DE102016122553A1

DE102016122553A1 - Pleuel mit variabler Länge und Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis

Info

Publication number: DE102016122553A1
Application number: DE102016122553.3A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Kamo; Shuichi Ezaki; Akio Kidooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: JP2017120065A; DE102016122553B4; JP6299741B2

Abstract

Vorgesehen ist ein Pleuel 6 mit variabler Länge, welches aufweist: einen Pleuelkörper 31; ein exzentrisches Element 32, welches an dem Pleuelkörper angebracht ist, um sich drehen zu können; einen Einzelkolbenmechanismus 33 mit einem Hydraulikzylinder 33a und einem Hydraulikkolben 33b; und ein Verbindungselement 45, welches das exzentrische Element und den Hydraulikkolben verbindet. Der Hydraulikzylinder besitzt eine erste Hydraulikkammer 33d und eine zweite Hydraulikkammer 33e, welche durch den Hydraulikkolben getrennt sind, und das Pleuel mit variabler Länge weist ferner einen Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 auf, welcher in dem Pleuelkörper angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser zwischen einem ersten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer hin zu der zweiten Hydraulikkammer verhindert und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer hin zu der ersten Hydraulikkammer zulässt, und einem zweiten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer hin zu der zweiten Hydraulikkammer zulässt und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer hin zu der ersten Hydraulikkammer verhindert, umgeschaltet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pleuel mit variabler Länge und eine Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis mit einem Pleuel mit variabler Länge.
Allgemeiner Stand der Technik
In der Vergangenheit war eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Mechanismus für ein variables Verdichtungsverhältnis bekannt, der ein mechanisches Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine verändern kann. Als ein solcher Mechanismus für ein variables Verdichtungsverhältnis wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen. Als einer dieser Mechanismen kann ein solcher erwähnt werden, welcher die effektive Länge eines in der Verbrennungskraftmaschine verwendeten Pleuels verändern kann (beispielsweise PTL 1 und PTL 2). In diesem Zusammenhang steht die „effektive Länge eines Pleuels” für die Länge zwischen einer Mitte einer Kurbelaufnahmeöffnung, welche einen Kurbelzapfen aufnimmt, und einer Mitte einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung, welche einen Kolbenbolzen aufnimmt. Daher wird, falls die effektive Länge eines Pleuels länger wird, ein Verbrennungskammervolumen, wenn sich der Kolben bei dem oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes befindet, kleiner, und daher nimmt das mechanische Verdichtungsverhältnis zu. Andererseits wird das Verbrennungskammervolumen, wenn sich der Kolben bei dem oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes befindet, größer, falls die effektive Länge eines Pleuels kürzer wird, und daher fällt das mechanische Verdichtungsverhältnis ab.
Als ein Pleuel mit variabler Länge, welches hinsichtlich der effektiven Länge verändert werden kann, ist ein solches bekannt, das mit einem Pleuelkörper mit einem kleinen Ende vorgesehen ist, an welchem ein exzentrisches Element (exzentrischer Arm oder exzentrische Hülse) vorgesehen ist, das sich mit Bezug auf den Pleuelkörper drehen kann (beispielsweise PTL 1). Das exzentrische Element besitzt eine Kolbenbolzenaufnahmeöffnung, welche den Kolbenbolzen aufnimmt. Diese Kolbenbolzenaufnahmeöffnung ist derart vorgesehen, dass diese mit Bezug auf eine Drehachse des exzentrischen Elements versetzt ist. Bei einem solchen Pleuel mit variabler Länge kann die effektive Länge des Pleuels entsprechend verändert werden, falls die Drehposition des exzentrischen Elements verändert wird.
Das in PLT 1 beschriebene Pleuel mit variabler Länge weist zwei Kolbenmechanismen auf, welche derart konfiguriert sind, dass diese ein exzentrisches Element drehen. In diesem Fall wird Hydrauliköl zwischen zwei Hydraulikzylindern bewegt, um das exzentrische Element zu drehen, und daher ist der Zuführpfad des Hydrauliköls relativ kurz. Bei dem Pleuel mit variabler Länge mit zwei Kolbenmechanismen ist jedoch die Anzahl von Komponenten des Pleuels erhöht und die Herstellungskosten sind erhöht. Ferner ist das Gesamtgewicht des Pleuels erhöht.
PLT 1: Internationale Veröffentlichung mit der Nummer 2014/019683 A
PLT 2: Japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2015-527518 A
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Daher haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass ein Einzelkolbenmechanismus verwendet werden kann, um ein exzentrisches Element zu drehen. Falls jedoch ein einzelner Hydraulikzylinder vorliegt, ist es nicht möglich zu veranlassen, dass sich das von einem Hydraulikzylinder abgegebene Hydrauliköl hin zu einem anderen Hydraulikzylinder bewegt. Um Hydrauliköl hin zu einem Hydraulikzylinder zu führen, kann aus diesem Grund in Betracht gezogen werden, Hydrauliköl konstant von einer Öldruckzuführquelle außerhalb des Pleuelkörpers zuzuführen. In diesem Fall wird der Zuführpfad des Hydrauliköls länger, so dass der Druckverlust des Hydrauliköls größer wird. Folglich neigen die Umschaltgeschwindigkeit der effektiven Länge des Pleuels, und im Gegenzug die Umschaltgeschwindigkeit des mechanischen Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine dazu, langsamer zu werden.
Mit Blick auf das vorstehende Problem ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckverlust von Hydrauliköl in einem mit einem Einzelkolbenmechanismus vorgesehenen Pleuel mit variabler Länge zu reduzieren.
Lösung des Problems
Um das vorstehende Problem zu lösen, ist bei einem ersten Aspekt der Erfindung ein Pleuel mit variabler Länge vorgesehen, welches aufweist: einen Pleuelkörper, welcher mit einer Kurbelaufnahmeöffnung vorgesehen ist, die einen Kurbelzapfen aufnimmt; ein exzentrisches Element, welches mit einer einen Kolbenbolzen aufnehmenden Kolbenbolzenaufnahmeöffnung vorgesehen ist und an dem Pleuelkörper angebracht ist, um sich drehen zu können, um eine Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung zu verändern; einen Einzelkolbenmechanismus mit einem bei dem Pleuelkörper ausgebildeten Hydraulikzylinder und einem in dem Hydraulikzylinder gleitenden Hydraulikkolben; und ein Verbindungselement, welches das exzentrische Element und den Hydraulikkolben verbindet, wobei der Hydraulikzylinder eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer besitzt, welche durch den Hydraulikkolben getrennt sind, und das Pleuel mit variabler Länge ferner einen Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus aufweist, welcher in dem Pleuelkörper angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser zwischen einem ersten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer hin zu der zweiten Hydraulikkammer verhindert und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer hin zu der ersten Hydraulikkammer zulässt, und einem zweiten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer hin zu der zweiten Hydraulikkammer zulässt und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer hin zu der ersten Hydraulikkammer verhindert, umgeschaltet wird.
Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus bei dem ersten Aspekt in dem Pleuelkörper in einem Bereich angeordnet, in welchem sich der Hydraulikzylinder in der axialen Richtung des Pleuelkörpers erstreckt.
Bei einem dritten Aspekt der Erfindung weist das Pleuel mit variabler Länge bei den ersten oder zweiten Aspekten ferner einen Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus auf, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements in eine lineare Bewegung des Verbindungselements umwandelt.
Bei einem vierten Aspekt der Erfindung ist bei den ersten oder zweiten Aspekten eine erste Gleitöffnung bei einem ersten Endteil der ersten Hydraulikkammer, welcher dem Hydraulikkolben zugewandt ist, ausgebildet, wobei sich das Verbindungselement durch die erste Gleitöffnung erstreckt, und der Kolbenmechanismus weist ferner ein Dichtelement, welches bei einem Außenumfang des Verbindungselements in der ersten Hydraulikkammer angeordnet ist, und ein Vorspannelement, welches das Dichtelement in Richtung hin zu dem ersten Endteil vorspannt, so dass das Dichtelement die erste Gleitöffnung um das Verbindungselement verschließt, auf.
Bei einem fünften Aspekt der Erfindung umfasst das Dichtelement bei dem vierten Aspekt einen Dichtring, welcher an dem Außenumfang des Verbindungselements angebracht ist, um gleiten zu können, und eine Dichtplatte, welche an dem Dichtring befestigt ist, um die erste Gleitöffnung um das Verbindungselement zusammen mit dem Dichtring zu verschließen.
Bei einem sechsten Aspekt der Erfindung ist bei irgendeinem der ersten bis fünften Aspekte eine erste Gleitöffnung bei einem ersten dem Hydraulikkolben zugewandten Endteil der ersten Hydraulikkammer ausgebildet, eine zweite Gleitöffnung ist bei einem dem Hydraulikkolben zugewandten zweiten Endteil der zweiten Hydraulikkammer ausgebildet, und das Verbindungselement erstreckt sich durch die erste Gleitöffnung und die zweite Gleitöffnung, und der Hydraulikzylinder, der Hydraulikkolben und das Verbindungselement sind derart konfiguriert, dass ein Druckaufnahmebereich des Hydraulikkolbens auf der Seite der ersten Hydraulikkammer und ein Druckaufnahmebereich des Hydraulikkolbens auf der Seite der zweiten Hydraulikkammer gleich werden.
Bei einem siebten Aspekt der Erfindung ist eine Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis vorgesehen, welche in der Lage ist, ein mechanisches Verdichtungsverhältnis zu verändern, aufweisend ein Pleuel mit variabler Länge bei einer ersten bis sechsten Erfindungen, wobei das Pleuel mit variabler Länge das mechanische Verdichtungsverhältnis durch Verändern einer Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung verändert.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Druckverlust von Hydrauliköl in einem mit einem Einzelkolbenmechanismus vorgesehenen Pleuel mit variabler Länge zu reduzieren.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine schematische Querschnitts-Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
3 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
4 ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines Pleuel, welche den Bereich vergrößert, in welchem der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus vorgesehen ist.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Pleuels entlang einer Linie A-A von 4.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Pleuels entlang einer Linie B-B von 4.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Pleuels entlang einer Linie C-C von 4.
8(A) ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines Pleuels mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
8(B) ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines Pleuels mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Betriebs des Pleuels mit variabler Länge, wenn Schaltbolzen mit Öldruck versorgt werden.
10 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Betriebs eines Pleuels mit variabler Länge, wenn kein Öldruck hin zu den Schaltbolzen geführt wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch zeigt.
12 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch zeigt.
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch zeigt.
14 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß der dritten Ausführungsform schematisch zeigt.
15 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß einer vierten Ausführungsform schematisch zeigt.
16 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel mit variabler Länge gemäß einer fünften Ausführungsform schematisch zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen detailliert erläutert. Zu beachten ist, dass in der nachfolgenden Erläuterung gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
<Erste Ausführungsform>
Zunächst ist mit Bezug auf 1 bis 10 ein Pleuel mit variabler Länge und eine Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
<Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis>
1 ist eine schematische Querschnitts-Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 gibt 1 eine Verbrennungskraftmaschine an. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ein Kurbelgehäuse 2, einen Zylinderblock 3, einen Zylinderkopf 4, einen Kolben 5, ein Pleuel 6 mit variabler Länge, eine Verbrennungskammer 7, eine bei der Mitte der oberen Fläche der Verbrennungskammer 7 angeordnete Zündkerze 8, ein Einlassventil 9, eine Einlassnockenwelle 10, einen Einlasskanal 11, ein Auslassventil 12, eine Auslassnockenwelle 13 und einen Auslasskanal 14 auf.
Das Pleuel 6 mit variabler Länge ist bei einem kleinen Ende davon durch einen Kolbenbolzen 21 mit dem Kolben 5 verbunden, und dieses ist bei einem großen Ende davon mit einem Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle verbunden. Das Pleuel 6 mit variabler Länge, welches später erläutert ist, kann die Strecke ausgehend von der Achse des Kolbenbolzens 21 hin zu der Achse des Kurbelzapfens 22, das heißt, die effektive Länge, verändern.
Falls die effektive Länge des Pleuels 6 mit variabler Länge länger wird, ist die Länge von dem Kurbelzapfen 22 hin zu dem Kolbenbolzen 21 länger und daher ist, wie in der Figur mit der durchgehende Linie gezeigt ist, das Volumen der Verbrennungskammer 7, wenn sich der Kolben 5 bei dem oberen Totpunkt befindet, kleiner. Andererseits verändert sich die Hublänge des sich in dem Zylinder hin und her bewegenden Kolbens 5 nicht, auch wenn sich die effektive Länge des Pleuels 6 mit variabler Länge verändert. Daher ist zu dieser Zeit das mechanische Verdichtungsverhältnis bei der Verbrennungskraftmaschine 1 höher.
Falls andererseits die effektive Länge des Pleuels 6 mit variabler Länge kürzer ist, ist die Länge ausgehend von dem Kurbelzapfen 22 hin zu dem Kolbenbolzen 21 kürzer und daher ist, wie in der Figur mit der unterbrochenen Linie gezeigt ist, das Volumen der Verbrennungskammer, wenn sich der Kolben 5 bei dem oberen Totpunkt befindet, größer. Wie vorstehend erläutert ist, ist die Hublänge des Kolbens 5 jedoch konstant. Daher ist zu dieser Zeit das mechanische Verdichtungsverhältnis in der Verbrennungskraftmaschine 1 kleiner.
<Konfiguration des Pleuels mit variabler Länge>
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Pleuel 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt, während 3 eine Querschnitts-Seitenansicht ist, welche ein Pleuel 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das Pleuel 6 mit variabler Länge einen Pleuelkörper 31, ein exzentrisches Element 32, welches an dem Pleuelkörper 31 angebracht ist, um sich drehen zu können, einen Einzelkolbenmechanismus 33, welcher bei dem Pleuelkörper 31 vorgesehen ist, und einen Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35, welcher die Strömungsrichtung des hin zu dem Kolbenmechanismus 33 geführten Hydraulikfluids umgeschaltet, auf.
<Pleuelkörper>
Zunächst ist der Pleuelkörper 31 erläutert. Der Pleuelkörper 31 ist mit einer Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41, welche den Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle aufnimmt, und einer Hülsenaufnahmeöffnung 42, welche die Hülse 32a des später erläuterten exzentrischen Elements 32 aufnimmt, vorgesehen. Die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 ist größer als die Hülsenaufnahmeöffnung 42 und daher wird das Ende des Pleuelkörpers 31 auf der Seite, auf welcher die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 vorgesehen ist, als das große Ende 31a bezeichnet, während das Ende des Pleuelkörpers 31 auf der Seite, auf welcher die Hülsenaufnahmeöffnung 42 vorgesehen ist, als das kleine Ende 31b bezeichnet wird.
Zu beachten ist, dass in dieser Beschreibung eine Achse X, welche sich zwischen einer Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 (das heißt, der Achse des in der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 aufgenommenen Kurbelzapfens 22) und einer Mittelachse der Hülsenaufnahmeöffnung 42 (das heißt, der Achse der in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 aufgenommenen Hülse) (3) erstreckt, das heißt, die Linie, welche die Mitte des Pleuelkörpers 31 durchläuft, als die „Achse X des Pleuels 6 und des Pleuelkörpers 31” bezeichnet wird. Das große Ende 31a und das kleine Ende 31b des Pleuelkörpers 31 sind in der Richtung der Achse X auf den entgegengesetzten Seiten positioniert.
Ferner wird die Länge des Pleuels 6 in der Richtung senkrecht zu der Achse X des Pleuels 6 und senkrecht zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 als die „Breite des Pleuels 6” bezeichnet. Zusätzlich wird die Länge des Pleuels 6 in der Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 als die „Dicke des Pleuels 6” bezeichnet. Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Breite des Pleuelkörpers 31 bei dem Zwischenteil zwischen dem großen Ende 31a und dem kleinen Ende 31b mit Ausnahme des Bereichs, in welchem der Kolbenmechanismus 33 vorgesehen ist, am schmalsten. Ferner ist die Breite des großen Endes 31a größer als die Breite des kleinen Endes 31b. Andererseits entspricht die Dicke des Pleuelkörpers 31 im Wesentlichen einer konstante Dicke mit Ausnahme des Bereichs, in welchem der Kolbenmechanismus 33 vorgesehen ist.
<Exzentrisches Element>
Nachfolgend wird das exzentrische Element 32 erläutert. Das exzentrische Element 32 weist eine Hülse 32a und eine erste Platte 32b und eine zweite Platte 32c, welche entsprechend bei beiden Enden der Hülse 32a angeordnet sind, auf. Die Hülse 32a besitzt eine rohrförmige Gestalt und ist in einer Hülsenaufnahmeöffnung 42 des Pleuelkörpers 31 aufgenommen, um sich drehen zu können. Folglich ist das exzentrische Element 32 an dem Endteil 31b des Pleuelkörpers 31 mit kleinem Durchmesser angebracht, um in der Lage zu sein, sich mit Bezug auf den Pleuelkörper 31 in der Umfangsrichtung des Endteils 31b mit kleinem Durchmesser zu drehen. Die Drehachse des exzentrischen Elements 32 fällt mit der Mittelachse der Hülsenaufnahmeöffnung 42 zusammen.
Die erste Platte 32b und die zweite Platte 32c weisen flache Plattengestaltungen auf und diese besitzen die gleichen Außengestaltungen und Dicken. In der axialen Richtung der Hülse 32a ist bei einem Endteil der Hülse 32a die erste Platte 32b angeordnet, während die zweite Platte 32c bei dem anderen Endteil der Hülse 32a angeordnet ist. Die erste Platte 32b und die zweite Platte 32c sind angeordnet, um in der Dickenrichtung des Pleuels 6 (Axialrichtung der Hülse 32a) beidseitig von dem Endteil 31b des Pleuelkörpers 31 mit kleinem Durchmesser zu liegen. Ferner ist die erste Platte 32b integral mit der Hülse 32a ausgebildet.
Ferner sind die Hülse 32a und die erste Platte 32b mit einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d zum Aufnehmen des Kolbenbolzens 21 vorgesehen. Die Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d weist eine kleinere Größe als die Hülsenaufnahmeöffnung 42 auf. Die Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d ist mit einer Achse parallel zu der Hülse 32a ausgebildet, jedoch nicht koaxial. Daher ist die Achse der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d exzentrisch zu der Drehachse der Hülse 32a, das heißt, der Drehachse des exzentrischen Elements 32.
Das exzentrische Element 32 weist ferner einen ersten Verbindungsbolzen 32e und einen exzentrischen Nocken 32f auf. Der erste Verbindungsbolzen 32e durchläuft das Verbindungselement 45 und verbindet die erste Platte 32b und die zweite Platte 32c über den exzentrischen Nocken 32f. Der exzentrische Nocken 32f ist an der ersten Platte 32b und der zweiten Platte 32c befestigt, um sich drehen zu können, um eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45 umzuwandeln. Das Drehzentrum des exzentrischen Nockens 32f ist exzentrisch zu der Achse des ersten Verbindungsbolzens 32e. Der exzentrische Nocken 32f dient als ein Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus, welcher eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45 umwandelt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Achse der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, wie vorstehend erläutert ist, exzentrisch zu der Drehachse des exzentrischen Elements 32, so dass sich die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 verändert, falls sich das exzentrische Element 32 dreht. Wenn sich die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d auf der Seite des Endteils 31a mit großem Durchmesser in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 befindet, wird die effektive Länge des Pleuels 6 kürzer. Wenn sich die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d andererseits auf der entgegengesetzten Seite zu der Seite des Endteils 31a mit großem Durchmesser in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 befindet, das heißt, wenn sich diese auf der Seite des Endteils 31b mit kleinem Durchmesser befindet, wird die effektive Länge des Pleuels 6 länger. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, zu veranlassen, dass sich das exzentrische Element 32 dreht, um dadurch die effektive Länge des Pleuels 6 zu verändern.
<Kolbenmechanismus>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 3 der Kolbenmechanismus 33 erläutert. Der Kolbenmechanismus 33 weist einen bei dem Pleuelkörper 31 ausgebildeten Hydraulikzylinder 33a, einen in dem Hydraulikzylinder 33a gleitenden Hydraulikkolben 33b, und einen zweiten Verbindungsbolzen 33c, welcher den Hydraulikkolben 33b mit dem Verbindungselement 45 verbindet, auf. Der Hydraulikkolben 33b ist durch das Verbindungselement 45 mit dem exzentrischen Element 32 verbunden und bewegt sich in Verbindung mit dem exzentrischen Element 32.
Der Hydraulikzylinder 33a ist zu der Achse X des Pleuels 6 beinahe in seiner Gesamtheit oder in seiner Gesamtheit auf der Seite der Achse der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d angeordnet. Ferner ist der Hydraulikzylinder 33a um exakt ein bestimmtes Ausmaß eines Winkels zu der Achse X geneigt angeordnet, so dass dieser in der Breitenrichtung, je näher an dem Endteil 31b mit kleinem Durchmesser, weiter hin zu der Außenseite des Pleuelkörpers 31 heraussteht.
Der Hydraulikzylinder 33a weist eine erste Hydraulikkammer 33d und eine zweite Hydraulikkammer 33e auf, welche durch den Hydraulikkolben 33b getrennt sind. 3 zeigt das Pleuel 6 in dem Zustand, in welchem die erste Hydraulikkammer 33d Hydrauliköl abgibt und Hydrauliköl hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführt wird. Ferner zeigt 3 die in dem Pleuelkörper 31 ausgebildeten Ölpfade mit unterbrochenen Linien. Die erste Hydraulikkammer 33d steht über einen ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 mit dem Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in Verbindung. Die zweite Hydraulikkammer 33e steht über einen zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 mit dem Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in Verbindung. Ferner ist in dem ersten Endteil 331 der ersten Hydraulikkammer 33d, welcher dem Hydraulikkolben 33b zugewandt ist, eine erste Gleitöffnung 33f ausgebildet. Das Verbindungselement 45 erstreckt sich durch die erste Gleitöffnung 33f.
<Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus>
Nun wird mit Bezug auf 4 und 5 die Konfiguration des Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 erläutert. 4 ist eine Querschnitts-Seitenansicht des Pleuels 6, welche den Bereich vergrößert, bei welchem der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 vorgesehen ist. Zu beachten ist, dass 4 die in dem Pleuelkörper 31 ausgebildeten Ölpfade durch unterbrochene Linien zeigt. Der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 ist in dem Pleuelkörper 31 angeordnet. Ferner ist der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 derart konfiguriert, dass dieser zwischen einem ersten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer 33d hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e verhindert und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer 33e hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d zulässt, und einem zweiten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer 33d hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e zulässt und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer 33e hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d verhindert, umgeschaltet wird. Bei dem in 3 und 4 gezeigten Pleuel 6 befindet sich der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in dem zweiten Zustand.
Der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35, welcher in 4 gezeigt ist, weist zwei Schieberventile 71, 72 und ein einzelnes Sperrventil 63 auf. Die Schieberventile 71, 72 und das Sperrventil 63 sind in dem Pleuelkörper 31 angeordnet. Die Schieberventile 71, 72 und das Sperrventil 63 sind insbesondere in der Breitenrichtung des Pleuels 6 auf der entgegengesetzten Seite des Hydraulikzylinders 33a angeordnet. Ferner ist das Sperrventil 63 in der Breitenrichtung des Pleuels 6 auf der Seite des Hydraulikzylinders 33a der Schieberventile 71, 72 angeordnet.
5 ist eine Querschnittsansicht des Pleuels 6 entlang der Linie A-A von 4. 6 ist eine Querschnittsansicht des Pleuels 6 entlang der Linie B-B von 4. 7 ist eine Querschnittsansicht des Pleuels 6 entlang der Linie C-C von 4. Wie in 5 und 6 gezeigt ist, weisen die Schieberventile 71, 72 entsprechend Schaltbolzen 61, 62 auf. Die beiden Schaltbolzen 61, 62 sind entsprechend in rohrförmigen Bolzenaufnahmeräumen 64, 65 gehalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Bolzenaufnahmeräume 64, 65 derart ausgebildet, dass sich deren Achsen parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 erstrecken. Die Schaltbolzen 61, 62 können in den Bolzenaufnahmeräumen 64, 65 in den Erstreckungsrichtungen der Bolzenaufnahmeräume 64, 65 gleiten. Das heißt, die Schaltbolzen 61, 62 sind in dem Pleuelkörper 31 derart angeordnet, dass deren Arbeitsrichtungen parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 werden.
Ferner ist der den ersten Schaltbolzen 61 haltende erste Bolzenaufnahmeraum 64 der beiden Bolzenaufnahmeräume 64, 65, wie in 5 gezeigt, als eine Bolzenaufnahmeöffnung ausgebildet, welche auf einer Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 geöffnet und auf der anderen Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 geschlossen ist. Zusätzlich ist der den zweiten Schaltbolzen 62 aufnehmende zweite Bolzenaufnahmeraum 65 der beiden Bolzenaufnahmeräume 64, 65, wie in 6 gezeigt ist, als eine Bolzenaufnahmeöffnung ausgebildet, welche bei der anderen Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 geöffnet und bei der vorstehenden einen Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 geschlossen ist.
Der erste Schaltbolzen 61 weist zwei Umfangsnuten 61a, 61b auf, welche sich in der Umfangsrichtung erstrecken. Diese Umfangsnuten 61a, 61b stehen über einen in dem ersten Schaltbolzen 61 ausgebildeten Verbindungspfad 61c miteinander in Verbindung.
Das erste Schieberventil 71 besitzt ferner eine erste Vorspannfeder 67 und ein erstes Trägerelement 76, welches die erste Vorspannfeder 67 trägt. Die erste Vorspannfeder 67 ist in dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 gehalten. Das erste Trägerelement 76 entspricht beispielsweise einem C-Ring, einem E-Ring oder einem anderen Sicherungsring, und dieses ist in einer in dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 ausgebildeten Umfangsnut angeordnet. Der erste Schaltbolzen 61 ist durch die erste Vorspannfeder 67 in einer Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 vorgespannt. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist der erste Schaltbolzen 61 in Richtung hin zu dem geschlossenen Endteil des ersten Bolzenaufnahmeraums 64 vorgespannt.
Der zweite Schaltbolzen 62 weist zwei Umfangsnuten 62a, 62b auf, welche sich in der Umfangsrichtung des zweiten Schaltbolzens 62 erstrecken. Die Umfangsnuten 62a, 62b stehen über einen in dem zweiten Schaltbolzen 62 ausgebildeten Verbindungspfad 62c miteinander in Verbindung.
Das zweite Schieberventil 72 weist ferner eine zweite Vorspannfeder 68 und ein zweites Trägerelement 77, welches die zweite Vorspannfeder 68 trägt, auf. Die zweite Vorspannfeder 68 ist in dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 gehalten. Das zweite Trägerelement 77 entspricht beispielsweise einem C-Ring, einen E-Ring oder einem anderen Sicherungsring, und dieses ist in einer bei dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 ausgebildeten Umfangsnut angeordnet. Der zweite Schaltbolzen 62 ist durch die zweite Vorspannfeder 68 in einer Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 vorgespannt. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist der zweite Schaltbolzen 62 in Richtung hin zu dem geschlossenen Endteil des zweiten Bolzenaufnahmeraums 65 vorgespannt.
Folglich ist der zweite Schaltbolzen 62 in der entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Schaltbolzen 61 vorgespannt. Aus diesem Grund werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Arbeits- bzw. Betriebsrichtungen des ersten Schaltbolzens 61 und des zweiten Schaltbolzens 62, wenn Öldruck auf den ersten Schaltbolzen 61 und den zweiten Schaltbolzen 62 aufgebracht wird, entgegengesetzt zueinander.
Das Sperrventil 63 ist in einem rohrförmigen Sperrventil-Aufnahmeraum 66 gehalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Sperrventil-Aufnahmeraum 66 ebenso derart ausgebildet, dass sich dieser parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 erstreckt. Das Sperrventil 63 kann in dem Sperrventil-Aufhahmeraum 66 in der Erstreckungsrichtung des Sperrventil-Aufnahmeraums 66 gleiten. Daher ist das Sperrventil 63 in dem Pleuelkörper 31 angeordnet, so dass dessen Betriebsrichtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 wird. Ferner ist der Sperrventil-Aufnahmeraum 66 als eine Sperrventil-Aufnahmeöffnung ausgebildet, die bei einer Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 geöffnet und auf der anderen Seitenfläche des Pleuelkörpers 31 verschlossen ist. Der offene Endteil des Sperrventil-Aufnahmeraums 66 ist durch ein Dichtelement 74 verschlossen. Das Sperrventil 63 ist derart konfiguriert, dass dieses die Strömung ausgehend von einer Primärseite (rechte Seite in 7) hin zu einer Sekundärseite (linke Seite in 7) zulässt, jedoch die Strömung ausgehend von der Sekundärseite hin zu der Primärseite verhindert.
Der den ersten Schaltbolzen 61 haltende erste Bolzenaufnahmeraum 64 steht über die beiden Raumverbindungsölpfade 51, 52 mit dem Sperrventil-Aufnahmeraum 66 in Verbindung. Der erste Raumverbindungsölpfad 51, wie in 5 gezeigt, steht mit dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 und der Sekundärseite des Sperrventil-Aufnahmeraums 66 auf der Seite einer Seitenfläche von der Mitte in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers 31 (linke Seite in 5) in Verbindung. Der andere zweite Raumverbindungsölpfad 52 steht mit der Primärseite des ersten Bolzenaufnahmeraums 64 und dem Sperrventil-Aufnahmeraum 66 auf der Seite der anderen Seitenfläche von der Mitte in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers 31 (rechte Seite in 5) in Verbindung. Der Ölpfad, mit welchem der erste Bolzenaufnahmeraum 64 verbunden ist, wird durch Verschieben des ersten Schaltbolzens 61 in dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 zwischen dem ersten Raumverbindungsölpfad 51 und dem zweiten Raumverbindungsölpfad 52 umgeschaltet.
Ferner wird veranlasst, dass der erste Bolzenaufnahmeraum 64 über den ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 mit der ersten Hydraulikkammer 33d des Hydraulikzylinders 33a in Verbindung steht. Wie in 5 gezeigt ist, steht der erste Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 mit dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 in der Dickenrichtung in der Nähe der Mitte des Pleuelkörpers 31 in Verbindung. Ferner ist der erste Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 so angeordnet, dass der Abstand zwischen dem ersten Raumverbindungsölpfad 51 und dem ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers und der Abstand zwischen dem zweiten Raumverbindungsölpfad 52 und dem ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers gleich dem Abstand zwischen den Umfangsnuten 61a, 61b in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers werden.
Der zweite Bolzenaufnahmeraum 65, welche den zweiten Schaltbolzen 62 hält, steht über die beiden Raumverbindungsölpfade 53, 54 mit dem Sperrventil-Aufnahmeraum 66 in Verbindung. Ein dritter Raumverbindungsölpfad 53, wie in 6 gezeigt, steht mit dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 66 und der Sekundärseite des Sperrventil-Aufnahmeraums 66 auf der Seite einer Seitenfläche von der Mitte in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers 31 (linke Seite in 6) in Verbindung. Der weitere vierte Raumverbindungsölpfad 54 steht mit dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 und der Primärseite des Sperrventil-Aufnahmeraums 66 auf der Seite der anderen Seitenfläche von der Mitte in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers 31 (rechte Seite in 6) in Verbindung. Der Ölpfad, mit welchem der zweite Bolzenaufnahmeraum 65 in Verbindung steht, wird durch Verschieben des zweiten Schaltbolzens 62 in dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 zwischen dem dritten Raumverbindungsölpfad 53 und dem vierten Raumverbindungsölpfad 54 umgeschaltet.
Ferner wird veranlasst, dass der zweite Bolzenaufnahmeraum 65 über den zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 mit der zweiten Hydraulikkammer 33e des Hydraulikzylinders 33a in Verbindung steht. Wie in 6 gezeigt ist, wird veranlasst, dass der zweite Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 in der Dickenrichtung in der Umgebung der Mitte des Pleuelkörpers 31 mit dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 in Verbindung steht. Ferner ist der zweite Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 derart angeordnet, dass der Abstand zwischen dem dritten Raumverbindungsölpfad 53 und dem zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers und der Abstand zwischen dem vierten Raumverbindungsölpfad 54 und dem zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers gleich dem Abstand bzw. Intervall zwischen den Umfangsnuten 62a, 62b in der Dickenrichtung des Pleuelkörpers werden.
Die Verbindungsölpfade 51 bis 56 werden durch eine Schneidbearbeitung von außerhalb des Pleuelkörpers 31 durch einen Bohrer usw. ausgebildet. Die Teile der Verbindungsölpfade 51 bis 56, welche den Pleuelkörper 31 mit der Außenseite verbinden, sind durch Dichtelemente (nicht gezeigt) abgedichtet. Aufgrund dessen ist es möglich, Hydrauliköl daran zu hindern, ausgehend von dem Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 hin zu der Außenseite des Pleuelkörpers 31 zu strömen.
Ferner sind im Inneren des Pleuelkörpers 31 der erste Steuerungsölpfad 57 zum Zuführen eines Öldrucks hin zu dem ersten Schaltbolzen 61 und der zweite Steuerungsölpfad 58 zum Zuführen eines Öldrucks hin zu dem zweiten Schaltbolzen 62 ausgebildet, wie in 3 und 4 gezeigt ist. Der erste Steuerungsölpfad 57 steht mit dem ersten Bolzenaufnahmeraum 64 bei dem Endteil auf der entgegengesetzten Seite zu dem Endteil, bei welchem die erste Vorspannfeder 67 vorgesehen ist, in Verbindung. Der zweite Steuerungsölpfad 58 steht mit dem zweiten Bolzenaufnahmeraum 65 bei dem Endteil auf der entgegengesetzten Seite zu dem Endteil, bei welchem die zweite Vorspannfeder 68 vorgesehen ist, in Verbindung. Diese Steuerungsölpfade 57, 58 sind so ausgebildet, dass diese mit der Kurbelaufnahmeöffnung 41 in Verbindung stehen und über einen in dem Kurbelzapfen 22 ausgebildeten Ölpfad (nicht gezeigt) mit einer äußeren Öldruckzuführquelle in Verbindung stehen.
Wenn von einer äußeren Öldruckzuführquelle kein Öldruck zugeführt wird, sind der erste Schaltbolzen 61 und der zweite Schaltbolzen 62 entsprechend durch die erste Vorspannfeder 67 und die zweite Vorspannfeder 68 vorgespannt, und diese werden auf den Seiten des geschlossenen Endteils in den Stiftaufnahmeräumen 64, 65 positioniert, wie in 5 und 6 gezeigt ist. Wenn andererseits eine äußere Öldruckzuführquelle einen Öldruck zuführt, werden der erste Schaltbolzen 61 und der zweite Schaltbolzen 62 entsprechend gegen die Vorspannkräfte der ersten Vorspannfeder 67 und der zweiten Vorspannfeder 68 bewegt und auf den Seiten des offenen Endteils in den Stiftaufnahmeräumen 64, 65 positioniert.
Ferner ist im Inneren des Pleuelkörpers 31 ein Wiederbefüllungs- bzw. Nachfüllölpfad 59 zum Nachfüllen von Öl auf der Primärseite des Sperrventils 63 ausgebildet. Ein Endteil des Nachfüllölpfads 59 wird mit einem Sperrventil-Aufnahmeraum 66 auf der Primärseite des Sperrventils 63 verbunden. Der andere Endteil des Nachfüllölpfads 59 wird mit der Kurbelaufnahmeöffnung 41 verbunden. Der Nachfüllölpfad 59 ist über den in dem Kurbelzapfen 22 ausgebildeten Ölpfad (nicht gezeigt) mit der äußeren Öldruckzuführquelle verbunden. Daher steht die Primärseite des Sperrventils 63 aufgrund des Nachfüllölpfads 59 einhergehend mit der Rotation der Kurbelwelle konstant oder periodisch mit der Öldruckzuführquelle in Verbindung.
<Betrieb des Pleuels mit variabler Länge>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 8 bis 10 der Betrieb des Pleuels 6 mit variabler Länge erläutert. 8A zeigt den Zustand, in welchem kein Öl hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d des Hydraulikzylinders 33a geführt wird und Öl hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e des Hydraulikzylinders 33a geführt wird. Andererseits zeigt 8B den Zustand, in welchem Öl hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d des Hydraulikzylinders 33a geführt wird und kein Öl hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e des Hydraulikzylinders 33a geführt wird. 9 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Betriebs des Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35, wenn die Ölzuführvorrichtung 75 einen vorbestimmten Druck oder mehr eines Öldrucks hin zu den Schaltbolzen 61, 62 führt. Ferner ist 10 eine schematische Ansicht zum Erläutern des Betriebs des Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35, wenn die Ölzuführvorrichtung 75 keinen Öldruck hin zu den Schaltbolzen 61, 62 führt.
Das Pleuel 6 mit variabler Länge weist ferner eine Ölzuführvorrichtung 75 und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 40 auf. Die Ölzuführvorrichtung 75 führt Öldruck über den ersten Steuerungsölpfad 57 hin zu dem ersten Schaltbolzen 61, und diese führt einen Öldruck über den zweiten Steuerungsölpfad 58 hin zu dem zweiten Schaltbolzen 62. Die Ölzuführvorrichtung 75 ist außerhalb des Pleuelkörpers 31 angeordnet und diese wird durch die ECU 40 gesteuert. Daher kann die ECU 40 die Ölzuführvorrichtung 75 verwenden, um den hin zu dem ersten Schaltbolzen 61 und dem zweiten Schaltbolzen 62 geführten Öldruck zu steuern. Zu beachten ist, dass in 9 und 10 die Ölzuführvorrichtung 75 zum Zuführen eines Öldrucks hin zu dem ersten Schaltbolzen 61 und dem zweiten Schaltbolzen 62 und die Ölzuführvorrichtung 75 zum Zuführen von Öl hin zu dem Nachfüllölpfad 59 getrennt gezeichnet sind, bei der vorliegenden Ausführungsform führt jedoch dieselbe Ölzuführvorrichtung den Öldruck zu.
Wie in 9 gezeigt ist, sind die Schaltbolzen 61, 62 entsprechend bei ersten Positionen positioniert, bei welchen sich diese gegen die Vorspannkräfte der Vorspannfedern 67, 68 bewegen, wenn die Ölzuführvorrichtung 75 einen vorbestimmten Druck oder mehr eines Öldrucks zuführt. Folglich ermöglicht der Verbindungspfad 61c des ersten Schaltbolzens 61, dass der erste Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 und der erste Raumverbindungsölpfad 51 in Verbindung stehen, während der Verbindungspfad 62c des zweiten Schaltbolzens 62 ermöglicht, dass der zweite Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 und der vierte Raumverbindungsölpfad 54 in Verbindung stehen. Daher ist die erste Hydraulikkammer 33d mit der Sekundärseite des Sperrventils 63 verbunden, während die zweite Hydraulikkammer 33e mit der Primärseite des Sperrventils 63 verbunden ist.
Hierbei ist das Sperrventil 63 derart konfiguriert, dass dieses die Strömung von Öl ausgehend von der Primärseite, auf welcher der zweite Raumverbindungsölpfad 52 und der vierte Raumverbindungsölpfad 54 verbunden sind, hin zu der Sekundärseite, auf welcher der erste Raumverbindungsölpfad 51 und der dritte Raumverbindungsölpfad 53 verbunden sind, zulässt, die entgegengesetzte Strömung jedoch verhindert. Daher strömt bei dem in 9 gezeigten Zustand 61 ausgehend von dem vierten Raumverbindungsölpfad 54 hin zu dem ersten Raumverbindungsölpfad 51, es strömt jedoch kein Öl zurück.
Folglich kann in dem in 9 gezeigten Zustand das Öl im Inneren der zweiten Hydraulikkammer 33e die Ölpfade in der Reihenfolge des zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfads 56, des vierten Raumverbindungsölpfads 54, des ersten Raumverbindungsölpfads 51 und des ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfads 55 durchlaufen und hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d geführt werden. Das Öl im Inneren der ersten Hydraulikkammer 33d kann jedoch nicht hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführt werden. Wenn von der Ölzuführvorrichtung 75 ein vorbestimmter Druck oder mehr eines Öldrucks zugeführt wird, kann daher festgestellt werden, dass sich der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in dem ersten Zustand befindet, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer 33d hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e verhindert und die Strömung von Öl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer 33e hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d zulässt.
Zu dieser Zeit wird Öl hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d geführt und die zweite Hydraulikkammer 33e gibt Öl ab. Aus diesem Grund sinkt der Hydraulikkolben 33b ab. Folglich wird, wie in 8B gezeigt ist, das mit dem Hydraulikkolben 33b verbundene exzentrische Element 32 in der Richtung des Pfeils in der Figur gedreht und die Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d sinkt hinsichtlich deren Position ab. Daher wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, das heißt, die effektive Länge des Pleuels 6, kürzer und erreicht L2 in der Figur. Das heißt, falls sich der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in dem ersten Zustand befindet, wird die effektive Länge des Pleuels 6 kürzer.
Wenn die Ölzuführvorrichtung 75 andererseits keinen Öldruck zuführt, wie in 10 gezeigt ist, sind die Schaltbolzen 61, 62 entsprechend bei zweiten Positionen positioniert, bei welchen diese durch die Vorspannfedern 67, 68 vorgespannt sind. Folglich ermöglicht der Verbindungspfad 61c des ersten Schaltbolzens 61, dass der mit der ersten Hydraulikkammer 33d in Verbindung stehende erste Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 55 und der zweite Raumverbindungsölpfad 52 in Verbindung stehen. Zusätzlich ermöglicht der Verbindungspfad 62c des zweiten Schaltbolzens 62, dass der mit der zweiten Hydraulikkammer 33e verbundene zweite Hydraulikkammer-Verbindungsölpfad 56 und der dritte Raumverbindungsölpfad 53 in Verbindung stehen. Daher ist die erste Hydraulikkammer 33d mit der Primärseite des Sperrventils 63 verbunden, während die zweite Hydraulikkammer 33e mit der Sekundärseite des Sperrventils 63 verbunden ist.
Aufgrund des vorstehend erwähnten Vorgangs bzw. Betriebs des Sperrventils 63 kann in dem in 10 gezeigten Zustand das Öl in der ersten Hydraulikkammer 33d die Ölpfade in der Reihenfolge des ersten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfads 55, des zweiten Raumverbindungsölpfads 52, des dritten Raumverbindungsölpfads 53 und des zweiten Hydraulikkammer-Verbindungsölpfads 56 durchlaufen und hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführt werden. Das Öl in der zweiten Hydraulikkammer 33e kann jedoch nicht hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d geführt werden. Wenn die Ölzuführvorrichtung 75 keinen Öldruck zu führen kann, kann daher festgestellt werden, dass sich der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in einem zweiten Zustand befindet, in welchem dieser die Strömung von Öl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer 33d hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e zulässt und die Strömung von Öl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer 33e hin zu der ersten Hydraulikkammer 33d verhindert.
Zu dieser Zeit wird Öl hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführt und die erste Hydraulikkammer 33d gibt Öl ab. Aus diesem Grund hebt sich der Hydraulikkolben 33b. Folglich dreht sich das exzentrische Element 32 in der Richtung des Pfeils in der Figur (Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil von 8B), wie in 8A gezeigt ist, und die Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d hebt sich hinsichtlich deren Position. Daher wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, das heißt, die effektive Länge des Pleuels 6, länger und erreicht L1 in der Figur. L1 ist länger als L2. Das heißt, falls der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 auf den zweiten Zustand eingestellt ist, wird die effektive Länge des Pleuels 6 länger.
Entsprechend ist es bei dem vorstehend erläuterten Pleuel 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, um dadurch die effektive Länge des Pleuels 6 zwischen L2 und L1 umzuschalten. Folglich kann bei der Verbrennungskraftmaschine 1 unter Verwendung des Pleuels 6 das mechanische Verdichtungsverhältnis verändert werden.
<Effekte der vorliegenden Ausführungsform>
Wie vorstehend erläutert ist, bewegt sich bei der vorliegenden Ausführungsform das Hydrauliköl im Grunde zwischen der ersten Hydraulikkammer 33d und der zweiten Hydraulikkammer 33e hin und her, mit Ausnahme des von dem Nachfüllölpfad 59 zugeführten Wiederbefüllungs- bzw. Nachfüllöls, wenn Hydrauliköl von dem Hydraulikzylinder 33a, dem Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 usw. austritt. Ferner sind die Ölpfade 51 bis 56 für eine Bewegung des Hydrauliköls zwischen der ersten Hydraulikkammer 33d und der zweiten Hydraulikkammer 33e in dem Pleuelkörper 31 ausgebildet, so dass diese kürzer gestaltet sind als der Ölpfad, welcher den Hydraulikzylinder 33a und die Ölzuführvorrichtung 75 verbindet. Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Druckverlust des Hydrauliköls dadurch zu reduzieren, dass veranlasst wird, dass sich das Hydrauliköl zwischen der ersten Hydraulikkammer 33d und der zweiten Hydraulikkammer 33e bewegt. Folglich ist es möglich, die Umschaltgeschwindigkeit der effektiven Länge des Pleuels und im Gegenzug die Umschaltgeschwindigkeit des mechanischen Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 insbesondere in einem Bereich in dem Pleuelkörper 31 angeordnet, in welchem sich der Hydraulikzylinder 33a in der axialen Richtung des Pleuelkörpers 31 erstreckt. Folglich ist es möglich, die Ölpfade 51 bis 56 weiter zu verkürzen, und es ist möglich, den Druckverlust des Hydrauliköls weiter zu reduzieren.
Ferner weist das Pleuel 6 bei der vorliegenden Ausführungsform den exzentrischen Nocken 32f als einen Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus zum Umwandeln einer Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 hin zu einer linearen Bewegung des Verbindungselements 45 auf. Aus diesem Grund ist es möglich, den Freiraum zwischen der ersten Gleitöffnung 33f der ersten Hydraulikkammer 33d und dem Verbindungselement 45 zu reduzieren. Folglich ist es möglich, den zwischen dem Verbindungselement 45 und der ersten Gleitöffnung 33f hervorgerufenen Verschleiß zu reduzieren, während die Leckage von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Gleitöffnung 33f reduziert wird. Zu beachten ist, dass zum weiteren Reduzieren der Leckage von Hydrauliköl von der ersten Gleitöffnung 33f zwischen der ersten Gleitöffnung 33f und dem Verbindungselement 45 eine Öldichtung vorgesehen sein kann.
<Zweite Ausführungsform>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 11 und 12 ein Pleuel 6a mit variabler Länge gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Konfiguration und der Betrieb des Pleuels 6a mit variabler Länge gemäß der zweiten Ausführungsform sind mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Punkte im Wesentlichen gleich der Konfiguration und dem Betrieb des Pleuels 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Pleuel 6a mit variabler Länge gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch zeigt. 12 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche das Pleuel 6a mit variabler Länge gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch zeigt. Wie in 11 und 12 gezeigt ist, weist das exzentrische Element 32 des Pleuels 6a mit variabler Länge einer Hülse 32a, eine erste Platte 32b und eine zweite Platte 32c, welche entsprechend bei beiden Enden der Hülse 32a angeordnet sind, und einen ersten Verbindungsbolzen 32e auf. Wie in 12 gezeigt ist, ist in der zweiten Platte 32c eine Nut 32g ausgebildet. Ferner ist, wie in 11 mit einer unterbrochenen Linie gezeigt ist, auch in der ersten Platte 32b eine ähnliche Nut 32g ausgebildet.
Der erste Verbindungsbolzen 32e durchdringt das Verbindungselement 45 und ist in den Nuten 32g der ersten Platte 32b und der zweiten Platte 32c aufgenommen. Die Nut 32g besitzt beispielsweise die Gestalt eines Langlochs. Der erste Verbindungsbolzen 32e kann in den Nuten 32g gleiten. Der erste Verbindungsbolzen 32e und die Nuten 32g sind derart konfiguriert, dass diese eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45 umwandeln. Daher dienen der erste Verbindungsbolzen 32e und die Nuten 32g als ein Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus, welcher die Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in die lineare Bewegung des Verbindungselements 45 umwandelt.
Aus diesem Grund ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Freiraum zwischen der ersten Gleitöffnung 33f der ersten Hydraulikkammer 33d und dem Verbindungselement 45 zu reduzieren. Folglich ist es möglich, den zwischen dem Verbindungselement 45 und der ersten Gleitöffnung 33f auftretenden Verschleiß zu reduzieren, während die Leckage von Hydrauliköl von der ersten Gleitöffnung 33f reduziert wird.
<Dritte Ausführungsform>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 13 und 14 ein Pleuel 6b mit variabler Länge gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Konfiguration und der Betrieb des Pleuels 6b mit variabler Länge gemäß der dritten Ausführungsform sind mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Punkte im Wesentlichen gleich der Konfiguration und dem Betrieb des Pleuels 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Pleuel 6b mit variabler Länge gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. 14 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche das Pleuel 6b mit variabler Länge gemäß der dritten Ausführungsform schematisch zeigt. Das exzentrische Element 32 des Pleuels 6b mit variabler Länge weist eine Hülse 32a, eine erste Platte 32b und eine zweite Platte 32c, welche entsprechend bei den beiden Enden der Hülse 32a angeordnet sind, einen ersten Verbindungsbolzen 32e und ein Verbindungselement 32h auf.
Der erste Verbindungsbolzen 32e verbindet die erste Platte 32b und die zweite Platte 32c über das Verbindungselement 32h. Das Verbindungselement 32h ist über ein Gelenk 37 mit dem Verbindungselement 45 verbunden, um in der Lage zu sein, sich zu drehen. Der erste Verbindungsbolzen 32e, das Verbindungselement 32h und das Gelenk 37 sind derart konfiguriert, dass diese eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45 umwandeln. Daher dienen der erste Verbindungsbolzen 32e, das Verbindungselement 32h und das Gelenk 37 als ein Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus zum Umwandeln einer Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45.
Aus diesem Grund ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Freiraum zwischen der ersten Gleitöffnung 33f der ersten Hydraulikkammer 33d und dem Verbindungselement 45 zu reduzieren. Folglich ist es möglich, den zwischen dem Verbindungselement 45 und der ersten Gleitöffnung 33f auftretenden Verschleiß zu reduzieren, während die Leckage des Hydrauliköls von der ersten Gleitöffnung 33f reduziert wird.
<Vierte Ausführungsform>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 15 ein Pleuel 6c mit variabler Länge gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Konfiguration und der Betrieb des Pleuels 6c mit variabler Länge gemäß der vierten Ausführungsform sind mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Punkte im Wesentlichen gleich der Konfiguration und dem Betrieb des Pleuels 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
15 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche ein Pleuel 6c mit variabler Länge gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. Das Pleuel 6c mit variabler Länge weist keinen Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus zum Umwandeln einer Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 in eine lineare Bewegung des Verbindungselements 45 auf. Aus diesem Grund ist das Verbindungselement 45 derart konfiguriert, dass dieses mit Bezug auf das exzentrische Element 32 und einen Hydraulikkolben 33b schwingt, um die lineare Bewegung des Hydraulikkolbens 33b in eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements 32 umzuwandeln. In diesem Fall ist es unter Berücksichtigung des Bewegungsbereichs des Verbindungselements 45 notwendig, zwischen der ersten Gleitöffnung 33f der ersten Hydraulikkammer 33d und dem Verbindungselement 45 einen Freiraum vorzusehen.
Daher weist der Kolbenmechanismus 33 des Pleuels 6c mit variabler Länge bei der vorliegenden Ausführungsform ferner ein Dichtelement 33g und ein Vorspannelement 33h auf, um die Leckage von Hydrauliköl von der ersten Gleitöffnung 33f zu unterdrücken. Das Vorspannelement 33h spannt das Dichtelement 33g in Richtung hin zu dem ersten Endteil 331 vor, so dass das Dichtelement 33g die erste Gleitöffnung 33f um das Verbindungselement 45 verschließt. Das Vorspannelement 33h ist beispielsweise eine Spiralfeder und ist zwischen dem Dichtelement 33g und dem Hydraulikkolben 33b angeordnet. Das Vorspannelement 33h ist derart konfiguriert, dass dessen Vorspannkraft kleiner wird als der Öldruck des hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführten Hydrauliköls. Aus diesem Grund hebt sich der Hydraulikkolben 33b gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 33h, falls Hydrauliköl hin zu der zweiten Hydraulikkammer 33e geführt wird.
Das Dichtelement 33g ist bei dem äußeren Umfang des Verbindungselements 45 auf der Innenseite der ersten Hydraulikkammer 33d angeordnet. Das Dichtelement 33g umfasst einen Dichtring 332 und eine Dichtplatte 333. Der Dichtring 332 ist bei dem äußeren Umfang des Verbindungselements 45 angebracht, so dass dieser gleiten kann. Der Dichtring 332 weist beispielsweise eine Ringgestalt auf. Die Dichtplatte 333 ist an dem Dichtring 332 befestigt, um die erste Gleitöffnung 33f um das Verbindungselement 45 zusammen mit dem Dichtring 332 zu verschließen. Die Dichtplatte 333 ist bei dem äußeren Umfang des Dichtrings 332 angeordnet. Die Dichtplatte 333 weist beispielsweise eine Scheibengestalt auf.
Bei der vierten Ausführungsform ist die erste Gleitöffnung 33f durch das Dichtelement 33g dauerhaft verschlossen. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Interferenz zwischen den ersten Endteil 331 des Hydraulikzylinders 33a und dem Verbindungselement 45 zu verhindern, während einer Leckage von Hydrauliköl von der ersten Gleitöffnung 33f unterdrückt wird. Zu beachten ist, dass das Dichtelement 33g lediglich dem Dichtring 332 entsprechen kann, wenn der Bewegungsbereich des Verbindungselements 45 klein ist.
<Fünfte Ausführungsform>
Nachfolgend ist mit Bezug auf 16 ein Pleuel 6d mit variabler Länge gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Konfiguration und der Betrieb des Pleuels 6d mit variabler Länge gemäß der fünften Ausführungsform sind mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Punkte im Wesentlichen gleich der Konfiguration und dem Betrieb des Pleuels 6 mit variabler Länge gemäß der ersten Ausführungsform.
16 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche das Pleuel 6d mit variabler Länge gemäß der fünften Ausführungsform schematisch zeigt. Bei dem Pleuel 6d mit variabler Länge der fünften Ausführungsform ist die erste Gleitöffnung 33f bei dem ersten Endteil 331 der ersten Hydraulikkammer 33d, welcher dem Hydraulikkolben 33b zugewandt ist, ausgebildet, während bei dem zweiten Endteil 334 der zweiten Hydraulikkammer 33e, welcher dem Hydraulikkolben 33b zugewandt ist, eine zweite Gleitöffnung 33i ausgebildet ist. In der Nähe des Eintritts bzw. Eingangs der zweiten Gleitöffnung 33i ist eine Umfangsnut ausgebildet. In der Umfangsnut ist eine Öldichtung 33j angeordnet. Die Öldichtung 33j hindert das Hydrauliköl im Inneren des Hydraulikzylinders 33a daran, in die zweite Gleitöffnung 33i zu strömen.
Das Verbindungselement 45 erstreckt sich durch die erste Gleitöffnung 33f und die zweite Gleitöffnung 33i. Aus diesem Grund ist das Verbindungselement 45 in der zweiten Gleitöffnung 33i aufgenommen, wenn der Hydraulikkolben 33b in dem Hydraulikzylinder 33a absinkt. Ferner sind der Hydraulikzylinder 33a, der Hydraulikkolben 33b und das Verbindungselement 45 derart konfiguriert, dass die Druckaufnahmebereiche des Hydraulikkolbens 33b auf den Seiten der ersten Hydraulikkammer 33d und der Druckaufnahmebereich des Hydraulikkolbens 33b auf der Seite der zweiten Hydraulikkammer 33e gleich werden. Mit anderen Worten, der Hydraulikzylinder 33a, der Hydraulikkolben 33b und das Verbindungselement 45 sind derart konfiguriert, dass die Querschnittsbereiche der ersten Hydraulikkammer 33d und der zweiten Hydraulikkammer 33e in der Ebene senkrecht zu der Gleitrichtung des Hydraulikkolbens 33b gleich werden. Aus diesem Grund werden der von der ersten Hydraulikkammer 33d abgegebene Betrag an Hydrauliköl, wenn der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 ausgehend von dem ersten Zustand hin zu dem zweiten Zustand umgeschaltet wird, und der Betrag des von der zweiten Hydraulikkammer 33e abgegebenen Hydrauliköls, wenn der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 ausgehend von dem zweiten Zustand hin zu dem ersten Zustand umgeschaltet wird, gleich. Aus diesem Grund ist es möglich, die Frequenz bzw. Häufigkeit des Nachfüllens von Hydrauliköl von dem Nachfüllölpfad 59 zu reduzieren, und es ist möglich, den Druckverlust des Hydrauliköls weiter zu reduzieren.
Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und kann unter dem Wortlaut der Ansprüche modifiziert und verändert werden. Beispielsweise kann der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus 35 in der axialen Richtung des Pleuelkörpers 31 auf der Seite des Endteils 31a mit großem Durchmesser oder auf der Seite des Endteils 31b mit kleinem Durchmesser zu dem Hydraulikzylinder 33a angeordnet sein. Ferner kann der Hydraulikzylinder 33a beinahe in seiner Gesamtheit oder in seiner Gesamtheit auf der entgegengesetzten Seite zu der Achse der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d ausgehend von der Achse X des Pleuels 6 angeordnet sein.
Ferner können die vorstehenden Ausführungsformen in jeglicher Kombination ausgeführt sein. Beispielsweise können bei den Pleueln mit variabler Länge der zweiten Ausführungsform bis hin zu der vierten Ausführungsform der Hydraulikzylinder 33a, der Hydraulikkolben 33b und das Verbindungselement 45 in gleicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform derart konfiguriert sein, dass die Querschnittsbereiche der ersten Hydraulikkammer 33d und der zweiten Hydraulikkammer 33e in der Ebene senkrecht zu der Gleitrichtung des Hydraulikkolbens 33b gleich werden.
Zu beachten ist, dass in dieser Beschreibung das „Heben” des Hydraulikkolbens 33b für die Bewegung des Hydraulikkolbens 33b steht, welcher sich dem Endteil 31b des Pleuelkörpers 31 mit kleinem Durchmesser annähert, während das „Absinken” des Hydraulikkolbens 33b für die Bewegung des Hydraulikkolbens 33b von dem Endteil 31b mit kleinem Durchmesser weg steht.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungskraftmaschine
6, 6a, 6b, 6c, 6d: Pleuel mit variabler Länge
21: Kolbenbolzen
22: Kurbelzapfen
31: Pleuelkörper
32: Exzentrisches Element
32d: Kolbenbolzenaufnahmeöffnung
33: Kolbenmechanismus
33a: Hydraulikzylinder
33b: Hydraulikkolben
33d: Erste Hydraulikkammer
33e: Zweite Hydraulikkammer
35: Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus
41: Kurbelaufnahmeöffnung
45: Verbindungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/019683 A [0004]
JP 2015-527518 A [0004]

Claims

Pleuel (6) mit variabler Länge, aufweisend: einen Pleuelkörper (31), welcher mit einer Kurbelaufnahmeöffnung (41) vorgesehen ist, die einen Kurbelzapfen aufnimmt; ein exzentrisches Element (32), welches mit einer einen Kolbenbolzen (21) aufnehmenden Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) vorgesehen ist und an dem Pleuelkörper (31) angebracht ist, um sich drehen zu können, um eine Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung (41) zu verändern; einen Einzelkolbenmechanismus (33) mit einem bei dem Pleuelkörper (31) ausgebildeten Hydraulikzylinder (33a) und einem in dem Hydraulikzylinder (33a) gleitenden Hydraulikkolben (33b); und ein Verbindungselement (45), welches das exzentrische Element (32) und den Hydraulikkolben (33b) verbindet, wobei der Hydraulikzylinder (33a) eine erste Hydraulikkammer (33d) und eine zweite Hydraulikkammer (33e) besitzt, welche durch den Hydraulikkolben (33b) getrennt sind, und das Pleuel (6) mit variabler Länge ferner einen Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus (35) aufweist, welcher in dem Pleuelkörper (31) angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser zwischen einem ersten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer (33d) hin zu der zweiten Hydraulikkammer (33e) verhindert und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer (33e) hin zu der ersten Hydraulikkammer (33d) zulässt, und einem zweiten Zustand, in welchem dieser die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der ersten Hydraulikkammer (33d) hin zu der zweiten Hydraulikkammer (33e) zulässt und die Strömung von Hydrauliköl ausgehend von der zweiten Hydraulikkammer (33e) hin zu der ersten Hydraulikkammer (33d) verhindert, umgeschaltet wird.
Pleuel (6) mit variabler Länge nach Anspruch 1, wobei der Strömungsrichtungs-Umschaltmechanismus (35) in dem Pleuelkörper (31) in einem Bereich angeordnet ist, in welchem sich der Hydraulikzylinder (33a) in der axialen Richtung des Pleuelkörpers (31) erstreckt.
Pleuel (6) mit variabler Länge nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Betriebsrichtungs-Umwandlungsmechanismus, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Rotationsbewegung des exzentrischen Elements (32) in eine lineare Bewegung des Verbindungselements (45) umwandelt.
Pleuel (6) mit variabler Länge nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine erste Gleitöffnung (33f) bei einem ersten Endteil der ersten Hydraulikkammer (33d), welcher dem Hydraulikkolben (33b) zugewandt ist, ausgebildet ist, wobei sich das Verbindungselement (45) durch die erste Gleitöffnung (33f) erstreckt, und der Kolbenmechanismus (33) ferner aufweist: ein Dichtelement (33g), welches bei einem Außenumfang des Verbindungselements (45) in der ersten Hydraulikkammer (33d) angeordnet ist, und ein Vorspannelement (33h), welches das Dichtelement (33g) in Richtung hin zu dem ersten Endteil vorspannt, so dass das Dichtelement (33g) die erste Gleitöffnung (33f) um das Verbindungselement (45) verschließt.
Pleuel (6) mit variabler Länge nach Anspruch 4, wobei das Dichtelement (33g) einen Dichtring (332), welcher an dem Außenumfang des Verbindungselements (45) angebracht ist, um gleiten zu können, und eine Dichtplatte (323), welche an dem Dichtring (332) befestigt ist, um die erste Gleitöffnung (33f) um das Verbindungselement (45) zusammen mit dem Dichtring (332) zu verschließen, umfasst.
Pleuel (6) mit variabler Länge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine erste Gleitöffnung (33f) bei einem ersten dem Hydraulikkolben (33b) zugewandten Endteil der ersten Hydraulikkammer (33d) ausgebildet ist, eine zweite Gleitöffnung (33i) bei einem dem Hydraulikkolben (33b) zugewandten zweiten Endteil der zweiten Hydraulikkammer (33e) ausgebildet ist, und sich das Verbindungselement (45) durch die erste Gleitöffnung (33f) und die zweite Gleitöffnung (33i) erstreckt, der Hydraulikzylinder (33a), der Hydraulikkolben (33b) und das Verbindungselement (45) derart konfiguriert sind, dass ein Druckaufnahmebereich des Hydraulikkolbens (33b) auf der Seite der ersten Hydraulikkammer (33d) und ein Druckaufnahmebereich des Hydraulikkolbens (33b) auf der Seite der zweiten Hydraulikkammer (33e) gleich werden.
Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis, welche in der Lage ist, ein mechanisches Verdichtungsverhältnis zu verändern, aufweisend ein Pleuel (6) mit variabler Länge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Pleuel (6) mit variabler Länge das mechanische Verdichtungsverhältnis durch Verändern einer Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung (41) verändert.