DE102014101929A1 - Pleuelstange und Verbrennungsmotor - Google Patents
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Abstract
Pleuelstange (10), mit einem Hublagerauge 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) Exzenterstangen (15, 16) aufweist, die an einem Exzenterhebel (14) der Exzenter-Verstelleinrichtung (13) angreifen, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13) einen Exzenter (36) aufweist, der eine Bohrung zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (37) aufweist, und wobei in das Pleuellagerauge (12) und in den Exzenter (36) Schmierölbohrungen (38, 39, 40, 41) eingebracht sind, über die einerseits zwischen Pleuellagerauge (12) und Exzenter (36) und anderseits zwischen Exzenter (36) und Kolbenbolzen (37) ein Schmierölfilm aufbaubar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor und einen Verbrennungsmotor.
-
1 zeigt eine aus derDE 10 2010 016 037 A1 bekannte Pleuelstange eines Verbrennungsmotors mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis. So verfügt die Pleuelstange10 über ein Hublagerauge11 und ein Pleuellagerauge12 , wobei das Hublagerauge11 der Anbindung der Pleuelstange10 an eine in1 nicht gezeigte Kurbelwelle und das Pleuellagerauge12 der Anbindung der Pleuelstange10 an einen in1 nicht gezeigten Zylinderkolben des Verbrennungsmotors dient. Der Pleuelstange10 ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung13 zugeordnet, die einen in1 nicht gezeigten Exzenter, einen Exzenterhebel14 und Exzenterstangen15 ,16 aufweist. Der Exzenterhebel14 weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt17 des Pleuellagerauges12 angeordnete Bohrung mit einem Mittelpunkt18 auf, wobei die Bohrung im Exzenterhebel14 den Exzenter und eine Bohrung im Exzenter einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung13 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts18 der Bohrung im Exzenterhebel14 zu einem Mittelpunkt19 des Hublagerauges11 zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers14 und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge leff sind die Exzenterstangen15 ,16 verlagerbar. Jeder Exzenterstange15 ,16 ist ein Kolben20 ,21 zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer22 ,23 verschiebbar geführt ist. In den Hydraulikkammern22 ,23 herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen15 ,16 zugeordneten Kolben20 ,21 einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern die Verlagerung der Exzenterstangen15 ,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-Verstelleinrichtung13 wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung13 wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben20 ,21 , die auf die Exzenterstangen15 ,16 einwirken, unterstützt, wobei die Kolben20 ,21 ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung13 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung13 wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen15 ,16 , die mit den Kolben20 ,21 zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper14 angebunden. Die Hydraulikkammern22 und23 , in welchen die Kolben20 ,21 geführt sind, sind über Hydraulikölleitungen24 und25 von dem Hublagerauge11 aus mit Hydrauliköl beaufschlagbar. Rückschlagventile26 und27 verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern23 und24 zurück in die Hydraulikleitungen24 und25 . In einer Bohrung28 der Pleuelstange10 ist ein Umschaltventil29 aufgenommen, wobei die Schaltstellung des Umschaltventils29 bestimmt, welche der Hydraulikkammern22 und23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern22 und23 entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung13 abhängt. Die Hydraulikkammern22 und23 stehen dabei über Fluidleitungen30 bzw.31 mit der Bohrung28 in Kontakt, welche das Umschaltventil29 aufnimmt. Vom Umschaltventil29 sind in1 ein Betätigungsmittel32 , eine Federeinrichtung33 und ein Steuerkolben34 schematisiert gezeigt, wobei die Funktion dieser Bauelemente des Umschaltventils29 bereits aus derDE 10 2010 016 037 A1 bekannt ist. - Wie oben ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern
22 ,23 geführten Kolben20 ,21 einwirkt, den Hydraulikkammern22 ,23 ausgehend vom Hublagerauge11 über Hydraulikleitungen24 und25 zugeführt, wobei die Pleuelstange10 derart mit dem Hublagerauge11 an der in1 nicht gezeigten Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale35 angeordnet ist. - Aus der
DE 101 08 461 B4 ist eine Kurbelwellenlagerung für eine Brennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis bekannt, bei welcher die Kurbelwelle in Exzenterringen gelagert ist, und bei welcher der Exzenterring an seiner Außenumfangsfläche mit einer umlaufenden Ölverteilungsnut versehen ist. Über einen Ölzulaufkanal im Motorgehäuse kann Öl in Richtung auf die Ölverteilungsnut gelangen. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Verbrennungsmotor und eine neuartige Pleuelstange zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch eine Pleuelstange gemäß Anspruch 1 gelöst.
- In das Pleuellagerauge und in den Exzenter sind Schmierölbohrungen eingebracht, über die einerseits zwischen Pleuellagerauge und Exzenter und anderseits zwischen Exzenter und Kolbenbolzen ein Schmierölfilm aufbaubar ist. Dies erlaubt eine vorteilhafte Schmierung der Kontaktstellen einerseits zwischen Pleuelstange und Exzenter und andererseits zwischen Exzenter und Kolbenbolzen.
- Nach einer Weiterbildung sind in das Pleuellagerauge mindestens zwei Schmierölbohrungen und in den Exzenter mindestens zwei Schmierölbohrungen eingebracht. Diese Schmierölbohrungen erlauben in den Endstellungen der Exzenter-Verstelleinrichtung eine gute Schmierung der obigen Kontaktstellen, ebenso während der Verstellung derselben.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Schmierölbohrungen in das Pleuellagerauge und in den Exzenter derart eingebracht, dass in einer ersten Endstellung des Exzenters eine erste Schmierölbohrung des Exzenters mit einer ersten Schmierölbohrung des Pleuellagerauges fluchtet, sodass über dieselben in der ersten Endstellung zwischen Exzenter und Kolbenbolzen ein Schmierölfilm aufbaubar ist, wohingegen in einer zweiten Endstellung des Exzenters eine zweite Schmierölbohrung des Exzenters mit einer zweiten Schmierölbohrung des Pleuellagerauges fluchtet, sodass über dieselben in der zweiten Endstellung zwischen Exzenter und Kolbenbolzen ein Schmierölfilm aufbaubar ist. Vorzugsweise fluchtet in der ersten Endstellung des Exzenters die zweite Schmierölbohrung des Exzenters nicht mit der zweiten Schmierölbohrung des Pleuellagerauges, sodass über die zweite Schmierölbohrung des Pleuellagerauges in der ersten Endstellung zwischen Pleuellagerauge und Exzenter ein Schmierölfilm aufbaubar ist, wohingegen in der zweiten Endstellung des Exzenters die erste Schmierölbohrung des Exzenters mit der ersten Schmierölbohrung des Pleuellagerauges nicht fluchtet, sodass über die erste Schmierölbohrung des Pleuellagerauges in der zweiten Endstellung zwischen Pleuellagerauge und Exzenter ein Schmierölfilm aufbaubar ist. Diese Schmierölbohrungen erlauben in den Endstellungen der Exzenter-Verstelleinrichtung und während der Verstellung derselben eine gute Schmierung der Kontaktstellen.
- Der Verbrennungsmotor ist in Anspruch 12 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 einem ersten Zustand; und -
3 das Detail der2 in einem zweiten 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 Pleuelstange10 verfügt an einem Ende über ein Pleuellagerauge12 und an einem gegenüberliegenden Ende über ein Hublagerauge11 . Die jeweilige Pleuelstange10 greift mit ihrem Hublagerauge11 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-Verstelleinrichtung13 zur Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge der jeweiligen Pleuelstange10 auf. - Die Exzenter-Verstelleinrichtung
13 weist einen Exzenter36 , einen Exzenterhebel14 und Exzenterstangen15 ,16 auf, die abhängig von einem in mit dem den Exzenterstangen zusammenwirkenden Hydraulikkammern herrschenden Hydraulikdruck zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses verlagerbar sind. Die mit den Exzenterstangen15 ,16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern sind ausgehend vom Hublagerauge11 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 Exzenters36 auf, wobei der Exzenter36 eine Bohrung aufweist, die der Aufnahme eines Kolbenbolzens37 dient. Erfindungsgemäß sind in das Pleuellagerauge12 und in den Exzenter36 Schmierölbohrungen38 ,39 bzw.40 ,41 eingebracht, über die einerseits zwischen Pleuellagerauge12 und Exzenter36 und anderseits zwischen Exzenter36 und Kolbenbolzen37 ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Diese Schmierölbohrungen
38 ,39 ,40 ,41 erlauben in den Endstellungen der Exzenter-Verstelleinrichtung13 und während der Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung13 eine gute Schmierung der Kontaktstellen zwischen Pleuellagerauge12 und Exzenter36 sowie zwischen Exzenter36 und Kolbenbolzen37 . - Im in
2 und3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in das Pleuellagerauge12 zwei Schmierölbohrungen38 ,39 und in den Exzenter36 zwei Schmierölbohrungen40 ,41 eingebracht. - Die Schmierölbohrungen
38 ,39 ,40 ,41 sind in das Pleuellagerauge12 und in den Exzenter36 derart eingebracht, dass in einer ersten Endstellung des Exzenters36 bzw. der Exzenter-Verstelleinrichtung13 eine erste Schmierölbohrung40 des Exzenters36 mit einer ersten Schmierölbohrung38 des Pleuellagerauges12 fluchtet, sodass über dieselben in der ersten Endstellung (siehe2 ) zwischen Exzenter36 und Kolbenbolzen37 ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Die Schmierölbohrungen
38 ,39 ,40 ,41 sind in das Pleuellagerauge12 und in den Exzenter36 ferner derart eingebracht, dass in einer in einer zweiten Endstellung des Exzenters36 bzw. der Exzenter-Verstelleinrichtung13 eine zweite Schmierölbohrung41 des Exzenters36 mit einer zweiten Schmierölbohrung39 des Pleuellagerauges12 fluchtet (siehe3 ), sodass über dieselben in der zweiten Endstellung zwischen Exzenter36 und Kolbenbolzen37 ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - In der ersten Endstellung des Exzenters
36 bzw. der Exzenter-Verstelleinrichtung13 (siehe2 ) fluchtet die zweite Schmierölbohrung41 des Exzenters36 nicht mit der zweiten Schmierölbohrung39 des Pleuellagerauges12 , sodass dann über die zweite Schmierölbohrung39 des Pleuellagerauges12 in der ersten Endstellung zwischen Pleuellagerauge12 und Exzenter36 ein Schmierölfilm aufbaubar ist. In der zweiten Endstellung des Exzenters36 bzw. der Exzenter-Verstelleinrichtung13 (siehe3 ) fluchtet die erste Schmierölbohrung40 des Exzenters36 nicht mit der ersten Schmierölbohrung38 des Pleuellagerauges12 , sodass dann über die erste Schmierölbohrung38 des Pleuellagerauges12 in der zweiten Endstellung zwischen Pleuellagerauge12 und Exzenter36 ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Diese Schmierölbohrungen
38 ,39 ,40 ,41 erlauben in den Endstellungen der Exzenter-Verstelleinrichtung13 und während der Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung13 eine besonders vorteilhafte Schmierung der Kontaktstellen zwischen Pleuellagerauge12 und Exzenter36 sowie zwischen Exzenter36 und Kolbenbolzen37 . - Die Schmierölbohrungen
38 ,39 im Pleuellagerauge12 und die Schmierölbohrungen40 ,41 im Exzenter36 erstrecken sich jeweils in Radialrichtung des Exzenters36 bzw. in Radialrichtung des Pleuellagerauges12 . Die erste Schmierölbohrung40 des Exzenters36 und die erste Schmierölbohrung38 des Pleuellagerauges12 weisen vorzugsweise gleiche Durchmesser auf. Ebenso weisen die zweite Schmierölbohrung41 des Exzenters36 und die zweite Schmierölbohrung39 des Pleuellagerauges12 vorzugsweise gleiche Durchmesser auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Schmierölbohrung38 des Pleuellagerauges12 einen größeren Durchmesser als die erste Schmierölbohrung40 des Exzenters36 aufweist. Ebenso kann die zweite Schmierölbohrung39 des Pleuellagerauges12 einen größeren Durchmesser als die zweite Schmierölbohrung41 des Exzenters36 aufweisen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010016037 A1 [0002, 0003]
- DE 10108461 B4 [0005]
Claims (12)
- 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 ) Exzenterstangen (15 ,16 ) aufweist, die an einem Exzenterhebel (14 ) der Exzenter-Verstelleinrichtung (13 ) angreifen, und wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (13 ) einen Exzenter (36 ) aufweist, der eine Bohrung zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (37 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Pleuellagerauge (12 ) und in den Exzenter (36 ) Schmierölbohrungen (38 ,39 ,40 ,41 ) eingebracht sind, über die einerseits zwischen Pleuellagerauge (12 ) und Exzenter (36 ) und anderseits zwischen Exzenter (36 ) und Kolbenbolzen (37 ) ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Pleuellagerauge (
12 ) mindestens zwei Schmierölbohrungen (38 ,39 ) und in den Exzenter (36 ) mindestens zwei Schmierölbohrungen (40 ,41 ) eingebracht sind. - Pleuelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölbohrungen in das Pleuellagerauge (
12 ) und in den Exzenter (36 ) derart eingebracht sind, dass in einer ersten Endstellung des Exzenters (36 ) eine erste Schmierölbohrung (40 ) des Exzenters (36 ) mit einer ersten Schmierölbohrung (38 ) des Pleuellagerauges (12 ) fluchtet, sodass über dieselben in der ersten Endstellung zwischen Exzenter (36 ) und Kolbenbolzen (37 ) ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Pleuelstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierölbohrungen in das Pleuellagerauge (
12 ) und in den Exzenter (36 ) ferner derart eingebracht sind, dass in einer zweiten Endstellung des Exzenters (36 ) eine zweite Schmierölbohrung (41 ) des Exzenters (36 ) mit einer zweiten Schmierölbohrung (39 ) des Pleuellagerauges (12 ) fluchtet, sodass über dieselben in der zweiten Endstellung zwischen Exzenter (36 ) und Kolbenbolzen (37 ) ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Pleuelstange nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Endstellung des Exzenters (
36 ) die zweite Schmierölbohrung (41 ) des Exzenters (36 ) mit der zweiten Schmierölbohrung (39 ) des Pleuellagerauges (12 ) nicht fluchtet, sodass über die zweite Schmierölbohrung (39 ) des Pleuellagerauges (12 ) in der ersten Endstellung zwischen Pleuellagerauge (12 ) und Exzenter (36 ) ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Pleuelstange nach einem der Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Endstellung des Exzenters (
36 ) die erste Schmierölbohrung (40 ) des Exzenters (36 ) mit der ersten Schmierölbohrung (38 ) des Pleuellagerauges (12 ) nicht fluchtet, sodass über die erste Schmierölbohrung (38 ) des Pleuellagerauges (12 ) in der zweiten Endstellung zwischen Pleuellagerauge (12 ) und Exzenter (36 ) ein Schmierölfilm aufbaubar ist. - Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schmierölbohrungen (
38 ,39 ) im Pleuellagerauge (12 ) und die Schmierölbohrungen (40 ,41 ) im Exzenter (36 ) jeweils in Radialrichtung des Exzenters bzw. in Radialrichtung des Pleuellagerauges erstrecken. - Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmierölbohrung (
40 ) des Exzenters (36 ) und die erste Schmierölbohrung (38 ) des Pleuellagerauges (12 ) gleiche Durchmesser aufweisen. - Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schmierölbohrung (
38 ) des Pleuellagerauges (12 ) einen größeren Durchmesser als die erste Schmierölbohrung (40 ) des Exzenters (36 ) aufweist. - Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmierölbohrung (
41 ) des Exzenters (36 ) und die zweite Schmierölbohrung (39 ) des Pleuellagerauges (12 ) gleiche Durchmesser aufweisen. - Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmierölbohrung (
39 ) des Pleuellagerauges (12 ) einen größeren Durchmesser als die zweite Schmierölbohrung (41 ) des Exzenters (36 ) aufweist. - 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 11 ausgebildet ist.
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