CN111664163A - 用于长度能调节的连杆的具有单独的控制活塞的控制滑闩 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于长度能调节的连杆的具有单独的控制活塞的控制滑闩。对于用于活塞式发动机的长度能调节的连杆，其中，连杆具有用于对长度能调节的连杆的有效长度进行调设的液压控制装置。液压控制装置具有液压控制阀，液压控制阀具有控制缸、控制滑闩和至少一个能由控制滑闩操纵的排出阀，其中，控制滑闩包括以能在控制缸中移动的方式引导的、能加载以液压控制压力的控制活塞并且包括滑闩推杆。在此，控制活塞和滑闩推杆实施为单独的构件，并且滑闩推杆构造有活塞容纳部，其中，控制活塞以间隙配合的方式布置在滑闩推杆的活塞容纳部上。本发明此外涉及这种用于长度能调节的连杆的液压控制阀的控制滑闩，以及具有长度能调节的连杆的活塞式发动机。

Description

用于长度能调节的连杆的具有单独的控制活塞的控制滑闩
技术领域
本发明涉及一种用于活塞式发动机的长度能调节的连杆，其中，连杆具有用于对长度能调节的连杆的有效长度进行调设的液压控制装置，并且控制装置具有液压控制阀，液压控制阀具有控制缸、控制滑闩和至少一个能由控制滑闩操纵的排出阀，其中，控制滑闩包括以能在控制缸中移动的方式导引的、能加载以液压控制压力的控制活塞和控制杆。本发明此外涉及一种用于长度能调节的连杆的液压控制阀的控制滑闩以及具有长度能调节的连杆的活塞式发动机。
背景技术
在具有往复活塞的内燃机中，为了提高内燃机的热效率，力求改变运行期间的压缩比并使之适应于发动机的各个运行状态。热效率随着压缩比的增加而升高，但是压缩比过高可能导致活塞式发动机意外的自行点火。燃料的这种过早燃烧不仅导致不稳定的运行和所谓的发动机爆震，而且还可能导致发动机上的部件损坏。在部分负荷范围中自行点火的风险较低，因此可以可采用更高的压缩比。
为了实现可变压缩比(VCR)存在不同的解决方案，利用这些解决方案改变曲轴的曲柄销或往复活塞的活塞销的方位，或改变连杆的有效长度。在此，分别存在连续和不连续的构件调节的解决方案。活塞销和曲轴轴颈之间的连续的长度调节实现了将压缩比平滑地调设到各个工作点，并且因此实现了内燃机的最佳效率。相比之下，在具有几个级的不连续调节连杆长度的情况中存在结构和运行技术上的优点，而与常规的活塞式发动机相比尽管如此仍实现了效率的明显改进和相应的燃料消耗降低和有害物排放减少。
EP 1 426 584A1描述了用于活塞式发动机的压缩比的不连续调节，其中与往复活塞的活塞销连接的偏心轮实现了压缩比的调整，其中，偏心轮通过机械锁定装置固定到枢转范围的各个终止位置中。而DE 10 2005 055 199A1公开了一种长度能调节的连杆，使用连杆可实现不同的压缩比，其中，偏心轮通过两个缸-活塞单元和被输送的发动机油的液压压力差被固定到位。
WO 2015/055582A2示出了具有可伸缩地相互移动的连杆部分的长度能调节的连杆，其中，设在第一连杆部分上的调节活塞将第二连杆部分的缸分成两个压力室。通过止回阀为此缸-活塞单元的两个压力室提供发动机油，其中，处于压力下的发动机油仅在一个压力室中。如果长度能调节的连杆处于长位置，则上压力室中无发动机油，而下压力室被完全填充以发动机油。在运行中，通过与调节活塞的上止动部的机械接触来接收拉力。起作用的压力通过活塞面传递到填充以发动机油的下压力室上。由于此压力室的止回阀禁止发动机油的回流，因此发动机油的压力升高，使得连杆沿此方向被液压锁止。在长度能调节的连杆的短位置中，缸-活塞单元中的条件反转。下压力室是空的，而上压力室被填充以发动机油。相应地，拉力导致上压力室中的压力升高和长度能调节的连杆的液压锁止，而压力则被调节活塞的机械止动部接收。
该长度能调节的连杆的连杆长度可以两级式地调节，其中，通过将所属的止回阀经由相应的回流通道跨接至流入通道中而分别排空两个压力室中的一个。发动机油通过此回流通道在压力室和发动机油供给部之间流动，以此使得各自的止回阀失去作用。两个回流通道通过液压控制装置打开和关闭，其中，总是最多打开一个回流通道而关闭另一个回流通道。用于切换两个回流通道的促动器通过发动机油的供给压力被液压控制，供给压力通过连杆中的相应的液压介质通道和第二连杆部分中的曲轴轴颈的轴承被输送。然后，通过利用作用在连杆上的燃气力和惯性力有目的地排空被填充以发动机油的压力室来主动调节连杆长度，其中，另一个压力室同时通过所属的止回阀被供给发动机油并且被液压锁止。
另一个长度能调节的连杆例如从WO 2016/203047A1中已知。为了调节连杆的有效长度，其中使用了具有居中布置的控制活塞的控制滑闩，控制活塞在一个方向上被控制滑闩弹簧预紧。控制滑闩包括能加载以控制压力的控制活塞和与控制活塞连接的双侧凸出的滑闩推杆，滑闩推杆在各自的端部上具有锥形的控制尖端，以便打开所属的流出阀。
当在活塞式发动机中使用时，长度能调节的连杆自然会承受很高的加速力，在设计液压控制装置时必须考虑到这一点。因此，液压控制阀根据长度能调节的连杆的各自的应用和活塞式发动机的各自的性能被设计和制造，以便实现长度能调节的连杆的有效长度的可靠的调设。
在改进现代活塞式发动机时，除了单独的部件的可靠的功能性之外，还应实现效率的显着改善以及相应的燃料消耗的节约和污染物排放的降低。同时，还必须确保活塞式发动机的部件的低成本的制造和安装。在此，在现代活塞式发动机中，用于这种连杆的结构空间在轴向上，即在连杆的纵向方向上，和在径向上都受到限制，这在液压控制装置的构造中，特别是在液压控制阀的构造中必须加以考虑。
发明内容
因此，本发明的任务是，优化前述类型的长度能调节的连杆，从而可以可靠且低成本地制造液压控制阀，并且可以以简单的方式在这种类型的长度能调节的连杆中使用液压控制阀。
此任务通过以下方式解决，即，将控制活塞和滑闩推杆实施为单独的构件，并且滑闩推杆具有活塞容纳部，其中，控制活塞以间隙配合的方式布置在滑闩推杆的活塞容纳部上。在常规的长度能调节的连杆中，在液压控制阀中使用由钛或陶瓷材料制成的控制滑闩，该控制滑闩在许多情况下被构建为非旋转对称的。在传统的长度能调节的连杆的液压控制阀中，这种控制滑闩的制造和安装都是复杂且高成本的。此类控制滑闩具有相对细的具有相应的切换轮廓的滑闩推杆且具有明显更大直径的控制活塞，液压介质的控制压力和复位力作用到控制活塞上。
考虑到液压控制阀的可靠功能所必需的公差以及大的直径差，用于传统的长度能调节的连杆的此类控制滑闩一件式地实施。在根据本发明的控制滑闩的构造中，控制活塞通过间隙配合以能移动的方式布置在滑闩推杆的活塞容纳部上，并且由此在不对控制滑闩的功能或其在控制缸中的能移动式引导产生不利影响的情况下，实现了基本上更简单且更具有成本效益的制造。通过将控制活塞和滑闩推杆制造为单独的构件，控制活塞和滑闩推杆可以以不同的组合用于不同的发动机类型，因此可以大批量制造。此外，控制活塞和滑闩推杆的单独制造明显减少了切削量，因此减少了对于高成本原材料的消耗。
有利的实施方案规定，控制活塞具有推杆孔，其中，控制活塞的推杆孔配属于滑闩推杆的活塞容纳部，并且其中，推杆孔和活塞容纳部之间的间隙配合的径向间隙小于50μm，优选小于25μm。正交于控制滑闩轴线的这种径向间隙，即控制活塞的推杆孔的直径与滑闩推杆的活塞容纳部的直径之差，可以实现控制活塞与滑闩推杆的滑闩轴线无关地在活塞容纳部上或在控制缸后方定向。由此，显着降低了推杆孔或整个控制活塞的同轴度要求，使得低成本的制造方法可以用于大批量生产控制活塞。同时，由于滑闩推杆仅具有小的直径差并且仅应满足低的公差，所以也可以简单地制造滑闩推杆。
长度能调节的连杆的另一实施方案规定，在滑闩推杆的活塞容纳部上设置有控制活塞的轴向间隙，其中，轴向间隙小于50μm，优选小于25μm。控制活塞在滑闩推杆的活塞容纳部上在轴向方向上，即平行于控制滑闩轴线的间隙实现了控制活塞在滑闩推杆上的容易和可靠的安装和对于制造误差的要求低。因此，虽然控制活塞和活塞容纳部之间的轴向间隙恰好与在推杆孔和活塞容纳部之间的间隙配合的径向间隙相组合地促成在控制压力室和阀压力室之间的泄漏缝隙，但是由于活塞和滑闩推杆之间的小的缝隙尺寸、强的流动偏转、短的缝隙长度和流动加速度，使得通过沿着在控制活塞和活塞容纳部之间的轴向间隙的缝隙导致的可能的泄漏在控制压力室中的液压介质的控制压力方面可忽略或至少无害。
为了控制活塞在滑闩推杆的活塞容纳部上的可靠的定位，活塞容纳部可以具有用于控制活塞抵靠的肩部。该肩部是用于控制活塞的定位以及用于作用到控制活塞上的切换压力的传递的构造简单的解决方案。
一个有意义的实施方案规定，设置有至少一个螺母，以便将控制活塞定位在滑闩推杆的活塞容纳部上。通过螺母，例如轴螺母，在滑闩推杆的所属的螺纹上的这种锁定不仅实现了简单且快速的安装，而且实现了螺母在滑闩推杆上的有效的锁定和固定，并且因此将控制活塞布置在活塞容纳部上。
有利地，控制滑闩的控制活塞可以杯形地构造，并且优选地被构造为具有冲压的推杆孔的冲压弯曲件。控制活塞的杯形构造便于控制活塞在控制缸中的引导，并且同时也便于控制活塞相对于控制缸的密封。控制活塞的这种杯形的构造可以非常简单并且低成本地被制造为具有冲压的、优选再切割的推杆孔的冲压弯曲件，但竟如此也可实现在控制滑闩中的可接受的公差。
优选地，控制活塞可以在端侧布置在滑闩推杆上，并且滑闩推杆可以从布置在端侧的控制活塞在控制滑闩轴线的方向上延伸穿过控制缸，其中，滑闩推杆具有切换轮廓，以便操纵至少一个排出阀，以及优选地滑闩推杆被构造为关于控制滑闩轴线旋转对称。控制滑闩和所属的液压控制阀的这种蘑菇状的结构以总体上简单的构造实现了长度能调节的连杆的可靠的功能。通过控制活塞在端侧的布置，控制缸可以被构造为简单的阶梯孔，并且在此处设置的通道可以被构造为简单的孔。此外，布置在端侧的控制活塞实现了在至少一个排出阀和由控制压力面界定的用于操纵控制滑闩的控制压力室之间的明确的划分。从在端侧布置的控制活塞在控制滑闩轴线方向上延伸穿过控制缸的滑闩推杆优选具有切换轮廓，以便可靠并且简单地操纵至少一个排出阀，其中，切换轮廓可以被构造为滑闩推杆的具有凹陷和凸起的直地或斜地走向的平坦部。在此，滑闩推杆关于控制滑闩轴线的旋转对称的构造可以便于简单的自动化生产。
另一变型方案规定，滑闩推杆是重量优化的滑闩推杆，其中，由于滑闩推杆的材料选择或由于滑闩推杆的设置有至少一个收缩部的轮廓而使得滑闩推杆的重量降低，其重量最大相当于控制滑闩的轮廓的包络体积的0.93倍、优选0.85倍乘以钢的密度(7.85g/mm3)。为针对尽可能多的不同的发动机类型且符合汽车领域中惯用的通用零件概念地实现具有合适的控制活塞的特殊的控制滑闩设计，控制滑闩可以是这种重量优化的控制滑闩。为降低控制滑闩的重量，可以在滑闩推杆的区域中使用轻质材料和/或材料切削。切换轮廓的包络体积在此应理解为基于切换轮廓的长度和切换轮廓的最大横截面的滑闩推杆的切换轮廓的体积。与切换轮廓的包络体积的这种理论重量相比，在切换轮廓和杆的区域中的相应的切口、凹槽和凹陷降低了其实际重量。通过降低滑闩推杆的重量，可以减小作用到控制滑闩上的惯性力，此惯性力基本上与内燃机的转速以及控制滑闩在连杆中的具体布置无关。
有利地，在重量优化的滑闩推杆中，控制活塞构造为用于控制滑闩的附加重量。与纯功能构造的控制活塞相比，构造为附加重量的控制活塞与重量优化的滑闩推杆的结合考虑到了长度能调节的连杆的如下载荷，该载荷是由于依赖于活塞式发动机的构造的在运行中作用到连杆上的燃气力和惯性力引起以及由于在控制阀的液压介质供给部中的通过连杆运动导致的发动机油压力波动引起。由此，实现了具有重量优化的滑闩推杆和被构造为附加重量的控制活塞的控制滑闩与不同的发动机类型的匹配，由此至少可以以更大规模制造滑闩推杆。尽管针对各个发动机类型需要的复杂的控制滑闩结构，但是滑闩推杆以较大的数量低成本地制造，并且可以通过被构造为附加重量的控制活塞与特定的发动机类型匹配。除显着降低制造成本外，这也满足了汽车工业中所力求的通用零件概念。
有意义的构造规定，将控制滑闩布置为相对于连杆的纵向方向倾斜和/或相对于连杆的纵向方向的法线倾斜，优选以15°至75°之间的角度倾斜地布置。在此，控制滑闩相对于连杆的纵向方向和/或相对于连杆的纵向的法线的倾斜布置方案在角度的有利的选择下可以进一步降低在液压介质通道中和在液压控制装置的部件中的液压介质的惯性的不利影响。通过控制滑闩的倾斜布置，可以最小化控制装置的控制中的故障和功能错误以及对于液压控制装置的其他部件的干扰性影响。
优选的实施方案规定，液压控制装置具有复位弹簧，以便将控制滑闩保持在第一起始位置中或返回到第一起始位置中，其中，复位弹簧优选围绕控制滑闩布置并且支撑在控制活塞上。复位弹簧实现了在液压控制阀中设置两个不同的切换位置，而无需提供主动复位机构、附加的压力室或供给线路。由此，可以保持低制造成本且同时提高功能可靠性。此外，此复位弹簧可以以简单的方式与控制阀的不同的控制压力或应用相匹配，而不必改变液压控制装置或甚至长度能调节的连杆的整体构造。在此，复位弹簧围绕控制滑闩的布置也降低了控制阀所需的安装空间并且同时降低了制造费用。
一种有利的构造规定，设置有至少两个能由控制滑闩操纵的排出阀，其中，至少两个排出阀优选地能被交替操纵。根据控制滑闩的位置，最多打开两个排出阀中一个，因此液压介质要么可以从长度能调节的连杆的控制装置(特别是双作用的缸-活塞单元)的第一压力室溢出，要么可以从第二压力室溢出。同时，由于在连杆往复运动时起作用的燃气力和惯性力，另一压力室可以同时被填充以液压介质，燃气力和惯性力通过所形成的抽吸作用导致配属于另一压力室的止回阀打开。随着该压力室的不断填充，液压介质同时从打开的压力室被导出，由此改变长度能调节的连杆的有效长度。根据液压控制装置的构造以及根据活塞式发动机的运行状态，可能需要连杆的多个冲程直至连杆的长度变化结束。排出阀有利地具有弹簧预紧的阀体，优选是阀球，阀体通过合适的传递元件，例如通过传递钉或传递球抵抗弹簧预紧沿阀体的冲程轴线的方向运动，以便打开排出阀。
为了可靠的功能和排出阀的简单的构造，可以将至少两个排出阀布置为相对于控制滑闩轴线倾斜，优选垂直于控制滑闩轴线。在此，排出阀的布置涉及阀体在排出阀中的打开方向。除液压控制阀的简单结构之外，排出阀的这种倾斜布置还实现了连杆的总体上小的尺寸以及相应的重量降低。
在另一构造中，可以在滑闩推杆的切换轮廓和端侧布置的控制活塞或滑闩推杆的肩部之间设置止动部，其中，可以在止动部和控制活塞之间另外设置收缩的附加环槽。因此，滑闩推杆的切换轮廓和控制活塞之间的该区域也可以被重量优化。控制滑闩的这种构造实现了在相应地成形的孔中的简单的安装，而无需使用容纳衬套或中间件。由控制活塞形成的控制压力室仅须通过相应的封堵部密闭，封堵部也可以形成用于控制活塞的止动部。
长度能调节的连杆的一个实施例规定，设置有至少两个连杆部分，其中，第一连杆部分具有第一连杆销眼而第二连杆部分具有第二连杆销眼，并且其中，第一连杆部分能相对于第二连杆部分在连杆的纵向方向上运动，优选能以可伸缩的方式运动，以便调节活塞销和曲轴轴颈之间的距离。与具有偏心轮的连杆相反，两个能在连杆的纵向方向上相互运动的连杆部分实现了长度能调节的连杆的稳定的构造和持久的运行。
为了使第一连杆部分相对于第二连杆部分运动，在此可以设置至少一个与液压控制装置液压连接的缸-活塞单元，其中，第一连杆部分与缸-活塞单元的调节活塞连接，而第二连杆部分具有缸-活塞单元的缸孔。除长度能调节的连杆的非常稳定的构造之外，这还实现了简单并且低成本的连杆部分，其中，优选地第一连杆部分的调节活塞与活塞杆和具有第一连杆销眼的连杆头部直接连接，并且第二连杆部分具有壳体，在壳体中除缸孔外也设置液压控制装置。
此外，本发明涉及被构建用于根据前述实施方案的长度能调节的连杆的控制滑闩，控制滑闩具有：能在控制缸中移动的并且能加载以液压控制压力的控制活塞；以及具有活塞容纳部的单独制造的滑闩推杆，其中，单独制造的控制活塞布置在活塞容纳部上。根据惯用的通用零件概念，该控制滑闩实现了大规模制造的滑闩推杆的应用和对于不同的发动机类型制造的控制活塞。同时，通过借助相同的滑闩推杆的概念进行的控制活塞的相应的重量匹配，可以在低制造成本下以特定地匹配的控制滑闩满足大量不同的发动机类型。
在另一方面中本发明涉及一种活塞式发动机，活塞式发动机具有至少一个发动机缸、在发动机缸中运动的往复活塞、和至少一个在发动机缸中的能调设的压缩比，以及具有根据前述实施方案的与往复活塞连接的长度能调节的连杆。活塞式发动机的所有往复活塞优选地装配有这种长度能调节的连杆，并且长度能调节的连杆的控制装置与活塞式发动机的发动机油液压器件连接。如果根据各自的运行状态相应地调设压缩比，则该活塞式发动机的燃料节省可能是可观的。通过液压控制装置和具有单独制造的控制活塞和滑闩推杆的控制滑闩，实现了长度能调节的连杆的具有成本效益的并且稳定的控制。
附图说明
下面结合示例性的附图详细阐述本发明的非限制性的实施方案。
其中：
图1示出根据本发明的长度能调节的连杆的俯视图；
图2示出图1的局部剖开的长度能调节的连杆的示意图；
图3示出图1的长度能调节的连杆的示意图，图中具有液压控制阀的示意性图示；
图4示出图1的长度能调节的连杆的沿线IV的放大的截面图；
图5a示出图4的控制滑闩的控制活塞的放大的截面图示；和
图5b示出图4的控制滑闩的泄露间隙的放大的截面图。
具体实施方式
在图1中所图示的长度能调节的连杆1包括两个能相对彼此伸缩运动的连杆部分2、3。在图1的长度能调节的连杆1的示图中布置在下方的下部的连杆部件2具有大的连杆销眼4，长度能调节的连杆1以大的连杆销眼4支承在(未示出的)活塞式发动机的曲轴上。为此，在下部的连杆部件2上还布置有轴瓦5，轴瓦与下部的连杆部件2的同样被构造为轴瓦状的下部区域一起构成大的连杆销眼4。轴瓦5和下部的连杆部件2借助连杆螺钉43相互连接。上部的连杆部件3具备带有小的连杆销眼7的连杆头部6，小的连杆销眼7容纳活塞式发动机中的往复活塞的(未示出的)活塞销。
如在图2中清晰地可见，连杆头部6与活塞杆8连接，并且通过活塞杆8与长度能调节的连杆1的在此被构造为缸-活塞单元10的调节装置的调节活塞9相连接。在此，连杆头部6通常与活塞杆8螺纹连接或焊接，而调节活塞9和活塞杆8一件式地构造。这实现了在组装上部的连杆部件3之前将缸-活塞单元10的缸盖15、活塞杆8上的杆密封件16以及活塞密封件17、18简单并且无损坏地布置在调节活塞9上。
上部的连杆部件3通过调节活塞9在下部的连杆部件2中可伸缩地引导，以调节往复式活塞的容纳在小的连杆销眼7中的活塞销与活塞式发动机的容纳在大的连杆销眼4中的曲轴之间的距离，并且因此将活塞式发动机的压缩比与各自的运行状态匹配。这使得活塞式发动机能在部分负荷范围中以比在全负荷范围中更高的压缩比运行，并且因此提高了发动机的效率。
在下部的连杆部件2的壳体11中，在上部区域中将缸12构造为下部的连杆部件2的缸孔或缸套。在缸12中，上部的连杆部件3的调节活塞9以能沿连杆1的纵向方向A运动的方式布置，以便与缸12和缸盖15一起形成缸-活塞单元10。在图2中示出了处于中间位置的调节活塞9，在中间位置中，调节活塞9将缸12分成两个压力室13和14。活塞杆8从调节活塞9延伸穿过上压力室14并且穿过缸盖15，缸盖15向上界定了壳体11和缸12。杆密封件16设在缸盖15上，杆密封件16在活塞杆8和缸盖15之间的过渡部由锁环19保持。杆密封件16包围活塞杆8并且将上压力室14相对于周围环境密封。布置在调节活塞9上的两个活塞密封件17、18将调节活塞9相对于缸12密封，并且因此也将压力室13、14相互密封。锁环19与缸盖15一起形成上止动部，在上部位置即长度能调节的连杆1的长位置中，上调节活塞9抵靠在上止动部上，而在长度能调节的连杆1的下部位置(短位置)中，调节活塞9抵靠在由缸底部20构造的下止动部上。
在下文中，根据图3更详细地阐述用于给由缸-活塞单元10构造的调节装置进行供给的控制装置21的液压接线。两个压力室13、14分别通过分开的液压介质线路22、23和单独的止回阀24、25和通入大的连杆销眼4中的共同的供油部26与活塞式发动机的发动机油回路连接。如果长度能调节的连杆1处于长的定位中，则在上压力室14中无发动机油，而下压力室13被完全填充以发动机油。在运行期间，由于惯性力和燃气力，连杆1交替地受拉和受压。
在长位置中，拉力通过调节活塞9与锁环19的机械接触被接收，其中，连杆1的长度不再改变。起作用的压力通过活塞面传递到填充以发动机油的下压力室13上。因为配属于下压力室13的止回阀25阻止发动机油流出，所以发动机油的压力急剧上升并且防止了连杆长度的改变，因此长度能调节的连杆1沿该运动方向被液压锁止。
在长度能调节的连杆1的短位置中情况相反。下压力室13是空的并且压力通过调节活塞9在缸底部20上的机械止动部被接收，而上压力室14被填充以发动机油，使得作用到长度能调节的连杆1上的拉力促成上压力室14中的压力升高并且促成液压锁止。
在此所图示的长度能调节的连杆1的连杆长度可以通过将两个压力室13、14的一个排空并且以发动机油填充另一个压力室13、14来两级式地调节。为此，在液压控制装置21中分别跨接止回阀24、25中的一个，使得发动机油可以从目前为止被填充的压力室13、14流出。各自的止回阀24、25丢失其作用。为此，液压控制装置21包括二位三通阀27，其两个能切换的接头30分别通过节流阀28、29与压力室13、14的液压介质线路22、23连接。第一接头30配属于下压力室13而第二接头30配属于上压力室14。
二位三通阀27通过发动机油的压力被操纵，发动机油通过与供油部26连接的控制压力线路31被输送给二位三通阀27。二位三通阀27通过复位弹簧32复位。二位三通阀27的两个能切换的接头30与流出通道33连接，流出通道33将从压力室13、14导出的发动机油输出到供油部26，从该处发动机油可用于填充另一个压力室14、13，或可以通过大的连杆销眼4被输出到活塞式发动机的发动机油回路和/或周围环境中。在未图示的变型中，流出通道33也可以直接通向连杆1的周围环境，其中，可以在通向周围环境的出口之前布置节流阀和/或朝着周围环境方向打开的止回阀。在图3图示的二位三通阀27的偏好方位中，上压力室14是打开的。
在二位三通阀27中总是将能切换的接头30的一个打开，使得所属的压力室13、14排空，而将另一个接头30关闭。在二位三通阀27的切换位置改变时，通过经由控制压力线路31施加较高的控制压力或在控制压力降低时通过经由复位弹簧32的复位，将目前为止打开的接头30关闭并且将目前为止关闭的接头30打开。由此，处于高压下的发动机油从目前为止被填充以发动机油的压力室13、14经由各自的液压介质线路22、23和所属的节流阀28、29通过二位三通阀27的打开的接头30和流出通道33流出到供油部26中。
同时，在连杆1的往复运动期间起作用的惯性力和燃气力在目前为止空的压力室14、13中产生抽吸作用，通过抽吸作用将所属的止回阀24、25打开，使得目前为止空的压力室14、13被填充以发动机油。随着此压力室14、13的不断填充，发动机油通过打开的接头30从另一压力室13、14不断被导出，因此连杆1的长度改变。根据长度能调节的连杆1和液压控制装置21的构造以及活塞式发动机的运行状态，可能需要连杆1的多个冲程直至被液压控制装置21锁止的压力室14、13被完全填充以发动机油并且另一个打开的压力室13、14被完全排空，并且因此达到连杆1最大可能的长度改变。
图2示出了作为所描述的二位三通阀27的实施例的液压控制阀34，其中，控制阀34被构造为滑阀，滑阀具有控制缸36和以能在控制缸36中移动的方式布置的蘑菇形状的控制滑闩35。控制滑闩35具有布置在端侧的控制活塞37，控制活塞37与控制缸36一起形成了布置在控制滑闩35的端侧的控制压力室38。控制缸36被构造为相对于连杆1的纵向轴线A倾斜并且也相对于连杆1的纵向轴线A的法线倾斜的、在下部的连杆部件2的壳体11中的阶梯孔。在控制缸36的打开的端部处设有封堵帽46，封堵帽46将控制压力室38相对周围环境密闭。控制压力室38通过控制压力线路31从供油部26(见图3)被供给以处于控制压力下的液压介质。在端侧的控制活塞37的背对控制压力室38的后侧上，滑闩推杆39延伸到控制缸36的被构造为低压室45的下端部中，因此在端侧的控制活塞37和控制缸36之间设有碰触式或非接触式的密封件。在滑闩推杆39的面对控制活塞37的上区段上围绕滑闩推杆39布置有复位弹簧32，而在滑闩推杆39的下端部上构造有用于打开和关闭排出阀41、42的切换轮廓54，以便使用尽可能小的力将各自的阀体49从第一排出阀41和第二排出阀42的阀座50均匀地升起，并且打开各自的排出阀41、42。
在下文中根据图4以及图5a和图5b详细阐述用于根据本发明的连杆1的液压控制阀34的结构和功能。
图4示出了沿图1和2中示出的截面线IV的液压控制阀34的放大截面图。在此，蘑菇形状的控制滑闩35的头部被构造为具有用于容纳滑闩推杆39的中心推杆孔56的单独的杯形控制活塞37(见图5a)。控制滑闩轴线AS在此基本上正交于(未图示的)曲轴的轴线Ak。
控制滑闩35的滑闩推杆39在上部区域中具备带有较大直径的区段，围绕该区段布置有复位弹簧32，以及相邻接地具备用于控制活塞37轴向抵靠的肩部57且具备较小直径的活塞容纳部58，具有推杆孔56的控制活塞37径向布置在活塞容纳部58上。
在下部区域中还设有切换轮廓54，切换轮廓54除了是控制滑闩35的引导部之外也对两个排出阀41、42起作用，以便交替地从关闭状态打开所配属的压力室13、14。排出阀41和42相同构造，因此仅参考第一排出阀41描述所属的元件。排出阀41包括螺塞47，螺塞47被拧入到下部的连杆部件2的壳体11中的相应地设有螺纹的容纳开口中。在螺塞47中布置有阀弹簧48，阀弹簧48作用到球形的阀体49上。球形的阀体49与通入到阀开口51中的锥形阀座50相互作用。同样球形的封闭体52布置在阀开口51中。第一排出阀41在图4中处于关闭位置的，并且第二排出阀42处于打开位置。在此，在控制滑闩35的滑闩推杆39和控制缸36之间形成有阀压力室45，此外通过阀压力室45将经由打开的第二排出阀42从上压力室14流出的液压介质导出到供油部26上，以便将流出的发动机油直接提供用于填充下压力室13。
排出阀41和42的操纵通过控制滑闩35进行。控制滑闩35通过控制压力线路31与发动机油回路液压连接。发动机油回路中的控制压力的升高在端侧作用到控制活塞37的控制压力面40上。因此，控制活塞37抵抗复位弹簧32的作用地朝向阀压力室45的方向运动。滑闩推杆39在上部区域中具有止动环53，止动环53布置在相应的凹槽44中并且预先规定了第二位置。
设有封堵帽46以用于界定由控制活塞37限定的控制压力室38。控制滑闩35具有切换轮廓54，切换轮廓54具有两个横截面(平行于控制滑闩轴线AS的截面)为菱形的隆起，隆起分别作用到所属的封闭体52上，于是封闭体52随后使所属的阀体49运动。在图4中所图示的控制滑闩35的位置中，滑闩推杆39或切换轮廓54与第一排出阀41的封闭体52之间存在足够的间隙，因此阀体49可靠地安放在阀座50上。在第二排出阀42中相配属的封闭体52在图4所图示的控制滑闩35的位置中具有抬起的位置。因此，封闭体52作用到第二排出阀42的阀体49上，并且将阀体49和所属的阀弹簧48从阀座50升起。由此打开第二排出阀42。相应地，发动机油可以从上压力室14流出，而下压力室13被锁止。
如果控制滑闩35由于在控制压力室38中的发动机油的控制压力升高而朝向阀压力室45的方向运动，则第二排出阀42的封闭体52在切换轮廓54上向下滑动到松弛的定位中并且释放所属的阀体49，使得阀弹簧48将阀体49压到阀座50上。然后，第一排出阀41的封闭体52在切换轮廓54上向上滑动，由此所属的阀体49被推离控制滑闩35的轴线AS。同时，所属的阀弹簧48压缩，并且阀体49从阀座50升起。由此，控制阀34被压入到第二阀位置中，第二阀位置促成长度能调节的连杆1的短位置。
可以在图4中所示的控制滑闩35的滑闩推杆39上设有用于优化滑闩推杆39的重量的不同的措施。在设在滑闩推杆39上的切换轮廓54的中间区域中设有梯形的收缩部55，收缩部55布置在切换轮廓54的与两个排出阀41、42相关的并且实现了控制滑闩35在控制缸36中的引导的两个凸起的区域之间。此外，滑闩推杆39的上区段可以在复位弹簧32的区域中设有较小的直径。基于有目的地针对滑闩推杆39进行的重量或体积降低，可以明显降低滑闩推杆39的重量，因此通过为单独的控制活塞37有目的地添加专门调整的重量，使得液压控制阀34的控制滑闩35可以对于各种不同的应用情况被调校。
作用到控制滑闩35上的加速力依赖于长度能调节的连杆1和液压控制装置21的各自的设计，但也依赖于各个活塞式发动机。因此，由于控制滑闩35的总重量，通过加速力可能将明显的力作用到控制滑闩35和复位弹簧32上，因此控制滑闩35的重量应保持尽可能小并且应针对各自的应用进行设计，以便实现与各个活塞式发动机的最优的匹配。
图5a中的控制滑闩35的上区段的较大的截面图清楚地示出了控制活塞37和滑闩推杆39之间的间隙配合。控制活塞37以其推杆孔56以能在滑闩推杆39的活塞容纳部58上移动的方式布置，其中，间隙配合在相对于控制滑闩轴线AS的径向方向上在活塞容纳部58和推杆孔之间最大为20μm。滑闩推杆39的活塞容纳部58的直径与控制活塞37的推杆孔56的直径之差优选地小于50μm(特别地小于25μm)，因此在推杆孔56与控制滑闩轴线AS或活塞容纳部58同心布置时，间隙配合的均匀的环形间隙最大为25μm(12.5μm)。
设有螺母59以将控制活塞37固定在滑闩推杆39的活塞容纳部58上，螺母59将控制活塞37在肩部57和螺母59之间可靠地保持在活塞容纳部58上。为此，将螺母59旋到滑闩推杆39的设有螺纹60的端部上，其中，螺纹60的端部在控制滑闩轴线AS的方向上不凸出超过杯形控制活塞37的侧向尖端。
通过螺母59锁固在滑闩推杆39的活塞容纳部58上的控制活塞37在控制滑闩轴线AS的轴向方向上也具有间隙。控制活塞37和滑闩推杆39的肩部57或螺母59之间的轴向间隙优选地小于50μm(特别地小于25μm)，因此在控制活塞37居中布置在活塞容纳部58上时在螺母59和控制活塞37之间以及滑闩推杆39的肩部57和控制活塞37之间分别形成最大25μm(12.5μm)的间隙。
如在图5b中的控制活塞37与滑闩推杆39或螺母59之间的径向和轴向间隙的放大的截面图中清晰可见的，由于间隙配合而形成泄露间隙61，在运行中液压介质可以从控制压力室38通过泄露间隙61流动到阀压力室45中。视控制活塞37或其推杆孔56与滑闩推杆39或其活塞容纳部58之间的同轴度而定地，以及依赖于通过复位弹簧32作用到控制活塞37上的复位力与经由控制压力室38中的液压介质引起的控制压力之间的压力关系地，在最差的情况中存在具有最多20μm的均匀的间隙尺寸的泄漏缝隙61。因为来自阀压力室45中的控制压力室38的液压介质的泄漏流动最初是径向向内指向，随后与控制滑闩轴线AS同轴并且又径向向外指向，所以通过流动加速度和减速以及流动偏转产生了泄露流动的明显的阻尼，从而由于泄露间隙61的小的间隙尺寸、强的流动偏转和流动阻尼，可以认为通过泄露间隙61的泄露流动可忽略或至少不是问题。
控制活塞37与滑闩推杆39之间的间隙配合或活塞容纳部58与推杆孔56之间的径向间隙允许显着地降低控制活塞37相对于滑闩推杆39的同轴度要求，这可以实现将控制活塞37和滑闩推杆39制造为单独的构件。此外，通过根据本发明的控制滑闩35可以补偿被构造为阶梯孔的控制缸36的不同区域之间的同轴度问题。
附图标记列表
1 长度能调节的连杆
2 下部的连杆部件
3 上部的连杆部件
4 连杆销眼
5 轴瓦
6 连杆头部
7 连杆销眼
8 活塞杆
9 调节活塞
10 缸-活塞单元
11 壳体
12 缸
13 压力室
14 压力室
15 缸盖
16 杆密封件
17 活塞密封件
18 活塞密封件
19 锁环
20 缸底部
21 液压控制装置
22 液压介质线路
23 液压介质线路
24 止回阀
25 止回阀
26 供油部
27 二位三通阀
28 节流阀
29 节流阀
30 接头
31 控制压力线路
32 复位弹簧
33 流出通道
34 控制阀
35 控制滑闩
36 控制缸
37 控制活塞
38 控制压力室
39 滑闩推杆
40 控制压力面
41 排出阀
42 排出阀
43 连杆螺钉
44 凹槽
45 阀压力室
46 封堵帽
47 螺塞
48 阀弹簧
49 阀体
50 阀座
51 阀开口
52 封闭体
53 止动环
54 切换轮廓
55 收缩部
56 推杆孔
57 肩部
58 活塞容纳部
59 螺母
60 螺纹
61 泄漏缝隙
AK 曲轴轴线
AS 控制滑闩轴线
A 连杆纵向轴线

Claims (15)

1.用于活塞式发动机的长度能调节的连杆(1)，其中，所述连杆(1)具有用于对所述长度能调节的连杆(1)的有效长度进行调设的液压控制装置(21)，并且所述液压控制装置(21)具有液压控制阀(34)，所述液压控制阀具有控制缸(36)、控制滑闩(35)和至少一个能由控制滑闩(35)操纵的排出阀(41、42)，其中，所述控制滑闩(35)包括以能在所述控制缸(36)中移动的方式引导的、能加载以液压控制压力的控制活塞(37)并且包括滑闩推杆(39)，其特征在于，所述控制活塞(37)和所述滑闩推杆(39)实施为单独的构件，并且所述滑闩推杆(39)具有活塞容纳部(58)，其中，所述控制活塞(37)以间隙配合的方式布置在所述滑闩推杆(39)的活塞容纳部(58)上。
2.根据权利要求1所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述控制活塞(37)具有推杆孔(56)，其中，所述控制活塞(37)的推杆孔(56)配属于所述滑闩推杆(39)的活塞容纳部(58)，并且其中，所述推杆孔(56)和所述活塞容纳部(58)之间的间隙配合的径向间隙小于50μm，优选小于25μm。
3.根据权利要求1或2所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，在所述滑闩推杆(39)的活塞容纳部(58)上设置有所述控制活塞(37)的轴向间隙，其中，所述轴向间隙小于50μm，优选小于25μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述滑闩推杆(39)的活塞容纳部(58)具有用于所述控制活塞(37)抵靠的肩部(57)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，设置有至少一个螺母(59)，以便将所述控制活塞(37)定位在所述滑闩推杆(39)的活塞容纳部(58)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述控制活塞(37)杯形地构造，并且优选实施为具有冲压的推杆孔(56)的冲压弯曲件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述控制活塞(37)在端侧布置在所述滑闩推杆(39)上，并且所述滑闩推杆(39)从布置在端侧的控制活塞(37)在控制滑闩轴线(AS)的方向上延伸穿过所述控制缸(36)，其中，所述滑闩推杆(39)具有切换轮廓(54)，以便操纵至少一个排出阀(41、42)，并且所述滑闩推杆(39)优选被构造为关于所述控制滑闩轴线(AS)旋转对称。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述滑闩推杆(39)是重量优化的滑闩推杆(39)，其中，由于所述滑闩推杆(39)的材料选择或者由于所述滑闩推杆(39)的设置有至少一个收缩部(55)的轮廓(54)而使得所述滑闩推杆(39)的重量降低，所述滑闩推杆的重量最大相当于所述滑闩推杆(39)的轮廓(54)的包络体积的0.93倍、优选0.85倍乘以钢的密度(7.85g/mm3)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述控制活塞(37)被构造为所述控制滑闩(35)的附加重量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述液压控制阀(34)具有复位弹簧(32)，以便将所述控制滑闩(35)保持在第一起始位置中或返回到第一起始位置中，其中，所述复位弹簧(32)优选围绕所述滑闩推杆(39)布置并支撑在所述控制活塞(37)上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，所述控制滑闩(35)相对于所述连杆(1)的纵向轴线(A)倾斜和/或相对于所述连杆(1)的纵向轴线(A)的法线倾斜布置，其中，控制滑闩轴线(AS)优选以15°至75°之间的角布置。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，设置有至少两个连杆部分(2、3)，其中，第一连杆部分(3)具有用于容纳活塞销的第一连杆销眼(7)并且第二连杆部分(2)具有用于容纳曲轴轴颈的第二连杆销眼(4)，并且其中，所述第一连杆部分(3)能在所述连杆(1)的纵向方向(A)上优选以可伸缩的方式相对于所述第二连杆部分(2)运动，以便调节所述活塞销和所述曲轴轴颈之间的距离。
13.根据权利要求12所述的长度能调节的连杆(1)，
其特征在于，设置有至少一个与所述液压控制装置(21)液压连接的缸-活塞单元(10)，以便使所述第一连杆部分(3)相对于所述第二连杆部分(2)运动，其中，所述第一连杆部分(3)与所述缸-活塞单元(10)的调节活塞(9)连接，并且所述第二连杆部分(2)具有所述缸-活塞单元(10)的缸孔(12)。
14.被构建用于根据权利要求1至13中任一项所述的长度能调节的连杆(1)的控制滑闩(35)，所述控制滑闩(35)具有：能在控制缸(36)中移动的并且能加载以液压控制压力的控制活塞(37)；以及单独制造的具有活塞容纳部(58)的滑闩推杆(39)，其中，所述单独制造的控制活塞(37)布置在所述活塞容纳部(58)上。
15.活塞式发动机，所述活塞式发动机具有至少一个发动机缸、在所述发动机缸中运动的往复活塞、和至少一个在发动机缸中的能调设的压缩比，以及具有根据权利要求1至13中任一项所述的与所述往复活塞连接的长度能调节的连杆(1)。
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