DE102016215280A1 - Längenverstellbare Pleuelstange - Google Patents

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DE102016215280A1
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Helmut Melde-Tuczai
Hubert Andreas Huemer
Abdelkarim Redouane
Bernhard Hödl
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/06Adjustable connecting-rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten Stangenteil (2) und einem zweiten Stangenteil (4), welche beiden Stangenteile (2, 4) relativ zueinander über zumindest ein erstes Schraubgetriebe in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) verschiebbar sind, wobei das erste Schraubgetriebe (6) zwei miteinander im Gewindeeingriff stehende Gewindeteile (7, 8) aufweist, von denen ein erster Gewindeteil (7) durch eine erste Mutter (9) bzw. erste Spindel (10) und ein zweiter Gewindeteil (8) durch eine erste Spindel (10) bzw. erste Mutter (9) gebildet ist. Um auf möglichst einfache Weise eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das erste Schraubgetriebe (6) über ein zweites Schraubgetriebe (16) mechanisch betätigbar ist, wobei das zweite Schraubgetriebe (16) zwei miteinander im Eingriff stehende Getriebeteile (17, 18) aufweist, von denen ein erster Getriebeteil (17) durch eine zweite Mutter (19) bzw. zweite Spindel (10) und ein zweiter Getriebeteil (8) durch eine zweite Spindel (10) bzw. zweite Mutter (9) gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten Stangenteil und einem zweiten Stangenteil, welche beiden Stangenteile über ein erstes Schraubgetriebe in Richtung der Längsachse der Pleuelstange verschiebbar sind, wobei das erste Schraubgetriebe zumindest einen ersten Gewindeteilteil und einen mit dem ersten Getriebeteil im Eingriff stehenden zweiten Gewindeteil aufweist, wobei der erste Gewindeteil durch eine erste Spindel oder eine erste Mutter und der zweite Gewindeteil durch eine erste Mutter bzw. erste Spindel ausgebildet ist. Aus den Druckschriften WO 06/115898 A1 , US 5 406 911 A , GB 441 666 A ist es bekannt, die Länge von Pleuelstangen mechanisch durch eine Schraubgetriebe zu verstellen. Dabei wird jeweils der Kolben über sein verzahntes Kolbenhemd bzw. über ein Gewinde im Bereich des Kolbenhemdes verdreht.
  • Weiters ist es aus der DE 42 26 361 A1 eine Brennkraftmaschine mit verstellbarer Verdichtung bekannt, bei der die Endstellung des Kolbens veränderbar ist. Die Veränderung des Kolbens wird durch ein verstellbares Kurbelwellenlager oder durch ein verstellbares Hubzapfenlager erreicht, wobei die Verstellung durch einen Exzenter bewirkt wird, welcher mindestens einen radial vorstehenden Kolben aufweist, der in einer radialen Erweiterung des Exzenterscheibenlagers hydraulisch verschiebbar ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses bei einer Hubkolbenmaschine zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste Schraubgetriebe über ein zweites Schraubgetriebe mechanisch betätigbar ist, wobei das zweite Schraubgetriebe zwei miteinander im Eingriff stehende Getriebeteile aufweist, von denen ein erster Getriebeteil durch eine zweite Mutter bzw. zweite Spindel und ein zweiter Getriebeteil durch eine zweite Spindel bzw. zweite Mutter gebildet ist.
  • Unter einem Schraubgetriebe wird hier ein zur Änderung von Bewegungsgrößen dienendes Getriebe verstanden, bei dem eine translatorische Bewegung eines verschiebbaren Bauteils entlang einer Hubachse in eine rotatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils um eine Drehachse bzw. eine rotatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils in eine translatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils geändert wird, wobei miteinander korrespondierende Wirkflächen der beiden koaxialen Bauteile aneinander entlang gleiten. Die Wirkflächen sind dabei von der gemeinsamen Dreh- bzw. Hubachse entfernt, einerseits im Bereich des äußeren Umfanges des einen – beispielsweise verschiebbaren – Bauteiles, und andererseits im Bereich des inneren Umfanges des anderen – beispielsweise verdrehbaren – Bauteils angeordnet. Die korrespondierenden Wirkflächen können durch Gewinde oder durch Schrägverzahnungen der Bauteile gebildet werden. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Spindel ein Außengewinde bzw. eine Außenschrägverzahnung und die korrespondierende erste bzw. zweite Getriebeteil Mutter ein Innengewinde bzw. eine Innenschrägverzahnung aufweist.
  • Die hier verwendeten Begriffe Gewindeteile, Mutter, Spindel sind somit keinesfalls auf schraubenförmige Gewindeformen einschränkend zu verstehen, sondern umfassen selbstverständlich Ausführungen, bei denen die Gewindeformen durch Schrägverzahnungen gebildet sind.
  • Die beiden Schraubgetriebe sind – bezogen auf die mechanische Wirkrichtung – seriell hintereinander und achsgleich mit der Längsachse der Pleuelstange in der Pleuelstange angeordnet. Die Drehbewegung des zweiten Schraubgetriebes kann auf die Drehbewegung des ersten Schraubgetriebes direkt übertragen werden, wenn ein erster Gewindeteil des ersten Schraubgetriebes mit einem zweiten Getriebeteil des zweiten Schraubgetriebes drehfest verbunden oder mit diesem einteilig ausgeführt ist. Vorzugsweise ist der drehfest mit dem zweiten Getriebeteil des zweiten Schraubgetriebes verbundene oder mit diesem einteilig ausgeführte erste Gewindeteil des ersten Schraubgetriebes drehbar und in Richtung der Längsachse der Pleuelstange unverschiebbar im ersten Stangenteil gelagert. Genauso ist der drehfest mit dem ersten Gewindeteil des ersten Schraubgetriebes verbundene zweite Getriebeteil des zweiten Schraubgetriebes drehbar und in Richtung der Längsachse der Pleuelstange unverschiebbar im ersten Stangenteil gelagert.
  • Bauteile und Bauraum können gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung eingespart werden, wenn der dem zweiten Schraubgetriebe abgewandter zweiter Gewindeteil des ersten Schraubgetriebes mit dem zweiten Stangenteil fest verbunden oder integral mit diesem ausgeführt ist, wobei vorzugsweise die relative Drehlage der Stangenteile zueinander durch zumindest eine Verdrehsicherungseinrichtung fixiert ist.
  • Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der dem ersten Schraubgetriebe abgewandte erste Getriebeteil des zweiten Schraubgetriebes in Richtung der Pleuelachse verschiebbar und verdrehfest im ersten Stangenteil gelagert. Somit kann im ersten Getriebeteil eine Hubbewegung initiiert werden, welche bei Zusammenwirken des ersten Getriebeteils und des zweiten Getriebeteils in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Eine definierte Ruhelage des ersten Getriebeteils wird definiert, indem der erste Getriebeteil durch zumindest eine erste Feder in eine definierte Hubstellung bringbar ist. Eine Mittelstellung oder Zwischenstellung als Ruhelage lässt sich definieren, wenn eine der ersten Feder entgegen gerichtete zweite Feder auf den ersten Getriebeteil einwirkt.
  • Um die auf den ersten Getriebeteil wirkenden Massenträgheitskräfte so klein wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, wenn dieser aus Leichtmetall bestehen.
  • Günstigerweise weist der erste Getriebeteil einen Kolben auf oder ist als Kolben ausgebildet, welcher mit einer dem ersten Schraubgetriebe abgewandten Stirnseite an einen Druckraum grenzt, in welchen zumindest eine Hydraulikmedium-Druckleitung, insbesondere eine Druckölleitung, einmündet, wobei vorzugsweise in der Druckölleitung ein temperatursensitives Durchflusssteuerelement angeordnet ist.
  • Der erste Getriebeteil nimmt die Ruhelage ein, sobald der Druckraum drucklos gemacht wird. Der Ruhelage des ersten Getriebeteils ist eine Endstellung der Stangenteile relativ zueinander – zum Beispiel eine maximale Pleuelstangenlänge – zugeordnet. Wird der Druckraum mit Öldruck beaufschlagt, so wird der Kolben des ersten Getriebeteils gehoben. Die Hubbewegung des ersten Getriebeteils wird am axial unverschiebbar gelagerten zweiten Getriebeteil in eine Drehbewegung umgewandelt. Die Drehbewegung wird auf den ersten Gewindeteil des ersten Schraubgetriebes übertragen. Der Wirkflächen des Innengewindes des ersten Gewindeteils gleiten entlang den Wirkflächen des Außengewindes des zweiten Gewindeteils und wandelt die Drehbewegung somit in eine Hubbewegung um, welche direkt auf den zweiten Stangenteil – beispielsweise in Richtung einer Verkürzung der Pleuelstange – wirkt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert.
  • Darin zeigen
  • 1 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführung,
  • 2 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einem Längsschnitt in einer zweiten Ausführung,
  • Fig. eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in 4 in einer Variante der zweiten Ausführung,
  • 4 diese Pleuelstange in einer Vorderansicht,
  • 5 diese Pleuelstange in einer Seitenansicht,
  • 6 diese neue Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 5.
  • In den Ausführungen sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Figuren zeigen jeweils eine längenverstellbare Pleuelstange 1 für eine Hubkolbenmaschine, beispielsweise eine Brennkraftmaschine.
  • Die Pleuelstange 1 weist einen ersten Stangenteil 2 im Bereich eines großen Pleuelauges 3 und einen zweiten Stangenteil 4 im Bereich eines kleinen Pleuelauges 5 auf, wobei das große Pleuelauge 3 ein Kurbelzapfenlager zur Verbindung mit einer nicht weiter dargestellten Kurbelwelle und das kleine Pleuelauge 5 ein Kolbenbolzenlager zur Verbindung mit einem nicht weiter dargestellten Kolben ausbildet.
  • Die beiden Stangenteile 2, 4 können über ein erstes Schraubgetriebe 6 relativ zueinander in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verschoben werden. Das erste Schraubgetriebe 6 weist einen ersten Gewindeteil 7 und einen mit dem ersten Gewindeteil 7 im Eingriff stehenden zweiten Gewindeteil 8 auf, wobei einer der beiden Gewindeteile 7, 8 als erste Mutter 9 und der andere Gewindeteil 8, 7 als erste Spindel 10 ausgebildet ist. Bei den dargestellten Ausführungsvarianten ist der erste Getriebeteil 7 als hülsenartige Mutter 9 und der zweite Getriebeteil 8 als Spindel 10 ausgebildet.
  • Zur Betätigung des ersten Schraubgetriebes 6 ist in der Pleuelstange 1 ein zweites Schraubgetriebe 16 angeordnet. Das zweite Schraubgetriebe 16 weist einen ersten Getriebeteil 17 und einen mit dem ersten Getriebeteil 17 im Eingriff stehenden zweiten Getriebeteil 18 auf, wobei einer der beiden Getriebeteile 17, 18 ebenfalls als Mutter 19 und der andere Getriebeteil 18, 17 als Spindel 20 ausgebildet ist. Bei den in den Figuren gezeigten Beispielen ist der erste Getriebeteil 17 durch eine zweite Mutter 19 und der zweite Getriebeteil 18 durch eine zweite Spindel 20 gebildet.
  • Die ersten und zweiten Muttern 9, 19 weisen jeweils an ihren Innenseiten Wirkflächen mit einer Steigung auf, welche von der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 beabstandet sind und welche als Innenschraubengewinde mit einem Gewindegang oder mehreren Gewindegängen, oder als Innenschrägverzahnung ausgebildet sind. Korrespondierend dazu weisen die ersten und zweiten Spindeln 10, 20 jeweils an ihren Außenseiten entsprechende Wirkflächen mit einer Steigung auf, welche von der Längsachse 1a der Pleuelstange 3 beabstandet sind und welche als Außenschraubengewinde mit einen Gewindegang oder mehreren Gewindegängen, oder als Außenschrägverzahnung ausgebildet sind. Der Begriff „Gewinde“ (beispielsweise in Gewindeteil 7, 8) wird hier generell sowohl für Schraubengewinde, als auch für Schrägverzahnungen verwendet und deckt somit beide Ausbildungen ab.
  • Der erste Gewindeteil 7 des ersten Schraubgetriebes 6 und der zweite Getriebeteil 18 des zweiten Schraubgetriebes 16 sind drehbar, aber axial unverschiebbar im ersten Stangenteil 2 gelagert. Der zweite Gewindeteil 8 des ersten Schraubgetriebes 6 und der erste Getriebeteil 17 des zweiten Schraubgetriebes 16 dagegen sind in Richtung der Längsachse 1a verschiebbar, aber drehfest im ersten Stangenteil 4 gelagert. Der zweite Gewindeteil 8 ist mit dem zweiten Stangenteil 4 fest verbunden oder integral mit diesem ausgeführt. Die Sicherung gegen Verdrehen des ersten Getriebeteils 17 erfolgt über die erste Verdrehsicherung 11, die Sicherung des zweiten Gewindeteils 8 erfolgt über die zweite Verdrehsicherung 12. Die Verdrehsicherungen 11, 12 können durch einfache Schrauben gebildet sein, welche quer zur Längsachse 1a im ersten Stangenteil 2 eingeschraubt sind.
  • 1 zeigt eine Ausführung, bei der der erste Gewindeteil 7 des ersten Schraubgetriebes 6 mit dem zweiten Getriebeteil 18 des zweiten Schraubgetriebes 16 einteilig ausgebildet ist. Erster Gewindeteil 7 und zweiter Gewindeteil 18 bilden somit eine Doppelmutter 13, welche außen in der Aufnahmebohrung 14 des ersten Stangenteils 2 axial verschiebbar geführt ist. Mit Bezugszeichen 15 ist eine Gewindespannhülse bezeichnet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wirkflächen des ersten Gewindeteils 7 und des zweiten Gewindeteils 8, sowie des ersten Getriebeteils 17 und des zweiten Getriebeteils 18 jeweils durch Gewinde gebildet. Der erste Getriebeteil 17 und der zweite Getriebeteil 18 weisen dabei Gewinde mit einer relativ großen Steigung auf, deren Steigungswinkel beispielsweise zwischen 30° und 45° beträgt, welches insbesondere nicht selbst-hemmend ausgebildet ist. Insbesondere ist das durch die Wirkflächen des ersten Gewindeteils 7 und des zweiten Gewindeteils 8 gebildete Gewinde dagegen selbst-hemmend ausgebildet.
  • Das erste Getriebeelement 17 weist im Wesentlichen einen Gewindebolzen 21 auf, welcher sich in Richtung des großen Pleuelauges 3 zu einem Kolben 22 aufweitet. Dieser erste Getriebeteil 17 ist durch die erste Verdrehsicherung 11 gegen Verdrehen gesichert. Eine erste Feder 30 und eine zweite Feder 31 definieren die Ruhelage des ersten Getriebeteils 17. Die dem großen Pleuelauge 3 zugewandte Stirnseite 23 des Kolben 22 des ersten Getriebeteils 17 spannen zusammen mit dem ersten Stangenteil 2 einen Druckraum 24 auf, in welchen eine Druckölleitung 25 einmündet. Bei niedrigem Druck verbleibt der Kolben 22 und somit der erste Getriebeteil 17 in seiner in 1 ersichtlichen unteren Position. Diese Stellung ist beispielsweise der maximalen Länge der Pleuelstange 1 mit hohem Verdichtungsverhältnis zugeordnet. Wird der Druck im Druckraum 24 erhöht, so wird der Kolben 22 und damit der erste Getriebeteil 17 in 1 nach oben bis zu seinem durch den Federteller 26 gebildeten Anschlag gedrückt und die den zweiten Getriebeteil 18 und den ersten Gewindeteil 7 bildende Doppelmutter 13 wird verdreht. Die Wirkungsweise entspricht der eines bekannten Drillbohrers.
  • Das Innengewinde des ersten Gewindeteiles 7 der Doppelmutter 13 schiebt den zweiten Gewindeteil 8 und damit den zweiten Stangenteil 4 in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1, wobei im vorliegenden Fall die Länge der Pleuelstange 1 verkürzt und das Verdichtungsverhältnis vermindert wird.
  • Wird der Druck erneut gesenkt, überwindet die erste Feder 30 die Kräfte, welche aus dem Öldruck im Druckraum 24 und der zweiten Feder 31 resultieren und der Kolben 22 wird samt dem ersten Getriebeteil 7 in Richtung des großen Pleuelauges 3 bewegt. Dabei wird der zweite Getriebeteil 18 samt dem ersten Gewindeteil 7 wieder zurück gedreht, wodurch der zweite Gewindeteil 8 samt dem zweiten Stangenteil 4 in 1 nach oben bewegt wird, wobei sich die Länge der Pleuelstange 1 vergrößert.
  • 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Wirkflächen des ersten Getriebeteils 17 und des zweiten Getriebeteiles 18 des zweiten Schraubgetriebes 16 durch Schrägverzahnungen gebildet sind. Insbesondere sind der erste Getriebeteil 17 mit einer Außenschrägverzahnung und der zweite Getriebeteil 18 mit einer Innenschrägverzahnung ausgebildet. Erster Gewindeteil 7 und zweiter Gewindeteil 8 des ersten Schraubgetriebes 6 können wie in 1 mit Innengewinde bzw. Außengewinde oder aber ebenfalls mit Innen- bzw. Außenschrägverzahnungen ausgeführt sein.
  • Der erste Getriebeteil 17 ist samt dem Kolben 22 bevorzugt aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet, und weist in seinem dem ersten Schraubgetriebe 6 zugewandten Bereich 26 eine Außenschrägverzahnung auf. Diese Außenschrägverzahnung befindet sich im Eingriff mit einer Innenschrägverzahnung des zweiten Getriebeteils 18. In der in 2 dargestellten Stellung weist die Pleuelstange 1 ihre maximale Länge auf. Eine erste Feder 30 drückt den Kolben 22 in Richtung des großen Pleuelauges 3. Diese Feder 30 ist so stark, dass die Massenkraft den Kolben 22 nicht anheben kann.
  • Damit die Massenkraft klein bleibt, ist – wie erwähnt – einerseits der erste Getriebeteil 17 aus Leichtmetall gefertigt. Andererseits wird über eine definierte Ölleckage zwischen dem Kolben 22 und dem Führungszylinder 27 der Raum oberhalb des Kolbens 22 mit Öl gefüllt und die Auslenkung des Kolbens 22 zufolge von Massenträgheitskräften gedämpft. Die erste Verdrehsicherung 11 zur Verhinderung einer Verdrehung des ersten Getriebeteils ist in dieser Ausführung durch einen eine Kerb- oder Wellenverzahnung aufweisenden koaxial zur Längsachse 1a angeordneten und fest mit dem ersten Stangenteil 2 verbundenen Bolzen 29 gebildet, welcher mit einer entsprechenden inneren Kerb- oder Wellenverzahnung des ersten Getriebeteils 17 zusammenwirkt.
  • Wird der Öldruck in der Druckölleitung 25 erhöht, so wird der erste Getriebeteil 17 in Richtung des ersten Schraubgetriebes 6 gehoben. Der Druck muss dabei hoch genug sein, um die Summe aus Federkraft der ersten Feder 30 und Massenkraft des ersten Getriebeteils 17 zu überwinden. Das heben des ersten Getriebeteils 17 bewirkt ein Verdrehen des zweiten Getriebeteils 18, ähnlich wie bei einem manuellen Drillbohrer. Der zweite Getriebeteil 18 ist über einen Mitnehmer 28 mit dem ersten Gewindeteil 7 des ersten Schraubgetriebes 6 formschlüssig verbunden. Die Verdrehung des zweiten Getriebeteils 18 wird somit direkt auf den ersten Gewindeteil 7 übertragen. Die Verdrehung des ersten Gewindeteils 7 wird wiederum in Zusammenwirken mit dem zweiten Gewindeteil 8 in eine translatorische Bewegung des letzteren umgewandelt, wobei der mit dem zweiten Gewindeteil 8 fest verbundene zweite Stangenteil 4 ebenfalls in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 ausgelenkt wird. Dabei wird – im vorliegenden Fall – die Pleuelstange 1 verkürzt.
  • Die erfindungsgemäße zweite Schraubgetriebe 16, welches das das erste Schraubgetriebe 6 betätigt, hat somit vorzugweise zwei Schaltzustände, einen ersten bei einem Öldruck unterhalb eines definierten Schwellwerts und einen zweiten oberhalb des Schwellwerts, bei dem die Federkraft bzw. Rückstellkraft der ersten Feder 30 durch den Öldruck und die Rückstellkraft der zweiten Feder 31 überwunden wird.
  • Vorzugweise kann auch vorgesehen sein, dass in dem ersten Schaltzustand statt eines niedrigen Öldrucks wenigstens im Wesentlichen kein Öldruck an den Druckraum anliegt. Vorzugsweise kann hierfür vorgesehen sein, dass die Pleuelstange 1 ein Schaltventil (nicht dargestellt) aufweist, welches den Zufluss von Öl durch die Druckölleitung 25 steuert. Insbesondere kann das Schaltventil als elektromagnetisch betätigbares, hydraulisches Schaltventil ausgebildet sein, wobei das Schaltelement in diesem Fall besonders bevorzugt elektrisch schaltbar ist und insbesondere mittels einer zusätzlich in der Pleuelstange angeordneten, hier nicht dargestellten Induktionseinrichtung über eine im Kurbelgehäuse vorzugsweise ortsfest angeordnete Magneteinrichtung betätigt werden kann, mittels derer ein Strom induziert werden kann, welcher zur Betätigung des Schaltelements dient.
  • Vorzugsweise weist ein solches Schaltventil zwei Schaltstellungen auf, nämlich eine erste Schaltstellung, in welchem der Druckraum 24 drainiert wird, und eine zweite Schaltstellung, in welcher der Aktuator mit Öldruck beaufschlagt wird und daher Öl zugeführt wird. Bevorzugter weist ein solches Schaltventil zusätzlich eine dritte, neutrale Schaltstellung auf, in welcher die Druckölleitung 25 verschlossen bzw. blockiert wird und der jeweils vorliegende Schaltzustand des zweiten Schraubgetriebes 16 ohne eine Betätigung des Schaltventils erhalten bleibt.
  • In der in 2 dargestellten Ruhelage verschließt der Kolben 22 unter der Federkraft der ersten Feder 30 die Druckölleitung 25 und die Pleuelstange 1 verbleibt in ihrer langen Position. Damit beim Kaltstart keine Druckwelle zu einer Verkürzung der Pleuelstange 1 führt, kann in der Druckölleitung 25 ein temperatursensitive Durchflusssteuerelement, beispielsweise mit Wachs als Dehnstoff, angeordnet sein (nicht dargestellt). Mit dem temperatursensitiven Durchflusssteuerelement kann im kalten Zustand die Druckölleitung 25 geschlossen werden. Die Druckölleitung wird erst dann wieder freigegeben, wenn eine ausreichend hohe Temperatur den Dehnstoff ausdehnt und ein entsprechender Ventilkörper den Strömungsquerschnitt der Druckölleitung 25 öffnet. Somit kann beim Kaltstart der Brennkraftmaschine eine Verkürzung der Pleuelstange 1 vermieden werden.
  • Die in den 3 und 6 entsprechen im Wesentlichen der in 2 dargestellten zweiten Ausführung, wobei der Bolzen 29 durch einen Innensechskantschraube gebildet ist. Der Kolben 22 ist dabei bei erhöhtem Druck im Druckraum 24 in seiner oberen Stellung dargestellt, welcher der minimalen Länge der Pleuelstange entspricht. Als Sicherung des Bolzens 29 gegen Verdrehen ist quer zur Längsachse ein Sicherungsbolzen 29a – beispielsweise eine Wurmschraube – angeordnet.
  • Bei den im Vorhergehenden exemplarisch erläuterten Ausführungsvarianten handelt es sich lediglich um Beispiele, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einem exemplarischen Ausführungsvariante gegeben, wobei Änderungen, insbesondere Kombinationen von einzelnen Merkmalen verschiedener Ausführungsvarianten, im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile vorgenommen werden können, ohne den offenbarten Schutzbereich zu verlassen.
  • 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 06/115898 A1 [0001]
    • US 5406911 A [0001]
    • GB 441666 A [0001]
    • DE 4226361 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Längenverstellbare Pleuelstange (1) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem ersten Stangenteil (2) und einem zweiten Stangenteil (4), welche beiden Stangenteile (2, 4) relativ zueinander über zumindest ein erstes Schraubgetriebe, insbesondere in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1), verschiebbar sind, wobei das erste Schraubgetriebe (6) zwei miteinander im Gewindeeingriff stehende Gewindeteile (7, 8) aufweist, von denen ein erster Gewindeteil (7) durch eine erste Mutter (9) bzw. erste Spindel (10) und ein zweiter Gewindeteil (8) durch eine erste Spindel (10) bzw. erste Mutter (9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schraubgetriebe (6) über ein zweites Schraubgetriebe (16) mechanisch betätigbar ist, wobei das zweite Schraubgetriebe (16) zwei miteinander im Eingriff stehende Getriebeteile (17, 18) aufweist, von denen ein erster Getriebeteil (17) durch eine zweite Mutter (19) bzw. zweite Spindel (10) und ein zweiter Getriebeteil (8) durch eine zweite Spindel (10) bzw. zweite Mutter (9) gebildet ist.
  2. Pleuelstange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spindel (10) und/oder die zweite Spindel (20) ein Außengewinde bzw. eine Außenschrägverzahnung und die korrespondierende erste Mutter (9) bzw. zweite Mutter (19) ein Innengewinde bzw. eine Innenschrägverzahnung aufweist.
  3. Pleuelstange (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schraubgetriebe (6) und das zweite Schraubgetriebe (16) – bezogen auf eine mechanische Wirkrichtung – seriell hintereinander, vorzugsweise achsgleich mit der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) angeordnet sind,
  4. Pleuelstange (1) nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Gewindeteil (7) des ersten Schraubgetriebes (6) mit einem zweiten Getriebeteil (18) des zweiten Schraubgetriebes (16) drehfest verbunden oder mit diesem einteilig ausgeführt ist.
  5. Pleuelstange (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der drehfest mit dem zweiten Getriebeteil (18) des zweiten Schraubgetriebes (16) verbundene oder mit diesem einteilig ausgeführte erste Gewindeteil (7) des ersten Schraubgetriebes (6) drehbar und in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) unverschiebbar im ersten Stangenteil (2) gelagert ist.
  6. Pleuelstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem zweiten Schraubgetriebe (16) abgewandte zweiter Gewindeteil (8) des ersten Schraubgetriebes (6) mit dem zweiten Stangenteil (4) fest verbunden oder integral mit diesem ausgeführt ist, wobei vorzugsweise die relative Drehlage der Stangenteile (2, 4) zueinander durch zumindest eine Verdrehsicherungseinrichtung (12) fixiert ist.
  7. Pleuelstange (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drehfest mit einem ersten Gewindeteil (7) des ersten Schraubgetriebes (6) verbundene zweite Getriebeteil (18) des zweiten Schraubgetriebes (16) drehbar und in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) unverschiebbar im ersten Stangenteil (2) gelagert ist.
  8. Pleuelstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem ersten Schraubgetriebe (6) abgewandte erste Getriebeteil (17) des zweiten Schraubgetriebes (16) in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) verschiebbar und verdrehfest im ersten Stangenteil (4) gelagert ist.
  9. Pleuelstange (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus Leichtmetall bestehende erste Getriebeteil (17) durch zumindest eine erste Feder (30) in eine definierte Hubstellung bringbar ist.
  10. Pleuelstange (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten Feder (30) entgegen gerichtete zweite Feder (31) auf den ersten Getriebeteil (18) einwirkt.
  11. Pleuelstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Getriebeteil (18) einen Kolben (22) aufweist oder als Kolben (22) ausgebildet ist, welcher mit einer dem ersten Schraubgetriebe (6) abgewandten Stirnseite (23) an einen Druckraum (24) grenzt, in welchen zumindest eine Druckölleitung (25) einmündet, wobei vorzugsweise in der Druckölleitung (25) ein temperatursensitives Durchflusssteuerelement angeordnet ist.
  12. Hubkolbenmaschine mit einer längenverstellbaren Pleuelstange (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine nach Anspruch 12.
DE102016215280.7A 2015-08-14 2016-08-16 Längenverstellbare Pleuelstange Withdrawn DE102016215280A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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