Die Erfindung betrifft eine längenverstellbaren Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, zumindest einem ersten Stangenteil mit einem kleinen Pleuelauge und zumindest einem zweiten Stangenteil mit einem großen Pleuelauge, welche beiden Stangenteile in Richtung der Längsachse der Pleuelstange teleskopartig zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, wobei der zweite Stangenteil eine Führungsaufnahme und der erste Stangenteil ein in der Führungsaufnahme längsverschiebbares Kolbenelement ausbilden, wobei auf zumindest einer Seite des Kolbenelementes zwischen dem zweiten Stangenteil und dem Kolbenelement ein Hochdruckraum aufgespannt ist, welcher mit zumindest einem Öldruckleitung strömungsverbindbar ist. The invention relates to a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular internal combustion engine, at least a first rod part with a small connecting rod and at least a second rod part with a large connecting rod, which two rod parts in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod telescopically zoom in and / or into each other, wherein the second rod part forms a guide receptacle and the first rod part forms a longitudinally displaceable piston element in the guide receptacle, wherein on at least one side of the piston element between the second rod part and the piston element, a high-pressure chamber is clamped, which is fluidly connected to at least one oil pressure line.
Die Druckschrift US 2,217,721 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einer längenverstellbaren Pleuelstange mit einem ersten und einem zweiten Stangenteil, welche Stangenteile teleskopartig zu- und ineinander verschiebbar sind. Zwischen den beiden Stangenteilen ist ein Hochdruckraum aufgespannt, in den ein Ölkanal einmündet. Zur Rückbefüllung und Entleerung des Hochdruckraumes mit Öl und somit zur Längenverstellung der Pleuelstange ist ein Steuerventil mit einem axial verschiebbaren Verschlussteilelement vorgesehen, welches durch eine Rückstellfeder in eine erste geschlossene Stellung und durch Öldruck entgegen der Kraft der Rückstellfeder in eine zweite offene Stellung verschiebbar ist. Aus der AT 514 071 B1 ist eine ähnliche längenverstellbare Pleuelstange bekannt. The publication US 2,217,721 A discloses an internal combustion engine having a length-adjustable connecting rod with a first and a second rod part, which rod parts are telescopically zu- and slidable. Between the two rod parts a high-pressure chamber is spanned, into which an oil channel opens. For refilling and emptying the high-pressure chamber with oil and thus for length adjustment of the connecting rod, a control valve is provided with an axially displaceable closure member, which is displaceable by a return spring in a first closed position and by oil pressure against the force of the return spring in a second open position. From the AT 514 071 B1 a similar length-adjustable connecting rod is known.
Bei bekannten Lösungen zur Verstellung der Länge einer Pleuelstange ist ein relativ hoher Dichtungs- und Beschaltungsaufwand erforderlich. In known solutions for adjusting the length of a connecting rod, a relatively high sealing and Beschaltungsaufwand is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache und zuverlässige Weise eine flexible Veränderung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen. The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to allow the simplest and most reliable way a flexible change in the compression ratio.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein Hochdruckraum mittels einer einstellbaren Dichtung abgedichtet ist. Die Erfindung ermöglicht damit eine konstruktiv einfache und verschleißfreie Lösung für eine längenverstellbare Pleuelstange. Vorzugsweise ist die einstellbare Dichtung durch eine schaltbare Labyrinthdichtung gebildet. Unter einer Labyrinthdichtung wird dabei eine Dichtungsanordnung mit verlängertem Strömungsweg verstanden, was durch ein Ineinandergreifen von Formelementen erreicht wird. Durch den verlängerten Strömungsweg wird der Strömungswiderstand erhöht und auf einfache Weise eine hohe Dichtwirkung erzielt. According to the invention this is achieved in that at least one high-pressure chamber is sealed by means of an adjustable seal. The invention thus enables a structurally simple and wear-free solution for a length-adjustable connecting rod. Preferably, the adjustable seal is formed by a switchable labyrinth seal. Under a labyrinth seal is understood a seal assembly with extended flow path, which is achieved by an interlocking of mold elements. Due to the extended flow path, the flow resistance is increased and achieved in a simple manner, a high sealing effect.
In einer Variante der Erfindung weist die schaltbare Labyrinthdichtung zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Dichtungsteil auf, welche in Richtung der Längsachse der Pleuelstange kämmend ineinandergreifend ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zumindest ein erster bzw. zweiter Dichtungsteil zumindest ein in Richtung der Längsachse vorragendes Zahnelement aufweist, welches in zumindest eine korrespondierende Lücke des zweiten bzw. ersten Dichtungsteiles eingreift. Eine einfache Verstellung der Dichtung kann erreicht werden, wenn zumindest ein erster Dichtungsteil und zumindest ein zweiter Dichtungsteil in Richtung der Längsachse der Pleuelstange relativ zueinander verschiebbar ausgebildet sind. In a variant of the invention, the switchable labyrinth seal has at least one first and at least one second sealing part, which are meshingly intermeshing in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod, wherein preferably at least one first or second sealing part has at least one tooth element projecting in the direction of the longitudinal axis, which engages in at least one corresponding gap of the second or first sealing part. A simple adjustment of the seal can be achieved if at least one first sealing part and at least one second sealing part are designed to be displaceable relative to one another in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod.
Eine selbsttätige Verstellung der Dichtung lässt sich erzielen, wenn zumindest ein erster Dichtungsteil fest mit dem ersten Stangenteil und zumindest ein zweiter Dichtungsteil fest mit dem zweiten Stangenteil verbunden sind. An automatic adjustment of the seal can be achieved if at least one first sealing part fixedly connected to the first rod part and at least a second sealing part fixed to the second rod part.
Durch die schaltbare Labyrinthdichtung kann die Größe der Leckage des angrenzenden Hochdruckraumes auf einfache Weise verändert werden. By the switchable labyrinth seal the size of the leakage of the adjacent high-pressure chamber can be easily changed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin zeigen schematisch: The invention will be explained in more detail below with reference to a non-limiting embodiment, which is illustrated in the figures. In it show schematically:
1 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einem Längsschnitt; 1 a connecting rod according to the invention in a longitudinal section;
2 eine Kurbelkröpfung samt erfindungsgemäßer Pleuelstange in einem Längsschnitt durch die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine; 2 a crank throw together with inventive connecting rod in a longitudinal section through the crankshaft of an internal combustion engine;
3 das Detail III aus 1; 3 the detail III off 1 ;
4 den ersten Stangenteil samt erstem Dichtungselement aus 3 in einem Längsschnitt; 4 the first rod part together with the first sealing element 3 in a longitudinal section;
5 den zweiten Stangenteil samt zweitem Dichtungselement aus 3 in einem Längsschnitt; und 5 the second rod part together with the second sealing element 3 in a longitudinal section; and
6 den ersten Stangenteil samt erstem Dichtungselement in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 4. 6 the first rod part together with the first sealing element in a section along the line VI-VI in 4 ,
1 und 3 zeigen eine zweigeteilte Pleuelstange 1 einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einem oberen ersten Stangenteil 2 mit dem kleinen Pleuelauge 3 zur Verbindung mit einem nicht weiter dargestellten Kolben und einen unteren zweiten Stangenteil 4 mit dem ein Pleuellager 5a ausbildenden großen Pleuelauge 5 zur Verbindung mit einer Kurbelwelle 26, deren Achse in 2 mit 26a bezeichnet ist. Der erste Stangenteil 2 ist gegenüber dem zweiten Stangenteil 4 zwischen einer ausgezogenen Lage und einer eingeschobenen Lage um einen durch einen Endanschlag 6 begrenzten Verstellbereich in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verstellbar. Der Bereich links von einer Längsachse 1a der Pleuelstange 1 ist dabei in 1 und 3 im kurzen Zustand, der Bereich rechts im langen Zustand der Pleuelstange 1 dargestellt. 1 and 3 show a two-part connecting rod 1 a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, with an upper first rod part 2 with the small connecting rod eye 3 for connection to a non-illustrated piston and a lower second rod part 4 with a conrod bearing 5a forming large connecting rod eye 5 for connection to a crankshaft 26 whose axis is in 2 With 26a is designated. Of the first rod part 2 is opposite the second rod part 4 between an extended position and an inserted position about one by an end stop 6 limited adjustment range in the direction of the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 adjustable. The area to the left of a longitudinal axis 1a the connecting rod 1 is in 1 and 3 in the short state, the area right in the long state of the connecting rod 1 shown.
Im oberen ersten Stangenteil 2 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Kolbenelement 7 befestigt, welches als Stufenkolben ausgeführt ist. Das Kolbenelement 7 weist eine erste Stirnfläche 9 auf, die dem großen Pleuelauge 5 zugewandt ist, und eine zweite Stirnfläche 11, die dem kleinen Pleuelauge 3 zugewandt ist. Die erste Stirnfläche 9 ist als vollständige Fläche ausgeführt – im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kreisfläche –, während die zweite Stirnfläche 11 als Fläche mit Ausnehmung – hier beispielsweise ringförmig – ausgeführt ist. Das Kolbenelement 7 kann neben kreisförmigem Querschnitt auch zum Beispiel eine vieleckige bzw. polygonale Querschnittsfläche aufweisen. In the upper first rod part 2 is a substantially cylindrical piston element 7 attached, which is designed as a stepped piston. The piston element 7 has a first end face 9 on, the big connecting rod eye 5 facing, and a second end face 11 that the small connecting rod eye 3 is facing. The first face 9 is executed as a complete area - in the illustrated embodiment as a circular area - while the second end face 11 as a surface with recess - here, for example, annular - is executed. The piston element 7 may also have, for example, a polygonal or polygonal cross-sectional area in addition to circular cross-section.
Der erste Stangenteil 2 und der zweite Stangenteil 4 der Pleuelstange 1 sind in Druckrichtung hydraulisch gekoppelt und in der Gegenrichtung mechanisch begrenzt. Druckrichtung bedeutet hier die Richtung, in die die Kraft der Verbrennung im Kolbenraum auf den nicht dargestellten Kolben wirkt. The first rod part 2 and the second rod part 4 the connecting rod 1 are hydraulically coupled in the pressure direction and mechanically limited in the opposite direction. Pressure direction here means the direction in which the force of combustion in the piston chamber acts on the piston, not shown.
Das Kolbenelement 7 ist in einer als Führungszylinder ausgeführten Führungsaufnahme 8 des unteren zweiten Stangenteils 4 der Pleuelstange 1 axial (in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1) verschiebbar geführt, wobei zwischen einer dem großen Pleuelauge 5 zugewandten ersten Stirnfläche 9 des Kolbenelementes 7 und dem zweiten Stangenteil 4 (bzw. einem Führungsaufnahmenbodenabschnitt 8a der Führungsaufnahme 8 auf der Seite des großen Pleuelauges 5) bzw. dem parallel zur Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verlaufenden Bereich der Führungsaufnahme 8 in einer ausgezogenen Lage der beiden Stangenteile 2, 4 ein erster Hochdruckraum 10 aufgespannt wird. Weiters wird zwischen einer dem kleinen Pleuelauge 3 zugewandten zweiten Stirnfläche 11 des Kolbenelementes 7 und dem zweiten Stangenteil 4 (bzw. einem Führungsaufnahmendeckenabschnitt 8b der Führungsaufnahme 8 auf Seiten des kleinen Pleuelauges 3) in einer zusammengeschobenen Lage der beiden Stangenteile 2, 3 ein zweiter Hochdruckraum 12 aufgespannt. The piston element 7 is in a guide cylinder designed as a guide 8th of the lower second rod part 4 the connecting rod 1 axially (in the direction of the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 ) guided displaceably, wherein between a large connecting rod eye 5 facing first end face 9 of the piston element 7 and the second rod part 4 (or a guide receiving floor section 8a the guide shot 8th on the side of the large connecting rod eye 5 ) or parallel to the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 extending area of the guide 8th in an extended position of the two rod parts 2 . 4 a first high pressure room 10 is spanned. Furthermore, between a small connecting rod eye 3 facing second end face 11 of the piston element 7 and the second rod part 4 (or a guide panel ceiling portion 8b the guide shot 8th on the side of the small connecting rod eye 3 ) in a collapsed position of the two rod parts 2 . 3 a second high pressure room 12 clamped.
Der erste Hochdruckraum 10 und der zweite Hochdruckraum 12 sind über erste bzw. zweite Ölkanäle 13 bzw. 14 mit einem beispielsweise als einfaches Umschaltventil ausgeführten Steuerventil 15 verbunden, welches wahlweise die Strömungsverbindung zwischen einer vom Pleuellager 5a ausgehenden Öldruckleitung 16 und dem ersten Ölkanal 13 oder der Öldruckleitung 16 und dem zweiten Ölkanal 14 herstellt. Das Pleuellager 5a ist mit einer nicht weiter dargestellten Ölversorgungsleitung in der Kurbelwelle 26 verbunden. Zwischen dem Steuerventil 15 und dem ersten Hochdruckraum 10 bzw. zweiten Hochdruckraum 12 ist im ersten Ölkanal 13 bzw. zweiten Ölkanal 14 jeweils ein in Richtung der Hochdruckräume 10, 12 öffnendes erstes 19 und zweites Rückschlagventil 20 angeordnet. Das Steuerventil 15 kann in der Pleuelstange 1 oder im Lagerdeckel 17 des Pleuellagers 5a angeordnet sein. The first high pressure room 10 and the second high pressure room 12 are over first and second oil channels 13 respectively. 14 with a control valve designed, for example, as a simple changeover valve 15 connected, which optionally the flow connection between one of the connecting rod bearing 5a outgoing oil pressure line 16 and the first oil channel 13 or the oil pressure line 16 and the second oil channel 14 manufactures. The connecting rod bearing 5a is with a not shown oil supply line in the crankshaft 26 connected. Between the control valve 15 and the first high pressure room 10 or second high-pressure chamber 12 is in the first oil channel 13 or second oil channel 14 one in the direction of the high-pressure chambers 10 . 12 opening first 19 and second check valve 20 arranged. The control valve 15 can in the connecting rod 1 or in the bearing cap 17 of the connecting rod bearing 5a be arranged.
Der erste Hochdruckraum 10 und der zweite Hochdruckraum 12 können mit – nicht weiter dargestellten – Endlagendämpfungen versehen sein, um Stöße und Schläge beim Schalten der Pleuelstange 1 zu minimieren. The first high pressure room 10 and the second high pressure room 12 can be provided with - not shown - Endlagendämpfungen to shocks and impacts when switching the connecting rod 1 to minimize.
Wie aus den 1 und 3 ersichtlich ist, schließt an den zweiten Hochdruckraum 12 eine einstellbare bzw. schaltbare Dichtung 18 an, welche hier als Labyrinthdichtung 40 ausgeführt ist. Der obere erste Stangenteil 2 und der untere zweite Stangenteil 4 stehen dabei über die einstellbare Labyrinthdichtung 40 miteinander im Eingriff. Like from the 1 and 3 can be seen, connects to the second high-pressure chamber 12 an adjustable or switchable seal 18 which is here as a labyrinth seal 40 is executed. The upper first rod part 2 and the lower second rod part 4 stand on the adjustable labyrinth seal 40 engaged with each other.
Die Labyrinthdichtung 40 weist einen ersten Dichtungsteil 41 und einen zweiten Dichtungsteil 42 auf, wobei der erste Dichtungsteil 41 mit dem ersten Stangenteil 2 und der zweite Dichtungsteil 42 mit dem zweiten Stangenteil 4 fest verbunden, insbesondere integral mit diesen ausgebildet ist. Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Dichtungsteile 41 separat zum ersten Stangenteil 2 ausgebildet, aber verschiebe- und verdrehfest mit diesem verbunden. Der zweite Dichtungsteil 42 ist hier einstückig mit dem zweiten Stangenteil 4 ausgebildet. In den 3 und 4 sind erster Stangenteil 2 und erster Dichtungsteil 41 aus Gründen der Übersichtlichkeit einstückig dargestellt – die oben beschriebene verbundene bzw. integrale Ausführung ist durch strichlierte Linien angedeutet. Selbstverständlich lassen sich die Vorteile der Erfindung auch durch andere Ausführungsarten der Kombination aus Stangenteilen 2, 4 und Dichtungsteilen 41, 42 bzw. des Kolbenelements 7 verwirklichen. The labyrinth seal 40 has a first sealing part 41 and a second sealing part 42 on, wherein the first sealing part 41 with the first rod part 2 and the second sealing part 42 with the second rod part 4 firmly connected, in particular integrally formed therewith. Im in 1 illustrated embodiment, the first sealing parts 41 separately to the first rod part 2 trained, but verschiebe- and rotationally connected to this. The second sealing part 42 is here in one piece with the second rod part 4 educated. In the 3 and 4 are the first rod part 2 and first sealing part 41 for reasons of clarity shown in one piece - the above-described connected or integral design is indicated by dashed lines. Of course, the advantages of the invention can also be achieved by other embodiments of the combination of rod parts 2 . 4 and sealing parts 41 . 42 or of the piston element 7 realize.
Der erste Dichtungsteil 41 weist in Richtung der Längsachse 1a ausgerichtete – also parallel zur Längsachse 1a der Pleuelstange 1 ausgebildete – vorragende Zahnelemente 41a auf, welche in korrespondierende Lücken 42b des zweiten Dichtungsteils 42 eingreifen. Weiters weist im Ausführungsbeispiel auch der zweite Dichtungsteil 42 in Richtung der Längsachse 1a ausgerichtete und vorragende Zahnelemente 42a auf, welche in korrespondierende Lücken 41b des ersten Dichtungsteils 41 eingreifen (siehe 3 bis 5). The first seal part 41 points in the direction of the longitudinal axis 1a aligned - ie parallel to the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 trained - protruding tooth elements 41a on which in corresponding gaps 42b of the second sealing part 42 intervention. Furthermore, in the embodiment, the second sealing part 42 in the direction of the longitudinal axis 1a aligned and protruding tooth elements 42a on which in corresponding gaps 41b of the first sealing part 41 intervene (see 3 to 5 ).
Es ist aber auch möglich, Zahnelemente in nur einem der beiden Dichtungsteile 41, 42 und korrespondierende Lücken nur in dem anderen Dichtungsteil 42, 41 anzuordnen. Die Zahnelemente 41a, 42a können als leisten- oder zapfenartige Vorsprünge des ersten 41 bzw. zweiten Dichtungsteils 42 gebildet sein. Diese Vorsprünge verlaufen zum Beispiel ringförmig um die Längsachse 1a der Pleuelstange 1, wobei in radialer Richtung mehrere Vorsprünge mit zunehmendem Radius vorgesehen sind, wie aus 6 hervorgeht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der erste Dichtungsteil 41 zum Beispiel drei erste Zahnelemente 41a, der zweite Dichtungsteil 42 ebenfalls drei, jeweils eingreifend in die Lücken 41b des ersten Dichtungsteils 41 nach innen versetzte zweite Zahnelemente 42a auf. Analog zur Ausbildung der Zahnelemente 41a, 42a können die Lücken 41b, 42b durch nuten- oder sacklochartige Vertiefungen gebildet sein. But it is also possible to tooth elements in only one of the two sealing parts 41 . 42 and corresponding gaps only in the other sealing part 42 . 41 to arrange. The tooth elements 41a . 42a can be as afford or peg-like projections of the first 41 or second sealing part 42 be formed. These projections run, for example, annularly about the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 , wherein in the radial direction a plurality of projections are provided with increasing radius, as seen from 6 evident. In the illustrated embodiment, the first sealing part 41 for example, three first tooth elements 41a , the second sealing part 42 also three, each intervening in the gaps 41b of the first sealing part 41 inwardly offset second tooth elements 42a on. Analogous to the formation of the tooth elements 41a . 42a can fill in the gaps 41b . 42b be formed by groove or blind hole-like depressions.
Die Tiefe der Zahnelemente 41a, 42a und der Lücken 41b, 42b, also ihre Erstreckung in axialer Richtung parallel zur Längsachse 1a, kann beliebig gewählt sein: Sie können jeweils alle eine gleiche Länge aufweisen, möglich sind aber auch Ausführungen, bei denen sich die Länge in radialer Richtung ändert, so dass beispielsweise weiter innen angeordnete Zahnelemente und Lücken länger bzw. tiefer ausgeführt sind als weiter außen liegende. The depth of the tooth elements 41a . 42a and the gaps 41b . 42b , So their extension in the axial direction parallel to the longitudinal axis 1a , can be chosen arbitrarily: they can each have all the same length, but are also possible embodiments in which the length changes in the radial direction, so that, for example, further inside arranged tooth elements and gaps are made longer or deeper than further outward ,
Der untere erste Hochdruckraum 10 wird über den ersten Ölkanal 13, in dem das in Richtung des ersten Hochdruckraumes 10 öffnende erste Rückschlagventil 19 angeordnet ist, mit Öl befüllt. Der obere zweite Hochdruckraum 12 wird über den zweiten Ölkanal 14, der ein in Richtung dieses zweiten Hochdruckraumes 12 öffnendes zweites Rückschlagventil 20 aufweist, mit Öl befüllt. The lower first high pressure room 10 gets over the first oil channel 13 in which the in the direction of the first high-pressure chamber 10 opening first check valve 19 is arranged, filled with oil. The upper second high pressure chamber 12 is via the second oil channel 14 moving in the direction of this second high pressure chamber 12 opening second check valve 20 has filled with oil.
Das Steuerventil 15, von welchem der erste Ölkanal 13 und der zweite Ölkanal 14 ausgehen, kann zum Beispiel als elektrisch betätigbares 3/2-Wegeventil ausgeführt sein. The control valve 15 of which the first oil channel 13 and the second oil channel 14 can go out, for example, be designed as electrically operated 3/2-way valve.
Soll die Pleuelstange 1 eine erste Stellung mit kurzer Stangenlänge einnehmen, beschickt das Steuerventil 15 den oberen zweiten Hochdruckraum 12 mit Öl. Durch die Massenkraft bewirkte Leckagen durch die Labyrinthdichtung 40 werden unmittelbar durch Nachschub über den zweiten Ölkanal 14 ausgeglichen. Should the connecting rod 1 occupy a first position with a short rod length, the control valve feeds 15 the upper second high pressure chamber 12 with oil. The mass force caused leaks through the labyrinth seal 40 are directly by replenishment via the second oil passage 14 balanced.
Soll die Pleuelstange 1 in eine zweite Stellung mit langer Stangenlänge wechseln, wird das Steuerventil 15 umgestellt. Das erste Rückschlagventil 19 lässt Öl in den ersten Hochdruckraum 10 eintreten. Das Öl aus dem oberen zweiten Hochdruckraum 12 wird – in 1 nach oben – durch die Labyrinthdichtung 40 und teilweise auch vom zweiten Hochdruckraum 12 am Kolbenelement 7 vorbei in den unteren ersten Hochdruckraum 10 gepresst. Should the connecting rod 1 Change to a second position with long rod length, the control valve 15 changed. The first check valve 19 leaves oil in the first high-pressure chamber 10 enter. The oil from the upper second high-pressure chamber 12 is in 1 upwards - through the labyrinth seal 40 and partly from the second high pressure room 12 on the piston element 7 over in the lower first high pressure room 10 pressed.
Wenn von der zweiten Stellung auf die erste Stellung umgestellt wird, tritt Öl am Kolbenelement 7 vorbei vom ersten 10 in den oberen zweiten Hochdruckraum 12. When switching from the second position to the first position, oil enters the piston element 7 past the first one 10 in the upper second high-pressure chamber 12 ,
Die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung 40 ist somit veränderlich und hängt von der Stellung der beiden Stangenteile 2, 4 zueinander ab. The sealing effect of the labyrinth seal 40 is thus variable and depends on the position of the two rod parts 2 . 4 to each other.
Diese Lösung erlaubt einen sehr einfachen Aufbau ohne komplizierte Dicht- oder Beschaltungslösungen. Die Labyrinthdichtung 40 weist eine relativ lange Dichtstrecke auf, wodurch Leckagen verzögert bzw. das Abfließen des Öls über andere Wege (zum Beispiel vom zweiten Hochdruckraum 12 in den ersten Hochdruckraum 10) begünstigt werden. Über wenige Zyklen lassen sich Längenverstellungen der Pleuelstange 1 erreichen. This solution allows a very simple structure without complicated sealing or wiring solutions. The labyrinth seal 40 has a relatively long sealing distance, which delays leaks or the flow of oil through other ways (for example, from the second high-pressure chamber 12 in the first high pressure room 10 ) are favored. Over a few cycles can be length adjustments of the connecting rod 1 to reach.
Wie schon erwähnt, ist in 1 und 3 jeweils die Pleuelstange 1 entlang der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 geteilt dargestellt, wobei sie links in ihrer ersten Stellung mit kurzer Pleuellänge und abgesenktem erstem Stangenteil 2 und rechts in ihrer zweiten Stellung mit langer Pleuellänge und angehobenem erstem Stangenteil 2 dargestellt ist. As already mentioned, is in 1 and 3 each the connecting rod 1 along the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 shown in split, where they left in their first position with a short spigot length and lowered first rod part 2 and on the right in their second position with long connecting rod length and raised first rod part 2 is shown.
Die Betätigung des Steuerventils 15 kann beispielsweise elektrisch, insbesondere induktiv erfolgen, wie an Hand der 1 und 2 im Folgenden erläutert ist. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung aber nicht auf diese Art der Betätigung beschränkt und lässt sich auch vorteilhaft bei anderen Betätigungssystemen, zum Beispiel bei hydraulisch betätigten Steuerventilen 15, anwenden. Hydraulisch betätigte Steuerventile sind beispielsweise aus der AT 514 071 B bekannt. The actuation of the control valve 15 can be done for example electrically, in particular inductively, as on hand 1 and 2 is explained below. Of course, the present invention is not limited to this type of operation and can also be advantageous in other actuation systems, for example in hydraulically actuated control valves 15 , apply. Hydraulically operated control valves are for example from the AT 514 071 B known.
Zur Betätigung des Steuerventils 15 weist die dargestellte Pleuelstange 1 eine Induktionseinrichtung 21 mit zumindest einer Induktionsschleife 22 auf, welche über einen elektrischen Schalter 23 mit einer durch Bezugszeichen 15a angedeuteten Spule des Steuerventils 15 elektrisch verbunden werden kann. Der elektrische Schalter 23 ist in der elektrischen Verbindung zwischen der Induktionsschleife 22 und dem Steuerventil 15 angeordnet. To operate the control valve 15 has the illustrated connecting rod 1 an induction device 21 with at least one induction loop 22 on which via an electrical switch 23 with a by reference numerals 15a indicated coil of the control valve 15 can be electrically connected. The electric switch 23 is in the electrical connection between the induction loop 22 and the control valve 15 arranged.
Die Induktionsschleife 22 kann beispielsweise durch zumindest eine auf die Pleuelstange 1 aufgedruckte Leiterbahn gebildet sein, die eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Induktionsschlaufen aufweist. Die Induktionsschleife 22 ist beispielsweise an zumindest einer Stirnseite 1b der Pleuelstange 1 im Bereich des großen Pleuelauges 5 angeordnet, wie aus 2 ersichtlich ist. Sie kann aber auch alternativ oder zusätzlich an einer Seite eines Lagerdeckels 17 des Pleuellagers 5a vorgesehen werden. Günstigerweise erstreckt sich die Induktionsschleife 22 auf der Stirnseite 1b über zumindest den halben Umfang des großen Pleuelauges 5. The induction loop 22 For example, by at least one on the connecting rod 1 printed circuit trace, which has a plurality of successive induction loops. The induction loop 22 is for example on at least one end face 1b the connecting rod 1 in the area of the large connecting rod eye 5 arranged, like out 2 is apparent. But it can also alternatively or additionally on one side of a bearing cap 17 of the connecting rod bearing 5a be provided. Conveniently, the induction loop extends 22 on the front side 1b over at least half the circumference of the large connecting rod eye 5 ,
Weiters weist die Induktionseinrichtung 21 eine Magneteinrichtung 24 auf, welche an einem der Pleuelstange 1 benachbarten Teil angeordnet ist. In den Ausführungsbeispielen ist die Magneteinrichtung 24 an oder in einer der Stirnseite 1b der Pleuelstange 1 bzw. des Lagerdeckels 17 benachbarten Kurbelwange 25 der Kurbelwelle 26 angeordnet. Die Magneteinrichtung 24 ist dabei der Induktionsschleife 22 zugewandt. Furthermore, the induction device 21 a magnetic device 24 on which at one of the connecting rod 1 is arranged adjacent part. In the embodiments, the magnetic device 24 on or in one of the front sides 1b the connecting rod 1 or the bearing cap 17 adjacent crank arm 25 the crankshaft 26 arranged. The magnetic device 24 is the induction loop 22 facing.
Die Magneteinrichtung 24 kann beispielsweise als Magnetring 27 ausgebildet sein, welcher mehrere aufeinanderfolgende Polsegmente 27a, 27b mit unterschiedlicher magnetischer Polung aufweist. The magnetic device 24 can be used as a magnetic ring, for example 27 be formed, which has a plurality of successive pole segments 27a . 27b having different magnetic polarity.
Während der Relativbewegung der Pleuelstange 1 und der Kurbelwange 25 überstreicht die Magneteinrichtung 24 die Induktionsschleifen 22 mit wechselnder Polarität. Dadurch wird in den aufgedruckten Induktionsschleifen 22 Strom induziert, solange die Kurbelwelle 26 dreht. Die erzeugte elektrische Leistung kann zum dauerhaften Betrieb einer elektrischen Schaltung genutzt werden, welche in der Lage ist, über ein berührungsfrei übertragenes Signal den elektrischen Schalter 23 zu betätigen, wodurch das elektrischen Schaltventil 15 aktiviert oder deaktiviert wird. Bei Aktivierung des Schaltventiles 15 wird die Strömungsverbindung zwischen der Öldruckleitung 16 und einem der beiden Ölkanäle, beispielsweise dem ersten Ölkanal 13 freigegeben, und der andere Ölkanal, beispielsweise der zweite Ölkanal 14, gesperrt. Dadurch nimmt die Pleuelstange 1 etwa ihre ausgezogene Länge zum Erreichen eines hohen Verdichtungsverhältnisses ein, wenn der erste Hochdruckraum 10 mit Öl befüllt wird. Dieses Befüllen wird unterstützt durch die Massenkraft bei Betrieb des Pleuels 1. During the relative movement of the connecting rod 1 and the crank arm 25 passes over the magnet device 24 the induction loops 22 with alternating polarity. This will result in the printed induction loops 22 Electricity induced as long as the crankshaft 26 rotates. The generated electrical power can be used for the permanent operation of an electrical circuit which is capable of a non-contact signal transmitted to the electrical switch 23 to operate, causing the electrical switching valve 15 is activated or deactivated. When activating the switching valve 15 becomes the flow connection between the oil pressure line 16 and one of the two oil passages, for example, the first oil passage 13 released, and the other oil passage, for example, the second oil passage 14 , blocked. This will take the connecting rod 1 about its extended length to achieve a high compression ratio when the first high-pressure chamber 10 filled with oil. This filling is supported by the mass force during operation of the connecting rod 1 ,
Bei Deaktivierung wird die Strömungsverbindung zwischen der Öldruckleitung 16 und dem einen Ölkanal, beispielsweise dem ersten Ölkanal 13 gesperrt, und der andere Ölkanal, beispielsweise der zweite Ölkanal 14, freigegeben. Die Pleuelstange 1 nimmt somit etwa ihre verkürzte Länge zur Erzielung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses im Brennraum ein. Dies erfolgt durch Befüllen des zweiten Hochdruckraums 12 mit Öl bzw. Entleeren des ersten Hochdruckraums 10 (beispielsweise durch nicht nähere dargestellte Leitungen bzw. in Kombination mit dem Schaltventil 15). When deactivated, the flow connection between the oil pressure line 16 and the one oil passage, for example, the first oil passage 13 locked, and the other oil passage, for example, the second oil passage 14 , Approved. The connecting rod 1 thus takes about its shortened length to achieve a low compression ratio in the combustion chamber. This is done by filling the second high-pressure chamber 12 with oil or emptying the first high-pressure chamber 10 (For example, by not shown in detail lines or in combination with the switching valve 15 ).
Das Steuerventil 15 schaltet somit die Öldruckversorgung zwischen den beiden Hochdruckräumen 10, 12 wahlweise um, wodurch nur ein vergleichsweise geringer elektrischer Leistungsbedarf vorliegt ist. The control valve 15 thus switches the oil pressure supply between the two high-pressure chambers 10 . 12 optionally, whereby only a comparatively low electrical power requirement is present.
Der elektrische Schalter 23 ist mit einem Signalempfänger 29, welcher beispielsweise in der Pleuelstange 1 angeordnet ist, verbunden und wird somit über ein kabellos übertragenes Signal betätigt. Der Signalempfänger 29 kommuniziert mit einem beispielsweise im Motorgehäuse angeordneten, in den Figuren nicht weiter dargestellten Signalgeber (Antenne). Zur berührungsfreien Signalübertragung des Ansteuersignals für den elektrischen Schalter 23 können sowohl analoge elektrische oder magnetische Felder in Form von Näherungssensoren, sowie digital zu verarbeitende elektromagnetische Signalimpulsfolgen in Form einer telemetrischen Signalübertragungseinheit eingesetzt werden. The electric switch 23 is with a signal receiver 29 which, for example, in the connecting rod 1 is arranged, connected and is thus operated via a wirelessly transmitted signal. The signal receiver 29 communicates with a, for example, arranged in the motor housing, not shown in the figures signal generator (antenna). For non-contact signal transmission of the drive signal for the electrical switch 23 Both analog electric or magnetic fields in the form of proximity sensors, as well as digitally to be processed electromagnetic signal pulse sequences in the form of a telemetric signal transmission unit can be used.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2217721 A [0002] US 2217721 A [0002]
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AT 514071 B1 [0002] AT 514071 B1 [0002]
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AT 514071 B [0035] AT 514071 B [0035]
