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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuellänge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine, ein Pleuel mit einer derartigen Exzenter-Verstelleinrichtung, sowie eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit wenigstens einem Pleuel.
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Stand der Technik
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Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuellänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulischen Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
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Die
WO 2010/108582 A1 offenbart ein Pleuel, bei dem eine Betätigungseinrichtung in dem oberen Pleuelauge angeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung kann auch auf eine Mittelstange des Pleuels aufgesetzt sein und als erstes Pleuelelement das obere Pleuelauge bilden. Das untere Pleuelauge ist mit der Mittelstange des Pleuels als ein zweites Pleuelelement ausgebildet. Das Pleuelauge ist dabei der Teil des Pleuels, in dem der Kolbenbolzen gelagert ist. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Exzenter, der den Kolbenbolzen trägt und schwenkbar in dem oberen Pleuelauge gelagert ist. Die Betätigungseinrichtung umfasst außerdem ein Betätigungselement, das eine Verschwenkung des Exzenters um die Mittelachse des oberen Pleuelauges bewirken kann. Der Kolbenbolzen ist exzentrisch an dem Exzenter angeordnet, und eine Verschwenkung des Exzenters um die Mittelachse des oberen Pleuelauges bewirkt eine Verlagerung des Kolbenbolzens entlang einer Kreisbahn um diese Achse. Das Betätigungselement ist so als Schwenkmotor ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuellänge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine mit einem robusten und zuverlässigen Verstellmechanismus zu schaffen, welcher eine geringe Leckage aufweist.
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Weitere Aufgaben sind, ein Pleuel mit einer solchen Exzenter-Verstelleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Pleuel zu schaffen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuellänge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Exzenter-Verstelleinrichtung umfasst einen um seine Rotationsachse schwenkbaren Exzenter, wobei ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung mittels eines Umschaltventils verstellbar ist. Dabei weist die Exzenter-Verstelleinrichtung einen Schwenkmotor auf, welcher einen in einem Stator gelagerten Rotor aufweist. Zwischen wenigstens einem Rotorflügel des Rotors und wenigstens einem Statorflügel des Stators sind wenigstens eine erste Stützkammer und wenigstens eine zweite Stützkammer ausgebildet, wobei ein Volumen der ersten Stützkammer und ein Volumen der zweiten Stützkammer durch eine Verstellung von Rotor gegen Stator komplementär zueinander veränderbar sind. Die erste und/oder die zweite Stützkammer sind durch wenigstens ein wenigstens teilweise auf einem Außenumfang des Rotors und/oder einem Innenumfang des Stators angeordnetes Dichtelement gegen die Umgebung abgedichtet. Das wenigstens eine Dichtelement kann als O-Ring ausgebildet sein und in eine Nut auf dem Außenumfang des Rotors und/oder einem Innenumfang des Stators vorteilhaft angeordnet sein. Das Dichtelement kann als geschlossener Ring ausgebildet sein oder alternativ auch offen mit zwei überlappenden Enden ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Kolbenring eingesetzt werden. Günstigerweise können zwei Dichtelemente verwendet werden, welche die Stützkammern in einer axialen Richtung nach beiden Seiten abdichten. Alternativ oder zusätzlich sind die erste Stützkammer und die zweite Stützkammer durch wenigstens eine auf einer Lauffläche des Rotorflügels und/oder einer Lauffläche des Statorflügels in axialer Richtung angeordnete Dichtleiste gegeneinander abgedichtet.
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Die erfindungsgemäße Exzenter-Verstelleinrichtung weist den Vorteil auf, dass sie in einer sehr kompakten Bauform die Verstellung der effektiven Pleuellänge ermöglicht. Die Verwendung eines hydraulischen Schwenkmotors, wie er beispielsweise auch in Nockenwellenverstellern verwendet wird, in Verbindung mit einer exzentrischen Bohrung im Rotor des Schwenkmotors begünstigt eine sehr kompakte Bauweise eines längenveränderlichen Pleuels mit der erfindungsgemäßen Exzenter-Verstelleinrichtung. Die Abdichtung der Stützkammern des Schwenkmotors, welche üblicherweise mit einer Hydraulikflüssigkeit unter teilweise sehr hohen Drücken, mit beispielsweise über 1000 bar betrieben werden, stellt dabei eine konstruktive Herausforderung dar. Der Schwenkmotor selbst kann direkt im Pleuelauge, im Hublagerauge oder auch im Pleuelkörper angeordnet sein.
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Der Schwenkmotor der erfindungsgemäßen Exzenter-Verstelleinrichtung weist einen Rotor mit wenigstens einem Rotorflügel und einen Stator mit wenigstens einem Statorflügel auf. Der Rotor lässt sich auf einer gemeinsamen Achse gegen den Stator verdrehen, so dass der Rotorflügel gegen den Statorflügel verdreht wird. Zwischen Rotorflügel und Statorflügel bilden sich so wenigstens eine erste Stützkammer und eine zweite Stützkammer aus, deren Volumen bei einer Verdrehung von Rotor gegen Stator kontinuierlich und komplementär zueinander veränderlich ist. Wenn das Volumen der ersten Stützkammer zunimmt, nimmt das Volumen der zweiten Stützkammer ab und umgekehrt. Vorteilhaft können in dem Schwenkmotor vier Stützkammern vorgesehen sein, die jeweils alternierend durch zwei Rotorflügel und zwei Statorflügel voneinander getrennt sind. Der Rotor weist eine exzentrische Bohrung auf, welche als Aufnahme für einen Kolbenbolzen dient. Der Stator kann mit dem darin angeordneten Rotor und einem Statordeckel als dichter Verschluss des Stators in das Pleuelauge eingesetzt sein und an den Stirnseiten mit dem Pleuelkörper verschweißt sein. Der Stator kann weiter zwei äußere Umfangsnuten aufweisen, die jeweils zwei Zulaufbohrungen zu den Stützkammern aufweisen und die Verbindung zwischen den Stützkammern und den Zu- und Ablaufleitungen zu einem hydraulischen Versorgungsanschluss sicherstellen. Der Rotor ist drehbar in dem Stator und damit in dem Pleuelauge gelagert. Die Einleitung eines Drehmomentes auf den Rotor kann so günstigerweise über den Kolbenbolzen erfolgen, der in der exzentrischen Bohrung des Rotors angeordnet ist. Durch Einleiten des Drehmoments auf den Rotor kann über äußere Massenkräfte und Gaskräfte der Rotor verstellen und so die effektive Pleuellänge verändern. Durch das Hydrauliköl in den Stützkammern des Schwenkmotors kann das Drehmoment abgestützt werden.
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Die Abdichtung der Stützkammern des Schwenkmotors gegeneinander sowie gegen die Umgebung erfolgt vorteilhaft über eine ringförmige Abdichtung, welche durch die konstruktive Gestaltung von Stator, Rotor und Statordeckel, die über eine runde Außenkontur ineinander einsetzbar sind, ermöglicht wird. Um eine zusätzliche Dichtwirkung zu erzeugen, wird je ein ringförmiges Dichtelement, beispielsweise in Form von Kolbenringen, in die nach außen führenden Dichtstrecken gesetzt. In Laufflächen der Rotorflügel angeordnete Dichtleisten dichten die Stützkammern zusätzlich gegeneinander ab. Die Dichtleisten können selbst flexibel oder auch per Federelement vorgespannt sein. Im Stator werden ebenso Dichtleisten angeordnet, die eine weitere Abdichtung der Stützkammern gegeneinander bei einer bauteilbedingten Relativbewegung des Rotors gewährleisten. Prinzipiell ist der Einsatz verschiedener Bauarten von Kolbenringen sowie anderer ringförmiger Dichtelemente möglich.
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Die Gesamtlänge des Rotors ist dabei vorzugsweise größer als die Länge der mittig angeordneten Rotorflügel, um eine Dichtstrecke für den Schwenkmotor zu realisieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die erste und die zweite Stützkammer durch einen mit dem Stator verbundenen Statordeckel gegen eine Umgebung abgedichtet sein. Der Statordeckel dient als Gehäusedeckel des Stators und kann bei in den Stator eingebautem Rotor die Stützkammern gegen die Umgebung abdichten. Auf diese Weise ist der Schwenkmotor durch die drei Bauteile Stator, Rotor und Statordeckel günstig zu fertigen und zu montieren. Der Statordeckel kann alternativ auch als Teil des Pleuelkörpers ausgebildet sein. Ebenso kann der Stator selbst als Teil des Pleuelkörpers ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das wenigstens eine Dichtelement eine zu einer radialen Außenseite gerichtete ballig geformte Außenkontur aufweisen. Um eine optimale Abdichtung der Stützkammern zu erzielen, können bei Dichtelementen wie beispielsweise Kolbenringen nach außen hin ballige Dichtflächen und ein überlappender Ringstoß vorteilhaft angewandt werden. Dabei kann eine Kontaktkraft über die ballige Außenform der vorgespannten Kolbenringe auf den Stator ausgeübt werden. Eine zusätzlich dichtende Anpresskraft kann über den Hydraulikdruck sowohl axial als auch radial auf den Kolbenring ausgeübt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenter in dem Rotor des Schwenkmotors angeordnet und durch den Rotor betätigbar sein. Der Exzenter kann günstigerweise als exzentrisch angeordnete Bohrung in dem Rotor ausgebildet sein, so dass bei Verdrehen des Rotors um seine Achse die Exzenterbohrung verdreht wird und eine in der Bohrung angeordnete Kolbenbolzenaufnahme auf diese Weise exzentrisch um die Achse des Rotors bewegt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der wenigstens eine Rotorflügel an den Rotor befestigbar ausgebildet sein. Der Rotor kann mehrere Einzelteile umfassen. Beispielsweise können bei einem gebauten Rotor die Rotorflügel angeschraubt oder eingepresst sein. Ein solcher Rotor kann kostengünstig gefertigt werden. Ebenso kann der Stator als gebauter Stator mehrere Einzelteile umfassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Stator auf einem Außenumfang wenigstens zwei Umfangsnuten zur Versorgung der ersten und der zweiten Stützkammer mit Hydraulikflüssigkeit aufweisen. Die Umfangsnuten weisen jeweils zwei Zulaufbohrungen zu den Stützkammern auf und stellen die Verbindung zwischen den Stützkammern und den Zu- und Ablaufleitungen zu einem hydraulischen Versorgungsanschluss sicher. Auf diese Weise lässt sich der Schwenkmotor günstig mit Hydraulikflüssigkeit versorgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Exzenter-Verstelleinrichtung über Massenkräfte und Gaskräfte einer Brennkraftmaschine antreibbar sein. Massenkräfte und Gaskräfte dienen der eigentlichen Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung zu einer Änderung der effektiven Pleuellänge. Auf diese Weise lässt sich die Verstellung mit möglichst wenig Energieaufwand günstig erreichen. Über die Exzenter-Verstelleinrichtung, die bevorzugt den Schwenkmotor aufweisen kann, werden die Massenkräfte und Gaskräfte abgestützt, um eine definierte Betriebsweise mit einer bestimmten Pleuellänge zu erreichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenter als Aufnahme eines Kolbenbolzens ausgebildet sein. Die Einleitung eines Drehmomentes auf den Rotor kann so günstigerweise über den Kolbenbolzen erfolgen, der in der exzentrischen Bohrung des Rotors angeordnet ist. Durch Einleiten des Drehmoments auf den Rotor kann über äußere Massenkräfte und Gaskräfte der Rotor verstellen und so die effektive Pleuellänge verändern. Durch Hydraulikdruck in den Stützkammern des Schwenkmotors kann das Drehmoment abgestützt werden.
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Ferner wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer erfindungsgemäßen Exzenter-Verstelleinrichtung vorgeschlagen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Schwenkmotor in einem der Elemente Pleuelauge, Hublagerauge, Pleuelkörper angeordnet sein. So kann die Anordnung des Schwenkmotors für eine möglichst bauraumgünstige Unterbringung des Pleuels in einer Brennkraftmaschine vorteilhaft ausgewählt werden. Als Alternative kann der Schwenkmotor so auch eine andere, weniger bauraumgünstige Verstelleinrichtung ersetzen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können in dem Pleuelkörper wenigstens eine Hydraulikflüssigkeitsleitung zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die erste Stützkammer des Schwenkmotors sowie wenigstens eine Hydraulikflüssigkeitsleitung zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die zweite Stützkammer des Schwenkmotors vorgesehen sein. Die Hydraulikflüssigkeitsleitungen können in dem Pleuelkörper bauraumgünstig angeordnet sein, um so die Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Umschaltventil und den Stützkammern des Schwenkmotors zu führen. Dadurch lässt sich der Rotor vorteilhaft ansteuern, um die Massenkräfte und Gaskräfte, welche auf die Verstelleinrichtung wirken, abzustützen und so die Längenverstellung des Pleuels auszuführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in der Hydraulikflüssigkeitsleitung zwischen der ersten Stützkammer und einem Versorgungsanschluss für die Hydraulikflüssigkeit wenigstens ein Rückschlagventil und/oder in der Hydraulikflüssigkeitsleitung zwischen der zweiten Stützkammer und dem Versorgungsanschluss wenigstens ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Hydraulikflüssigkeit aus den Stützkammern ungewollt in den Versorgungsanschluss abfließt und die Stützkammern an Hydraulikdruck verlieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können das Umschaltventil und die Rückschlagventile in dem Pleuelkörper angeordnet sein. Eine besonders bauraumgünstige Anordnung sieht die Aufnahme von Umschaltventil und Rückschlagventilen im Pleuelkörper vor. Zusätzliche Dichtstellen in den Hydraulikflüssigkeitsleitungen entfallen. Auch sind Hydrauliktests nach der Montage der Komponenten vorteilhaft durchzuführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auf einem Umfang eines in dem Pleuelkörper wenigstens teilweise angeordneten Hublagerauges wenigstens im Bereich des Pleuelkörpers eine Nut zur Versorgung des Umschaltventils mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Versorgungsanschluss vorgesehen sein. Die Nut kann eine zuverlässige Versorgung des Umschaltventils und damit des Schwenkmotors mit Hydraulikflüssigkeit sicherstellen.
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Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Pleuel vorgeschlagen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
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1 einen Pleuelkörper mit einer erfindungsgemäßen Exzenter-Verstelleinrichtung in Explosionsdarstellung;
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2 den Pleuelkörper aus 1 in Seitenansicht zur Definition der Schnittebenen von Längsschnitten;
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3 einen ersten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie B-B in 2;
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4 einen zweiten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie E-E in 2;
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5 einen dritten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in einer Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie F-F in 2;
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6 einen ersten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in der Position für hohe Verdichtung entlang der Linie B-B in 2;
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7 einen zweiten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in der Position für hohe Verdichtung entlang der Linie E-E in 2;
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8 einen dritten Längsschnitt durch den Pleuelkörper aus 1 in einer Position für hohe Verdichtung entlang der Linie F-F in 2;
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9 einen Längsschnitt durch den Schwenkmotor des Pleuelkörpers in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie E-E in 2;
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10 einen Querschnitt durch den Schwenkmotor des Pleuelkörpers in der Position für niedrige Verdichtung;
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11 eine Detailansicht des Querschnitts mit Fokus auf ein Dichtelement;
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12 eine Detailansicht des Längsschnitts mit Fokus auf einen Überlappbereich des Dichtelements; und
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13 eine Detailansicht des Überlappbereichs des Dichtelements in isometrischer Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt einen Pleuelkörper 12 eines erfindungsgemäßen Pleuels 10 in Explosionsdarstellung. Das Pleuel 10 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, umfasst einen Pleuelkörper 12, sowie eine erfindungsgemäße Exzenter-Verstelleinrichtung 20 zur Verstellung einer effektiven Pleuellänge 60. Das Pleuel 10 ist in den Figuren ohne Pleueldeckel dargestellt, welcher zusammen mit dem Pleuelkörper 12 das Hublagerauge 38 einschließt und mit dem Pleuelkörper 12 in üblicher Weise verbunden sein kann, beispielsweise mittels Pleuelschrauben verschraubt sein kann.
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Als effektive Pleuellänge 60 (siehe 3) wird der Abstand der Mittelachse des Hublagerauges 38 (großes Pleuelauge) zu der Mittelachse der Aufnahme 30 für den Kolbenbolzen (kleines Pleuelauge 18) bezeichnet.
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Die erfindungsgemäße Exzenter-Verstelleinrichtung 20 weist einen Exzenter 21 auf. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 20 ist mittels eines nur schematisch angedeuteten Umschaltventils 32 verstellbar, wobei der Exzenter 21 um seine Rotationsachse schwenkbar ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 20 weist einen Schwenkmotor 26 auf, welcher einen in einem Stator 28 gelagerten Rotor 27 aufweist. Zwischen wenigstens einem Rotorflügel 56 des Rotors 27 und wenigstens einem Statorflügel 58 des Stators 28 sind zwei erste Stützkammern 52 und zwei zweite Stützkammern 54 ausgebildet (siehe 3, bzw. 9), wobei das Volumen der ersten Stützkammern 52 und das Volumen der zweiten Stützkammern 54 durch eine Verstellung von Rotor 27 gegen Stator 28 komplementär zueinander veränderbar sind. Die erste Stützkammer 52 und die zweite Stützkammer 54 sind jeweils durch wenigstens eine auf einer Lauffläche 62 des Rotorflügels 56 und einer Lauffläche 63 des Statorflügels 58 in axialer Richtung angeordnete Dichtleiste 36, 37 gegeneinander abgedichtet. Jeweils zwei Dichtleisten 36 liegen sich im Rotor 27 diametral gegenüber, und jeweils zwei Dichtleisten 37 liegen sich im Stator 28 diametral gegenüber.
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Die erste und die zweite Stützkammer 52, 54 sind durch einen mit dem Stator 28 verbundenen Statordeckel 29 gegen die Umgebung abgedichtet. Weiter sind die erste und die zweite Stützkammer 52, 54 durch zwei auf einem Außenumfang 88 des Rotors 27 angeordnete Dichtelemente 34 gegen die Umgebung abgedichtet. Alternativ könnten die Dichtelemente 34 auch auf einem Innenumfang 90 des Stators 28 angeordnet werden.
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Gemäß nicht dargestellten alternativen Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung der Statordeckel 29 und/oder der Stator 28 als Teil des Pleuelkörpers 12 vorgesehen sein und beispielsweise mittels eines Fräsverfahrens aus dem Pleuelkörper 12 ausgebildet werden.
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Der Schwenkmotor 26 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Pleuelauge 18 angeordnet. Alternative Anordnungen können den Schwenkmotor 26 jedoch auch in dem Hublagerauge 38 oder im Pleuelkörper 12 selbst aufweisen. Der Exzenter 21 ist in dem Rotor 27 des Schwenkmotors 26 angeordnet und somit durch den Rotor 27 betätigbar. Der Exzenter 21 ist als Aufnahme 30 eines Kolbenbolzens ausgebildet.
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Die Rotorflügel 56 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Rotor 27 einstückig ausgeführt. Alternativ könnten die Rotorflügel 56 bei einer gebauten Variante auch an den Rotor 27 befestigt – beispielsweise anschraubbar – ausgebildet sein. Der Stator 28, welcher ebenfalls alternativ als gebauter Stator mit befestigten Flügeln ausgebildet sein kann, weist auf einem Außenumfang 92 zwei Umfangsnuten 84, 86 zur Versorgung der ersten und der zweiten Stützkammer 52, 54 mit Hydraulikflüssigkeit auf.
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Auf dem Umfang des in dem Pleuelkörper 12 angeordneten Hublagerauges 38 ist im Bereich des Pleuelkörpers 12 eine Nut 68 zur Versorgung des Umschaltventils 32 mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Versorgungsanschluss vorgesehen. Das Hublagerauge 38 wird durch einen nicht dargestellten Pleueldeckel über Pleuelschrauben, welche in die Aufnahmen 22 geschraubt werden, geschlossen.
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In 2 sind Schnittebenen von in den 4 bis 9 dargestellten Längsschnitten anhand der Seitenansicht des Pleuels 10 aus 1 definiert.
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3 zeigt einen ersten Längsschnitt durch den Pleuelkörper 12 aus 1 in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie B-B in 2. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 20, welche über Massenkräfte und Gaskräfte einer Brennkraftmaschine antreibbar ist, ist so gedreht, dass der Exzenter 21 mit seiner Aufnahme 30 für den Kolbenbolzen in der Position der kleinsten effektiven Pleuellänge 60 ist. Der Schwenkmotor 26 ist dabei in einer Position des Rotors 27, dass die ersten Stützkammern 52 maximales Volumen aufweisen, während die zweiten Stützkammern 54 minimales Volumen aufweisen, dadurch, dass die Rotorflügel 56 auf einer Seite an den Statorflügeln 58 anliegen.
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Der Pleuelkörper 12 weist im Bereich des Hublagerauges 38 das Umschaltventil 32 sowie zwei nur schematisch angedeutete Rückschlagventile 64, 66 auf, welche mit dem Versorgungsanschluss der Hydraulikflüssigkeit über die Nut 68 in Verbindung stehen.
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4 und 5 zeigen weitere Längsschnitte durch den Pleuelkörper 12 aus 1 in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie E-E, bzw. der Linie F-F in 2. In diesen Schnitten ist zur erkennen, dass in dem Pleuelkörper 12 wenigstens eine Hydraulikflüssigkeitsleitung 70 zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die erste Stützkammer 52 des Schwenkmotors 26 sowie wenigstens eine Hydraulikflüssigkeitsleitung 72 zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die zweite Stützkammer 54 des Schwenkmotors 26 vorgesehen sind. In der Hydraulikflüssigkeitsleitung 70 ist zwischen der ersten Stützkammer 52 und dem Versorgungsanschluss ein Rückschlagventil 64 und in der Hydraulikflüssigkeitsleitung 72 zwischen der zweiten Stützkammer 54 und dem Versorgungsanschluss ein Rückschlagventil 66 vorgesehen. Die Hydraulikflüssigkeitsleitungen 70 und 72 sind weiter mit dem Umschaltventil 32 verbunden. Umschaltventil 32 und Rückschlagventile 64, 66 sind in dem Pleuelkörper 12 angeordnet. Die Rückschlagventile 64, 66 verhindern ein ungewolltes Abfließen der Hydraulikflüssigkeit über die Nut 68 in den Versorgungsanschluss.
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Die Hydraulikflüssigkeit wird über die Hydraulikflüssigkeitsleitung 70 und die Umfangsnut 84 des Stators 28 (siehe 1) in die in den Statorflügeln 58 angeordneten Hydraulikflüssigkeitsleitungen 71 geleitet, um so die ersten Kammern 52 des Schwenkmotors 26 zu versorgen. In analoger Weise wird Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikflüssigkeitsleitungen 72 über die Nut 86 in die in den Statorflügeln 58 angeordneten Hydraulikflüssigkeitsleitungen 73 geleitet, um so die zweiten Kammern 54 des Schwenkmotors 26 zu versorgen.
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In 6 ist ein erster Längsschnitt durch den Pleuelkörper 12 aus 1 in der Position für hohe Verdichtung entlang der Linie B-B in 2 dargestellt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 20 ist so gedreht, dass der Exzenter 21 mit seiner Aufnahme 30 für den Kolbenbolzen in der Position der größten effektiven Pleuellänge 60 ist. Der Schwenkmotor 26 ist dabei in einer Position des Rotors 27, dass die zweiten Stützkammern 54 maximales Volumen aufweisen, während die ersten Stützkammern 52 minimales Volumen aufweisen, dadurch, dass die Rotorflügel 56 auf der anderen Seite gegenüber der Darstellung in 3 an den Statorflügeln 58 anliegen.
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7 und 8 zeigen weitere Längsschnitte durch den Pleuelkörper 12 aus 1 in der Position für hohe Verdichtung entlang der Linie E-E, bzw. der Linie F-F in 2. Die Hydraulikflüssigkeitsleitungen 70, 72, welche im Pleuelkörper 12 angeordnet sind, versorgen die ersten und zweiten Stützkammern 52, 54 des Schwenkmotors 26 über die zwei auf dem Außenumfang 92 des Stators 28 angeordneten Umfangsnuten 84, 86 mit Hydraulikflüssigkeit.
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In 9 ist ein Längsschnitt durch den Schwenkmotor 26 des Pleuelkörpers 12 in der Position für niedrige Verdichtung entlang der Linie E-E in 2 dargestellt. Der Exzenter 21 mit seiner Aufnahme 30 des Kolbenbolzens ist in seiner tiefen Position für eine minimale effektive Pleuellänge 60. In der dargestellten Schnittebene ist die im Statorflügel 58 verlaufende Hydraulikflüssigkeitsleitung 71 zur Versorgung der ersten Stützkammer 52 mit Hydraulikflüssigkeit angeschnitten. Die Hydraulikflüssigkeitsleitung 71 wird über die Umfangsnut 84 auf dem Außenumfang 92 des Stators 28 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Die ersten Stützkammern 52 weisen ihr maximales Volumen auf, während die zweiten Stützkammern 54 durch Anliegen der Rotorflügel 56 an den Statorflügeln 58 ihr minimales Volumen aufweisen. In den Laufflächen 62, 63 von Rotorflügel 56, bzw. Statorflügel 58 sind die Dichtleisten des Rotors 36, bzw. des Stators 37 zu erkennen.
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10 zeigt einen Querschnitt durch den Schwenkmotor 26 des Pleuelkörpers 12 in der Position für niedrige Verdichtung. In dem Schnitt sind Rotor 27 und Stator 28 mit dem Statorflügel 58 zu erkennen. Der Schwenkmotor 26 ist mit dem Stator 28 in dem Pleuelauge 18 angeordnet. Der Stator 28 weist auf seinem Außenumfang 92 Umfangsnuten 84, 86 zur Versorgung der ersten und zweiten Stützkammern 52, 54 mit der Hydraulikflüssigkeit auf. Der Stator 28 ist an einer Stirnseite mit dem Statordeckel 29 abgeschlossen. Der Rotor 27 weist in seinem Inneren den Exzenter 21 mit der Aufnahme 30 für den Kolbenbolzen auf, welcher in seiner tiefen Position für minimale effektive Pleuellänge 60 steht. Im Schnitt sind die in die umlaufenden Nuten 80, 82 auf dem Außenumfang 88 des Rotors 27 eingelegten Dichtelemente 34 zu erkennen. Axial zwischen den Dichtelementen 34 ist die auf dem Statorflügel 58 angeordnete Dichtleiste 37 dargestellt.
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In 11 ist eine Detailansicht des Querschnitts aus 10 mit Fokus auf das Dichtelement 34 dargestellt. Das in die Nut 80 eingelegte Dichtelement 34 weist eine zu einer radialen Außenseite gerichtete ballig geformte Außenkontur 96 auf. Dabei wird eine Kontaktkraft über die ballige Außenkontur 96 des vorgespannten Dichtelements 34, welches beispielsweise als Kolbenring ausgestaltet sein kann, auf den Stator 28 ausgeübt. Eine zusätzlich dichtende Anpresskraft wird über den Hydraulikdruck sowohl axial als auch radial auf das Dichtelement 34 ausgeübt. Ebenfalls günstig auf die Dichtwirkung wirkt sich ein überlappender Ringstoß des Dichtelements 34 aus, welcher in dem Überlappbereich 94 des Dichtelements 34 dargestellt ist.
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In 12 ist eine Detailansicht des Längsschnitts mit Fokus auf den Überlappbereich 94 des Dichtelements 34 dargestellt. In dem Überlappbereich 94 liegen zwei Teile des Dichtelements 34 übereinander. Die ballige Außenkontur 96 des in die Nut 80 eingelegten Dichtelements 34 weist vom Rotor 27 in Richtung des Statordeckels 29 bei dem dargestellten Schnitt.
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13 zeigt zur Verdeutlichung noch eine Detailansicht des Überlappbereichs 94 des Dichtelements 34 in isometrischer Darstellung. Die beiden Enden des Dichtelements 34 sind im Überlappbereich 94 übereinander gelegt, um durch Anpressung in der montierten Lage eine gute Dichtwirkung zu erreichen. Die ballig geformte Außenkontur 96 des Dichtelements 34 liegt bei dieser Darstellung in der Bildebene.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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