DE102017110363A1 - Longer adjustable connecting rod with two telescopic connecting rod sections - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel mit zwei teleskopierbaren Pleuelabschnitten. Ein Pleuelabschnitt weist einen Zylinder auf, in den der Kolben des anderen Pleuelabschnittes eingreift. Der Zylinder ist durch einen Deckel verschlossen, durch den sich hindurch die Kolbenstange des einen Pleuelabschnittes hindurch erstreckt. Die Erfindung sieht vor, dass der Pleuelabschnitt mit dem Kolben einstückig hergestellt und anschließend gebrochen wird, um den Deckel des Zylinders auffädeln zu können. Im Anschluss wird die Kolbenstange stoffschlüssig wieder zusammengefügt, beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen.The invention relates to a length-adjustable connecting rod with two telescopic connecting rod sections. A connecting rod portion has a cylinder, in which engages the piston of the other connecting rod portion. The cylinder is closed by a lid through which extends the piston rod of a connecting rod section. The invention provides that the connecting rod portion is made in one piece with the piston and then broken, in order to thread the lid of the cylinder can. Subsequently, the piston rod is reconnected cohesively, for example by electron beam welding.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein längenverstellbares Pleuel mit zwei teleskopierbaren Pleuelabschnitten, wobei mindestens ein Pleuelabschnitt an einem Ende einen Kolben und am anderen Ende ein Pleuelauge aufweist, wobei Pleuelauge und Kolben über eine Kolbenstange miteinander verbunden sind.The invention relates to a length-adjustable connecting rod with two telescopic connecting rod sections, wherein at least one connecting rod section at one end has a piston and at the other end a connecting rod, wherein connecting rod and piston are connected to each other via a piston rod.

Bei Verbrennungshubkolbenmotoren gibt es Entwicklungstendenzen, das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs zu ändern. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie beispielsweise die Kolbenwellenlagerung anzuheben oder abzusenken oder aber auch die Pleuellängen verstellbar zu gestalten. Das kann z.B. dadurch geschehen, dass die Lagerung des Pleuelauges über einen Exzenter verstellbar ausgeführt wird, oder dadurch, dass das Pleuel aus zwei teleskopierbaren Pleuelabschnitten besteht, wobei der eine Abschnitt einen Zylinder aufweist, in den der andere Pleuelabschnitt mit einem Kolben eintaucht. Pleuelauge und Kolben sind bei dieser Ausführung über eine Kolbenstange miteinander verbunden, die durch einen Deckel, mit dem der Zylinder des anderen Pleuelabschnittes abgedichtet ist, hindurchgeführt werden muss. Eine solche Ausführung zeigt beispielsweise die WO2015/055582 . Dort ist der Kolben mithilfe einer Zylinderschraube an das untere Ende des oberen Pleuelabschnittes angeschraubt. Diese Konstruktion erlaubt es, Deckel und andere Bauteile auf die Kolbenstange aufzuschieben, und erst dann den Kolben aufzuschrauben.In combustion stroke piston engines, there are development tendencies to change the compression ratio during operation. For this purpose, there are various possibilities, such as raising or lowering the piston shaft bearing or else to make the connecting rod lengths adjustable. This can be done, for example, that the bearing of the connecting rod via an eccentric is made adjustable, or in that the connecting rod consists of two telescopic connecting rod sections, wherein the one section has a cylinder, in which the other connecting rod portion is immersed with a piston. Connecting rod and piston are connected to each other in this embodiment via a piston rod, which must be passed through a lid with which the cylinder of the other connecting rod is sealed. Such an embodiment shows, for example, the WO2015 / 055582 , There, the piston is screwed by means of a cylinder screw to the lower end of the upper connecting rod section. This construction allows the lid and other components to be pushed onto the piston rod, and only then unscrew the piston.

Nachteilig an dieser Lösung ist allerdings, dass die Kolbenstange verhältnismäßig massiv ausgebildet sein muss, da sie im Inneren die Befestigungsschraube für den Kolben aufnehmen muss.A disadvantage of this solution, however, is that the piston rod must be made relatively solid, since it must accommodate the mounting screw for the piston inside.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein längenverstellbares Pleuel zur Verfügung zu stellen, bei dem die Kolbenstange verhältnismäßig schlank ausgebildet sein kann.Against this background, the invention has for its object to provide a length-adjustable connecting rod available, in which the piston rod can be made relatively slim.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenstange eine Fügestelle aufweist, an der die Kolbenstange stoffschlüssig zusammengefügt ist.This object is achieved in that the piston rod has a joint to which the piston rod is joined together in a material fit.

Wie beim Stand der Technik auch, können vor dem Zusammenfügen der beiden Teile des einen Pleuelabschnitts sämtliche Bauteile, die beim zusammengebauten Zustand des längenverstellbaren Pleuels die Kolbenstange umgeben müssen, aufgefädelt werden, bevor die Kolbenstange an der Fügestelle zusammengefügt wird.As in the prior art, before assembly of the two parts of a connecting rod section all components that must surround the piston rod in the assembled state of the length-adjustable connecting rod, can be threaded before the piston rod is joined together at the joint.

Besonders bevorzugt wird hierbei, wenn die Kolbenstange nach einstückigem Herstellen des Pleuelabschnitts gebrochen (gecrackt) und wieder zusammengefügt wird. Dieses Cracken ist ein gängiges Verfahren, um Passflächen zu erreichen, die ein genaues Wiederzusammenfügen von zwei Teilen ermöglichen. Der Vorteil für das hier in Rede stehende Pleuel ist dabei, dass das Pleuel in einem herkömmlichen Schmiedeprozess hergestellt werden kann und nach dem Zusammenfügen der gebrochenen Abschnitte wieder exakt die gleiche Form einnimmt wie vor dem Cracken. Zudem müssen keine zusätzlichen Passflächen eingearbeitet werden, die ein passgenaues Zusammenfügen der Kolbenstange sicherstellt.In this case, it is particularly preferred if the piston rod is broken (cracked) after piece production of the connecting rod section and reassembled. This cracking is a common method to achieve mating surfaces that allow for accurate reassembly of two parts. The advantage of the connecting rod in question here is that the connecting rod can be produced in a conventional forging process and after joining the broken sections again assumes exactly the same shape as before cracking. In addition, no additional mating surfaces must be incorporated, which ensures a perfect fit assembly of the piston rod.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fügestelle an dem augenseitigen Ende der Kolbenstange vorgesehen. Sie befindet sich damit unmittelbar unterhalb des dem Hubkolben des Verbrennungsmotors zugeordneten kleinen Pleuelauge.According to a preferred embodiment, the joint is provided at the eye-side end of the piston rod. It is thus located directly below the piston of the engine associated small connecting rod.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuelabschnittes für ein längenverstellbares Pleuel, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass nach einstückigem Herstellen des Pleuelabschnitts die Kolbenstange gebrochen (gecrackt) und nach Montage von zumindest Teilen des anderen Pleuelabschnitts wieder zusammengefügt wird. Die dem anderen Pleuelabschnitt zugerechneten Teile sind dabei in aller Regel der Deckel, der den Zylinderraum des anderen Pleuelabschnittes abschließt und von der Kolbenstange durchdrungen wird.The invention also relates to a method for producing a connecting rod section for a length-adjustable connecting rod, wherein the method is characterized in that after one piece manufacturing the connecting rod section, the piston rod broken (cracked) and is reassembled after assembly of at least parts of the other connecting rod. The parts attributed to the other connecting rod section are, as a rule, the cover which closes the cylinder space of the other connecting rod section and is penetrated by the piston rod.

Besonders bevorzugt wird, wenn die Kolbenstange an der Fügestelle elektronenstrahlverschweißt wird. Allerdings sind auch andere stoffschlüssige Fügeverfahren denkbar, wie z.B. Hartlöten.It is particularly preferred if the piston rod is electron beam welded at the joint. However, other cohesive joining methods are conceivable, such as e.g. Brazing.

Obwohl das Zusammenfügen der Kolbenstange auch dann ausgeführt werden kann, wenn das längenverstellbare Pleuel insgesamt zusammengebaut wurde, wird erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Zusammenfügen der Kolbenstange erfolgt, nachdem der Deckel, mit dem der Zylinder in dem anderen Pleuelabschnitt verschlossen wird, auf die Kolbenstange aufgefädelt wurde und bevor die beiden teleskopierbaren Pleuelabschnitte ineinander gesteckt werden. Das hat den Vorteil, dass die Fügestelle beim Zusammenfügen der Kolbenstange weit weg von anderen, möglicherweise wärmeempfindlichen, Bauteilen zu liegen kommt.Although the assembly of the piston rod can be carried out even when the length-adjustable connecting rod has been assembled as a whole, it is preferred according to the invention that the assembly of the piston rod takes place after the lid, with which the cylinder is closed in the other connecting rod section, has been threaded onto the piston rod and before the two telescopic connecting rod sections are inserted into each other. This has the advantage that the joint is far away from other, possibly heat-sensitive, components when assembling the piston rod.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 in einer schematischen Ansicht ein längenverstellbares Pleuel, und in
  • 2 den einen Pleuelabschnitt aus 1 vor der Montage in den anderen Pleuelabschnitt.
In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:
  • 1 in a schematic view of an adjustable length connecting rod, and in
  • 2 the one connecting rod section 1 before mounting in the other connecting rod section.

Wie aus 1 ersichtlich ist, besteht das längenverstellbare Pleuel 1 aus einem unteren Pleuelabschnitt 2 und einem oberen Pleuelabschnitt 3. Der untere Pleuelabschnitt weist ein großes Pleuelauge 4 auf, mit dem das Pleuel auf der Kurbelwelle gelagert ist, während der obere Pleuelabschnitt ein kleines Pleuelauge 5 aufweist, welcher den hier nicht dargestellten Kolbenbolzen des Hubkolbens eines Verbrennungsmotors aufnimmt. How out 1 it can be seen, there is the length-adjustable connecting rod 1 from a lower connecting rod section 2 and an upper connecting rod section 3 , The lower connecting rod section has a large connecting rod eye 4 on, with the connecting rod is mounted on the crankshaft, while the upper connecting rod section a small connecting rod eye 5 has, which receives the piston pin, not shown here, of the reciprocating piston of an internal combustion engine.

Der untere Pleuelabschnitt 2 weist einen radial vom großen Pleuelauge 4 abstehenden Zylinder 6 auf, der am oberen Ende durch einen Zylinderdeckel 7 verschlossen ist.The lower connecting rod section 2 has a radial from the big connecting rod eye 4 protruding cylinder 6 on, at the top by a cylinder cover 7 is closed.

Innerhalb des Zylinders 6 ist ein sich an dem unteren Ende des oberen Pleuelabschnitts 2 befindlicher Kolben 8 angeordnet. Der Kolben 8 ist in 1 in einer Mittelstellung dargestellt, in der er den Zylinder 6 in zwei Druckräume 9 und 10 unterteilt. Von dem Kolben 8 aus erstreckt sich eine Kolbenstange 11 des oberen Pleuelabschnitts 3 durch den Zylinderdeckel 7 hindurch und endet an dem kleinen Pleuelauge 5. Der Zylinderdeckel 7 weist eine Dichtung 12 auf, die die Kolbenstange 11 umgibt. In gleicher Weise weist der Kolben 8 ebenfalls Dichtungen 13 und 14 auf. Die Unterseite des Zylinderdeckels 7 bildet einen Anschlag 15, wenn sich der Kolben 8 in der oberen Stellung befindet, während der Zylinderboden einen Anschlag 16 bildet, wenn sich der Kolben in der unteren Stellung befindet.Inside the cylinder 6 is a at the lower end of the upper connecting rod section 2 located piston 8th arranged. The piston 8th is in 1 shown in a middle position in which he is the cylinder 6 in two pressure chambers 9 and 10 divided. From the piston 8th out extends a piston rod 11 of the upper connecting rod section 3 through the cylinder cover 7 through and ends at the small connecting rod eye 5 , The cylinder cover 7 has a seal 12 on that the piston rod 11 surrounds. In the same way, the piston 8th also seals 13 and 14 on. The underside of the cylinder cover 7 makes a stop 15 when the piston 8th in the upper position, while the cylinder bottom has a stop 16 forms when the piston is in the lower position.

Am oberen Ende des unteren Pleuelabschnitts 2 ist eine Verdrehsicherung 17 vorgesehen, die mit einer flachen Stelle 18 des oberen Pleuelabschnitts 3 zusammenwirkt. Unterhalb des kleinen Pleuelauges 5 ist in der Kolbenstange 11 eine Trenn-/Fügestelle 19 ausgebildet, an welcher der obere Pleuelabschnitt 3 gebrochen und anschließend durch Elektronenstrahlschweißen wieder zusammengefügt wird.At the upper end of the lower connecting rod section 2 is an anti-twist device 17 provided with a flat spot 18 of the upper connecting rod section 3 interacts. Below the small connecting rod eye 5 is in the piston rod 11 a separating / joining point 19 formed, on which the upper connecting rod section 3 broken and then reassembled by electron beam welding.

Die Funktionsweise des längenverstellbaren Pleuels 1 wird im Folgenden kurz erläutert. Die beiden Druckräume 9 und 10 sind jeweils über eine Ablaufleitung, in der sich jeweils ein nicht dargestelltes Rückschlagventil befindet, und über ein ansteuerbares Sperrventil mit der Ölversorgung des Verbrennungsmotors verbunden. Die Verstellung des Pleuels erfolgt dadurch, dass eine der Druckkammern geöffnet wird, so dass Öl abfließen kann. Aufgrund der Massenkräfte bewegt sich der Kolben dann in Richtung des drucklosen Druckraums, bis er den jeweiligen Anschlag erreicht hat. Zurückweichen kann der Kolben 8 nicht, da der andere Druckraum aufgrund des Rückschlagventils zwar mit Öl befüllt werden kann, das Öl aber nicht ablaufen kann. Soll eine andere Pleuellänge eingestellt werden, so verhält es sich genau anders herum. Der eine Druckraum wird geschlossen und der andere geöffnet. Durch die auf den oberen Pleuelabschnitten einwirkenden Kräfte bewegt sich der Kolben dann wiederum in Richtung des drucklosen Druckraums.The functioning of the length-adjustable connecting rod 1 is briefly explained below. The two pressure chambers 9 and 10 are each connected via a drain line, in each of which a non-illustrated check valve is located, and connected via a controllable check valve with the oil supply to the engine. The adjustment of the connecting rod takes place in that one of the pressure chambers is opened, so that oil can drain off. Due to the inertial forces, the piston then moves in the direction of the pressure-free pressure chamber until it has reached the respective stop. The piston can recede 8th not, because the other pressure chamber can be filled with oil because of the check valve, but the oil can not drain. If another connecting rod length is to be set, it is exactly the other way round. One pressure chamber is closed and the other opened. By acting on the upper connecting rod forces, the piston then moves again in the direction of the pressure-free pressure chamber.

Im Folgenden wird näher erläutert, wie das längenverstellbare Pleuel 1 hergestellt und zusammengebaut wird.The following explains in more detail how the length-adjustable connecting rod 1 manufactured and assembled.

Zunächst wird der in 2 dargestellte obere Pleuelabschnitt 3 einschließlich kleines Pleuelauge 5 und Kolben 8 einstückig, beispielsweise durch Schmieden hergestellt. Der so hergestellte obere Pleuelabschnitt 3 wird an der Trenn-/Fügestelle 19 gecrackt, so dass das kleine Pleuelauge 5 von der Kolbenstange 11 abgenommen werden kann. Dann wird der Zylinderdeckel 7 auf die Kolbenstange 11 aufgefädelt. Nachdem sämtliche Bauteile, die auf der Kolbenstange 11 sitzen müssen, aufgefädelt wurden, wird das kleine Pleuelauge an der Fügestelle 19 mit der Kolbenstange 11 verbunden, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen. Der obere Pleuelabschnitt hat jetzt das Aussehen wie in 2. Der so komplettierte obere Pleuelabschnitt 3 wird dann mit dem Kolben 8 in den Zylinder 6 des unteren Pleuelabschnittes 2 eingesetzt, wobei der Zylinderdeckel 7 in üblicher Weise, beispielsweise über ein Gewinde oder auch durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren mit dem Zylinder verbunden wird. Schließlich kann auch die Verdrehsicherung 17 aufgebracht werden. Das Pleuel ist nun fertig und kann eingebaut werden.First, the in 2 illustrated upper connecting rod section 3 including small connecting rod eye 5 and pistons 8th in one piece, for example produced by forging. The upper connecting rod section thus produced 3 is at the separation / joint 19 cracked, leaving the small connecting rod eye 5 from the piston rod 11 can be removed. Then the cylinder cover 7 on the piston rod 11 threaded. After all the components on the piston rod 11 have to sit, were threaded, the small connecting rod eye at the joint 19 with the piston rod 11 connected, preferably by electron beam welding. The upper connecting rod section now has the appearance as in 2 , The so completed upper connecting rod section 3 then with the piston 8th in the cylinder 6 of the lower connecting rod section 2 used, with the cylinder cover 7 is connected in a conventional manner, for example via a thread or by a cohesive joining method with the cylinder. Finally, the rotation can also 17 be applied. The connecting rod is now ready and can be installed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2015/055582 [0002]WO 2015/055582 [0002]

Claims (8)

Längenverstellbares Pleuel (1) mit zwei teleskopierbaren Pleuelabschnitten (2, 3), wobei mindestens ein Pleuelabschnitt (3) an einem Ende einen Kolben (8) und am anderen Ende ein Pleuelauge (5) aufweist, wobei Pleuelauge (5) und Kolben (8) über eine Kolbenstange (11) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11) eine Fügestelle (19) aufweist, an der die Kolbenstange (11) stoffschlüssig zusammengefügt ist.Length-adjustable connecting rod (1) with two telescopic connecting rod sections (2, 3), wherein at least one connecting rod section (3) has a piston (8) at one end and a connecting rod eye (5) at the other end, connecting rod eye (5) and piston (8 ) via a piston rod (11) are interconnected, characterized in that the piston rod (11) has a joint (19) on which the piston rod (11) is joined together in a material fit. Längenverstellbares Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11) nach einstückigem Herstellen des Pleuelabschnitts (3) gebrochen (gecrackt) und wieder zusammengefügt ist.Length adjustable connecting rod to Claim 1 , characterized in that the piston rod (11) after one piece manufacturing of the connecting rod section (3) broken (cracked) and is reassembled. Längenverstellbares Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestelle (19) an dem augenseitigen Ende der Kolbenstange (11) vorgesehen ist.Length adjustable connecting rod to Claim 1 or 2 , characterized in that the joint (19) is provided at the eye-side end of the piston rod (11). Verfahren zum Herstellen eines Pleuelabschnitts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einstückigem Herstellen des Pleuelabschnitts (3) die Kolbenstange (11) gebrochen (gecrackt) und nach Montage von zumindest Teilen (Zylinderdeckel (7)) des anderen Pleuelabschnitts (2) wieder zusammengefügt wird.Method for producing a connecting rod section Claim 1 , characterized in that after integrally producing the connecting rod section (3), the piston rod (11) broken (cracked) and after assembly of at least parts (cylinder cover (7)) of the other connecting rod section (2) is reassembled. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange an der Fügestelle (19) elektronenstrahlverschweißt wird.Method according to Claim 4 , characterized in that the piston rod at the joint (19) is electron beam welded. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11) hartgelötet wird.Method according to Claim 4 , characterized in that the piston rod (11) is brazed. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11) an der Fügestelle durch Reibschweißen verbunden wird.Method according to Claim 4 , characterized in that the piston rod (11) is connected at the joint by friction welding. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Pleuelabschnitt (2) einen Zylinder (6) aufweist, in den der eine Pleuelabschnitt (3) mit seinem Kolben (8) eintaucht, wobei der Zylinder (6) durch einen Deckel (7) abschließbar ist, der eine Durchgangsöffnung für die Kolbenstange (11) des einen Pleuelabschnitts (3) aufweist, wobei vor dem Zusammenfügen der Kolbenstange (11) zuerst der Deckel (7) auf die Kolbenstange (11) aufgefädelt wird.Method according to one of Claims 4 to 7 , characterized in that the other connecting rod portion (2) comprises a cylinder (6) into which a connecting rod portion (3) with its piston (8) is immersed, wherein the cylinder (6) by a lid (7) is lockable, the a passage opening for the piston rod (11) of a connecting rod section (3), wherein before the assembly of the piston rod (11) first the lid (7) is threaded onto the piston rod (11).
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