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Die Erfindung betrifft ein Pleuel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels einer Verstellung der effektiven Pleuelschaftlänge, wobei ein Exzenterhebel der Verstelleinrichtung axial zwischen einer ersten Wange und einer zweiten Wange eines Pleuelauges angeordnet ist, wobei der Exzenterhebel kraft- und/oder stoffschlüssig mit einem Exzenterkörper verbunden ist, wobei der als Wellenzapfen mit einer exzentrisch angeordneten Kolbenbolzenbohrung ausgebildete Exzenterkörper über seine Außenmantelfläche in den Wangen des Pleuelauges drehbar gelagert ist, wobei mittels eines in die Kolbenbolzenbohrung einfügbaren Kolbenbolzen eine exzentrische Verbindung zwischen dem Pleuelauge und einem Arbeitskolben der Zylindereinheit herstellbar ist, und mit einer Schmierölversorgungseinrichtung, mittels der zumindest zwischen dem Exzenterkörper und dem Kolbenbolzen ein Schmierölfilm erzeugbar ist.
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Bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine kann bekanntermaßen durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses ε, welches durch das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes einer Zylindereinheit zum Volumen des Kompressionsraumes definiert wird, der Wirkungsgrad gesteigert und folglich der Kraftstoffverbrauch verringert werden. Allerdings kann es bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen im Volllastbetrieb bei sehr hohen Verdichtungsverhältnissen zu unkontrollierten Selbstzündungen, dem sogenannten Klopfen, kommen. Um dies zu Vermeiden und dennoch den hohen Wirkungsgrad bei einer hohen Verdichtung zu nutzen, ist es zweckmäßig, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb demgegenüber mit einem verringerten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.
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Aus dem Stand der Technik sind sogenannte VCR-Pleuel (variable compression ratio) bekannt. Bei einem derartigen Pleuel kann zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses die Lage eines Arbeitskolbens der Zylindereinheit zur Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine durch Verstellen einer effektiven Pleuelschaftlänge, welche durch den Abstand zwischen einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle (großes oder unteres Pleuelauge) und einem mit dem Arbeitskolben verbundenen Kolbenbolzen (kleines oder oberes Pleuelauge) definiert wird, verstellt werden. Bei einer derartigen Verstelleinrichtung steht das Pleuel über einen am oberen Pleuelauge angeordneten Exzenterkörper mit dem Arbeitskolben in Verbindung. Dabei ist der Exzenterkörper als ein im Pleuelauge verdrehbarer Wellenzapfen ausgebildet, welcher in einer exzentrischen Bohrung über ein Kolbenbolzenlager den Kolbenbolzen aufnimmt. Der Exzenterkörper ist mit einem Exzenterhebel drehfest verbunden, welcher beispielsweise über eine oder zwei an dem Exzenterhebel angelenkte Hebelstangen mittels einer elektrisch ansteuerbaren Aktuatorik zwischen einer ersten Endstellung, entsprechend einer ersten effektiven Pleuelschaftlänge für eine niedrige Verdichtung, und einer zweiten Endstellung, entsprechend einer zweiten effektiven Pleuelschaftlänge für eine hohe Verdichtung, verstellbar ist.
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Die
DE 10 2005 055 199 A1 zeigt ein derartiges VCR-Pleuel mit einer verstellbaren effektiven Pleuelschaftlänge zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses. Die Verstellung der effektiven Pleuelschaftlänge erfolgt durch Verdrehen eines in einem Pleuelauge gelagerten Exzenterkörpers. Der Exzenterkörper ist mit einem Exzenterhebel verbunden, an dem zwei Hebelstangen angelenkt sind. An den Hebelstangen ist jeweils ein Kolben angelenkt, der in einem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum geführt ist. Die Arbeitsräume können durch ein mittels eines elektrischen Aktuators ansteuerbaren 3/2-Wegeventils hydraulisch beaufschlagt oder entlastet werden, um über die jeweils beaufschlagte Hebelstange den Exzenterhebel mit dem Exzenterkörper zu verdrehen. Dadurch kann der Kolbenbolzen mit dem Arbeitskolben entweder in Richtung einer längeren effektiven Pleuelschaftlänge zum Herbeiführen eines höheren Verdichtungsverhältnisses oder in Richtung zu einer kürzeren effektiven Pleuelschaftlänge zum Herbeiführen eines niedrigeren Verdichtungsverhältnisses verstellt werden.
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Eine Verbindung zwischen einem Exzenterkörper und einem Exzenterhebel ist häufig als eine drehfest im Eingriff stehende Verzahnung der Bauteile ausgebildet, wie beispielsweise die
DE 10 2005 055 199 A1 oder die
DE 10 2015 213 281 A1 zeigen. Alternativ dazu zeigt die
DE 10 2013 014 090 A1 ein Pleuel, bei dem auf Verzahnungen an einem Exzenterkörper sowie an einem Exzenterhebel verzichtet wurde und der Exzenterkörper mit dem Exzenterhebel stoffschlüssig durch Verschweißen verbunden ist.
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Eine Anordnung eines Exzenterhebels an einem Pleuelauge kann prinzipiell in zwei verschiedene Ausführungen aufgebaut sein. Bei einer ersten Ausführung eines Pleuels, wie es beispielsweise die
DE 10 2015 213 281 A1 oder die
DE 10 2013 014 090 A1 zeigen, besteht der Exzenterhebel aus zwei Exzenterhebelsegmenten oder aus einem zweischenkligen Exzenterhebelsegment, die in Axialrichtung gesehen vor und/oder hinter einem Pleuelauge positioniert sind. Der Exzenterkörper ist in dem Pleuelauge drehbar gelagert angeordnet und mit den axial äußeren Exzenterhebelsegmenten drehfest verbunden. Bei einer zweiten Ausführung besteht das Pleuelauge aus zwei Wangen, wie dies beispielsweise die
DE 10 2005 055 199 A1 oder die
DE 10 2013 224 270 B3 zeigen. Der Exzenterhebel ist hierin axial zwischen denen beiden Wangen angeordnet.
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Eine Schmierölversorgungseinrichtung für eine Schmierung der zueinander beweglichen Bauteile Exzenterkörper und Kolbenbolzen beziehungsweise Exzenterkörper und Pleuelauge zeigt für die beschriebene erste Ausführung einer Anordnung eines Exzenterhebels an einem Pleuelauge beispielsweise die
DE 10 2015 103 201 A1 . In ein Pleuelauge und in einen Exzenterkörper sind sich in Radialrichtung des Exzenterkörpers beziehungsweise des Pleuelauges erstreckende Schmierölbohrungen eingebracht, mittels denen sich bei einem Schmieröldurchfluss einerseits zwischen Pleuelauge und Exzenterkörper und anderseits zwischen Exzenterkörper und Kolbenbolzen ein Schmierölfilm aufbaut. Die oder jede Schmierölbohrung des Exzenterkörpers verfügt über einen größeren Durchmesser als die oder jede Schmierölbohrung des Pleuelauges, um für die Schmierung zwischen Exzenterkörper und Kolbenbolzen ein Schmierölreservoir bereitzustellen.
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Als problematisch hat sich nach alldem überraschenderweise eine Schmierölversorgungseinrichtung für eine an sich hinsichtlich Kosten, Konstruktion und Kompaktheit sowie Lagerkräfteverteilung vorteilhafte Anordnung eines Exzenterhebels an einem Pleuelauge erwiesen, bei welcher der Exzenterhebel axial zwischen zwei Pleuelaugenwangen angeordnet ist, wie bei der zweiten oben beschriebenen Ausführung, gleichzeitig aber der Exzenterkörper und der Exzenterhebel unter Verzicht auf eine Verzahnung kraft- und/oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten (Stoffschlussverbindung), Schweißen (Stoffschlussverbindung), Pressen (Kraftschlussverbindung beziehungsweise Reibschlussverbindung) oder Pressen und Löten (Kraft-Stoffschlussverbindung beziehungsweise Reib-Stoffschlussverbindung), miteinander verbunden sind. Bei einer derartigen Anordnung wurde bisher zur Schmierölversorgung der Kolbenbolzenbohrung für jede Verdichtungsstellung des Pleuels jeweils eine Schmierölbohrung vorgesehen, welche radial durch den axial mittig zwischen den Pleuelaugenwangen angeordneten Exzenterhebel geführt sind sowie in der radialer Flucht dieser Bohrungen zwei weitere Schmierölbohrungen, welche radial durch den in dem Exzenterhebel angeordneten Exzenterkörper geführt sind. Es hat sich insbesondere herausgestellt, dass die Bohrungen in dem Exzenterhebel zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung bei einer kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Exzenterkörper und dem Exzenterhebel sowie in der Folge zu Spanungsspitzen und damit zu einer unzulässigen Materialbelastung in dem Exzenterhebel führen können.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Pleuel der genannten Art vorzustellen, welches die gerade genannten Nachteile nicht aufweist und welches betriebssicher sowie kostengünstig in der Herstellung ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Pleuel erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Pleuels sind in den Unteransprüchen definiert.
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Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Pleuel, an dessen oberen kleinem Pleuelauge ein Exzenterhebel zum Verstellen eines Kolbenbolzens angeordnet ist, Radialbohrungen, welche durch den Exzenterhebel zum Zweck einer Schmierölversorgung des Kolbenbolzens beziehungsweise der Kolbenbolzenbohrung geführt sind, zu Materialspannungen in dem Exzenterhebel führen können. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine an sich günstige Presslötverbindung zwischen einem in dem Exzenterhebel aufgenommenen Exzenterkörper und dem Exzenterhebel, bei der die Bauteile miteinander verpresst und lokal miteinander verlötet sind, durch Spannungsspitzen im Bereich solcher Bohrungen bei den ständig wiederkehrenden Kräften stark beansprucht werden, welche an dem Exzenterhebel und dem Exzenterkörper bei der Überführung des Kolbenbolzen zwischen zwei Endstellungen des Exzenterhebels angreifen. Im Vergleich dazu sind Radialbohrungen in einem Pleuelauge zumindest weniger problematisch. Eine Verlagerung von Schmierölbohrungen vom Exzenterhebel in das Pleuelauge kann daher die Gesamtbelastung eines Pleuels mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei der Exzenterkörper und Exzenterhebel eine gemeinsame kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindungsfläche aufweisen, erheblich verringern und mögliche Schäden vermeiden.
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Die Erfindung betrifft daher ein Pleuel einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, welches eine Verstelleinrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels einer Verstellung der effektiven Pleuelschaftlänge aufweist. Hierbei ist ein Exzenterhebel der Verstelleinrichtung axial zwischen einer ersten Wange und einer zweiten Wange eines Pleuelauges angeordnet, und der Exzenterhebel ist kraft- und/oder stoffschlüssig mit einem Exzenterkörper verbunden. Außerdem ist der als Wellenzapfen mit einer exzentrisch angeordneten Kolbenbolzenbohrung ausgebildete Exzenterkörper über seine Außenmantelfläche in den Wangen des Pleuelauges drehbar gelagert, wobei mittels eines in die Kolbenbolzenbohrung einfügbaren Kolbenbolzen eine exzentrische Verbindung zwischen dem Pleuelauge und einem Arbeitskolben der Zylindereinheit herstellbar ist. Weiter ist eine Schmierölversorgungseinrichtung vorhanden, mittels der zumindest zwischen dem Exzenterkörper und dem Kolbenbolzen ein Schmierölfilm erzeugbar ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass zumindest in einer der beiden Wangen des Pleuelauges eine an der Wange stirnseitig in Richtung zum Exzenterhebel offene und sich radial durchgehend erstreckende erste Schmieröltasche ausgebildet ist, und dass in dem Exzenterkörper eine sich radial durchgehend erstreckende erste Schmierölbohrung sowie eine sich radial durchgehend erstreckende zweite Schmierölbohrung ausgebildet sind, welche beide der ersten Schmieröltasche zugeordnet sind. Diese Zuordnung ist derartig, dass in einer ersten Endstellung des Exzenterhebels die erste Schmierölbohrung des Exzenterkörpers und die erste Schmieröltasche der Wange des Pleuelauges sowie in einer zweiten Endstellung des Exzenterhebels die zweite Schmierölbohrung des Exzenterkörpers und die erste Schmieröltasche der Wange des Pleuelauges radial hintereinander positioniert sowie miteinander in Fluidverbindung sind.
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Bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist das Verdichtungsverhältnis ε als das Verhältnis des Volumens eines gesamten Zylinderraums einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine zum Volumen eines Kompressionsraums definiert. Unter der effektiven Pleuelschaftlänge eines Pleuels wird der Achsabstand zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, welcher in einem großen Pleuelauge gelagert ist, und einem mit einem Arbeitskolben einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbundenen Kolbenbolzen, welcher in einer Kolbenbolzenbohrung eines in einem kleinen Pleuelauge gelagerten Exzenterkörpers aufgenommen ist, verstanden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend unter der kurzen Bezeichnung Pleuelauge, falls nicht ausdrücklich anders bezeichnet, stets das von der Kurbelwelle entfernt angeordnete, also dem Arbeitskolben zugewandte, üblicherweise kleinere der beiden Pleuelaugen eines Pleuels verstanden, welches häufig auch als oberes Pleuelauge bezeichnet wird.
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Dadurch, dass in dem Pleuelauge beziehungsweise in mindestens in einer Wange des Pleuelauges wenigstens eine Schmieröltasche ausgebildet ist, die mit Schmierölbohrungen in dem Exzenterkörper kommuniziert, ist eine effektive sowie betriebssichere Schmierung der zueinander beweglichen Bauteile Exzenterkörper und Kolbenbolzen an dem Pleuel mit einer Verstelleinrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine sichergestellt. Zusätzlich ist zwischen dem Exzenterkörper und der oder den Pleuelaugenwangen eine Schmiermöglichkeit vorhanden. Außerdem kann eine kosten- und fertigungsgünstige kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung, und insbesondere eine Presslötverbindung, zwischen dem in dem Exzenterhebel aufgenommenen Exzenterkörper und dem Exzenterhebel verwendet werden, ohne das Materialspannungsspitzenden den Exzenterhebel im Verbindungsbereich mit dem Exzenterkörper belasten. Der Exzenterhebel ist hierbei insbesondere nicht durch Bohrungen geschwächt. Zudem vereinfacht sich die Fertigung des Exzenterhebels. Durch die Anordnung der Schmierölversorgungseinrichtung am Pleuelauge und die kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Exzenterhebel und dem Exzenterkörper sowie die Anordnung des Exzenterhebels zwischen zwei Pleuelaugenwangen wird insgesamt eine gleichmäßigere Spannungsverteilung der an einem solchen Pleuel angreifenden Kräfte im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine erreicht.
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Die Verstelleinrichtung kann so ausgeführt sein, dass lediglich eine Schmieröltasche in einer Wange des Pleuelauges vorhanden ist, welche in jeder Endstellung des Exzenterhebels mit jeweils zugeordneten Bohrungen im Exzenterkörper kommuniziert und dabei Schmieröl durchlässt. Demnach ist nicht für jede Endstellung die Ausbildung einer separaten Schmieröltasche im Pleuelauge erforderlich. Diese Schmieröltasche kann in Richtung des Arbeitskolbens gesehen am höchsten Punkt des Pleuelauges in das Pleuel integriert sein.
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Grundsätzlich ist es möglich, für jede Endstellung sowie für weitere mögliche Zwischenstellungen des Exzenterhebels jeweils eine eigene Schmieröltasche in einer Wange oder in beiden Wangen des Pleuelauges vorzusehen, die mit zugeordneten Bohrungen im Exzenterkörper strömungstechnisch kommunizieren. Die Positionen der Schmieröltaschen können an einen jeweiligen Aufbau einer Verstelleinrichtung angepasst sein und an verschiedenen Positionen einer Wange oder der Wangen des Pleuelauges, in Richtung des Arbeitskolbens gesehen, ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auch in der anderen der zwei Wangen des Pleuelauges eine an der Wange stirnseitig in Richtung zum Exzenterhebel offene und sich radial durchgehend erstreckende zweite Schmieröltasche ausgebildet ist, und dass in den Exzenterkörper eine sich radial durchgehend erstreckende dritte Schmierölbohrung sowie eine sich radial durchgehend erstreckende vierte Schmierölbohrung ausgebildet sind, welche beide der zweiten Schmieröltasche zugeordnet sind. Diese Zuordnung ist derartig, dass in einer ersten Endstellung des Exzenterhebels die erste Schmierölbohrung des Exzenterkörpers und die erste Schmieröltasche der ersten Wange des Pleuelauges radial hintereinander positioniert und miteinander in Fluidverbindung sind sowie die dritte Schmierölbohrung des Exzenterkörpers und die zweite Schmieröltasche der zweiten Wange des Pleuelauges radial hintereinander positioniert und miteinander in Fluidverbindung sind. Außerdem ist die Zuordnung so, dass in einer zweiten Endstellung des Exzenterhebels die zweite Schmierölbohrung des Exzenterkörpers sowie die erste Schmieröltasche der ersten Wange des Pleuelauges radial hintereinander positioniert und miteinander in Fluidverbindung sind sowie die vierte Schmierölbohrung und die zweite Schmieröltasche der zweiten Wange des Pleuelauges radial hintereinander positioniert und miteinander in Fluidverbindung sind.
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Demnach kann beidseitig des Exzenterhebels im Pleuelauge jeweils eine Schmieröltasche ausgebildet sein, welche mit entsprechenden zugeordneten Bohrungen im Exzenterkörper hinsichtlich einer Durchströmung von Schmiermittel kommuniziert. Dadurch ist die Effektivität und Betriebssicherheit der Schmierölversorgungseinrichtung weiter erhöht und eine besonders gleichmäßige Schmierung an den beanspruchten Oberflächen der Bauteile, insbesondere am Kolbenbolzen erreicht. Zusätzlich zu der Schmierölversorgung der Kolbenbolzenbohrung wird für die Lagerung des Exzenterkörpers im Pleuelauge beidseitig des Exzenterhebels eine Schmierölversorgung bereitgestellt.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass die beiden Schmieröltaschen in Bezug zum Exzenterhebel diametral gegenüber angeordnet sind, und dass die beiden Schmieröltaschen jeweils einen kreisabschnittförmigen Querschnitt mit gleich großem Flächeninhalt aufweisen. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Schmierölversorgungseinrichtung. Demnach kann bei der Fertigung des Pleuels vor dem Schlitzen/Fräsen des betreffenden Pleuelauges zur Erzeugung von zwei Wangen eine einfache Radialbohrung in das Pleuelauge eingebracht werden. Dadurch werden zwei gleich große Schmieröltaschen geschaffen, welche nach dem Einfügen des Exzenterhebels in eine erzeugte Ausnehmung zwischen den beiden Wangen sich an diesem diametral gegenüberliegenden.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Volumen der oder jeder der Schmieröltaschen des Pleuelauges ungleich dem Volumen einer oder jeder der jeweils zugeordneten Schmierölbohrungen des Exzenterkörpers ist. Dadurch wird ein vorteilhaftes Schmierölreservoir für die Schmierung der betreffenden Bauteile bereitgestellt.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, welche ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit mindestens einem Pleuel, welches gemäß den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche aufgebaut ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine Teildarstellung eines Pleuels gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt C-C der 2,
- 2 eine radiale Draufsicht auf das obere Pleuelauge des Pleuels gemäß 1,
- 3 ein Querschnitt D-D durch das Pleuel gemäß 1 und 2, und
- 4 eine vergrößerte Detailansicht des Pleuels gemäß 3.
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Der Aufbau und die Funktionsweise eines Pleuels
1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einer auf einem Hebelmechanismus beruhenden Verstelleinrichtung
2 zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses ε einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist vorne im Zusammenhang mit dem Stand der Technik ausreichend erläutert worden. Dazu sei beispielsweise auf die erwähnten Druckschriften
DE 10 2005 055 199 A1 und
DE 10 2013 224 270 B3 verwiesen. Die zeichnerische Darstellung in den Figuren beschränkt sich zur Vereinfachung dementsprechend auf ein kurbelwellenfernes Oberteil des Pleuels
1. Die zugehörige Beschreibung kann sich auf die für die Erfindung relevanten Bauteile des Pleuels
1 beschränken.
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Demnach ist ein in 1 dargestellter Exzenterhebel 3 der Verstelleinrichtung 2 an einem oberen kleinen Pleuelauge 4 (2) vorgesehen. Dieses kleinere Pleuelauge 4 ist über einen Pleuelschaft 5 mit einem nicht dargestellten unteren großen Pleuelauge verbunden, welches zur Anordnung des Pleuels 1 auf einem Kurbelzapfen einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildet ist. Der Exzenterhebel 3 weist eine Exzenterbohrung 6 auf, in der ein Exzenterkörper 7 eingesetzt ist. Der Exzenterkörper 7 ist nicht lösbar, in dem gezeigten Beispiel durch eine als Presslötverbindung ausgeführte kraft- und stoffschlüssige Verbindung 17 (4), mit dem Exzenterhebel 3 fest verbunden. Der Exzenterkörper 7 ist als ein Wellenzapfen ausgebildet, der in dem Pleuelauge 4, gegebenenfalls über ein zusätzliches nicht dargestelltes Lager, drehbar gelagert ist.
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Der Exzenterkörper 7 weist eine exzentrisch angeordnete Kolbenbolzenbohrung 8 zur drehbaren Aufnahme eines Kolbenbolzens 9 auf. Die Kolbenbolzenbohrung 8 kann dazu ein hier nicht näher dargestelltes Kolbenbolzenlager aufweisen. Der Kolbenbolzen 9 selbst ist in der Zeichnung lediglich angedeutet. Der Kolbenbolzen 9 ist in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Arbeitskolben einer ebenfalls nicht dargestellten Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden. Da innerhalb des Exzenterkörpers 7 die Kolbenbolzenbohrung 8 beziehungsweise das Kolbenbolzenlager angeordnet ist, lässt sich dessen Lage und damit die Lage des Kolbenbolzens 9 relativ zum Pleuel 1 über ein Verdrehen des Exzenterhebels 3 verstellen.
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Der Exzenterhebel 3 ist über einen nicht dargestellten Hebelmechanismus in bekannter Weise zwischen einer ersten Endstellung für ein niedriges Verdichtungsverhältnis ε_low und einer zweiten Endstellung für ein hohes Verdichtungsverhältnis ε_high verstellbar. Die Figuren zeigen den Exzenterhebel 3 in der ersten Endstellung entsprechend dem niedrigen Verdichtungsverhältnis ε_low. Der Kolbenbolzen 9 befindet sich dabei in der niedrigeren, also in der kurbelwellennäheren von zwei möglichen Positionen, entsprechend der kürzeren von zwei möglichen effektiven Pleuelschaftlängen.
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2 zeigt das Pleuel 1 von oben aus Richtung des Arbeitskolbens gesehen, also hin zu Kurbelwelle. Demnach ist das Pleuelauge 4 längsgeteilt ausgebildet und weist dadurch eine erste Pleuelaugenwange 4a und eine zweite Pleuelaugenwange 4b auf. Die beiden Pleuelaugenwangen 4a, 4b sind mit dem Pleuelschaft 5 jeweils fest, vorzugsweise einstückig verbunden. In einem axialen Zwischenraum, der die beiden Pleuelaugenwangen 4a, 4b voneinander axial trennt, ist der Exzenterhebel 3 angeordnet. In der ersten Pleuelaugenwange 4a ist eine erste Schmieröltasche 10 und in der zweiten Pleuelaugenwange 4a eine zweite Schmieröltasche 11 ausgebildet. Die beiden Pleuelaugenwangen 4a, 4b liegen sich diametral am Exzenterhebel 3 gegenüber und besitzen jeweils einen kreisabschnittförmigen Querschnitt, der zum Exzenterhebel 3 hin offen ist. Weiterhin zeigt 2 eine erste Schmierölbohrung 12 und eine dritte Schmierölbohrung 14, welche in den Exzenterkörper 7 eingebracht sind.
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In 3 und in dem vergrößerten Ausschnitt von 3, welchen die 4 zeigt, wird deutlich, dass in der gezeigten ersten Endstellung des Exzenterhebels 3, entsprechend dem niedrigen Verdichtungsverhältnis ε_low, die erste Schmierölbohrung 12 mit der ersten Schmieröltasche 10 in der ersten Pleuelaugenwange 4a sowie die dritte Schmierölbohrung 14 mit der zweiten Schmieröltasche 11 in der zweiten Pleuelaugenwange 4b radial fluchten. Außerdem sind eine zweite Schmierölbohrung 13 und eine vierte Schmierölbohrung 15 im Exzenterkörper 7 erkennbar. Diese beiden Schmierölbohrungen 13, 15 sind so im Exzenterkörper 7 angeordnet, dass sie in der zweiten Endstellung des Exzenterhebels 3 für ein hohes Verdichtungsverhältnis ε_high mit den zugeordneten ersten und zweiten Schmieröltaschen 10, 11 fluchten und Schmiermittel durchlassen können.
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Die vorhandenen beiden Schmieröltaschen 10, 11 in den beiden Pleuelaugenwangen 4a, 4b sowie die vier Schmierölbohrungen 12, 13, 14, 15 in dem Exzenterkörper 7 bilden zusammen eine Schmierölversorgungseinrichtung 16 des Pleuels 1. Durch diese Schmierölversorgungseinrichtung 16 kann sich in jeder Endstellung des Exzenterhebels 3 ein erster Schmierölfilm 18a zwischen der ersten Pleuelaugenwange 4a des Pleuelauges 4 und dem Exzenterkörper 7 und ein zweiter Schmierölfilm 18b zwischen der zweiten Pleuelaugenwange 4b und dem Exzenterkörper 7 sowie ein dritter Schmierölfilm 19 zwischen dem Exzenterkörper 7 und dem Kolbenbolzen 9 aufbauen. Insbesondere ist die Schmierölversorgung der Kolbenbolzenbohrung 8 jederzeit sichergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pleuel
- 2
- Verstelleinrichtung
- 3
- Exzenterhebel
- 4
- Pleuelauge
- 4a
- Erste Pleuelwange
- 4b
- Zweite Pleuelwange
- 5
- Pleuelschaft
- 6
- Exzenterbohrung
- 7
- Exzenterkörper
- 8
- Kolbenbolzenbohrung
- 9
- Kolbenbolzen
- 10
- Erste Schmieröltasche
- 11
- Zweite Schmieröltasche
- 12
- Erste Schmierölbohrung
- 13
- Zweite Schmierölbohrung
- 14
- Dritte Schmierölbohrung
- 15
- Vierte Schmierölbohrung
- 16
- Schmierölversorgungseinrichtung
- 17
- Verbindung
- 18a
- Erster Schmierölfilm
- 18b
- Zweiter Schmierölfilm
- 19
- Dritter Schmierölfilm
- ε_low
- Niedriges Verdichtungsverhältnis
- ε_high
- Hohes Verdichtungsverhältnis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005055199 A1 [0004, 0005, 0006, 0024]
- DE 102015213281 A1 [0005, 0006]
- DE 102013014090 A1 [0005, 0006]
- DE 102013224270 B3 [0006, 0024]
- DE 102015103201 A1 [0007]
