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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, sowie eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit einem solchen Pleuel.
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Stand der Technik
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Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulisch oder mechanisch betätigbaren Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten, kostengünstigen und robusteren Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung für einen Serienprozess zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einem solchen Pleuel zu schaffen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, umfassend ein Hublagerauge zur Anbindung des Pleuels an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, ein Pleuellagerauge zur Anbindung des Pleuels an einen Zylinderkolben der Brennkraftmaschine, sowie eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden und drehfest verbundenen Exzenter aufweist, in welchem ein Kolbenbolzen des Zylinderkolbens aufgenommen ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung weist zwei Hydraulikkammern mit jeweils einem Kolben auf, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist. Wenigstens eine der Hydraulikkammern, insbesondere die Hydraulikkammer auf einer Gaskraftseite der Exzenter-Verstelleinrichtung, welche im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, weist an ihrem offenen Ende eine Aussparung auf.
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Insbesondere eine Stützstange auf der Seite der Exzenter-Verstelleinrichtung, auf der vornehmlich Gaskräfte aus dem Verbrennungsprozess einwirken, wird durch Reibmomente und Drehmomente und gleichzeitig wirkende Axialkräfte auf Biegung belastet. Um eine Knickung der Stützstange im Volllast-Betrieb der Brennkraftmaschine auszuschließen, ist es vorteilhaft, die Stützstange mit einer biegesteifen Kontur auszugestalten. Um dadurch die Kinematik der Stützstange und der Exzenter-Verstelleinrichtung nicht einzuschränken, weist die Hydraulikkammer auf der Gaskraftseite Exzenter-Verstelleinrichtung, die im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, an ihrem offenen Ende eine Aussparung auf. Durch die Aussparung ist es möglich, eine biegesteife Stützstange mit vom Stand der Technik abweichender konstruktiver Ausgestaltung einzusetzen.
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Eine biegesteife Stützstange kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgestaltet sein. Den Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die Stützstange jeweils zur gelenkigen Aufnahme des Kolbens einen Kugelkopf und zur gelenkigen Verbindung mit dem Exzenterhebel ein Gelenkelement aufweist. Das Gelenkelement kann ebenfalls als Kugelkopf ausgebildet sein. Zwischen dem Kugelkopf und dem Gelenkelement ist ein Stangenelement ausgebildet.
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Um die Biegesteifigkeit des Stangenelementes zu erhöhen, kann es beispielsweise einen vergrößerten Durchmesser auf ganzer Länge aufweisen. Ebenfalls ist es beispielsweise möglich, dass das Stangenelement zur Erhöhung der Biegesteifigkeit eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist. Beispielsweise kann das Stangenelement eine ballige Form oder eine abgestufte Form aufweisen.
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Die Aussparung der Hydraulikkammer an ihrem offenen Ende auf der Gaskraftseite der Exzenter-Verstelleinrichtung erlaubt es, dass auch eine so konstruktiv gegenüber dem Stand der Technik geänderte Stützstange den im Betrieb nötigen Bewegungsspielraum behalten kann und nicht mit dem offenen Ende der Hydraulikkammer kollidiert.
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Der erfindungsgemäße Pleuel stellt so ein verbesserten, kostengünstigen und robusteren Pleuel mit einer knicksicheren Stützstange auf der Gaskraftseite für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung dar, welches für die Herstellung in einem Serienprozess geeignet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aussparung so gestaltet sein, dass ein Abstand der Stützstange von einer Wandung der Hydraulikkammer ausgebildet ist. Günstigerweise kann die Wandung der Hydraulikkammer soweit zurückgenommen sein, dass auch bei der Bewegung der Stützstange auf Grund der Bewegung von Kolben und Exzenterhebel die Stützstange mit ihrem Stangenelement genügend Freiraum hat, um nicht mit der Wandung der Hydraulikkammer zu kollidieren. Auf diese Weise ist ein ungehinderter Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung gewährleistet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stützstange zur gelenkigen Aufnahme des Kolbens einen Kugelkopf und zur gelenkigen Verbindung mit dem Exzenterhebel ein Gelenkelement aufweisen. Durch den Kugelkopf kann die Stützstange in der Aufnahme gegen den Kolben verkippt werden, was bei der Bewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung von Vorteil ist. Weiter kann die Stützstange durch das Gelenkelement gegen den Exzenterhebel verkippt werden, was bei der im Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung nötigen Verkippung des Exzenterhebels gegen die Stützstange notwendig ist. Dadurch ist ein ungehinderter Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung gewährleistet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stützstange zwischen dem Kugelkopf und dem Gelenkelement ein Stangenelement aufweisen, wobei das Stangenelement als biegesteife Kontur ausgebildet ist. Das Stangenelement verbindet den Kugelkopf und das Gelenkelement der Stützstange. Durch die biegesteife Kontur kann das Stangenelement und damit die Stützstange die im Betrieb der Brennkraftmaschine bei einer Verstellung des Verdichtungsverhältnisses auftretenden Gaskräfte und Massenkräfte vorteilhaft aufnehmen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement eine von einem Zylinder abweichende Form aufweisen. Das Stangenelement kann so eine gemäß einer Kräfteverteilung in der Stützstange adaptierte konstruktive Gestalt aufweisen. Beispielsweise kann das Stangenelement an den Stellen, wo höhere Kräfte im Betrieb des Pleuels auftreten, einen größeren Durchmesser aufnehmen, um dadurch besonders biegesteif ausgebildet zu sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement in einem mittleren Bereich eine Verdickung aufweisen. Insbesondere können höhere Kräfte im Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung des Pleuels in einem mittleren Bereich des Stangenelements auftreten. In dem Fall ist es besonders günstig, wenn genau dieser Bereich des Stangenelements einen größeren Querschnitt aufweist, um die höheren Kräfte geeignet aufzunehmen und insbesondere biegesteif ausgebildet zu sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement eine ballige und/oder eine abgestufte Form aufweisen. Auch kann beispielsweise eine ballige Form besonders günstig sein, um höhere Kräfte durch den größeren Querschnitt an dieser Stelle des Stangenelements geeignet aufnehmen und über den Querschnitt verteilen zu können. Ebenso kann eine abgestufte Form zweckmäßig sein, um eine nicht-homogene Kraftverteilung entlang des Stangenelements vorteilhaft aufnehmen zu können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement wenigstens zwei Bereiche aufweisen, wobei ein Durchmesser des einen Bereichs größer als ein Durchmesser des anderen Bereichs ist. Auf diese Weise kann das Stangenelement mit dem Bereich größeren Durchmessers höhere Kräfte in diesem Bereich besonders gut aufnehmen, um die Kräfte über den Querschnitt des Stangenelements verteilen zu können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement wenigstens drei Bereiche aufweisen, wobei ein Durchmesser eines mittleren Bereichs größer als ein Durchmesser der anderen Bereiche ist. Eine besonders günstige Anpassung der Form des Stangenelements kann in einer feineren Abstufung des Querschnitts des Stangenelements über seine Länge ausgebildet sein. Dadurch lässt sich die Form des Stangenelements einer inhomogenen Kräfteverteilung in der Stützstange besonders günstig anpassen und damit die Biegesteifigkeit und außerdem ein langlebiges Betriebsverhalten der Stützstange erreichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenelement auf seiner gesamten Länge aufgedickt ausgebildet sein. Gegenüber einer üblichen Stützstange, welche nach dem Stand der Technik ausgelegt und möglicherweise auf Gewicht optimiert ausgelegt ist, kann das Stangenelement bei diesem Ausführungsbeispiel über seine gesamte Länge mit einem größeren Querschnitt ausgebildet sein, um die auftretenden Kräfte besonders günstig aufnehmen und über den Querschnitt verteilen zu können. Ein solch aufgedicktes Stangenelement lässt sich in einem Pleuelkörper, bei dem die entsprechende Hydraulikkammer an ihrem offenen Ende eine Aussparung aufweist, vorteilhaft betreiben, ohne mit der Wandung der Hydraulikkammer zu kollidieren. Bei einer Hydraulikkammer ohne eine solche Aussparung würde sich eine solchermaßen aufgedickte Stützstange nicht einsetzen lassen, ohne im Betrieb zu Beschädigungen zu führen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Form der Aussparung einer komplementären Form des mittleren Bereichs des Stangenelements angepasst sein. Besonders günstig kann die Aussparung an die Form des Stangenelements angepasst werden. So kann die Aussparung vorsehen, ob ein Stangenelement eine ballige oder abgestufte Form, oder eine in einem mittleren Bereich aufgedickte Form aufweist und entsprechende Ausnehmungen vorsehen, wodurch sich der Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung besonders günstig gestalten lässt.
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Vorzugsweise ist eine Form der Aussparung an die Bewegung des Stangenelements angepasst ausgebildet, wodurch sich der Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung zusätzlich günstig gestalten lässt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis vorgeschlagen mit wenigstens einem Pleuel wie oben beschrieben. Der Pleuel weist eine knicksichere Stützstange auf der Gaskraftseite für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung auf und ist für die Herstellung in einem Serienprozess geeignet. Um die Biegesteifigkeit des Stangenelementes der Stützstange zu erhöhen, kann es beispielsweise einen vergrößerten Durchmesser auf ganzer Länge aufweisen. Ebenfalls ist es beispielsweise möglich, dass das Stangenelement zur Erhöhung der Biegesteifigkeit eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist. Beispielsweise kann das Stangenelement eine ballige Form oder eine abgestufte Form aufweisen. Eine Aussparung der entsprechenden Hydraulikkammer an ihrem offenen Ende auf der Gaskraftseite der Exzenter-Verstelleinrichtung erlaubt es, dass auch eine so konstruktiv gegenüber dem Stand der Technik geänderte Stützstange den im Betrieb nötigen Bewegungsspielraum behalten kann und nicht mit dem offenen Ende der Hydraulikkammer kollidiert. Auf diese Weise kann ein vorteilhafter Betrieb der Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung gewährleistet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
- 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einer eingezeichneten Schnittebene A-A;
- 2 eine Vorderansicht des Pleuels gemäß 1, teilweise geschnitten in der Schnittebene A-A;
- 3 eine Draufsicht des Pleuelkörpers des Pleuels gemäß 1 mit einer eingezeichneten Schnittebene A-A;
- 4 einen Längsschnitt A-A des Pleuelkörpers gemäß 3;
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt Z des Pleuelkörpers gemäß 4;
- 6 einen vergrößerten Ausschnitt Y des Pleuels gemäß 2;
- 7 eine Stützstange eines ersten Ausführungsbeispiels;
- 8 eine Stützstange eines zweiten Ausführungsbeispiels; und
- 9 eine Stützstange eines dritten Ausführungsbeispiels.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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Die 1 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Pleuel 1 für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges 12 von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters 4 definiert ist.
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1 zeigt eine Draufsicht des Pleuels mit einer eingezeichneten Schnittebene A-A, während 2 eine Vorderansicht des Pleuels 1 gemäß 1, teilweise geschnitten in der Schnittebene A-A, darstellt. In 3 ist eine Draufsicht des Pleuelkörpers 20 des Pleuels 1 gemäß 1 mit einer eingezeichneten Schnittebene A-A dargestellt, während in 4 ein Längsschnitt A-A des Pleuelkörpers 20 gemäß 3 gezeigt ist.
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Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist den mit einem ein oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden und drehfest verbundenen Exzenter 4 auf, in welchem ein nicht gezeigter Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufgenommen ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 ist mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar.
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Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massenkräften und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte, nur teilweise sichtbare Kolben 6 unterstützt, bzw. die Kolben 6 verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte.
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Die Kolben 6 sind jeweils in einer Zylinderbohrung 8, 9 eines Pleuelkörpers 20 des Pleuels 1 verschiebbar geführt und mit Stützstangen 10, 11 verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel 3 gelenkig verbunden sind.
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Die Zylinderbohrung 8 stellt dabei eine Hydraulikkammer 14 auf der Gaskraftseite (GKS) des Pleuels 1 dar, während Zylinderbohrung 9 eine Hydraulikkammer 15 auf der Massenkraftseite (MKS) des Pleuels 1 darstellt.
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Der Pleuel 1 weist das Hublagerauge 12 zur Anbindung des Pleuels 1 an eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sowie ein Pleuellagerauge 13 zur Anbindung des Pleuels 1 an den Zylinderkolben der Brennkraftmaschine auf.
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Die Kolben 6 sind in durch die Zylinderbohrungen 8, 9 gebildete Hydraulikkammern 14, 15 verschiebbar angeordnet und über Zuläufe 16, 17 von dem Hublagerauge 12 aus mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl über nicht dargestellte Rückschlagventile beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern 14, 15 zurück in die Zuläufe 16, 17, ermöglichen jedoch ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern 14, 15.
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Die Hydraulikkammern 14, 15 sind weiter über nicht dargestellte Abläufe mit dem Umschaltventil 5 verbunden, welches als Hydraulikventil oder als mechanisches Ventil ausgebildet sein kann und über eine Ablaufleitung 22 mit dem Hublagerauge 12 verbunden ist.
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Wie beispielsweise aus 4 ersichtlich ist, weist der Pleuel 1 den Pleuelkörper 20 und einen daran befestigten Pleueldeckel 21 auf.
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Auf einem Umfang des Hublagerauges 12 ist im Bereich des Pleuelkörpers 20 eine Nut 23 vorgesehen, in welche die Zuläufe 16, 17 sowie die Ablaufleitung 22 münden. Dadurch, dass die Nut 23 nur auf einem Teil des Umfangs des Hublagerauges 12 angeordnet ist, wird auch die Tragfähigkeit des Lagers in dem Hublagerauge 12 möglichst wenig beeinträchtigt.
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Der Aufbau des beschriebenen Pleuels 1 ist nur beispielhaft dargestellt und die erfindungsgemäße Exzenterhebelverbindung kann auch in anderen Ausführungsvarianten eines Pleuels mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung Anwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, das Umschaltventil 5 im Bereich des Pleueldeckels 21 anzuordnen. Ferner können die beschriebenen Rückschlagventile 18, 19 im Umschaltventil 5 integriert vorgesehen sein. Auch die hydraulische Versorgung der Hydraulikkammern 14, 15 kann von der beschriebenen Ausführung abweichen.
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Der erfindungsgemäße Pleuel stellt einen verbesserten, kostengünstigen und robusteren Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung dar, welches für die Herstellung in einem Serienprozess geeignet ist.
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Insbesondere die Stützstange 10 auf der Gaskraftseite des Pleuels 1 wird durch Reibmomente und Drehmomente und gleichzeitig wirkende Axialkräfte auf Biegung belastet. Um eine Knickung der Stützstange 10 im Volllast-Betrieb der Brennkraftmaschine auszuschließen, ist es zweckmäßig, die Stützstange 10 mit einer biegesteifen Kontur auszugestalten. Um dadurch die Kinematik der Stützstange 10 und der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 nicht einzuschränken, weist die GKS-Hydraulikkammer 14, die im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, an ihrem offenen Ende 30 eine Aussparung 24 auf. Durch die Aussparung 24 ist es möglich, eine biegesteife Stützstange 10 einzusetzen.
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5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Z des Pleuelkörpers gemäß 4. Es ist das offene Ende 30 der Hydraulikkammer 14 im Pleuelkörper 20 dargestellt. Das offene Ende 30 weist in der Wandung 36 die Aussparung 24 als leicht zunehmende Zurücknahme oder Ausdünnung der Wandstärke der Wandung 30 in Richtung des offenen Endes 30.
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6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Y des Pleuels gemäß 2. Es ist das offene Ende 30 der Hydraulikkammer 14 dargestellt, mit der Stützstange 10, welche aus dem offenen Ende 30 herausragt. Wie in 6 zu erkennen ist, ist die Aussparung 24 so gestaltet, dass ein Abstand 29 der Stützstange 10, 11 von einer Wandung 36 der Hydraulikkammer 14, 15 ausgebildet ist. Günstigerweise kann die Wandung 36 der Hydraulikkammer 14, 15 soweit zurückgenommen sein, dass auch bei der Bewegung der Stützstange 10 auf Grund der Bewegung von Kolben 6 und Exzenterhebel 3 die Stützstange 10 mit ihrem Stangenelement 27 genügend Freiraum hat, um nicht mit der Wandung 36 der Hydraulikkammer 14, 15 zu kollidieren. Auf diese Weise ist ein ungehinderter Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 gewährleistet.
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Vorteilhaft kann eine Form der Aussparung 24 einer komplementären Form des mittleren Bereichs 28 des Stangenelements 27, wie er beispielsweise bei den in den 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen ausgebildet ist, angepasst sein. Besonders günstig kann die Aussparung 24 an die Form des Stangenelements 27 angepasst werden. So kann die Aussparung 24 vorsehen, ob ein Stangenelement 27 eine ballige oder abgestufte Form, oder eine in einem mittleren Bereich aufgedickte Form aufweist und entsprechende Ausnehmungen vorsehen, wodurch sich der Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 besonders günstig gestalten lässt. Außerdem ist die Form der Aussparung 24 zudem an die Bewegung des Stangenelements 27 angepasst ausgebildet.
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Den 7 bis 9 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für eine biegesteife Stützstange 10 zu entnehmen. Den Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die Stützstange 10 jeweils zur gelenkigen Aufnahme des Kolbens 6 einen Kugelkopf 25 und zur gelenkigen Verbindung mit dem Exzenterhebel 3 ein Gelenkelement 26 aufweist. Das Gelenkelement 26 kann abweichend von der dargestellten Ausführung ebenfalls als Kugelkopf ausgebildet sein. Zwischen dem Kugelkopf 25 und dem Gelenkelement 26 ist ein Stangenelement 27 ausgebildet, wobei das Stangenelement 27 als biegesteife Kontur ausgebildet ist.
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Zweckmäßigerweise kann das Stangenelement 27 zur Erhöhung der Biegesteifigkeit eine von einem Zylinder abweichende Form aufweisen. Das Stangenelement 27 kann so eine gemäß einer Kräfteverteilung in der Stützstange 10 adaptierte konstruktive Gestalt aufweisen. Beispielsweise kann das Stangenelement 27 an den Stellen, wo höhere Kräfte im Betrieb des Pleuels 1 auftreten, einen größeren Durchmesser aufnehmen, um dadurch besonders biegesteif ausgebildet zu sein. Beispielsweise kann das Stangenelement 27 eine ballige Form (8) oder eine abgestufte Form (7) aufweisen.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel in 7 dargestellt, kann das Stangenelement 27 in einem mittleren Bereich 28 eine Verdickung aufweisen. Insbesondere können höhere Kräfte im Betrieb der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 des Pleuels 1 in einem mittleren Bereich 28 des Stangenelements 27 auftreten. In dem Fall ist es besonders günstig, wenn genau dieser Bereich 28 des Stangenelements 27 einen größeren Querschnitt aufweist, um die höheren Kräfte geeignet aufzunehmen und insbesondere biegesteif ausgebildet zu sein.
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So kann das Stangenelement 27, wie in 7 dargestellt, wenigstens zwei Bereiche 31, 32 aufweisen, wobei ein Durchmesser des einen Bereichs 31 größer als ein Durchmesser des anderen Bereichs 32 ist. Auf diese Weise kann das Stangenelement 27 mit dem Bereich 31 größeren Durchmessers höhere Kräfte in diesem Bereich besonders gut aufnehmen, um die Kräfte über den Querschnitt des Stangenelements 27 verteilen zu können. Der Bereich 32 schafft weiter einen Freiraum zur gelenkigen Anbindung des Stangenelements 27 und des Kugelkopfes 25 an den Kolben 6.
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Das Stangenelement 27 kann so auch eine abgestufte Form aufweisen. Eine abgestufte Form kann besonders zweckmäßig sein, um eine nicht-homogene Kraftverteilung entlang des Stangenelements 27 vorteilhaft aufnehmen zu können.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel in 8 dargestellt, kann das Stangenelement 27 wenigstens drei Bereiche 33, 34, 35 aufweisen, wobei ein Durchmesser eines mittleren Bereichs 34 größer als ein Durchmesser der anderen Bereiche 33, 35 ist. Eine besonders günstige Anpassung der Form des Stangenelements 27 kann in einer feineren Abstufung des Querschnitts des Stangenelements 27 über seine Länge ausgebildet sein. Dadurch lässt sich die Form des Stangenelements 27 einer inhomogenen Kräfteverteilung in der Stützstange 10 besonders günstig anpassen und damit die Biegesteifigkeit und außerdem ein langlebiges Betriebsverhalten der Stützstange 10 erreichen.
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Das Stangenelement 27 in 8 kann so eine ballige Form aufweisen. Eine ballige Form kann beispielsweise besonders günstig sein, um höhere Kräfte durch den größeren Querschnitt an dieser Stelle des Stangenelements 27 geeignet aufnehmen und über den Querschnitt verteilen zu können.
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Um die Biegesteifigkeit des Stangenelementes 27 zu erhöhen, kann es optional grundsätzlich einen vergrößerten Durchmesser auf ganzer Länge aufweisen, wie in 9 dargestellt ist. Das Stangenelement 27 kann so auf seiner gesamten Länge aufgedickt ausgebildet sein. Gegenüber einer üblichen Stützstange, welche nach dem Stand der Technik ausgelegt und möglicherweise auf Gewicht optimiert ausgelegt ist, kann das Stangenelement 27 bei diesem Ausführungsbeispiel über seine gesamte Länge mit einem größeren Querschnitt ausgebildet sein, um die auftretenden Kräfte besonders günstig aufnehmen und über den Querschnitt verteilen zu können. Ein solch aufgedicktes Stangenelement 27 lässt sich in einem Pleuelkörper 20, bei dem die entsprechende Hydraulikkammer 14 an ihrem offenen Ende 30 eine Aussparung 24 aufweist, vorteilhaft betreiben, ohne mit der Wandung 36 der Hydraulikkammer 14 zu kollidieren. Bei einer Hydraulikkammer ohne eine solche Aussparung würde sich eine solchermaßen aufgedickte Stützstange 10 nicht einsetzen lassen, ohne im Betrieb zu Beschädigungen zu führen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015103463 A1 [0003]
