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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für eine Druckmittelübertragung zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem eine Lagerschale eines Gleitlagers aufnehmenden Pleuellagerauge, wobei, ausgehend von der Druckmittelübertragung innerhalb eines Pleuels eine Fluidleitung verläuft, die mit einem Schaltventil und/oder hydraulischen Stützzylindern einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, das zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in seiner effektiven Länge wenigstens zweistufig verstellbar ist, mit wenigstens einer hydraulischen Stelleinrichtung zum Einstellen der effektiven Länge des Pleuels, die wenigstens einen in einem kolbenseitigen Pleuelauge des Pleuels angeordneten Exzenterkörper, wenigstens zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Druckräume von Stützzylindern, in denen jeweils ein Stellkolben verschiebbar geführt ist, und wenigstens zwei Kolbenstangen, die jeweils einen Stellkolben mit dem Exzenterkörper verbinden, aufweist, wobei die Stelleinrichtung über ein Schaltventil verstellbar ist und wobei über zumindest eine Fluidbohrung Druckmittel dem Schaltventil und/oder den Druckräumen zugeführt wird.
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Stand der Technik
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Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert werden, woraus insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine resultiert. Allerdings ist zu berücksichtigen, bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zunimmt.
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Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.
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Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.
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Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen. Bei erstgenannten Vorrichtungen steht das Pleuel über einen am Pleuelauge vorgesehenen verstellbaren Exzenter, in welchem ein Kolbenbolzenlager und ein Kolbenbolzen angeordnet sind, mit dem Kolben in Verbindung. Bei den weiterhin genannten Vorrichtungen ist ein verstellbarer Exzenter kurbelwellenseitig also am Pleuellagerauge vorgesehen, wobei dann dieser Exzenter das Pleuellager umgibt.
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Der entsprechende Exzenter wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel einerseits und dem Kolbenbolzen oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Lastkräfte, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Es ist insbesondere für eine am Kolbenbolzenlager vorgesehene Vorrichtung zweckmäßig, den Exzenter mit zwei Stellkolben zu verbinden, die an diesem zu dessen Verdrehung sowie Abstützung über Laschen angreifen. Somit kann durch die Stellkolben die Drehbewegung unterstützt und eine Rückstellung des Exzenters, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.
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Ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10 beschriebenen Gattung ist aus der
DE 10 2014 220 175 A1 bekannt. Danach ist eine in einem Pleuelauge eines Pleuels angeordnete Exzentereinrichtung mit einer exzentrischen Kolbenbolzenbohrung versehen, wobei die Exzentereinrichtung diametral verlaufende Laschen aufweist, an denen über Exzenterstangen Kolben angreifen. Führungszylinder, die diese Kolben aufnehmen, werden über Ölzulaufleitungen, in denen jeweils ein einen Rückfluss verhinderndes Rückschlagventil angeordnet ist, mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Pleuellager versorgt.
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Neben dieser Ölzulaufleitung ist an jeden der beiden Führungszylinder eine Ölrücklaufleitung angeschlossen, die zu einem über eine Fluidleitung druckmittelbetätigten Schaltventil führt. Das Schaltventil verbindet in einer ersten Schaltstellung eine der Ölrücklaufleitungen mit einem als Entlüftungskanal bezeichneten Tankanschluss, über den die Hydraulikflüssigkeit drucklos in eine Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgeleitet werden kann. In seiner zweiten Schaltstellung gibt ein Steuerschieber des Schaltventils eine Verbindung zwischen der entsprechenden Ölrücklaufleitung und der Fluidleitung frei.
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Als Hydraulikflüssigkeit wird das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet, das über eine radial verlaufende Ölaustrittsbohrung des Kurbelzapfens der Kurbelwelle und eine Lagerschale des Pleuellagerauges in die zuvor genannten Ölzulaufleitungen und die Fluidleitung geführt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung sicher zu stellen, dass das aus der Ölaustrittsbohrung des Kurbelzapfens austretende Druckmittel mit dem vorgegebenen Druck der Fluidbohrung und/oder den Ölzulaufleitungen zugeführt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des jeweiligen kennzeichnenden Teils der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesen abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Danach soll zumindest in der Druckmittelleitung am Übergang von dem Kurbelzapfen zum Pleuellagerauge ein Dichtelement angeordnet werden, das sowohl den Übergang zwischen dem Pleuellagerauge und der Lagerschale als auch den Übergang zwischen der Lagerschale und dem Kurbelzapfen abdichtet.
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Unter Druckmittelleitung bzw. Druckmittelzulaufleitung wird bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen in aller Regel eine Schmierölversorgungsleitung verstanden, in der unter Druck stehendes Schmieröl zu einer Verbrauchsstelle geführt wird.
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Nach der Erfindung ist die Druckmittelleitung diejenige Leitung, die vom Pleuellagerauge als Fluidleitung zu dem Schaltventil und/oder als Ölzulaufleitung zu einem der Druckräume einer Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses führt. Dabei können von der Fluidleitung auch die Ölzulaufleitungen abzweigen.
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Unter dem Pleuellagerauge wird das große Pleuelauge verstanden, das den Kurbelzapfen der Kurbelwelle umschließt.
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Wesentlich bei der Erfindung ist es, dass aufgrund der Anordnung des Dichtelements keine Leckölströme am Übergang vom Kurbelzapfen zum Pleuel entstehen, die sich anderenfalls bei der Ansteuerung des Schaltventils zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses negativ bemerkbar machen würden.
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Das Dichtelement besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aus zwei separaten Bauteilen, nämlich zum Einen aus einem im Längsschnitt hutförmigen Dichtelement und aus einem Dichtring. Der Dichtring wird hierbei bevorzugt für den Übergang zwischen der Pleuellagerauge und der Lagerschale verwendet, während das hutförmige Dichtelement den Übergang zwischen der Lagerschale und dem Kurbelzapfen abdichtet.
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Bevorzugt ist die hutförmige Dichtung aus einem zylindrischen Abschnitt und einem daran einseitig angeformten Flansch aufgebaut. Hierbei ist der zylindrische Abschnitt so dimensioniert, dass sein freies Ende auf dem Kurbelzapfen gleitet und gleichzeitig in der Lage ist, dass sich zeitlich verändernde Spiel zwischen der Lagerschale und dem Kurbelzapfen von ca. 0,1 mm im Durchmesser ausgleichen zu können.
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Da sich das freie Ende des zylindrischen Abschnitts durch den sich drehende Kurbelzapfen abschleift, wird empfohlen, das hutförmige Dichtelement verdrehsicher über eine Formkontur in der Lagerschale anzuordnen. Anstelle der Verdrehsicherung kann auch ein entsprechend hoher Reibschluss zwischen dem Dichtring und dem Flansch des hutförmigen Dichtelementes vorgesehen werden.
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Vorstellbar ist es, das hutförmige Dichtelement aus Metall, vorzugsweise Aluminium, herzustellen. Es kann aber auch aus Kunststoff, beispielsweise PTFE, hergestellt sein. Wegen des geringeren Elastizitätsmoduls des Kunststoffs gegenüber einem Metall kann sich ein aus Kunststoff gefertigtes hutförmiges Dichtelement besser an die Geometrie des Kurbelzapfens anpassen. Dadurch wird eine bessere Dichtwirkung erzielt.
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Wird zur Lagerung des Dichtringes im Pleuellagerauge eine Vertiefung um die Mündung der Druckmittellleitung im Pleuel geschaffen, deren Tiefe geringer ist als die Höhe des Dichtringes, wird der Dichtring zwischen dem Boden der Vertiefung und dem hitförmigen Dichtelement eingespannt. Damit kann der Dichtring als Federelement für das hutförmige Dichtelement dienen und so sicherstellen, dass das freie Ende des Dichtelementes immer mit dem Umfang des Kurbelzapfens in Kontakt bleibt. Hierbei wird sich im Neuzustand ein Linienkontakt zwischen dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts des Dichtelementes und dem Kurbelzapfen einstellen. Mit zunehmender Betriebszeit wird sich das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts der Krümmung des Kurbelzapfens anpassen. Dann wird aus dem Linienkontakt ein Flächenkontakt. Dieser Flächenkontakt begünstigt den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms bei sich drehendem Kurbelzapfen, so dass das hutförmige Dichtelement auf dem Kurbelzapfen aufschwimmt und somit nicht mehr weiter verschleißt.
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Wird in der Lagerschale zur Aufnahme des hutförmigen Dichtelementes eine gestufte Bohrung angebracht, so sollte die im Querschnitt größere Stufe dem Pleuellagerauge zugewandt sein. Damit wird zum Einen eine vergrößerte Auflagefläche für den Dichtring auf dem hutförmigen Dichtelement geschaffen und zum Anderen verhindert, dass das Dichtelement herausfallen kann. Damit kann auch der Dichtring eine Dämpfungsfunktion übernehmen, so dass die Schwingungen und damit die Geräusche im System signifikant reduziert werden können.
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Um einen eventuell auftretenden axialen Versatz zwischen der Druckmittelleitung und der zentralen Durchtrittsöffnung in dem hutförmigen Dichtelement auszugleichen, wird vorgeschlagen, den Innendurchmesser des Dichtringes größer zu wählen als den Innendurchmesser der zentralen Durchgangsbohrung.
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Weist die im Querschnitt größere Stufe in der Lagerschale eine größeren Tiefe auf als die Dicke des Flansches des Dichtelementes, so liegt hierbei der Flansch des Dichtelementes im Neuzustand nicht direkt auf dem Boden der Bohrung auf, so dass das Dichtelement bei Verschleiß unter der federnden Wirkung des Dichtringes nachgeschoben werden kann. So bleibt sein freies vorderes Ende immer in Kontakt mit dem Kurbelzapfen.
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Weist der Kurbelzapfen auf seinem Umfang eine Nut auf zur Zufuhr des Schmiermittels, dann sollte das freie Ende des zylindrischen Abschnittes des Dichtelementes im Querschnitt so breit sein, dass es auch beim Passieren der Nut seitlich auf den Rändern der Nut aufliegt. Damit wird ein Eintauchen des Dichtelementes in die Nut und damit sein erhöhter Verschleiß vermieden. Die Nut hat den Vorteil, dass, da während einer Umdrehung der Kurbelwelle und somit des Kurbelzapfens die Druckmittelleitung im Pleuel nur phasenweise in Überdeckung mit der Nut gelangt, Druckpulsationen in der Druckmittelleitung, die zu Fehlschaltungen des Schaltventils führen können, auf ein Minimum reduziert werden.
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Schließlich soll ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in seiner effektiven Länge wenigstens zweistufig verstellbar sein. Dieses ist mit wenigstens einer hydraulischen Stelleinrichtung zum Einstellen seiner effektiven Länge versehen, die wenigstens einen in einem kolbenseitigen Pleuelauge des Pleuels angeordneten Exzenterkörper, wenigstens zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Druckräume von Stützzylindern, in denen jeweils ein Stellkolben verschiebbar geführt ist, und wenigstens zwei Kolbenstangen, die jeweils einen Stellkolben mit dem Exzenterkörper verbinden, aufweist. Dabei ist die Stelleinrichtung über ein Schaltventil verstellbar, wobei über zumindest eine Fluidbohrung Druckmittel dem Schaltventil und/oder den Druckräumen zugeführt wird. Wie zuvor erläutert, ist eine Abdichtung für eine Druckmittelübertragung zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem eine Lagerschale eines Gleitlagers aufnehmenden Pleuellagerauge vorgesehen, die mittels eines Dichtelements sowohl den Übergang zwischen dem Pleuellagerauge und der Lagerschale als auch den Übergang zwischen der Lagerschale und dem Kurbelzapfen abdichtet.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 mit den von diesen abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in der mehrere unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer aus einem Arbeitskolben und einem Pleuel bestehenden Einheit mit einem Verstellelement, über welches an einem Kolbenbolzen die Lage des Arbeitskolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist,
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2 einen schematisierten Querschnitt durch einen Kurbelzapfen mit einer Nut, eine obere Lagerschale und einen angrenzenden Bereich des Pleuellagerauges, welches für eine Anordnung in dem Pleuel nach 1 vorgesehen ist,
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3 eine vergrößerte Ansicht der Anordnung nach 2 mit einem hutförmigen Dichtelement und einem Dichtring,
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4 einen vergrößerten ausschnittsweisen Längsschnitt einer ersten Dimensionierungsmöglichkeit des hutförmigen Dichtelementes,
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5 einen vergrößerten ausschnittsweisen Längsschnitt einer zweiten Dimensionierungsmöglichkeit des hutförmigen Dichtelementes,
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6 einen vergrößerten ausschnittsweisen Längsschnitt einer dritten Dimensionierungsmöglichkeit des hutförmigen Dichtelementes
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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In der 1 ist mit 1 ein Pleuel für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem zum Teil als Pleuelschaft 2 ausgebildeten Pleueloberteil 3 und einem Pleuelunterteil 4 besteht. Das Pleueloberteil 3 und das Pleuelunterteil 4 bilden gemeinsam ein Pleuellagerauge 5, über welches das Pleuel 1 auf einem Kurbelzapfen 6 einer ansonsten nicht näher dargestellten Kurbelwelle unter Zwischenschaltung zweier Lagerschalen 7 lagerbar ist. An seinem anderen Ende ist das Pleueloberteil 3 mit einem Pleuelauge 8 versehen, in welchem als Verstellelement ein Exzenterkörper 9 schwenkbar gelagert ist. In dem Exzenterkörper 9 ist ein nicht näher dargestellter Kolbenbolzen in einem innerhalb des Exzenterkörpers 9 exzentrisch verlaufendes Kolbenbolzenlager 10 angeordnet.
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Über den drehbar im Kolbenbolzenlager 10 geführten Kolbenbolzen ist ein ebenfalls nicht dargestellter Arbeitskolben einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine an dem Exzenterkörper 9 geführt, wobei eine Verdrehung des Exzenterkörpers 9 in einer Richtung zur Einstellung eines verhältnismäßig geringen Verdichtungsverhältnisses und dessen Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Einstellung eines höheren Verdichtungsverhältnisses führt.
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Der Exzenterkörper 9 wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel 1 einerseits und dem Kolbenbolzenlager 10 sowie dem Kurbelzapfen 6 andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Gaskräfte, verstellt. Während des Arbeitsverfahrens der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Mit dem Exzenterkörper 9 ist ein als zweiarmiger Hebel ausgebildeter Exzenterhebel 11 drehfest verbunden, der diametral gegenüberliegende Laschen 12 und 13 aufweist, wobei diese jeweils über Kolbenstangen 14 und 15 mit einfachwirkenden Stellkolben 16 und 17 verbunden sind. Dabei sind die Kolbenstangen 14 und 15 jeweils schwenkbar über einen Bolzen 18 mit den Laschen 12 und 13 verbunden. Die Stellkolben 16 und 17 greifen über die vorgenannten Bauelemente an dem Exzenterkörper 9 an, um diesem eine Verdrehung zu ermöglichen oder ihn in der jeweiligen Position abzustützen. Somit kann durch die Stellkolben 16 und 17 die Drehbewegung des Exzenterkörpers 9 unterstützt oder seine Rückstellung, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenterkörper 9 übertragenen Kräfte bewirkt werden würde, vermieden werden.
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Die Stellkolben 16 und 17 bilden gemeinsam mit Zylinderbohrungen 19 und 20, in denen sie geführt sind, Stützzylinder 21 und 22, wobei jeder Stützzylinder 21 bzw. 22 einen Druckraum 23 bzw. 24 aufweist. Der Stützzylinder 21 ist, wie dessen Durchmesser erkennen lässt, massenkraftseitig vorgesehen, während der Stützzylinder 22 der gaskraftseitigen Abstützung des Exzenterhebels 11 dient. In die Druckräume 23 bzw. 24 kann als Druckmittel dienendes Schmieröl der Hubkolbenbrennkraftmaschine über die obere im Pleuellagerauge 5 angeordneten Lagerschale 7 und über in der 1 teilweise sichtbare Ölzulaufleitungen 26 und 27 einströmen.
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Diese Ölzulaufleitungen 26 und 27 können als Einzelleitungen unter Zwischenschaltung von je einem Rückschlagventil bis zu der Lagerschale 7 geführt sein. Sinnvoller ist es, von der Lagerschale 7 eine einzige Fluidleitung 28 in das Pleuel 1 zu führen und dort innerhalb des Pleuels über Verzweigungen die benötigten Ölzulaufleitungen abzuzweigen und über die Rückschlagventile bis zu den Druckräumen 23 und 24 separat zu führen. So führt die Fluidleitung 28 von der Lagerschale 7 bis zu einer Aufnahmebohrung 29, in der ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Schaltventil angeordnet ist. Dieses Schaltventil dient – je nach Betriebszustand der Hubkolbenbrennkraftmaschine – zum gesteuerten Druckentlasten der Druckräume 23 und 24. Hierzu wird es über die Fluidleitung 28 angesteuert.
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Die Druckentlastung der Druckräume 23 und 24 kann über separate Ölrücklaufleitungen zu dem Schaltventil und dort als rekuperatives System über die Fluidleitung 28 erfolgen. Auch ist es denkbar, die Ölrücklaufleitungen mittels des Schaltventils in den Schmierölsumpf der Hubkolbenbrennkraftmaschine abströmen zu lassen. Daneben ist es auch denkbar, dass – je nach Aufbau des Hydraulikkreises – die Ölzulaufleitungen zu den Druckräumen und die Ölrücklaufleitungen abschnittsweise gemeinsam ausgebildet sind, indem die Ölrücklaufleitungen erst zwischen den Rückschlagventilen und den Druckräumen von den Ölzulaufleitungen abzweigen.
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Im Rahmen der gesamten Offenbarung sind unter Leitungen Bohrungen oder Kanäle, die das Druckmittel aufnehmen und dieses leiten, zu verstehen.
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Nicht näher dargestellt ist in 1 die vollständige Schmiermittelzufuhr zu der Fluidleitung 28. Sie erfolgt über eine Nut 6a, die auf einem Teilumfang des Kurbelzapfens 6 angeordnet ist und zwar in einem Bereich, in dem sie mit der Fluidleitung 28 kommunizieren kann. In die Nut 6a mündet eine Ölaustrittsbohrung aus dem Kurbelzapfen 6, die an eine Ölgalerie der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeschlossen ist. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle und somit des Kurbelzapfens gelangt die Nut 6a nur phasenweise in Überdeckung mit der Fluidleitung 28, wodurch Druckpulsationen in der Fluidleitung 28, die zu Fehlschaltungen des Schaltventils führen können, auf ein Minimum reduziert werden.
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In 2 ist ein vergrößerter Querschnitt des Kurbelzapfens 6 mit seiner Nut 6a sowie einer Lagerschale 7 und ein schematisierter Ausschnitt des Pleuelschaftes 3 dargestellt. In der Lagerschale 7 sind mehrere Durchtrittsöffnungen 30 zu sehen, die mit Bohrungen 31 im Pleuelschaft 2 korrespondieren. Im Rahmen der Erfindung ist die in 2 dargestellte linke Durchtrittsöffnung 30 von Bedeutung, da von dieser die Fluidleitung 28 ausgeht.
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Um zu verhindern, dass aufgrund der am Druckmittelübergang zwischen dem Kurbelzapfen 6, der Lagerschale 7 und dem Pleuellagerauge 5 zwangsläufig auftretenden Leckagen der Druck in den Fluidleitung 28 abfällt oder pulsiert, wird das Dichtelement 31 vorgesehen.
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Das Dichtelement 31 besteht aus einem Dichtring 32 und einem hutförmigen Dichtelement 33. Das hutförmige Dichtelement 33 besteht aus einem Flansch 34 und einem zylindrischen Abschnitt 35 mit einer zentralen Durchtrittsöffnung 38, wie in 3 dargestellt.
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Der Dichtring 32 ist in einer Vertiefung 36, die koaxial um den Beginn der Fluidleitung 28 im Pleuellagerauge 5 angeordnet ist, eingelegt. Hierbei ist jedoch die Vertiefung in ihrer Tiefe geringer als die Höhe des Dichtringes 32, so dass dieser aus der Vertiefung hervorsteht.
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Das hutförmige Dichtelement 33 ist in einer Stufenbohrung 37 angeordnet, die die Durchtrittsöffnung 30 einschließt. Der im Querschnitt größere Teil der Stufenbohrung 37 liegt gegenüber der Vertiefung 36 und nimmt den Flansch 34 des hutförmigen Dichtelementes 33 auf. Der zylindrische Abschnitt 35 des hutförmigen Dichtelementes 33 befindet sich in der Durchtrittsöffnung 30. Er ragt aus dieser hervor, so dass er am Umfang des Kurbelzapfens anliegt. Der im Querschnitt größere Teil der Stufenbohrung 37 ist tiefer als die Dicke des Flansches 34 und so mit der Gesamtlänge des hutförmigen Dichtelementes 33 abgestimmt, dass der Flansch einen Abstand zu der Stufe der Stufenbohrung aufweist und trotzdem sichergestellt ist, dass das vordere freie Ende des hutförmigen Dichtelementes 33 auf dem Umfang des Kurbelzapfens anliegt.
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Aufgrund des aus seiner Vertiefung herausragenden Dichtringes 32 drückt er auf den Flansch 34 und sorgt so dafür, dass das vordere freie Ende des hutförmigen Dichtelementes immer in Kontakt mit dem Kurbelzapfen bleibt.
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Da nicht immer sicher gestellt werden kann, dass die zentrale Durchtrittsöffnung 38 in dem hutförmigen Dichtelement 33 nach dem Einsetzen der Lagerschale 7 mit der Fluidlaufleitung 28 100prozentig fluchtet, wird der Innendurchmesser des Dichtringes 32 größer gewählt als der Innendurchmesser der zentralen Durchtrittsöffnung 38 in dem hutförmigen Dichtelement 33.
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Wie in 3 sichtbar ist, dichtet der Dichtring 32 den Übergang zwischen dem Pleueloberteil und der Lagerschale 7 ab, während das hutförmige Dichtelement 33 den Übergang (Spalt) zwischen der Lagerschale 7 und dem Kurbelzapfen 6 abdichtet, so dass auf dem nicht von der Nut 6a abgedeckten Umfang des Kurbelzapfens 6 ein Rückfluss des Druckmittels aus der Fluidleitung 28 unterbunden wird.
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Durch diese beschriebene Anordnung des Dichtelementes 31 wird sich im Neuzustand ein Linienkontakt zwischen dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts des Dichtelementes 31 und dem Kurbelzapfen 6 einstellen. Mit zunehmender Betriebszeit wird sich das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts 35 der Krümmung des Kurbelzapfens 6 anpassen. Dann wird aus dem Linienkontakt ein Flächenkontakt. Dieser Flächenkontakt begünstigt den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms bei sich drehendem Kurbelzapfen 6, so dass das hutförmige Dichtelement 33 dem Kurbelzapfen 6 aufschwimmt und somit nicht mehr weiter verschleißt.
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In 4 ist der Fall dargestellt, dass der Querschnitt der Durchgangsbohrung 30 und damit der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 35 des hutförmigen Dichtelementes 33 geringer ist als die Breite der Nut 6a. In diesem Fall taucht das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts im Bereich der Nut 6a in diese ein, da der Dichtring 32 das Dichtelement 33 soweit in die Stufenbohrung 37 hineindrückt, bis der Flansch 34 auf dem Grund der ersten Stufe der Stufenbohrung anliegt. Außerhalb der Nut 6a ist das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts 35 wieder in Kontakt mit dem Umfang des Kurbelzapfens 6 bzw. gleitet über den sich aufbauenden hydrodynamischen Schmierfilm.
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In 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem der äußere Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 35 des hutförmigen Dichtelementes 33 größer ist als die Breite der Nut 6a. Dann gleitet das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts 35 auch im Bereich der Nut auf dem Umfang des Kurbelzapfens 6, was eine bevorzugte Ausführung der Erfindung darstellt.
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In 6 ist der Fall dargestellt, dass die Fluidleitung 28 im Pleueloberteil 3 nicht mit der Nut 6a fluchtet wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen, sondern außermittig zu ihr angeordnet ist. Dann gleitet das vordere freie Ende des zylindrischen Abschnitts 35 im Bereich der Nut 6a einseitig auf dem Umfang des Kurbelzapfens 6. Außerhalb der Nut 6a wird aber auch in diesem Ausführungsbeispiel die Fluidleitung 28 sicher abgedichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pleuel
- 2
- Pleuelschaft
- 3
- Pleueloberteil
- 4
- Pleuelunterteil
- 5
- Pleuellagerauge
- 6
- Kurbelzapfen
- 6a
- Nut in 6
- 7
- Lagerschale
- 8
- Pleuelauge
- 9
- Exzenterkörper
- 10
- Kolbenbolzenlager
- 11
- Exzenterhebel
- 12
- Lasche
- 13
- Lasche
- 14
- Kolbenstange
- 15
- Kolbenstange
- 16
- Stellkolben
- 17
- Stellkolben
- 18
- Bolzen
- 19
- Zylinderbohrung
- 20
- Zylinderbohrung
- 21
- Stützzylinder
- 22
- Stützzylinder
- 23
- Druckraum
- 24
- Druckraum
- 25
- Pleuellager
- 26
- Ölzulaufleitung
- 27
- Ölzulaufleitung
- 28
- Fluidleitung
- 29
- Aufnahmebohrung
- 30
- Durchtrittsöffnung in 7
- 31
- Dichtelement
- 32
- Dichtring
- 33
- hutförmiges Dichtelement
- 34
- Flansch von 33
- 35
- zylindrischer Abschnitt von 33
- 36
- Vertiefung in 3
- 37
- Stufenbohrung in 7
- 38
- zentrale Durchtrittsöffnung in 33
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014220175 A1 [0008]
