DE102017121475A1

DE102017121475A1 - Connecting rod for an internal combustion engine with an eccentric adjustment device for adjusting an effective connecting rod length

Info

Publication number: DE102017121475A1
Application number: DE102017121475.5A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schulze; David Huber
Original assignee: Eco Holding 1 GmbH
Current assignee: Eco Holding 1 GmbH
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-08-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pleuel (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge umfassend wenigstens ein Kugelgelenk (24, 25) mit einem an einer Stützstange (10, 11) angeordneten Kugelkopf (26, 27), der in einer Kugelkopfaufnahme (38, 39) eines Kolbens (6, 7) gelagert ist, wobei der Kugelkopf (26, 27) an seiner Außenfläche in der Kugelkopfaufnahme (38, 39) durch Sicherungsmittel (30, 31, 32, 33) gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme (38, 39) gesichert ist.
Erfindungsgemäß sind die Sicherungsmittel (30, 31, 32, 33) als Sicherungsstift ausgebildet sind, welche in Bohrungen (34, 35, 36, 37) des Kolbens (6, 7) angeordnet sind.

The invention relates to a connecting rod (1) for an internal combustion engine with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length comprising at least one ball joint (24, 25) with a ball head (26, 27) arranged on a support rod (10, 11) a ball head receptacle (38, 39) of a piston (6, 7) is mounted, wherein the ball head (26, 27) on its outer surface in the ball head receptacle (38, 39) by securing means (30, 31, 32, 33) against slipping out the ball head receptacle (38, 39) is secured.
According to the invention, the securing means (30, 31, 32, 33) are designed as securing pins which are arranged in bores (34, 35, 36, 37) of the piston (6, 7).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit einem solchen Pleuel.The invention relates to a connecting rod for an internal combustion engine with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length according to the preamble of patent claim 1 and an internal combustion engine with an adjustable compression ratio with such a connecting rod.

Stand der TechnikState of the art

Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuellänge bekannt.In internal combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine. Under compression ratio is generally understood the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In internal combustion engines with spark ignition, in particular gasoline engines, which have a fixed compression ratio, the compression ratio, however, may only be selected so high that a so-called "knocking" of the internal combustion engine is avoided during full load operation. However, for the much more frequently occurring partial load range of the internal combustion engine, that is to say with low cylinder filling, the compression ratio could be selected with higher values without "knocking" occurring. The important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable. For the adjustment of the compression ratio, for example, systems with variable connecting rod length are known.

Aus der DE 10 2005 055 199 A1 ist ein Pleuel bekannt, bei dem im kleinen Pleuelauge ein schwenkbarer Hebel eingesetzt ist, in dessen zentraler Öffnung ein Exzenter eingesetzt ist. Der Exzenter dient zur Aufnahme eines Kolbenbolzens. Der Hebel bildet mit dem Exzenter eine Welle-Nabe-Verbindung. Da die Verbindung im Betrieb des Pleuels hoch belastet wird, sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Verbindungspartner hoch. Die am oberen Pleuellagerauge gelagerten Stützstangen sind mit einem Kugelgelenk in Kugelkopfaufnahmen gelagert und dort mit Querbolzen verschraubt.From the DE 10 2005 055 199 A1 a connecting rod is known in which a pivotable lever is inserted in the small connecting rod eye, in whose central opening an eccentric is inserted. The eccentric serves to receive a piston pin. The lever forms a shaft-hub connection with the eccentric. Since the connection is heavily loaded during operation of the connecting rod, the demands on the manufacturing tolerances of the connection partners are high. The support rods mounted on the upper connecting rod bearing eye are mounted with a ball joint in ball-headed receptacles and screwed there with cross-bolts.

Die DE 10 2015 103 463 A1 beschreibt ein Kugelgelenk, bei welchem der Kugelkopf an seiner Außenfläche in der Kugelkopfaufnahme durch einen Sicherungsring gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme gesichert ist. Zur axialen Sicherung des Sicherungsringes weist die Kugelkopfaufnahme an ihrem offenen Ende einen Hinterschnitt auf.The DE 10 2015 103 463 A1 describes a ball joint in which the ball head is secured on its outer surface in the ball head receptacle by a securing ring against sliding out of the ball head receptacle. For axial securing of the retaining ring, the ball head receptacle has an undercut at its open end.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Pleuel mit einem Kugelgelenk zu schaffen, welcher einfach zu montieren und hoch belastbar ist.An object of the invention is to provide a generic connecting rod with a ball joint, which is easy to assemble and highly resilient.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Pleuel anzugeben.Another object is to provide an internal combustion engine with such a connecting rod.

Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The above objects are achieved with the features of the independent claims.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable embodiments and advantages of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge vorgeschlagen, welcher wenigstens ein Kugelgelenk mit einem an einer Stützstange angeordneten Kugelkopf umfasst, der in einer Kugelkopfaufnahme eines Kolbens gelagert ist, wobei der Kugelkopf an seiner Außenfläche in der Kugelkopfaufnahme durch Sicherungsmittel gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme gesichert ist.According to one aspect of the invention, a connecting rod for an internal combustion engine with an eccentric adjustment device for adjusting the effective connecting rod length is proposed, which comprises at least one ball joint with a arranged on a support rod ball head, which is mounted in a ball head receptacle of a piston, wherein the ball head at its Outside surface in the ball head receptacle is secured by securing means against slipping out of the ball head socket.

Der erfindungsgemäße Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung weist die Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge auf, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters definiert ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung weist einen mit einem ein oder mehrteiligen Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter auf, in welchem ein Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung ist mittels eines Umschaltventils verstellbar. Kolben eines Hydraulikzylinders des Pleuels sind jeweils in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit Stützstangen verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel gelenkig verbunden sind.The inventive connecting rod for an internal combustion engine with variable compression has the eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length, which is defined as the distance of the central axis of a Hublagerauges from the central axis of the bore of an eccentric. The eccentric adjusting device has an eccentric cooperating with a one-part or multi-part eccentric lever, in which a piston pin of a cylinder piston can be received. An adjustment of the eccentric adjusting device is adjustable by means of a switching valve. Pistons of a hydraulic cylinder of the connecting rod are each displaceably guided in a cylinder bore and connected to support rods, which in turn are pivotally connected to the eccentric lever.

Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung kann durch Einwirken von Massenkräften und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert werden, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel integrierte Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte.A rotation of the adjustable eccentric adjusting device can be initiated by the action of inertial forces and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric adjusting device in a working cycle of the internal combustion engine. During a working cycle, the directions of action change the force acting on the eccentric adjusting forces continuously. The rotary movement or adjusting movement is assisted by one or more hydraulic fluid, in particular engine oil, acted upon, integrated in the connecting rod piston, or prevent the piston resetting the eccentric adjusting device due to varying directions of force acting on the eccentric adjusting forces.

Die Stützstangen sind jeweils über einen Kugelkopf in einer Kugelkopfaufnahme des Kolbens gelagert und mit dem Kolben verbunden sein. Über das Kugelgelenk können die Stützstangen gegen ein Herausgleiten des Kugelkopfes aus einem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme vorteilhaft gesichert werden.The support rods are each mounted via a ball in a ball head receptacle of the piston and connected to the piston. About the ball joint, the support rods can be advantageously secured against slipping out of the ball head from an open end of the ball head.

Das Kugelgelenk weist den an der Stützstange angeordneten Kugelkopf auf, der in der Kugelkopfaufnahme des Kolbens gelagert ist. Der Kugelkopf ist an seiner Außenfläche in der Kugelkopfaufnahme durch Sicherungsmittel gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme gesichert. Erfindungsgemäß sind die Sicherungsmittel als Sicherungsstift ausgebildet, welche in Bohrungen des Kolbens angeordnet sind. Hierdurch kann eine kostengünstige und zuverlässige Stützkolbensicherung prozesssicher mit vermessbaren Bauteilen hergestellt werden.The ball joint has the support rod arranged on the ball head, which is mounted in the ball head receptacle of the piston. The ball head is secured on its outer surface in the ball head receptacle by securing means against sliding out of the ball head receptacle. According to the invention, the securing means are designed as securing pins, which are arranged in bores of the piston. As a result, a cost-effective and reliable support piston backup can be produced reliably with measurable components.

Als Sicherungsmittel gegen Herausgleiten des Kugelkopfes aus der Kugelkopfaufnahme können vorteilhaft anstelle eines üblichen Kunststoff-Sicherungsrings beispielsweise zwei genormte Zylinderstifte aus Metall verwendet werden, um den Kugelkopf der Stützstange in der Kugelkopfaufnahme des Stützkolbens zu halten. Die Stifte können in zwei aufgeriebene Bohrungen des Kolbens gepresst werden, so dass sich ein tangentialer Kontakt zwischen Kugelkopf und Zylinderstift ergibt. Die Bohrungen in dem Kolben können sowohl als Durchgangsbohrungen als auch als Sacklochbohrungen ausgeführt sein.As a securing means against sliding out of the ball head from the ball head receptacle, for example, two standard cylindrical pins made of metal can be advantageously used instead of a conventional plastic locking ring to hold the ball head of the support rod in the ball head receptacle of the support piston. The pins can be pressed into two drilled holes in the piston, resulting in a tangential contact between the ball head and the cylinder pin. The holes in the piston can be designed both as through holes and as blind holes.

Kostenintensive Hinterschnitte im Kolben können dadurch entfallen, so dass der Kolben auch in einer Serienproduktion vollständig und zerstörungsfrei vermessen werden kann, wodurch eine zuverlässige Qualitätssicherung gewährleistet werden kann.Costly undercuts in the piston can be omitted, so that the piston can be measured completely and non-destructively in a series production, whereby a reliable quality assurance can be ensured.

Die mechanische Bearbeitung des Kolbens kann kostengünstiger durchgeführt werden als in einer Ausführung der Sicherung des Kugelkopfes mit Hinterschnitt in der Kugelkopfaufnahme.The machining of the piston can be carried out more cost-effectively than in an embodiment of securing the ball head with an undercut in the ball head receptacle.

Als Sicherungsstifte können beispielsweise genormte Zylinderstifte aus Metall eingesetzt werden, welche günstiger als speziell gefertigte Kunststoffringe sind und eine zuverlässige Abziehsicherung des Kugelkopfes ermöglichen.For example, standardized cylindrical pins made of metal can be used as securing pins, which are cheaper than specially manufactured plastic rings and enable a reliable pull-off protection of the ball head.

Der mögliche Schwenkwinkel des Kugelkopfes um eine Kolbenachse erhöht sich deutlich, wenn die Drehung in der Mittelebene zwischen den beiden Bohrungsachsen, bzw. Zylinderstiftachsen stattfindet. Die Drehebene des Schwenkwinkels wird im Betrieb in die eben beschriebene Ebene überführt, da die Stützstange um die Mittelachse drehbar in der Hydraulikkammern geführt wird undThe possible pivoting angle of the ball head about a piston axis increases significantly when the rotation takes place in the median plane between the two bore axes, or cylindrical pin axes. The plane of rotation of the pivoting angle is transferred in operation in the plane just described, since the support rod is guided rotatably around the central axis in the hydraulic chambers and

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte schräg, insbesondere rechtwinklig, zum offenen Ende der Kugelkopfaufnahme angeordnet sein. Durch eine solche Anordnung können die Sicherungsstifte günstig verhindern, dass der Kugelkopf aus dem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme herausgleiten kann, da der Kugelkopf im Durchmesser größer als eine durch die Sicherungsstifte freigegebene Öffnung ist. Da die Stifte schräg, insbesondere rechtwinklig zum offenen Ende der Kugelkopfaufnahme angeordnet sind, können sie Zugkräfte, welche am Kugelkopf angreifen, günstig aufnehmen. Auch ist so das Risiko, dass die Sicherungsstifte aus der Bohrung auf Grund von Vibrationen herausgleiten geringer, da die Kräfte quer zu den Sicherungsstiften angreifen.According to an advantageous embodiment, the securing pins can be arranged obliquely, in particular at right angles, to the open end of the ball head receptacle. By such an arrangement, the locking pins can prevent favorable that the ball head can slide out of the open end of the ball head receptacle, since the ball head is larger in diameter than a released by the locking pins opening. Since the pins are arranged obliquely, in particular at right angles to the open end of the ball head receiver, they can absorb tensile forces which act on the ball head, low. Also, there is less risk of the locking pins sliding out of the bore due to vibration as the forces engage transversely to the locking pins.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte eine tangentiale Kontaktfläche zu dem Kugelkopf aufweisen. Auf diese Weise kann der Kugelkopf trotz Sicherung gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme einen großen Schwenkbereich der Stützstange abdecken, wodurch eine bauraumtechnisch günstige Anordnung im Pleuel möglich ist.According to an advantageous embodiment, the locking pins may have a tangential contact surface to the ball head. In this way, the ball head despite securing against sliding out of the ball head receptacle cover a large pivoting range of the support rod, creating a space-technically favorable arrangement in the connecting rod is possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Kolben wenigstens zwei Bohrungen aufweisen, in welche die Sicherungsstifte einpressbar sind. Durch zwei Sicherungsstifte, welche in die zwei Bohrungen einpressbar sind, kann der Kugelkopf günstig gesichert werden, da die Sicherungsstifte an verschiedenen Seiten des Kugelkopfes angeordnet sein können, wodurch eine zuverlässige Sicherung des Kugelkopfes möglich ist.According to an advantageous embodiment, the piston may have at least two holes into which the locking pins can be pressed. By two locking pins, which can be pressed into the two holes, the ball head can be conveniently secured because the locking pins can be arranged on different sides of the ball head, whereby a reliable backup of the ball head is possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Bohrungen parallel zueinander an gegenüber liegenden Seiten der Kugelkopfaufnahme angeordnet sein. Besonders günstig können auf diese Weise die Sicherungsstifte in paralleler Anordnung zu beiden Seiten des Kugelkopfes angeordnet sein und ein Herausgleiten aus dem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme vorteilhaft verhindern, da die angreifende Zugkraft so günstig auf die beiden Sicherungsstifte verteilt werden kann.According to an advantageous embodiment, the holes may be arranged parallel to each other on opposite sides of the ball head receptacle. Particularly favorable can be arranged in this way, the locking pins in a parallel arrangement on both sides of the ball head and prevent slipping out of the open end of the ball head mount advantageous because the attacking tensile force can be distributed so low on the two locking pins.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte als Zylinderstifte ausgebildet sein. Zylinderstifte aus Metall sind als Normteile günstig und mit hoher Qualität erhältlich, da sie in großer Stückzahl gefertigt werden. Zylinderstifte sind auch auf Grund der Geometrie vorteilhaft in Bohrungen einzupressen und dabei gegen ein ungewolltes Herausgleiten gesichert. Mittels solcher Zylinderstifte lässt sich ein niedrigeres toleranzabhängiges Spiel in axialer Richtung zwischen Stützstangen und Kolben realisieren als mit vergleichbaren Kunststoffringen als Sicherungsmittel, um das Herausgleiten des Kugelkopfes aus dem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme zu verhindern.According to an advantageous embodiment, the locking pins may be formed as a cylindrical pins. Cylinder pins made of metal are cheap as standard parts and available with high quality, as they are manufactured in large quantities. Cylinder pins are also advantageous to press into holes due to the geometry and thereby secured against accidental slipping out. By means of such a cylindrical pins can be a lower tolerance-dependent clearance in the axial direction between support rods and piston realize than with comparable plastic rings as securing means to the sliding out of the To prevent ball head from the open end of the ball head socket.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte als elastische Spannstifte ausgebildet sein. Die Zylinderstifte können so durch elastische Spannstifte, welche auch als Normteile erhältlich sind, ersetzt werden. Dadurch können auch größer tolerierte Bohrungen, welche nicht aufgerieben sein können, verwendet werden. Zusätzlich ist eine spielfreie Kugelkopfsicherung dadurch umsetzbar. Ebenso ist die Kugelkopfverbindung dadurch zerstörungsfrei wieder demontierbar, d.h. die Stützstange mit Kugelkopf kann aus der Kugelkopfaufnahme des Kolbens wieder herausgenommen werden.According to an advantageous embodiment, the locking pins may be formed as elastic dowel pins. The cylindrical pins can be replaced by elastic dowel pins, which are also available as standard parts. As a result, larger tolerated holes, which may not be worn, can be used. In addition, a backlash-free ball-head lock can be implemented. Likewise, the ball joint is destructively disassembled, i. The support rod with ball head can be removed from the ball head socket of the piston again.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte an beiden Enden umfangsmäßig von dem Kolben umschlossen sein. Dadurch der Sicherungsstift auf ihn wirkende Kräfte vorteilhaft aufnehmen, wodurch das Risiko, dass der Sicherungsstift durch die Kräfte deformiert oder beschädigt wird, reduziert wird. Weiterhin ist der eingepresste Sicherungsstift so vorteilhaft in der Bohrung gesichert, wodurch das Risiko, dass der Sicherungsstift auf Grund von Vibrationen im Betrieb sich freirüttelt, reduziert wird. Ein solcher Sicherungsstift stellt eine besonders zuverlässige Sicherung gegen ein Herausgleiten des Kugelkopfes aus dem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme dar.According to an advantageous embodiment, the locking pins can be circumferentially enclosed by the piston at both ends. As a result, the locking pin advantageously absorb forces acting on it, which reduces the risk of the locking pin being deformed or damaged by the forces. Furthermore, the pressed-in locking pin is advantageously secured in the bore, which reduces the risk that the locking pin will free-shake due to vibrations during operation. Such a locking pin provides a particularly reliable protection against slipping out of the ball head from the open end of the ball head receptacle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte wenigstens punktweise mit dem Kolben verschweißt sein. Auf diese Weise kann der Sicherungsstift sehr wirkungsvoll gegen ein Herausgleiten aus seiner Bohrung gesichert werden. Ein solcher Schweißprozess lässt sich auch günstig in eine Montage des Pleuels integrieren.According to an advantageous embodiment, the locking pins can be welded at least pointwise with the piston. In this way, the locking pin can be very effectively secured against sliding out of its bore. Such a welding process can also be conveniently integrated into a mounting of the connecting rod.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sicherungsstifte an wenigstens einem der beiden Enden mit dem Kolben verschweißt sein. Ein Verschweißen an beiden Enden des Sicherungsstiftes mit dem Kolben stellt eine besonders sichere Massnahme zur Sicherung des Sicherungsstiftes in seiner Bohrung im Kolben dar. Auf diese Weise kann der Sicherungsstift sehr wirkungsvoll gegen ein Herausgleiten aus seiner Bohrung gesichert werden. Ein solcher Schweißprozess lässt sich auch günstig in eine Montage des Pleuels integrieren.According to an advantageous embodiment, the locking pins may be welded to the piston at at least one of the two ends. Welding at both ends of the locking pin with the piston is a particularly safe measure to secure the locking pin in its bore in the piston. In this way, the locking pin can be very effectively secured against slipping out of its bore. Such a welding process can also be conveniently integrated into a mounting of the connecting rod.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Bohrungen im Kolben mittels eines Reibverfahrens hergestellt ausgebildet sein. Solche Reibverfahren stellen besonders günstige Verfahren zum Herstellen einer Bohrung mit hoher Qualität und geringen Toleranzen dar.According to an advantageous embodiment, the holes may be formed in the piston produced by a friction process. Such friction methods are particularly favorable methods for producing a hole with high quality and low tolerances.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit wenigstens einem Pleuel vorgeschlagen. Dabei kann vorteilhaft ein Pleuel mit wenigstens einem Kugelgelenk wie vorstehend beschrieben verwendet werden, um auf günstige Weise eine Exzenter-Verstelleinrichtung zu realisieren sowie einen vorteilhaften Verbrennungsprozess und damit Kraftstoffverbrauch in der Brennkraftmaschine umzusetzen.According to a further aspect of the invention, an internal combustion engine with an adjustable compression ratio with at least one connecting rod is proposed. In this case, advantageously, a connecting rod with at least one ball joint can be used as described above in order to realize in a favorable manner an eccentric adjusting device and to implement an advantageous combustion process and thus fuel consumption in the internal combustion engine.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Figurenlistelist of figures

1 a connecting rod according to the invention with two ball joints in side view with the drawn sectional plane AA;
2 According to the connecting rod according to the invention 1 in front view;
3 according to the connecting rod 1 in the longitudinal section of the sectional plane AA;
4 an assembly of the connecting rod according to 1 in an enlarged isometric view and
5 an enlarged section Z of the ball joints of the connecting rod according to 3 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals. The figures are merely examples and are not intended to be limiting.

1 bis 3 zeigen in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges 12 von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters 4 definiert ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist den mit einem ein oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden Exzenter 4 auf, in welchem ein nicht dargestellter Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 ist mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar. 1 to 3 show a schematic representation of a connecting rod according to the invention 1 for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjusting device 2 for adjusting an effective connecting rod length, which as the distance of the central axis of a Hublagerauges 12 from the central axis of the bore of an eccentric 4 is defined. The eccentric adjusting device 2 has the one or more parts eccentric lever 3 interacting eccentric 4 in which an unrepresented piston pin of a cylinder piston is receivable. An adjustment of the eccentric adjustment 2 is by means of a switching valve 5 adjustable.

Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massenkräften und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte. A rotation of the adjustable eccentric adjustment 2 is initiated by the action of inertial forces and load forces of the internal combustion engine, which at a power stroke of the internal combustion engine to the eccentric adjusting device 2 Act. During a power stroke, the directions of action of the change on the eccentric adjustment 2 acting forces continuously. The rotary movement or adjusting movement is acted upon by one or more hydraulic fluid, in particular engine oil, in the connecting rod 1 integrated pistons 6 . 7 supported, or the piston 6 . 7 prevent resetting the eccentric adjustment 2 due to varying force action directions of the eccentric adjusting device 2 acting forces.

Die Kolben 6, 7 sind jeweils in einer Zylinderbohrung 8, 9 eines Hydraulikzylinders 14, 15 des Pleuels 1 verschiebbar geführt und mit Stützstangen 10, 11 verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel 3 gelenkig verbunden sind.The pistons 6 . 7 are each in a cylinder bore 8th . 9 a hydraulic cylinder 14, 15 of the connecting rod 1 slidably guided and with support rods 10 . 11 connected, which in turn with the eccentric lever 3 are hingedly connected.

Der Pleuel 1 weist das Hublagerauge 12 zur Anbindung des Pleuels 1 an eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sowie ein Pleuellagerauge 13 zur Anbindung des Pleuels 1 an den Zylinderkolben der Brennkraftmaschine auf.The connecting rod 1 has the bung bearing eye 12 for connecting the connecting rod 1 to a crankshaft of an internal combustion engine and a connecting rod eye 13 for connecting the connecting rod 1 on the cylinder piston of the internal combustion engine.

Die Kolben 6, 7 sind in durch die Zylinderbohrungen 8, 9 gebildete Zylinder 14, 15 als Hydraulikkammern verschiebbar angeordnet und über Zuläufe 16, 17 von dem Hublagerauge 12 aus mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl über Rückschlagventile 18, 19 beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern 14, 15 zurück in die Zuläufe 16, 17, ermöglichen jedoch ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern 14, 15.The pistons 6 . 7 are in through the cylinder bores 8th . 9 formed cylinders 14 . 15 slidably arranged as hydraulic chambers and feeds 16 . 17 from the eye bearing eye 12 out with hydraulic fluid, such as engine oil via check valves 18 . 19 applied. These prevent a backflow of the hydraulic fluid from the hydraulic chambers 14 . 15 back to the inlets 16 . 17 , however, make it possible to draw in hydraulic fluid into the hydraulic chambers 14 . 15 ,

Die Hydraulikkammern 14, 15 sind weiter über nicht dargestellte Abläufe mit dem Umschaltventil 5 verbunden, welches als Hydraulikventil oder als mechanisches Ventil ausgebildet sein kann und über eine Ablaufleitung 22 mit dem Hublagerauge 12 verbunden ist.The hydraulic chambers 14 . 15 are further not shown processes with the switching valve 5 connected, which may be designed as a hydraulic valve or as a mechanical valve and a drain line 22 is connected to the Hublagerauge 12.

Wie beispielsweise aus 3 ersichtlich ist, weist der Pleuel 1 einen Pleuelkörper 20 und einen daran befestigten Pleueldeckel 21 auf.Like, for example 3 it can be seen has the connecting rod 1 a connecting rod body 20 and a connecting rod cover attached thereto 21 on.

Auf einem Umfang des Hublagerauges 12 ist im Bereich des Pleuelkörpers 20 eine Nut 23 vorgesehen, in welche die Zuläufe 16, 17 sowie die Ablaufleitung 22 münden. Dadurch, dass die Nut 23 nur auf einem Teil des Umfangs des Hublagerauges 12 angeordnet ist, wird auch die Tragfähigkeit des Lagers in dem Hublagerauge 12 möglichst wenig beeinträchtigt.On a circumference of the lifting eye 12 is in the area of the connecting rod body 20 a groove 23 provided, in which the inlets 16 . 17 as well as the drainage line 22 lead. Because of the groove 23 only on a part of the circumference of the Hubagerauges 12 is arranged, the bearing capacity of the bearing is in the Bublagerauge 12 as little as possible affected.

Der Aufbau des beschriebenen Pleuels 1 ist nur beispielhaft dargestellt und die erfindungsgemäße Exzenterhebelverbindung kann auch in anderen Ausführungsvarianten eines Pleuels mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung Anwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, das Umschaltventil 5 im Bereich des Pleueldeckels 21 anzuordnen. Ferner können die beschriebenen Rückschlagventile 18, 19 im Umschaltventil 5 integriert vorgesehen sein. Auch die hydraulische Versorgung der Hydraulikkammern 14, 15 kann von der beschriebenen Ausführung abweichen.The construction of the described connecting rod 1 is shown only as an example and the eccentric lever connection according to the invention can also be found in other embodiments of a connecting rod with an eccentric adjustment application. So it is possible, for example, the switching valve 5 in the area of the connecting rod cover 21 to arrange. Furthermore, the described check valves 18 . 19 in the changeover valve 5 be provided integrated. Also the hydraulic supply of the hydraulic chambers 14 . 15 may differ from the described design.

4 zeigt eine Baugruppe des Pleuels 1 gemäß 1 in vergrößerter isometrischer Darstellung. Dargestellt ist der Exzenter 4 mit dem angeschweißten Exzenterhebel 3, der zwei Exzenterhebelsegmente 44, 45 umfasst. Über Zylinderrollen 46, 47 sind die Stützstangen 10, 11 der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 mit dem Exzenterhebel 3 verbunden. 4 shows an assembly of the connecting rod 1 according to 1 in an enlarged isometric view. Shown is the eccentric 4 with the welded eccentric lever 3 , the two eccentric lever segments 44 . 45 includes. About cylindrical rollers 46 . 47 are the support rods 10 . 11 the eccentric adjusting device 2 with the eccentric lever 3 connected.

Wie aus 4 ersichtlich ist, weist der Kolben 6, 7 jeweils zwei parallele Bohrungen 34, 35, 36, 37 auf, in welche zwei Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 einpressbar sind. Insbesondere können die Bohrungen 34, 35, 36, 37 parallel zueinander an gegenüber liegenden Seiten der Kugelkopfaufnahme 38, 39 angeordnet sein.How out 4 it can be seen, the piston points 6 . 7 two parallel holes 34, 35, 36, 37, in which two locking pins 30 . 31 . 32 . 33 are einpressbar. In particular, the holes 34 . 35 . 36 . 37 parallel to each other on opposite sides of the ball head receptacle 38 . 39 be arranged.

Die Bohrungen 34, 35, 36, 37 sind vorzugsweise mittels eines Reibverfahrens hergestellt, so dass eine sichere Pressverbindung hergestellt werden kann. Die Bohrungen 34, 35, 36, 37 sind als Durchgangsbohrungen im Kolben 6, 7 vorgesehen, können jedoch auch als Sacklochbohrungen ausgeführt sein.The holes 34 . 35 . 36 . 37 are preferably made by means of a friction process, so that a secure press connection can be made. The holes 34 . 35 . 36 . 37 are as through holes in the piston 6 . 7 provided, but can also be designed as blind holes.

Vorzugsweise sind die Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 als Zylinderstifte ausgebildet. Diese sind als Normteile kostengünstig und ermöglichen eine zuverlässige Abziehsicherung des Kugelkopfes 26, 27, wie er in 5 dargestellt ist.Preferably, the locking pins 30 . 31 . 32 . 33 designed as cylindrical pins. These are inexpensive as standard parts and allow reliable Abziehsicherung the ball head 26 . 27 as he is in 5 is shown.

Die Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 können an beiden Enden 40, 41 umfangsmäßig von dem Kolben 6, 7 umschlossen sein, um einen sicheren Halt der Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 in dem Kolben 6, 7 zu gewährleisten. Zusätzlich ist es möglich, dass zur weiteren Sicherung der Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 diese wenigstens punktweise mit dem Kolben 6, 7 verschweißt sind, wobei die Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 bevorzugt an wenigstens einem der beiden Enden 40, 41 mit dem Kolben 6, 7 verschweißt sein können.The locking pins 30 . 31 . 32 . 33 can at both ends 40 . 41 circumferentially from the piston 6 . 7 be enclosed to a secure fit of the locking pins 30, 31, 32, 33 in the piston 6 . 7 to ensure. In addition, it is possible to further secure the locking pins 30 . 31 . 32 . 33 this at least pointwise with the piston 6 . 7 are welded, with the locking pins 30 . 31 , 32, 33 preferably at at least one of the two ends 40 . 41 with the piston 6 . 7 can be welded.

Alternativ können die Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 als elastische Spannstifte ausgebildet sein. Spannstifte sind als Normteile ebenfalls kostengünstig vorzusehen. Durch die Verwendung von Spannstiften können auch größer tolerierte, nicht geriebene Bohrungen 34, 35, 36, 37 verwendet werden. Zusätzlich ist eine spielfreie Kugelkopfsicherung dadurch umsetzbar. Ebenso ist die Kugelkopfverbindung durch eine solche Anordnung mit elastischen Spannstiften zerstörungsfrei wieder demontierbar.Alternatively, the locking pins 30 . 31 . 32 . 33 be designed as elastic dowel pins. Dowel pins are also provided as standard parts also cost. By the use of Tension pins can also tolerate larger tolerated, not rubbed holes 34 . 35 . 36 . 37 be used. In addition, a backlash-free ball-head lock can be implemented. Likewise, the ball-and-socket joint can be dismantled without destruction by such an arrangement with elastic tensioning pins.

5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Z aus dem in 3 dargestellten Längsschnitt in der Schnittebene A-A des Pleuels 1. Die Stützstangen 10, 11 weisen jeweils ein Kugelgelenk 24, 25 auf und umfassen einen an der Stützstange 10, 11 angeordneten Kugelkopf 26, 27, der in einer Kugelkopfaufnahme 38, 39 des Kolbens 6, 7 gelagert ist. Der Kugelkopf 26, 27 ist an seiner Außenfläche in der Kugelkopfaufnahme 38, 39 durch Sicherungsmittel 30, 31, 32, 33 gegen Herausgleiten aus der Kugelkopfaufnahme 38, 39 gesichert. 5 shows an enlarged section Z from the in 3 illustrated longitudinal section in the sectional plane AA of the connecting rod 1 , The support rods 10 . 11 each have a ball joint 24 . 25 on and include one on the support bar 10 . 11 arranged ball head 26 . 27 standing in a ball head shot 38 . 39 of the piston 6, 7 is mounted. The ball head 26 . 27 is on its outer surface in the ball head socket 38 . 39 by securing means 30 . 31 . 32 . 33 against slipping out of the ball head socket 38 . 39 secured.

Die Kugelkopfaufnahme 38, 39 umfasst ein gewölbtes Bodenteil 28, 29, das an die Außenkontur des Kugelkopfs 26, 27 angepasst ist und auf dem der Kugelkopf 26, 27 gleiten kann, um Verkippungen der Stützstange 10, 11 zu ermöglichen.The ball head socket 38 . 39 includes a curved bottom part 28 . 29 attached to the outer contour of the ball head 26 . 27 is adjusted and on the ball head 26 . 27 can slide to tilts the support rod 10 . 11 to enable.

Erfindungsgemäß sind die Sicherungsmittel als Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 ausgebildet, welche in Bohrungen 34, 35, 36, 37 des Kolbens 6, 7 angeordnet sind. Insbesondere können die Sicherungsstifte 30, 31, 32, 33 schräg, bevorzugt rechtwinklig, zum offenen Ende 42, 43 der Kugelkopfaufnahme 38, 39 angeordnet sein.According to the invention, the securing means are locking pins 30 . 31 . 32 . 33 formed, which in holes 34 . 35 . 36 . 37 of the piston 6 . 7 are arranged. In particular, the locking pins 30 . 31 . 32 . 33 obliquely, preferably at right angles, to the open end 42 . 43 the ball head socket 38 . 39 be arranged.

Zwischen den Sicherungsstiften 30, 31, 32, 33 und den Kugelköpfen 26, 27 stellt sich ein Kontakt an einer tangentialen Kontaktfläche 48, 49, 50, 51 ein.Between the locking pins 30 . 31 . 32 . 33 and the ball heads 26 . 27 a contact is established at a tangential contact surface 48 . 49 . 50 . 51 one.

Durch das beschriebene Kugelgelenk 24, 25 kann eine kostengünstige und zuverlässige Stützkolbensicherung prozesssicher mit vollständig vermessbaren Bauteilen hergestellt werden.Through the described ball joint 24 . 25 a cost-effective and reliable support piston backup process can be reliably produced with completely measurable components.

Kostenintensive Hinterschnitte im Kolben 6, 7 können entfallen, so dass der Kolben 6, 7 auch in einer Serienproduktion vollständig und zerstörungsfrei vermessen werden kann, wodurch eine zuverlässige Qualitätssicherung gewährleistet werden kann.Costly undercuts in the piston 6 . 7 can be omitted, so that the piston 6, 7 can be measured completely and non-destructively in a series production, whereby a reliable quality assurance can be ensured.

Der mögliche Schwenkwinkel des Kugelkopfes 26, 27 erhöht sich deutlich, wenn die Drehung in der Mittelebene zwischen den beiden Bohrungsachsen, bzw. Zylinderstiftachsen stattfindet. Die Drehebene des Schwenkwinkels wird im Betrieb immer in die eben beschriebene Ebene überführt, da der Stützkolben 10, 11 um die Mittelachse drehbar in der Hydraulikkammern 14, 15 geführt wird und kein Haltemoment oder Gegenmoment entsteht, das der Drehung entgegen wirkt.The possible swivel angle of the ball head 26 . 27 increases significantly when the rotation takes place in the median plane between the two bore axes, or cylindrical pin axes. The plane of rotation of the swivel angle is always transferred in operation in the plane just described, since the support piston 10 . 11 rotatable about the central axis in the hydraulic chambers 14 . 15 is guided and no holding torque or counter-torque is created, which counteracts the rotation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005055199 A1 [0003]
DE 102015103463 A1 [0004]

Claims

Connecting rod (1) for an internal combustion engine with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length comprising at least one ball joint (24, 25) with a on a support rod (10, 11) arranged ball head (26, 27) in a ball head receptacle (38 , 39) of a piston (6, 7) is mounted, wherein the ball head (26, 27) on its outer surface in the ball head receptacle (38, 39) by securing means (30, 31, 32, 33) against sliding out of the ball head receptacle (38 , 39) is secured, characterized in that the securing means (30, 31, 32, 33) are designed as a locking pin, which in bores (34, 35, 36, 37) of the piston (6, 7) are arranged.

Connecting rod (1) to Claim 1 , wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) obliquely, in particular at right angles, to the open end (42, 43) of the ball head receptacle (38, 39) are arranged.

Connecting rod (1) to Claim 1 or 2 wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) have a tangential contact surface (48, 49, 50, 51) to the ball head (26, 27).

Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the piston (6, 7) at least two bores (34, 35, 36, 37), in which the locking pins (30, 31, 32, 33) can be pressed.

Connecting rod (1) to Claim 4 wherein the bores (34, 35, 36, 37) are arranged parallel to each other on opposite sides of the ball head receptacle (38, 39).

Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) are formed as cylindrical pins.

Connecting rod (1) after one of Claims 1 to 5 , wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) are formed as elastic dowel pins.

Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) at both ends (40, 41) are circumferentially enclosed by the piston (6, 7).

Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the locking pins (30, 31, 32, 33) at least pointwise welded to the piston (6, 7).

Connecting rod (1) to Claim 9 in that the securing pins (30, 31, 32, 33) are welded to the piston (6, 7) at at least one of the two ends (40, 41).

Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the bores (34, 35, 36, 37) in the piston (6, 7) are formed by means of a friction process.

Internal combustion engine with an adjustable compression ratio with at least one connecting rod (1) according to at least one of the preceding claims.