das Sicherungsmittel einen als Dichtfläche ausgebildeten Außenflächenabschnitt, wobei die Dichtfläche der Ventilausnehmung und die Dichtfläche des Sicherungsmittels derart ausgestaltet sind und derart Zusammenwirken, dass sie eine Dichtungsanordnung, insbesondere die Dichtungsanordnung, zur Abdichtung der Ventilausnehmung gegenüber einem Austritt von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung bilden, wobei die Ausnehmung insbesondere nicht in eine der Dichtflächen der Dichtungsanordnung mündet oder unmittelbar an eine der Dichtflächen der Dichtungsanordnung angrenzt.

[0048] Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine gute Abdichtung der Ventilausnehmung, insbesondere eines Ventilraumes der Ventileinrichtung, erreicht werden kann und nur aufgrund von Leckageeffekten über die Dichtungsanordnung ausgetretenes Hydraulikmedium über die Ausnehmung abfließen kann, wobei dadurch insbesondere die Gefahr des Lockerns oder Lösens des Sicherungsmittels aufgrund des durch Leckageeffekte ausgetretenen Hydraulikmediums reduziert werden kann.

[0049] Dabei sind die beiden Dichtflächen vorzugweise jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet, eine als Innenfläche und eine als Außenfläche, und bilden insbesondere einen Dichtkegelstumpf.

[0050] In einer vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, die Ausnehmung in den Außengewindeabschnitt mündet und/oder zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch eine in den Außengewindeabschnitt eingebrachte Nut gebildet ist, insbesondere durch ein parallel zur Längsachse der Schraube verlaufende Nut, wobei sich die Ausnehmung insbesondere nicht bis an oder in die Dichtfläche der Schraube erstreckt, und insbesondere nicht in die Dichtfläche der Schraube mündet oder unmittelbar an die Dichtfläche der Schraube angrenzt.

[0051] Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine gute Abdichtung der Ventilausnehmung, insbesondere eines Ventilraumes der Ventileinrichtung, erreicht werden und nur aufgrund von Leckageeffekten über die Dichtungsanordnung ausgetretenes Hydraulikmedium über die Ausnehmung abfließen kann, wobei dadurch insbesondere die Gefahr des Lockerns oder Lösens des Sicherungsmittels aufgrund des durch Leckageeffekte ausgetretenen Hydraulikmediums reduziert werden kann.

[0052] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Pleuel, insbesondere die Längenverstelleinrichtung, einen Hydraulikzylinder mit einem ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum auf, welche insbesondere durch einen doppeltwirkenden Hydraulikkolben, der insbesondere als Stufenkolben, d.h. mit zwei unterschiedlich großen Wirkflächen, ausgebildet ist, getrennt sind.

[0053] In einer Weiterbildung weist das Pleuel ferner eine Hydraulikmedium-Zuleitung und/oder eine Drainage-Leitung auf, welche jeweils mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum und/oder dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum fluidkommunizierend verbindbar sind. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann die Länge des Pleuels unmittelbar über die Stellung des Hydraulikkolbens im Hydraulikzylinder eingestellt werden. Mittels der Längenverstelleinrichtung kann insbesondere ein Zu- und Abfluss eines Hydraulikmediums in und aus den beiden hydraulischen Arbeitsräumen des Hydraulikzylinders gesteuert werden.

[0054] Die bei der Bewegung des Pleuels wirkenden Kräfte können hierbei von dem Hydraulikzylinder aufgenommen und an das Hydraulikmedium weitergegeben werden. Sind die Hydraulikmedium-Zuleitung und gegebenenfalls die Drainage verschlossen, kann eine Veränderung der Länge der Pleuel verhindert werden. Ist die Hydraulikmedium-Zuleitung bzw. die Drainage dagegen geöffnet, besonders durch die entsprechende Schaltstellung des Schaltventils, kann, je nach anliegenden Kräften bzw. Drücken, eine Veränderung der Länge der Pleuel bewirkt

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werden.

[0055] Zur grundsätzlichen Funktionsweise eines derartig längenverstellbaren Pleuels wird auf die bereits erwähnte WO 2016/203047 A1 verwiesen.

[0056] In einer vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels kann die Längenverstelleinrichtung dabei für jeden hydraulischen Arbeitsraum insbesondere jeweils eine Steuerventileinrichtung, vorzugsweise eine vorbeschriebene Steuerventileinrichtung, zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum, sowie eine Rückschlagventileinrichtung aufweisen, über welche in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum während einer Hubbewegung Hydraulikmedium eingesaugt werden kann, aber nicht abfließen kann.

[0057] In einer vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels können beide Steuerventileinrichtung dabei mittels eines gemeinsamen, stangenförmigen, axial verschiebbaren Betätigungselements betätigt werden, wobei das Betätigungselement insbesondere mittels eines doppeltwirkenden Stellkolbens in Abhängigkeit von einem anliegenden Hydraulikdruck, insbesondere in Abhängigkeit von einem in einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, anliegenden Öldruck betätigbar ist.

[0058] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem längenverstellbaren Pleuel, das nach dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.

[0059] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Hubkolbenmaschine, die nach dem dritten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.

[0060] 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 alleine 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, sofern diese technisch sinnvoll sind.

[0061] Manche der genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl ein erfindungsgemäßes, längenverstellbares Pleuel sowie eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine und/oder ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Einige dieser Merkmale und Eigenschaften werden nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für ein erfindungsgemäßes längenverstellbares Pleuel als auch für eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine sowie für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.

[0062] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile und/oder Einrichtungen die gleichen Bezugszeichen aufweisen können, auch über mehrere Ausführungsbeispiele hinweg. Es zeigen, teilweise schematisch:

[0063] Fig. 1	ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, längenverstellbaren Pleuels in Seitenansicht,
[0064] Fig. 2	einen ersten Pleuelteil des längenverstellbaren Pleuels aus Fig. 1, ebenfalls in Seitenansicht, mit teilweiser Darstellung verborgener Konturen,
[0065] Fig. 3a	ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen Längenverstelleinrichtung des Pleuels aus den Fig. 1 und 2, dargestellt in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge,
[0066] Fig. 3b	ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen Längenverstelleinrichtung des Pleuels aus den Fig. 1 und 2, dargestellt in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge,
[0067] Fig. 4	einen vergrößerten Ausschnitt eines Bereichs oberhalb des großen Pleuelauges des Pleuels aus Fig. 1 in Ansicht von schräg oben, und

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt [0068] Fig. 5 einen Ausschnitt eines Schnittes durch das Pleuel aus Fig. 1 entlang der Schnittebene X-X‘.

[0069] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen längenverstellbaren Pleuels 1 in Seitenansicht, wobei das Pleuel 1 einen ersten Pleuelteil 2 bzw. einen ersten Pleuelstangenabschnitt 2 sowie einen zweiten Pleuelteil 4 bzw. einen zweiten Pleuelstangenabschnitt 4 aufweist. Dabei weist der erste Pleuelteil 2 des Pleuels 1 ein großes Pleuelauge 3 zur Verbindung des Pleuels 1 mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle und der zweite Pleuelteil 4 des Pleuels 1 ein kleines Pleuelauge 5 zu Verbindung des Pleuels 1 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Hubkolben auf. Der erste Pleuelteil 2 und der zweite Pleuelteil 4 sind dabei entlang einer Pleuellängsachse Z relativ zueinander verschiebbar, insbesondere teleskopartig ineinander und auseinander schiebbar, was durch den Doppelpfeil neben dem Pleuelschaft angedeutet ist, so dass eine wirksame Pleuellänge L des Pleuels 1 veränderbar, insbesondere einstellbar, ist, wobei die wirksame Pleuellänge mittels einer Längenverstelleinrichtung 7 verstellbar ist, wobei insbesondere eine minimale wirksame Pleuellänge und eine maximale wirksame Pleuellänge einstellbar sind.

[0070] Das Pleuel 1, insbesondere der erste Pleuelteil 2, weist im vorliegenden Beispiel zwei Steuerventilausnehmungen 6A und 6B und zwei Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B auf, die vorzugsweise oberhalb des großen Pleuelauges 3 und zwischen dem großen Pleuelauge 3 und dem kleinen Pleuelauge 5, insbesondere in einem Bereich des Pleuels 1 am großen Pleuelauge 3, angeordnet sind und in bevorzugter weise senkrecht zur Pleuellängsachse Z und parallel zu einer Kurbelwellenachse verlaufen, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Pleuels 1 in einer Hubkolbenmaschine.

[0071] In den Steuerventilausnehmungen 6A und 6B ist jeweils eine Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B (siehe Fig. 2) angeordnet und durch ein Sicherungsmittel 9, insbesondere eine in die jeweilige Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B eingeschraubte Verschlussschraube 9, festgesetzt, und dadurch insbesondere zum einen gegen ein Herausfallen aus der zugehörigen Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B gesichert sowie ferner in diesem Fall in axialer Richtung in der Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B fixiert.

[0072] In den Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B ist jeweils eine Rückschlagventileinrichtung 15A bzw. 15B (siehe Fig. 2) angeordnet und ebenfalls durch ein Sicherungsmittel 9 in Form einer Verschlussschraube 9 festgesetzt und dadurch ebenfalls zum einen gegen ein Herausfallen aus der zugehörigen Rückschlagventilausnehmung 8A bzw. 8B gesichert sowie ferner in axialer Richtung in der Rückschlagventilausnehmung 8A bzw. 8B fixiert.

[0073] Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Verschlussschrauben 9 dabei jeweils als kopflose Schrauben 9 ausgebildet, d.h. das Schraubgewinde erstreckt sich wie bei einer Madenschraube oder einem Gewindestift bis an wenigstens eine außenseitige Stirnseite heran, in diesem Fall jeweils bis an die von der zugehörigen, mittels der Verschlussschraube 9 in der jeweiligen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B gesicherten Ventileinrichtung 14A, 14B, 15A bzw. 15B abgewandten Stirnseite.

[0074] An dieser außenseitigen Stirnseite ist jeweils eine Vertiefung mit einer definierten Anschluss-Geometrie 25 (hier: Torx) für ein Zusammenwirken mit einem Montagewerkzeug, wie beispielsweise einem entsprechenden Schraubendreher eingebracht, wobei in Fig. 1 zugunsten einer übersichtlicheren Darstellung nur bei der Verschlussschraube 9, welche in die Ventilausnehmung 6A eingeschraubt ist, die Anschluss-Geometrie mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist, obwohl bei diesem Pleuel 1 sämtliche Verschlussschrauben 9 eine entsprechende TorxAnschluss- Geometrie aufweisen.

[0075] Die Verwendung von kopflosen Verschlussschrauben 9, deren Schraubgewinde sich jeweils bis an die jeweilige, von der zugehörigen Ventileinrichtung 14A, 14B, 15A bzw. 15B abgewandten Stirnseite erstreckt, hat den Vorteil, dass die Verschlussschrauben 9 jeweils vollständig innerhalb der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B angeordnet und insbesondere in dieser versenkt werden können, wodurch die Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt bzw. 8B auf besonders einfache Art und Weise stopfenartig verschlossen werden können.

[0076] Doch bevor die Ausgestaltung und die Funktion der Verschlussschrauben 9 näher beschrieben wird, wird im Folgenden, insbesondere anhand der Fig. 2 sowie der Fig. 3a und 3b zunächst die Funktionsweise der Längenverstelleinrichtung 7, wie sie bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 ausgebildet ist, näher erläutert.

[0077] Fig. 2 zeigt den ersten Pleuelteil 2 des längenverstellbaren Pleuels 1 aus Fig. 1, ebenfalls in Seitenansicht, mit teilweiser Darstellung verborgener Konturen, welche durch die gestrichelten Linien angedeutet sind. Anhand dieser ist erkennbar, dass der erste Pleuelteil 2 insbesondere einen sich entlang der Pleuellängsachse Z erstreckenden Führungs- und Hydraulikzylinder 10 aufweist. Der Hydraulikzylinder 10 ist dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, den in Figur 1 gezeigten zweiten Pleuelteil 4 des Pleuels 1 zumindest teilweise aufzunehmen und den zweiten Pleuelteil 4 zu führen, welcher innerhalb des Führungs- und Hydraulikzylinders 10 und entlang der Pleuellängsachse Z relativ zum ersten Pleuelteil 2 verschiebbar ist und insbesondere teleskopartig in den ersten Pleuelteil 2 einschiebbar und aus diesem herausziehbar ist zum Verändern der wirksamen Pleuellänge L.

[0078] Der vor dem Hydraulikzylinder 10 aufgenommene Teil des zweiten Pleuelteils 2 des Pleuels 1 ist dabei vorzugsweise als Hydraulikkolben 17 (vgl. Fig. 3a und 3b), insbesondere als Stufenkolben, ausgebildet und bildet zusammen mit dem Hydraulikzylinder 10 zwei in Fig. 2 nicht eingezeichnete, jedoch aus den Fig. 3a und 3b erkennbare hydraulische Arbeitsräume 10A und 10B bzw. (Hoch-)Druckräume. Der Hydraulikkolben 17 und der Hydraulikzylinder 10 sind dabei Teil der Längenverstelleinrichtung 7 zur Veränderung, insbesondere Einstellung, der wirksamen Pleuellänge L.

[0079] In Fig. 3a ist ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen Längenverstelleinrichtung 7 des Pleuels aus den Fig. 1 und 2 in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge dargestellt. Fig. 3b zeigt einen zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge.

[0080] Die Längenverstelleinrichtung 7 weist in diesem Fall einen ersten, unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A und einen zweiten, oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B auf, welche in bevorzugter und aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannter Weise (siehe beispielsweise WO 2016/203047 A1) mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind zum Verändern der wirksamen Pleuellänge L. Über Hydraulikkanäle 11A und 11B sowie über in den Steuerventilausnehmungen 6A und 6B bzw. den Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B (siehe Fig. 1) eingebrachte Steuerventileinrichtungen 14A und 14B und Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind die hydraulischen Arbeitsräume 10A und 10B mit einer Hydraulikmediumzuleitung 12, über welche der Längenverstelleinrichtung 7 insbesondere Hydraulikmedium aus dem Pleuellager im Bereich des großen Pleuelauge 3 des ersten Pleuelteils 2 zugeführt werden kann, fluidkommunizierend verbindbar.

[0081] Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B und Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind dabei dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss von der Hydraulikmediumzuleitung 12 in die Hydraulikkanäle 11A und 11B und weiter in die hydraulischen Arbeitsräume 10A und 10B zu leiten, und insbesondere den Hydraulikzylinder 10 der Längenverstelleinrichtung 7 zu steuern und damit die Längenverstellung des Pleuels 1, wobei jedem hydraulischen Arbeitsraum 10A und 10B jeweils eine Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B und eine Rückschlagventileinrichtung 15A bzw. 15B zugeordnet ist.

[0082] Die Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind dabei insbesondere dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss vom großen Pleuelauge 3 über die Hydraulikmediumzuleitung 12 und die Hydraulikkanäle 11A und 11B in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A oder 10B der Längenverstelleinrichtung 7 zu ermöglichen, einen Rücklauf bzw. Abfluss in die andere Richtung jedoch zu verhindern.

[0083] Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B sind ebenfalls dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss vom großen Pleuelauge 3 über die Hydraulikmediumzuleitung 12 und die

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Hydraulikkanäle 11A und 11B in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A oder 10B zu ermöglichen, dienen jedoch primär zum gezielten Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B.

[0084] Im Unterschied zu den Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B weisen die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B jeweils mindestens zwei Betätigungszustände auf, wobei in einem ersten Betätigungszustand ein Rücklauf aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B gesperrt ist und in einem zweiten Betätigungszustand freigegeben ist.

[0085] Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B weisen dazu jeweils einen in einem Ventilraum 31A bzw. 31B mittels einer hier nicht näher bezeichneten Ventilfeder gegen einen ebenfalls nicht näher bezeichneten Ventilsitz pressbaren Ventilkörper auf, welcher in den Fig. 3a und 3b ebenfalls nicht näher bezeichnet ist. Liegt der Ventilkörper am Ventilsitz an bzw. wird der Ventilkörper mittels der Ventilfeder gegen den Ventilsitz gepresst, ist die jeweilige Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B geschlossen und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B ist gesperrt.

[0086] Zum Öffnen der Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B kann der Ventilkörper jeweils mittels eines stangenförmigen, entlang einer Betätigungsachse axial verschiebbaren Betätigungselements 16 vom Ventilsitz weggedrückt und dadurch abgehoben werden. In diesem Zustand ist die Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B geöffnet und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B ist freigegeben. Das Betätigungsmittel 16 ist dabei in den Fig. 3a und 3b der Einfachheit halber als zwischen den Ventilkörpern verschiebbare Stange 16 dargestellt, welche koaxial zu nicht näher bezeichneten Ventilhubachsen der Ventilkörper verschiebbar ist, während bei dem Pleuel 1 das Betätigungsmittel 16 entlang einer senkrecht zu den Ventilhubachsen verlaufenden Achse verschiebbar ist und eine entsprechende Außenkontur aufweist, um die Ventilkörper von ihren Ventilsitzen abzuheben (vgl. Fig. 5). Das Betätigungsmittel 16 ist also in Fig. 3a und 3b nur schematisch dargestellt, um die Funktion zu erläutern - auch andere Ausführungen des Betätigungsmittels 16, insbesondere betreffend die Positionen der Steuerventileinrichtungen 14A, 14B und des (nicht mit Bezugszeichen versehenen) Kolbenelements des Betätigungsmittels 16, das durch variablen Öldruck betätigbar ist, zueinander, sind bei identischem Funktionsprinzip möglich.

[0087] Für einen verbesserten, insbesondere gleichmäßigeren Hydraulikmediumabfluss aus den zugehörigen hydraulischen Arbeitsräumen 10A und 10B durch die jeweils zugehörige Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B hindurch, kann, wie bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, jeweils in einem Hydraulikkanal zwischen dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B und der Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B jeweils eine Drossel 18A bzw. 18B vorgesehen sein, insbesondere zur Reduzierung einer Strömungsgeschwindigkeit.

[0088] Zum Umschalten der beiden Steuerventileinrichtungen 14, insbesondere jeweils zwischen dem ersten Betätigungszustand, welcher in Fig. 3a gezeigt ist und welcher eine maximale wirksame Pleuellänge bewirkt, und dem zweiten Betätigungszustand, welcher in Fig. 3b gezeigt ist und eine minimale wirksame Pleuellänge bewirkt, ist das Betätigungselement 16 in einer Betätigungsausnehmung des längenverstellbaren Pleuels 1, insbesondere innerhalb des zweiten Pleuelteils 2, axial beweglich, insbesondere verschiebbar, gelagert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement 16 dabei selbst hydraulisch betätigbar, insbesondere in Abhängigkeit eines anliegenden Öldrucks in einer Hubkolbenmaschine, wie beispielsweise in der WO 2016/203047 A1 beschrieben, während die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B mechanisch betätigt werden können. Grundsätzlich könnte das Betätigungsmittel 16 alternativ auch elektromechanisch oder ebenfalls mechanisch oder dergleichen betätigt werden.

[0089] Das Betätigungsmittel und die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B sind dabei derart ausgebildet und wirken derart zusammen, dass sich jeweils eine der beiden Steuerventileinrichtungen 14A und 14B im ersten Betätigungszustand befindet, d.h. dass ein Hydraulikmediumrücklauf aus einem der beiden hydraulischen Arbeitsräume 10A bzw. 10B gesperrt ist, während sich die andere Steuerventileinrichtung 14B bzw. 14A im zweiten Betätigungszustand befindet,

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt so dass ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem anderen hydraulischen Arbeitsraum 10B bzw. 10A freigegeben ist.

[0090] Ist beispielsweise, bezogen auf die Darstellung in den Fig. 3a und 3b ein Rücklauf über den linken Hydraulikkanal 11A gesperrt und ein Rücklauf über den rechten Hydraulikkanal 11B freigegeben, kann mit jedem Aufwärtshub durch die in Richtung des Hydraulikzylinders 10 jeweils öffnenden Ventileinrichtungen 14A und 15A Hydraulikmedium über die Hydraulikmediumzuleitung 12, durch die Ventileinrichtungen 14A und 15A hindurch sowie über die Hydraulikleitungen 11A in den Hydraulikzylinder 10, insbesondere den unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A, eingesaugt werden.

[0091] Aufgrund des durch die zugehörige Steuerventileinrichtung 14A gesperrten Rücklaufs kann aus dem hydraulischen Arbeitsraum 10A jedoch kein Hydraulikmedium abgeführt werden. Dadurch füllt sich dieser hydraulischen Arbeitsraum 10A zunehmend. Dadurch wiederum wird der zweite Pleuelteil 4 zunehmend aus dem ersten Pleuelteil 2 herausgeschoben und eine Vergrößerung der wirksamen Pleuellänge L bewirkt, insbesondere bis zur maximalen wirksamen Pleuellänge L.

[0092] In dem anderen, oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B kann sich durch den geöffneten Rücklauf aufgrund der anderen, sich im zweiten Betätigungszustand befindenden zugehörigen Steuerventileinrichtung 14B kein Gegendruck aufbauen.

[0093] Werden nun die beiden Steuerventileinrichtungen 14A und 14B mittels des Betätigungselements 16 betätigt, wobei die erste Steuerventileinrichtung 14A öffnet, so dass das Hydraulikmedium aus dem unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A abfließen kann, und die zweite Steuerventileinrichtung 14B schließt, so dass ein Rücklauf aus dem oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B im Bereich des Hydraulikzylinders 10 gesperrt ist, wird bei jedem Abwärtshub Hydraulikmedium aus dem unteren Arbeitsraum 10A herausgedrückt, während sich der obere Arbeitsraum 10B zunehmend füllt, wodurch sich die wirksame Pleuellänge L zunehmend, insbesondere bis zu ihrem Minimum, verringert.

[0094] Während des Betriebs eines derartig ausgebildeten Pleuels 1 in einer Hubkolbenmaschine, insbesondere in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, können dabei in den hydraulischen Arbeitsräumen 10A und 10B Hydraulikdrücke von mehr als 1000 bar, insbesondere bis zu 3000 bar, auftreten, die es zu beherrschen gilt.

[0095] Insbesondere wenn die Verschlussschrauben 9 dabei nicht nur zum Sichern der jeweiligen Ventileinrichtungen 14A, 14B, 15A und 15B in den zugehörigen Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B dienen, sondern gleichzeitig, wie bei diesem Pleuel 1, ferner einen Teil der jeweils zugehörigen Ventileinrichtung 14A, 14B, 15A bzw. 15B bilden und insbesondere auch zur Abdichtung der Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A bzw. 8B bzw. eines zugehörigen Ventilraums 31A bzw. 31B dienen (siehe Fig. 5), was weiter unten noch näher beschrieben wird, kann es aufgrund der hohen Hydraulikmediumdrücke zu Leckagen kommen und infolgedessen zu einem Eindringen von Hydraulikmedium in die Gewindebereiche, mittels welcher die Verschlussschrauben 9 jeweils in die Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B eingeschraubt und in der jeweiligen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B gehalten werden.

[0096] Infolge des Eindringens von Hydraulikmedium in den Gewindebereich kann es zu einem unerwünschten Lockern oder Lösen der Schraubverbindung kommen. Grundsätzlich können dazu die Verschlussschrauben mit Schraubensicherungen versehen werden, z.B. mit entsprechenden Klebstoffen. Um aber die Gefahr des Lockerns und/oder Lösens des Sicherungsmittels 9, in diesem Fall der Verschlussschrauben 9, weiter zu reduzieren, ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 in jede der Verschlussschrauben 9 jeweils erfindungsgemäß eine Nut 13 eingebracht (siehe Fig. 4), um das Abfließen, insbesondere das sofortige Abfließen, von in den Gewindebereich eingedrungenem Hydraulikmedium zu ermöglichen.

[0097] Wie anhand von Fig. 4 erkennbar ist, ist dabei in jede der Verschlussschrauben 9 jeweils eine sich parallel zur Längsachse der Verschlussschraube 9 erstreckende, gerade verlaufende /20

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Nut 13 eingebracht, welche insbesondere einen rechteckigen Nutquerschnitt aufweist und sich über die gesamte Länge des Gewindeabschnitts erstreckt. Zusätzlich können auch weitere derartige Nuten vorgesehen sein, wobei beispielsweise eine solche zusätzliche Nut zum Anbringen einer klebstoffartigen Schraubensicherung verwendet werden kann.

[0098] Fig. 5 zeigt ein Ausschnitt eines Schnittes durch das Pleuel 1 entlang der Schnittebene X-X‘ (vgl. Fig. 1), anhand der insbesondere das stopfenartige Verschließen der Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B durch die Verschlussschrauben 9 erkennbar ist.

[0099] Die Verschlussschrauben 9 weisen jeweils einen sich bis an die Stirnseite mit der Anschluss-Geometrie 25 angrenzenden Außengewindeabschnitt 19 auf, welcher jeweils in einen korrespondierend ausgebildeten Innengewindeabschnitt 21 der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B eingreift und mit diesem eine (in Fig. 5 nur angedeutete) Schraubverbindung bildet, wobei ein zugehöriger Außenflächenabschnitt, insbesondere der Außengewindeabschnitt 19, des Sicherungsmittels 9 mit einem zugehörigen Innenflächenabschnitt, insbesondere dem zugehörigen Innengewindeabschnitt 21, der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B, einen Zwischenraum 24 bildet, insbesondere einen radialen Zwischenraum 24.

[00100] Die Verschlussschrauben 9 dienen bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 dabei nicht nur als Sicherungsmittel 9, sondern zum einen zur Abstützung und Führung einer Ventilfeder 22, mittels welcher ein zugehöriger Ventilkörper 20, in diesem Fall eine Ventilkugel 20, gegen einen nicht näher bezeichneten Ventilsitz pressbar ist, um eine Ventilöffnung der zugehörigen Ventileinrichtung 14A, 14B, 15A bzw. 15B zu verschließen, sowie zum anderen zur Abdichtung der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B.

[00101] Dazu bilden die Verschlussschrauben 9 mit den zugehörigen Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B jeweils eine Dichtungsanordnung 23 in Form eines Dichtkegelstumpfes 23 aus, wobei die Verschlussschrauben 9 jeweils eine entsprechend ausgebildete Dichtfläche 23A aufweisen und die Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B eine entsprechend ausgebildete Dichtfläche 23B.

[00102] Die Verschlussschrauben 9 sind dabei so weit in die jeweils zugehörige Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B eingeschraubt, dass ihre Dichtfläche 23A jeweils mit einem ausreichenden Anpressdruck gegen die Dichtfläche 23B der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B gepresst wird und eine ausreichende Dichtwirkung der Dichtungsanordnung 23 bzw. des Dichtkegelstumpfes 23 erreicht wird.

[00103] Aufgrund der hohen, während eines Betriebs auftretenden Hydraulikmediumdrücke lassen sich, trotz eines hohen Anpressdruckes des Sicherungsmittels 9 an der Dichtfläche 23B der Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B, Leckagen in der Regel jedoch nicht vollständig vermeiden. Daher kann es zu einem Austreten von Hydraulikmedium über die Dichtungsanordnungen 23 in die Zwischenräume 24 kommen und damit zu einem Eindringen von Hydraulikmedium in die Gewindebereiche 19, 21. Infolgedessen kann es zu einem Lockern und/oder Lösen der Schraubverbindungen kommen, mittels welcher die Verschlussschrauben 9 jeweils in den zugehörigen Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B gehalten werden.

[00104] Um in den Zwischenraum 24 eingedrungenes Hydraulikmedium abzuführen und die Gefahr eines Lockerns und/oder Lösen der Schraubverbindungen der Verschlussschrauben 9 zu reduzieren, weist das Pleuel 1 erfindungsgemäß jeweils entsprechende Ausnehmungen 13 auf; bei diesem Pleuel 1 in Form von jeweils wenigstens einer in einen Außenflächenabschnitt des Sicherungsmittels 9 eingebrachten Nut 13, wobei die Nuten 13 jeweils einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B, insbesondere aus dem radialen Zwischenraum 24 im Bereich der Gewindeabschnitte 19 und 21, ermöglichen.

[00105] Die Nuten 13 sind bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 dabei jeweils nur in den Außengewindeabschnitt 19 eingebracht, wobei die Nuten 13 sich über dessen ganze Länge erstrecken und eine Nutlänge N aufweisen. In einer Variante eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 können auch mehrere Ausnehmungen 13 vorgesehen sein, insbe

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AT 521 518 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt sondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Ausnehmungen 13, wodurch mehr Hydraulikmedium gleichzeitig abfließen kann.

[00106] Alternativ oder zusätzlich könnten auch eine oder mehrere Ausnehmungen im den Innengewindeabschnitten 21 der Ventilausnehmungen 6A, 6B, 8A und 8B eingebracht sein.

[00107] Um eine möglichst gute Abdichtung der zugehörigen Ventilausnehmung 6A, 6B, 8A bzw. 8B zu erreichen, erstrecken sich die Ausnehmungen 13 dabei in vorteilhafter weise nicht bis an Dichtungsanordnung 23 heran, insbesondere nicht bis an oder in die Dichtfläche 23A der Verschlussschrauben 9 heran.

[00108] Die vorbeschriebenen Maßnahmen zur Vermeidung eines Lockerns und/oder Lösen eines Sicherungsmittels mit welchem ein oder mehrerer Teile der Ventileinrichtung in einer zugehörigen Ventilausnehmung gesichert werden können, insbesondere ein oder mehrere Teile einer Ventileinrichtung einer hydraulisch längenverstellbaren Pleuelstange eignen sich dabei nicht ausschließlich nur für Pleuel mit einer Längenverstelleinrichtung wie vorbeschrieben, die innerhalb eines Pleuelschafts angeordnet ist und eine teleskopartige Längenverstellung ermöglicht, sondern können prinzipiell auch, insbesondere gegebenenfalls unter Vornahme entsprechender, insbesondere trivialer Anpassungen, in längenverstellbaren Pleuelstangen eingesetzt werden, die eine anders ausgestaltete Längenverstelleinrichtung aufweisen, beispielsweise eine wie in der DE 10 2012 020 999 A1 beschriebene Längenverstelleinrichtung.

[00109] Des Weiteren ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere konstruktiver Art, möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

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BEZUGSZEICHENLISTE längenverstellbares Pleuel erster Pleuelteil großes Pleuelauge zweiter Pleuelteil kleines Pleuelauge

6A, 6B Steuerventilausnehmung

Längenverstelleinrichtung

8A, 8B Rückschlagventilausnehmung

Sicherungsmittel

Führungszylinder / Hydraulikzylinder

10A erster hydraulischer Arbeitsraum

10B zweiter hydraulischer Arbeitsraum

11A, 11B Hydraulikkanal

Hydraulikmediumzuleitung

Nut

14A, 14B Steuerventileinrichtung

15A, 15B Rückschlagventileinrichtung

Betätigungsmittel mit zweiten Pleuelteil verbundener Hydraulikkolben

18a, 18B Drossel

Außengewindeabschnitt

Ventilkörper

Innengewindeabschnitt

Ventilfeder

Dichtungsanordnung / Dichtkegelstumpf

23A Dichtfläche des Sicherungsmittels

23B Dichtfläche der Ventilausnehmung

Zwischenraum

Anschluss-Geometrie für Montagewerkzeug (hier: Torx)

31A, 31B Ventilraum

L wirksame Pleuellänge

N Nutlänge

Z Pleuellängsachse

Claims (14)

1. Patentansprüche

   1. Längenverstellbares Pleuel (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge (L) des Pleuels (1) veränderbar ist, wobei das Pleuel (1) zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge (L) eine hydraulische Längenverstelleinrichtung (7) aufweist, wobei die hydraulische Längenverstelleinrichtung (7)

   - wenigstens eine Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) mit einer Innenfläche (21),

   - wenigstens eine Ventileinrichtung (14A, 14B, 15A, 15B), und

   - wenigstens ein Sicherungsmittel (9) aufweist;

   wobei die Ventileinrichtung (14A, 14B, 15A, 15B) zur zumindest teilweisen Steuerung der Längenverstelleinrichtung (7) ausgebildet ist und wenigstens ein Bauteil der Ventileinrichtung (14A, 14B, 15A, 15B) in der Ventilausnehmung (6A, 6N, 8A, 8B) angeordnet ist und mittels des Sicherungsmittels (9) gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel (1) eine Ausnehmung (13) aufweist, welche einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) ermöglicht, wobei die Ausnehmung (13) in das Sicherungsmittel (9) und/oder in einem an das Sicherungsmittel (9) angrenzenden Bereich in die Innenfläche (21) der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) eingebracht ist.
2. 2. Längenverstellbares Pleuel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (9) zumindest teilweise innerhalb der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) angeordnet ist und die Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) stopfenartig verschließt.
3. 3. Längenverstellbares Pleuel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (9) Teil der Ventileinrichtung (14A, 14B, 15A, 15B) ist.
4. 4. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) einen Abfluss von Hydraulikmedium, das in einen Zwischenraum (24), insbesondere in einen radialen Zwischenraum (24), zwischen der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) und dem Sicherungsmittel (9) eingedrungen ist, aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) ermöglicht.
5. 5. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) zumindest abschnittsweise durch eine Durchgangsöffnung und/oder zumindest abschnittsweise durch wenigstens eine Nut (13) gebildet ist, insbesondere durch eine zumindest abschnittsweise durch das Sicherungsmittel (9) verlaufende Durchgangsöffnung und/oder durch eine zumindest abschnittsweise in eine äußere Umfangsfläche (19) des Sicherungsmittels (9) eingebrachte Nut (13) und/oder durch eine zumindest abschnittsweise in die Innenfläche (21) der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) eingebrachte Nut (13).
6. 6. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (9) einen Außenflächenabschnitt (19) aufweist, welcher mit einem korrespondierend zu diesem Außenflächenabschnitt (19) ausgebildeten Innenflächenabschnitt (21) der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) einen Zwischenraum (24) zwischen dem Sicherungsmittel (9) und der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) bildet, insbesondere einen radialen Zwischenraum (24), wobei die Ausnehmung (13) in diesen Zwischenraum (24) mündet und/oder zumindest abschnittsweise in dem zugehörigen Außenflächenabschnitt (19) des Sicherungsmittels (9) und/oder zumindest abschnittsweise in dem zugehörigen Innenflächenabschnitt (21) der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) verläuft.
7. 7. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (9) eine Schraube mit einem Außengewindeabschnitt (19) ist, insbesondere eine kopflose Schraube.

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8. 8. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) in den Außengewindeabschnitt (19) mündet und/oder zumindest teilweise durch eine in den Außengewindeabschnitt (19) eingebrachte Nut (13) gebildet ist, insbesondere durch ein parallel zu einer Längsachse des Sicherungsmittels (9) verlaufende Nut (13).
9. 9. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (9) mit der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) eine Dichtungsanordnung (23) bildet und die Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) gegen einen Austritt von Hydraulikmedium abdichtet.
10. 10. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) dazu ausgebildet ist, einen Abfluss von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) zu ermöglichen, das aufgrund von Leckageeffekten über die Dichtungsanordnung (23) in einen Zwischenraum (24), insbesondere einen radialen Zwischenraum (24), zwischen der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) und dem Sicherungsmittel (9) auf einer von der Ventileinrichtung (14A, 14B, 15A, 15B) abgewandten Seite der Dichtungsanordnung (23) eingedrungen ist.
11. 11. Längenverstellbares Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) einen als Dichtfläche (23B) ausgebildeten Innenflächenabschnitt aufweist und das Sicherungsmittel (9) einen als Dichtfläche (23A) ausgebildeten Außenflächenabschnitt, wobei die Dichtfläche (23B) der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) und die Dichtfläche (23A) des Sicherungsmittels (9) derart ausgestaltet sind und derart Zusammenwirken, dass sie eine Dichtungsanordnung (23), insbesondere die Dichtungsanordnung (23), zur Abdichtung der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) gegenüber einem Austritt von Hydraulikmedium aus der Ventilausnehmung (6A, 6B, 8A, 8B) bilden, wobei die Ausnehmung (13) insbesondere nicht in eine der Dichtflächen (23A, 23B) der Dichtungsanordnung (23) mündet oder unmittelbar an eine der Dichtflächen (23A, 23B) der Dichtungsanordnung (23) angrenzt.
12. 12. Längenverstellbares Pleuel (1) nach Anspruch 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) in den Außengewindeabschnitt (19) mündet und/oder zumindest teilweise durch eine in den Außengewindeabschnitt (19) eingebrachte Nut (13) gebildet ist, insbesondere durch ein parallel zur Längsachse der Schraube (9) verlaufende Nut, wobei sich die Ausnehmung (13) insbesondere nicht bis an oder in die Dichtfläche (23A) der Schraube erstreckt.
13. 13. Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem längenverstellbaren Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. 14. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Hubkolbenmaschine nach Anspruch 13.