CN110382882A - 带有止动面的长度可调节的连杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于往复式活塞发动机的长度可调节的连杆(10)，一种往复式活塞发动机和一种具有往复式活塞发动机的车辆，其中，连杆(10)具有带有引导缸(17)的第二连杆部分(12)和带有引导轴(15)的第一连杆部分(11)，其中，引导轴(15)被引导缸(17)容纳并且为了调节有效连杆长度可以相对于引导缸运动，其中，第一连杆部分(11))具有第一止挡面(20)，第二连杆部分(12)具有第二止挡面(21)，其中，第一止挡面(20)在第二止挡面(21)上的抵接限制了在第一连杆部分(11)和第二连杆部分(12)之间的在第一方向上的相对运动，和其中，当第一止挡面(20)抵接在第二止挡面(21)上时，沿着连杆(10)的纵轴线作用于连杆(10)上的压力(F)的至少一部分从引导轴(15)旁边经由在第一止挡面(20)和第二止挡面(21)从第一连杆部分(11)传递到第二连杆部分(12)中和/或反之亦然。

Description

带有止动面的长度可调节的连杆

技术领域

本发明涉及一种用于往复式活塞发动机，特别是用于往复式活塞内燃机的长度可调节的连杆，其中，连杆具有至少一个第一连杆部分和第二连杆部分，其中，第二连杆部分在其面向第一连杆部分的端部处具有带有引导缸的部段，其中，第一连杆部分在其面向第二连杆部分的端部处具有与引导缸相对应地设计的引导轴，其中，第一连杆部分的引导轴在连杆的按照功能的使用状态下至少部分地被引导缸容纳并且为了调节有效连杆长度可以相对于引导缸运动，特别是沿着连杆的纵轴线。

此外，本发明涉及一种具有至少一个长度可调节的连杆的往复式活塞发动机，特别是往复式活塞内燃机以及一种具有往复式活塞发动机，特别是具有往复式活塞内燃机的车辆。

背景技术

通常并且也在本发明的意义上将杆状连接元件称为连杆，该杆状连接元件在往复式活塞发动机中用于将曲轴与往复活塞连接。在这种情况下，连杆用于将往复活塞的线性运动，特别是往复活塞的线性摆动的轴向运动，该往复活塞通常是动力活塞或工作活塞，转换成曲轴的圆形运动，或相反地，将曲轴的圆形运动转换成往复活塞的线性运动。

一种轴被看作是在本发明的意义上的曲轴，该轴被设计用于优选地在往复式活塞发动机中将一个或多个往复活塞的线性摆动运动，特别是平移运动，特别地借助于连杆，转换成旋转运动或反过来地，将旋转运动转换成平移运动。

为了连接往复活塞和曲轴，连杆通常在其两个端部处各具有一个通常为连杆孔形式的连杆轴承，其中，基于在往复式活塞发动机中连杆的按照功能的安装状态，连杆通常在活塞侧的端部处具有较小的连杆孔和在曲轴侧的端部处具有较大的连杆孔。借助于支承在小连杆孔中的活塞销可以在连杆的活塞侧的端部处连接往复活塞。通过较大的连杆孔可以将连杆连接在曲轴上，其中，在较大的连杆孔中通常布置被设计成滑动轴承的连杆轴承，该连杆轴承可以用液压介质，特别是用往复式活塞发动机的机油润滑。

在这种情况下，连杆通常各围绕一个旋转轴线可旋转地围绕曲轴和活塞来进行支承，其中，在两个旋转轴线之间的距离限定了有效或有效连杆长度。通过改变有效连杆长度，特别是通过调节有效连杆长度，可以在往复式活塞发动机中改变压缩比，因为有效连杆长度的变化引起活塞运动的上止点的移动。

因此，长度可调节的连杆特别地在具有可变压缩比的往复式活塞发动机中被用于调节压缩比。通过改变有效连杆长度来改变压缩比基本上是从现有技术中已知的，例如从DE102012020999A1或WO2015/055582A2中已知。

在DE102012020999A1中描述的长度可调节的连杆具有布置在较小的连杆孔中的偏心件，其中，为了调节偏心件，设置了两个至少部分地布置在连杆体外部的液压缸，该液压缸可以利用来自往复式活塞发动机的机油被供应液压介质。为了控制两个液压缸并因此调节连杆的长度，设置了具有两个阀的控制装置，借此可以分别这样地对两个液压缸施加液压介质，即产生连杆长度的所期望的改变。

从WO2015/055582A2中已知一种长度可调节的连杆，该连杆具有液压长度调节装置，该长度调节装置具有布置在连杆内的液压缸，其中，连杆具有第一连杆体部段和第二连杆体部段，该第一连杆体部段和第二连杆体部段可以沿着连杆的纵轴线彼此相对地移动并且特别地可以伸缩式地推入彼此中或从彼此中推出。两个连杆体部段之一在此形成长度调节装置的液压缸而另一个连杆体部段形成相关的液压活塞。为了控制长度调节装置，设置了可液压操作的控制装置，该控制装置具有可垂直于曲轴轴线在连杆的纵向中心平面中轴向移动的、单向作用的调节活塞，作为调节元件。调节活塞可以在往复式活塞发动机中的连杆的按照功能的使用状态下借助于在相关的往复式活塞中施加的发动机机油压力在抵抗借助于复位弹簧产生的复位力下从第一调节位置轴向地移动到第二调节位置，其中，根据调节活塞的调节位置的不同情况，液压长度调节装置的一个或多个液压入口或液压出口被释放或被封闭。通过复位弹簧的弹簧刚度可以设定，从哪个发动机机油压力起应该将调节活塞从第一调节位置移动到第二调节位置。

从现有技术中已知用于连杆的长度调节的各种设计构想，特别是已知用于控制这种长度调节装置的各种设计构想以及关于连杆本身的构造的各种设计构想。

在长度可调节的连杆中的一个挑战尤其在于，实现在往复式活塞发动机中，特别是在用于车辆的往复式活塞内燃机中的运行所需要的连杆强度。

此外，另一个挑战是，在限定的时间内保持调节的有效连杆长度恒定，以便能够在限定的时间内调定恒定的压缩比。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于往复式活塞发动机的、可替代的、长度可调节的连杆，优选地一种改进的长度可调节的连杆，特别是一种连杆，通过该连杆可以在没有明显的重量增加下实现所需连杆强度和/或它的有效连杆长度可以在更长的限定时间上保持恒定。此外，本发明的目的是提供一种可替代的往复式活塞发动机，特别是一种改进的往复式活塞发动机，以及一种可替代的具有往复式活塞发动机的车辆，特别是一种改进的车辆。

根据本发明，这些目的是通过独立权利要求的教导实现的。本发明的优选的扩展方案是从属权利要求的主题并且在下面更详细地说明。权利要求的措辞被包含到说明书的内容中。

在根据本发明的连杆中，第一连杆部分具有第一止挡面并且第二连杆部分具有第二止挡面，其中，第一止挡面在第二止挡面上的抵接限制了在第一方向上的相对运动。特别地，连杆被这样地构造，即当第一止挡面抵接在第二止挡面上时，特别地在最小有效连杆长度下，沿着连杆的纵轴线作用于连杆上的压力的至少一部分从引导轴旁边经由第一止挡面和第二止挡面从第一连杆部分传递到第二连杆部分中，并且/或者，反之亦然。

由于根据本发明设置的两个止挡面，根据本发明的连杆具有优点，即特别是在最小有效连杆长度下，也就是说，特别是在连杆的被最大地“收缩的状态”下，沿着纵轴线作用到连杆上的压力的至少一部分可以绕过引导轴从第一连杆部分传递到第二连杆部分中，并且/或者，反之亦然。由此可以减小作用在引导轴上的压力，并且可以使引导轴卸载。特别地，可以降低引导轴弯折的风险，在某些情况下甚至可以完全避免。

结果，可以更小地设计引导轴的尺寸。特别地，引导轴的横截面至少在其长度的一部分上可以选择得更小，从而引导轴在该区域中需要更小的空间，因此可以实现液压长度调节装置的更有利的设计方案。

根据本发明的长度可调节的连杆的引导缸可以被设计成垂直的圆柱体或者替代地被设计成一般的柱体。换句话说，这意味着，根据本发明的、长度可调节的连杆的引导缸可以具有圆形横截面或在其轴向长度上偏离圆形形状的横截面，特别是任何横截面形状，并且被设计成倾斜的或垂直的柱体。重要的仅仅是，这样地设计引导缸和引导轴，特别是这样地相互对应地设计引导缸和引导轴，即可以实现为了调节有效连杆长度所需要的功能性。

优选地，根据本发明的、长度可调节的连杆的引导缸被设计成具有至少一个底面的普通中空柱体，特别地被设计成具有垂直于中空柱体的纵轴线布置的底面的垂直中空柱体。优选地，引导缸的纵轴线在此与连杆的纵轴线重合。特别优选地，中空圆筒的底面是圆形或矩形构造的。然而，原则上任何几何形状都可以用于底面。中空圆筒优选被设计成是敞开的或是至少部分封闭的。特别优选地，引导缸被设计成是至少部分烧杯形的或盲孔形的。

优选地，第一连杆部分，特别是第一连杆部分的引导轴，被可滑动地支承在第二连杆部分中，特别是在引导缸中，其中，为了调节有效连杆长度，优选地，第一连杆部分的引导轴可以至少部分地插入到第二连杆部分的引导缸中和/或可以从引导缸中拉出来。优选地，第一连杆部分和第二连杆部分为了调节有效连杆长度可以伸缩状地相对于彼此移动，其中，在本发明的意义上，伸缩状的、相对于彼此的相对移动被理解为沿着共同的移动轴线向彼此中推入和/或从彼此中拉出，特别是在没有一个或多个相关部件围绕移动轴线的旋转的情况下。如果引导轴和引导缸可以伸缩状地推入彼此中或从彼此中拉出，则在一些情况下是有利的。

如果引导轴和引导缸可以心轴状地推入彼此中或从彼此中拉出，特别是在引导轴和/或引导缸围绕移动轴线的旋转下，沿着共同的移动轴线相对于彼此运动，则在一些情况下可能是有利的。

但是，在这种情况下，优选这样地设计连杆，即第一连杆部分和第二连杆部分在此不围绕移动轴线旋转，而是仅沿着移动轴线相对于彼此地运动，也就是说仅仅是平移地运动。这可以通过引导轴和/或引导缸在各自所属的连杆部分中的相应的支承来实现。

在根据本发明的连杆的一个有利的设计方案中，连杆被这样地设计，即第一止挡面在第二止挡面上的抵接限制了在第一连杆部分和第二连杆部分之间的导致有效连杆长度缩短的相对运动。特别地，根据本发明的连杆被这样地设计，即第一止挡面在第二止挡面上的抵接限制了第一连杆部分和第二连杆部分向彼此中的推入并且因此限制有效连杆长度的减小，特别是限制有效连杆长度的(进一步的)缩短。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第一连杆部分和/或第二连杆部分具有连杆轴承的至少一个元件，优选地连杆孔，其中，第一连杆构件特别地被设置用于与往复式活塞内燃机的往复活塞相连接。第二连杆构件特别地被设置用于与往复式活塞内燃机的曲轴相连接。优选地，第一连杆部分具有较小的连杆孔，其尤其形成活塞销轴承。优选地，第二连杆部分具有较大的连杆孔，其尤其用作曲轴轴承。

为了与往复式活塞发动机的往复活塞，尤其是往复式活塞内燃机的往复活塞相连接，第一连杆部分可以特别地借助于连杆孔，优选地以从现有技术中足够公开的方式和方法借助于活塞销与往复式活塞发动机的往复活塞相连接。替代地，第一连杆部分可以与活塞销牢固地连接，其中，在这种情况下，要与连杆连接的往复式活塞发动机的往复活塞具有相应的孔，与连杆牢固地连接的活塞销可以被该孔容纳并且与连杆牢固地连接的活塞销尤其可以被支承在该孔中。

第二连杆部分优选地被设计用于连接到往复式活塞发动机的曲轴上并且优选地，如在现有技术中通常的那样，可以借助于较大的连杆孔连接到曲轴上。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，连杆具有用于调节有效连杆长度的液压长度调节装置，其中，长度调节装置优选地具有至少一个液压缸，该液压缸具有活塞、第一液压工作室和第二液压工作室，其中，长度调节装置的活塞尤其是第一连杆部分的一部分并且液压缸尤其是第二连杆部分的一部分。

根据本发明的连杆的长度调节装置原则上可以以各种不同的方式和方法设计，例如在WO2015/055582A2中描述的长度调节装置，其中，关于适用于根据本发明的连杆的长度调节装置的设计可能性和工作方式方面的更详细的细节参考上述文献。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，在根据本发明的连杆中，引导缸形成长度调节装置的液压缸并且引导轴形成活塞，其中，长度调节装置的活塞，特别是引导轴，将长度调节装置的液压缸划分成第一液压工作室和第二液压工作室。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，引导轴优选地被设计成双侧作用的活塞，特别是双侧作用的多级活塞，并且具有第一有效液压面和第二有效液压面，其中，第一有效液压面与长度调节装置的第一液压工作室相关联并且多级活塞的第二有效液压面与第二液压工作室相关联。在这种情况下，第二有效液压面优选地尤其布置在引导轴的与引导轴的自由端背离的一侧上。特别地，第二有效液压面的尺寸为第一有效液压面的至少0.3倍，优选至少0.4倍，尤其是至少0.5倍，优选至少0.6倍。

在往复式活塞发动机中，特别是在往复式活塞内燃机中运行时，在工作冲程期间在长度调节装置的两个液压工作室中产生高的液压工作压力，其对长度调节装置的液压工作室的密封提出高的要求。可使用的液压工作表面越小，由压力和/或拉力产生的压力就越大。即使小的泄漏，也就是说，即使少量液压介质的流出就已经可以导致在液压长度调节装置的相应工作室中的压力降低并因此导致连杆的压缩或回弹和/或不期望的长度调节。这个问题特别是在高转速时会增大。

由于根据本发明可以实现引导轴的较小的尺寸设计，在根据本发明的连杆中可以在活塞上提供较大的液压工作面，特别是在活塞的面向第一连杆部分的一侧上。由此可以改善当在往复式活塞发动机中使用根据本发明的连杆时在活塞上的液压长度调节装置中产生的液压比，特别是可以降低所产生的液压压力，这可以基于在直径上较小尺寸的引导轴而主要通过较大的第二有效液压面来实现。特别地，本发明可以提供一种可液压地调节长度的连杆，其中第二有效液压面的尺寸允许至少为0.3倍，优选为0.4倍。尤其至少为0.5倍。结果，反过来，可以减少或甚至完全避免被调节的有效连杆长度的不希望的变化的风险。特别地，被调节的有效连杆长度的不希望的变化可以由于压缩和/或回弹效应被减少和/或甚至完全避免，该压缩和/或回弹效应由在往复式活塞内燃机的气缸的燃烧室中的燃烧过程期间产生力和因此产生的高压引起。

在根据本发明的连杆中，长度调节装置的液压缸优选完全处于连杆内，特别是处于连杆体内，其中，在本发明的意义上的连杆体被理解为在活塞侧的连杆端部和曲轴侧的连杆端部之间的杆状部段。

用于长度调节装置所需的液压供应优选地通过液压介质供应管线进行，其中，液压介质供应管线尤其可以经由曲轴侧的连杆轴承供应液压介质。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第二止挡面是从引导缸向外延伸的面，优选地是从引导缸沿径向向外延伸的面，特别是环绕地形成的面。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第二止挡面至少部分地通过面向第一连杆部分的引导缸的壁的边缘表面形成。边缘表面在此优选地垂直于引导缸的外周面延伸，特别是垂直于连杆的纵轴线。由此可以以特别简单的方式和方法形成第二止挡面。也就是说，优选地，引导缸的面向第一连杆部分的边缘的表面至少部分地形成第二止挡面。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第一止挡面是从引导轴向外延伸的面，优选地是从引导轴沿径向向外延伸的面，特别是环绕地形成表面。第一止挡面优选地平行于第二止挡面延伸，特别是垂直于引导轴的纵轴线，特别优选地垂直于连杆的纵轴线。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第一连杆部分以至少两部件的方式构造，其中，第一连杆部分优选地由至少一个第一部段和引导轴组成，并且其中，引导轴在其与第二连杆部分背离的端部区域中特别地与第一部段相连接。特别地，引导轴在这种情况下被第一部段容纳。优选地，在这种情况下，第一连杆部分的连杆轴承的至少一个元件，特别是较小的连杆孔，是第一连杆部分的第一部段的一部分。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，引导轴在其与第二连杆部分背离的端部的区域中与第一部段旋拧在一起。优选地，引导轴在这种情况下被拧入第一连杆部分的第一部段中，特别是利用其与第二连杆部分背离的端部。由此可以以特别简单的方式和方法形成具有引导轴的第一连杆部分。特别地，由此可以以特别简单的方式和方法制造具有小公差的引导轴，因为可以与第一连杆部分的第一部段相独立地制造引导轴。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，第一连杆部分的第一止挡面至少部分地由第一连杆部分的第一部段的孔的壁的、面向第二连杆部分的边缘表面形成。优选地，在第一连杆部分的第一部段中的孔优选地具有用于容纳引导轴的内螺纹，特别是用于将第一部段与引导轴旋拧在一起的内螺纹。

如果第二连杆部分是多个部件地设计的，在一些情况下可能是有利的，其中，如果将引导缸拧入第二连杆部分的一个部段中，则可能是特别有利的。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，引导轴的有效长度相对于引导缸的深度被这样地设计尺寸，即在缩短有效连杆长度时，在第一止挡面抵接在第二止挡面上之前，首先引导轴的面向第二连杆部分的端部与引导缸紧压在一起。

作为引导轴的有效长度，在本发明的意义上被理解是在第一止挡面，特别是其面积形心和首先与引导缸紧压在一起的面，特别是其面积形心之间的距离，该距离被投影到引导轴相对于引导缸的移动轴线上，也就是说，是平行于引导轴的移动轴线进行测量的，其中，首先与引导缸紧压在一起的面优选地形成引导轴的最下面的端部。

作为在本发明的意义上的引导缸的深度，是指在第二止挡面，特别是其面积形心，和首先与引导轴紧压在一起的面，特别是其面积形心，之间的距离，该距离被投影到引导缸相对于引导轴的移动轴线上，其中，首先与引导轴紧压在一起的面优选地至少部分地形成引导缸的底部。

换句话说，这意味着，在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，引导轴的尺寸被设计成优选稍微长于引导缸的深度，从而当缩短有效连杆长度时，在第一连杆部分的第一止挡面抵接在引导缸的第二止挡面上和/或与该第二止挡面紧压在一起之前，引导轴首先与引导缸紧压在一起，其中，第二止挡面尤其由引导缸的上边缘形成。

在根据本发明的连杆的另一个有利的设计方案中，连杆被这样地设计，即第一止挡面仅在到达限定的、沿着纵轴线作用到连杆上的压力时才与第二止挡面紧压在一起。

为此目的，优选地，引导轴的有效长度相对于引导缸的深度以及引导轴的直径被这样地设计尺寸并且引导轴的材料特性被这样地选择，即在引导轴与引导缸已经紧压在一起之后，用于使第一止挡面与第二止挡面接触所需要的引导轴的变形特别地基本上在达到限定的压力时才得以实现。在这种情况下，优选这样地设计连杆，特别是这样地选择限定的压力，即在引导轴已经与引导缸紧压在一起之后，可以通过具有第二止挡面的引导轴的弹性变形使第一止挡面与第二止挡面接触。特别地自达到限定的压力起，也就是说，特别地在超过限定的压力时，沿着连杆的纵轴线作用到连杆上的压力的一部分可以从引导轴旁边经由第一止挡面和第二止挡面从第一连杆部分传递到第二连杆部分中，并且/或者，反之亦然。

利用根据本发明的连杆的这种设计方案，特别地根据需要，可以将产生的压力有利地分布在连杆的多个部件上。通过引导轴的仅仅部分的卸载，其余部件的附加负载较低。

在根据本发明的连杆的一个替代的有利的设计方案中，在第一止挡面搁置在第二止挡面上时，施加到连杆上的压力完全地从引导轴旁边经由第一止挡面和第二止挡面从第一连杆部分传递到第二连杆部分中，并且/或者，反之亦然。

在根据本发明的连杆的另一个有利的替代的设计方案中，为此，引导轴的有效长度的尺寸被设计得小于引导缸的深度，从而在缩短有效连杆长度时在引导轴的面向第二连杆部分的端部与引导缸紧压在一起之前，第一止挡面抵接在第二止挡面上或进入抵接。换句话说，这意味着，在这种情况下，引导轴的有效长度的尺寸优选被设计得小于引导缸的深度，从而原则上避免了在引导轴和引导缸之间形成过度挤压并且在缩短有效连杆长度时，在引导轴的面向第二连杆部分的端部到达引导缸的底部之前(在该具体描述的设计方案中端部尤其绝不会到达底部)，特别地总是第一止挡面碰撞在第二止挡面上。以这种方式和方法，作用在引导轴上的压力可以保持得特别小。这允许引导轴的特别小的尺寸设计，特别是在其横截面方面。

如果引导轴和/或引导缸分别是被拧入的，那么可以以特别简单的方式和方法调节引导轴的有效长度和/或最小和/或最大有效连杆长度，特别是当引导轴和/或引导缸被旋转对称地设计时，即通过仅仅或多或少地拧入相关的连杆部分的部段中。

一种根据本发明的往复式活塞发动机的特征在于，它具有根据本发明设计的连杆。

一种根据本发明的具有往复式活塞发动机的车辆的特征在于，它具有根据本发明的往复式活塞发动机。

除了由权利要求和说明书中获知以外，这些和其他特征也从附图中获知，其中，各个特征可以分别单独地或者多个地在相互组合的形式下在本发明的设计方案中实现，只要它在技术上是有意义的。

附图说明

下面借助于在附图中示出的非限制性的实施例更详细地解释本发明，其中，具有相同功能的部件具有相同的附图标记。在附图中至少部分地示意性地示出：

图1a以透视图示出了根据本发明的连杆的第一实施例，

图1b以剖视图示出了图1a中的根据本发明的连杆，

图2同样以剖面图示出了图1a和1b中的根据本发明的连杆的一个放大的局部，

图3a同样以剖面图示出了处于第一状态下的根据本发明的连杆的第二实施例的一个局部，和

图3b示出了处于第二状态下的图3a中的连杆的一个局部。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的长度可调节的连杆10的第一实施例，其具有第一连杆部分11以及第二连杆部分12，其中，第一连杆部分11在活塞侧的第一端部处具有用于将连杆10与往复式活塞内燃机的往复活塞连接的小的连杆孔13。在连杆10的曲轴侧的另一端部处，连杆10具有用于将连杆10连接到往复式活塞发动机的曲轴上的较大的连杆孔23。

如借助于图1b可以看出的那样，第二连杆部分12在其面向第一连杆部分11的端部处具有带有引导缸17的部段。第一连杆部分11在其面向第二连杆部分12的端部处具有与引导缸17对应地设计的引导轴15。

在这种情况下，引导轴15至少部分地容纳在引导缸17中并且可以沿着连杆10的纵轴线L相对于引导缸17或第二连杆部分12移动，以调节相对于引导缸17的有效连杆长度LP，这在图1b中通过未详细标示的双箭头表示。特别地，引导轴15可以被推入引导缸17中或从该引导缸中拉出。在这种情况下，将引导轴15和引导缸17推入彼此中导致有效连杆长度LP的缩短，而将引导轴15从引导缸17中彼此拉开或拉出导致有效连杆长度LP的伸长。

在这种情况下，有效连杆长度LP可以在最小有效连杆长度LP1和最大有效连杆长度LP2之间进行调节，它们之间相差ΔLP的量(例如参见图2)。有效连杆长度LP在此通过在连杆10的两个旋转轴线之间的距离来定义，连杆10在按照功能的使用状态下可以在活塞侧和曲轴侧围绕这两个旋转轴线旋转。

图2示出了来自图1a和1b中的根据本发明的连杆10的放大的局部。借此可以特别清楚地看出第一连杆部分11的引导轴15是如何被第二连杆部分12的引导缸17容纳的。

在根据本发明的连杆10的该实施例中，第一连杆部分11以多部件的方式进行设计并且特别是由包括较小的连杆孔13的第一部段14和引导轴15组成，其中，第一连杆部分11的第一部段14具有孔16，该孔具有在这里未详细标示的内螺纹，引导轴15以第一端部15A旋拧到该内螺纹中，其中，引导轴15为此在该区域15A中具有相应形成的未详细标示的外螺纹。在根据本发明的连杆的一个替代的设计方案中，引导轴15可以借助于横向收缩配合，也就是说压配合，与第一连杆11连接，其中，为此，引导轴15和/或第一连杆部分的第一部段14，特别是在第一连杆部分11中的孔16尤其具有相应的过量尺寸。

为了调节有效连杆长度，根据本发明的连杆10具有未详细标示的液压长度调节装置，其包括液压缸和活塞，该液压缸和活塞可以相对于彼此沿着移动轴线运动，以调节有效连杆长度，其中，在根据本发明的连杆10的该实施例中，移动轴线与连杆的纵轴线L重合并且引导缸17形成长度调节装置的液压缸而引导轴15形成长度调节装置的活塞。在这种情况下，长度调节装置按照与在上面已经多次提到的WO2015/055582A2中所描述的相同的原理来工作。

在这种情况下，引导缸17形成长度调节装置的液压缸17和引导轴15形成活塞15，其中，引导轴15被设计成双侧地或两级地作用的活塞15并且将在引导缸17中的液压工作室划分成第一液压室H1，在这种情况下即下部的液压室H1，和第二液压室H2，在这种情况下即上部的液压室H2，其中，为了将两个液压室H1和H2相对彼此和相对于引导缸17密封，在引导轴17上设置相应的密封件19。

作为双侧作用的多级活塞设计的引导轴15具有第一有效液压面A1和第二有效液压面A2，其中，第一有效液压面A1与长度调节装置的第一液压工作室H1相关联，而第二有效液压面A2与第二液压工作室H2相关联并且特别地被布置在与引导轴15的自由端背离的引导轴15的一侧上。在这种情况下，第二有效液压面A2的尺寸为第一有效液压面A1的0.5倍。

根据本发明，第一连杆部分11具有止挡面20和第二连杆部分12具有第二止挡面21，其中，第一止挡面20抵接在第二止挡面21上，该抵接限制了第一连杆部分11和第二连杆部件12或引导轴15和引导缸17向彼此中推入并因此限制了有效连杆长度的(进一步)缩短。其中，根据本发明的连杆10的该实施例被这样地构造，即，当达到最小有效连杆长度LP1时，第一止挡件面20抵接在或搁置在第二止挡面21上。

根据本发明，在该连杆10中，当第一止挡面20抵接在第二止挡面21时，沿连杆10的纵轴线L作用在连杆10上的压力F，该压力在此处通过用“F”标示的箭头象征性地示出，完全地从引导轴15旁边经由第一止挡面20和第二止挡面21从第一连杆部分11传递到第二连杆部分12中或反之亦然。

为此目的，这样地设计引导轴15的长度LF相对于引导缸17的深度T的尺寸，即在缩短有效连杆长度LP(通过将引导轴15和引导缸17推入彼此中)时，在面向第二连杆部分12的引导轴15B的端部17B到达引导缸17的底部17B之前，第一止挡面20抵接在第二止挡面21上。

特别地，这样地设计连杆10，即在引导轴15，特别是其下端部15B和引导缸17的底部17B之间总是留有小的间隙18，从而施加到连杆10上的压力F在达到最小有效连杆长度LP1之后总是可以完全地经由第一止挡面20和第二止挡面21绕过引导轴15从第一连杆部分11传递到第二连杆部分12中和/或反之亦然，这在图2中用F1标示的箭头象征性地表示。也就是说，优选地，根据第一实施例形成的根据本发明的连杆10被这样地设计，即，即使在引导缸17的可能的、由于极高的压力F而产生的弹性变形的情况下，引导轴15的下端部15B也不与引导缸17的底部17B紧压在一起和/或碰撞到底部上。但这不是强制性要求的。重要的仅仅是，引导轴15被充分地卸载。

由于由在往复式活塞发动机的相关燃烧室中的燃烧压力产生的、作用在连杆10上的压力F在调节的最小有效连杆长度LP1下在下行冲程中是最大的并且在根据本发明的连杆10中在调节的最小有效连杆长度LP1下通过引导缸17引出而不通过引导轴15引出，因此在往复式活塞发动机运行期间作用在引导轴15上的最大压力载荷，特别是在往复式活塞发动机运行期间最大地作用在引导轴15上的压力F可以被减小。

因此，引导轴15本身的尺寸可以设计得较小，其中，因本发明而可能实现的引导轴15的卸载尤其允许减小引导轴15的横截面。由此可以尤其在上部的液压室H2中在通过引导轴15形成的活塞15上提供更大的液压工作面，特别是在活塞15的面向第一连杆部分11的一侧上。特别地，可以提供第二有效液压面A2，其尺寸至少为第一有效液压面的0.3倍，优选至少0.4倍，或者如在本实施例中那样，为0.5倍或以上。由此可以改善在运行中在液压长度调节装置中在活塞15上产生的液压比。因此，反过来可以减少甚至完全避免调节的有效连杆长度LP的不希望的改变的风险，特别是不希望的回弹。

但是，针对引导轴15的较小的尺寸设计，特别是与弯折和工作稳定性(HCF＝highcycle fatigue(高循环疲劳))相关地，是设有限制的，这些限制特别地通过在较大的有效连杆长度LP下发生的压力载荷来限定。尽管在较大有效连杆长度LP下发生的压力载荷总体上小于在下行冲程中的最小有效连杆长度LP1下的压力载荷。但是，在较大有效连杆长度LP下，第一止挡面20不搁置在第二止挡面21上，从而作用在连杆10上的压力F不能经由引导缸15引出，而是完全经由引导轴15和在下部的液压室H1中的液压介质来支撑。也就是说，在这些情况下，没有实现引导轴15的卸载。

图3a示出了根据本发明的连杆30的第二实施例的一个局部，其中，连杆30原则上与参照图1a至图2描述的根据本发明的连杆10相同地构造。功能相同的部件相应地配有相同的附图标记。但是，在图3a中所示的根据本发明的连杆30中，引导轴15的长度LF相对于引导缸17的深度T的尺寸相对于此是不同地设计的。

在图3a中所示的根据本发明的连杆30的实施例中，引导轴15的长度LF在此选择得比引导缸17的深度T大一个公差量ΔS。

当通过将引导轴15和引导缸17推入彼此中来缩短有效连杆长度LP时，在第一止挡面20搁置在第二止挡面21上之前，引导轴15的下端部15B因此先与引导缸17的底部17B紧压在一起，也就是说，碰撞到引导缸上。在这种状态下，施加到连杆30的整个压力F从第一连杆部分11经由引导轴15特别地传递到引导缸17的底部17B中。

如果引导轴15的下端部15B抵接在引导缸17的底部17B上，则施加足够大的压力F将导致引导轴15的弹性变形，特别是导致引导轴15沿着连杆30的纵轴线L的压缩并且由此导致引导轴15的弹性缩短(缩短的长度＝LF减去由于压力引起的弹性变形)。结果导致有效连杆长度LP的进一步的、受弹性限制的缩短，其中，在有效连杆长度LP的受弹性限制的缩短下，在止挡面20和21之间总是留有间隙22，从而使整个压力F继续经由引导轴15引导。

这种情况下这样地设计根据本发明的连杆30，特别是引导轴15，即，在引导轴15与引导缸17紧压在一起之后，在到达沿着纵轴线作用到连杆30上的限定的压力F时，第一止挡面20与第二止挡面21进入接触和/或紧压在一起，这特别是通过由施加的压力F引起引导轴15沿着纵轴线L以量ΔS的变形来实现，该状态在图3b中示出。

通过引导轴15的相应的设计方案，特别是通过相应尺寸设计的长度LF以及和相应尺寸设计的横截面和相应选择的材料，可以这样地调节由施加限定的压力F引起的变形，即导致引导轴缩短量ΔS，特别是由于纯弹性的变形，比较图3a与图3b。

在施加到连杆30的压力F达到限定的压力并且第一止挡面20抵接在第二止挡面21上的时刻，根据本发明，施加到连杆30的压力F至少部分地，也就是说，沿着连杆30的纵轴线作用在连杆上的压力F的至少一部分绕过引导轴15经由第一止挡面20和第二止挡面21从第一连杆部分11传递到第二连杆部分12中，参见图3b。

经由止挡面20和21传递的压力F的部分在图3b中在此通过用F2标示的箭头象征性地示出，而经由引导轴15从第一连杆部分11传递到第二连杆部分12中的压力F的其余部分通过用F3标示的箭头象征性表示。

由于引导轴15被拧入到第一连杆部分11的部段14中并且是旋转对称地设计的，因此可以以特别简单的方式和方法调节引导轴15的有效长度LF和使其适配于引导缸17并且调节限定的压力F或调节为使止挡面20和21挤压在一起所需要的引导轴的变形ΔS。

在根据本发明的连杆的相应的设计方案中，特别是在引导轴的允许的拧入深度的相应大的带宽下，可以以这种方式根据需要有选择地提供根据本发明的具有借助于图1描述的连杆10的特性的连杆或者具有借助于图2a和2b描述的连杆30的特性的连杆。

当然，在不脱离权利要求书的内容的情况下，可以进行各种修改，特别是结构修改。

附图标记列表

10，30 根据本发明的、长度可调节的连杆

11 第一连杆部分

12 第二连杆部分

13 小连杆孔

14 第一连杆部分的第一部段

15 引导轴

15A 引导轴的第一端部

15B 引导轴的第二端部

16 孔

17 引导缸

17B 引导缸的底部

18 间隙

19 密封件

20 第一止挡面

21 第二止挡面

22 在引导轴止动在引导缸上时，在第一和第二止挡面之间的间隙

23 大连杆孔

A1 第一有效液压面

A2 第二有效液压面

F 压力

F1，F2，F3 压力部分

H1 第一液压室

H2 第二液压室

L 连杆的纵轴线

LF 引导轴的有效长度

PL 有效连杆长度

LP1 最小有效连杆长度

LP2 最大有效连杆长度

ΔS 在引导轴止动在引导缸上时，在第一和第二止挡面之间的间隙的间隙高度

T 引导缸的深度

Claims (18)

1.一种用于往复式活塞发动机，特别是用于往复式活塞内燃机的长度可调节的连杆(10，30)，其中，连杆(10，30)具有至少一个第一连杆部分(11)和第二连杆部分(12)，其中，第二连杆部分(12)在其面向第一连杆部分(11)的端部处具有带有引导缸(17)的部段，其中，第一连杆部分(11)在其面向第二连杆部分(12)的端部处具有与引导缸(17)相对应地设计的引导轴(15)，其中，第一连杆部分(11)的引导轴(15)在连杆(10，30)的按照功能的使用状态下至少部分地被引导缸(17)容纳并且为了调节有效连杆长度能够相对于引导缸运动，特别是沿着连杆(L)的纵轴线运动，其中，第一连杆部分(11)具有第一止挡面(20)并且第二连杆部分(12)具有第二止挡面(21)，并且其中，第一止挡面(20)在第二止挡面(21)上的抵接限制了在第一连杆部分(11)和第二连杆部分(12)之间的在第一方向上的相对运动，

其中，连杆(10，30)被这样地设计，即当第一止挡面(20)抵接在第二止挡面(21)上时，沿着连杆的纵轴线(L)作用于连杆(10，30)上的压力(F)的至少一部分从引导轴(15)旁边经由第一止挡面(20)和第二止挡面(21)从第一连杆部分(11)传递到第二连杆部分(12)中，并且/或者，反之亦然。

2.根据权利要求1所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述连杆(10，30)被这样地设计，即所述第一止挡面(20)在所述第二止挡面(21)上的抵接限制了在第一连杆部分(11)和第二连杆部分(12)之间的导致有效连杆长度缩短的相对运动。

3.根据权利要求1或2所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第一连杆部分(11)和/或所述第二连杆部分(12)具有连杆轴承(13，14)的至少一个元件，优选为连杆孔(13，14)，其中，第一连杆部分(11)被设置用于与往复式活塞内燃机的往复活塞相连接，并且其中，第二连杆构件(12)被设置用于与往复式活塞内燃机的曲轴相连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述连杆(10，30)具有用于调节所述有效连杆长度的液压长度调节装置，其中，所述液压长度调节装置具有至少一个液压缸(17)，该液压缸具有第一液压工作室(H1)和第二液压工作室(H2)以及活塞(15)，其中，所述长度调节装置的活塞(15)是第一连杆部分(11)的一部分并且所述液压缸(17)是第二连杆部分(12)的一部分。

5.根据权利要求4所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述引导缸(17)形成所述长度调节装置的液压缸(17)并且所述引导轴(15)形成所述长度调节装置的活塞(15)，其中，所述长度调节装置的活塞(15)，特别是引导轴(15)，将所述长度调节装置的液压缸(17)划分成第一液压工作室(H1)和第二液压工作室(H2)。

6.根据权利要求5所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述引导轴(15)被设计成双侧作用的活塞(15)，特别是双侧作用的多级活塞(15)，并且具有第一有效液压面(A1)和第二有效液压面(A2)，其中，第一有效液压面(A1)与长度调节装置的第一液压工作室(H1)相关联并且多级活塞(15)的第二有效液压面(A2)与第二液压工作室(H2)相关联，并且其中，第二有效液压面(A2)的尺寸为第一有效液压面(A1)的至少0.3倍，优选至少0.4倍，尤其是至少0.5倍，优选至少0.6倍。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第二止挡面(21)是从所述引导缸(17)向外延伸的面。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第二止挡面(21)至少部分地通过面向第一连杆部分(11)的所述引导缸(17)的壁的边缘表面形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第一止挡面(20)是从所述引导轴(15)向外延伸的面。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第一连杆部分(11)至少以两部件的方式构造，其中，所述第一连杆部分(11)由至少一个第一部段(14)和引导轴(15)组成，其中，所述引导轴(15)在其背离所述第二连杆部分(12)的端部的区域中与所述第一部段(14)相连接。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述引导轴(15)在其背离所述第二连杆部分(12)的端部的区域中与所述第一部段(14)旋拧在一起。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的连杆(10，30)，其特征在于，所述第一连杆部分(11)的第一止挡面(20)由所述第一连杆部分(11)的第一部段(14)的孔的壁的、面向所述第二连杆部分(12)的边缘表面形成。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的连杆(30)，其特征在于，引导轴(15)的有效长度(LF)相对于引导缸的深度(T)被这样地设计尺寸，即在缩短有效连杆长度(PL)时，在第一止挡面(20)抵接在第二止挡面(21)上之前，引导轴(15)的面向第二连杆部分(12)的端部先与引导缸(17)紧压在一起。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的连杆(30)，其特征在于，所述连杆(30)被这样地设计，即所述第一止挡面(20)仅在到达限定的、沿着纵轴线(L)作用到连杆(30)上的压力(F)时才与所述第二止挡面(21)紧压在一起。

15.根据权利要求1至12中任一项所述的连杆(10)，其特征在于，在所述第一止挡面(20)搁置在所述第二止挡面(21)上时，施加到所述连杆(10)上的压力(F)完全地从引导轴(15)旁边经由第一止挡面(20)和第二止挡面(21)从第一连杆部分(11)传递到第二连杆部分(12)中，并且/或者，反之亦然。

16.根据权利要求15所述的连杆(10)，其特征在于，引导轴(15)的有效长度(LF)的尺寸被设计得小于引导缸(17)的深度(T)，从而在缩短有效连杆长度(PL)时在引导轴(15)的面向第二连杆部分(12)的端部到达引导缸(17)的底部之前，第一止挡面(20)抵接在第二止挡面(21)上。

17.一种具有至少一个连杆(10，30)的往复式活塞发动机，特别是往复式活塞内燃机，其特征在于，所述连杆(10，30)根据权利要求1至16中任一项来设计。

18.一种具有往复式活塞发动机，特别是具有往复式活塞内燃机的车辆，其特征在于，所述往复式活塞发动机，特别是所述往复式活塞内燃机根据权利要求17来设计。