DE102010047976A1

DE102010047976A1 - Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010047976A1
Application number: DE201010047976
Authority: DE
Inventors: Torsten Dr.-Ing. 70619 Eder; Ulrich Dipl.-Ing. 71640 Holtmann; Sergej 89075 Kosterin; Thomas Dipl.-Ing. 73230 Stolk; Christian M.Eng. 73730 Stolz; Alexander von Dipl.-Ing. 71717 Gaisberg-Helfenberg; Andreas Dipl.-Ing. 74321 Wiens
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Pleueleinheit (10a; 10b), die zumindest ein Gleitelement (13a, 14a; 13b, 14b) aufweist, und mit einer Kolbeneinheit (11a; 11b), die zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit (10a; 10b) zumindest eine Pleuelführungseinheit (12a; 12b) aufweist, die zumindest eine Führungskurve zur Führung des Gleitelements (13a, 14a; 13b, 14b) ausbildet. Es wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Gleitelement (13a, 14a; 13b, 14b) als ein Steckelement ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 018 686 A1 ist bereits eine Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Pleueleinheit, die zumindest ein Gleitelement aufweist, und mit einer Kolbeneinheit, die zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit zumindest eine Pleuelführungseinheit aufweist, die zumindest eine Führungskurve zur Führung des Gleitelements ausbildet, bekannt.
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.
Die Erfindung geht aus von einer Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Pleueleinheit, die zumindest ein Gleitelement aufweist, und mit einer Kolbeneinheit, die zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit zumindest eine Pleuelführungseinheit aufweist, die zumindest eine Führungskurve zur Führung des Gleitelements ausbildet.
Es wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Gleitelement als ein Steckelement ausgeführt ist. Dadurch kann die Pleueleinheit besonders einfach in die Kolbeneinheit eingebracht und aus der Kolbeneinheit ausgebracht und mit der Kolbeneinheit verbunden werden, wodurch die Kolbenvorrichtung zerstörungsfrei montiert und demontiert werden kann. Dadurch können die Pleuelführungseinheit und die Kolbeneinheit einstückig ausgeführt werden, wodurch eine Fertigung der Kolbeneinheit, insbesondere der Pleuelführungseinheit vereinfacht werden kann und damit Kosten der Kolbenvorrichtung reduziert werden können. Vorteilhafterweise greift das zumindest eine Gleitelement zumindest teilweise in die Pleuelführungseinheit ein. Die Pleueleinheit ist vorzugsweise nach einem Schlüsselloch-Prinzip in die Kolbeneinheit montierbar. 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 werden die Zug- und Druckkräfte von dem zumindest einem Gleitelement auf die Pleuelführungseinheit geleitet, die die Zug- und Druckkräfte weiter auf die Kolbeneinheit leitet. Die Gleitelemente und die Pleuelführungseinheit verhindern somit eine Bewegung der Pleueleinheit in Bezug auf die Kolbeneinheit entlang einer Hauptachse der Kolbeneinheit. Unter „einstückig” soll insbesondere verstanden werden, dass eine Einheit aus einem Stück besteht und damit aus einem gleichen Material hergestellt ist, wie beispielsweise durch Gießen, insbesondere durch einen Kokillenguss, oder durch Schmieden. Vorzugsweise kann eine einstückige Einheit in einem nachfolgenden Verfahren mechanisch bearbeitet werden. Vorzugsweise ist die Führungskurve durch eine konstruktive Ausgestaltung der Pleuelführungseinheit ausgebildet, wie beispielsweise durch eine negative Nut in der Pleuelführungseinheit.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Pleueleinheit zumindest eine Gleitelementaufnahme umfasst, in die das Gleitelement drehbar eingesteckt ist. Dadurch kann die Verbindung der Pleueleinheit mit der Kolbeneinheit besonders einfach realisiert werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Kolbeneinheit zumindest eine Montageöffnung aufweist, die zur Montage des Gleitelements vorgesehen ist. Dadurch kann eine zerstörungsfreie Montage und Demontage konstruktiv besonders einfach realisiert werden. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei 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.
Dabei zeigen:
1 perspektivisch eine Kolbeneinheit,
2 die Kolbeneinheit aus einer anderen Perspektive,
3 perspektivisch eine Kolbenvorrichtung mit der Kolbeneinheit im Halbschnitt und einer Pleueleinheit in einem montierten Zustand,
4 perspektivisch eine alternativ ausgebildete Kolbeneinheit und
5 perspektivisch eine alternative Kolbenvorrichtung mit der alternativ ausgebildeten Kolbeneinheit und einer alternativ ausgebildeten Pleueleinheit in einem montierten Zustand.
Die 1 bis 3 zeigen eine Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kolbenvorrichtung ist als eine Brennkraftmaschinenkolbenvorrichtung ausgebildet. Die Kolbenvorrichtung weist eine Kolbeneinheit 11a und eine Pleueleinheit 10a auf. Die Pleueleinheit 10a verbindet die Kolbeneinheit 11a mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Kolbenvorrichtung ist in der 3 in einem montierten Zustand dargestellt, wobei die Kolbeneinheit 11a entlang ihrer Hauptachse 21a geschnitten dargestellt ist.
Die Pleueleinheit 10a weist zwei Gleitelementaufnahmen 19a, 20a, zwei Gleitelemente 13a, 14a, einen Pleuelschaft 22a, 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. Das Gleitelement 13a und das Gleitelement 14a sind jeweils als ein Steckelement ausgeführt. Das Gleitelement 13a ist in der Gleitelementaufnahme 19a und das Gleitelement 14a in der Gleitelementaufnahme 20a drehbar eingesteckt. Die Gleitelemente 13a, 14a sind drehbar in der jeweiligen Gleitelementaufnahme 19a, 20a gelagert. Der Pleuelschaft 22a verbindet den Pleuelfuß mit den Gleitelementaufnahmen 19a, 20a. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a, der Pleuelschaft 22a und der Pleuelfuß sind einstückig miteinander ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a, den Pleuelschaft 22a und/oder den Pleuelfuß separat voneinander herzustellen und nachträglich, beispielsweise durch einen Stoffschluss, fest miteinander zu verbinden. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a, der Pleuelschaft 22a und der Pleuelfuß können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.
Zur Anbindung der Pleueleinheit 10a an die Kolbeneinheit 11a und damit zur Verbindung der Kolbeneinheit 11a und der Kurbelwelle weist die Pleueleinheit 10a die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a auf. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a sind in dem montierten Zustand innerhalb der Kolbeneinheit 11a angeordnet. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a weisen jeweils einen Hohlraum auf. Die Hohlräume der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a sind voneinander getrennt. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a nehmen jeweils ein Gleitelement 13a, 14a auf, wobei die Gleitelemente 13a, 14a jeweils drehbar in der jeweiligen Gleitelementaufnahme 19a, 20a angeordnet sind. Die Gleitelemente 13a, 14a sind durch die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a voneinander getrennt. Die Gleitelementaufnahme 19a umgibt das Gleitelement 13a und die Gleitelementaufnahme 20a umgibt das Gleitelement 14a. Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a sind jeweils als eine Bolzenaufnahme ausgebildet.
Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a weisen jeweils eine, entlang ihrer Längsachse verlaufende Erstreckung auf. Die Erstreckung der Gleitelementaufnahme 19a und die Erstreckung der Gleitelementaufnahme 20a sind identisch. Die Gleitelementaufnahme 19a und die Gleitelementaufnahme 20a sind jeweils als ein hohler Kreiszylinder ausgebildet. Die Erstreckung der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a sind jeweils als eine Zylinderhöhe ausgebildet. Die Gleitelementaufnahme 19a und die Gleitelementaufnahme 20a sind einstückig miteinander ausgebildet.
Die Gleitelemente 13a, 14a weisen ebenfalls eine, entlang ihrer Längsachse verlaufende Erstreckung auf. Die Erstreckung des Gleitelements 13a und die Erstreckung des Gleitelements 14a sind identisch. Die Erstreckung der Gleitelemente 13a, 14a ist größer als die Erstreckung der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a. Die Gleitelemente 13a, 14a sind jeweils als ein Kreiszylinder ausgebildet. Die Erstreckungen der Gleitelemente 13a, 14a sind jeweils als eine Zylinderhöhe ausgebildet. Die Gleitelemente 13a, 14a sind jeweils als ein Bolzen ausgebildet.
Die Kolbeneinheit 11a weist einen Kolbenboden 23a auf. Der Kolbenboden 23a umfasst eine Brennraummulde 24a, die als eine Vertiefung des Kolbenbodens 23a ausgebildet ist. Zur Aufnahme von Kolbenringen weist die Kolbeneinheit 11a eine Kolbenringzone 25a auf. Zur Führung der Kolbeneinheit 11a in einem nicht näher dargestellten Zylinder umfasst die Kolbeneinheit 11a einen Kolbenschaft 26a. Der Kolbenboden 23a, die Kolbenringzone 25a und der Kolbenschaft 26a sind einstückig miteinander ausgebildet.
Zur Aufnahme und zur Führung der Gleitelemente 13a, 14a und damit der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a der Pleueleinheit 10a in der Kolbeneinheit 11a weist die Kolbeneinheit 11a eine Pleuelführungseinheit 12a auf. Die Pleuelführungseinheit 12a bindet die Pleueleinheit 12a schwenkbar an die Kolbeneinheit 11a an. Die Pleuelführungseinheit 12a, die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a und die Gleitelemente 13a, 14a stellen eine Verbindung der Kolbeneinheit 11a mit der Pleueleinheit 10a her.
Die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a mit den eingesteckten Gleitelementen 13a, 14a sind in dem montierten Zustand innerhalb der Pleuelführungseinheit 12a angeordnet. In dem montierten Zustand greifen die Gleitelemente 13a, 14a in die Pleuelführungseinheit 12a ein. Der Kolbenschaft 26a umgibt die Pleuelführungseinheit 12a. Die Gleitelemente 13a, 14a wälzen sich teilweise in der Pleuelführungseinheit 12a ab und gleiten teilweise in der Pleuelführungseinheit 12a. Die Pleuelführungseinheit 12a ordnet die Pleueleinheit 10a verschwenkbar in der Kolbeneinheit 11a an.
In dem montierten Zustand ist die Pleueleinheit 10a und die Kolbeneinheit 11a in eine Kolbenbewegungsrichtung 27a durch die Gleitelemente 13a, 14a formschlüssig verbunden. Die Gleitelemente 13a, 14a nehmen somit Zug- und Druckkräfte auf. In eine zur Kolbenbewegungsrichtung 27a und zur einen Pleuelschwenkrichtung 28a senkrechten Richtung ist die Pleueleinheit 10a und die Kolbeneinheit 11a durch die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a formschlüssig verbunden. In dem montierten Zustand ist die Pleueleinheit 10a durch die Pleuelführungseinheit 12a verliersicher an bzw. in der Kolbeneinheit 11a angeordnet. Die Kolbenbewegungsrichtung 27a verläuft parallel zu der Hauptachse 21a der Kolbeneinheit 11a. Die Kolbenbewegungsrichtung 27a entspricht einer Bewegungsrichtung der Kolbeneinheit 11a bei einem Betrieb der, die Kolbeneinheit 11a aufweisenden Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Pleuelschwenkrichtung 28a ist senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 27a ausgerichtet. Die Kolbenbewegungsrichtung 27a und die Pleuelschwenkrichtung 28a sind parallel zu einer Schnittebene eines Längsschnitts der Kolbeneinheit 11a gemäß 3 ausgerichtet.
Die Pleuelführungseinheit 12a ist in einer Richtung 29a, die ausgehend von dem Kolbenboden 23a in Richtung der Pleueleinheit 10a und damit in Richtung der Kurbelwelle zeigt, unterhalb des Kolbenbodens 23a angeordnet. Die Richtung 29a ist parallel zu der Kolbenbewegungsrichtung 27a ausgerichtet. Die Pleuelführungseinheit 12a ist einstückig mit dem Kolbenboden 23a, der Kolbenringzone 25a und dem Kolbenschaft 26a ausgebildet. Die Kolbeneinheit 11a ist somit einstückig.
Die Pleuelführungseinheit 12a weist zwei Stege 30a, 31a auf. Die zwei Stege 30a, 31a sind innerhalb des Kolbenschafts 26a parallel nebeneinander angeordnet. Die Stege 30a, 31a verlaufen senkrecht von einer Seite des Kolbenschafts 26s auf eine gegenüberliegende Seite des Kolbenschafts 26a. Die Stege 30a, 31a sind in einem Abstand 32a, der senkrecht zur Kolbenbewegungsrichtung 27a und senkrecht zur Pleuelschwenkrichtung 28a ausgerichtet ist, nebeneinander angeordnet. Der Abstand 32a ist geringfügig größer als die Erstreckung der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a. Der Abstand 32a ist kleiner als die Erstreckung der Gleitelemente 13a, 14a.
Zur Führung der Gleitelemente 13a, 14a innerhalb der Kolbeneinheit 11a und damit zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit 10a bildet die Pleuelführungseinheit 12a eine Führungskurve aus. Die Führungskurve ist als eine Pleuelführungskurve ausgebildet. Die Führungskurve erstreckt sich entlang und parallel zu einer Pleuelschwenkebene. Der Steg 30a und der Steg 31a bilden jeweils eine Führungskurve aus, die identisch sind. Die Führungskurve erstreckt sich senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 27a und damit senkrecht zu der Hauptachse 21a. Die Führungskurve stellt in diesem Ausführungsbeispiel einen Kreisbogen dar. Die Führungskurve weist eine Bananenform auf. Grundsätzlich kann die Führungskurve auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende mathematische Funktionen darstellen, wie beispielsweise eine Ellipse, eine Hyperbel, eine Parabel. Die Führungskurve kann auch alternativ oder zusätzlich aus Kreisbogenabschnitten, Ellipsenabschnitten, Hyperbelabschnitten, Parabelabschnitten und/oder aus einer beliebigen mathematischen Funktion zusammengesetzt sein.
Die Führungskurve ist durch eine konstruktive Ausgestaltung der Stege 30a, 31a der Pleuelführungseinheit 12a gebildet. Die Stege 30a, 31a weisen dazu jeweils eine, entlang einer Haupterstreckung der Stege 30a, 31a verlaufende Ausnehmung 33a auf. Die Ausnehmung 33a durchdringt jeweils teilweise die Stege 30a, 31a senkrecht zu ihrer Haupterstreckung.
Durch die Ausnehmung 33a weist die Pleuelführungseinheit 12a eine erste Fläche 34a und eine zweite Fläche 35a auf, die auf die beiden Stege 30a, 31a verteilt sind. Die erste Fläche 34a ist nach außen gekrümmt. Die erste Fläche 34a ist in dem montierten Zustand der Pleueleinheit 10a zugewandt. Die erste Fläche 34a ist dem Kolbenboden 23a abgewandt. Die erste Fläche 34a weist in einer Projektionsrichtung, die der Richtung 29a entspricht, zwei beanstandete Rechteckformen auf. Die erste Fläche 34a der Pleuelführungseinheit 12a stellt den Formschluss mit dem Gleitelement 13a, 14a in eine Richtung bereit, die entgegengesetzt zu der Richtung 29a ausgerichtet ist. Die erste Fläche 34a ist aus einer ersten Leitkurve gebildet. Die erste Leitkurve erstreckt sich senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 27a und damit senkrecht zur Hauptachse 21a. Die erste Fläche 34a bildet eine obere Führungskurve auf der sich die Gleitelemente 13a, 14a teilweise abwälzen und teilweise gleiten. Die erste Leitkurve entspricht der Führungskurve der Pleuelführungseinheit 12a.
Die zweite Fläche 35a kann eine Gewichtskraft der, in der Pleuelführungseinheit 12a angeordneten Pleueleinheit 10a aufnehmen. Die zweite Fläche 35a ist dem Kolbenboden 23a zugewandt. In dem montierten Zustand ist die zweite Fläche 35a den Gleitelementen 13a, 14a zugewandt und dem Pleuelschaft 22a abgewandt. Die erste Fläche 34a und die zweite Fläche 35a sind gegenüberliegend angeordnet. Die zweite Fläche 35a ist nach innen gekrümmt. Die zweite Fläche 35a der Pleuelführungseinheit 12a stellt den Formschluss mit den Gleitelementen 13a, 14a in die Richtung 29a bereit. Die zweite Fläche 35a ist in der Richtung 29a unterhalb der ersten Fläche 34a angeordnet. Die zweite Fläche 35a ist aus einer zweiten Leitkurve gebildet. Die zweite Leitkurve erstreckt sich ebenfalls senkrecht zu der Kolbenbewegungsrichtung 27a. Die zweite Fläche 35a bildet eine untere Führungskurve, auf der sich die Gleitelemente 13a, 14a ebenfalls teilweise abwälzen und teilweise gleiten. Die zweite Leitkurve verläuft äquidistant zu der ersten Leitkurve. Die erste Fläche 34a und die zweite Fläche 35a sind äquidistant zueinander. Die zweite Leitkurve entspricht somit der ersten Leitkurve und der Führungskurve. Die erste Leitkurve und die zweite Leitkurve bilden die Führungskurve der Pleuelführungseinheit 12a.
In dem montierten Zustand greift der Pleuelschaft 22a entlang der Kolbenbewegungsrichtung 27a zwischen die Stege 30a, 31a. Die zwei Stege 30a, 31a begrenzen bzw. definieren durch die Führungskurve eine Schwenkbewegung in die Pleuelschwenkrichtung 28a der Pleueleinheit 10a. In dem montierten Zustand greifen die Gleitelemente 13a, 14a in die Pleuelführungseinheit 12a. Die Gleitelemente 13a, 14a greifen mit einem Ende teilweise in die Ausnehmung 33a des Stegs 30a und mit einem gegenüberliegenden Ende teilweise in die Ausnehmung 33a des Stegs 31a. Die Gleitelemente 13a, 14a sind bezüglich der Kolbenbewegungsrichtung 27a zwischen der ersten Fläche 34a und der zweiten Fläche 35a angeordnet. Die Gleitelemente 13a, 14a sind somit entlang der Führungskurve innerhalb der Kolbeneinheit 11a bewegbar.
Zur Montage der Gleitelemente 13a, 14a in die Pleuelführungseinheit 12a und damit zur Verbindung der Pleueleinheit 10a mit der Kolbeneinheit 11a weist die Kolbeneinheit vier Montageöffnungen 15a, 16a, 17a, 18a auf. Die Montageöffnungen 15a, 17a und die Montageöffnungen 16a, 18a sind gegenüber angeordnet. Die Montageöffnungen 15a, 16a verlaufen von dem Kolbenschaft 26a in den Steg 30a und die Montageöffnungen 17a, 18a von dem Kolbenschaft 26a in den Steg 31a. Durch die Montageöffnungen 15a, 16a kann von außen in die Ausnehmung 33a des Stegs 30a eingegriffen werden. Durch die Montageöffnungen 17a, 18a kann von außen in die Ausnehmung 33a des Stegs 31a eingegriffen werden. Die Montageöffnungen 15a, 16a, 17a, 18a weisen jeweils einen Radius auf, der geringfügig größer ist als ein Radius der Gleitelemente 13a, 14a. Die Montageöffnungen 15a, 16a, 17a, 18a sind jeweils als eine Materialentnahme der Kolbeneinheit 11a, wie beispielsweise eine Bohrung, ausgebildet.
Zur Montage der Kolbenvorrichtung werden die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a zwischen die Stege 30a, 31a von unten in die Kolbeneinheit 11a geführt. Zur Ausrichtung und damit zur Verbindung der Gleitelementaufnahmen 19a, 20a mit der Pleuelführungseinheit 12a werden die Gleitelemente 13a, 14a von außen durch die Montageöffnungen 15a, 16a, 17a, 18a in die, innerhalb der Pleuelführungseinheit 12a angeordneten Gleitelementaufnahmen 19a, 20a gesteckt. Die Pleueleinheit 10a ist schwenkbar an die Kolbeneinheit 11a angebunden. Durch die Anordnung der Montageöffnungen 15a, 16a, 17a, 18a ist die Montage der Gleitelemente 13a, 14a nur bei definierten Winkelstellungen der Pleueleinheit 10a möglich. Die Winkelstellungen der Pleueleinheit 10a, bei denen eine Montage der Gleitelemente 13a, 14a möglich ist, liegen außerhalb des Bereichs der Winkelstellungen der Pleueleinheit 10a, die im normalen Betrieb der Kolbenvorrichtung in einer Brennkraftmaschine erreicht werden.
Die Pleueleinheit 10a weist in dem montierten Zustand einen virtuellen Drehpunkt 36a auf. Der virtuelle Drehpunkt 36a ist außerhalb der Pleuelführungseinheit 12a und außerhalb der Kolbeneinheit 11a angeordnet. Der Drehpunkt 36a ist in der Richtung 29a über der Kolbeneinheit 11a angeordnet. Er liegt zumindest annähernd auf der Hauptachse 21a. Der Drehpunkt 36a ist bezüglich der Richtung 29a oberhalb des Kolbenbodens 23a angeordnet. Die Pleuelführungseinheit 12a, die Gleitelemente 13a, 14a und die Gleitelementaufnahmen 19a, 20a verlagern somit den Drehpunkt 36a der Pleueleinheit 10a im Vergleich zu üblichen Kolben-Pleuel Verbindungen mittels eines Kolbenbolzens.
Zur Kühlung der Kolbeneinheit 11a weist die Kolbenvorrichtung weiter Betriebsmittelkanäle 37a, 38a auf. Die Betriebsmittelkanäle 37a, 38a sind innerhalb der Kolbeneinheit 11a angeordnet. Der Betriebsmittelkanal 37a umgibt die Brennraummulde 24a. Der Betriebsmittelkanal 38a verbindet den Betriebsmittelkanal 37a mit der Pleuelführungseinheit 12a.
In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der
4 und 5 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden.
In den 4 und 5 ist eine alternative Ausgestaltung der Kolbenvorrichtung dargestellt. Die Kolbenvorrichtung weist eine Pleueleinheit 10b und eine Kolbeneinheit 11b mit einer Pleuelführungseinheit 12b auf. Die Pleuelführungseinheit 12b bildet zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit 10b eine Führungskurve aus. Zur Verbindung der Pleueleinheit 10b und der Kolbeneinheit 11b weist die Pleueleinheit 10b zwei, als Steckelemente ausgeführte Gleitelemente 13b, 14b auf, die drehbar in Gleitelementaufnahmen 19b, 20b der Pleueleinheit 10b gesteckt sind. Die zwei Gleitelemente 13b, 14b greifen in einem montierten Zustand der Kolbenvorrichtung in die Pleuelführungseinheit 12b ein. Zur Montage der Gleitelemente 13b, 14b weist die Kolbeneinheit 11b weiter vier Montageöffnungen 15b, 16b, 17b, 18b auf.
Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel weist die Pleuelführungseinheit 12b eine Gleitfläche 39b und die Gleitelementaufnahmen 19b, 20b eine Gleitfläche 40b auf. Durch die Gleitflächen 39b, 40b stehen die Pleueleinheit 10b und die Kolbeneinheit 11b in dem montierten Zustand in Gleitverbindung.
Die Gleitfläche 39b ist einem Kolbenboden 23b abgewandt und der Pleueleinheit 11b zugewandt. Die Gleitfläche 39b ist rechteckig ausgebildet. Die Gleitfläche 39b weist in einer Projektionsrichtung, die parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung 27b verläuft, eine Rechteckform auf. Die Gleitfläche 39b ist als eine konvexe Fläche ausgebildet, d. h. sie ist nach außen gewölbt.
Die Gleitfläche 40b ist dem Kolbenboden 23b zugewandt und der Pleueleinheit 11b abgewandt. Die Gleitfläche 40b ist rechteckig ausgebildet. Die Gleitfläche 40b weist in der Projektionsrichtung, die parallel zu der Kolbenbewegungsrichtung 27b verläuft, ebenfalls eine Rechteckform auf. Die Gleitfläche 40b ist als eine konkave Fläche ausgebildet, d. h. sie ist nach innen gewölbt. Die Gleitfläche 39b und die Gleitfläche 40b liegen in dem montierten Zustand aufeinander und stellen dadurch die Gleitverbindung zwischen der Pleuelführungseinheit 12b und der Gleitelementaufnahmen 19b, 20b her. Die Gleitflächen 39b, 40b stellen einen Formschluss in eine Richtung, die zu einer Richtung 29b entgegengesetzt ausgerichtet ist her und nehmen somit Druckkräfte auf.
Weiter weisen die Gleitelemente 13b, 14b im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel jeweils einen Gleitflächenbereich 41b, 42b auf. Die Gleitelemente 13b, 14b sind in dem jeweiligen Gleichflächenbereich 41b, 42b als Halbzylinder ausgebildet. Durch die Gleitflächenbereiche 41b, 42b und die Gleitflächen 39b, 40b bilden die Pleuelführungseinheit 12b, die Gleitelementaufnahmen 19b, 20b und die Gleitelemente 13b, 14b ein ausrichtendes Gleitlager.
Zur Bereitstellung Gleitflächenbereiche 41b, 42b weisen die Gleitelemente 13b, 14b jeweils auf beiden Enden eine Materialentnahme auf, die die jeweiligen Gleitelemente 13b, 14b in dem Gleitflächenbereich 41b, 42b als Halbzylinder formen. Die Materialentnahme verläuft bei eingesteckten Gleitelementen 13b, 14b in die Gleitelementaufnahmen 19b, 20b jeweils von einem Ende des jeweiligen Gleitelements 13b, 14b entlang einer Längsachse des Gleitelements 13b, 14b bis zu den Gleitelementaufnahmen 19b, 20b. Die Gleitelemente 13b, 14b weisen jeweils an beiden Enden die Materialentnahme auf. Die Materialentnahme erfolgt durch Schleifen.
Durch die Materialentnahme weisen die Gleitelemente 13b, 14b jeweils eine Fläche 43b, 44b auf, die entlang der Längsachse der jeweiligen Gleitelemente 13b, 14b verläuft. Die Flächen 43b, 44b verlaufen ungefähr entlang einem Mittelpunkt des jeweiligen Gleitelements 13b, 14b. Die Flächen 43b, 44b bilden jeweils eine Gleitfläche der Gleitelemente 13b, 14b.
Die Gleitelemente 13b, 14b greifen mit den Gleitflächenbereichen 41b, 42b in Stege 30b, 31b der Pleuelführungseinheit 12b ein. In einem montierten Zustand sind die Flächen 43b, 44b einer zweiten Fläche 35b der Pleuelführungseinheit 12b zugewandt. Die Flächen 43b, 44b und die zweite Fläche 35b sind gegenüberliegend angeordnet und weisen eine korrespondierende Krümmung auf. Die Flächen der Gleitflächenbereiche 41b, 42b liegen auf der zweiten Fläche 35b der Pleuelführungseinheit 12b an, die einen Formschluss in die Richtung 29b bereitstellen und somit Zugkräfte aufnehmen.
Zur Kühlung der Kolbeneinheit 11b weist die Kolbenvorrichtung Betriebsmittelkanäle 37b, 38b, 45b und einen Betriebsmittelhohlraum 46b auf. Die Betriebsmittelkanäle 37b, 38b, 45b und der Betriebsmittelhohlraum 46b sind innerhalb der Kolbeneinheit 11b angeordnet. Der Betriebsmittelkanal 37b umgibt eine Brennraummulde 24b. Der Betriebsmittelkanal 38b verbindet strömungstechnisch den Betriebsmittelkanal 37b und den Betriebsmittelhohlraum 46b miteinander. Der Betriebsmittelkanal 45b verbindet den Betriebsmittelhohlraum 46b mit der Pleuelführungseinheit 12b. Der Betriebsmittelkanal 45b ist zur Schmierung und Kühlung der Gleitelemente 13b, 14b und der Stege 30b, 31b vorgesehen. Zur Schmierung und zur Kühlung der Gleitflächen 39b, 40b weist der Betriebsmittelhohlraum 46b eine Öffnung 47b auf. Die Öffnung 47b ist als eine Bohrung in der Gleitfläche 39b der Pleuelführungseinheit 12b ausgebildet. Die Gleitfläche 39b der Pleuelführungseinheit 12b bildet einen Boden des Betriebsmittelhohlraums 46b. Der Betriebsmittelhohlraum 46b ist als ein Shaker-Hohlraum ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004018686 A1 [0002]

Claims

Kolbenvorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Pleueleinheit (10a; 10b), die zumindest ein Gleitelement (13a, 14a; 13b, 14b) aufweist, und mit einer Kolbeneinheit (11a; 11b), die zur schwenkbaren Anbindung der Pleueleinheit (10a; 10b) zumindest eine Pleuelführungseinheit (12a; 12b) aufweist, die zumindest eine Führungskurve zur Führung des Gleitelements (13a, 14a; 13b, 14b) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Gleitelement (13a, 14a; 13b, 14b) als ein Steckelement ausgeführt ist.
Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleueleinheit (10a; 10b) zumindest eine Gleitelementaufnahme (19a, 20a; 19b, 20b) umfasst, in die das Gleitelement (13a, 14a; 13b, 14b) drehbar eingesteckt ist.
Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (11a; 11b) zumindest eine Montageöffnung (15a, 16a, 17a, 18a; 15b, 16b, 17b, 18b) aufweist, die zur Montage des zumindest einen Gleitelements (13a, 14a; 13b, 14b) vorgesehen ist.
Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Montageöffnung (15a, 16a, 17a, 18a; 15b, 16b, 17b, 18b) so ausgeführt und angeordnet ist, dass die Montage des zumindest einen Gleitelements (13a, 14a; 13b, 14b) in Abhängigkeit des Pleuelschwenkwinkels möglich ist.
Kolbenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage des zumindest einen Gleitelements (13a, 14a; 13b, 14b) nur bei Pleuelschwenkwinkeln möglich ist, die größer sind als die im normalen Betrieb der Kolbenvorrichtung in einer Brennkraftmaschine auftretenden Pleuelschwenkwinkel.