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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, sowie eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit 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 Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulischen Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
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Die
US000002134995A beschreibt beispielsweise ein Pleuel, bei dem eine Pleuelstangenlänge über eine hydraulische Kammer im Pleuel veränderbar ist, wobei die Versorgung der Kammer mit Hydraulikflüssigkeit über eine Steigleitung im Pleuel aus der Kurbelwelle vorgesehen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, kostengünstiges Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung zu schaffen, welches eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung 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 ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, umfassend ein Hublagerauge zur Anbindung des Pleuels an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, ein Pleuellagerauge zur Anbindung des Pleuels an einen Zylinderkolben der Brennkraftmaschine, eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter aufweist, in welchem ein Kolbenbolzen des Zylinderkolbens aufgenommen ist, sowie einen Pleuelkörper und einen daran befestigten Pleueldeckel. Erfindungsgemäß ist in dem Pleuelkörper eine erste Bohrung angeordnet, welche zur Versorgung einer radial äußeren und/oder radial inneren Lagerfläche des Exzenters mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Versorgungsanschluss vorgesehen ist.
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Der Exzenter ist in dem Pleuellagerauge gelagert und kann, angetrieben über einen Exzenterhebel der Exzenter-Verstelleinrichtung, sich in dem Pleuellagerauge drehen. Der Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens wiederum ist in der Bohrung des Exzenters gelagert und kann in dieser Bohrung rotieren. Um eine optimale Schmierung von Exzenter und Kolbenbolzen zu erhalten, welche für die Funktion der Verstelleinrichtung im Hinblick auf Reibung und Lebensdauer wesentlich ist, ist in den Pleuelkörper eine erste Bohrung eingebracht, welche in einer Funktion als Steigleitung mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Versorgungsanschluss, beispielsweise mit Motoröl aus dem Hublagerauge, versorgt werden kann.
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Diese erste Bohrung erstreckt sich vorteilhaft ausgehend von dem Hublagerauge bis zum Pleuellagerauge. Dabei ist es für die Herstellung von Vorteil, wenn die Bohrung geradlinig verläuft. Eine hydraulische Verbindung zu einem Umschaltventil der Exzenter-Verstelleinrichtung ist nicht erforderlich. In einer optionalen Ausgestaltung kann jedoch eine hydraulische Verbindung zu einem Umschaltventil vorgesehen sein. Der Druck der Hydraulikflüssigkeit, etwa der Öldruck, welcher an der Kurbelwelle anliegt, üblicherweise als Galeriedruck bezeichnet, liegt damit über das Hublagerauge auch an der ersten Bohrung an und drückt so die Hydraulikflüssigkeit durch die erste Bohrung in Richtung Pleuellagerauge.
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Die Hydraulikflüssigkeit kann über die Steigleitung auf eine erste radial äußere Lagerfläche des Exzenters gelangen und so zwischen dem Pleuellagerauge und dem Exzenter einen Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit aufbauen. Die erste Bohrung im Pleuel sorgt auf diese Weise für eine günstige Schmierung des Exzenters in dem Pleuellagerauge und des darin angeordneten Kolbenbolzens eines Zylinderkolbens.
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Weiter kann die Hydraulikflüssigkeit beispielsweise durch eine in dem Exzenter angebrachte weitere Bohrung auf eine zweite radial innere Lagerfläche des Exzenters gelangen und dadurch zwischen dem Exzenter und dem Kolbenbolzen ebenfalls einen Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit aufbauen. Auf diese Weise kann eine günstige Schmierung des in dem Exzenter gelagerten Kolbenbolzens des Zylinderkolbens sichergestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Pleuel weist so eine vorteilhafte Exzenter-Verstelleinrichtung auf, welche eine lange wartungsfreie Lebensdauer des Pleuels begünstigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann sich die erste Bohrung ausgehend vom Hublagerauge bis zum Pleuellagerauge erstrecken. Günstigerweise kann die Bohrung in dem Pleuelkörper geradlinig von dem Hublagerauge aus, welches bei abgenommenem Pleueldeckel für eine Bearbeitung zugänglich ist, in Richtung des Pleuellagerauges geführt werden. Dabei kann die Bohrung einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen, um so die Durchflussmengen und den Druck der Hydraulikflüssigkeit bei einem vorgegebenen Druck der Hydraulikflüssigkeit aus dem Versorgungsanschluss an den geforderten Bedarf zu einer Schmierung anzupassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Verteilung der Hydraulikflüssigkeit wenigstens über die radial äußere Lagerfläche eine wenigstens teilweise umlaufende erste Nut vorgesehen sein, welche mit der ersten Bohrung hydraulisch verbunden ist. Über die erste Nut, welche beispielsweise auf dem äußerem Umfang des Exzenters angeordnet sein kann, kann die Hydraulikflüssigkeit aus der Bohrung über den gesamten Umfang des Exzenters verteilt werden und so einen großflächigen Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit auf der äußeren Lagerfläche ausbilden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die erste Nut auf der radial äußeren Lagerfläche des Exzenters und/oder auf einer Lagerfläche des Pleuellagerauges angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann die erste Nut auf dem äußeren Umfang des Exzenters umlaufend angeordnet sein, wobei die Nut so angeordnet ist, dass die erste Bohrung zur Versorgung der Nut mit Hydraulikflüssigkeit in zusammengebautem Zustand des Pleuels mit montiertem Exzenter in die Nut mündet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Nut auch bei Drehung des Exzenters mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. So kann die Hydraulikflüssigkeit von der ersten Bohrung in die erste Nut fließen und sich so über die äußere Lagerfläche des Exzenters als Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit verteilen. Alternativ ist jedoch auch möglich, die erste Nut auf der inneren Lagerfläche des Pleuellagerauges anzuordnen, wobei die Nut dann so angeordnet wird, dass die Bohrung in der Nut endet. Auch so kann die Hydraulikflüssigkeit in die Nut fließen und sich über die Lagerfläche des Pleuellagerauges auch auf die äußere Lagerfläche des Exzenters verteilen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenter wenigstens eine zweite Bohrung aufweisen, welche sich von der äußeren Lagerfläche zur inneren Lagerfläche erstreckt, wobei die zweite Bohrung so angeordnet sein kann, dass die erste Nut und die zweite Bohrung in Wirkverbindung sind. Die zweite Bohrung dient zum Weiterleiten der Hydraulikflüssigkeit auf die innere Lagerfläche des Exzenters, um so einen Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit zwischen der inneren Lagerfläche des Exzenters und dem Außenumfang des Kolbenbolzens aufzubauen. Dazu ist die zweite Bohrung zweckmäßigerweise so angeordnet, dass sie auf der äußeren Lagerfläche des Exzenters direkt in die erste Nut mündet, die entweder auf dem Außenumfang des Exzenters oder der inneren Lagerfläche des Pleuellagerauges angeordnet ist. In beiden Fällen ist gewährleistet, dass die zweite Bohrung mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann und die Hydraulikflüssigkeit so einen Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit auf der inneren Lagerfläche des Exzenters zwischen Exzenter und Kolbenbolzen ausbilden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Durchmesser der ersten Bohrung von dem Hublagerauge zu dem Pleuellagerauge variieren, insbesondere gestuft, insbesondere am Pleuellagerauge kleiner als am Hublagerauge ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Versorgung des Pleuellagerauges mit einer definierten Menge an Hydraulikflüssigkeit bei vorgegebenem Druck im Hublagerauge sichergestellt werden, so dass sich ein günstiger Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit ausbilden kann und der Verbrauch an Hydraulikflüssigkeit für die Schmierung sich günstig einstellen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenter in Abhängigkeit des Hydraulikflüssigkeitsdruckes verriegelbar und entriegelbar sein. Auf diese Weise lässt sich die Funktion der Exzenter-Verstelleinrichtung über den Galeriedruck steuern, welcher den Exzenter je nach Bedarf verriegeln oder entsperren kann. Dadurch kann die Regelung des Pleuels über das Umschaltventil, welches den Druck der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitsleitungen des Pleuels zur Verstellung des Exzenters steuert, gewährleistet werden. Bei niedrigem Druck der Hydraulikflüssigkeit kann das Pleuel so beispielsweise in einer Position für hohe Verdichtung oder für niedrige Verdichtung verriegelt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Verriegelung des Exzenters ein federbelasteter, verschiebbar angeordneter Verriegelungskolben vorgesehen sein. Durch Erhöhen des Hydraulikdrucks kann eine vorgespannte Druckfeder, welche den Verriegelungskolben in eine Verriegelungsposition drückt, überdrückt werden und so der Verriegelungskolben aus seiner Verriegelungsposition gelöst werden. Auf diese Weise lässt sich über den Hydraulikdruck der Hydraulikflüssigkeit der Verriegelungskolben günstig von einer verriegelten Position in eine entriegelte Position verschieben und so der Exzenter wieder freigeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können zwei Ausnehmungen vorgesehen sein, in welche der Verriegelungskolben eingreifen kann und der Verriegelungskolben sich dabei teilweise zwischen Pleuelkörper und Exzenter erstrecken. Der Verriegelungskolben kann so im verriegelten Zustand in eine der Ausnehmungen eingreifen und dadurch eine Bewegung des Exzenters um seine Achse verhindern. Zum Entriegeln kann der Verriegelungskolben wieder aus der Ausnehmung herausgeschoben werden. Zwei Ausnehmungen in verschiedener Position des Exzenters sind dabei vorteilhaft, um so den Exzenter in zwei Stellungen für hohe Verdichtung, bzw. niedrige Verdichtung verriegeln zu können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können der Verriegelungskolben im Pleuelkörper und die Ausnehmungen im Exzenter angeordnet sein, oder der Verriegelungskolben im Exzenter und die Ausnehmungen im Pleuelkörper angeordnet sein. Auf diese Weise sind die zusammenwirkenden Komponenten Verriegelungskolben und Ausnehmungen jeweils in verschiedenen Bauteilen der Exzenter-Verstelleinrichtung angeordnet. Damit ist sichergestellt, dass Exzenter und Pleuelkörper jeweils gegeneinander verriegelt werden können, so dass der Exzenter sich nicht drehen kann. Auf diese Weise ist auch der Druck der Hydraulikflüssigkeit entlastet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Ausnehmungen so angeordnet sein, dass der Exzenter in einer Position maximaler Pleuelstangenlänge und in einer Position minimaler Pleuelstangenlänge verriegelbar ist. Zweckmäßigerweise kann der Exzenter so in einer günstigen Stellung für das Betreiben der Brennkraftmaschine mit hoher Verdichtung und mit niedriger Verdichtung festgestellt werden. Dies lässt sich durch geeignete Anordnung auf dem Umfang des Exzenters in definierten Winkelstellungen erreichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Ausnehmungen mit der ersten Nut hydraulisch verbunden sein. Dadurch kann der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Bohrung über die erste Nut ausgenutzt werden, um die Vorspannung der Druckfeder des Verriegelungsbolzens zu überwinden und so den Verriegelungsbolzen in seine Entriegelungsposition zu schieben. Auf diese Weise kann über den Druck der Hydraulikflüssigkeit ein Entriegeln oder Verriegeln des Exzenters bewirkt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auf einem Umfang des Hublagerauges wenigstens im Bereich des Pleuelkörpers eine zweite Nut zur Versorgung der ersten Bohrung mit Hydraulikflüssigkeit aus dem Versorgungsanschluss vorgesehen sein. Die zweite Nut kann eine zuverlässige Versorgung der ersten Bohrung mit Hydraulikflüssigkeit sicherstellen. Dadurch, dass die zweite Nut nur auf einem Teil des Umfangs des Hublagerauges angeordnet ist, wird auch die Tragfähigkeit des Lagers in dem Hublagerauge möglichst wenig beeinträchtigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Exzenter-Verstelleinrichtung wenigstens einen Zylinder mit einem Kolben aufweisen, der in der Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist. Der Kolben des Hydraulikzylinders kann über den Druck der Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise über ein Umschaltventil gesteuert werden. Über die mit dem Kolben verbundene Stützstange kann ein mit der Stützstange gelenkig verbundener Exzenterhebel gesteuert werden, der wiederum eine Verstellung des Exzenters um die Mittelachse des Pleuellagerauges bewirkt. Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften der Brennkraftmaschine initiiert, die bei einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel integrierte Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können ein Zulauf zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder sowie ein Ablauf zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Zylinder vorgesehen sein. Der Zulauf der Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl, kann zweckmäßigerweise über das Hublagerauge als Versorgungsanschluss erfolgen. Der Ablauf kann dabei günstigerweise ebenfalls in das Hublagerauge münden.
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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 sind Ausführungsbeispiele 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 ein erfindungsgemäßes Pleuel eines ersten Ausführungsbeispiels im Längsschnitt;
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2 das Pleuel gemäß 1 in einem zweiten Längsschnitt;
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3 einen Exzenter des Pleuels gemäß 1 und 2 in isometrischer Darstellung;
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4 den Exzenter gemäß 3 in einer weiteren isometrischen Darstellung;
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5 das Pleuel gemäß 1 in der Stellung hoher Verdichtung;
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6 das Pleuel gemäß 1 in der Stellung niedriger Verdichtung;
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7 ein erfindungsgemäßes Pleuel eines zweiten Ausführungsbeispiels im Längsschnitt;
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8 das Pleuel gemäß 7 in einem zweiten Längsschnitt;
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9 das Pleuel gemäß 7 in der Stellung hoher Verdichtung mit entriegeltem Exzenter;
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10 das Pleuel gemäß 7 in der Stellung niedriger Verdichtung mit entriegeltem Exzenter;
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11 das Pleuel gemäß 7 während eines Umschaltvorganges;
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12 einen Exzenter des Pleuels gemäß 7 und 8 in isometrischer Darstellung;
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13 den Exzenter gemäß 9 in einer weiteren isometrischen Darstellung;
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14 das Pleuel gemäß 7 in der Stellung hoher Verdichtung mit verriegeltem Exzenter und
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15 das Pleuel gemäß 7 in der Stellung niedriger Verdichtung mit verriegeltem Exzenter.
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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 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Pleuel 1 für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge 30, welche als Abstand der Mittelachse des Hublagerauges 12 von der Mittelachse der Bohrung des Exzenters 4 als Aufnahme eines Kolbenbolzens definiert ist,. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 kann einen mit einem ein- oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden Exzenter 4 aufweisen, in welchem ein nicht gezeigter Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufgenommen ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 ist mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar.
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Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte.
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Die Kolben 6, 7 sind jeweils in einer Zylinderbohrung 8, 9 eines Hydraulikzylinders des Pleuels 1 verschiebbar geführt und mit Stützstangen 10, 11 verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel 3 gelenkig verbunden sind.
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Das Pleuel 1 weist ein Hublagerauge 12 zur Anbindung des Pleuels 1 an eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sowie ein Pleuellagerauge 13 zur Anbindung des Pleuels 13 an einen Zylinderkolben der Brennkraftmaschine auf.
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Die Kolben 6, 7 sind in durch die Zylinderbohrungen 8, 9 gebildete Hydraulikkammern 14, 15 verschiebbar angeordnet und über Zuläufe 16, 17 von dem Hublagerauge 12 aus mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl über Rückschlagventile 18, 19 beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern 14, 15 zurück in die Zuläufe 16, 17, ermöglichen jedoch ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern 14, 15.
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Die Hydraulikkammern 14, 15 sind weiter über nicht dargestellte Abläufe mit dem Umschaltventil 5 verbunden, welches als Hydraulikventil oder als mechanisches Ventil ausgebildet sein kann.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das Pleuel 1 einen Pleuelkörper 20 und einen daran befestigten Pleueldeckel 21 auf.
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Um eine optimale Schmierung von Exzenter 4 und Kolbenbolzen zu erhalten, welche für die Funktion der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wesentlich ist, ist in dem Pleuelkörper 20 eine erste Bohrung 22 als Steigleitung angeordnet, welche zur Versorgung einer radial äußeren und radial inneren Lagerfläche 32, 34 des Exzenters 4 mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Versorgungsanschluss 40 vorgesehen ist.
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Auf diese Weise kann auf der radial äußeren Lagerfläche 32 zwischen dem Pleuellagerauge 13 und dem Exzenter 4 und auf der radial inneren Lagerfläche 34 zwischen dem Exzenter 4 und dem Kolbenbolzen ein Schmierfilm mit Hydraulikflüssigkeit aufgebaut werden. Die Hydraulikflüssigkeit, beispielweise Motoröl, gelangt aus dem Hublagerauge 12 als Versorgungsanschluss 40 in die Bohrung 22.
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Wie ersichtlich, erstreckt sich die erste Bohrung 22 ausgehend vom Hublagerauge 12 bis zum Pleuellagerauge 13. Dabei ist es für die Herstellung von Vorteil, wenn die Bohrung 22 geradlinig verläuft. Eine Verbindung zum Umschaltventil 5 ist nicht erforderlich. Der sogenannte Galeriedruck, d.h. der Druck der Hydraulikflüssigkeit, welcher an der Kurbelwelle anliegt, drückt die Hydraulikflüssigkeit durch die Bohrung 22 in Richtung Pleuellagerauge 13.
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Auf einem Umfang des Hublagerauges 12 ist im Bereich des Pleuelkörpers 20 eine zweite Nut 36 zur Versorgung der ersten Bohrung 22 mit Hydraulikflüssigkeit aus dem Versorgungsanschluss 40 vorgesehen. Die zweite Nut 36 kann eine zuverlässige Versorgung der ersten Bohrung 22 mit Hydraulikflüssigkeit sicherstellen. Dadurch, dass die zweite Nut 36 nur auf einem Teil des Umfangs des Hublagerauges 12 angeordnet ist, wird auch die Tragfähigkeit des Lagers in dem Hublagerauge 12 möglichst wenig beeinträchtigt.
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2 zeigt das Pleuel 1 aus 1 in einem zweiten, um 90° gedrehten Längsschnitt. Es ist zu erkennen, dass das Umschaltventil 5 die gesamte Tiefe des Pleuelkörpers 20 einnimmt. Die Bohrung 22 erstreckt sich in der Mitte des Pleuelkörpers 20 von dem Hublagerauge 12 bis zum Pleuellagerauge 13. Der Exzenterhebel 3 ist zweiteilig ausgeführt mit je einem Hebelteil zu beiden Seiten des Pleuellagerauges 13.
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Zur Verteilung der Hydraulikflüssigkeit wenigstens über die radial äußere Lagerfläche 32 ist eine wenigstens teilweise umlaufende erste Nut 23 vorgesehen ist, welche mit der ersten Bohrung 22 hydraulisch verbunden ist. Der in den 3 und 4 dargestellte Exzenter 4 weist vorteilhafterweise auf seiner Außenseite für die äußere Lagerfläche 32 eine umlaufende erste Nut 23 als Schmiernut auf, in welche die erste Bohrung 22 nach der Montage des Exzenters 4 mündet. Die erste Nut 23, welche beispielsweise mittig am Exzenter 4 angeordnet ist, ermöglicht so eine optimale und gleichmäßige Verteilung der Hydraulikflüssigkeit über die äußere Lagerfläche 32 zwischen dem Exzenter 4 und dem Pleuellagerauge 13.
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Alternativ könnte die erste Nut 23 jedoch auch auf der Lagerfläche 42 des Pleuellagerauges 13 angeordnet sein.
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Der Exzenter 4 weist ferner wenigstens eine zweite Bohrung 24 als Schmierflüssigkeitsbohrung auf, welche sich von der äußeren Lagerfläche 32 in Richtung Innenseite des Exzenters 4 zur inneren Lagerfläche 34 erstreckt, wobei die zweite Bohrung 24 so angeordnet ist, dass die erste Nut 23 und die zweite Bohrung 24 in Wirkverbindung sind. Hierdurch kann gleichzeitig auch für eine optimale Schmierung zwischen Exzenter 4 und Kolbenbolzen gesorgt werden. Es können auch mehrere Bohrungen 24 als Schmierflüssigkeitsbohrungen im Exzenter 24 vorgesehen sein.
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Die erste Bohrung 22, die zweite Bohrung 24 sowie die erste Nut 23 sind einfach und kostengünstig herstellbar. Vorteilhaft kann ein Durchmesser der ersten Bohrung 22 von dem Hublagerauge 12 zu dem Pleuellagerauge 13 variieren, insbesondere gestuft, insbesondere am Pleuellagerauge 13 kleiner als am Hublagerauge 12 ausgebildet sein, um so einen günstigen Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit von dem Hublagerauge 12 zu den äußeren und inneren Lagerflächen 32, 34 des Exzenters 4 einzustellen.
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Die 5 und 6 zeigen das Pleuel 1 in den Stellungen hoher Verdichtung, bzw. niedriger Verdichtung, bei denen eine große Pleuelstangenlänge 30, bzw. eine kleine Pleuelstangenlänge 30 eingestellt ist.
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Den 7 bis 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zu entnehmen, welches sich zum ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass der Exzenter 4‘ in Abhängigkeit des Drucks der Hydraulikflüssigkeit verriegelbar und entriegelbar ist.
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Hierfür ist eine Verriegelungseinheit mit federbelastetem Verriegelungskolben 25 in einer Ausnehmung 38 des Pleuelkörpers 20, insbesondere im Pleuellagerauge 13 verschiebbar angeordnet. Der in den 12 und 13 im Detail dargestellte Exzenter 4‘ weist zwei Ausnehmungen 26, 27 auf, in welche der Verriegelungskolben 25 eingreifen kann. Dabei erstreckt sich der Verriegelungskolben 25 in der Verriegelungsposition teilweise zwischen Pleuelkörper 20 und Exzenter 4 und verriegelt so den Exzenter 4 relativ zu dem Pleuelkörper 20. Die Ausnehmungen 26, 27 sind dabei zweckmäßigerweise so angeordnet, dass der Exzenter 4 in einer Position maximaler Pleuelstangenlänge 30 und in einer Position minimaler Pleuelstangenlänge 30 verriegelbar ist.
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Alternativ könnten der Verriegelungskolben 25 auch im Exzenter 4 und die Ausnehmungen 26, 27 im Pleuelkörper 20 angeordnet sein.
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In 7 ist das Pleuel 1 in der Stellung hoher Verdichtung mit maximaler Pleuelstangenlänge 30 dargestellt, wobei der Verriegelungskolben 25 in die Ausnehmung 27 im Exzenter 4‘ eingerastet ist. Damit ist der Exzenter 4‘ gegen das Pleuellagerauge 13 verriegelt. 8 zeigt das Pleuel 1 in einem zweiten Längsschnitt, in dem die Führung der ersten Bohrung 22 in der Mitte des Pleuelkörpers 20 vom Hublagerauge 12 zum Pleuellagerauge 13 zu erkennen ist.
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In 9 ist das Pleuel 1 in der Stellung hoher Verdichtung, jedoch mit entriegeltem Exzenter 4‘ dargestellt, während in 10 das Pleuel 1 in der Stellung niedriger Verdichtung, auch mit entriegeltem Exzenter 4‘ dargestellt ist. 11 zeigt das Pleuel 1 während eines Umschaltvorganges zwischen der Stellung hoher Verdichtung und der Stellung niedriger Verdichtung. In diesem Zustand ist der Verriegelungskolben 25 in der entriegelten Position, da er auf der äußeren Lagerfläche 32 des Exzenters 4 gleitet.
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Die Ausnehmungen 26, 27 sind mit der ersten Nut 23 hydraulisch verbunden, wie insbesondere in den Detaildarstellung des Exzenters 4 in den 12 und 13 zu erkennen ist. Bei ausreichendem Druck der Hydraulikflüssigkeit, welche über die erste Bohrung 22 in die erste Nut 23 gelangt, kann der Verriegelungskolben 25 gegen die Kraft einer Feder 28 in der Entriegelungsposition gehalten werden, wie in den 9 bis 11 dargestellt. Die vergrößerten Darstellungen des Verriegelungskolbens 25 in den 14 und 15 zeigen, wie die Feder 28 an einem Federteller 29 anliegt, welcher in der Ausnehmung 38 des Pleuellagerauges 13 angeordnet ist und die Verriegelungseinheit im Pleuelkörper 20 sichert.
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Bei nicht ausreichendem Druck der Hydraulikflüssigkeit kann das Pleuel 1 entweder in der Stellung hoher Verdichtung oder in der Stellung niedriger Verdichtung verriegelt werden, indem der Verriegelungskolben 25 von der Feder 28 in die Ausnehmung 26 bzw. 27 gedrängt wird. Die 14 und 15 zeigen so das Pleuel 1 in der Stellung hoher Verdichtung, bzw. niedriger Verdichtung jeweils mit verriegeltem Exzenter 4‘, bei dem der Verriegelungskolben 25 in der Ausnehmung 27, bzw. 26 des Exzenters 4‘ eingreift.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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