CN110657025A - 连杆、切换阀、止回阀以及燃烧发动机 - Google Patents

连杆、切换阀、止回阀以及燃烧发动机 Download PDF

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Abstract

一种用于具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆，具有将连杆连接到曲轴上的曲柄销轴承孔、将连杆连接到气缸的活塞上的连杆轴承孔、调节有效的连杆长度的偏心调节装置，其具有与偏心杠杆共同作用的偏心轮和偏心杆，其在液压室中以可移动的方式被引导。偏心调节装置具有布置在连杆的第一孔中的切换阀，其切换位置确定这些液压室中的哪一个保持填充液压油以及哪一个被排空，还具有布置在连杆的第二孔中的止回阀防止该液压油从液压室逆流返回到液压油供应管线中。切换阀和/或止回阀保持在相应的孔中，使将材料缺口以邻近于相应的孔的方式引入连杆中以形成通向相应的孔的材料连接部，相应的材料连接部通过其变形而形状配合地被引入相应的阀处的凹陷中。

Description

连杆、切换阀、止回阀以及燃烧发动机
技术领域
本发明涉及一种用于具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆。本发明还涉及一种用于此类连杆的切换阀和止回阀以及一种燃烧发动机。
背景技术
在燃烧发动机中，高的压缩比对燃烧发动机的效率产生有利影响。压缩比一般被理解为压缩前的总气缸空间与压缩后的剩余气缸空间之比。然而，在带有外源点火的燃烧发动机中，尤其在通常具有固定压缩比的奥托发动机中，仅允许选择高到使得在全负载运行中避免燃烧发动机的所谓的“爆震”的压缩比。然而，对于燃烧发动机的更常见地产生的部分负载范围，即在较小的气缸填充度下，可以选择具有较大值的压缩比而不发生“爆震”。当压缩比能够可变地调节时，可以改进燃烧发动机的部分负载范围。
由DE 10 2010 016 037 A1已知了一种具有可调压缩比的燃烧发动机。具有曲柄销轴承孔和连杆轴承孔的连杆可以藉由曲柄销轴承孔连接至曲轴，并且可以藉由连杆轴承孔连接至燃烧发动机的气缸活塞。
根据DE 10 2010 016 037 A1给连杆配设有偏心调节装置，该偏心调节装置具有由偏心轮组成的偏心体、偏心杠杆和偏心杆。偏心轮具有相对于连杆轴承孔的中心点偏心地布置的、带有中心点的活塞销孔，其中该活塞销孔接纳活塞销。偏心调节装置用于调节有效的连杆长度leff，其中活塞销孔的中心点相对于曲柄销轴承孔的中心点的间距可以被理解为连杆长度。为了旋转偏心体并且由此为了改变有效的连杆长度，偏心调节装置的偏心杆是可以移动的。给每个偏心杆配设有在液压室中可移动地被引导的活塞。在液压室中存在液压压力，该液压压力作用于配设给偏心杆的活塞，其中取决于液压室中的油量，偏心杆可以或者不可以移动。偏心调节装置的调节通过燃烧发动机的惯性力和负载力的作用被启动，这些惯性力和负载力在燃烧发动机的一个工作冲程期间作用于偏心调节装置。在一个工作冲程期间，作用在偏心调节装置上的力的作用方向不断变化。调节运动通过用液压油加载的活塞来支持，这些活塞作用于偏心杆。活塞防止了由于作用在偏心调节装置上的力的、变化的力作用方向而导致偏心调节装置复位。与活塞相互作用的偏心杆在两侧连接至偏心体的偏心杠杆。
液压室(活塞在该液压室中被引导)可以从曲柄销轴承孔起经由液压油供应管线并且被施加或填充液压液体或液压油。布置在连杆的孔中的止回阀防止液压油从液压室逆流返回到液压油供应管线中。在连杆的孔中接纳有切换阀。液压室经由液压油输出管线与接纳该切换阀的孔处于接触。切换阀的切换位置确定：液压室中的哪一个被填充液压油，以及液压室中的哪一个被排空或通风，其中偏心调节装置的调节方向或旋转方向取决于此。
如所述的，作用于连杆的在液压室中被引导的活塞上的液压油从曲柄销轴承孔起经由液压油供应管线被供应给液压室，其中连杆通过曲柄销轴承孔接合到曲轴上的方式为，使得在曲轴(即曲轴的曲轴轴颈)与曲柄销轴承孔之间布置有连杆轴瓦。液压室可以经由液压油输出管线取决于切换阀的切换位置进行通风。偏心调节装置的调节方向或旋转方向取决于此。
由DE 10 2010 016 037 A1已知的切换阀包括操纵元件、复位弹簧和控制活塞。
DE 10 2012 112 461 A1和DE 10 2015 109 474 A1公开了用于带有可调压缩比的燃烧发动机的其它切换阀。
如上文已经述及的，连杆的切换阀及其止回阀被定位在该连杆的孔中。由于在运行时作用在连杆上的持续的压力和拉力，连杆承受压缩和拉伸。这也作用在切换阀和止回阀被定位于其中的孔上。
因为尤其通过过盈配合力锁合地接纳上述阀的孔以及被定位在这些孔中的阀由于这些力而承受变形，这些阀可能随时间推移从这些孔(这些阀被定位在这些孔中)中运动出来，因为尤其力锁合的连接会承受微量运动。这是不利的。
存在固定阀在孔中的位置的需求，以便尽可能地防止阀从这些孔中运动出来。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于具有可调压缩比的燃烧发动机的新型连杆、一种用于此类连杆的新型切换阀和新型止回阀、以及一种新型燃烧发动机。
该目的是通过根据权利要求1的连杆来实现的。
根据本发明，该切换阀和/或这些止回阀这样保持在相应的孔中，使得将材料缺口以邻近于相应的孔的方式引入到连杆中以形成相对于相应的孔的材料连接部，其中相应的材料连接部通过其变形而形状配合地被引入到相应的阀处的凹陷中。在此，相应的阀、即止回阀或切换阀形状配合地被固定在相应的孔中。可以防止相应阀由于连杆的变形而从相应的孔中移动出来，所述变形是由于运行而作用于连杆上的力引起的。
通过本发明，可以在切换阀的区域中提供其轴向固定以及其抗扭转固定。通过本发明，还可以在相应止回阀的区域中实现轴向固定和抗扭转固定。
根据一个改进方案，相应的材料连接部通过其卷曲被引入到相应的阀处的凹陷中。本发明的这种改进方案结构特别简单且因此是优选的，以便将相应的阀形状配合地固定在相应的孔中。
根据一个改进方案，相应的材料连接部在相应的阀的径向方向上被引入相应的阀处的凹陷中，其中相应的阀的凹陷形成在相应的阀的径向外表面上。本发明的这种构型也允许以简单的手段简单地、形状配合地将相应的阀固定在相应的孔中。
根据本发明的切换阀在权利要求6中被限定。
根据本发明的止回阀在权利要求7中被限定。
根据本发明的燃烧发动机在权利要求8中被限定。
根据本发明的用于制造根据本发明的连杆的方法在权利要求9中被限定。
附图说明
本发明的优选改进方案自从属权利要求和以下的说明中得出。本发明的实施例将借助附图进行详细说明，但并不局限于此。在附图中：
图1示出具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆的透视图；
图2示出图1的连杆在切换阀区域中的一个细节；
图3示出带有部分横截面的连杆在切换阀区域中的另一个细节；
图4示出图3的细节IV；
图5示出切换阀的侧视图；
图6示出以止回阀截面穿过连杆的另一个横截面；
图7示出图1的细节VII；
图8示出止回阀的侧视图；并且
图9示出替代的止回阀的透视图。
具体实施方式
图1示出具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆1的示意图。
连杆1具有带有连杆轴承孔2和曲柄销轴承孔3的连杆基体1a。连杆轴承孔2用于使连杆1连接到气缸的气缸活塞上，曲柄销轴承孔3用于使连杆1连接到曲轴上。
具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆1具有至少区段式地布置在连杆轴承孔2中的、优选可液压调节的偏心调节装置6。
偏心调节装置6具有接纳在连杆轴承孔2中的偏心轮11，该偏心轮带有相对于连杆轴承孔2的中央轴线8偏心地布置的活塞销孔，其中该活塞销孔具有中央轴线8a。
活塞销孔接纳活塞销(未示出)，该活塞销孔使连杆1连接到相应气缸的气缸活塞上。
偏心调节装置6用于调节有效的连杆长度leff。
曲柄销轴承孔3的中央轴线3a相对于活塞销孔的中央轴线8a的间距被定义为有效的连杆长度leff。
偏心调节装置6的旋转通过燃烧发动机的惯性力和负载力的作用被启动，这些惯性力和负载力在燃烧发动机的一个工作冲程期间作用于偏心调节装置6。
在一个工作冲程期间，作用在偏心调节装置6上的力的作用方向持续变化。旋转运动或调节运动通过用液压流体、尤其机油加载的活塞来支持，这些活塞在连杆1的液压室13中被引导。活塞防止了由于作用在偏心调节装置6上的力的、变化的力作用方向而导致偏心调节装置6复位。
在连杆1的液压室13中被引导的、偏心调节装置6的活塞借助偏心杆4、5在两侧与偏心调节装置6的偏心杠杆9处于操作性连接/作用连接，其中偏心杠杆9与偏心轮11共同作用。
相应地，偏心调节装置6至少具有偏心杆4和5、与偏心杆4和5的一端联接且在液压室13中被引导的活塞、与偏心杆4和5的另一端联接的偏心杠杆9、以及与该偏心杠杆9连接的偏心轮11。活塞或液压室13经由液压油供应管线14从曲柄销轴承孔3起通过止回阀15被施加液压液体或液压油。
止回阀15防止液压油从活塞的活塞体积或液压室13沿曲柄销轴承孔3的方向逆流返回到液压油供应管线14中。止回阀15接纳在连杆基体1a或连杆1的孔23中。
活塞体积或液压室13分别与第一液压油输出管线18或第二液压油输出管线20连接，其与切换阀10共同作用。切换阀10接纳在连杆基体1a或连杆1的孔7中。切换阀10通过其切换位置确定：哪一个活塞体积或哪一个液压室13保持填充液压液体，以及哪一个活塞体积或哪一个液压室13被排空。
用于使相应的液压室13通风的通风通道22从切换阀10或从接纳该切换阀的孔7通向曲柄销轴承孔3。
切换阀10具有圆柱形的切换元件12和套筒状的连接区段16，其中该切换元件12布置在该连接区段16中，并且在用于提供不同压缩比的切换位置之间相对于连接区段16线性地沿切换元件12的纵向方向可移动地被引导。相应地，切换阀10具有切换元件12以及套筒状的连接区段16。切换元件12至少部分地插入到套筒状的连接区段16中，并且是相对于该连接区段16可移动的。
如已经述及的，切换阀10尤其通过过盈配合力锁合地布置在连杆1或连杆基体1a的孔7中。止回阀15尤其通过过盈配合力锁合地布置在连杆1或连杆基体1a的孔23中。
根据本发明，切换阀10和/或止回阀15这样保持或接纳在相应的孔7或23中，使得将材料缺口24或25以邻近于接纳相应的阀10或15的孔15或23的方式引入到连杆1或连杆基体1a中以形成相对于相应的孔7或23的材料连接部19或21，其中相应的材料连接部19、21通过其变形而被引入或成形到相应阀10或15的凹陷26或27中。由此，在连杆基体1a与相应的阀10或15之间形成形状配合(在适当时除了力锁合之外)，该形状配合以形状配合的方式(在适当时此外以力锁合的方式)将相应的孔7或23中的相应的阀10或15保持在连杆基体1a中。
图3、4和5以切换阀10为例展示了本发明，该切换阀接纳在连杆基体1a的孔7中，其中将材料缺口24引入连杆基体1a中，尤其以便以邻近于接纳切换阀10的孔7的方式形成材料连接部19。
材料连接部19是通过变形、优选通过卷曲而成形或引入到阀10处的凹陷26中，由此为接纳在孔7中的切换阀10一方面提供轴向固定并且另一方面提供抗扭转固定。切换阀10的凹陷26可以涉及圆形或椭圆形或棱柱状的凹陷26，材料连接部19通过改变形状而成形到该凹陷中。凹陷26在此被引入到切换阀10的径向外表面17上，其中在切换阀10的径向方向上看材料连接部19通过改变形状而成形或被引入到凹陷26中。
图6、7、8和9展示了本发明，用于将止回阀15形状配合地固定在连杆基体1a的孔23中，其中材料缺口25以与接纳止回阀15的孔23相邻的方式被引入连杆基体1a中从而形成材料连接部27。在此，材料连接部27通过改变形状而成形到止回阀15的凹陷27中，从而使得止回阀15形状配合地(在适当时除了力锁合之外)保持在孔23中。根据图8，止回阀15的凹陷27形成在止回阀15的外表面28上，连杆基体1a的材料连接部21成形于该凹陷中，其中这个凹陷27在图6、7和8中被实施为环绕的凹槽或环形凹槽。由此，止回阀15然后在轴向方向上形状配合地(在必要时此外力锁合地)保持在孔23中。
如果应附加地为止回阀15提供抗扭转固定，则优选图9中的实施方式，其中横截面为圆形或棱柱状的凹陷27’被引入到止回阀15’的外表面28’中，材料连接部21形成在该凹陷中。
本发明还涉及一种用于具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆1的切换阀10以及止回阀15。
切换阀10在其径向外表面17上具有凹陷26，连杆基体1a的材料连接部19可以优选地通过卷曲成形到该凹陷中，以便然后使切换阀10形状配合地保持在接纳切换阀10的孔7中。
止回阀15在其外表面28或28’上具有凹陷27或27’，材料连接部21可以尤其通过卷曲成形到该凹陷中，以使止回阀15或15'形状配合地保持在接纳止回阀15或15’的孔23中。
本发明还涉及一种带有至少一个气缸和曲轴的燃烧发动机，其中气缸与曲轴的联接藉由根据本发明的连杆1进行。
本发明还涉及一种用于制造具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆1的方法。
为了制造连杆1，提供连杆基体1a，该连杆基体包括液压室13、用于接纳止回阀15的孔23以及用于接纳切换阀10的孔7。此外，提供偏心调节装置，其具有根据本发明的切换阀10和/或根据本发明的止回阀15。连杆基体1a中的材料缺口24以邻近于接纳切换阀10的孔7的方式被引入连杆基体1a中。替代地或附加地，材料缺口25以邻近于接纳止回阀15的孔23的方式被引入连杆基体1a中，即相应地以形成对应的材料连接部19或21。
在引入这些材料缺口24和/或25之后，将切换元件10布置在孔7中，此外将止回阀15定位在孔23中。
接着，将对应的材料连接部19或21改变形状，即通过以下方式：将材料连接部19或21成形到相应的阀10或15、15’的相应的凹陷16或27、27’中，以便因此将相应的阀10、15、15’形状配合地固定在相应的孔7、23中。

Claims (9)

1.一种用于具有可调压缩比的燃烧发动机的连杆(1)，该连杆具有：
用于将该连杆连接到曲轴上的曲柄销轴承孔(3)，
用于将该连杆连接到气缸的活塞上的连杆轴承孔(2)，
用于调节有效的连杆长度的偏心调节装置(6)，
其中，该偏心调节装置(6)具有与偏心杠杆(9)共同作用的偏心轮(11)和偏心杆(4，5)，这些偏心杆在液压室(13)中以可移动的方式被引导，
其中，该偏心调节装置(6)具有布置在该连杆(1)的第一孔(7)中的切换阀(10)，该切换阀的切换位置确定：这些液压室(13)中的哪一个保持填充液压油，以及这些液压室(13)中的哪一个被排空，
其中，该偏心调节装置(6)具有布置在该连杆(1)的第二孔(23)中的止回阀(15)，这些止回阀防止液压油从这些液压室(13)逆流返回到液压油供应管线(14)中，
其特征在于，该切换阀(10)和/或这些止回阀(15，15’)这样保持在相应的孔(7，23)中，使得将材料缺口(24，25)以邻近于相应的孔(7，23)的方式引入到该连杆(1)中以形成相对于相应的孔的材料连接部(19，21)，其中，相应的材料连接部通过其变形而形状配合地引入到相应的阀处的凹陷(26，27，27’)中。
2.根据权利要求1所述的连杆，其特征在于，相应的材料连接部(19，21)通过其卷曲被引入到相应的阀(10，15，15’)处的凹陷中。
3.根据权利要求1或2所述的连杆，其特征在于，相应的阀(10，15，15’)是通过变形到阀的相应凹陷中的材料连接部(19，21)而在相应的阀(10，15)的轴向方向上形状配合地保持在相应的孔中的。
4.根据权利要求1至3之一所述的连杆，其特征在于，相应的材料连接部(19，21)在相应的阀(10，15，15’)的径向方向上被引入到相应的阀的凹陷中。
5.根据权利要求1至4之一所述的连杆，其特征在于，相应的阀(10，15，15’)的凹陷(26，27)形成在相应的阀(10，15，15’)的径向外表面上。
6.一种根据权利要求1至5之一所述的连杆(1)的切换阀(10)，该切换阀具有形成在径向外表面上的凹陷(26)。
7.一种根据权利要求1至5之一所述的连杆(1)的止回阀(15，15’)，该止回阀具有形成在径向外表面上的凹陷(27，27’)。
8.一种燃烧发动机，具有至少一个气缸和曲轴，至少一个连杆(1)接合在该曲轴上，其中所述连杆或每个连杆(1)是根据权利要求1至5之一形成的。
9.一种用于制造根据权利要求1至5之一所述的连杆(1)的方法，包括以下步骤：
提供带有用于接纳切换阀(10)的第一孔(7)的连杆基体(1a)和用于接纳止回阀(15，15’)的第二孔(23)，
提供偏心调节装置(6)，其具有根据权利要求6所述的切换阀(10)和/或根据权利要求7所述的止回阀(15，15’)，
将材料缺口(24)以邻近于该第一孔(7)的方式引入到连杆基体(1a)中以形成相对于该第一孔(7)的材料连接部(19)，和/或将材料缺口(25)以邻近于这些第二孔(23)的方式引入到连杆基体(1a)中以形成相对于相应的第二孔(23)的材料连接部(21)，
将根据权利要求6所述的切换阀(10)布置在该第一孔(7)中和/或将根据权利要求7所述的这些止回阀(15，15’)布置在第二孔(23)中，
将相对于该第一孔(7)的材料连接部(19)和/或相对于相应的第二孔(23)的材料连接部(21)变形到相应的阀(10，15，15’)处的凹陷(26，27，27’)中。
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