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Die Erfindung betrifft eine Kolbenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
US 5,413,074 ist bereits eine Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolbeneinheit, die zur verliersicheren Anbindung einer Pleueleinheit an die Kolbeneinheit eine Pleuelführungseinheit mit zumindest einem unteren Lagerelement, das eine Öffnung zur Durchführung von wenigstens einem Teil der Pleueleinheit aufweist, umfasst, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Kosten der Kolbenvorrichtung zu reduzieren. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolbeneinheit, die zur verliersicheren Anbindung einer Pleueleinheit an die Kolbeneinheit eine Pleuelführungseinheit mit zumindest einem unteren Lagerelement, das eine Öffnung zur Durchführung von wenigstens einem Teil der Pleueleinheit aufweist, umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass zur Montage der Pleueleinheit das untere Lagerelement zumindest in einem vormontierten Zustand mindestens zweiteilig ausgeführt ist. Dadurch kann ein Aufwand zur Herstellung der Kolbenvorrichtung und ein Aufwand zur Bearbeitung insbesondere der Kolbeneinheit reduziert werden, wodurch Kosten der Kolbenvorrichtung gesenkt werden können. Unter einer „Pleuelführungseinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die ein Lager und ein Widerlager für die Pleueleinheit ausbildet. Vorzugsweise nimmt die Pleuelführungseinheit Zug- und Druckkräfte der Pleueleinheit auf und ermöglicht zumindest eine Schwenkbewegung der Pleueleinheit in Bezug auf die Kolbeneinheit um einen virtuellen Drehpunkt. Der virtuelle Drehpunkt ist vorzugsweise außerhalb der Kolbeneinheit angeordnet. Vorteilhafterweise leitet die Pleuelführungseinheit die aufgenommenen Zug- und Druckkräfte auf die Kolbeneinheit weiter und verhindert somit eine Bewegung der Pleueleinheit in Bezug auf die Kolbeneinheit entlang einer Hauptachse der Kolbeneinheit. Unter einem „unteren Lagerelement” soll insbesondere ein Lagerelement verstanden werden, das im Vergleich zu einem oberen Lagerelement weiter entfernt von einem Kolbenboden der Kolbeneinheit angeordnet ist. Vorzugsweise bildet das untere Lagerelement das Widerlager aus, das im Wesentlichen zur Aufnahme von Fliehkräften vorgesehen ist. Das untere Lagerelement ist insbesondere nicht, oder nur zu einem untergeordneten Anteil, zur Abstützung von Arbeitskräften, d. h. nicht, oder nur zu einem untergeordneten Anteil, zur Abstützung von Kräften, die durch eine Verbrennung in einem Zylinder entstehen, vorgesehen. Unter einem „vormontierten Zustand” soll insbesondere ein Zustand der Kolbenvorrichtung verstanden werden, der zeitlich vor einem montierten Zustand der Kolbenvorrichtung liegt. Vorzugsweise sind die Kolbeneinheit und die Pleueleinheit in dem montierten Zustand miteinander verbunden. In dem vormontierten Zustand fehlt vorteilhafterweise eine Verbindung zwischen der Pleueleinheit und der Kolbeneinheit. Vorteilhafterweise erfolgt eine Montage der Kolbenvorrichtung, insbesondere der Kolbeneinheit, ausgehend von dem vormontierten Zustand erst, nachdem zumindest die Pleueleinheit zumindest teilweise in der Kolbeneinheit angeordnet ist, bzw. in die Kolbeneinheit zumindest teilweise eingreift. Vorteilhafterweise ist der montierte Zustand ein Zustand, in dem die Pleueleinheit innerhalb der Kolbeneinheit angeordnet ist und Teile der Kolbeneinheit fest miteinander verbunden sind. Grundsätzlich kann ein vormontierter Zustand ausgehend von dem montierten Zustand, insbesondere bei zerstörungsfreier Demontage der Kolbenvorrichtung, wiederhergestellt werden. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Pleuelführungseinheit zumindest ein oberes Lagerelement aufweist, das mindestens zweiteilig ausgeführt ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Pleuelführungseinheit bereitgestellt werden. Das obere Lagerelement bildet vorzugsweise das Lager aus, das zur Abstützung der Arbeitskräfte vorgesehen ist.
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In besonders vorteilhafter Weise ist mindestens ein Teil des unteren Lagerelements einstückig mit zumindest einem Teil des oberen Lagerelements ausgeführt. Dadurch kann eine sehr steife Lagerung erzielt werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass das untere Lagerelement und/oder das obere Lagerelement zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit geteilt sind. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Teilung der Pleuelführungseinheit realisiert werden. Unter „im Wesentlichen” soll insbesondere eine Abweichung von einer Parallelität verstanden werden, die maximal 20 Grad, vorteilhaft maximal 10 Grad und ganz besonders vorteilhaft maximal 5 Grad beträgt. Unter einer „Pleuelschwenkebene” soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, die durch eine Schwenkbewegung der Pleueleinheit in einem Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine definiert ist. Vorteilhafterweise liegt eine Längsachse der Pleueleinheit zumindest annähernd in der Pleuelschwenkebene. Vorzugsweise ist die Kolbeneinheit, insbesondere das untere Lagerelement und/oder das obere Lagerelement bezüglich der Pleuelschwenkebene zumindest teilweise symmetrisch ausgebildet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Kolbenvorrichtung in einem montierten Zustand,
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2 eine Kolbeneinheit der Kolbenvorrichtung in einem montierten Zustand,
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3 ein Teil der Kolbeneinheit in einem vormontierten Zustand,
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4 ein anderes Teil der Kolbeneinheit in dem vormontierten Zustand,
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5 eine alternativ ausgestaltete Kolbenvorrichtung in einem montierten Zustand,
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6 eine Kolbeneinheit der Kolbenvorrichtung in einem vormontierten Zustand,
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7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kolbeneinheit und
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8 einen Teilschnitt der Kolbeneinheit.
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Die 1 bis 4 zeigen eine Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kolbenvorrichtung ist als eine Brennkraftmaschinenkolbenvorrichtung ausgebildet. Die Kolbenvorrichtung weist eine Kolbeneinheit 10a und eine nur teilweise dargestellte Pleueleinheit 11a auf. Die Pleueleinheit 11a verbindet die Kolbeneinheit 10a mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Kolbenvorrichtung ist in der 1 in einem montierten Zustand dargestellt. In dem montierten Zustand ist die Pleueleinheit 11a in die Kolbeneinheit 10a eingebracht.
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In den 3 und 4 ist die Kolbeneinheit 10a in einem vormontierten Zustand dargestellt. In dem vormontierten Zustand ist die Kolbeneinheit 10a mehrteilig.
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Die Pleueleinheit 11a weist ein Anbindungselement 16a, einen Pleuelschaft 17a, einen nicht dargestellten Pleuelfuß und einen nicht dargestellten Pleueldeckel auf. Der Pleuelfuß und der Pleueldeckel weisen eine gecrackte Bruchfläche auf. Sie sind zur Anbindung an die Kurbelwelle vorgesehen. Der Pleuelschaft 17a verbindet den Pleuelfuß mit dem Anbindungselement 16a. Das Anbindungselement 16a, der Pleuelschaft 17a und der Pleuelfuß sind einstückig miteinander ausgebildet. Das Anbindungselement 16a, der Pleuelschaft 17a und der Pleuelfuß sind somit aus einem Stück. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Anbindungselement 16a, den Pleuelschaft 17a und/oder den Pleuelfuß separat voneinander herzustellen und nachträglich, beispielsweise durch einen Stoffschluss, fest miteinander zu verbinden. Das Anbindungselement 16a, der Pleuelschaft 17a und der Pleuelfuß können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.
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Zur Anbindung der Pleueleinheit 11a an die Kolbeneinheit 10a und damit zur Verbindung der Kolbeneinheit 10a und der Kurbelwelle weist die Pleueleinheit 11a das Anbindungselement 16a auf. In dem montierten Zustand ist das Anbindungselement 16a innerhalb der Kolbeneinheit 10a angeordnet. Das Anbindungselement 16a erstreckt sich in alle Richtungen ausgehend von einem Mittelpunkt des Pleuelschafts 17a. Es ist gekrümmt ausgebildet. Das Anbindungselement 16a ist als ein teilweise kreissegmentförmiger Gleitschuh ausgebildet.
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Die Kolbeneinheit 10a weist ein Kolbenoberteil 18a und ein Kolbenunterteil 19a auf. Das Kolbenoberteil 18a weist einen Kolbenboden 20a auf. Der Kolbenboden 20a umfasst eine Brennraummulde 21a, die als eine Vertiefung des Kolbenbodens 20a ausgebildet ist. Zur Aufnahme von Kolbenringen weist das Kolbenoberteil 18a eine Kolbenringzone 22a auf. Der Kolbenboden 20a und die Kolbenringzone 22a sind einstückig miteinander ausgebildet.
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Zur Aufnahme und zur Führung des Anbindungselements 16a in der Kolbeneinheit 10a und zur verliersicheren Anbindung der Pleueleinheit 11a an die Kolbeneinheit 10a weist die Kolbeneinheit 10a eine Pleuelführungseinheit 12a auf. Das Anbindungselement 16a ist in dem montierten Zustand innerhalb der Pleuelführungseinheit 12a angeordnet. In dem montierten Zustand ist die Pleueleinheit 11a in die Pleuelführungseinheit 12a eingebracht bzw. eingefädelt. Die Pleueleinheit 11a ist in dem montierten Zustand gleitend gelagert.
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Das Kolbenunterteil 19a der Kolbeneinheit 10a weist die Pleuelführungseinheit 12a und ein Verbindungselement 23a auf. Die Pleuelführungseinheit 12a weist ein oberes Lagerelement 15a und ein unteres Lagerelement 13a auf. Die Pleuelführungseinheit 12a stellt eine Gleitverbindung zwischen dem Anbindungselement 16a der Pleueleinheit 11a und der Kolbeneinheit 10a her. Sie ordnet die Pleueleinheit 11a verschwenkbar an die Kolbeneinheit 10a bzw. in der Kolbeneinheit 10a an. Das obere Lagerelement 15a bildet ein Lager für die Pleueleinheit 11a aus. Das untere Lagerelement 13a bildet ein Widerlager für die Pleueleinheit 11a aus. In dem montierten Zustand bilden das obere Lagerelement 15a, das untere Lagerelement 13a und das Verbindungselement 23a einen Kolbenschaft 24a der Kolbeneinheit 10a aus, der zur Führung in einem nicht näher dargestellten Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgesehen ist.
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Die Pleuelführungseinheit 12a ist in einer Richtung 25a, die ausgehend von dem Kolbenboden 20a in Richtung der Pleueleinheit 11a und damit in Richtung der Kurbelwelle zeigt, unterhalb des Kolbenbodens 20a angeordnet. In dem montierten Zustand ist das untere Lagerelement 13a der Pleueleinheit 11a bezüglich der Richtung 25a unterhalb des oberen Lagerelements 15a angeordnet. Das obere Lagerelement 15a der Pleueleinheit 11a ist in dem montierten Zustand bezüglich der Richtung 25a oberhalb des unteren Lagerelements 13a angeordnet. Das obere Lagerelement 15a ist im Vergleich zu dem unteren Lagerelement 13a näher am Kolbenboden 20a angeordnet. Das obere Lagerelement 15a ist zwischen dem Kolbenboden 20a und dem unteren Lagerelement 13a angeordnet. Die Richtung 25a ist parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung 26a ausgerichtet. Die Kolbenbewegungsrichtung 26a entspricht einer Bewegungsrichtung der Kolbeneinheit 10a bei Betrieb der die Kolbeneinheit 10a aufweisenden Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Kolbenbewegungsrichtung 26a verläuft parallel zu einer Hauptachse 27a der Kolbeneinheit 10a.
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Zur Herstellung der Gleitverbindung weist das obere Lagerelement 15a der Pleuelführungseinheit 12a eine Gleitfläche 28a auf. Die Gleitfläche 28a ist nach außen gekrümmt. Die Gleitfläche 28a ist in dem montierten Zustand der Pleueleinheit 11a zugewandt. Die Gleitfläche 28a ist dem Kolbenboden 20a abgewandt. Die Gleitfläche 28a weist in einer Projektionsrichtung, die der Richtung 25a entspricht, annähernd eine Rechteckform auf. Die Gleitfläche 28a der Pleuelführungseinheit 12a stellt einen Formschluss mit dem Anbindungselement 16a in eine Richtung bereit, die entgegengesetzt zu der Richtung 25a ausgerichtet ist. Die Gleitfläche 28a ist aus einer ersten Leitkurve gebildet. Die erste Leitkurve erstreckt sich senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 26a und damit senkrecht zur Hauptachse 27a. Die Gleitfläche 28a bildet eine obere Führungskurve, auf der sich das Anbindungselement 16a der Pleueleinheit 11a gleitend bewegt. Die erste Leitkurve stellt in diesem Ausführungsbeispiel einen Kreisbogen dar, wodurch die Gleitfläche 28a zylindrisch ausgebildet ist.
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Zur festen Verbindung des oberen Lagerelements 15a und damit der Pleuelführungseinheit 12a mit der Kolbenringzone 22a und damit mit dem Kolbenboden 20a weist das obere Lagerelement 15a zwei Verbindungsflächen 29a, 30a auf. Die Verbindungsflächen 29a, 30a sind in einer Ebene angeordnet, die parallel zu einer Ebene des Kolbenbodens 20a ausgerichtet ist. Die Verbindungsflächen 29a, 30a sind als Reibschweißflächen ausgebildet.
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Zur sicheren Aufnahme und sicheren Führung des Anbindungselements 16a der Pleueleinheit 11a in der Pleuelführungseinheit 12a und damit zur Vermeidung eines Abhebens des Anbindungselements 16a von der Gleitfläche 28a weist das untere Lagerelement 13a der Pleuelführungseinheit 12a eine Stützfläche 31a auf. Die Stützfläche 31a kann eine Gewichtskraft der in der Pleuelführungseinheit 12a angeordneten Pleueleinheit 11a aufnehmen. Die Stützfläche 31a ist dem Kolbenboden 20a zugewandt. In dem montierten Zustand ist die Stützfläche 31a dem Anbindungselement 16a zugewandt und dem Pleuelschaft 17a abgewandt. Die Gleitfläche 28a und die Stützfläche 31a sind gegenüberliegend angeordnet. Die Stützfläche 31a ist nach innen gekrümmt. Die Stützfläche 31a der Pleuelführungseinheit 12a stellt einen Formschluss mit dem Anbindungselement 16a in die Richtung 25a, in eine Pleuelschwenkrichtung 32a und in eine zur Kolbenbewegungsrichtung 26a und zur Pleuelschwenkrichtung 32a senkrechte Richtung bereit. Die Stützfläche 31a ist in der Richtung 25a unterhalb der Gleitfläche 28a angeordnet. Die Pleuelschwenkrichtung 32a ist parallel zu einer Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11a angeordnet. Eine Längsachse der Pleueleinheit 11a liegt in der Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11a.
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Zur Durchführung der Pleueleinheit 11a und damit zur Anordnung der Pleueleinheit 11a innerhalb der Kolbeneinheit 10a weist die Stützfläche 31a der Pleuelführungseinheit 12a eine Pleueldurchgangsöffnung 14a auf. In dem montierten Zustand der Pleueleinheit 11a greift der Pleuelschaft 17a entlang der Kolbenbewegungsrichtung 26a durch die Pleueldurchgangsöffnung 14a der Stützfläche 31a. Die Pleueldurchgangsöffnung 14a begrenzt bzw. definiert eine Schwenkbewegung der Pleueleinheit 11a in die Pleuelschwenkrichtung 32a und damit in der Pleuelschwenkebene.
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Die Stützfläche 31a ist aus einer zweiten Leitkurve gebildet. Die zweite Leitkurve erstreckt sich ebenfalls senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 26a. Die Stützfläche 31a bildet eine untere Führungskurve, auf der sich das Anbindungselement 16a der Pleueleinheit 11a abstützt und gleitend bewegt. Die zweite Leitkurve verläuft äquidistant zu der ersten Leitkurve. Die Gleitfläche 28a und die Stützfläche 31a sind äquidistant zueinander. Die zweite Leitkurve und die erste Leitkurve stellen Kreisbögen mit zumindest annähernd identischem Mittelpunkt dar, wodurch die Stützfläche 31a ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist.
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Zur Ausbildung der Stützfläche 31a weist das untere Lagerelement 13a zwei Stege 33a, 34a auf. Die zwei Stege 33a, 34a sind parallel zueinander angeordnet. Die zwei Stege 33a, 34a verlaufen von einer Seite des Kolbenschafts 24a bis zu einer gegenüberliegenden Seite des Kolbenschafts 24a. Die Stützfläche 31a weist in der Projektionsrichtung, die der Richtung 25a entspricht, ebenfalls annähernd eine Rechteckform auf, die um die Pleueldurchgangsöffnung 14a mittig reduziert ist.
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Zur Montage der Pleueleinheit 11a sind das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a und damit die Pleuelführungseinheit 12a in dem vormontierten Zustand zweiteilig ausgeführt. Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a sind einstückig hergestellt. Sie sind in einem Gießverfahren hergestellt. Die einstückig hergestellte Pleuelführungseinheit 12a wird zur Realisierung einer Zweiteiligkeit gezielt in zwei Teile 35a, 36a gebrochen. Das Teil 35a der Pleuelführungseinheit 12a weist eine gecrackte Trennfläche 37a auf. Das Teil 36a der Pleuelführungseinheit 12a weist eine gecrackte Trennfläche 38a auf. Die Pleuelführungseinheit 12a ist als eine gecrackte Pleuelführungseinheit ausgebildet.
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Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a und damit die Pleuelführungseinheit 12a sind entlang der Hauptachse 27a in das Teil 35a und das Teil 36a geteilt. Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a sind parallel zu der Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11a in das Teil 35a und das Teil 36a geteilt. Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a sind entlang der Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11a in das Teil 35a und das Teil 36a geteilt. Das Teil 35a und das Teil 36a sind bezüglich der Pleuelschwenkebene symmetrisch bzw. spiegelbildlich zueinander ausgebildet.
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Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a sind jeweils zweiteilig ausgeführt. Das obere Lagerelement 15a und das untere Lagerelement 13a sind entlang und damit parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Stege 33a, 34a geteilt. Das Teil 35a der Pleuelführungseinheit 12a und das Teil 36a der Pleuelführungseinheit 12a weisen jeweils teilweise die Gleitfläche 28a und teilweise die Stützfläche 31a auf. Dabei weist das Teil 35a der Pleuelführungseinheit 12a den Steg 34a und das Teil 36a der Pleuelführungseinheit 12a den Steg 33a auf. Das Teil 35a und das Teil 36a sind jeweils einstückig ausgebildet.
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Zur festen Verbindung des Teils 35a mit dem Teil 36a weist das Kolbenunterteil 19a der Kolbeneinheit 10a das Verbindungselement 23a auf. Das Verbindungselement 23a drückt die zwei Teile 35a, 36a der Pleuelführungseinheit 12a gegeneinander. Das Verbindungselement 23a drückt die zwei Trennflächen 37a, 38a gegeneinander. Das Verbindungselement 23a wird auf die beiden Teile 35a, 36a der Pleuelführungseinheit 12a aufgeschrumpft. Die zwei Teile 35a, 36a der Pleuelführungseinheit 12a werden zur Montage der Pleueleinheit 11a nach einer Anordnung der Pleueleinheit 11a in der Pleuelführungseinheit 12a durch das Verbindungselement 23a miteinander verbunden. Das Verbindungselement 23a ist als ein Fügering ausgebildet. Grundsätzlich können die beiden Teile 35a, 36a der Pleuelführungseinheit 12a auch mittels einer Kolbenkrone als Spanngurt oder durch ein stoffschlüssiges Verfahren, wie beispielsweise durch Schweißen, miteinander verbunden werden.
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In dem montierten Zustand ist das Anbindungselement 16a in der Kolbenbewegungsrichtung 26a zwischen der Gleitfläche 28a und der Stützfläche 31a angeordnet. Das Anbindungselement 16a ist in dem montierten Zustand durch die Pleuelführungseinheit 12a verliersicher an bzw. in der Kolbeneinheit 10a angeordnet. Ein Krümmungsverlauf des Anbindungselements 16a entspricht der ersten Leitkurve und der zweiten Leitkurve. Das Anbindungselement 16a liegt vollständig mit einer oberen Fläche 39a an der Gleitfläche 28a der Pleuelführungseinheit 12a und teilweise mit einer unteren Fläche 40a an der Stützfläche 31a der Pleuelführungseinheit 12a an. Es ist aber auch denkbar, dass eine teilweise Berührung der Gleitfläche 28a mit der oberen Fläche 39a der Pleuelführungseinheit 12a stattfindet, mindestens jedoch eine Berührung an zwei Berührpunkten. Grundsätzlich können die erste Leitkurve, die zweite Leitkurve und/oder der Kurvenverlauf auch eine Ellipse, eine Hyperbel oder eine Parabel darstellen und/oder aus Kreisbogenabschnitten, Ellipsenabschnitten, Hyperbelabschnitten, Parabelabschnitten und/oder aus einer beliebigen mathematischen Funktion zusammengesetzt sein.
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Die Pleueleinheit 118 weist in dem montierten Zustand einen virtuellen Drehpunkt 41a auf. Der virtuelle Drehpunkt 418 ist außerhalb der Pleuelführungseinheit 12a und außerhalb der Kolbeneinheit 10a angeordnet. Der Drehpunkt 41a ist in der Richtung 25a über der Kolbeneinheit 10a angeordnet. Der Drehpunkt 41a ist bezüglich der Richtung 25a oberhalb des Kolbenbodens 20a angeordnet. Er liegt auf der Hauptachse 27a. Die Pleuelführungseinheit 12a und das Anbindungselement 16a verlagern somit den Drehpunkt 41a der Pleueleinheit 11a im Vergleich zu üblichen Kolben-Pleuel Verbindungen mittels eines Kolbenbolzens.
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Zur Kühlung der Kolbeneinheit 10a weist die Kolbenvorrichtung weiter Betriebsmittelkanäle 42a, 43a und einen Betriebsmittelhohlraum 44a auf. Die Betriebsmittelkanäle 42a, 43a und der Betriebsmittelhohlraum 44a sind innerhalb der Kolbeneinheit 10a angeordnet. Der Betriebsmittelkanal 42a umgibt die Brennraummulde 21a. Der Betriebsmittelkanal 43a verbindet strömungstechnisch den Betriebsmittelkanal 42a und den Betriebsmittelhohlraum 44a miteinander. Der Betriebsmittelhohlraum 44a wird in dem montierten Zustand durch einen Freiraum 45a in dem oberen Lagerelement 15a des Kolbenunterteils 19a und einen Freiraum in dem Kolbenoberteil 18a gebildet. Das obere Lagerelement 15a bildet einen Boden 46a des Betriebsmittelhohlraums 44a, der gleichzeitig die Gleitfläche 28a ausbildet. Zur Schmierung und zur Kühlung der Gleitfläche 28a der Pleuelführungseinheit 12a und der oberen Fläche 39a des Anbindungselements 16a weist der Betriebsmittelhohlraum 44a eine Öffnung 47a auf. Die Öffnung 47a ist als eine Bohrung in der Gleitfläche 28a der Pleuelführungseinheit 12a ausgebildet. Der Betriebsmittelhohlraum 44a ist als ein Shaker-Hohlraum ausgebildet.
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In den 5 bis 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 5 und 6 und durch den Buchstaben c in den Bezugszeichen in den 7 und 8 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden.
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Die 5 und 6 zeigen eine Kolbenvorrichtung mit einer Kolbeneinheit 10b und einer Pleueleinheit 11b. Die Kolbeneinheit 10b weist ein Kolbenoberteil 18b und ein Kolbenunterteil 19b auf. Zur verliersicheren Anbindung der Pleueleinheit 11b an die Kolbeneinheit 10b weist das Kolbenunterteil 19b eine Pleuelführungseinheit 12b auf. Die Pleuelführungseinheit 12b weist ein oberes Lagerelement 15b, mit einer Gleitfläche 28b und ein unteres Lagerelement 13b, mit einer Pleueldurchgangsöffnung 14b zur Durchführung der Pleueleinheit 11b, auf. Jeweils ein Teil des oberen Lagerelements 15b und des unteren Lagerelements 13b sind einstückig, und somit sehr steif miteinander verbunden ausgeführt. Die Kolbenvorrichtung ist in der 5 in einem montierten Zustand dargestellt. In der 6 ist die Pleuelführungseinheit 12b und damit die Kolbenvorrichtung in einem vormontierten Zustand dargestellt.
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Zur Montage der Pleueleinheit 11b sind das obere Lagerelement 15b und das untere Lagerelement 13b und damit die Pleuelführungseinheit 12b in einem vormontierten Zustand zweiteilig ausgeführt. Das obere Lagerelement 15b und das untere Lagerelement 13b sind parallel zu einer Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11b in ein Teil 35b und ein Teil 36b geteilt. Dabei weist das Teil 35b einen Steg 34b und das Teil 36b einen Steg 33b auf.
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Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist das Kolbenoberteil 18b zur festen Verbindung des Teils 35b der Pleuelführungseinheit 12b mit dem Teil 36b der Pleuelführungseinheit 12b zwei Verbindungselemente 48b, 49b auf. Das Kolbenoberteil 18b und das Kolbenunterteil 19b sind durch die zwei Verbindungselemente 48b, 49b fest miteinander verbunden.
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Die zwei Verbindungselemente 48b, 49b sind einstückig mit einem Kolbenboden 20b und einer Kolbenringzone 22b ausgebildet. Die Verbindungselemente 48b, 49b sind gegenüberliegend zueinander angeordnet. Sie sind bezüglich einer Richtung 25b, die ausgehend von dem Kolbenboden 20b in Richtung Pleueleinheit 11b zeigt, unterhalb des Kolbenbodens 20b und unterhalb der Kolbenringzone 22b angeordnet. Die Richtung 25b ist parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung 26b ausgerichtet.
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In dem montierten Zustand ist die Pleuelführungseinheit 12b bezüglich einer Richtung, die senkrecht zu der Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11b ausgerichtet ist, zwischen den zwei Verbindungselementen 48b, 49b angeordnet. Die Verbindungselemente 48b, 49b sind in dem montierten Zustand innerhalb eines Kolbenschafts 24b angeordnet. Ein Anbindungselement 16b der Pleueleinheit 11b ist in dem montierten Zustand bezüglich der Richtung, die senkrecht zu der Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit 11b ausgerichtet ist, ebenfalls zwischen den Verbindungselementen 48b, 49b angeordnet. Die beiden Verbindungselemente 48b, 49b sind jeweils als eine Zugstrebe ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, eine feste Verbindung über einen geschweißten Zuganker zu realisieren.
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Die 7 und 8 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den 7 und 8 ist eine Kolbeneinheit 10c einer Kolbenvorrichtung dargestellt. Zur verliersicheren Anbindung einer Pleueleinheit der Kolbenvorrichtung an die Kolbeneinheit 10c weist die Kolbeneinheit 10c eine Pleuelführungseinheit 12c auf. Die Pleuelführungseinheit 12c weist ein oberes Lagerelement 15c, mit einer Gleitfläche 28c, und ein unteres Lagerelement 13c, mit einer Pleueldurchgangsöffnung 14c zur Durchführung der Pleueleinheit, auf.
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Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist ein Kolbenoberteil 18c der Kolbeneinheit 10c das obere Lagerelement 15c auf. Das obere Lagerelement 15c ist einstückig mit einem Kolbenboden 20c und einer Kolbenringzone 22c ausgebildet. Das obere Lagerelement 15c ist einstückig ausgeführt.
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Ein Kolbenunterteil 19c weist das untere Lagerelement 13c auf. Zur Montage der Pleueleinheit ist das untere Lagerelement 13c in einem vormontierten Zustand zweiteilig ausgeführt. Das untere Lagerelement 13c weist ein Teil 35c und ein Teil 36c auf. Das Teil 35c ist als ein Steg 33c des unteren Lagerelements 13c und das Teil 36c als ein Steg 34c des unteren Lagerelements 13c ausgebildet. Das untere Lagerelement 13c ist parallel zu einer Pleuelschwenkebene der Pleueleinheit in das Teil 35c und das Teil 36c geteilt. Das untere Lagerelement 13c ist entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Stege 33c, 34c geteilt. In diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich das untere Lagerelement 13c zweiteilig ausgeführt und damit in die zwei Teile 35c, 36c geteilt.
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Zur festen Verbindung des Teils 35c mit dem Teil 36c und zur festen Verbindung des unteren Lagerelements 13c mit dem oberen Lagerelement 15c weist die Kolbenvorrichtung zwei Verbindungselemente 50c, 51c auf. Die Verbindungselemente 50c, 51c sind separat von der Kolbeneinheit 10c ausgebildet. Durch die Verbindungselemente 50c, 51c sind die Teile 35c, 36c einzeln oder gemeinsam mit dem oberen Lagerelement 15c verbindbar. Die Verbindungselemente 50c, 51c sind gegenüberliegend zueinander angeordnet. Die Verbindungselemente 50c, 51c sind innerhalb eines Kolbenschafts 24c angeordnet. Die zwei Verbindungselemente 50c, 51c sind jeweils als eine Dehnschraube ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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