DE102011115247A1

DE102011115247A1 - Hebelelement für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis

Info

Publication number: DE102011115247A1
Application number: DE201110115247
Authority: DE
Inventors: Jochen Betsch; Klaus Fieweger; Hansjörg Finkbeiner; Klaus Huber; Gernot Kurtzer; Jörn Schmid; Dietmar Schröer; Alexander von Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hebelelement (10) für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer ersten Lagerstelle (12), über welche das Hebelelement (10) an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar zu lagern ist und mit wenigstens einer zweiten Lagerstelle (24), über welche das Hebelelement (10) mit einem Übertragungselement (26) der Stelleinrichtung, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, koppelbar ist, wobei die zweite Lagerstelle (24) entlang wenigstens einer Teilungsebene (14') geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile (18, 34) des Hebelelements (10) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hebelelement für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 5 und eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
Die EP 1 180 588 B1 offenbart eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem translatorisch bewegbaren Kolben, welcher über ein Pleuel mit einem Querhebel gelenkig verbunden ist. Dabei ist das Pleuel einerseits gelenkig mit dem Kolben und andererseits gelenkig mit dem Querhebel gekoppelt. Der Querhebel ist an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert. Ferner ist der einerseits gelenkig mit dem Pleuel gekoppelte Querhebel andererseits gelenkig mit einem Nebenpleuel gekoppelt, das wiederum an einem Exzenterzapfen einer Exzenterwelle relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert ist.
Durch Drehen der Exzenterwelle wird ein Drehen des Querhebels relativ zu dem Hubzapfen bewirkt, was wiederum eine translatorische Bewegung des Kolbens bewirkt, wodurch ein Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine variabel eingestellt werden kann.
Aus der DE 601 19 833 T2 ist eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinder relativ zu dem Zylinder bewegbar aufgenommen Kolben, der mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt ist, bekannt. Das Pleuel ist mit einem Querhebel gelenkig gekoppelt, welcher an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert ist. Auch dieser Querhebel, der einerseits gelenkig mit dem Pleuel gekoppelt ist, ist andererseits mit einem Nebenpleuel gekoppelt, das wiederum an einem Exzenterzapfen einer Exzenterwelle relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert ist. Auch hierbei bewirkt ein Drehen der Exzenterwelle um eine Drehachse eine Drehung des Querhebels relativ zu dem Hubzapfen, wodurch über das Pleuel eine Bewegung des Kolbens relativ zu dem Zylinder in dem Zylinder bewirkt wird. Dadurch kann ein Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine variabel eingestellt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hebelelement für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine solche Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis derart weiterzuentwickeln, dass eine verbesserte Funktionserfüllung der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Hebelelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Hebelelement für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit einer ersten Lagerstelle, über welche das Hebelelement an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar zu lagern ist. Das erfindungsgemäße Hebelelement umfasst ferner wenigstens eine zweite Lagerstelle, über welche das Hebelelement mit einem Übertragungselement der Stelleinrichtung, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, koppelbar ist.
Erfindungsgemäß ist die zweite Lagerstelle entlang wenigstens einer Teilungsebene geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile des Hebelelements gebildet. Bevorzugt weist das Hebelelement auch wenigstens eine dritte Lagerstelle auf, über welche das Hebelelement mit einem weiteren Übertragungselement der Stelleinrichtung, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, koppelbar ist, wobei auch die dritte Lagerstelle entlang wenigstens einer zweiten Teilungsebene geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile des Hebelelements gebildet ist. Besonders bevorzugt ist auch die erste Lagerstelle entlang wenigstens einer dritten Teilungsebene geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile des Hebelelements gebildet.
Eine solche Teilung der entsprechenden Lagerstelle ermöglicht die besonders vorteilhafte Versorgung der entsprechenden Lagerstelle mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, so dass Lagerflächen der entsprechenden Lagerstelle vorteilhaft mit dem Schmiermittel versorgt und so gekühlt und geschmiert werden können. Durch die entsprechende Lagerstelle ist beispielsweise ein Gleitlager dargestellt, über welches je nach erster, zweiter oder dritter Lagerstelle das Übertragungselement beziehungsweise das weitere Übertragungselement mit dem Querhebel beziehungsweise der Querhebel mit dem Hubzapfen gekoppelt ist. Infolge dieser vorteilhaften Versorgung der Lagerstelle beziehungsweise der Lagerstellen mit dem Schmiermittel kann der Verschleiß der Lagerstelle besonders gering gehalten werden, so dass das Hebelelement und damit die gesamte Stelleinrichtung sowie die Verbrennungskraftmaschine ihre gewünschte Funktion auch über eine sehr hohe Lebensdauer hinweg sicher erfüllen können. Dadurch ist es insbesondere möglich, auch über eine sehr hohe Lebensdauer hinweg das Verdichtungsverhältnis variabel einstellen und insbesondere an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anpassen zu können, so dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem sehr geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen CO₂-Emissionen betrieben werden kann.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Hebelelement eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage, so dass entsprechend der Lagerstelle das Hebelelement zeit- und kastengünstig an dem Hubzapfen beziehungsweise das Übertragungselement und/oder das weitere Übertragungselement auf zeit- und kostengünstige Weise an dem Hebelelement montiert werden können. Auch dieser einfache Montageprozess kommt der Funktionserfüllung des Hebelelements und damit der gesamten Stelleinrichtung sowie der gesamten Verbrennungskraftmaschine zugute, da die Montage mit einer sehr hohen Qualität und einer hohen Reproduzierbarkeit durchgeführt werden kann.
Die Ausgestaltung und Konstruktion des Hebelelements spannt verschiedene geometrische Parameter auf wie beispielsweise das Übersetzungsverhältnis, welches durch Hebelverhältnisse, das heißt Abstände zwischen den Lagerstellen, beeinflusst wird.
Ein weiterer geometrischer Parameter ist ein Schenkelwinkel von Bolzen zum Koppeln der Übertragungselemente mit dem Hebelelement zum Hubzapfen. Weitere geometrische Parameter sind ein Einbauschwenkwinkel für einen Verstellbereich des Hebelelements, ein Schwenkfreiheitsgrad und eine Kontureinhüllende des Hebelelements im Montagefall und die Gewichts- und Massenverteilung für einen optimierten Massenausgleich am Hebelelement.
Die Stelleinrichtung kann dabei eine Exzenterwelle mit wenigstens einem Exzenterzapfen umfassen, die um eine Drehachse drehbar ist. Dabei ist das einerseits gelenkig über die zugehörige Lagerstelle mit dem Hebelelement verbundene Übertragungselement andererseits an dem Exzenterzapfen relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert. Durch Drehen der Exzenterwelle kann somit über das weitere Übertragungselement ein Drehen des Hebelelements relativ zu dem Hubzapfen bewirkt werden. Dabei ist ein weiterer geometrischer Parameter die Lage der Exzenterwelle in Bezug auf die Drehrichtung der Kurbelwelle und dem Quadranten in Relation zur Kurbelwellenmitte. Ein weiterer wichtiger Parameter ist eine Zugänglichkeit von außen, um die Montage des Hebelelements zu realisieren.
Durch den ersten Aspekt sowie die weiteren Aspekte der Erfindung können die Anforderungen dieser geometrischen Parameter erfüllt werden, was zu einer vorteilhaften Funktionserfüllung und insbesondere einer vorteilhaften Funktionserfüllungssicherheit der Verbrennungskraftmaschine führt.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisenden Brennraum, insbesondere Zylinder, welchem ein Hebelelement, insbesondere ein erfindungsgemäßes Hebelelement, zugeordnet ist. Das Hebelelement ist über eine erste Lagerstelle des Hebelelements an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert und weist wenigstens eine zweite Lagerstelle mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung auf, in welcher ein Bolzen zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Mit dem Bolzen ist zum gelenkigen Koppeln des Hebelelements mit einem Übertragungselement, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, das Übertragungselement verbunden.
Erfindungsgemäß weist das Übertragungselement zwei in axialer Richtung des Bolzens voneinander beabstandete Lagerteile mit jeweiligen, in axialer Richtung voneinander beabstandeten Aufnahmeöffnungen auf, in welchen der Bolzen zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Mit anderen Warten ist durch die Lagerteile eine Gabelform gebildet, so dass das Übertragungselement, welches beispielsweise ein Pleuel ist, im Bereich der Verbindung mit dem Bolzen gabelförmig ausgebildet ist und zwei in axialer Richtung des Bolzens voneinander beabstandete Lagerstellen beziehungsweise Verbindungsstellen aufweist, über die das Übertragungselement an dem Bolzen gelagert beziehungsweise mit diesem verbunden ist. Dadurch ist das Übertragungselement besonders vorteilhaft mit dem Bolzen verbunden beziehungsweise an diesem gelagert, wodurch während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wirkende Belastungen gering gehalten werden können. Somit weist die Verbrennungskraftmaschine eine hohe vorteilhafte Funktionserfüllung sowie eine sehr hohe Funktionserfüllungssicherheit auf und das auch über eine hohe Lebensdauer hinweg. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Darüber hinaus ermöglicht auch diese Ausgestaltung des Übertragungselements eine besonders vorteilhafte Versorgung der Lagerstelle beziehungsweise Verbindungsstellen des Übertragungselements sowie des Hebelelements mit Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, so dass die Lagerstellen und damit Lagerflächen der Lagerstellen zu schmieren und zu kühlen sind. Durch die Lagerstellen sind beispielsweise Gleitlager dargestellt, wobei die Lagerflächen Gleitflächen sind, die vorteilhafterweise mit dem Schmiermittel zu versorgen sind. Dadurch kann der Verschleiß und die im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretende Reibung gering gehalten werden, was zur erwünschten und vorteilhaften Funktionserfüllung sowie Funktionserfüllungssicherheit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine führt.
Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisenden Brennraum, insbesondere Zylinder, welchem ein Hebelelement, insbesondere ein erfindungsgemäßes Hebelelement, zugeordnet ist, wobei das Hebelelement wenigstens eine Lagerstelle aufweist, über die das Hebelelement an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert ist und die entlang einer Teilungsebene geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Hebelteile des Hebelelements gebildet ist.
Erfindungsgemäß schließt die Flächennormale der Teilungsebene mit der Hauptrichtung von bezogen auf die Mittelachse der Lagerstelle beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkenden Belastungen einen Winkel ein, welcher in einem Bereich von einschließlich zumindest im Wesentlichen 0° bis einschließlich zumindest im Wesentlichen 45° liegt. Durch die Zweiteilung der Lagerstelle des Hebelelements, über die das Hebelelement an dem Hubzapfen zu lagern ist, ist das Hebelelement besonders einfach und damit zeit- und kostengünstig an dem Hubzapfen montierbar sowie demontierbar. Darüber hinaus ist durch die entsprechende Ausgestaltung der Teilungsebene eine Lage der Teilungsebene in einem Bereich geschaffen, welcher einen besonders vorteilhaften Kraftfluss ermöglicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Das Hebelelement ist beispielsweise einerseits mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt. Das einerseits gelenkig mit dem Hebelelement gekoppelte Pleuel ist andererseits gelenkig mit einem Kolben gekoppelt, der in dem Brennraum relativ zu dem Brennraum verschiebbar aufgenommen ist. Darüber hinaus ist das einerseits mit dem Pleuel gelenkig gekoppelte Hebelelement beispielsweise andererseits mit einem Nebenpleuel gelenkig gekoppelt, das wiederum an einem Exzenterzapfen einer Exzenterwelle relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert ist.
Ein Drehen der Exzenterwelle bewirkt eine Drehung des Nebenpleuels relativ zu dem Exzenterzapfen, wodurch wiederum eine Drehung des Hebelelements relativ zu dem Hubzapfen der Kurbelwelle bewirkt wird. Über die Kopplung des Hebelelements mit dem Kolben wird dadurch der Kolben relativ zu dem Brennraum bewegt, so dass das Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt wird. Dabei ermöglicht die entsprechende Ausgestaltung der Teilungsebene die Lage dieser Teilungsebene in einem Bereich, der den Kraftfluss im Fall eines Arbeitstakts von der Krafteinleitung des Pleuels zur Krafteinleitung des Nebenpleuels minimal belastet. Weiterhin ist es dadurch möglich, dass zu übertragende Biegemomente nicht über eine Verbindung, insbesondere eine Verschraubung, zum Verbinden der Hebelteile des Hebelelements oder über eine Trennfuge übertragen werden. Vielmehr ist es durch die Ausgestaltung des Hebelelements ermöglicht, dass lediglich Massenkräfte über die Trennfuge geleitet werden. Die Massenkräfte sind dabei wesentlich geringer als die Biegemomente, was unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Hebelelements eine zumindest im Wesentlichen optimale Ausgestaltung und einen zumindest im Wesentlichen optimalen Kraftfluss erlaubt.
Der erfindungsgemäße Winkelbereich der Teilungsebene, in der entsprechende Trennflächen der Hebelteile angeordnet sind, wird dabei auf Basis des Kraftsterns am Hubzapfen festgelegt. Der Bereich von zumindest im Wesentlichen 45° ergibt sich dabei senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung bei dimensionierungsrelevanten Lastfällen an der Lagerstelle des Hebelelements am Hubzapfen und ermöglicht den vorteilhaften und geschilderten Kraftfluss, welcher die Belastung der Hubkolbenmaschine gering hält. Dies führt zu einer erwünschten und vorteilhaften Funktionserfüllung und somit Funktionserfüllungssicherheit der Verbrennungskraftmaschine auch über eine hohe Lebensdauer hinweg, so dass die Verbrennungskraftmaschine auch über die hohe Lebensdauer hinweg ihre vorteilhafte Funktion erfüllen und somit mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und mit geringen CO₂-Emissionen betrieben werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sonder auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Querhebels für eine Verstelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei der Querhebel eine Lagerstelle aufweist, welche entlang einer Teilungsebene geteilt und durch zwei Hebelteile des Hebelelements gebildet ist;
2 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Hebelelements gemäß 3, welches einerseits gelenkig mit einem Pleuel der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Hebelelements mit dem Pleuel gemäß 2 entlang der Schnittlinie A-A; und
4 eine schematische Vorderansicht des Hebelelements mit dem Pleuel gemäß 2.
Die 1 zeigt ein Hebelelement 10 für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Das Hebelelement 10 ist dabei einem Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zugeordnet und weist eine erste Lagerstelle 12 auf, über die das Hebelelement 10 an einem demselben Zylinder zugeordneten Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar zu lagern ist. Die Lagerstelle 12 ist entlang einer Teilungsebene 14 zweigeteilt und durch ein erstes Hebelteil 16 und ein zweites Hebelteil 18 des Hebelelements 10 gebildet. Da sich das Hebelelement 10 zumindest im Wesentlichen quer zur Drehachse, um die die Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar zu lagern ist, erstreckt, wird das Hebelelement 10 auch als Querhebel bezeichnet.
Die Hebelteile 16, 18 sind dabei separat voneinander ausgebildet und mittels zweier Schrauben miteinander verschraubbar und dadurch verbindbar. Dazu umfasst das Hebelteil 18 Durchgangsöffnungen 20, welche von den jeweiligen Schrauben durchdrungen werden können. Dazu korrespondierend umfasst das Hebelteil 16 Innengewinde 22, in die die Schrauben eingeschraubt werden können.
Wie der 1 zu entnehmen ist, weist das Hebelelement 10 eine zweite Lagerstelle 24 auf, über die das Hebelelement 10 gelenkig mit einem Pleuel 26 (2) zu koppeln ist. Das einerseits gelenkig mit dem Hebelelement 10 gekoppelte Pleuel 26 ist andererseits gelenkig mit einem Kolben gekoppelt, der in dem Zylinder relativ zu dem Zylinder translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Durch die entsprechende Kopplung des Kolbens über das Pleuel und das Hebelelement 10 mit der Kurbelwelle können translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
Das Hebelelement 10 weist eine dritte Lagerstelle 28 auf, über die das Hebelelement 10 mit einem weiteren Übertragungselement der Stelleinrichtung, über das das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist, gekoppelt werden kann. Bei dem weiteren Übertragungselement handelt es sich beispielsweise um ein Nebenpleuel, das einerseits über die dritte Lagerstelle 28 mit dem Hebelelement 10 gelenkig gekoppelt werden kann. Andererseits ist das Nebenpleuel an einem Exzenterzapfen einer Exzenterwelle relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert. Die Exzenterwelle ist dabei um eine Drehachse drehbar. Eine Drehung der Exzenterwelle bewirkt über das Nebenpleuel eine Drehung des Hebelelements 10 relativ zu dem Hubzapfen, woraus wiederum eine Verschiebung des Kolbens relativ zu dem Zylinder resultiert. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt und insbesondere an thermodynamische Erfordernisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine angepasst werden, so dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und somit mit geringen CO₂-Emissionen betrieben werden kann.
Vorteilhafterweise schließt die Flächennormale der Teilungsebene 14 mit der Hauptrichtung von bezogen auf die Mittelachse 30 der ersten Lagerstelle 12 beim Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wirkenden Belastungen einen Winkel ein, welcher in einem Bereich von einschließlich zumindest im Wesentlichen 0° bis einschließlich zumindest im Wesentlichen 45° liegt. Dadurch kommt die Teilungsebene 14 in einem Bereich zum Liegen, der den Kraftfluss im Fall eines Arbeitstakts der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine von einer Krafteinleitung des Pleuels 26 zur Krafteinleitung des Nebenpleuels minimal belastet. Mit anderen Worten führt die entsprechende Ausgestaltung der Teilungsebene 14 zu einer nur sehr geringen Belastung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, so dass diese eine hohe Funktionserfüllung sowie eine hohe Funktionserfüllungssicherheit aufweist und auch über eine hohe Lebensdauer hinweg ihre erwünschte Funktion erfüllen kann.
Die 2 bis 4 zeigen eine alternative Ausführungsform des Hebelelements 10, bei welchem die erste Lagerstelle 12 ebenfalls entlang der Teilungsebene 14 zweigeteilt und durch die zwei Hebelteile 16, 18 gebildet ist. Zu erkennen sind auch Schrauben 32, welche die Durchgangsöffnung 20 des Hebelteils 18 durchdringen und in die Innengewinde 22 des Hebelteils 16 eingeschraubt sind.
Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist, ist nun auch die zweite Lagerstelle 24 entlang einer Teilungsebene 14' zweigeteilt und durch das Hebelteil 18 sowie ein Lagerteil 34 des Hebelelements 10 gebildet. Das Hebelteil 18 und das Lagerteil 34 sind separat voneinander ausgebildet und mittels Schrauben 38 miteinander verbunden. Dazu umfasst das Lagerteil 34 Durchgangsöffnungen, wozu Innengewinde des Hebelteils 18 korrespondieren. Die Schrauben 38 durchdringen die Durchgangsöffnungen des Lagerteils 34 und sind in die Innengewinde des Hebelteils 18 eingeschraubt, so dass das Lagerteil 34 mit dem Hebelteil 18 verbunden ist.
Analog dazu ist auch die dritte Lagerstelle 28 entlang einer Teilungsebene 14'' zweigeteilt und durch das Hebelteil 16 sowie durch ein weiteres Lagerteil 36 des Hebelelements 10 gebildet. Das weitere Lagerteil 36 und das Hebelteil 16 sind dabei voneinander separat ausgebildet und mittels Schrauben 38 miteinander verbunden, welche beispielsweise Durchgangsöffnungen des weiteren Lagerteils 36 durchdringen und in dazu korrespondierende Innengewinde des Hebelteils 16 eingeschraubt sind.
Diese Zweiteilung der Lagerstellen 12, 24, 28 ermöglicht eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage des Hebelelements 10 am Hubzapfen sowie des Pleuels 26 und des Nebenpleuels am Hebelelement 10.
Die gelenkige Kopplung des Pleuels 26 mit dem Hebelelement 10 ist dabei anhand der 3 und 4 besonders gut erkennbar. Das Pleuel 26 ist dabei als Gabelpleuel ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Pleuel 26 im Bereich 40 des Hebelelements 10 zumindest im Wesentlichen gabelförmig ausgebildet und umfasst ein erstes Gabelteil 42 sowie ein zweites Gabelteil 44, welche bereichsweise in axialer Richtung eines Bolzens 46, über die das Pleuel 26 mit dem Hebelelement 10 gekoppelt ist, voneinander beabstandet sind und welche in Richtung eines Hauptkörpers 48 des Pleuels 26 zusammengeführt sind. Mit anderen Worten sind die Gabelteile 42, 44 mit dem Hauptkörper 48 verbunden und einstückig mit diesem ausgebildet.
Die Gabelteile 42, 44 umfassen jeweilige Aufnahmeöffnungen 50, 52, welche vorliegend als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. In den Aufnahmeöffnungen 50, 52 ist der Bolzen 46 bereichsweise aufgenommen. Das Hebelelement 10 ist teilweise zwischen den Gabelteilen 42, 44 angeordnet und aufgenommen, wobei der Bolzen 46 teilweise in einer als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aufnahmeöffnung der zweiten Lagerstelle 24 des Hebelelements 10 aufgenommen ist. Vorliegend ist der Bolzen 46 mittels einer Mittennut 54 des Hebelelements 10 beziehungsweise des Hebelteils 18 und des Lagerteils 34 aufgenommen und beispielsweise durch eine Feder und eine so dargestellte Nut-Feder-Verbindung in axialer Richtung fixiert. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine vollständige Fixierung des Bolzens 46 durch eine Klemmlagerung im Hebelelement 10 beziehungsweise in der zweiten Lagerstelle 24 zu realisieren.
Durch diese Ausgestaltung ist eine besonders vorteilhafte Druckölversorgung der zweiten Lagerstelle 24 und entsprechender Lagerstellen der Gabelteile 42, 44 möglich. Die zweite Lagerstelle 24 ist dabei als Gleitlager ausgebildet, wobei sich vorliegend das Pleuel 26 relativ zu dem Bolzen 46 bewegt, während der Bolzen 46 relativ zu dem Hebelelement 10 zumindest axial fixiert ist, jedoch auch in Umfangsrichtung fixiert sein kann.
Zur Versorgung von relativ zueinander bewegbaren Lager- beziehungsweise Gleit- und somit Reibflächen des Bolzens 46 und des Pleuels 26 beziehungsweise der Gabelteile 42, 44 weist das Hebelelement 10 einen Versorgungskanal 56, welcher auch als Versorgungsnut bzw. -bohrung bezeichnet wird, auf, über welchen Schmieröl zu dem Bolzen 46 führbar ist. Der Bolzen 46 weist einen radialen Kanal 58 auf, welcher mit einem axialen Kanal 60 fluidisch verbunden ist. Der axiale Kanal 60 ist wiederum mit radialen Kanälen 62 verbunden, welche zu den relativ zueinander bewegbaren Gleitflächen führen. So ist über den Versorgungskanal 56 und die Kanäle 60, 62 eine Druckölversorgung der Gleitflächen mit Schmieröl ermöglicht, so dass der Verschleiß gering gehalten werden kann. Dabei kann das zur zweiten Lagerstelle 24 Geschilderte analog auf die dritte Lagerstelle 28 angewendet werden.
Der Versorgungskanal 56 kann dabei mit einem Versorgungskanal des Hubzapfens fluidisch verbunden sein, so dass dem Versorgungskanal 56 Schmieröl über den Versorgungskanal des Hubzapfens zugeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1180588 B1 [0002]
DE 60119833 T2 [0004]

Claims

Hebelelement (10) für eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer ersten Lagerstelle (12), über welche das Hebelelement (10) an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar zu lagern ist und mit wenigstens einer zweiten Lagerstelle (24), über welche das Hebelelement (10) mit einem Übertragungselement (26) der Stelleinrichtung über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerstelle (24) entlang wenigstens einer Teilungsebene (14') geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile (18, 34) des Hebelelements (10) gebildet ist.
Hebelelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (10) wenigstens eine dritte Lagerstelle (28) aufweist, über welche das Hebelelement (10) mit einem weiteren Übertragungselement der Stelleinrichtung, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, koppelbar ist, wobei die dritte Lagerstelle (28) entlang wenigstens einer zweiten Teilungsebene (14'') geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile (16, 36) des Hebelelements (10) gebildet ist.
Hebelelement (10) nach einem der Ansprüche, 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (12) entlang wenigstens einer dritten Teilungsebene (14) geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Lagerteile (16, 18) des Hebelelements (10) gebildet ist.
Hebelelement (10) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein erstes der die erste Lagerstelle (12) teilweise bildenden Lagerteile (16, 18) auch die zweite Lagerstelle (24) teilweise gebildet ist, wobei durch das zweite die erste Lagerstelle (12) teilweise bildende Lagerteil (16, 18) auch die dritte Lagerstelle (28) teilweise gebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisenden Brennraum, insbesondere Zylinder, welchem ein Hebelelement (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zugeordnet ist, das über eine erste Lagerstelle (12) des Hebelelements (10) an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert ist und das wenigstens eine zweite Lagerstelle (24) mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung aufweist, in welcher ein Bolzen (46) zumindest bereichsweise aufgenommen ist, mit dem zum gelenkigen Koppeln des Hebelelements (10) mit einem Übertragungselement (46), über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, das Übertragungselement (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (26) zwei in axialer Richtung des Bolzens (46) voneinander beabstandete Lagerteile (42, 44) mit jeweiligen, in axialer Richtung voneinander beabstandeten Aufnahmeöffnungen (52, 54) aufweist, in welchen der Bolzen (46) zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das einerseits gelenkig mit dem Hebelelement (10) gekoppelte Übertragungselement (26) andererseits gelenkig mit einem in dem Brennraum relativ zu dem Brennraum bewegbaren Kolben der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisenden Brennraum, insbesondere Zylinder, welchem ein Hebelelement (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zugeordnet ist, das wenigstens eine Lagerstelle (12) aufweist, über die das Hebelelement an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert ist und die entlang einer Teilungsebene (14) geteilt und durch wenigstens zwei separate und miteinander verbundene Hebelteile (16, 18) des Hebelelements (10) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächennormale der Teilungsebene (14) mit der Hauptrichtung von bezogen auf die Mittelachse (30) der Lagerstelle (12) beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkenden Belastungen einen Winkel einschließt, welcher in einem Bereich von einschließlich zumindest im Wesentlichen 0 Grad bis einschließlich zumindest im Wesentlichen 45 Grad liegt.