DE102014100585A1

DE102014100585A1 - Pleuelstange und Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102014100585A1
Application number: DE102014100585.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Paul
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US9567902B2; JP2015137768A; JP5993039B2; US20150204236A1; CN104791091B; CN104791091A

Abstract

Pleuelstange (10), mit einem Hublagerauge (11) zur Anbindung derselben an eine Kurbelwelle, mit einem Pleuellagerauge (12) zur Anbindung derselben an einen Kolben eines Zylinders, und mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (13) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13) einen mit einem Exzenterhebel (14) zusammenwirkenden Exzenter (36) und an dem Exzenterhebel (14) angreifende Exzenterstangen (15, 16) aufweist, wobei der Exzenterhebel (14) mindestens ein Exzenterhebelsegment (38, 39) aufweist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) in Axialrichtung des Exzenters (36) gesehen vor und/oder hinter dem Pleuellagerauge (12) positioniert ist, und wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) mit dem Exzenter (36) drehfest verbunden ist. Das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39), eine benachbart zum jeweiligen Exzenterhebelsegment (38, 39) positionierte Stirnfläche (43, 44) des Pleuellagerauges (10) sowie eine benachbarte Stirnfläche (45, 46) des Exzenters (36) weisen jeweils eine abgeschrägte Kontur auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor und einen Verbrennungsmotor.
1 zeigt eine aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Pleuelstange eines Verbrennungsmotors mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis. So verfügt die Pleuelstange 10 über ein Hublagerauge 11 und ein Pleuellagerauge 12, wobei das Hublagerauge 11 der Anbindung der Pleuelstange 10 an eine in 1 nicht gezeigte Kurbelwelle und das Pleuellagerauge 12 der Anbindung der Pleuelstange 10 an einen in 1 nicht gezeigten Zylinderkolben des Verbrennungsmotors dient. Der Pleuelstange 10 ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung 13 zugeordnet, die einen in 1 nicht gezeigten Exzenter, einen Exzenterhebel 14 und Exzenterstangen 15, 16 aufweist. Der Exzenterhebel 14 weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt 17 des Pleuellagerauges 12 angeordnete Bohrung mit einem Mittelpunkt 18 auf, wobei die Bohrung im Exzenterhebel 14 den Exzenter und eine Bohrung im Exzenter einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge l_eff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts 18 der Bohrung im Exzenterhebel 14 zu einem Mittelpunkt 19 des Hublagerauges 11 zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers 14 und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge l_eff sind die Exzenterstangen 15, 16 verlagerbar. Jeder Exzenterstange 15, 16 ist ein Kolben 20, 21 zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer 22, 23 verschiebbar geführt ist. In den Hydraulikkammern 22, 23 herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen 15, 16 zugeordneten Kolben 20, 21 einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern die Verlagerung der Exzenterstangen 15, 16 möglich ist oder nicht möglich ist.
Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben 20, 21, die auf die Exzenterstangen 15, 16 einwirken, unterstützt, wobei die Kolben 20, 21 ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen 15, 16, die mit den Kolben 20, 21 zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper 14 angebunden. Die Hydraulikkammern 22 und 23, in welchen die Kolben 20, 21 geführt sind, sind über Hydraulikölleitungen 24 und 25 von dem Hublagerauge 11 aus mit Hydrauliköl beaufschlagbar. Rückschlagventile 26 und 27 verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern 23 und 24 zurück in die Hydraulikleitungen 24 und 25. In einer Bohrung 28 der Pleuelstange 10 ist ein Umschaltventil 29 aufgenommen, wobei die Schaltstellung des Umschaltventils 29 bestimmt, welche der Hydraulikkammern 22 und 23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern 22 und 23 entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 abhängt. Die Hydraulikkammern 22 und 23 stehen dabei über Fluidleitungen 30 bzw. 31 mit der Bohrung 28 in Kontakt, welche das Umschaltventil 29 aufnimmt. Vom Umschaltventil 29 sind in 1 ein Betätigungsmittel 32, eine Federeinrichtung 33 und ein Steuerkolben 34 schematisiert gezeigt, wobei die Funktion dieser Bauelemente des Umschaltventils 29 bereits aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannt ist.
Wie oben ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern 22, 23 geführten Kolben 20, 21 einwirkt, den Hydraulikkammern 22, 23 ausgehend vom Hublagerauge 11 über Hydraulikleitungen 24 und 25 zugeführt, wobei die Pleuelstange 10 derart mit dem Hublagerauge 11 an der in 1 nicht gezeigten Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale 35 angeordnet ist.
Aus der DE 10 2005 055 199 A1 sind weitere Details eines solchen Verbrennungsmotors mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis bekannt, wobei es diesem Stand der Technik bekannt ist, den Exzenterhebel, an welchem die Exzenterstangen angreifen, in eine schlitzartige Ausnehmung im Pleuellagerauge einzusetzen.
Zur Montage wird der Exzenterhebel, der eine Bohrung mit einer Innenverzahnung aufweist, in die schlitzartige Ausnehmung des Pleuellagerauges eingesetzt, wobei anschließend der Exzenter, der eine Außenverzahnung aufweist, in die Bohrung des Exzenterhebels eingesetzt wird. Der Exzenter und der Exzenterhebel sind über die ineinander greifenden Verzahnungen miteinander verbunden. Die Verbindung des Exzenters mit dem Exzenterhebel über die ineinander eingreifenden Verzahnungen erfordert einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand und ist verschleißanfällig.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Verbrennungsmotor und eine neuartige Pleuelstange zu schaffen, der bei geringem Fertigungs- und Montageaufwand und bei geringerer Verschleißanfälligkeit ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Pleuelstange gemäß Anspruch 1 gelöst. Nach dem ersten Aspekt weist der Exzenterhebel mindestens ein Exzenterhebelsegment auf, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment in Axialrichtung des Exzenters gesehen vor und/oder hinter dem Pleuellagerauge positioniert ist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment mit dem Exzenter drehfest verbunden ist, und wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment, eine benachbart zum jeweiligen Exzenterhebelsegment positionierte Stirnfläche des Pleuellagerauges sowie eine benachbarte Stirnfläche des Exzenters jeweils eine abgeschrägte Kontur aufweisen. Hiermit ist es möglich, den Exzenter mit dem oder jedem Exzenterhebelsegment einfach zu verbinden und auf Verzahnungen am Exzenter sowie Exzenterhebel zu verzichten. Bei geringem Gewicht kann der Fertigungs- und Montageaufwand sowie die Verschleißanfälligkeit reduziert werden.
Eine Pleuelstange nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist Anspruch 12 gelöst. Nach dem zweiten Aspekt der der Erfindung weist der Exzenterhebel mindestens ein Exzenterhebelsegment aufweist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment in Axialrichtung des Exzenters gesehen vor und/oder hinter dem Pleuellagerauge positioniert ist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment mit dem Exzenter drehfest verbunden ist, und wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment an seinen Enden, über welche dasselbe mit den Exzenterstangen verbunden ist, eine nach innen in Richtung auf die Exzenterstangen eingezogene Kontur aufweist. Auch hiermit ist es möglich, den Exzenter mit dem oder jedem Exzenterhebelsegment des Exzenterhebels einfach zu verbinden und auf Verzahnungen am Exzenter sowie Exzenterhebel zu verzichten. Bei geringem Gewicht kann der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert werden, ebenso wie die Verschleißanfälligkeit.
Die Merkmale des ersten Aspekts der Erfindung und die Merkmale des zweiten Aspekts der Erfindung können alleine oder in Kombination miteinander zum Einsatz kommen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des ersten Aspekts der Erfindung und des zweiten Aspekts der Erfindung weist der Exzenterhebel zwei Exzenterhebelsegmente auf, wobei ein erstes Exzenterhebelsegment vor einer ersten axialen Stirnfläche des Pleuellagerauges und ein zweites Exzenterhebelsegment vor einer zweiten axialen Stirnfläche des Pleuellagerauges derart positioniert ist, dass das Pleuellagerauge zwischen den beiden Exzenterhebelsegmenten positioniert ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des ersten Aspekts der Erfindung verlaufen dann die beiden Stirnflächen des Pleuellagerauges, die beiden Stirnflächen des Exzenter und die beiden Exzenterhebelsegmente jeweils in einem unteren Abschnitt derselben parallel und jeweils in einem oberen Abschnitt derselben geneigt zueinander. Hiermit kann das Gewicht der Pleuelstange weiter reduziert werden.
Vorzugsweise liegen Knicklinien in der Kontur der Exzenterhebelsegmente, an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Exzenterhebelsegmente in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Exzenterhebelsegmente übergehen, im gesamten Stellbereich des Exzenterhebels oberhalb von Knicklinien in der Kontur der axialen Stirnflächen des Pleuellagerauges, an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Stirnflächen des Pleuellagerauges in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Stirnflächen des Pleuellagerauges übergehen, wobei die Knicklinien in der Kontur der Exzenterhebelsegmente und Knicklinien in der Kontur der axialen Stirnflächen des Exzenter vorzugsweise unmittelbar benachbart zueinander verlaufen. Hiermit kann bei geringem Gewicht der Pleuelstange eine gute Verdrehbarkeit des Exzenterhebels gewährleistet werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des zweiten Aspekts der Erfindung weisen die vor beiden Stirnflächen des Pleuellagerauges positionierten Exzenterhebelsegmente an ihren Enden, über welche dieselben mit den Exzenterstangen verbunden sind, unter Verringerung des Abstands zwischen den Exzenterhebelsegmente eine nach innen eingezogene Kontur auf. Hiermit kann das Gewicht der Pleuelstange weiter reduziert werden.
Vorzugweise sind Einzugslinien an den Enden der Exzenterhebelsegmente derart ausgestaltet, dass dann, wenn eine an Enden der Exzenterhebelsegmente angreifende Exzenterstange in die jeweilige Hydraulikkammer maximal eingefahren ist, die an diesen Ende ausgebildeten Einzugslinien der Exzenterhebelsegmente parallel zu einer der jeweiligen Exzenterstange zugewandten Pleuelgrundkörperkontur verlaufen. Hiermit kann bei geringem Gewicht der Pleuelstange eine gute Verdrehbarkeit des Exzenterhebels gewährleistet werden.
Der Verbrennungsmotor ist in Anspruch 15 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Pleuel eines aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis;
2 ein Detail eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis in perspektivischer Ansicht;
3 das Detail der 2 von der Seite in radialer Blickrichtung;
4 das Detail der 2 von vorne in axialer Blickrichtung ohne Exzenterhebel;
5 das Detail der 4 von der Seite in radialer Blickrichtung;
6 ein weiteres Detail des erfindungsgemäßen Pleuels in einem ersten Zustand;
7 das Detail der 6 in einem zweiten Zustand;
8 das Detail der 2 von vorne in axialer Blickrichtung mit Exzenterhebel;
9a, 9b eine Ansicht von oben in radialer Blickrichtung und eine Ansicht von vorne in axialer Blickrichtung in radialer Blickrichtung eines erfindungsgemäßen Pleuels in einem ersten Zustand;
10a, 10b die Ansichten der 9a, 9b in einem zweiten Zustand; und
11a, 11b die Ansichten der 9a, 9b in einem dritten Zustand.
Ein Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis weist mindestens einen, vorzugsweise mehrere, Zylinder auf. Jeder Zylinder verfügt über einen Kolben, der über eine Pleuelstange 10 an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist.
Jede Pleuelstange 10 verfügt an einem Ende über ein Pleuellagerauge 12 und an einem gegenüberliegenden Ende über ein Hublagerauge 11. Die jeweilige Pleuelstange 10 greift mit ihrem Hublagerauge 11 derart an einem Kurbelwellenlagerzapfen der Kurbelwelle an, dass zwischen dem Kurbelwellenlagerzapfen und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale positioniert ist, wobei sich zwischen der Pleuellagerschale und dem Kurbelwellenlagerzapfen ein Schmierölfilm aufbauen kann.
Ein Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis weist im Bereich jedes Pleuels 10 eine Exzenter-Verstelleinrichtung 13 zur Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge der jeweiligen Pleuelstange 10 auf. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 weist einen Exzenter 36, einen Exzenterhebel 14 und Exzenterstangen 15, 16 auf, die abhängig von einem in mit dem den Exzenterstangen zusammenwirkenden Hydraulikkammern herrschenden Hydraulikdruck zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses verlagerbar sind. Die mit den Exzenterstangen 15, 16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern sind ausgehend vom Hublagerauge 11 der jeweiligen Pleuelstange mit Hydrauliköl versorgbar. Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert.
Der Exzenterhebel 14 weist eine Bohrung zur Aufnahme des Exzenters 36 auf, wobei der Exzenter 36 eine Bohrung 37 aufweist, die der Aufnahme eines Kolbenbolzens dient. Der Exzenterhebel 14 weist mindestens ein Exzenterhebelsegment, in den gezeigten Ausführungsbeispielen zwei Exzenterhebelsegmente 38 und 39 auf, wobei in Axialrichtung des Exzenters 36 gesehen zu beiden Seiten des Pleuellagerauges 12 vor und hinter demselben jeweils eines der Exzenterhebelsegmente 38, 39 positioniert ist. Dabei ist das Pleuellagerauge 12 zwischen den beiden Exzenterhebelsegmenten 38, 39 angeordnet.
Die Exzenterhebelsegmente 38, 39 des Exzenterhebels 14 sind mit dem Exzenter 36 drehfest verbunden, wobei in 8 in gestrichelter Linienführung ein vorzugsweise in Umfangsrichtung des Exzenters 36 umlaufender Verbindungsbereich 40 zwischen dem dort sichtbaren Exzenterhebelsegment 38 und dem Exzenter 36 gezeigt ist. Vorzugsweise sind in diesem Verbindungsbereich 40 der Exzenter 36 und das Exzenterhebelsegment 38 des Exzenterhebels 14 durch Verschweißen verbunden. Dann, wenn in Axialrichtung des Exzenters 36 gesehen vor und hinter dem Pleuellagerauge 12 jeweils ein Exzenterhebelsegment 38, 39 positioniert ist, ist der Exzenter 36 mit beiden Exzenterhebelsegmenten verbunden.
Im den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die beiden Exzenterhebelsegmente 38, 39 des Exzenterhebels 14 als individuelle Baugruppen ausgebildet, die an seitlichen Enden über jeweils einen Verbindungsbolzen 41, 42 miteinander verbunden sind. An diesen Verbindungsbolzen 41, 42 greifen die Exzenterstangen 15, 16 gelenkig an, nämlich unter Ausbildung eines Scharniergelenks zwischen den Exzenterstangen 15, 16 und den die beiden Exzenterhebelsegmente 38, 39 verbindenden Verbindungsbolzen 41, 42. Anstelle der Verbindung mittels der Verbindungsbolzen 41,42 ist beispielsweise auch eine Kugelverbindung denkbar.
Im Unterscheid zu den gezeigten Ausführungsbeispielen kann der der Exzenterhebel 14 als einstückige bzw. monolithisch Baugruppe ausgebildet ist, in welcher dann die beiden Exzenterhebelsegmente 38, 39 desselben einstückig bzw. monolithisch ausgebildet sind. Die Exzenterstangen 15, 16 greifen dann an den Enden des einstückigen bzw. monolithischen Exzenterhebels 14 an demselben gelenkig an, nämlich wiederum über Verbindungsbolzen 41, 42, an welchen die Exzenterstangen 15, 16 unter Ausbildung eines Scharniergelenks angreifen.
Im Unterscheid hierzu können bei einem einstückigen bzw. monolithischen Exzenterhebel 14 die beiden Exzenterstangen 15, 16 an den sich gegenüberliegenden Enden des Exzenterhebels 14 auch über Kugelgelenke angreifen.
Der Exzenter 36 wird in Bohrungen der Exzenterhebelsegmente 38, 39 sowie in eine Bohrung im Pleuellagerauge 12 eingesetzt und durchdringt diese Bohrungen. Der Exzenter 36 ist mit beiden Exzenterhebelsegmenten 38, 39 verbunden ist. Der Exzenter 36 ist mit dem Exzenterhebel 14 vorzugsweise durch Verschweißen verbunden, wodurch eine vorteilhafte Drehmomentübertragung möglich ist.
Der Exzenterhebel 14 ist nicht mehr in eine schlitzförmige Ausnehmung in der Pleuelstange 10 eingesetzt, vielmehr sind die Exzenterhebelsegmente 38, 39 des Exzenterhebels 14 in Axialrichtung des Exzenters 36 gesehen vor bzw. hinter der Pleuelstange 10 positioniert, sodass das Pleuellagerauge 12 der Pleuelstange 10 zwischen den beiden Exzenterhebelsegmenten 38, 39 positioniert ist.
Dabei ist ein erstes Exzenterhebelsegment 38 vor einer ersten axialen Stirnfläche 43 des Pleuellagerauges 12 und ein zweites Exzenterhebelsegment 39 vor einer zweiten axialen Stirnfläche 44 des Pleuellagerauges 12 positioniert.
Die Exzenterhebelsegmente 38 und 39 des Exzenterhebels 14, die benachbart zum jeweiligen Exzenterhebelsegment 38, 39 positionierten Stirnfläche 43 und 44 des Pleuellagerauges 10 sowie Stirnflächen 45 und 46 des Exzenters 36 weisen nach einem ersten Aspekt der Erfindung jeweilige eine abgeschrägte Kontur auf. Hiermit kann ein geringes Gewicht der Pleuelstange 10 realisiert werden.
Die beiden Stirnflächen 43 und 44 des Pleuellagerauges 12 weisen eine derart abgeschrägte Kontur, dass in einem unteren Abschnitt die beiden Stirnflächen 43 und 44 parallel bzw. nahezu parallel und in einem oberen Abschnitt die beiden Stirnflächen 43 und 44 insbesondere trapezförmig geneigt zueinander verlaufen. In 6 und 7 ist für eine der beiden Stirnflächen 43 bzw. 44 des Pleuellagerauges 12 eine Knicklinie 47 gezeigt, an welcher der untere Abschnitt, in welchem die beiden Stirnflächen 43 und 44 des Pleuellagerauges 12 parallel zueinander verlaufen, und der obere Abschnitt, in welchem die beiden Stirnflächen 43 und 44 des Pleuellagerauges 12 geneigt zueinander verlaufen, ineinander übergehen.
Die beiden Stirnflächen 45 und 46 des Exzenters 36 weisen eine derart abgeschrägte Kontur auf, dass in einem unteren Abschnitt die beiden Stirnflächen 45 und 46 parallel und in einem oberen Abschnitt die beiden Stirnflächen 45 und 46 insbesondere trapezförmig geneigt zueinander verlaufen. In 6 und 7 ist für eine der beiden Stirnflächen 45 bzw. 46 des Exzenters 36 eine Knicklinie 48 gezeigt, an welcher der untere Abschnitt, in welchem die beiden Stirnflächen 45 und 46 des Exzenters 36 parallel zueinander verlaufen, und der obere Abschnitt, in welchem die beiden Stirnflächen 45 und 46 des Exzenters 36 geneigt zueinander verlaufen, ineinander übergehen.
Die beiden Exzenterhebelsegmente 38 und 39 des Exzenterhebels 14, die mit dem Exzenter 36 drehfest verbunden ist, weisen eine derart abgeschrägte Kontur, dass dieselben in einem unteren Abschnitt parallel und in einem oberen Abschnitt insbesondere trapezförmig geneigt zueinander. In 6 und 7 ist für eine der beiden Exzenterhebelsegmente 38 und 39 eine Knicklinie 49 gezeigt, an welcher der untere Abschnitt und der obere Abschnitt ineinander übergehen.
Die Knicklinien 49 in der Kontur der Exzenterhebelsegmente 38 und 39, an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Exzenterhebelsegmente 38, 39 in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Exzenterhebelsegmente 38, 39 übergehen, liegen in jeder Drehposition der Exzenterhebelsegmente 38 und 39 und damit im gesamten Stellbereich des Exzenterhebels 14 oberhalb der Knicklinien 47 in der Kontur der axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12, an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 übergehen. Dies ist für eine optimale Drehbarkeit der Exzenterhebelsegmente 38 und 39 gegenüber dem Pleuellagerauge 12 von Vorteil. Im gesamten Stellbereich des Exzenterhebels 14 besteht keine Klemmgefahr für denselben und es besteht ausreichendes Spiel S zwischen dem Pleuellagerauge 12 und dem Exzenterhebel.
Die Knicklinien 47 in der Kontur der axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12, an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte derselben übergehen, liegen unterhalb eines Mittelpunkts 50 des im Pleuellagerauge 12 drehbaren Exzenters 36. Die Knicklinien 47 in der Kontur der axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 liegen maximal so weit unterhalb des Mittelpunkts 50 des Exzenters 36, dass Geraden 51 und 52, die sich einerseits durch den Mittelpunkt 50 des Exzenters 36 und andererseits durch diejenigen Kickunkte 53 und 54 der Knicklinien 47 in der Kontur der axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 erstrecken, die unmittelbar an den Exzenter 36 angrenzen, einen Winkel α (siehe 5, 6) von mindestens 80° einschließen.
Bevorzugt schließen diese Geraden 51 und 52 einen α Winkel von mindestens 100°, besonders bevorzugt einen Winkel α von mindestens 120°, ein.
Der Winkel α beträgt maximal 160°, bevorzugt maximal 150°, besonders bevorzugt maximal 140°.
Es gilt demnach 80° ≤ α ≤ 160°, bevorzugt gilt 100° ≤ α ≤ 150°, besonders bevorzugt gilt 120° ≤ α ≤ 140°.
Durch die obige Anordnung der Knicklinien 47 in der Kontur der axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 ist an den axialen Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 eine ausreichend große Fläche A (siehe 4) zur Axiallagerung der Exzenterhebelsegmente 38, 39 und zur Krafteinleitung ausgebildet.
Die Knicklinien 48 in der Kontur der axialen Stirnflächen 45, 46 des Exzenters 36 und die Knicklinien 49 in der Kontur der Exzenterhebelsegmente 38, 39 verlaufen unmittelbar benachbart zueinander. Wie am besten in 6 und 7 zu erkennen ist, verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel die Knicklinien 48 in der Kontur der axialen Stirnflächen 45, 46 des Exzenters 36 unmittelbar unterhalb der Knicklinien 49 in der Kontur der Exzenterhebelsegmente 38, 39.
Es ist auch möglich, dass die Knicklinien 48 in der Kontur der axialen Stirnflächen 45, 46 des Exzenters 36 unmittelbar oberhalb der Knicklinien 49 in der Kontur der Exzenterhebelsegmente 38, 39 verlaufen oder dass in vertikaler Richtung gesehen diese Knicklinien 48 und 49 zusammenfallen bzw. auf einer vertikalen Position liegen.
In jedem Fall ist eine optimale verdrehfeste Verbindung der Exzenterhebelsegmente 38, 39 mit dem Exzenter 36 an den Verbindungsbereichen 40 möglich.
Knickwinkel der Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 entsprechen vorzugsweise Knickwinkel der Stirnflächen 45, 46 des Exzenter 36.
Ebenso entsprechen vorzugsweise die Knickwinkel der Stirnflächen 45, 46 des Exzenters 36 den Knickwinkeln der Exzenterhebelsegmente 38, 39.
Die Knickwinkel der Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 entsprechen vorzugsweise den Knickwinkeln der Exzenterhebelsegmente 38, 39.
Durch die obige Ausprägung der Knickwinkel ist eine optimale Drehbarkeit der Exzenterhebelsegmente 38 und 39 gegenüber dem Pleuellagerauge 12 und optimale verdrehfeste Verbindung der Exzenterhebelsegmente 38, 39 mit dem Exzenter 36 möglich. Ferner ist dann, wenn insbesondere die Knickwinkel der Stirnflächen 45, 46 des Exzenters 36 den Knickwinkeln der Exzenterhebelsegmente 38, 39 entsprechen, eine tragende Breite des Exzenters 36 zum Kolbenbolzen maximal. Selbst bei vollständiger Verdrehung des Exzenters 36 trägt der Exzenters 36 in Wirkrichtung der Kolbenkraft über die komplette Breite des Exzenters 36 am Kolbenbolzen.
Im gesamten Stellbereich des Exzenterhebels 14 besteht keine Klemmgefahr für denselben und es besteht ausreichendes Spiel S zwischen dem Pleuellagerauge 12 und dem Exzenterhebel. Ferner kann ein definiertes Axialspiel beim Verbinden der Exzenterhebelsegmente 38, 39 mit dem Exzenter 36 einstellen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung, der in Kombination mit dem ersten Aspekt der Erfindung an einer Pleuelstange 10 genutzt werden kann, weisen die vor beiden Stirnflächen 43, 44 des Pleuellagerauges 12 positionierten Exzenterhebelsegmente 38, 39 an ihren Enden 55, 56, über welche dieselben über die Verbindungsbolzen 41, 42 mit den Exzenterstangen 15, 16 gelenkig verbunden sind, unter Verringerung des Abstands zwischen den Exzenterhebelsegmente 38, 39 eine nach innen eingezogene Kontur auf. Auch hiermit kann ein geringes Gewicht der Pleuelstange 10 realisiert werden.
Einzugslinien 57, 58, die an den Enden 55, 56 der Exzenterhebelsegmente 38, 39 ausgebildet sind und an welchen die nach innen eingezogene Kontur der Enden 55, 56 der Exzenterhebelsegmente 38, 39 beginnt, sind derart ausgestaltet, dass dann, wenn eine an Enden 55, 56 der Exzenterhebelsegmente 38, 39 angreifende Exzenterstange 15, 16 in die jeweilige Hydraulikkammer 22, 23 maximal eingefahren ist, die an diesem Ende 55, 56 ausgebildete Einzugslinie 57, 58 der Exzenterhebelsegmente 38, 39 parallel zu einer der jeweiligen Exzenterstange 15, 16 zugewandten Pleuelgrundkörperkontur 59, 60 verlaufen.
Das Einziehen der Enden 55, 56 der Exzenterhebelsegmente 38, 39 erfolgt demnach derart, dass die Einzugskontur in etwa parallel zu den Pleuelgrundkörperkonturen 59, 60 bei maximalem Schwenkwinkel verläuft (siehe 10b, 11b). Über den Stellbereich des Exzenterhebels 14 besteht keine Kollisionsgefahr der Exzenterhebelsegmente 38, 39 mit dem Pleuelgrundkörper.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010016037 A1 [0002, 0003]
DE 102005055199 A1 [0005]

Claims

Pleuelstange (10), mit einem Hublagerauge (11) zur Anbindung derselben an eine Kurbelwelle, mit einem Pleuellagerauge (12) zur Anbindung derselben an einen Kolben eines Zylinders, und mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (13) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13) einen mit einem Exzenterhebel (14) zusammenwirkenden Exzenter (36) und an dem Exzenterhebel (14) angreifende Exzenterstangen (15, 16) aufweist, wobei der Exzenterhebel (14) mindestens ein Exzenterhebelsegment (38, 39) aufweist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) in Axialrichtung des Exzenters (36) gesehen vor und/oder hinter dem Pleuellagerauge (12) positioniert ist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) mit dem Exzenter (36) drehfest verbunden ist, und wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39), eine benachbart zum jeweiligen Exzenterhebelsegment (38, 39) positionierte Stirnfläche (43, 44) des Pleuellagerauges (10) sowie eine benachbarte Stirnfläche (45, 46) des Exzenters (36) jeweils eine abgeschrägte Kontur aufweisen.
Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterhebel (14) zwei Exzenterhebelsegmente (38, 39) aufweist, wobei ein erstes Exzenterhebelsegment (38) vor einer ersten axialen Stirnfläche (43) des Pleuellagerauges (12) und ein zweites Exzenterhebelsegment (39) vor einer zweiten axialen Stirnfläche (44) des Pleuellagerauges (12) positioniert ist, derart, dass das Pleuellagerauge (12) zwischen den beiden Exzenterhebelsegmenten (38, 39) positioniert ist, wobei die beiden Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) in einem unteren Abschnitt derselben parallel und in einem oberen Abschnitt derselben geneigt zueinander verlaufen.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Exzenterhebelsegmente (38, 39), die mit dem Exzenter (36) drehfest verbunden ist, in einem unteren Abschnitt derselben parallel und in einer oberen Abschnitt derselben geneigt zueinander verlaufen.
Pleuelstange nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Stirnflächen (45, 46) des Exzenters (36) in einem unteren Abschnitt derselben parallel und in einer oberen Abschnitt derselben geneigt zueinander verlaufen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Knicklinien (49) in der Kontur der Exzenterhebelsegmente (38, 39), an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Exzenterhebelsegmente (38, 39) in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Exzenterhebelsegmente (38, 39) übergehen, im gesamten Stellbereich des Exzenterhebels (14) oberhalb von Knicklinien (47) in der Kontur der axialen Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12), an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte der Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) übergehen, liegen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Knicklinien (47) in der Kontur der axialen Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12), an welchen die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) in die geneigt zueinander verlaufen Abschnitte derselben übergehen, unterhalb eines Mittelpunkts (50) des Exzenters (36) liegen.
Pleuelstange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Knicklinien (47) in der Kontur der axialen Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) maximal so weit unterhalb des Mittelpunkts (50) des Exzenters (36) liegen, dass Geraden (51, 52), die sich einerseits durch den Mittelpunkt (50) des Exzenters (36) und andererseits durch Kickunkte (53, 54) der Knicklinien (47) in der Kontur der axialen Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) erstrecken, die unmittelbar an den Exzenter (36) angrenzen, einen Winkel von mindestens 80°, bevorzugt einen Winkel von mindestens 100°, besonders bevorzugt einen Winkel von mindestens 120°, einschließen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Knickwinkel der Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) und Knickwinkel der Stirnflächen (45, 46) des Exzenter (36) einander entsprechen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Knickwinkel der Stirnflächen (45, 46) des Exzenter (36) und Knickwinkel der Exzenterhebelsegmente (38, 39) einander entsprechen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Knickwinkel der Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) und Knickwinkel der Exzenterhebelsegmente (38, 39) einander entsprechen.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Knicklinien (48) in der Kontur der axialen Stirnflächen (45, 46) des Exzenter (36) und Knicklinien (49) in der Kontur der Exzenterhebelsegmente (38, 39) unmittelbar benachbart zueinander verlaufen.
Pleuelstange (10), mit einem Hublagerauge (11) zur Anbindung derselben an eine Kurbelwelle, mit einem Pleuellagerauge (12) zur Anbindung derselben an einen Kolben eines Zylinders, und mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (13) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13) einen mit einem Exzenterhebel (14) zusammenwirkenden Exzenter (36) und an dem Exzenterhebel (14) angreifende Exzenterstangen (15, 16) aufweist, wobei der Exzenterhebel (14) mindestens ein Exzenterhebelsegment (38, 39) aufweist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) in Axialrichtung des Exzenters (36) gesehen vor und/oder hinter dem Pleuellagerauge (12) positioniert ist, wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) mit dem Exzenter (36) drehfest verbunden ist, und wobei das oder jedes Exzenterhebelsegment (38, 39) an seinen Enden (55, 56), über welche dasselbe mit den Exzenterstangen (15, 16) verbunden ist, eine nach innen in Richtung auf die Exzenterstangen (15, 16) eingezogene Kontur aufweist.
Pleuelstange nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterhebel (14) zwei Exzenterhebelsegmente (38, 39) aufweist, wobei ein erstes Exzenterhebelsegment (38) vor einer ersten axialen Stirnfläche (43) des Pleuellagerauges (12) und ein zweites Exzenterhebelsegment (39) vor einer zweiten axialen Stirnfläche (44) des Pleuellagerauges (12) positioniert ist, derart, dass das Pleuellagerauge (12) zwischen den beiden Exzenterhebelsegmenten (38, 39) positioniert ist, wobei die vor beiden Stirnflächen (43, 44) des Pleuellagerauges (12) positionierten Exzenterhebelsegmente (38, 39) an ihren Enden (55, 56), über welche dieselben mit den Exzenterstangen (15, 16) über Verbindungsbolzen (41, 42) verbunden sind, unter Verringerung des Abstands zwischen den Exzenterhebelsegmente (38, 39) eine nach innen eingezogene Kontur aufweisen.
Pleuelstange nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Einzugslinien (57, 58) an den Enden (55, 56) der Exzenterhebelsegmente (38, 39) derart ausgestaltet sind, dass dann, wenn eine an Enden (55, 56) der Exzenterhebelsegmente (38, 39) angreifende Exzenterstange (15, 16) in die jeweilige Hydraulikkammer (22, 23) maximal eingefahren ist, die an diesem Ende (55, 56) ausgebildeten Einzugslinie (57, 58) der Exzenterhebelsegmente (38, 39) parallel zu einer der jeweiligen Exzenterstange (15, 16) zugewandten Pleuelgrundkörperkontur (59, 60) verlaufen.
Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit mindestens einem Zylinder und mit einer Kurbelwelle, an der mindestens eine Pleuelstange (10) angreift, wobei die oder jede Pleuelstange (10) ein Hublagerauge (11) zur Anbindung derselben an der Kurbelwelle, ein Pleuellagerauge (12) zur Anbindung derselben an einem Kolben eines Zylinders und eine Exzenter-Verstelleinrichtung (13) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge aufweist, und wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13) einen mit einem Exzenterhebel (14) zusammenwirkenden Exzenter (36) und an dem Exzenterhebel (14) angreifende Exzenterstangen (15, 16) aufweist, die von einem in mit den Exzenterstangen (15, 16) zusammenwirkenden Hydraulikkammern (22, 23) herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Pleuelstange (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.