CN108223790A - 用于连杆的柱塞和连杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱塞(14)、特别是用于连杆(100)的柱塞，所述连杆具有用于调整有效连杆长度的偏心轮调整装置，所述柱塞在液压室(16)中密封地可移动地引导，并且在所述柱塞中支承偏心轮调整装置的支撑杆(18)，其中柱塞(14)在外侧(22)上具有至少一个凹部(28；60)，在所述凹部中设置有耐磨优化的密封元件。本发明还涉及一种具有这种柱塞(14)的连杆(100)以及一种具有这种连杆(100)的内燃机。

Description

用于连杆的柱塞和连杆

技术领域

本发明涉及一种柱塞、特别是用于具有偏心轮调整装置的连杆的柱塞，所述连杆尤其用于具有可变的压缩比的内燃机，以及本发明涉及一种具有这种柱塞的连杆和一种内燃机。

背景技术

在内燃机中，高的压缩比对内燃机的效率产生积极的影响。通常将压缩比理解为在压缩之前的整个汽缸空间与在压缩之后的剩余汽缸空间的比值。然而，在具有外源点火装置的、具有固定的压缩比的内燃机、尤其汽油机中，压缩比仅允许选择这样高的，使得在全负载运行时避免内燃机的所谓的“爆震”。然而，对于内燃机的出现频率高得多的部分负载范围、即在汽缸填充少的情况下，选择具有较高数值的压缩比，而不会出现“爆震”。当压缩比能够可变地调节时，能够改进内燃机的重要的部分负载范围。为了调整压缩比，例如已知具有可变的连杆长度的系统。

从DE 10 2005 055 199A1中已知一种具有偏心调整装置的连杆。偏心调整装置的支撑杆分别与在液压室中可移动地引导的柱塞牢固连接。柱塞在其外侧上具有柔韧的密封器件。偏心轮调整装置因此与一个或两个往复柱塞置于有效连接。为了能够沿两个转动方向实现阻尼运动，存在两个可封闭的空间，在所述空间中设置有相应的液压体积。

偏心轮与用于转动偏心轮的第一和第二杠杆连接，其中第一杠杆与第一阻尼体积相关联并且第二杠杆与第二阻尼体积相关联。阻尼体积包括升降缸，所述升降缸形成阻尼体积的主要部分。阻尼体积也包括管路以及其他元件。阻尼体积也由在汽缸或类似于汽缸作用的空间元件中存在的流体形成。

偏心轮和升降缸的往复柱塞之间的连接借助于与偏心轮连接的杠杆以及传动杆而建立。经由两个使用的往复柱塞构成两个空间，其中针对每个转动方向将一个往复柱塞用于阻尼。使用的空间经由止回阀与压力油循环回路连接。所述压力油循环回路这样设置，使得油始终能够流入到所述空间中。因此，借助于设置在连杆中的阀，分别使一个空间与曲轴箱连接，而使另一空间经由阀保持关闭。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种柱塞，特别是用于连杆的柱塞，所述连杆具有用于调整有效连杆长度的偏心轮调整装置，所述连杆在优化密封的同时是使用寿命长的。

另一任务在于，提供一种用于具有可变的压缩比的内燃机的连杆，所述连杆具有这样的柱塞。

附图说明

从下面的附图说明中得出各优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求以组合的方式包含多个特征。本领域技术人员也可以符合目的的方式单独考虑这些特征并且将这些特征组变成其他合理的组合。

图中示例性地：

图1示出按照现有技术的连杆的纵剖图；

图2以纵剖图示出按照本发明的一个实施例的柱塞的第一构造方案；

图3以部分纵剖图示出按照本发明的第二实施例的密封元件；

图4以部分纵剖图示出按照第三实施例的密封元件；

图5以透视图示出按照第四实施例的密封元件；

图6以透视图示出按照第五实施例的密封元件；

图7以部分纵剖图示出按照本发明的一个实施例的柱塞的第六构造方案；

图8以部分纵剖图示出按照本发明的第七实施例的密封元件；

图9以部分纵剖图示出按照本发明的第八实施例的密封元件；

图10以部分纵剖图示出按照本发明的第九实施例的密封元件；

图11以部分纵剖图示出按照本发明的第十实施例的密封元件，以及

图12以透视图示出按照第五实施例的密封元件。

具体实施方式

在附图中，相同的或同类的部件用相同的附图标记表示。附图仅示出示例并且不理解成是限制性的。

图1中的已知的连杆100具有上部的连杆轴承孔12，所述连杆轴承孔设为用于容纳未示出的活塞销。所述活塞销以常规的方式固定插入到内燃机的燃烧室活塞中。上部的连杆轴承孔12经由连杆100与在图中下部的、大的连杆轴承孔13连接。

上部的连杆轴承孔12能借助于构成为偏心轮106的轴承构件围绕枢转轴线102枢转，所述枢转轴线平行地与上部的连杆轴承孔12的纵轴线104错开。对此，偏心轮嵌入到杠杆11的孔108中并且与杠杆11连接，该杠杆的两个臂部彼此在直径反向地延伸，在所述臂部上铰接有支撑杆18。支撑杆18在另一端部上与柱塞14铰接地连接，所述柱塞在液压室16的孔42中可移动地运动。在此，一个柱塞14从其所属的液压室16中移出方向移动，同时另一个的柱塞14相应地在移入方向移入到其所属的液压室16中。因此可能的是，偏心轮106在连杆100的孔内部围绕枢转轴线102运动。对此，支撑杆18例如借助连接活节10支承在柱塞14的容纳部中并且在那里用横向螺栓拧紧。支撑杆18以液压压力加载，所述液压压力存在于在与支撑杆18配合作用的液压室16中，其中柱塞14在液压室16中可移动地引导。借此，上部的连杆轴承孔12距在图中下部的连杆轴承孔13的连杆轴承轴线110的距离能够作为有效连杆长度变化，进而经由支承在上部的连杆轴承孔12上的支撑杆18，产生在内燃机的燃烧室中的可变的压缩比。

图2示出按照本发明的柱塞14的第一构造方案，所述柱塞尤其设为用于具有偏心轮调整装置的连杆100，所述偏心轮调整装置用于调整有效连杆长度。如从图2中可见的，柱塞14在液压室16中可移动地引导并且支承偏心轮调整装置的支撑杆18。在此，柱塞14在外侧22上具有至少一个凹部28，在所述凹部中设置有耐磨优化的密封元件26。凹部28在该实施例中构成为环绕的槽，所述槽可靠地容纳密封元件26。

柱塞14构成为用于滚珠轴承10的球头20的球头容纳部30，该球头设置在支撑杆18上，并且球头20在其外表面上通过保持元件52固定在球头容纳部30中以防止从球头容纳部30中滑出。球头容纳部30允许支撑杆18相对于柱塞14的非常大的运动自由度，因为支撑杆18能够在大的角度范围上运动。

保持元件52例如可以构成为柱塞14的至少部分可变形的壁44。由于基体22的壁44的变形，保持元件52能够以非常简单和低成本的方式借助于工具通过改型以符合目的的方式制造。

备选地，保持元件52如在图2中示出的实施方式中那样尤其构成为保持环50。保持环50尤其能够沿着其纵轴线对称地构成，从而能够防混淆地进行安装。备选地，构造方案也可以是不对称的。有利地，球头20在球头容纳部30中可枢转并且同时在轴向上仅能借助高的拔出力从球头容纳部30中拔出。

球头容纳部30包括拱曲的底部32，所述底部匹配于球头20的外部轮廓，并且球头20能够在所述底部上滑动，以便能够实现支撑杆18的倾斜。沿轴向方向朝向球头容纳部30的敞开的端部连接柱形的空间34，在所述空间中设置保持环50。

球头容纳部30在其敞开的端部上具有底切部36，所述底切部将保持环50轴向保持在球头容纳部30中。借此，得出防止保持环50进而球头20从球头容纳部30滑出或拔出的高的可靠性。

柱形的空间34以有益的方式用于将球头20引入到球头容纳部30中。柱形的空间34提供用于容纳保持环50的空间并且在直径方面大于球头20。拱曲的底部32在与球头20的接触区域中有利地匹配于球头20的外部轮廓，从而球节20能轻易枢转。同时，拱曲的底部32提供球头20沿轴向方向限定的最终位置。有利地，拱曲的区域32的深度例如与球头20的半径一样。

保持环50以预紧力贴靠球节容纳部30的壁38。对此，保持环50是断开的，尤其是开缝的，并且能够为了安装被按压到一起并且嵌入到球节容纳部30中。此外，开缝的保持环50能够简单地推移到支撑杆18上。

保持环50例如由塑料构成，并且在其在已安装状态下朝向球头20的端侧上具有指向径向内部的拱曲部54，所述拱曲部限制球头20的轴向运动。同时，在倾斜时球头能够以其外表面在拱曲部54上滑动。这允许在保持环50和球头20之间的尤其低磨耗的接触，从而也能够满足高的光洁度要求。此外，这种径向向内倾斜的拱曲部54允许支撑杆18在大的角度范围上的良好的运动自由度。

密封元件26构成为密封环并且具有矩形的横截面，由此在外侧22和液压室16的孔42的壁之间小间隙时能够实现良好的密封效果。矩形的横截面因此也能够形成密封元件26在液压室16的孔42的滑动面上的宽的作用面。由此，在密封效果好的同时实现良好的耐磨性能，这整体上有助于偏心轮调整装置的经济的运行。

作为用于密封元件26的材料设有PTFE(聚四氟乙烯)，所述PTFE具有尤其良好的耐磨和滑动性能。

尤其使用改性的PTFE、所谓的PTFE复合物能够实现特性的优化。

密封环26能够如在图2中示出的那样设置成填充槽的，然而也可设想其它的横截面形状。为了简单地安装密封环26，所述密封环可以设置成是开缝的，如从图5和6中得知的。同样地，PTFE密封环26也可以具有搭接的接合部，如在按照图12的实施例中可见的。

图3示出另一实施例的密封元件，其中PTFE密封环借助于O形密封环24被压紧到液压室16的孔42的壁上。

从图4中可见如下实施例，在该实施例中，密封环26构成为HNBR型材环。HNBR(氢化丁腈橡胶)就其特殊的化学稳定性和热学稳定性来说是已知的。型材环具有两个环绕的密封唇46、48，所述密封唇密封地贴靠在槽28或孔42的壁上，并且借助于PTFE支撑环56在所述密封唇的后侧上支撑。

此外，一种未示出的实施例设置为将密封环26构成为X形环。

按照图7示出的实施例相反地具有构成为O形环的密封环26，所述密封环设置成沿轴向方向借助于支撑环58支撑。

如按照图8的实施例示出的，也可行的是，密封元件设置在柱塞14的端侧的凹部60中。密封元件在此构成为密封皮碗组件，并且具有支撑环62、密封环64以及压力环66。原则上，由非弹性的材料、如灰口铸铁、PEEK(聚醚醚酮)等构成的密封环也能够嵌入到端侧的凹部60中。

同样地，能套装到端侧的凹部60上的覆盖件也能够设作为轴向的防移动装置。

图9还示出所谓的组合密封件作为密封元件，所述组合密封件具有滑动环68、弹性环70以及两个在侧向设置的支撑环72。

另一个在图10中示出的备选选的实施方式规定，除了密封环26之外在柱塞14上设置一个或多个引导元件或引导环74，所述引导元件或引导环尤其具有良好的滑动性能或作为其他的密封件起作用。

最后，根据图11，密封元件构成为弹性预紧的槽环76。

原则上也能够考虑的是，在液压室16的孔42中装入衬套，柱塞14分别在所述衬套上引导。

柱塞14有利地用于连杆100，所述连杆例如在具有可调节的压缩比的内燃机中使用，其中连杆100如在上文中描述的那样能够具有用于调整有效连杆长度的机构。

描述的密封元件原则上不限于提到的材料如HNBR或PTFE。原则上在本发明的范围中也能够使用本领域技术人员已知的全部密封元件的材料。也能够使用非弹性的材料，如灰口铸铁、PEEK等。

Claims (16)

1.一种柱塞(14)、特别是用于连杆(100)的柱塞，所述连杆具有用于调整有效连杆长度的偏心轮调整装置，所述柱塞在液压室(16)中密封可移动地引导，并且在所述柱塞中支承所述偏心轮调整装置的支撑杆(18)，其中所述柱塞(14)在外侧(22)上具有至少一个凹部(28；60)，在所述凹部中设置有耐磨优化的密封元件。

2.根据权利要求1所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封元件作为密封环(26)设置在形成为环绕的槽的凹部(28)中。

3.根据权利要求2所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)由聚四氟乙烯材料构成。

4.根据权利要求3所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)由改性聚四氟乙烯材料构成。

5.根据权利要求2至4之一所述的柱塞(14)，

其特征在于，

在所述环绕的槽和所述密封环(26)之间设置有O形环(24)。

6.根据上述权利要求2至5之一所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)具有狭缝或搭接的接合部。

7.根据权利要求2所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)构成为氢化丁腈橡胶型材环。

8.根据权利要求2或7所述的柱塞(14)，

其特征在于，

设有用于支撑密封环(26)的支撑环(56)。

9.根据权利要求2所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)构成为X形环。

10.根据权利要求2所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封环(26)构成为O形环，所述O形环设置成借助于支撑环(58)支撑。

11.根据权利要求1所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封元件作为密封皮碗组件设置在所述凹部中。

12.根据权利要求1所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封元件以组合密封件形式设置在形成为环绕的槽的凹部中。

13.根据权利要求1所述的柱塞(14)，

其特征在于，

所述密封元件构成为弹性预紧的槽环(76)。

14.根据权利要求1所述的柱塞(14)，

其特征在于，

在所述柱塞上设置有一个或多个引导环(74)。

15.一种连杆(100)，所述连杆具有至少一个根据上述权利要求之一所述的柱塞(14)，其中尤其所述连杆(100)具有用于调整有效连杆长度的机构。

16.一种具有可调节的压缩比的内燃机，所述内燃机具有根据权利要求15所述的至少一个连杆(100)。