DE102017217500A1

DE102017217500A1 - Längenverstellbares Pleuel mit mechanischer Verstellung

Info

Publication number: DE102017217500A1
Application number: DE102017217500.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krobath; Jürgen Pichler; Thomas HÜTTNER
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-04-05
Also published as: AT519140A1; AT519140B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pleuel (100) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufweisend: – eine Längenverstellungsvorrichtung (6) zur Verstellung einer wirksamen Pleuellänge (L) des Pleuels (100), – eine hydraulisch betätigbare und zwischen wenigstens zwei Schaltpositionen umschaltbare Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung der Längenverstellungsvorrichtung (6), – eine mechanisch von außerhalb des Pleuels (100) zwischen einer ersten und einer zweiten Betätigungsposition umschaltbare Betätigungseinrichtung (25) zum Schalten der Steuerungseinrichtung (15), wobei die Betätigungseinrichtung (25) mit der Steuerungseinrichtung (15) über wenigstens eine hydraulische Betätigungsleitung (27, 28) wirkverbunden ist, wobei die Betätigungseinrichtung (25) wenigstens ein erstes Betätigungselement (29) und ein zweites Betätigungselement (30) aufweist und je nach Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung (25) eines der beiden Betätigungselemente (29, 30) weiter von einer Oberfläche des Pleuels (100) absteht als das andere der beiden Betätigungselemente (29, 30). Die Erfindung betrifft außerdem eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem derartigen Pleuel und ein Fahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufweisend eine Längenverstellungsvorrichtung zur Verstellung einer wirksamen Pleuellänge des Pleuels, eine hydraulisch betätigbare und zwischen wenigstens zwei Schaltpositionen umschaltbare Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Längenverstellungsvorrichtung und eine mechanisch von außerhalb des Pleuels zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand oder einer ersten und einer zweiten Betätigungsposition umschaltbare Betätigungseinrichtung zum Schalten der Steuerungseinrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung mit der Steuerungseinrichtung über wenigstens eine hydraulische Betätigungsleitung wirkverbunden ist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem derartigen Pleuel sowie ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine der vorbenannten Art.
Das Pleuel einer Hubkolbenmaschine verbindet im Allgemeinen eine Kurbelwelle mit einem Kolben, wobei das Pleuel die lineare Bewegung des Kraft- oder Arbeitskolbens in die kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle (linear oszillierende Axialbewegung) oder umgekehrt eine kreisförmige in eine lineare Bewegung umsetzt.
An einem kleineren Pleuelauge ist vorzugsweise der Kolben mit einem Kolbenbolzen befestigt und an einem größeren Pleuelauge ist im Allgemeinen ein Pleuellager vorgesehen, über welches das Pleuel an der sich drehenden Kurbelwelle befestigt ist. Zwischen dem kleineren Pleuelauge, welches sich an einem Pleuelkopf befindet, und dem größeren Pleuelauge, welches sich an einem Pleuelfuß befindet, ist dabei im Allgemeinen der Pleuelschaft angeordnet.
Verstellbare Pleuel werden insbesondere bei Hubkolbenmaschinen mit variablem Verdichtungsverhältnis zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eingesetzt. Durch eine Verstellung der Pleuellänge kann das Verdichtungsverhältnis verändert werden, da der obere Totpunkt der Kolbenbewegung verschoben wird. Längenverstellbare Pleuel sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der WO 2015/055582 A2 , der AT 512 334 A1 oder der DE 10 2012 020 999 A1 .
Insbesondere die nachveröffentlichte Druckschrift WO 2016/203047 A1 ( PCT/EP2016/064193 ) der Anmelderin betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange bzw. ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, mit zumindest einem ersten Stangenteil und einem zweiten Stangenteil, wobei die beiden Stangenteile mittels einer Längenverstellvorrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelstange insbesondere teleskopartig zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, wobei die Längenverstellvorrichtung über zumindest einen Hydraulikkanal mit einem Hydraulikmedium beschickbar ist und wobei der wenigstens eine Hydraulikkanal durch eine Steuereinrichtung mit zumindest einem Hydraulikmediumversorgungskanal strömungsverbindbar ist.
Grundsätzlich stellt sich bei längenverstellbaren Pleueln die Aufgabe, wie eine Betätigung oder Steuerung der Längenverstellung des Pleuels von einem Betätigungssystem der Hubkolbenmaschine an das sich linear-oszillierend bewegende Pleuel übertragen werden kann.
Im Stand der Technik finden sich für eine mechanische Übertragung verschiedene Ansätze:
Die Druckschrift WO 2014/019684 A1 betrifft eine Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit variabler Kompression mit einer Betätigungseinheit zur Änderung einer variablen Verdichtung der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine, wobei die Betätigungseinheit zur Veränderung der variablen Kompression eine variable Triebwerkskomponente in Form von einem Pleuel mit einer variablen Länge, einem Kolben mit einer variablen Kompressionshöhe und/oder einer Kurbelwelle mit einem variablen Kurbelwellenradius der Hubkolbenbrennkraftmaschine betätigt und die Betätigungseinheit in einem unteren Bereich der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wo sie beispielsweise über eine bewegliche Kulisseneinheit mechanisch geschaltet wird.
Die Druckschrift DE 10 2005 055 199 A1 betrifft eine Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit zumindest einem einstellbar veränderbaren Verdichtungsverhältnis in einem Hubkolben mittels eines Verstellmechanismus, der zumindest ein in einem Pleuellagerauge oder an einem Hublagerauge eines Pleuels angeordneten Exzenter zur Änderung einer effektiven Länge des Pleuels umfasst, einen Verstellweg des Exzenters, entlang dessen der Exzenter mittels eines durch eine Bewegung des Pleuels hervorgerufenen wirkenden Drehmoments bewegbar ist und zumindest einen veränderbaren Widerstand, der auf eine Verstellbewegung des Exzenters einwirkt und zumindest eine gedämpfte Verstellbewegung des Exzenters bewirkt.
Die Druckschrift DE 197 03 948 C1 betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer im Motorgehäuse fest gelagerten Kurbelwelle, einem an einer Kurbel der Kurbelwelle gelagerten Pleuel, einem am Pleuel gelagerten, innerhalb eines Motorgehäuses festen Zylinders auf- und abwärts bewegbaren Kolben, und einer exzentrischen Hülse, die mit ihrer zylindrischen Innenfläche an der Kurbel und mit ihrer gegenüber der Innenfläche exzentrischen zylindrischen Außenfläche an dem Pleuel gelagert ist, so dass durch Verdrehung der Hülse relativ zum Pleuel die wirksame Länge des Pleuels veränderbar ist. Am Pleuel ist ein Verriegelungsglied angebracht, welches bei Bewegung in eine Richtung die Hülse in einer ersten Verriegelungsstellung arretiert und bei Bewegung in einer anderen Richtung die Hülse in einer zweiten Verriegelungsstellung arretiert, wobei die eine verriegelte Drehstellung der Hülse etwa maximaler und die andere verriegelte Drehstellung etwa minimaler wirksamer Pleuellänge entspricht. Die Bewegung des Verriegelungsglieds wird dabei durch eine im Kurbelraum angeordnete, mechanisch betätigbare Kulissenbahn gesteuert.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Pleuel für eine Hubkolbenmaschine bereitzustellen, dessen wirksame bzw. effektive Pleuellänge einfach mechanisch verstellt werden kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Betätigungsmechanismus zur Verstellung der wirksamen Pleuellänge bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine entsprechend verbesserte Hubkolbenmaschine bzw. ein Fahrzeug mit derartiger Hubkolbenmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Pleuel, eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel und ein Fahrzeug nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. Die Lehre der Ansprüche wird hiermit zu einem Teil der Beschreibung gemacht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein eingangs erwähntes Pleuel, wobei die Betätigungseinrichtung wenigstens ein erstes Betätigungselement und ein zweites Betätigungselement aufweist und je nach Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung eines der beiden Betätigungselemente weiter von einer Oberfläche des Pleuels absteht als das andere der beiden Betätigungselemente.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem längenverstellbaren Pleuel nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, welche nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
Ein Pleuel im Sinne der Erfindung ist ein üblicherweise bei Hubkolbenmaschinen vorhandenes, länglich ausgebildetes und zwischen Kolben und Kurbelwelle angeordnetes Verbindungselement, über welches der Kolben mechanisch mit der Kurbelwelle verbunden ist.
Eine Hubkolbenmaschine im Sinne der Erfindung ist eine Maschine, mit der eine lineare Hubbewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung einer Welle umgesetzt werden kann bzw. umgekehrt eine Drehbewegung einer Welle in eine lineare Hubbewegung eines Kolbens.
Eine Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als Schaltzustand bezeichnet. Die Erfindung basiert insbesondere auf der Erkenntnis, dass eine Betätigung eines längenverstellbaren Pleuels vorzugsweise mechanisch erfolgen sollte, da dadurch eine ausfallsichere, reproduzierbare Betätigung sichergestellt ist, die einerseits den hohen auftretenden Kräften bei der Bewegung eines Pleuels und andererseits den relativ hohen Temperaturen standhält, welche beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmaschine auftreten. Die Erfindung basiert dabei insbesondere auf dem Ansatz, die Ansteuerung der Steuerungseinrichtung über zwei, insbesondere redundante, Betätigungselemente anzusteuern.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die aufgrund der hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Kurbelwelle und der Umgebungsbedingungen im Motorblock erschwerte mechanische Übertragung des Ansteuerbefehls zu dem Pleuel verbessert werden kann.
Das erfindungsgemäße Pleuel ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass nicht nur die wirksame bzw. effektive Pleuellänge verstellbar ist, das heißt der Abstand zwischen einer Drehachse im kleinen Pleuelauge und einer Drehachse im großen Pleuelauge, sondern auch die absolute Länge des Pleuels.
Über die mechanische Betätigung der Betätigungselemente von außerhalb des Pleuels, insbesondere durch eine Aktuatorvorrichtung der Hubkolbenmaschine, ist somit eine Umschaltung der Steuereinrichtung bewirkbar. Diese Umschaltung der Steuereinrichtung wird wiederum genutzt, die Längenverstellungseinrichtung entsprechend anzusteuern, die wirksame Pleuellänge dementsprechend einzustellen.
Im Folgenden werden Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt. Die Merkmale der einzelnen Ausgestaltungen können miteinander kombiniert werden, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.
In einer Variante der Erfindung stehen das erste Betätigungselement und das zweite Betätigungselement von der Oberfläche eines Lagerdeckels des Pleuels ab. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise je nach Schaltzustand das zum Wechsel des Schaltzustandes zu betätigende Betätigungselement exponiert ist. Dadurch ist einfach eine mechanische Betätigung von außerhalb des Pleuels, beispielsweise durch eine Aktuatorvorrichtung im Bereich des Kurbelgehäuses, möglich. Außerdem kann auf diese Weise eine mechanische Betätigung der Betätigungselemente in einer Bewegungsphase des Pleuels erfolgen, wenn die axiale Geschwindigkeitskomponente, d.h. eine Geschwindigkeitskomponente in einer wenigstens im Wesentlichen vertikalen Richtung, gering, insbesondere wenigstens im Wesentlichen nahe Null, ist.
Dabei sind das erste Betätigungselement und das zweite Betätigungselement jeweils in axialer Richtung verschiebbar gelagert, wobei vorzugsweise die axiale Richtung des ersten und des zweiten Betätigungselements parallel zu einer Längsmittelebene des Pleuels und/oder parallel zur einer Pleuellängsachse verläuft. Dabei verlaufen die erste axiale Richtung des ersten Betätigungselements und die zweite axiale Richtung des zweiten Betätigungselements parallel zu einer Längsmittelebene des Pleuels und/oder parallel zur einer Pleuellängsachse. Unter einer Längsmittelebene des Pleuels wird dabei eine Ebene verstanden, die die Pleuellängsachse enthält und sich normal zu einer – bei bestimmungsgemäßer Verwendung vorhandenen – Kurbelwellenachse erstreckt. Günstigerweise sind dabei die Betätigungselemente einzeln im Pleuel gelagert. Ihre axiale Richtung ist vorteilhafterweise parallel, die erste axiale Richtung und die zweite axiale Richtung verlaufen also parallel. Dadurch ist eine einfache Betätigung möglich und die Erstreckung des Pleuels in einer Richtung entlang der Kurbelwellenachse wird minimiert. Auch kann eine Aktuatorik der Betätigungselemente so platzsparend ausgeführt werden, dass sie bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Pleuels nicht der Kurbelwelle bzw. deren Gewichtselementen im Weg ist.
In einer Variante der Erfindung ist erste Betätigungselement in einer im Pleuel angeordneten ersten Betätigungselementausnehmung zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung beweglich bzw. beweglich gelagert und das zweite Betätigungselement ist in einer im Pleuel angeordneten zweiten Betätigungselementausnehmung zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung beweglich bzw. beweglich gelagert, wobei vorzugsweise die Betätigungselemente in der ersten Endstellung weiter von einer Oberfläche des Pleuels abstehen als in der zweiten Endstellung.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die ohnehin vorhandene Bewegung des Pleuels in axialer Richtung dazu verwendet werden kann, die beiden Betätigungselemente in Richtung wenigstens eines, insbesondere stationären, innerhalb des Motorblocks angeordneten Aktuatorelements zu bewegen, welches auf wenigstens eines der beiden Betätigungselemente einwirkt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise vermieden wird, dass sich zwei in einem dreidimensionalen Raum schnell bewegende Komponenten (Betätigungselement und Aktuator) zu einem bestimmten Zeitpunkt an einer bestimmten Position treffen müssen. Vorliegend kann in vorteilhafter Weise der Aktuator positioniert werden und dann kann abgewartet werden, bis das Pleuel auf seiner Bewegungsbahn das nächste Mal den Aktuator passiert.
Vorzugsweise ragen die Betätigungselemente in Einbaulage nach unten in der Weise aus dem Pleuel bzw. dem Lagerdeckel heraus, so dass bei der Hubbewegung während eines Arbeitshubs das Pleuel derart an einem ortsfest im Kurbelwellengehäuse angeordneten Aktuatorelement, vorbeigeführt werden kann, dass mittels des Aktuatorelements mechanisch eine axiale Verschiebung wenigstens eines der Betätigungselemente bewirkbar ist, vorzugsweise von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung oder umgekehrt. Vorzugsweise kann die axiale Verschiebung wenigstens eines der Betätigungselemente auch auf mehrere Hübe des Pleuels aufgeteilt sein.
In einer Variante der Erfindung befindet sich in der ersten Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung das erste Betätigungselement in einer ersten Endstellung und das zweite Betätigungselement in einer zweiten Endstellung und in der zweiten Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung das erste Betätigungselement in einer zweiten Endstellung und das zweite Betätigungselement in einer ersten Endstellung.
In einer weiteren Variante der Erfindung sind die erste Betätigungsausnehmung und die zweite Betätigungsausnehmung miteinander über einen Verbindungskanal strömungsverbunden oder strömungsverbindbar, wobei vorzugsweise der Verbindungskanal mit einer ersten Hydraulikmediumzuleitung strömungsverbunden ist. Dadurch kann der Betätigungsvorrichtung Hydraulikmedium zugeführt werden, beispielsweise aus dem Pleuellager des großen Pleuelauges über dort ausgeführte Nuten, die über die Kurbelwelle und entsprechende Ausnehmungen in Verbindung stehen mit dem Öl- bzw. Schmiersystem der Hubkolbenmaschine. In diesem Fall wird als Hydraulikmedium Motoröl verwendet, es können aber auch andere Medien zum Einsatz kommen.
Günstigerweise sind die erste Betätigungsausnehmung und die zweite Betätigungsausnehmung über je eine hydraulische Betätigungsleitung mit der Steuerungseinrichtung strömungsverbunden oder strömungsverbindbar. Dabei ist vorteilhafterweise die Steuerungseinrichtung über das erste und/oder das zweite Betätigungselement mit zumindest einer ersten Hydraulikmediumzuleitung strömungsverbindbar. In einer Variante der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung über das erste und/oder das zweite Betätigungselement mit zumindest einem Drainagekanal strömungsverbindbar. Damit ist es möglich, die Steuerungseinrichtung über die Betätigungseinrichtung mit Hydraulikmedium zu versorgen bzw. das Hydraulikmedium aus der Steuerungseinrichtung zu drainieren, insbesondere in den das Pleuel bei bestimmungsgemäßer Verwendung umgebenden Kurbelraum.
Vorteilhafterweise weist das erste Betätigungselement einen ersten Drainagekanal und/oder das zweite Betätigungselement einen zweiten Drainagekanal auf, wobei der erste/zweite Drainagekanal vorzugsweise dazu ausgebildet ist bzw. sind, Hydraulikmedium aus einer ersten/zweiten Betätigungsleitung in einen das Pleuel bei bestimmungsgemäßer Verwendung umgebenden Kurbelraum abzuleiten. Durch das Ausbilden der Drainagekanäle in den Betätigungselementen wird eine vereinfachte und raschere Fertigung ermöglicht, da für die erfindungsgemäße Funktion weniger Bohrungen im Pleuel ausgeführt werden müssen.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist in einer ersten Endstellung des ersten/zweiten Betätigungselements eine Fluidverbindung zwischen einer ersten Hydraulikmediumzuleitung und der Steuerungseinrichtung, insbesondere zwischen der ersten Hydraulikmediumzuleitung und einer dem ersten/zweiten Betätigungselement zugeordneten ersten/zweiten Betätigungsleitung, freigegeben und in einer zweiten Endstellung des ersten/zweiten Betätigungselements ist eine Fluidverbindung zwischen einer ersten Hydraulikmediumzuleitung und der Steuerungseinrichtung, insbesondere zwischen der ersten Hydraulikmediumzuleitung und einer dem ersten/zweiten Betätigungselement zugeordneten ersten/zweiten Betätigungsleitung, blockiert.
In einer weiteren Variante ist in einer ersten Endstellung des ersten/zweiten Betätigungselements eine Fluidverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und zumindest einem Drainagekanal, insbesondere zwischen einer dem ersten/zweiten Betätigungselement zugeordneten ersten/zweiten Betätigungsleitung und einem ersten/zweiten Drainagekanal, blockiert und in einer zweiten Endstellung des ersten/zweiten Betätigungselements eine Fluidverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und zumindest einem Drainagekanal insbesondere zwischen einer dem ersten/zweiten Betätigungselement zugeordneten ersten/zweiten Betätigungsleitung und einem ersten/zweiten Drainagekanal, freigegeben.
Dadurch lässt sich auf einfache Weise durch mechanisches Verstellen der Betätigungselemente ein Befüllen und Drainieren der Steuerungseinrichtung mit Hydraulikmedium erreichen.
Für eine weitere Vereinfachung der Funktion sind das erste Betätigungselement und das zweite Betätigungselement über ein Koppelelement miteinander wirkverbunden, wobei vorzugsweise das Koppelelement innerhalb des Pleuels, besonders vorzugsweise innerhalb eines Lagerdeckels des Pleuels angeordnet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn mittels dem Koppelelement über das Bewegen eines der Betätigungselemente in eine erste Endstellung das andere der Betätigungselemente in eine von einer ersten Endstellung unterschiedliche zweite Endstellung bringbar ist, und umgekehrt.
Damit ist es möglich, durch Aktuieren nur eines Betätigungselements auch das andere Betätigungselement in seiner Position zu verändern und so auf die Schaltposition der Steuerungseinrichtung einzuwirken. Dies erhöht die Übertragungssicherheit der mechanischen Betätigung und leistet somit einen Beitrag zum laufruhigen, schadstoffarmen und funktionssicheren Betrieb der Hubkolbenmaschine. Das Koppelelement kann beispielsweise als in dem Pleuel oder auch außerhalb des Pleuels schwenkbar gelagertes Koppelelement, insbesondere als Schaltwippe, ausgeführt sein, die mit den Betätigungselementen jeweils beweglich verbunden ist.
Günstigerweise weist die Steuerungseinrichtung einen Stellkolben auf, der zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition axial verschieblich in einem Steuerraum angeordnet ist, wobei der Steuerraum mit zumindest einer Betätigungsleitung strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist. In einer weiteren Variante ist der Steuerraum der Steuerungseinrichtung als zweiseitig wirkender Steuerraum ausgebildet, wobei der Steuerraum der Steuerungseinrichtung über eine erste Betätigungsleitung und eine zweite Betätigungsleitung mit der Betätigungseinrichtung wirkverbunden oder wirkverbindbar ist, wobei der Stellkolben den Steuerraum in einen ersten Steuer-Druckraum und einen zweiten Steuer-Druckraum teilt, wobei der erste Steuer-Druckraum mit der ersten Betätigungsleitung strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist und der zweite Steuer-Druckraum mit der zweiten Betätigungsleitung strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist.
In dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann auf eine Rückstellfeder für den Stellkolben verzichtet werden, da der Stellkolben durch einen Druckunterschied in dem ersten Steuer-Druckraum zwischen dem ersten Steuer-Druckraum und dem zweiten Steuer-Druckraum in der Steuerungseinrichtung verschoben bzw. bewegt wird, das heißt zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition axial verschoben wird. Hierdurch kann insbesondere auf eine Veränderung des Druckes des Hydraulikmediums verzichtet werden. Der Druck des Hydraulikmediums kann immer konstant bleiben und liegt entweder in dem einen, dem ersten Steuer-Druckraum oder in dem zweiten Steuer-Druckraum an. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Hydraulikmedium auch zur Schmierung des Pleuellagers eingesetzt wird.
Der Stellkolben ist in dieser Ausgestaltung vorzugsweise in der Längsmittelebene der Pleuelstange verschiebbar. Ist die Steuereinrichtung, wie in der WO 2016/203047 A1 ausgebildet, so sind Hubventile vorzugsweise derart angeordnet, dass Hubachsen der Ventilkörper parallel zur Kurbelwellenachse ausgerichtet sind. Hierdurch sind diese von Vertikal- und Zentrifugalbeschleunigung, welche in dem Pleuel auftreten, entkoppelt. Dadurch sind relativ geringe Federrückstellkräfte für die Ventilkörper ausreichend, um die Hubventile geschlossen zu halten. Dies führt zu einem guten Ansprechverhalten der Steuerungseinrichtung. Weiter vorzugsweise ist der Steuerraum als Steuerzylinder ausgebildet.
Grundsätzlich kann der Stellkolben beliebig orientiert sein und einige der möglichen Orientierungen sind in der WO 2016/203047 A1 dargestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pleuels sind die Steuerungseinrichtung und die Betätigungseinrichtung auf entgegengesetzten Seiten des großen Pleuelauges angeordnet. Hierdurch wird der verfügbare Raum in dem Pleuel besonders effektiv ausgenutzt. Des Weiteren wird eine Gewichtszunahme auf einer Seite des Pleuels durch zusätzliche Elemente der Steuereinrichtung auf der anderen Seite des Pleuelauges durch zusätzliche Elemente der Betätigungseinrichtung ausgeglichen, so dass eine Unwucht des Pleuels verringert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pleuels ist die Steuerungseinrichtung im Pleuelschaft, insbesondere in einem ersten Pleuelschaftabschnitt, vorzugsweise näher am größeren Pleuelauge als am kleineren Pleuelauge, angeordnet.
Die Längenverstellungsvorrichtung kann auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Längenverstellvorrichtung jedoch derart ausgeführt, dass in einem aus zwei Pleuelschaftabschnitten bestehenden Pleuel einer der beiden Pleuelschaftabschnitte als Führungskörper ausgebildet ist und der andere Schaftabschnitt ein in dem Führungskörper verschiebbares Kolbenelement aufweist, wobei insbesondere zwischen einer ersten Stirnseite des Kolbenelements und dem Führungskörper ein erster Arbeitsraum und zwischen der zweiten Stirnseite des Kolbenelements und dem Führungskörper ein zweiter Arbeitsraum aufgespannt ist, wobei in den ersten Arbeitsraum ein erster Hydraulikkanal einmündet und in den zweiten Arbeitsraum ein zweiter Hydraulikkanal einmündet, welche von der Steuerungseinrichtung kommen. Mit einem derartig ausgebildeten Pleuelschaft lässt sich auf besonders einfach Art und Weise ein längenverstellbares Pleuel realisieren, insbesondere ein hydraulisch längenverstellbares Pleuel. Die beiden Pleuelschaftabschnitte bilden hierbei insbesondere den Hydraulikzylinder.
Zur längenverstellbaren Stellung eines derartig ausgebildeten erfindungsgemäßen Pleuels kann der Steuerungseinrichtung ein vorzugsweise mit Druck beaufschlagtes Hydraulikmedium zugeführt werden, insbesondere über eine Hydraulikmediumzuleitung. Über die Steuerungseinrichtung kann jeweils einer der beiden Hydraulikkanäle, die jeweils mit einem der beiden Arbeitsräume verbunden sind, mit dem Hydraulikmediumversorgungskanal strömungsverbunden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerungseinrichtung einen, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Stellkolben auf.
Günstigerweise weist die Längenverstellungsvorrichtung also wenigstens einen Hydraulikzylinder bzw. Zylinderraum, wenigstens einen Kolben und einen ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum auf, wobei in einem ersten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem zweiten Arbeitsraum gesperrt ist und der erste Arbeitsraum drainiert wird und in einem zweiten Schaltzustand der zweite Arbeitsraum drainiert wird und ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem ersten Arbeitsraum gesperrt ist.
Ein Hydraulikmediumrücklauf im Sinne der Erfindung ist eine Verringerung eines Hydraulikmediums, insbesondere Öl, in einem Arbeitsraum.
Drainieren im Sinne der Erfindung bedeutet, dass ein Hydraulikmediumrücklauf, das heißt eine Verringerung des Hydraulikmediums in einem Arbeitsraum, ermöglicht wird. Das Drainieren erfolgt dabei insbesondere durch Kräfte bzw. Drücke, welche von außerhalb des Pleuels auf das Pleuel wirken, beispielsweise durch den Zündvorgang in einer Verbrennungskraftmaschine, oder die durch eine Bewegung des Kolbens aufgrund der Kurbelwellenbewegung eingeleitet werden, beispielsweise Zentrifugalkräfte am oberen Totpunkt.
In einer Variante der Erfindung weist das Pleuel eine zweite Hydraulikmediumzuleitung auf, die mit dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum strömungsverbindbar ist, wobei das Pleuel, insbesondere die Steuerungseinrichtung, derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung der erste Arbeitsraum über die zweite Hydraulikmediumzuleitung mit Hydraulikmedium befüllbar ist und in einem zweiten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung der zweite Arbeitsraum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Pleuels sind der erste Arbeitsraum und der zweite Arbeitsraum jeweils über ein Rückschlagventil, insbesondere dauerhaft, mit der zweiten Hydraulikmediumzuleitung strömungsverbunden. In dieser Ausführungsform können die Arbeitsräume prinzipiell ständig mit dem Hydraulikmedium befüllt werden, wobei die Pleuellänge über das Drainieren gesteuert wird.
Die erste und zweite Hydraulikmediumzuleitung sind hierbei vorzugsweise mit einem Pleuellagersitz auf einer Kurbelwelle strömungsverbunden, so dass das dort zur Schmierung eingesetzte Hydraulikmedium in die Hydraulikmediumzuleitungen einströmt. Die Arbeitsräume sind hierbei insbesondere Hochdruckräume, welche im Rahmen der technischen Toleranzen hydraulikmediumdicht, auch bei hohen Drücken von mehr als 1200 bar, verschlossen werden können.
Je nachdem in welchem der beiden Arbeitsräume der höhere Druck anliegt, z.B. durch Befüllung mit Hydraulikmedium, bzw. welcher der beiden Arbeitsräume drainiert wird, werden die beiden Schaftabschnitte des Pleuels durch die Bewegung der Kurbelwelle und von außen einwirkende Kräfte teleskopartig auseinander- oder zusammengeschoben, so dass die wirksame bzw. effektive Pleuellänge zunimmt oder abnimmt.
Die im Vorhergehenden ausgeführten Merkmale und Vorteile in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung gelten auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung entsprechend.
Demnach wird die Aufgabe der Erfindung auch durch eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem oben geschilderten Pleuel gelöst. Dabei ist die Betätigungseinrichtung durch eine ortsfest im Kurbelwellengehäuse angeordnete Aktuatorvorrichtung zwischen der ersten und der zweiten Betätigungsposition umschaltbar. Günstigerweise ist für jedes erfindungsgemäße Pleuel eine Aktuatorvorrichtung vorgesehen.
Die Aktuatorvorrichtung, insbesondere in dem Kurbelwellengehäuse, weist vorzugsweise eine Kulissenführung, insbesondere eine verstellbare Kulissenführung, eine Nockenwelle, insbesondere eine Nockenwelle mit Stößeln, wenigstes eine Fluidspritzdüse, eine Gasdüse, einen Magneten, insbesondere einen Elektromagneten, ein Aufschwimmen in Ölbecken und/oder Formen, insbesondere Wellenformen, welche wenigstens im Wesentlichen parallel zur Kurbelwellenachse verlaufen, auf.
In einer Variante der Erfindung weist die Aktuatorvorrichtung ein erstes Aktuatorelement und ein zweites Aktuatorelement auf, wobei das erste Betätigungselement mit dem ersten Aktuatorelement betätigbar ist und das zweite Betätigungselement mit dem zweiten Aktuatorelement betätigbar ist.
Ein Aktuatorelement weist in einer Variante der Erfindung einen um eine vorzugsweise parallel zur Kurbelwelle verlaufende Drehachse drehbaren Nocken auf. Dabei ist das Betätigungselement direkt mit dem Nocken oder über ein zwischen Nocken und Betätigungselement angeordnetes Zwischenelement, das vorzugsweise als Tassenstössel ausgeführt ist, betätigbar.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist das Aktuatorelement als in einer Richtung normal zur Kurbelwellenachse bewegliche Schaltrampe ausgeführt, wobei vorzugsweise die Schaltrampe entlang seiner Längserstreckung eine in Richtung zum Pleuel hin kontinuierlich abnehmende Dicke aufweist, wobei besonders vorzugsweise der von der Kurbelwellenachse am weitesten entfernte Bereich am dicksten ausgeführt ist. Günstigerweise sind zwei als Schaltrampen ausgeführte Aktuatorelemente vorgesehen. Dadurch kann durch Bewegen einer ersten Schaltrampe in Richtung zur Kurbelwellenachse hin der dickere Bereich der Schaltrampe mit dem ersten Betätigungselement zusammenwirken und es so in seiner Endstellung verschieben. Durch gleichzeitiges Bewegen einer zweiten Schaltrampe in Gegenrichtung kann sich das zweite Betätigungselement in die komplementäre Endstellung begeben.
Vorteilhafterweise ist dazu wenigstens ein Ende des ersten und/oder zweiten Betätigungselementes – insbesondere das in vom kleinen Pleuelauge wegführender Richtung weisende Ende – als Steuerfläche ausgebildet. Vorzugsweise kann diese als Keilfläche geformt sein. Auf diese Weise ist ein einfaches Verschieben mit der ortsfesten Aktuatorvorrichtung realisierbar, wobei die Verschiebung durch Abgleiten des Aktuatorelements auf der Keilfläche bewirkt wird. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn Keilwinkel, Anpressdruck etc. aufeinander abgestimmt sind.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren, in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführung darstellen können, für die ebenfalls Schutz beansprucht wird, sofern sie technisch sinnvoll ist.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:
1 eine perspektivische Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Pleuels;
2 eine Draufsicht des Pleuels aus 1;
3 eine perspektivische Teilschnittansicht des Pleuels aus 1 entlang der Linie E-E in 2;
4 eine Ansicht des Details Z aus 3;
5 eine teiltransparente Ansicht des Lagerdeckelbereichs des erfindungsgemäßen Pleuels;
6 eine Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einer ersten Variante einer Aktuatorvorrichtung;
7 eine Teilschnittansicht entlang der Linie C-C in 6;
8 eine Teilschnittansicht entlang der Linie D-D in 6;
9 eine Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einer zweiten Variante einer Aktuatorvorrichtung;
10 eine ausschnittsweise Seitenansicht der zweiten Variante der Aktuatorvorrichtung gemäß Linie V-V in 9;
11 eine Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einer dritten Variante einer Aktuatorvorrichtung;
12 eine Ansicht der Anordnung von 11 von unten gemäß Linie B-B in 11;
13 ein Hydraulikschaltbild einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Pleuels in einer ersten Schaltposition eines Stellkobens bzw. einer ersten Betätigungsposition einer Betätigungseinrichtung; und
14 ein Hydraulikschaltbild des erfindungsgemäßen Pleuels der Ausführung der 13 in einer zweiten Schaltposition eines Stellkobens bzw. einer zweiten Betätigungsposition einer Betätigungseinrichtung.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Pleuels 100. Das Pleuel 100 weist ein kleines Pleuelauge 1 zur Verbindung des Pleuels 100 mit einem Kolben der Hubkolbenmaschine sowie ein großes Pleuelauge 2 zur Verbindung des Pleuels 100 mit dem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine auf, wobei das große Pleuelauge 2 einen abnehmbaren Pleuellagerdeckel 26 aufweist, welcher über Pleuelschrauben 5 mit dem Pleuelschaft verschraubt ist.
Das kleine Pleuelauge 1 ist Teil eines oberen, ersten Pleuelschaftabschnitts 3 und das große Pleuelauge 2 ist Teil eines unteren, zweiten Pleuelschaftabschnitts 4. Der erste Pleuelschaftabschnitt 3 ist gegenüber dem zweiten Pleuelschaftabschnitt 4 zwischen einer ausgezogenen Lage und einer eingeschobenen Lage um einen Verstellbereich (ΔL) in Richtung einer Längsachse 100a des Pleuels 100 verstellbar, wobei der erste Pleuelschaftabschnitt 3 und der zweite Pleuelschaftabschnitt 4 insbesondere teleskopartig ineinander- und auseinanderschiebbar sind, so dass eine wirksame Pleuellänge L verstellbar ist. Die wirksame Pleuellänge L definiert sich dabei durch einen Abstand einer Drehachse im kleinen Pleuelauge 1 zu einer Drehachse in dem größeren Pleuelauge 2.
Die Veränderung der wirksamen Pleuellänge L erfolgt dabei mittels einer Längenverstellungsvorrichtung 6, wie sie beispielhaft und schematisch den 13 und 14 zu entnehmen ist.
Der obere erste Pleuelschaftabschnitt 3 bildet dabei einen Kolben 8 eines zweiseitig wirkenden Hydraulikzylinders und der untere zweite Pleuelschaftabschnitt 4 den Zylinderraum 7, wobei eine Unterseite 8a des Kolbens 8, d.h. eine dem großen Pleuelauge 2 zugewandte Seite, eine erste Wirkfläche des Kolbens 8 bildet und eine nach oben orientierte Oberseite 8b in Form einer Ringfläche zusammen mit dem oberen ersten Pleuelschaftabschnitt 3 eine zweite Wirkfläche.
Die erste Wirkfläche des oberen ersten Pleuelschaftabschnitts 3 bildet dabei mit dem unteren Teil des Führungszylinders des unteren zweiten Pleuelschaftabschnitts 4 einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 9 und die zweite Wirkfläche des oberen ersten Pleuelschaftabschnitts 3 bildet zusammen mit dem oberen Teil des Führungszylinders bzw. Zylinderraums 7 des unteren zweiten Pleuelschaftabschnitts 4 und einem am oberen Ende in den Führungszylinder des unteren zweiten Pleuelschaftabschnitts 4 eingesetzten, hier nicht näher bezeichneten Anschlagelement einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 10.
Die Wirkflächen am oberen Pleuelschaftabschnitt 3 bilden Druckangriffsflächen für ein in die Arbeitsräume 9 und 10 geleitetes Hydraulikmedium, wobei in diesem Fall das zur Schmierung der Hubkolbenbrennkraftmaschine verwendete Motoröl als Hydraulikmedium genutzt wird. In den ersten Arbeitsraum 9 mündet ein erster Hydraulikkanal 11 und in den zweiten Arbeitsraum 10 ein zweiter Hydraulikkanal 12.
Wird der untere, erste Arbeitsraum 9 mit Hydraulikmedium gefüllt und ein Rücklauf aus dem ersten Arbeitsraum 9 gesperrt und der obere, zweite Arbeitsraum 10 drainiert, werden die Pleuelschaftabschnitte 3 und 4 auseinander geschoben und die wirksame Pleuellänge L nimmt zu. Wird hingegen der untere, erste Arbeitsraum 9 drainiert und der obere, zweite Arbeitsraum 10 mit Hydraulikmedium befüllt und ein Rücklauf aus dem zweiten Arbeitsraum 10 gesperrt, werden die Pleuelschaftabschnitte 3 und 4 ineinander geschoben und die wirksame Pleuellänge L nimmt ab. In direktem Zusammenhang mit der Pleuellänge L ändert sich dann auch das Verdichtungsverhältnis des entsprechenden Zylinders.
Die Ölversorgung des ersten und zweiten Hydraulikkanals 11, 12 erfolgt über eine zweite Hydraulikmediumzuleitung 13, welche über eine Ölversorgungsnut 14 mit dem Pleuellager des großen Pleuelauges 2 fluidkommunzierend verbunden ist.
Zur Steuerung der Befüllung der Arbeitsräume 9, 10 mit Hydraulikmedium und zur Drainierung der Arbeitsräume 9, 10 und damit zur Steuerung der Verstellung der wirksamen Pleuellänge L weist das Pleuel 100 eine Steuerungseinrichtung 15 auf, wobei die Steuerungseinrichtung 15 bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pleuelstange 100 im unteren, zweiten Pleuelschaftabschnitt 4 angeordnet ist. Die Steuerungseinrichtung 15 ist dabei vom Prinzip her wie eine in der WO 2016/203047 A1 beschriebene Steuerungseinrichtung ausgebildet, auf welche für weitere, hier nicht beschriebene Details der Steuerungseinrichtung 15 verwiesen wird. Grundsätzlich ist die Erfindung auch mit anders ausgeführten Steuerungseinrichtungen umsetzbar.
Die Steuerungseinrichtung 15 weist ein im Strömungsweg zwischen der zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 und dem ersten Hydraulikkanal 11 bzw. dem ersten Arbeitsraum 9 angeordnetes, erstes Hubventil 16 mit einem ersten Ventilraum auf, in welchem ein durch eine erste Ventilfeder vorgespannter erster Ventilkörper gegen einen ersten Ventilsitz gedrückt wird, wobei in den ersten Ventilraum der erste Hydraulikkanal 11 einmündet.
Des Weiteren weist die Steuereinrichtung 15 ein im Strömungsweg zwischen der zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 und dem zweiten Hydraulikkanal 12 bzw. dem zweiten Arbeitsraum 10 angeordnetes zweites Hubventil 17 mit einem zweiten Ventilraum auf, in welchem ein durch eine zweite Ventilfeder vorgespannter zweiter Ventilkörper gegen einen zweiten Ventilsitz gedrückt wird, wobei der zweite Hydraulikkanal 12 in den zweiten Ventilraum einmündet. Die ersten und zweiten Ventilkörper der beiden Hubventile 16, 17 sind dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Kugeln gebildet, können aber auch anders ausgeführt sein.
Ferner weist bei diesem erfindungsgemäßen Pleuel 100 die Steuereinrichtung 15 einen in der Längsmittelebene α des Pleuels 100 und normal zur Längsachse 100a des Pleuels 100 zwischen einer ersten, in 13 dargestellten Schaltposition und einer zweiten, in 14 dargestellten Schaltposition in einem zweiseitig wirkenden Steuerraum 18 axial verschiebbaren Stellkolben 19 auf, welcher sich in axialer Richtung erstreckende, stangenartige Enden aufweist und welcher sich zwischen dem ersten Hubventil 16 und dem zweiten Hubventil 17 erstreckt. Die Längsmittelebene α ist in 8 eingezeichnet, fällt aber beispielsweise in 6 mit der Blattebene zusammen.
Der Stellkolben 19 ist derart ausgebildet, dass in der zweiten Schaltposition gemäß 14 sein dem ersten Hubventil 16 zugewandtes Ende den Ventilkörper des ersten Hubventils 16 vom Ventilsitz abhebt und somit den Strömungsweg zwischen dem ersten Arbeitsraum 9 über den ersten Hydraulikkanal 11 zur zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 freigibt, so dass der erste Arbeitsraum 9 drainiert ist, während das dem zweiten Ventilkörper des zweiten Hubventils 17 zugewandte Ende des Stellkolbens 19 vom Ventilkörper des zweiten Hubventils 17 beabstandet ist, so dass der Ventilkörper am Ventilsitz anliegt und ein Rücklauf aus dem zweiten Arbeitsraum 10 in die zweite Hydraulikmediumzuleitung 13 gesperrt ist.
Wirkt demnach während der Hubbewegung des Pleuels 100, d.h. während eines Arbeitshubs, eine Feuerkraft aus dem Brennraum (nicht dargestellt) auf das Pleuel 100, welche den zweiten, oberen Pleuelschaftabschnitt 3 nach unten drückt, wird Hydraulikmedium über das eigentlich geschlossene zweite Hubventil 17 angesaugt, indem der erste Ventilkörper durch die im zweiten Arbeitsraum 10 entstehende Sogwirkung entgegen der Rückstellkraft der ersten Ventilfeder angehoben wird.“
Dadurch füllt sich der obere, zweite Arbeitsraum 10 über den zweiten Hydraulikkanal 12 mit Hydraulikmedium, während Hydraulikmedium aus dem unteren ersten Arbeitsraum 9 in den ersten Hydraulikkanal 11 herausgepresst und über das mittels des Steuerkolbens 19 geöffnete erste Hubventil 16 in die zweite Hydraulikmediumzuleitung 13 abgeleitet wird. Das Pleuel 100 wird dadurch kürzer. Bis zum Erreichen der minimalen, wirksamen Pleuellänge können dabei mehrere Arbeitshübe erforderlich sein.
Entsprechend bewirkt der Stellkolben 19 in einer ersten Schaltposition gemäß 13 ein Abheben des Ventilkörpers des zweiten Hubventils 17 vom Ventilsitz, so dass der zweite Arbeitsraum 10 drainiert wird, während der Ventilkörper des ersten Hubventils 16 am Ventilsitz anliegt, so dass ein Rücklauf aus dem ersten Arbeitsraum 9 gesperrt ist.
Wirkt demnach während der Hubbewegung des Pleuels 100, d.h. während eines Arbeitshubs, eine Massenkraft auf das Pleuel 100, welche den zweiten, oberen Pleuelschaftabschnitt 3 nach oben zieht, wird Hydraulikmedium über das eigentlich geschlossene erste Hubventil 16 angesaugt, indem der Ventilkörper durch die im ersten Arbeitsraum 9 entstehende Sogwirkung entgegen der Rückstellkraft der Ventilfeder angehoben wird. Dadurch füllt sich der untere, erste Arbeitsraum 9 über den ersten Hydraulikkanal 11 mit Hydraulikmedium, während Hydraulikmedium aus dem oberen zweiten Arbeitsraum 10 in den zweiten Hydraulikkanal 12 herausgepresst und über das mittels des Steuerkolbens 19 geöffnete zweite Hubventil 17 in die zweite Hydraulikmediumzuleitung 13 abgeleitet wird. Das Pleuel 100 wird dadurch länger. Bis zum Erreichen der maximalen, wirksamen Pleuellänge können ebenfalls durchaus mehrere Arbeitshübe erforderlich sein.
Für eine schnellere Befüllung der Arbeitsräume 9, 10 weist die Steuerungseinrichtung 15 bei diesem Ausführungsbeispiel des Pleuels 100 zusätzlich noch jeweils über ein Bypassrückschlagventil 20, 21 direkt mit einem der Arbeitsräume 9, 10 und der zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 verbundene Bypass-Hydraulikleitungen 22, 23 auf, wobei ein Bypassrückschlagventil 20 im Strömungsweg zwischen der zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 und dem ersten Arbeitsraum 9 angeordnet ist und sich ein Bypassrückschlagventil 21 im Strömungsweg zwischen der zweiten Hydraulikmediumzuleitung 13 und dem zweiten Arbeitsraum 10 befindet.
Um Druckwellen im hydraulischen Längenverstellsystem zu vermeiden, welche einerseits zu einem ungewollten Längenverstellung führen können und sich andererseits nachteilig auf den gesamten Hydraulikkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine auswirken können oder sogar Schäden verursachen können, sind in einigen Hydraulikkanälen zusätzlich Drosseln 24 im Strömungsweg angeordnet.
Zum Umschalten der Steuereinrichtung 15 vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand und umgekehrt, d.h. zum Verschieben des Stellkolbens 19 von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition und umgekehrt, weist das Pleuel 100 erfindungsgemäß eine mechanische Betätigungseinrichtung 25 auf, welche bei diesem erfindungsgemäßen Pleuel 100 über eine erste hydraulische Betätigungsleitung 27 und eine zweite hydraulische Betätigungsleitung 18 mit dem Stellkolben 19 der Steuerungseinrichtung 15 wirkverbunden ist.
Dazu teilt der Stellkolben 19 den Steuerraum 18, in welchem der Stellkolben 19 axial verschiebbar angeordnet ist, in einen ersten Steuer-Druckraum 18a und einen zweiten Steuer-Druckraum 18b auf, wobei bei diesem erfindungsgemäßen Pleuel 100 der erste Steuer-Druckraum 18a mit der ersten Betätigungsleitung 27 fluidkommunizierend verbunden ist und der zweite Steuer-Druckraum 18b mit der zweiten Betätigungsleitung 28.
Durch Erzeugen einer Druckdifferenz am Stellkolben 19, insbesondere einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Steuer-Druckraum 18a und dem zweiten Steuer-Druckraum 18b, kann der Stellkolben 19 von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition bewegt werden.
Die Betätigungsvorrichtung 25 weist dazu ein erstes Betätigungselement 29 und ein zweites Betätigungselement 30 auf, wobei das erste Betätigungselement 29 in einer im Pleuel 100, bzw. genauer gesagt im dargestellten Ausführungsbeispiel im Pleuellagerdeckel 26 angeordneten ersten Betätigungselementausnehmung 31 und das zweite Betätigungselement 30 in einer zweiten Betätigungselementausnehmung 32 angeordnet ist. Die Betätigungsausnehmungen 31, 32 sind miteinander über einen Verbindungskanal 33 strömungsverbunden bzw. strömungsverbindbar, wobei der Verbindungskanal 33 des Weiteren mit einer ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 verbunden ist.
Die erste Hydraulikmediumzuleitung 34 ist über eine Ölversorgungsnut 14 mit dem Pleuellager des großen Pleuelauges 2 fluidkommunzierend verbunden, wobei in der ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 ein Zuleitungsrückschlagventil 37 vorgesehen ist, um Druckpulse aus dem Ölsystem abzuschwächen bzw. ein Rücklaufen des Hydraulikmediums aus dem Pleuel 100 in das Ölsystem zu verhindern.
Die Betätigungselementausnehmungen 31, 32 sind über die hydraulischen Betätigungsleitungen 27, 28 mit der Steuerungseinrichtung 15 wirkverbunden. Damit ist es möglich, die Steuer-Druckräume 18a, 18b der Steuerungseinrichtung 15 mit Hydraulikmedium aus der ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 zu beaufschlagen. Dazu sind in den Betätigungselementen 30, 31 Hydraulikmediumkanäle 35, 36 vorgesehen, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel der erste Hydraulikmediumkanal 35 des ersten Betätigungselements 29 als umlaufende Nut ausgeführt ist und der zweite Hydraulikmediumkanal 36 des zweiten Betätigungselements 30 ebenfalls als umlaufende Nut ausgeführt ist – siehe z.B. 4 und 5, wo der in 3 mit einem strichlierten Kreis und „Z“ markierte Bereich im Detail dargestellt ist. Die Steuerungseinrichtung 15 ist also über die Betätigungselemente 30, 31 mit der ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 strömungsverbindbar. Die Hydraulikmediumkanäle 35, 36 können auch anders, z.B. als Bohrungen, ausgeführt sein.
Um nun die Steuerungseinrichtung 15 neben dem Beaufschlagen mit Druck auch Druckentlasten zu können ist die Steuerungseinrichtung 15 über die Betätigungselemente 29, 30 mit Drainagekanälen 38, 39, 40 verbindbar.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß z.B. 4 ist im ersten Betätigungselement 29 ein erster Drainagekanal 38 ausgeführt, der aus einem ersten, in axialer Richtung verlaufenden Drainagekanalabschnitt 38a und einem daran anschließenden zweiten, in radialer Richtung verlaufenden Drainagekanalabschnitt 38b besteht. Der erste Drainagekanal 38 mündet bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Pleuels 100 in einen umgebenden Kurbelraum 200. Auf die gleiche Art ist im zweiten Betätigungselement 30 ein zweiter Drainagekanal 39 ausgeführt, der aus einem dritten, in axialer Richtung verlaufenden Drainagekanalabschnitt 39a und einem daran anschließenden vierten, in radialer Richtung verlaufenden Drainagekanalabschnitt 39b besteht und in den Kurbelraum 200 mündet.
In einer nur schematisch in den 13 und 14 dargestellten Variante münden die Drainagekanäle 38, 39 in einen Gesamtdrainagekanal 40, in dem ein Drainagerückschlagventil 41 angeordnet ist, um ein Ansaugen von Luft in das Pleuel 100 bzw. das Ölsystem zu verhindern. In einer realen Ausführung könnten die Drainagekanäle 38, 39 ebenfalls als Ringnuten ausgeführt sein und der Gesamtdrainagekanal 40 wird durch eine Bohrung im Bereich des Lagerdeckels 26 gebildet.
Die jeweiligen Fluidverbindungen – also zwischen Steuerungseinrichtung 15 und erster Hydraulikmediumzuleitung 34 bzw. zu den Drainagekanälen 38, 39 – können nun auf folgende Weise hergestellt werden:
Die Betätigungselemente 29, 30 sind so angeordnet, dass sie von einer Oberfläche des Pleuels 100 bzw. vom der Oberfläche des Pleuellagerdeckels 26 abstehen. Dabei steht je nachdem, ob sich die Betätigungsvorrichtung 25 in einer ersten oder einer zweiten Betätigungsposition befindet, eines der Betätigungselemente 29, 30 weiter von der Oberfläche des Pleuels 100 ab.
Die Betätigungselemente 29, 30 sind dabei in den Betätigungselementausnehmungen 31, 32 in axialer Richtung 31a, 32a zwischen ersten und zweiten Endstellungen verschiebbar gelagert. Das erste Betätigungselement 29 ist in einer ersten axialen Richtung 31a verschiebbar, das zweite Betätigungselement 30 ist in einer zweiten axialen Richtung 32a verschiebbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die axialen Richtungen 31a, 32a parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Pleuellängsachse 100a, wobei sie in Varianten auch bzw. zusätzlich parallel zu einer Längsmittelebene α des Pleuels angeordnet sein können.
In einer der Endstellungen wird dabei über die Betätigungselemente 29, 30 eine Fluidverbindung zwischen erster Hydraulikmediumzuleitung 34 und Steuerungseinrichtung 15 hergestellt, in der anderen Endstellung eine Fluidverbindung zwischen Steuerungseinrichtung 15 und Drainagekanal 38, 39.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Endstellung dadurch definiert, dass die Steuerungseinrichtung 15 über das in dieser ersten Endstellung befindliche Betätigungselement 29, 30 bzw. dessen Hydraulikmediumkanal 35, 36 mit der ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 fluidverbunden ist. In der zweiten Endstellung wird die Steuerungseinrichtung 15 drainiert und ist also über das in dieser zweiten Endstellung befindliche Betätigungselement 29, 30 bzw. dessen Drainagekanal 38, 39 mit dem Kurbelraum 200 verbunden.
In der ersten Endstellung stehen dabei die Betätigungselemente 29, 30 weiter von der Oberfläche des Pleuels 100 ab als in der zweiten.
Erfindungsgemäß befindet sich immer jeweils ein Betätigungselement 29, 30 in der ersten Endstellung und das jeweils andere Betätigungselement 29, 30 in der zweiten Endstellung. Dabei ist eine erste Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung 25 dadurch definiert, dass sich das erste Betätigungselement 29 in der ersten Endstellung befindet und das zweiten Betätigungselement 30 in der zweiten Endstellung (siehe z.B. 4, 5, 6, 8, 9, 13); in einer zweiten Betätigungsposition befindet sich das erste Betätigungselement 29 in der zweiten Endstellung und das zweite Betätigungselement 30 in der ersten Endstellung (siehe z.B. 3, 11, 14).
Um die Funktion der Betätigungseinrichtung 25 zu sichern bzw. zu vereinfachen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel das erste Betätigungselement 29 und das zweite Betätigungselement 30 über ein Koppelelement 42 miteinander wirkverbunden. Das Koppelelement 42 ist dabei als im Pleuellagerdeckel 25 schwenkbar um eine Koppelelementachse 42a gelagerte Schaltwippe ausgeführt. Die Koppelelementachse 42a liegt dabei normal zur Pleuellängsachse 100a. Günstigerweise sind die Massen der Betätigungselemente 29, 30 gleich, so dass die um die Koppelelementachse 42a bewegten Massen gleich sind. Dadurch wird eine Kompensierung der – insbesondere bei hohen Drehzahlen zunehmenden – Trägheitskräfte aufgrund der Betätigungsvorrichtung 25 erzielt.
Wirkverbindung bedeutet in diesem Fall, dass mittels dem Koppelelement 42 über das Bewegen eines Betätigungselements 29, 30 in eine erste Endstellung das andere der Betätigungselemente 29, 30 gleichzeitig in die von der ersten Endstellung unterschiedliche zweite Endstellung gebracht wird, und umgekehrt. Wird also die Endstellung eines Betätigungselements 29, 30 aktiv verändert, überträgt das Koppelelement 42 die Änderung auch auf das andere Betätigungselement 29, 30, ohne dass zusätzlich eine Aktion gesetzt werden muss. Das Koppelelement 42 weist dazu entsprechende Vorrichtungen zur Wirkverbindung mit den Betätigungselementen 29, 30 auf – beispielsweise sind in 4 und 5 Ausnehmungen in den Betätigungselementen 29, 30 dargestellt, in die das Koppelelement 42 eingreift.
Um eine zusätzliche Funktionssicherheit zu gewährleisten, sind in den Ausführungsformen gemäß 4 und 5 gefederte Arretierungsbolzen 53 vorgesehen, die im Pleuellagerdeckel 26 bzw. allgemein im Pleuel 100 gelagert sind und mit Arretierungsaufnahmen in den Betätigungselementen 29, 30 zusammenwirken – die Arretierungsbolzen 53 rasten in den jeweiligen Endstellungen in den Betätigungselemente 29, 30 ein und verhindern, dass sich diese aus ihren Positionen bewegen.
In 5 ist gezeigt, dass die Betätigungseinrichtung 25 auch als separates Bauteil ausgeführt sein kann, dass von der Unterseite an den Pleuellagerdeckel 26 angeschraubt bzw. auf andere Weise befestigt wird. Siehe dazu die Schrauben 52. Dadurch wird die Fertigung der erfindungsgemäßen Lösung deutlich vereinfacht.
Anhand von 13 wird nun die erste Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung 25 erläutert:
Das erste Betätigungselement 29 befindet sich in der ersten Endstellung. Darin wird eine Fluidverbindung zwischen der ersten Hydraulikmediumzuleitung 34 und dem Steuerraum 18 der Steuerungseinrichtung 15, insbesondere dem ersten Steuer-Druckraum 18a, über die erste Betätigungsleitung 27 und den ersten Hydraulikmediumkanal 35 eine Fluidverbindung hergestellt. Der Druck aus dem Ölsystem – Motoröl wird hier als Hydraulikmedium verwendet – wirkt im ersten Steuer-Druckraum 18a auf den Stellkolben 19 und bewirkt dessen Bewegung nach links. Diese Bewegung wird dadurch unterstützt, dass sich das zweite Betätigungselement 30 in der zweiten Endstellung befindet und der zweite Steuer-Druckraum 18b drainiert wird: Zwischen dem Steuerraum 18, insbesondere dem zweiten Steuer-Druckraum 18b, und dem Kurbelraum 200 wird über die zweite Betätigungsleitung 28, den zweiten Drainagekanal 39 im zweiten Betätigungselement 30 und den Gesamtdrainagekanal 40 eine Fluidverbindung hergestellt. Aufgrund dieses Druckunterschieds im Steuerraum 18 befindet sich die Steuerungseinrichtung 15 in der zweiten Schaltposition; der erste Arbeitsraum 9 wird drainiert, der zweite Arbeitsraum 10 befüllt, das Pleuel 100 verkürzt sich.
Bei der zweiten Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung 25 gemäß 14 ist die Situation genau umgekehrt – wie oben beschrieben wird der zweite Arbeitsraum 10 drainiert, der erste Arbeitsraum 9 füllt sich mit Hydraulikmedium und das Pleuel 100 wird lang.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich in 13 und 14 um schematische Darstellungen handelt und die Anordnung des Gesamtdrainagekanals 40 unterhalb des Pleuels 100 aus Gründen der Übersichtlichkeit erfolgt und nicht bedeutet, dass der Gesamtdrainagekanal 40 außerhalb der Pleuels 100 verläuft. Außerdem wird festgehalten, dass sich durch Weglassen des Gesamtdrainagekanals 40 eine Ausführung wie in den 3, 4 und 5 gezeigt ergibt.
Die Änderung der Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung 25 Veränderung der Endstellungen der Betätigungselemente 29, 30 – bzw. nur eines Betätigungselements 29, 30, da ja das andere Betätigungselement 29, 30 über das Koppelelement 42 mitbewegt wird – kann nun auf einfach zu implementierende, fehlerarme mechanische Weise umgesetzt werden:
Dazu ist eine ortsfest im Kurbelgehäuse (in den Figuren nicht dargestellt) angeordnete Aktuatorvorrichtung 43 vorgesehen, wobei in einer Hubkolbenmaschine mit mehreren erfindungsgemäßen Pleueln 100 günstigerweise für jedes Pleuel 100 eine eigene Aktuatorvorrichtung vorgesehen ist – aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren nur je ein Pleuel mit je einer Aktuatorvorrichtung dargestellt.
3, 6, 7 und 8 zeigen als Ausführungsbeispiel eine Aktuatorvorrichtung 43 in Form einer Nockenwelle: Darin sind auf einer parallel zu einer Kurbelwellenachse 200a (angedeutet in 6 und 8) verlaufenden Drehachse 44 Nocken 45, 46 vorgesehen, die als Aktuatorelemente fungieren und die Betätigungselemente 29, 30 in axialer Richtung verschieben. In 3 hat ein erster Nocken 45 das erste Betätigungselement 29 in die zweite Endstellung verschoben, über das Koppelelement 42 wird das zweite Betätigungselement 30 in die erste Endstellung gebracht. In 6 (bzw. siehe auch 7 und 8) hat ein zweiter Nocken 46 das zweite Betätigungselement 30 in die zweite Endstellung verschoben, das erste Betätigungselement 29 wird in die erste Endstellung bewegt. Dabei ist nur eine Drehachse 44 vonnöten, die so mit der Pleuelgeige abgestimmt werden kann, dass ein verschleißfreies und geräuscharmes Verstellen möglich ist.
9 und 10 zeigen eine Variante, wo zwei Drehachsen 44, 44‘ vorgesehen sind: Hier bestehen die Aktuatorelemente aus Nocken 45, 46 und zwischen Nocken 45, 46 und Betätigungselementen 29, 30 angeordneten Tassenstösseln 47, 48. Die Tassenstössel 47, 48 fungieren dabei als Zwischenelemente. Das erste Betätigungselement 29 wird dabei durch Betätigen des zweiten Betätigungselements 30 über zweiten Nocken 46 und zweiten Tassenstössel 48 in die erste Endstellung gebracht.
In 11 und 12 ist eine weitere Variante zu sehen, wo die Aktuatorelemente als Schaltrampen 49, 50 ausgeführt sind, die beispielsweise über eine Zahnstange 51 in einer Bewegungsrichtung Y normal zu einer Kurbelwellenachse 200a bewegbar sind. Die Schaltrampen 49, 50 weisen dabei entlang ihrer Längserstreckung eine in Richtung des Pleuels 100 bzw. der Kurbelwellenachse 200a kontinuierlich abnehmende Dicke auf. Der am weitesten von der Kurbelwellenachse 200a entfernte Teil ist dabei am dicksten ausgeführt. Als Dicke wird hier die Erstreckung in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Pleuellängsachse 100a verstanden.
Je nachdem, welches Betätigungselement 29, 30 geschaltet werden soll, kann die erste 49 oder die zweite Schaltrampe 50 entgegen der Drehrichtung des Pleuels 100 in Richtung der Kurbelwellenachse 200a bewegt werden und gerät in den Bereich der Pleuelgeige. Das Betätigungselement 29, 30 trifft auf den weniger dicken Teil der Rampe auf und die kontinuierlich zunehmende Dicke führt mit Weiterdrehen des Pleuels 100 zu einem Verschieben des Betätigungselements 29, 30 von der ersten in die zweite Endstellung.
11 zeigt eine Ausführung, wo sich gerade das zweite Betätigungselement in der ersten Endstellung befindet, durch Weiterdrehen des Pleuels 100 aber in Kürze in die zweite Endstellung bewegt wird. Durch die Ausführung mit Rampen ist ein noch verschleißärmeres Betreiben bzw. Verstellen des erfindungsgemäßen Pleuels 100 möglich.
Bezugszeichenliste

1: kleines Pleuelauge
2: großes Pleuelauge
3: zweiter, obererer Pleuelschaftabschnitt
4: erster, unterer Pleuelschaftabschnitt
5: Pleuelschrauben
6: Längenverstellungsvorrichtung
7: Zylinderraum
8: Kolben
8a: Unterseite (des Kolbens 8)
8b: Oberseite (des Kolbens 8)
9: erster hydraulischer Arbeitsraum
10: zweiter hydraulischer Arbeitsraum
11: erster Hydraulikkanal
12: zweiter Hydraulikkanal
13: zweite Hydraulikmediumzuleitung
14: Ölversorgungsnut
15: Steuerungseinrichtung
16: erstes Hubventil
17: zweites Hubventil
18: Steuerraum
18a: erster Steuer-Druckraum
18b: zweiter Steuer-Druckraum
19: Stellkolben
20, 21: Bypassrückschlagventil
22, 23: Bypass-Hydraulikleitung
24: Drossel
25: Betätigungseinrichtung
26: Pleuellagerdeckel
27: erste (hydraulische) Betätigungsleitung
28: zweite (hydraulische) Betätigungsleitung
29: erstes Betätigungselement
30: zweites Betätigungselement
31: ersten Betätigungselementausnehmung
32: zweite Betätigungselementausnehmung
31a: erste axiale Richtung
32a: zweite axiale Richtung
33: Verbindungskanal
34: erste Hydraulikmediumzuleitung
35: erster Hydraulikmediumkanal
36: zweiter Hydraulikmediumkanal
37: Zuleitungsrückschlagventil
38: erster Drainagekanal
38a: erster Drainagekanalabschnitt
38b: zweiter Drainagekanalabschnitt
39: zweiter Drainagekanal
39a: dritter Drainagekanalabschnitt
39b: vierter Drainagekanalabschnitt
40: Gesamtdrainagekanal
41: Drainagerückschlagventil
42: Koppelelement
42a: Koppelelelementachse
43: Aktuatorvorrichtung
44, 44': Drehachse
45, 46: Nocke
47, 48: Tassenstössel
49, 50: Schaltrampe
51: Zahnstange
52: Schraube
53: Arretierungsbolzen
100: Pleuel
100a: Pleuellängsachse
200: Kurbelraum
200a: Kurbelwellenachse
α: Längsmittelebene (des Pleuels 100)
Y: Bewegungsrichtung Schaltrampen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/055582 A2 [0005]
AT 512334 A1 [0005]
DE 102012020999 A1 [0005]
WO 2016/203047 A1 [0006, 0039, 0040, 0084]
EP 2016/064193 [0006]
WO 2014/019684 A1 [0008]
DE 102005055199 A1 [0009]
DE 19703948 C1 [0010]

Claims

Pleuel (100) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufweisend: – eine Längenverstellungsvorrichtung (6) zur Verstellung einer wirksamen Pleuellänge (L) des Pleuels (100), – eine hydraulisch betätigbare und zwischen wenigstens zwei Schaltpositionen umschaltbare Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung der Längenverstellungsvorrichtung (6), und – eine mechanisch von außerhalb des Pleuels (100) zwischen einer ersten und einer zweiten Betätigungsposition umschaltbare Betätigungseinrichtung (25) zum Schalten der Steuerungseinrichtung (15), wobei die Betätigungseinrichtung (25) mit der Steuerungseinrichtung (15) über wenigstens eine hydraulische Betätigungsleitung (27, 28) wirkverbunden ist, wobei die Betätigungseinrichtung (25) wenigstens ein erstes Betätigungselement (29) und ein zweites Betätigungselement (30) aufweist und je nach Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung (25) eines der beiden Betätigungselemente (29, 30) weiter von einer Oberfläche des Pleuels (100) absteht als das andere der beiden Betätigungselemente (29, 30).
Pleuel (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (29) und das zweite Betätigungselement (30) von der Oberfläche eines Lagerdeckels (26) des Pleuels (100) abstehen.
Pleuel (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (29) und das zweite Betätigungselement (30) jeweils in axialer Richtung (31a, 32a) verschiebbar gelagert sind, wobei vorzugsweise die axiale Richtung (31a, 32a) des ersten (29) und des zweiten Betätigungselements (30) parallel zu einer Längsmittelebene (α) des Pleuels (100) und/oder parallel zur Pleuellängsachse (100a) verläuft.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (29) in einer im Pleuel (100) angeordneten ersten Betätigungselementausnehmung (31) zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung beweglich ist und das zweite Betätigungselement (30) in einer im Pleuel (100) angeordneten zweiten Betätigungselementausnehmung (32) zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung beweglich ist, wobei die Betätigungselemente (29, 30) in der ersten Endstellung weiter von einer Oberfläche des Pleuels (100) abstehen als in der zweiten Endstellung.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der ersten Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung (25) das erste Betätigungselement (29) in einer ersten Endstellung befindet und das zweite Betätigungselement (30) in einer zweiten Endstellung und dass sich in der zweiten Betätigungsposition der Betätigungseinrichtung (25) das erste Betätigungselement (29) in einer zweiten Endstellung befindet und das zweite Betätigungselement (30) in einer ersten Endstellung.
Pleuel (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungsausnehmung (31) und die zweite Betätigungsausnehmung (32) miteinander über einen Verbindungskanal (33) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar sind, wobei vorzugsweise der Verbindungskanal (33) mit einer ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) strömungsverbunden ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungsausnehmung (31) und die zweite Betätigungsausnehmung (32) über je eine hydraulische Betätigungsleitung (27, 28) mit der Steuerungseinrichtung (15) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar sind.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) über das erste (29) und/oder das zweite Betätigungselement (30) mit zumindest einer ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) strömungsverbindbar ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) über das erste (29) und/oder das zweite Betätigungselement (30) mit zumindest einem Drainagekanal (38, 39, 40) strömungsverbindbar ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (29) einen ersten Drainagekanal (38, 38a, 38b) aufweist und/oder dass das zweite Betätigungselement (30) einen zweiten Drainagekanal (39, 39a, 39b) aufweist, wobei der erste/zweite Drainagekanal (38, 38a, 38b, 39, 39a, 39b) dazu ausgebildet ist, Hydraulikmedium aus der ersten (27)/zweiten Betätigungsleitung (28) in einen das Pleuel (100) bei bestimmungsgemäßer Verwendung umgebenden Kurbelraum (200) abzuleiten.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Endstellung des ersten (29)/zweiten Betätigungselements (30) eine Fluidverbindung zwischen einer ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) und der Steuerungseinrichtung (15), insbesondere zwischen der ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) und der dem ersten (29)/zweiten Betätigungselement (30) zugeordneten ersten (27)/zweiten Betätigungsleitung (28), freigegeben ist und in einer zweiten Endstellung des ersten (29)/zweiten Betätigungselements (30) eine Fluidverbindung zwischen einer ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) und der Steuerungseinrichtung (15), insbesondere zwischen der ersten Hydraulikmediumzuleitung (34) und der dem ersten (29)/zweiten Betätigungselement (30) zugeordneten ersten (27)/zweiten Betätigungsleitung (28), blockiert ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Endstellung des ersten (29)/zweiten Betätigungselements (30) eine Fluidverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung (15) und zumindest einem Drainagekanal (38, 38a, 38b, 39, 39a, 39b, 40), insbesondere zwischen der dem ersten (29)/zweiten Betätigungselement (30) zugeordneten ersten (27)/zweiten Betätigungsleitung (28) und einem ersten (39)/zweiten Drainagekanal (40), blockiert ist und in einer zweiten Endstellung des ersten (29)/zweiten Betätigungselements (30) eine Fluidverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung (15) und zumindest einem Drainagekanal (38, 38a, 38b, 39, 39a, 39b, 40) insbesondere zwischen der dem ersten (29)/zweiten Betätigungselement (30) zugeordneten ersten (27)/zweiten Betätigungsleitung (28) und einem ersten (38)/zweiten Drainagekanal (39), freigegeben ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (29) und das zweite Betätigungselement (30) über ein Koppelelement (42) miteinander wirkverbunden sind, wobei vorzugsweise das Koppelelement (42) innerhalb des Pleuels (100), besonders vorzugsweise innerhalb eines Lagerdeckels (26) des Pleuels (100) angeordnet ist.
Pleuel (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Koppelelements (42) über das Bewegen eines der Betätigungselemente (29, 30) in eine erste Endstellung das andere der Betätigungselemente (29, 30) in die von der ersten Endstellung unterschiedliche zweite Endstellung bringbar ist, und umgekehrt.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) einen Stellkolben (19) aufweist, der zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition axial verschieblich in einem Steuerraum (18) angeordnet ist, wobei der Steuerraum (18) mit zumindest einer Betätigungsleitung (27, 28) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist.
Pleuel (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (18) der Steuerungseinrichtung (15) als zweiseitig wirkender Steuerraum ausgebildet ist, wobei der Steuerraum (18) der Steuerungseinrichtung (15) über eine erste Betätigungsleitung (27) und eine zweite Betätigungsleitung (28) mit der Betätigungseinrichtung (25) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist, wobei der Stellkolben (19) den Steuerraum (18) in einen ersten Steuer-Druckraum (18a) und einen zweiten Steuer-Druckraum (18b) teilt, wobei der erste Steuer-Druckraum (18a) mit der ersten Betätigungsleitung (27) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist und der zweite Steuer-Druckraum (18b) mit der zweiten Betätigungsleitung (28) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist.
Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenverstellungsvorrichtung (6) wenigstens einen Zylinderraum (7), wenigstens einen Kolben (8) und einen ersten hydraulischen Arbeitsraum (9) und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum (10) aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung (15) ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem zweiten Arbeitsraum (10) gesperrt ist und der erste Arbeitsraum (9) drainiert wird und in einem zweiten Schaltzustand der zweite Arbeitsraum (10) drainiert wird und ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem ersten Arbeitsraum (9) gesperrt ist.
Pleuel (100) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel (100) wenigstens eine zweite Hydraulikmediumzuleitung (13) aufweist, die mit dem ersten Arbeitsraum (9) und dem zweiten Arbeitsraum (10) strömungsverbindbar ist, wobei das Pleuel (100), insbesondere die Steuerungseinrichtung (15), derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung (15) der zweite Arbeitsraum (10) über die zweite Hydraulikmediumzuleitung (13) mit Hydraulikmedium befüllbar ist und in einem zweiten Schaltzustand der Steuerungseinrichtung (15) der erste Arbeitsraum (9) über die zweite Hydraulikmediumzuleitung (13) mit Hydraulikmedium befüllbar ist.
Pleuel nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das erste Betätigungselement parallel verschoben in Bezug auf das zweite Betätigungselement angeordnet ist.
Pleuel (100) einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das erste Betätigungselement gegenüber dem zweiten Betätigungselement beweglich ist.
Pleuel (100) einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das erste Betätigungselement und das zweite Betätigungselement als 2-Wege-Ventile ausgebildet sind.
Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit wenigstens einem Pleuel (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
Hubkolbenmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (25) durch eine ortsfest im Kurbelwellengehäuse angeordnete Aktuatorvorrichtung (43) zwischen der ersten und der zweiten Betätigungsposition umschaltbar ist.
Hubkolbenmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorvorrichtung (43) ein erstes Aktuatorelement (45, 46, 47, 48, 49, 50) und ein zweites Aktuatorelement (45, 46, 47, 48, 49, 50) aufweist, wobei das erste Betätigungselement (29) mit dem ersten Aktuatorelement (45, 47, 49) betätigbar ist und das zweite Betätigungselement (30) mit dem zweiten Aktuatorelement (46, 48, 50) betätigbar ist.
Hubkolbenmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest ein Aktuatorelement (45, 46) zumindest einen um eine vorzugsweise parallel zur Kurbelwellenachse (200a) verlaufende Drehachse (44, 44‘) drehbaren Nocken (45, 46) aufweist.
Hubkolbenmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (29, 30) direkt mit dem Nocken (45, 46) oder über ein zwischen Nocken (45, 46) und Betätigungselement (29, 30) angeordnetes Zwischenelement (47, 48), das vorzugsweise als Tassenstössel ausgeführt ist, betätigbar ist.
Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (43) als in einer Richtung normal zur Kurbelwellenachse bewegliche Schaltrampe (49, 50) ausgeführt ist, wobei vorzugsweise die Schaltrampe (49, 50) entlang ihrer Längserstreckung eine in Richtung zum Pleuel hin kontinuierlich abnehmende Dicke aufweist, wobei besonders vorzugsweise der von der Kurbelwellenachse (200a) am weitesten entfernte Bereich am dicksten ausgeführt ist.
Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, nach einem der Ansprüche 22 bis 27.