DE102018102797A1

DE102018102797A1 - Piston-connecting rod assembly with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018102797A1
Application number: DE102018102797.4A
Authority: DE
Inventors: Rémi Stohr; Uwe Schaffrath; Christopher Marten
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2018-05-30
Also published as: DE102019102715A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Pleuel-Anordnung (1) mit einer Pleuelstange (2) und mit einem Kolben (3), weiterhin aufweisend eine Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem an der Pleuelstange (2) ausgebildeten Pleuelkopf, der ein Exzenterlager (10) aufweist, und mit einem Exzenter (11), der im Exzenterlager (10) drehbar gelagert ist und wobei im Exzenter (11) ein Kolbenbolzenlager (12) ausgebildet ist, über das der Exzenter (11) drehbar auf einem Kolbenbolzen (13) gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kolbenbolzen (13) geteilt ausgebildet ist und wenigstens einen ersten Kolbenbolzenteil (13a) und einen zweiten Kolbenbolzenteil (13b) aufweist.The present invention relates to a piston-rod assembly (1) with a connecting rod (2) and a piston (3), further comprising a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, with a connecting rod to the (2) formed Pleuelkopf, the an eccentric bearing (10), and with an eccentric (11) which is rotatably mounted in the eccentric bearing (10) and wherein in the eccentric (11) a piston pin bearing (12) is formed, via which the eccentric (11) rotatably mounted on a piston pin (13) is stored. According to the invention, it is provided that the piston pin (13) is designed to be split and has at least one first piston pin part (13a) and one second piston pin part (13b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Pleuel-Anordnung mit einer Pleuelstange und mit einem Kolben, weiterhin aufweisend eine Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem an der Pleuelstange ausgebildeten Pleuelkopf, der ein Exzenterlager aufweist, und mit einem Exzenter, der im Exzenterlager drehbar gelagert ist und wobei im Exzenter ein Kolbenbolzenlager ausgebildet ist, über das der Exzenter drehbar auf einem Kolbenbolzen gelagert ist.The present invention relates to a piston-rod assembly with a connecting rod and a piston, further comprising a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, with a connecting rod formed on the connecting rod, which has an eccentric bearing, and with an eccentric, the eccentric bearing is rotatably mounted and wherein in the eccentric a piston pin bearing is formed, via which the eccentric is rotatably mounted on a piston pin.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Eine Kolben-Pleuel-Anordnung mit einer Pleuelstange und mit einem Kolben sowie mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 10 2017 107 067 A1 bekannt. Verbrennungskraftmaschinen mit derartigen Pleuel-Kolben-Anordnungen und einer Vorrichtung zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses ermöglichen unterschiedliche Betriebsmodi, wenn beispielsweise ein geringeres Verdichtungsverhältnis bei Volllast der Verbrennungskraftmaschine gefordert ist, und es wird ein höheres Verdichtungsverhältnis gefordert, wenn die Verbrennungskraftmaschine lediglich bei Teillast betrieben wird. Bei der Konstruktion derartiger Kolben-Pleuel-Anordnungen mit Vorrichtungen zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses wird das Ziel verfolgt, eine möglichst einfache konstruktive Ausführung zu erzielen, wobei das maximale und das minimale Verdichtungsverhältnis eine möglichst große Differenz zueinander aufweisen sollen. A piston-connecting rod assembly with a connecting rod and a piston and with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine is, for example, from DE 10 2017 107 067 A1 known. Internal combustion engines with such conrod-piston assemblies and apparatus for varying the compression ratio allow different modes of operation, for example, when a lower compression ratio is required at full load of the internal combustion engine, and a higher compression ratio is required when the internal combustion engine is operated only at partial load. In the construction of such piston-conrod arrangements with devices for changing the compression ratio, the aim is to achieve the simplest possible structural design, wherein the maximum and the minimum compression ratio should have the greatest possible difference to each other.

Eine einfache konstruktive Ausführung einer solchen Kolben-Pleuel-Anordnung wird beispielsweise gemäß der DE 10 2017 107 067 A1 mit Exzentern erreicht, die sich zwischen einem Kolbenbolzen und einem kleinen Pleuellager befinden, sodass der Exzenter außenseitig in einem Exzenterlager der Kolbenstange drehbar aufgenommen ist, und innerhalb des Exzenters ist der Kolbenbolzen in einem Kolbenbolzenlager drehbar aufgenommen. Um den Exzenter zwischen Pleuelstange und Kolbenbolzen zu verdrehen, kann die Kurbeltrieb-Bewegung zwischen dem Kolben und der Pleuelstange genutzt werden in Verbindung mit der Anordnung von Freilaufelementen.A simple structural design of such a piston-connecting rod arrangement is, for example, according to the DE 10 2017 107 067 A1 achieved with eccentrics, which are located between a piston pin and a small connecting rod bearing, so that the eccentric is rotatably received on the outside in an eccentric bearing of the piston rod, and within the eccentric, the piston pin is rotatably received in a piston pin bearing. To rotate the eccentric between the connecting rod and the piston pin, the crank drive movement between the piston and the connecting rod can be used in conjunction with the arrangement of freewheeling elements.

Die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt durch eine Verdrehung des Exzenters, wobei zu beachten ist, dass insbesondere bei Marineanwendungen mit Dual-Fuel-Motoren auf solche Kolben-Pleuel-Anordnungen sehr hohe Gaskräfte wirken, sodass die konstruktive Ausführung der Kolben-Pleuel-Anordnung sehr robust erfolgen muss. Die Änderung des Verdichtungsverhältnisses von Brennkraftmaschinen ist beispielsweise bei Marineanwendungen notwendig, um für Dual-Fuel-Motoren zwischen dem Brennstoff Diesel und dem Brennstoff Gas umschalten zu können und dadurch das Betriebsverhalten zu optimieren. Die Umschaltung erfolgt dabei beispielsweise im Teillastbetrieb oder im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine.The adjustment of the compression ratio is carried out by a rotation of the eccentric, it being noted that especially in marine applications with dual-fuel engines act on such piston-rod arrangements very high gas forces, so that the structural design of the piston-rod arrangement very robust must be done. The change in the compression ratio of internal combustion engines, for example, in marine applications necessary to switch for dual-fuel engines between the fuel diesel and the fuel gas and thereby optimize the performance. The switching takes place, for example, in partial load operation or idling of the internal combustion engine.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Kolben-Pleuel-Anordnung mit einer Kolbenstange und mit einem Kolben, sowie mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, wobei für die Anordnung eine robuste konstruktive Ausführung gefordert ist und wobei eine vorteilhafte Montierbarkeit des Kolbens mit der Pleuelstange möglich sein soll.The object of the invention is the development of a piston-connecting rod assembly with a piston rod and a piston, as well as with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, wherein a robust structural design is required for the arrangement and wherein an advantageous mountability of the piston with the Connecting rod should be possible.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Kolbenbolzen geteilt ausgebildet ist und wenigstens einen ersten Kolbenbolzenteil und einen zweiten Kolbenbolzenteil aufweist.The invention includes the technical teaching that the piston pin is split and has at least a first piston pin part and a second piston pin part.

Kerngedanke der Erfindung ist eine geteilte, d.h. mehrteilige Ausführung des Kolbenbolzens, wobei der erste Kolbenbolzenteil und der zweite Kolbenbolzenteil insbesondere derart geteilt ausgebildet sind, dass diese aus einer Axialrichtung einer Drehachse des Kolbenbolzens, um die der Exzenter und der Pleuelkopf verdrehen können, miteinander gefügt werden können. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Kolbenbolzen mehrstufig hergestellt und montiert werden kann. Die Mehrstufigkeit betrifft wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Außendurchmesser des gebauten Kolbenbolzens, wobei die unterschiedlichen Außendurchmesser mit Bezug auf die Drehachse in Axialrichtung aufeinander folgen. Insbesondere kann ein zwischen zwei äußeren Schultern ausgebildeter innerer Durchmesserabschnitt ausgebildet werden, auf dem ein weiteres Bauteil, beispielsweise der Exzenter, angeordnet werden können. Zudem lässt sich der geteilte Kolbenbolzen mit dem ersten Kolbenbolzenteil und dem zweiten Kolbenbolzenteil aus einer Drehachsenrichtung von beiden Seiten leicht aufeinander zuführen und miteinander fügen.The core idea of the invention is a shared, i. multi-part design of the piston pin, wherein the first piston pin part and the second piston pin part are formed in particular divided so that they can be joined together from an axial direction of a rotation axis of the piston pin, about which the eccentric and the connecting rod can rotate. As a result, the advantage is achieved that the piston pin can be produced and assembled in multiple stages. The multi-stage relates to at least two different outer diameters of the built-piston pin, wherein the different outer diameter with respect to the axis of rotation in the axial direction follow one another. In particular, an inner diameter section formed between two outer shoulders can be formed, on which a further component, for example the eccentric, can be arranged. In addition, the split piston pin with the first piston pin part and the second piston pin part can easily be fed to each other from both sides by a rotational axis direction and joined together.

Ein wesentliches strukturelles Merkmal der erfindungsgemäßen Kolben-BolzenAnordnung ist, dass sich der Exzenter und der Kolbenbolzen um eine Drehachse herum erstrecken, wobei der erste Kolbenbolzenteil einen insbesondere zylindrischen Aufnahmeabschnitt aufweist und wobei der zweite Kolbenbolzenteil ringförmig ausgebildet ist, sodass der zweite Kolbenbolzenteil auf dem Aufnahmeabschnitt aufgebracht und/oder aufgepresst ist. Die Verbindung des zweiten Kolbenbolzenteils weist insbesondere einen Längspressverband oder einen Querpressverband auf, wobei beispielsweise auch eine Schraubverbindung möglich ist, mit der der ringförmige zweite Kolbenbolzenteil auf den Aufnahmeabschnitt aufgeschraubt ist.An essential structural feature of the piston-and-bolt arrangement according to the invention is that the eccentric and the piston pin extend around an axis of rotation, the first piston pin part being in particular cylindrical Has receiving portion and wherein the second piston pin part is annular, so that the second piston pin part is applied and / or pressed on the receiving portion. The connection of the second piston pin part has in particular a longitudinal compression bandage or a transverse compression bandage, wherein, for example, a screw connection is possible with which the annular second piston pin part is screwed onto the receiving portion.

Der erste Kolbenbolzenteil weist vorteilhafterweise einen Außenumfangsabschnitt auf, auf dem der Exzenter mit dem Kolbenbolzenlager drehbar aufgebracht ist. Vorzugsweise weist der erste Kolbenbolzenteil weiterhin am dem Aufnahmeabschnitt gegenüberliegenden Ende einen Stützabschnitt auf, sodass der Exzenter zwischen dem Stützabschnitt und dem ringförmigen zweiten Kolbenbolzenteil axial gesichert auf dem Außenumfangsabschnitt aufgenommen werden kann.The first piston pin part advantageously has an outer peripheral portion, on which the eccentric is rotatably mounted with the piston pin bearing. Preferably, the first piston pin part further comprises a support portion at the opposite end of the receiving portion, so that the eccentric between the support portion and the annular second piston pin part axially secured on the outer peripheral portion can be accommodated.

Ein weiterer Vorteil wird erreicht, wenn die Vorrichtung zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Drehung des Exzenters um die Drehachse aufweist. Hierfür ist vorgesehen, dass der Exzenter wenigstens eine radiusveränderliche Laufbahn aufweist, die zur Wechselwirkung mit wenigstens einem Abgriffselement einen Teil einer Außenkontur des Exzenters bildet. Insbesondere sind zwei radiusveränderliche Laufbahnen am Exzenter ausgebildet, die sich außenseitig, d.h. mit dem jeweils axial abschließenden Ende in Bezug auf die Drehachse, an dem Exzenter befinden.A further advantage is achieved when the device for changing the compression ratio comprises a damping device for damping the rotation of the eccentric about the axis of rotation. For this purpose, it is provided that the eccentric has at least one radius-variable track, which forms a part of an outer contour of the eccentric for interaction with at least one pick-off element. In particular, two radius variable raceways are formed on the eccentric, which are on the outside, i. with the respective axially terminating end with respect to the axis of rotation, located on the eccentric.

Die radiusveränderlichen Laufbahnen wirken dabei so mit dem Abgriffselement zusammen, dass dieses axial verlagert wird, wenn sich der Exzenter um die Drehachse verdreht. Diese axiale Bewegung in dem Abgriffselement kann in einem Dämpfungselement gedämpft werden, welches beispielsweise am Schaft der Pleuelstange angeordnet ist. Das Dämpfungselement kann beispielsweise einen Tauchkolben aufweisen, der endseitig am Abgriffselement angeordnet ist, und wird das Abgriffselement durch die Drehung des Exzenters und damit durch das Entlanglaufen seines axialen Endes an der radiusveränderlichen Laufbahn in Längsrichtung verlagert, so taucht die der Laufbahn gegenüberliegende Endseite des Abgriffselementes mit dem Tauchkolben in das Dämpfungselement ein, das beispielsweise mit Öl gefüllt ist. Dabei kann die axiale Lagerung des Abgriffselementes am Schaft der Pleuelstange ausgebildet sein.The radius variable raceways act together with the Abgriffselement that this is displaced axially when the eccentric rotates about the axis of rotation. This axial movement in the tapping element can be damped in a damping element, which is arranged, for example, on the shaft of the connecting rod. The damping element may, for example, have a plunger which is arranged on the end of the tap element, and the tapping element is displaced by the rotation of the eccentric and thus by the running of its axial end of the radius variable track in the longitudinal direction, so immersed the raceway opposite end side of the tapping element the plunger in the damping element, which is filled with oil, for example. In this case, the axial bearing of the tapping element may be formed on the shaft of the connecting rod.

Mit weiterem Vorteil ist an der radiusveränderlichen Laufbahn ein Anschlag ausgebildet, der mit einer Klinke in Anlage bringbar ist, um eine Drehung des Exzenters um die Drehachse zu stoppen. Die Klinke ist vorzugsweise an der Pleuelstange angeordnet und mit einem Mechanismus aktivierbar, um die Drehung des Exzenters wieder freizugeben, wenn das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine wieder verändert werden soll.With further advantage, a stop is formed on the radius variable track, which can be brought into contact with a pawl to stop rotation of the eccentric about the axis of rotation. The pawl is preferably arranged on the connecting rod and can be activated with a mechanism in order to release the rotation of the eccentric again when the compression ratio of the internal combustion engine is to be changed again.

Schließlich wird ein noch weiterer Vorteil erreicht, wenn auch der Exzenter geteilt ausgebildet ist, und wenn dieser wenigstens einen ersten Exzenterteil und einen zweiten Exzenterteil aufweist. Damit kann auch der Exzenter mit einem mittleren Außenumfangsabschnitt das kleine Pleuelauge des Pleuelkopfes axial gesichert aufnehmen, da der mittlere Außenumfangsabschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als die außenseitigen Endabschnitte des Exzenters, sodass insbesondere die Montierbarkeit durch das axiale Aufeinanderzuführen der Exzenterteile aus der Drehachsenrichtung ermöglicht wird. Die beiden Exzenterteile sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schrauben, sodass der mehrteilige Exzenter als ein einzelnes Bauteil handhabbar ist.Finally, a further advantage is achieved if the eccentric is designed to be split, and if it has at least one first eccentric part and one second eccentric part. Thus, the eccentric with a central outer peripheral portion of the small connecting rod eye of the connecting rod can be axially secured, since the middle outer peripheral portion has a smaller diameter than the outer side end portions of the eccentric so that in particular the mountability is made possible by the axial Aufeinanderführen the eccentric from the rotation axis direction. The two eccentric parts are preferably firmly connected to each other, for example by means of screws, so that the multi-part eccentric can be handled as a single component.

Die Exzenterteile liegen dabei in der Teilungsebene aneinander an und diese sind insbesondere mit Schrauben axial, das heißt parallel zur Drehachse miteinander verschraubt. Durch die Ausbildung der Teilungsebene, die damit auch parallel zur Bewegungsebene der Pleuelstange gelegen ist, können die Exzenterteile in Drehachsenrichtung aufeinander zubewegt und miteinander verbunden werden. Die Montage der Exzenterteile im kleinen Pleuelauge der Pleuelstange kann dabei noch vor der Anordnung des Kolbens an der Pleuelstange erfolgen, und insbesondere der Kolbenbolzen kann beispielsweise erst dann durch den Exzenter hindurchgeführt werden, wenn die Pleuelstange gemeinsam mit dem Exzenter an dem Pleuel angeordnet wurde.The eccentric parts lie in the dividing plane to each other and these are in particular with screws axially, that is screwed together parallel to the axis of rotation. By forming the dividing plane, which is thus also located parallel to the plane of movement of the connecting rod, the eccentric parts can be moved towards each other in the direction of rotation axis and connected to each other. The assembly of the eccentric parts in the small connecting rod eye of the connecting rod can be done before the arrangement of the piston on the connecting rod, and in particular the piston pin, for example, can only be passed through the eccentric when the connecting rod was arranged together with the eccentric on the connecting rod.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen der erste Exzenterteil und der zweite Exzenterteil jeweils einen ersten Abschnitt mit einem kleineren Außendurchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem größeren Außendurchmesser auf, wobei die Exzenterteile mit dem jeweils ersten Abschnitt aneinander angrenzen. Damit ergibt sich eine Außenkontur des Exzenters mit außenseitig größeren Außendurchmessern und einem insbesondere axial durchgehend innenseitig kleineren Außendurchmesser, wobei auch noch weitere radial umlaufende, geschlossene Ringelemente auf den kleineren Außendurchmesser aufgebracht werden können, da die Teilungsebene im Bereich des kleineren Durchmessers ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment, the first eccentric part and the second eccentric part each have a first section with a smaller outer diameter and a second section with a larger outer diameter, the eccentric parts adjoining each other with the respective first section. This results in an outer contour of the eccentric outer side with larger outer diameters and a particular axially continuous inside smaller outer diameter, with even more radially encircling, closed ring elements can be applied to the smaller outer diameter, since the dividing plane is formed in the region of smaller diameter.

Insbesondere können ein, zwei oder auch mehrere Freilaufelemente vorgesehen sein, der oder die mit der Ringinnenseite auf dem Außenumfang des Exzenters aufgebracht sind und der oder die außenseitig im Exzenterlager einsitzen. Sind mehrere Freilaufelemente vorgesehen, können diese ringinnenseitig auf dem jeweils ersten Abschnitt des ersten Exzenterteils und des zweiten Exzenterteils aufgebracht sein. Durch die geteilte Ausgestaltung des Exzenters mit dem ersten Exzenterteil und mit dem zweiten Exzenterteil ergibt sich eine vorteilhafte Montierbarkeit der Freilaufelemente auf dem Exzenter, obwohl dieser außenseitig größere Außendurchmesser aufweist. Die Außenseiten des Exzenters beschreiben dabei die Seiten, mit denen der Exzenter axial in Drehachsenrichtung abschließt.In particular, one, two or more freewheeling elements can be provided, which are or are applied to the inner ring side on the outer circumference of the eccentric and the outside or the eccentric located in the eccentric. are provided a plurality of freewheeling elements, these can be applied inside the ring on the respective first portion of the first eccentric part and the second eccentric part. Due to the divided configuration of the eccentric with the first eccentric part and the second eccentric part results in an advantageous mountability of the freewheeling elements on the eccentric, although this outside has larger outer diameter. The outer sides of the eccentric describe the sides with which the eccentric terminates axially in the direction of rotation axis.

Zur Anordnung des Kolbenbolzens im Kolben weist der Kolben seitliche Öffnungen zur Bolzenaufnahme auf, die sich ebenfalls im Wesentlichen kreisrund um die Drehachse herum erstrecken, und der Exzenter kann vor der Anordnung des Kolbenbolzens im oder an dem Kolben bzw. der Pleuelstange montiert werden. Insbesondere kann der Exzenter zunächst in das Exzenterlager in der Pleuelstange eingesetzt werden, und die Pleuelstange wird gemeinsam mit dem Exzenter in den Kolben eingeführt, und erst anschließend kann der Kolbenbolzen eingebracht werden.For arranging the piston pin in the piston, the piston has lateral openings for bolt reception, which likewise extend substantially circularly around the axis of rotation, and the eccentric can be mounted in or on the piston or the connecting rod before the arrangement of the piston pin. In particular, the eccentric can be first inserted into the eccentric bearing in the connecting rod, and the connecting rod is inserted together with the eccentric in the piston, and only then can the piston pin are introduced.

Der Kolbenbolzen kann auf vorteilhafte Weise mit dem Stützabschnitt in einer ersten Öffnung und mit dem zweiten Kolbenbolzenteil in einer zweiten Öffnung des Kolbens eingebracht sein. Damit ist eine besonders vorteilhafte Montage des Kolbenbolzens und des insbesondere geteilten Exzenters mit den Freilaufelementen möglich, da der gesamte Verbund mit dem zweiten Kolbenbolzenteil auf einfache Weise axial gesichert werden kann.The piston pin may be advantageously incorporated with the support portion in a first opening and with the second piston pin part in a second opening of the piston. For a particularly advantageous assembly of the piston pin and the particular divided eccentric with the freewheeling elements is possible, since the entire composite can be axially secured to the second piston pin part in a simple manner.

Figurenlistelist of figures

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer Kolben-Pleuel-Anordnung,
2 eine fliegende Ansicht der Kolben-Pleuel-Anordnung gemäß 1 mit Bauteilen der Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine und
3 eine Querschnittsansicht der Kolben-Pleuel-Anordnung mit den Merkmalen der Erfindung.

Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 a perspective view of a piston-rod assembly,
2 a flying view of the piston-connecting rod assembly according to 1 with components of the apparatus for changing a compression ratio of an internal combustion engine and
3 a cross-sectional view of the piston-rod assembly with the features of the invention.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Kolben-Pleuel-Anordnung 1 mit einer Kolbenstange 2 und mit einem Kolben 3 in einer montierten Ausführung. Die Pleuelstange 2 weist unterseitig Pleuelunterteile 26 auf, die derart miteinander verbunden sind, sodass ein großes Pleuelauge entsteht, in das eine insbesondere mehrteilige Lagerschale 27 eingebracht ist. In der Lagerschale 27 kann ein Hubzapfen einer Kurbelwelle aufgenommen werden. Oberseitig der Pleuelunterteile 26 erstreckt sich ein Schaft der Pleuelstange 2 hervor und geht in den im Kolben 3 eingesetzten Pleuelkopf über. 1 shows in a perspective view a piston-connecting rod assembly 1 with a piston rod 2 and with a piston 3 in a mounted version. The connecting rod 2 has connecting rod bottom parts on the underside 26 on, which are connected to each other so that a large connecting rod eye is formed, in which a particular multi-part bearing shell 27 is introduced. In the bearing shell 27 a crankpin of a crankshaft can be received. On the upper side of the Pleuelunterteile 26 extends a shaft of the connecting rod 2 and goes into the piston 3 inserted connecting rod over.

Zur Verbindung der Pleuelstange 2 mit dem Kolben 3 dient ein Kolbenbolzen 13, welcher Hohlbohrungen aufweist, um eine Ölschmierung der Lagerung zwischen der Pleuelstange 2 und dem Kolben 3 zu ermöglichen. Die Hohlräume innerhalb des Kolbenbolzens 13 sind mit Verschlusselementen 24 verschlossen, wobei durch die perspektivische Ansicht nur ein vorderseitiges Verschlusselement 24 dargestellt ist.To connect the connecting rod 2 with the piston 3 serves a piston pin 13 , which has hollow holes to an oil lubrication of the bearing between the connecting rod 2 and the piston 3 to enable. The cavities within the piston pin 13 are with closure elements 24 closed, with the perspective view only a front-side closure element 24 is shown.

2 zeigt die Kolben-Pleuel-Anordnung 1 gemäß 1 mit ihren Bestandteilen in einer fliegenden Ansicht. Als Grundelemente der Anordnung 1 sind die Pleuelstange 2 und der Kolben 3 dargestellt, wobei die Pleuelunterteile 26 und die Lagerschalen 27 getrennt von der restlichen Pleuelstange 2 dargestellt sind. 2 shows the piston-rod arrangement 1 according to 1 with their components in a flying view. As basic elements of the arrangement 1 are the connecting rod 2 and the piston 3 shown, with the connecting rod sub-parts 26 and the bearing shells 27 separated from the remaining connecting rod 2 are shown.

Die fliegende Ansicht zeigt als Teil der Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine ein Exzenterlager 10 im Pleuelkopf der Pleuelstange 2, in das ein Exzenter 11 eingesetzt werden kann. Innerhalb des Exzenters 11 kann wiederum ein Kolbenbolzen 13 eingesetzt werden, wobei der Kolbenbolzen 13 erfindungsgemäß aus zwei Kolbenbolzenteilen 13a und 13b geteilt ausgeführt ist.The flying view shows an eccentric bearing as part of the apparatus for changing a compression ratio of an internal combustion engine 10 in the connecting rod of the connecting rod 2 into which an eccentric 11 can be used. Inside the eccentric 11 can turn a piston pin 13 be used, the piston pin 13 according to the invention of two piston pin parts 13a and 13b is shared.

Der erste Kolbenbolzenteil 13a ist mehrstufig und damit mit unterschiedlichen Außendurchmessern ausgebildet und weist einen Aufnahmeabschnitt 13' mit einem kleineren Zylinderdurchmesser und einen Stützabschnitt 13" mit einem größeren Zylinderdurchmesser auf. Zwischen dem Aufnahmeabschnitt 13' und dem Stützabschnitt 13" befindet sich ein zylindrischer Lagerabschnitt 31, auf dem ein Kolbenbolzenlager 12 eines Exzenters 11 aufgebracht werden kann, wie 3 zeigt.The first piston pin part 13a is multi-level and thus formed with different outer diameters and has a receiving portion 13 ' with a smaller cylinder diameter and a support section 13 " with a larger cylinder diameter. Between the receiving section 13 ' and the support section 13 " there is a cylindrical bearing section 31 on which a piston pin bearing 12 an eccentric 11 can be applied, like 3 shows.

Auch der Exzenter 11 ist geteilt ausgeführt und umfasst einen ersten Exzenterteil 11a und einen zweiten Exzenterteil 11b. Da die Exzenterteile 11a, 11b miteinander gefügt werden, können auf dem Exzenter 11 Freilaufelemente 19 aufgenommen werden und der Exzenter 11 kann mit einem axialen Formschluss in das Exzenterlager 10 eingesetzt werden, wobei die Verbindung der beiden Exzenterteile 11a, 11b mittels Schrauben 28 erzielt wird.Also the eccentric 11 is designed split and includes a first eccentric 11a and a second eccentric 11b , Because the eccentric parts 11a . 11b can be joined together, on the eccentric 11 Freewheeling elements 19 be included and the eccentric 11 can with an axial positive engagement in the eccentric 10 be used, wherein the connection of the two eccentric parts 11a, 11b by means of screws 28 is achieved.

Die Exzenterteile 11a, 11b weisen außenseitig radiusveränderliche Laufbahnen 19 auf, mit denen Abgriffselemente 20 in Verbindung stehen. Verdreht sich der Exzenter 11 mit den Exzenterteilen 11a, 11b, so laufen die Endseiten der stangenartigen Abgriffselemente 20 an den radiusveränderlichen Laufbahnen 19 entlang, und durch die Änderung des Radius der Laufbahnen 19 ergibt sich eine Hubbewegung in den Abgriffselementen 20. Die gegenüberliegende Endseite der Abgriffselemente 20 kann in beispielsweise mit Öl befüllte Dämpfungselemente 22 eintauchen, wodurch eine Dämpfung der Drehung des Exzenters 11 erzielbar ist.The eccentric parts 11a . 11b have outside radius variable raceways 19 on, with which tap elements 20 keep in touch. Twists the eccentric 11 with the eccentric parts 11a . 11b , so run the end sides of the rod-like pick-off 20 at the radius variable raceways 19 along, and by changing the radius of the raceways 19 results in a lifting movement in the tapping elements 20 , The opposite end side of the tap elements 20 can in example filled with oil damping elements 22 immerse, thereby damping the rotation of the eccentric 11 is achievable.

Die radiusveränderlichen Laufbahnen 19 sind so ausgestaltet, dass diese einen Radiussprung umfassen, durch den Anschläge 25 ausgebildet sind, welche mit einer Klinke 21 an der Pleuelstange 2 zusammenwirken. Durch die Pendelbewegung der Pleuelstange 2 am Kolben 3 im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wird eine Drehung des Exzenters 11 mithilfe der Freilaufelemente 18 in nur einer Richtung erzielt. Gelangt einer oder beide Anschläge 25 an den Exzenterteilen 11a, 11b in Anlage an die Klinke 21, so wird die Drehung des Exzenters 11 gestoppt. Der Exzenter 11 kann durch die sich diametral gegenüberliegenden Anschläge 25 in 180°-Rotationsschritten verdreht werden, sodass ein maximaler Exzenterhub erzielbar ist, um das maximale und minimale Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine mit möglichst unterschiedlichen Werten zu ermöglichen.The radius variable raceways 19 are designed so that they include a jump in radius, by the attacks 25 are formed, which with a pawl 21 at the connecting rod 2 interact. By the pendulum movement of the connecting rod 2 on the piston 3 During operation of the internal combustion engine is a rotation of the eccentric 11 using the freewheeling elements 18 achieved in one direction only. Get one or both attacks 25 on the eccentric parts 11a . 11b in contact with the latch 21 , so will the rotation of the eccentric 11 stopped. The eccentric 11 can through the diametrically opposite stops 25 be rotated in 180 ° rotation steps, so that a maximum Exzenterhub can be achieved in order to allow the maximum and minimum compression ratio of the internal combustion engine with as different values.

3 stellt eine Querschnittsansicht durch die Kolben-Pleuel-Anordnung 1 mit einer Pleuelstange 2 und mit einem Kolben 3 dar, und die Vorrichtung zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine umfasst ein Exzenterlager 10 innerhalb des oberseitigen Pleuelkopfes, und es ist ein Exzenter 11 gezeigt, der im Exzenterlager 10 drehbar gelagert ist und wobei innenseitig im Exzenter 11 ein Kolbenbolzenlager 12 ausgebildet ist, über das der Exzenter 11 drehbar auf dem Kolbenbolzen 13 gelagert ist. 3 provides a cross-sectional view through the piston-connecting rod assembly 1 with a connecting rod 2 and with a piston 3 and the device for changing the compression ratio of the internal combustion engine comprises an eccentric bearing 10 within the upper-side connecting rod, and there is shown an eccentric 11, which in the eccentric 10 is rotatably mounted and being inside the eccentric 11 a piston pin bearing 12 is formed over that of the eccentric 11 rotatable on the piston pin 13 is stored.

Der Kolbenbolzen 13 ist geteilt ausgeführt und weist einen größeren ersten Kolbenbolzenteil 13a und einen kleineren, ringartigen zweiten Kolbenbolzenteil 13b auf. Durch die geteilte Ausführung des Exzenters 11 wird ermöglicht, dass die Pleuelstange mit dem Exzenterlager auf einem ersten Abschnitt 16 des Exzenters 11 mit einem kleineren Durchmesser aufgenommen ist, und seitlich werden mit einem zweiten Abschnitt 17 des Exzenters 11 mit einem größeren Außendurchmesser seitliche Schultern gebildet, sodass eine axiale Fixierung des Exzenters 11 an der Pleuelstange 2 ermöglicht ist. Die axiale Fixierung wird dabei in Drehachsenrichtung der Drehachse 14 gebildet. Der erste Kolbenbolzenteil 13a weist einen Aufnahmeabschnitt 13' mit einem kleineren Zylinderdurchmesser und einen Stützabschnitt 13" mit einem größeren Zylinderdurchmesser auf. Zwischen dem Aufnahmeabschnitt 13' und dem Stützabschnitt 13" befindet sich ein zylindrischer Lagerabschnitt 31, auf dem ein Kolbenbolzenlager 12 des Exzenters 11 aufgebracht ist. Der zweite Kolbenbolzenteil 13b ist auf dem Aufnahmeabschnitt 13' des ersten Kolbenbolzenteils aufgepresst.The piston pin 13 is split and has a larger first piston pin part 13a and a smaller, annular second piston pin part 13b on. Due to the split version of the eccentric 11 will allow the connecting rod with the eccentric bearing on a first section 16 of the eccentric 11 is received with a smaller diameter, and laterally with a second section 17 of the eccentric 11 formed with a larger outer diameter lateral shoulders, so that an axial fixation of the eccentric 11 at the connecting rod 2 is possible. The axial fixation is in the rotational axis direction of the axis of rotation 14 educated. The first piston pin part 13a has a receiving section 13 ' with a smaller cylinder diameter and a support section 13 " with a larger cylinder diameter. Between the receiving section 13 ' and the support section 13 " there is a cylindrical bearing section 31 on which a piston pin bearing 12 of the eccentric 11 is applied. The second piston pin part 13b is pressed on the receiving portion 13 'of the first piston pin part.

Der Exzenter 11 ist ebenfalls geteilt ausgebildet und weist einen ersten Exzenterteil 11a und einen zweiten Exzenterteil 11b auf, und die beiden Exzenterteile 11a, 11b liegen in einer Teilungsebene 15 axial aneinander. Der Exzenter 11 und der Kolbenbolzen 13 erstrecken sich um eine Drehachse 14, und die Teilungsebene 15 ist so ausgerichtet, dass die Drehachse 14 eine Flächennormale auf die Teilungsebene 15 bildet. Die beiden Exzenterteile 11a und 11b sind dabei nicht gleich groß ausgeführt und die Teilungsebene 15 fällt nicht mit der Mittelebene des Exzenters 11 zusammen.The eccentric 11 is also formed divided and has a first eccentric part 11 a and a second eccentric part 11b on, and the two eccentric parts 11a . 11b lie in a division level 15 axially together. The eccentric 11 and the piston pin 13 extend around a rotation axis 14 , and the division level 15 is oriented so that the axis of rotation 14 a surface normal to the division plane 15 forms. The two eccentric parts 11a and 11b are not the same size and the division level 15 does not coincide with the center plane of the eccentric 11 together.

Zwischen dem Exzenter 11 und der Pleuelstange 2 sind Freilaufelemente 18 aufgenommen, und die zum Beispiel ringförmigen Freilaufelemente sitzen auf den jeweils ersten Abschnitten 16 mit dem kleineren Außendurchmesser des ersten Exzenterteils 11a und des zweiten Exzenterteils 11b auf.Between the eccentric 11 and the connecting rod 2 are freewheeling elements 18 recorded, and the example, annular freewheeling elements sitting on the respective first sections 16 with the smaller outer diameter of the first eccentric part 11a and the second eccentric part 11b on.

Der erste Exzenterteil 11a und der zweite Exzenterteil 11b weisen jeweils radiusveränderliche Laufbahnen 19 auf, die zur Wechselwirkung mit einem jeweiligen Abgriffselement 20 einen Teil einer Außenkontur des ersten Exzenterteils 11a und des zweiten Exzenterteils 11b bilden. Die radiusveränderliche Laufbahn 19 ist dabei jeweils am zweiten Abschnitt 17 mit dem größeren Außendurchmesser der Exzenterteile 11a, 11b angeordnet. Mit Bezug auf Ihre Funktion bewirken die radiusveränderlichen Laufbahnen 19 bei einer Verdrehung des Exzenters 11 um die Drehachse 14 eine axiale Verlagerung der stangenartigen Abgriffselemente 20, die am Schaft der Pleuelstange 2 gelagert sind. Die gegenüberliegenden Enden der Abgriffselemente 20 tauchen in Dämpfungselemente 22 ein, die beispielsweise mit Öl gefüllt sind. Dadurch wird eine Dämpfung der Drehung des Exzenters 11 um die Drehachse 14 bewirkt, insbesondere dann, wenn die Klinken 21 außer Eingriff mit dem Exzenter 11 gelangen, und dieser Verdrehen kann.The first eccentric part 11a and the second eccentric part 11b each have radius variable raceways 19 on, which interact with a respective tap element 20 a part of an outer contour of the first eccentric part 11a and the second eccentric part 11b form. The radius variable track 19 is in each case on the second section 17 with the larger outer diameter of the eccentric parts 11a . 11b arranged. With regard to their function, the radius-variable raceways effect 19 at a rotation of the eccentric 11 around the axis of rotation 14 an axial displacement of the rod-like Abgriffselemente 20 on the shaft of the connecting rod 2 are stored. The opposite ends of the tapping elements 20 dive into damping elements 22 a, for example, filled with oil. This will dampen the rotation of the eccentric 11 around the axis of rotation 14 causes, especially when the pawls 21 out of engagement with the eccentric 11 arrive, and this twisting can.

Schließlich weist die Pleuelstange 2 einen Ölführungskanal 23 auf, der sich in den Kolbenbolzen 13 fortsetzt, und innenseitig im Kolbenbolzen 13 ist eine Ölverteilkammer 29 ausgebildet, um beispielsweise das Exzenterlager 10 und das Kolbenbolzenlager 12 mit Öl zu versorgen. Aus konstruktiven und/oder fertigungstechnischen Gründen ist ein Teil der Ölverteilkammer 29 als zentrale Axialbohrung entlang der Drehachse 14 in dem Kolbenbolzen 13 ausgebildet, und endseitig ist die Ölverteilkammer 29 mit Verschlusselementen 24 verschlossen.Finally, the connecting rod 2 an oil guide channel 23 on, which is in the piston pin 13 continues, and inside the piston pin 13 is an oil distribution chamber 29 trained, for example, the eccentric 10 and the piston pin bearing 12 to supply with oil. For design and / or manufacturing reasons, a part of the oil distribution chamber 29 as a central axial bore along the axis of rotation 14 in the piston pin 13 formed, and the end is the Ölverteilkammer 29 with closure elements 24 locked.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebenen bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which basically makes use of different embodiments of the illustrated solution. Any features and / or advantages resulting from the claims, the description or the drawings, including constructive details or spatial arrangements, can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolben-Pleuel-AnordnungPiston-connecting rod assembly
22: Pleuelstangeconnecting rod
33: Kolbenpiston
1010: Exzenterlagereccentric
1111: Exzentereccentric
11a11a: erster Exzenterteilfirst eccentric part
11b11b: zweiter Exzenterteilsecond eccentric part
1212: KolbenbolzenlagerPiston pin bearing
1313: Kolbenbolzenpiston pin
13a13a: erster Kolbenbolzenteilfirst piston pin part
13b13b: zweiter Kolbenbolzenteilsecond piston pin part
13'13 ': Aufnahmeabschnittreceiving portion
13"13 ": Stützabschnittsupport section
1414: Drehachseaxis of rotation
1515: Teilungsebeneparting plane
1616: erster Abschnittfirst section
1717: zweiter Abschnittsecond part
1818: FreilaufelementFreewheeling element
1919: radiusveränderliche Laufbahnradius variable track
2020: Abgriffselementtapping element
2121: Klinkepawl
2222: Dämpfungselementdamping element
2323: ÖlführungskanalOil guide channel
2424: Verschlusselementclosure element
2525: Anschlagattack
2626: PleuelunterteilePleuelunterteile
2727: Lagerschalenbearings
2828: Schraubenscrew
2929: ÖlverteilkammerÖlverteilkammer
30a30a: erste Öffnungfirst opening
30b30b: zweite Öffnungsecond opening
3131: Lagerabschnittbearing section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102017107067 A1 [0002, 0003]

Claims

Piston-rod assembly (1) with a connecting rod (2) and with a piston (3), further comprising a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, having a connecting rod (10) formed on the connecting rod (2), which has an eccentric bearing (10). has, and with an eccentric (11) which is rotatably mounted in the eccentric bearing (10) and wherein in the eccentric (11) a piston pin bearing (12) is formed, via which the eccentric (11) is rotatably mounted on a piston pin (13) , characterized in that the piston pin (13) is formed divided and at least a first piston pin part (13a) and a second piston pin part (13b).

Piston-connecting rod arrangement (1) according to Claim 1 characterized in that the eccentric (11) and the piston pin (13) extend around an axis of rotation (14), the first piston pin part (13a) having a receiving portion (13 ') and the second piston pin part (13b) being annular is, so that the second piston pin part (13b) on the receiving portion (13 ') is applied and / or pressed.

Piston-connecting rod arrangement (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first piston pin part (13a) has an outer peripheral portion on which the eccentric (11) is rotatably mounted with the piston pin bearing (12).

Piston-connecting rod arrangement (1) according to Claim 3 characterized in that the first piston pin part (13a) has a support portion (13 ") at the opposite end to the receiving portion (13 ') so that the eccentric (11) is axially between the support portion (13") and the annular second piston pin part (13b) secured on the outer peripheral portion is added.

Piston-connecting rod arrangement (1) according to Claim 4 characterized in that the piston (3) has openings (30a, 30b) formed around the rotation axis (14) for receiving the piston pin (13), the piston pin (13) being connected to the support portion (13 ") in a first opening (30a) and with the second piston pin part (13b) in a second opening (30b) is introduced.

Piston-connecting rod assembly (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more freewheeling elements (18) are provided, which are applied to the outer periphery of the eccentric (11).

Piston-connecting rod arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the eccentric (11) has at least one radius-variable track (19) which, for interaction with at least one tapping element (20), forms part of an outer contour of the eccentric (11 ).

Piston-connecting rod arrangement (1) according to Claim 6 or 7 , characterized in that on the radius variable track (19) a stop (25) is formed which can be brought into contact with a pawl (21) to temporarily stop a rotation of the eccentric (11) about the axis of rotation (14).

Piston-connecting rod assembly (1) according to one of Claims 6 to 8th Characterized in that at least one damping element (22) is arranged in or on the shaft of the connecting rod (2), wherein the at least one pick-up element (20) cooperates with the at least one damping element (22) such that rotation of the eccentric (11) is damped around the axis of rotation (14).

Piston-connecting rod assembly (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the eccentric (11) is formed divided and at least a first eccentric part (11a) and a second eccentric part (11b).