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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für einen Pleuel einer Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, sowie einen Pleuel mit einem derartigen Rückschlagventil.
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Stand der Technik
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Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 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 hydraulischen Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
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Ein derartiger Pleuel ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 112 461 A1 bekannt und umfasst eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter aufweist, sowie zwei Kolben, welche jeweils in einer Hydraulikkammer verschiebbar geführt sind und in welchen an dem Exzenterhebel angreifende Exzenterstangen der Exzenter-Verstelleinrichtung gelagert sind. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung ist mittels eines Umschaltventils verstellbar. Durch die Änderung des Verstellwegs wird die effektive Pleuelstangenlänge geändert. Damit kann die Verdichtung einer Brennkraftmaschine gesteuert werden. Rückschlagventile im Pleuel verhindern jeweils einen Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern zu einem Versorgungsanschluss bzw. einem Tank.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Rückschlagventil zu schaffen, welches eine große Zuverlässigkeit sowie eine hohe Lebensdauer aufweist und einfach herstellbar ist.
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Eine weitere Aufgabe ist es, einen verbesserten Pleuel mit einem solchen Rückschlagventil zu schaffen, welches eine große Zuverlässigkeit sowie eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach Aspekten der Erfindung gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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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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Es wird ein Rückschlagventil für einen Pleuel einer Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit wenigstens einer pleuelseitigen Hydraulikkammer vorgeschlagen, welche mittels des Rückschlagventils mit einer Lagerschale und/oder einem Tank des Pleuels verbindbar ist. Das Rückschlagventil umfasst einen Ventilkörper mit einem Fluidpfad im Ventilkörper zwischen einem ersten Ventilport und einem zweiten Ventilport und ein entlang einer Ventillängsachse axial im Ventilkörper verschiebliches Schließelement, welches in einer Sperrstellung des Rückschlagventils an einen Ventilsitz anlegbar ist und in einer Öffnungsstellung an einen Anschlag anlegbar ist.
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Erfindungsgemäß weist der Ventilkörper einen Dämpfungskolben zur Endlagendämpfung eines Kolbens des Pleuels auf.
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Der erste Ventilport ist vorzugsweise ein Eingangsport, und der zweite Ventilport ist vorzugsweise ein Ausgangsport des Rückschlagventils.
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Vorteilhaft kann mit dem Rückschlagventil, welches direkt unterhalb oder am unteren Abschluss der Hydraulikkammer, dem Kammerboden angeordnet ist, vermieden werden, dass durch einen niedrigen Kammerbefüllungsgrad mit Hydraulikfluid, beispielsweise Öl, der Stützkolben in der Hydraulikkammer nicht mehr ausreichend über eine Ablaufdrossel abgebremst werden kann und es zu hohen Aufsetzgeschwindigkeiten des Stützkolbens auf den Kammerboden der Hydraulikkammer kommt. Im ungünstigen Fall könnte es so nämlich zu Lastüberhöhungen kommen, welche die Hebelbaugruppenkomponenten des Pleuels beschädigen können. Mit dem Rückschlagventil im Pleuel kann eine Endlagendämpfung erreicht werden, welche diese Kraftüberhöhungen reduziert, insbesondere kurz vor dem Auftreffen des Kolbens auf dem Kammerboden der Hydraulikkammer.
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In einem ersten Schritt ist der Kolben vom Kammerboden abgehoben. Die Hydraulikkammer kann sich über das Rückschlagventil mit Öl versorgen und über eine Ablaufbohrung kann das Öl abfließen.
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In einem zweiten Schritt trifft der Kolben bei einer Abwärtsbewegung auf den Kammerboden zu auf den Dämpfungskolben auf und verschließt mit seiner Stirnseite eine zentrale Bohrung im Dämpfungskolben. Dadurch schließt der Kolben ein Ölvolumen im Inneren des Rückschlagventils ein. Der Schließvorgang erfolgt günstigerweise unmittelbar und nicht allmählich wie beim Verschließen einer seitlichen Ablaufbohrung durch den Kolben. Öl kann höchstens über Leckage entweichen. Abhängig von der Viskosität des Öls wird der auftreffende Kolben gebremst und der Aufschlag auf den Kammerboden damit gedämpft.
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In einem dritten Schritt ist der Hub des Dämpfungskolbens aufgebraucht und der Kolben trifft auf das Ventilgehäuse, welches den Endanschlag des Kolbens definiert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder, zwischen dem Dämpfungskolben und dem Ventilkörper angeordnet sein, welches eine zusätzliche Dämpfung des Dämpfungselements bewirkt. Außerdem kann das Federelement das Dämpfungselement, wenn der Kolben wieder von dem Dämpfungselement abgehoben ist, das Dämpfungselement in seine Ausgangslage bringen, so dass das Dämpfungselement bei erneutem Absenken des Kolbens seine Dämpfungsfunktion in günstiger Weise erfüllen kann. Der Hub des Dämpfungskolbens wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass der zulässige Federweg des Federelements nicht überschritten wird.
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Bewegt sich der Kolben wieder in die entgegengesetzte Richtung, sorgt die Tellerfeder dafür, dass der Dämpfungskolben wieder in seine Ausgangsposition (erster Schritt) bewegt wird und somit der nächste Stoß wie beschrieben gedämpft werden kann.
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Für die erfindungsgemäße Anordnung des Rückschlagventils mit Dämpfungselement ist die Hydraulikkammer, verglichen mit einem Pleuel nach dem Stand der Technik um die Höhe des Rückschlagventils verlängert und das Rückschlagventil direkt eingebracht. Dadurch ergibt sich ein neuer Endanschlag für den Kolben. Der Durchmesser der Hydraulikkammer kann durch dieses Design größer ausgeführt werden, wodurch sich strukturmechanische Vorteile bieten. Des Weiteren kann eine sonst übliche Fase am unteren Ende des Kolbens wegfallen, wodurch sich die Kolbenführungslänge erhöht und mehr Freiheiten im Design ergeben.
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Überströmkanäle und eine Nut im Gehäuse des Rückschlagventils machen es möglich, dass der Ablaufkanal sehr variabel angeordnet werden kann, was mehr Freiheiten im Design gibt und wodurch es möglich ist, Bohrungen gegebenenfalls in kritischen Bereichen zu vermeiden.
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Die Nut im Ventilgehäuse kann auch als Hinterschnitt für eine Axialsicherung verwendet werden, indem Material vom Pleuelgrundkörper in die Nut gedrückt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Federelement zumindest funktional zwischen dem Ventilkörper und dem Dämpfungskolben angeordnet sein. Das Federelement kann zumindest funktional zwischen dem Ventilkörper und dem Dämpfungskolben angeordnet sein, so dass der Dämpfungskolben auf das Federelement einwirkt, dass dann mittelbar auf den Ventilkörper einwirkt. Das Federelement kann auch geometrisch zwischen dem Ventilkörper und dem Dämpfungskolben angeordnet sein, so dass in geometrischer Abfolge der Ventilkörper, das Federelement und der Dämpfungskolben aufeinander folgen.
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Ein solches Federelement kann eine zusätzliche Dämpfung des Dämpfungselements bewirken. Außerdem kann das Federelement das Dämpfungselement, wenn der Kolben wieder von dem Dämpfungselement abgehoben ist, das Dämpfungselement in seine Ausgangslage bringen, so dass das Dämpfungselement bei erneutem Absenken des Kolbens seine Dämpfungsfunktion in günstiger Weise erfüllen kann. Der Hub des Dämpfungskolbens wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass der zulässige Federweg des Federelements nicht überschritten wird. Bewegt sich der Kolben wieder in die entgegengesetzte Richtung, sorgt die Tellerfeder dafür, dass der Dämpfungskolben wieder in seine Ausgangsposition bewegt wird und somit der nächste Stoß wie beschrieben gedämpft werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Ventilkörper wenigstens einen in Ventillängsachse verlaufenden Überströmkanal aufweisen. Durch den Überströmkanal kann das Hydraulikfluid auf geeignete Weise an dem Rückschlagventil vorbei in eine Ablaufbohrung geleitet werden. Dadurch kann die Ablaufbohrung an einer Stelle im Pleuel angeordnet werden, welche günstig für die Bearbeitung des Pleuels und/oder zur Lastverteilung im Pleuel ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der wenigstens eine Überströmkanal auf einer Außenseite des Ventilgehäuses angeordnet sein. Überströmkanäle auf der Außenseite des Ventilgehäuses können beispielsweise durch Schlagdrehen radial in das Ventilgehäuse eingebracht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können das Schließelement und der Dämpfungskolben in axialer Richtung aufeinander folgen. Die axiale Anordnung von Dämpfungskolben und Schließelement übereinander kann vorteilhaft für eine Kraftverteilung des dämpfenden Hydraulikfluids im Inneren des Rückschlagventils sein. Ein Verklemmen von Schließelement und/oder Dämpfungskolben kann auf diese Weise vorteilhaft vermieden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Wirkrichtung des Dämpfungskolbens in gleicher Richtung wie eine Bewegungsrichtung des Schließelements liegen. Dadurch wird erreicht, dass das Rückschlagventil sicher geschlossen ist, wenn der Kolben auf dem Dämpfungskolben zum Aufliegen kommt. Günstigerweise erfolgt die Schließfunktion des Dämpfungskolbens durch den Kolben des Hydraulikzylinders des Pleuels so unmittelbar und nicht allmählich wie beim Verschließen einer seitlichen Ablaufbohrung durch den Kolben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Ventilkörper eine umlaufende Nut aufweisen. Eine Nut im Gehäuse des Rückschlagventils macht es möglich, dass ein Ablaufkanal sehr variabel angeordnet werden kann, was mehr Freiheiten im Design gibt und wodurch es möglich ist, Bohrungen gegebenenfalls in kritischen Bereichen zu vermeiden. Die Nut im Ventilgehäuse kann auch als Hinterschnitt für eine Axialsicherung verwendet werden, indem Material vom Pleuelgrundkörper in die Nut gedrückt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann Material des Pleuels durch ein geeignetes Umformverfahren zur Sicherung des Ventilkörpers im Pleuel in die umlaufende Nut eingreifen. Durch Verformen eines beispielsweise relativ dünnen Stegs im Ventilkörper über eine radiale Bohrung kann Material in die umlaufende Nut gepresst werden und so das Rückschlagventil sicher in seiner Lage im Pleuel oder der Hydraulikkammer fixieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die umlaufende Nut eine fluidische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Überströmkanal und einem im Pleuel angeordneten Ablauf aufweisen. Auf diese Weise kann Hydraulikfluid geeignet aus der Hydraulikkammer, beispielsweise gedrosselt, abgeleitet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Ventilkörper eine quer zu einer Ventillängsachse angeordnete durchgehende Bohrung zur Aufnahme eines Zylinderstifts zur verliersicheren Anordnung eines Schließelements im Ventilkörper aufweisen. Mit dem Zylinderstift kann ein Anschlag für das Schließelement auf geeignete Weise realisiert werden. Der Zylinderstift verhindert günstigerweise, dass das Schließelement aus dem Inneren des Ventilkörpers herausfallen kann. Auch ist so eine einfache Montage des Schließelements möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Schließelement als Kugel ausgebildet sein. Eine Kugel als Schließelement gewährleistet eine sichere Schließfunktion und weist den Vorteil auf, dass das Schließelement nicht orientiert montiert werden muss. Mit einer Kugel kann ein entsprechend komplementärer Ventilsitz sicher verschlossen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Ventilsitz wenigstens bereichsweise kugelkalottenförmig ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich der Ventilsitz mit einer Kugel als Schließelement sicher und zuverlässig verschließen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit wenigstens einer Hydraulikkammer und einem darin verschiebbar geführten Kolben vorgeschlagen, wobei die Hydraulikkammer mittels eines Rückschlagventils vorstehend beschrieben mit einer Lagerschale und/oder einem Tank des Pleuels verbindbar ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit wenigstens einer Hydraulikkammer und einem darin verschiebbar geführten Kolben vorgeschlagen, wobei die Hydraulikkammer mittels eines Rückschlagventils mit einer Lagerschale und/oder einem Tank des Pleuels verbindbar ist.
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Erfindungsgemäß ist das Rückschlagventil direkt unterhalb der Hydraulikkammer angeordnet und umfasst zur Endlagendämpfung des Kolbens einen Dämpfungskolben.
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Vorteilhaft kann mit dem Rückschlagventil, welches direkt unterhalb oder am unteren Abschluss der Hydraulikkammer, dem Kammerboden, angeordnet ist, vermieden werden, dass durch einen niedrigen Kammerbefüllungsgrad mit Hydraulikfluid, beispielsweise Öl, der Stützkolben in der Hydraulikkammer nicht mehr ausreichend über eine Ablaufdrossel abgebremst werden kann und es zu hohen Aufsetzgeschwindigkeiten des Stützkolbens auf den Kammerboden der Hydraulikkammer kommt. Im ungünstigen Fall könnte es so nämlich zu Lastüberhöhungen kommen, die Hebelbaugruppenkomponenten des Pleuels beschädigen können. Mit dem Rückschlagventil im Pleuel kann eine Endlagendämpfung erreicht werden, welche diese Kraftüberhöhungen reduziert, insbesondere kurz vor dem Auftreffen des Kolbens auf dem Kammerboden der Hydraulikkammer.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Kolben mit seiner Stirnseite einen Ventilport des Rückschlagventils verschließen. Vorteilhaft kann der Ventilport in definierter Weise verschlossen und geöffnet werden. Ein allmähliches Verschließen oder Öffnen des Ventilports, bei dem dessen durchströmbarer Querschnitt abhängig von einer axialen Position des Kolbens allmählich verschlossen oder geöffnet wird, kann vermieden werden. Beim Anlegen der Stirnseite des Kolbens wird der Ventilport verschlossen, beim Abheben der Stirnseite des Kolbens wird der Ventilport geöffnet.
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Vorteilhaft können die Wirkrichtung von Kolben und Dämpfungskolben in gleicher Richtung wie eine Bewegungsrichtung des Schließelements liegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zwischen einem Ventilkörper des Rückschlagventils und dem Dämpfungskolben ein Federelement angeordnet sein. Ein solches Federelement kann eine zusätzliche Dämpfung des Dämpfungselements bewirken. Außerdem kann das Federelement das Dämpfungselement, wenn der Kolben wieder von dem Dämpfungselement abgehoben ist, das Dämpfungselement in seine Ausgangslage bringen, so dass das Dämpfungselement bei erneutem Absenken des Kolbens seine Dämpfungsfunktion in günstiger Weise erfüllen kann. Der Hub des Dämpfungskolbens wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass der zulässige Federweg des Federelements nicht überschritten wird. Bewegt sich der Kolben wieder in die entgegengesetzte Richtung, sorgt die Tellerfeder dafür, dass der Dämpfungskolben wieder in seine Ausgangsposition bewegt wird und somit der nächste Stoß wie beschrieben gedämpft werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rückschlagventil in einen Pleuelkörper oder einen Pleueldeckel eingepresst sein. Auf diese Weise kann das Rückschlagventil sicher in dem Pleuel montiert werden. Auch kann eine solche Montage des Rückschlagventils auf einfache Weise erfolgen. Durch das eingepresste Rückschlagventil kann eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rückschlagventil und Pleuelkörper oder Pleueldeckel erfolgen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch 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:
- 1 einen erfindungsgemäßen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung eines Kraftfahrzeugs mit Rückschlagventilen in schematischer Darstellung;
- 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Pleuel nach 1 mit einem Rückschlagventil nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand, bei dem der Kolben vom Boden der Hydraulikkammer abgehoben ist;
- 3 den Pleuel nach 2 in einem Zustand, bei dem der Kolben den Dämpfungskolben berührt;
- 4 den Pleuel nach 2 in einem Zustand, bei dem der Kolben am Endanschlag ist;
- 5 einen Längsschnitt durch ein Rückschlagventil nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Federelement zwischen Ventilkörper und Dämpfungskolben;
- 6 eine isometrische Darstellung des Rückschlagventils nach 5;
- 7 eine isometrische Darstellung eines Rückschlagventils nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 8 einen vergrößerten Längsschnitt durch einen Pleuel mit dem Rückschlagventil nach 7 in einem Zustand, bei dem der Kolben vom Boden der Hydraulikkammer abgehoben ist.
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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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1 zeigt in schematischer Darstellung einen bekannten Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung eines Kraftfahrzeugs mit Rückschlagventilen 59, 60. Der Pleuel 1 umfasst eine nicht dargestellte Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Die Exzenter-Verstelleinrichtung weist einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter auf. Dabei ist ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung mittels des nicht detaillierten Umschaltventils 16 verstellbar.
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Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften der Brennkraftmaschine initiiert, die bei einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen mit Hydraulikfluid, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagten, im Pleuel 1 integrierten Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte.
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Die Kolben sind mittels Exzenterstangen beidseitig mit einem Exzenterkörper der Exzenter-Verstelleinrichtung wirkverbunden. Die Kolben sind in Hydraulikkammern 2, 4 verschiebbar angeordnet und über Hydraulikfluidleitungen 6, 8 von der Lagerschale 10 des Hublagerauges 11 aus mit Hydraulikfluid über Rückschlagventile 59, 60 beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen des Hydraulikfluids aus den Hydraulikkammern 2, 4 zurück in die Hydraulikfluidleitungen 6, 8 in eine Lagerschale 10 des Hublagerauges 11 bzw. einen Tank und ermöglichen ein Nachsaugen von Hydraulikfluid in die Hydraulikkammern 2, 4. Die Hydraulikkammern 2, 4 sind mit weiteren nicht gezeigten Hydraulikfluidleitungen verbunden, welche mit dem Umschaltventil 16 zusammenwirken. Das Umschaltventil 16 ist über eine Hydraulikfluidleitung 18 ebenfalls mit der Lagerschale 10 verbunden.
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Die beiden Rückschlagventile 59, 60 sind jeweils an einem unteren Ende der Hydraulikkammern 2, bzw. 4 angeordnet und über die Hydraulikfluidleitungen 6, bzw. 8 mit der Lagerschale 10 verbunden. Die Rückschlagventile 59, 60 weisen eine Endlagendämpfung für einen in der Hydraulikkammer 2 geführten Kolben auf.
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Ein erster Ventilport 22 ist als Eingangsport mit der Hydraulikfluidleitung 6, bzw. 8 und damit mit der Lagerschale 10 des Pleuels 1 verbunden und ein zweiter Ventilport 23 ist als Ausgangsport mit der Hydraulikkammer 2, bzw. 4 verbunden, wobei zwischen Eingangsport und Ausgangsport eine Ventildurchgangsrichtung 80 für in den Eingangsport eintretendes und durch den Ausgangsport austretendes Fluid festgelegt ist.
In alternativen Ausführungsformen von Pleueln können die Rückschlagventile 59, 60 statt im Pleuelkörper 9 im Pleueldeckel 7 angeordnet sein. In beiden Ausführungsformen können sie zweckmäßigerweise eingepresst sein.
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Durch einen niedrigen Kammerbefüllungsgrad der Hydraulikkammer 2 mit Öl kann es vorkommen, dass der Kolben in der Hydraulikkammer nicht mehr ausreichend abgebremst werden kann und es zu hohen Aufsetzgeschwindigkeiten des Kolbens auf einen Kammerboden kommt, so dass im ungünstigen Fall Lastüberhöhungen die nicht gezeigten Hebelbaugruppenkomponenten der Exzenter-Verstelleinrichtung beschädigen können.
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In den 2 bis 4 ist die Funktion der Endlagendämpfung für einen in der Hydraulikkammer 2 geführten Kolben 62 in verschiedenen Stellungen des Kolbens 62 dargestellt. 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch den Pleuel 1 nach 1 mit dem Rückschlagventil 60 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand, bei dem der Kolben 62 vom Boden 72 der Hydraulikkammer 2 abgehoben ist, während 3 den Pleuel 1 in einem Zustand, bei dem der Kolben 62 den Dämpfungskolben 71 berührt und 4 den Pleuel 1 in einem Zustand, bei dem der Kolben 62 am Endanschlag ist darstellt.
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Das Rückschlagventil 60 ist direkt unterhalb der Hydraulikkammer 2 angeordnet und umfasst einen Ventilkörper 61 mit einem Fluidpfad im Ventilkörper 61 zwischen einem ersten Ventilport 22 als Eingangsport und einem zweiten Ventilport 23 als Ausgangsport und ein entlang einer Ventillängsachse L axial im Ventilkörper 61 verschiebliches Schließelement 24, welches in einer Sperrstellung des Rückschlagventils 60 an einen Ventilsitz 25 anlegbar ist und in einer Öffnungsstellung an einen Anschlag 26 anlegbar ist. Das Rückschlagventil 60 weist den Dämpfungskolben 71 zur Endlagendämpfung eines Kolbens 62 des Pleuels 1 auf. Der Dämpfungskolben 71 ist in einem Ventilgehäuse 74 axial geführt.
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Das Schließelement 24 und der Dämpfungskolben 71 folgen in axialer Richtung aufeinander. Eine Wirkrichtung des Dämpfungskolbens 71 liegt so in gleicher Richtung wie eine Bewegungsrichtung des Schließelements 24.
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Das Schließelement 24 ist als Kugel ausgebildet, wobei der Ventilsitz 25 zweckmäßig wenigstens bereichsweise kugelkalottenförmig ausgebildet ist.
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Ist der Kolben 62 vom Kammerboden 72 abgehoben (in 2 dargestellt), kann die Hydraulikkammer 2 abhängig von einer Stellung eines nicht gezeigten Umschaltventils entweder über das Rückschlagventil 60 über den Eingangsport 22 und den Ausgangsport 23 mit Öl versorgt werden oder über einen Ablauf 63, wie in 5 dargestellt, entleert werden.
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Trifft der Kolben 62 auf den Dämpfungskolben 71 auf (in 3 dargestellt), verschließt er mit seiner Stirnseite eine Bohrung 75 des Dämpfungskolbens 71. Dadurch schließt er ein Ölvolumen zwischen Rückschlagventil 60 und Kolben 62 ein. Öl kann höchstens über Leckage entweichen. Abhängig von der Viskosität des Öls wird der auftreffende Kolben 62 gebremst und der Aufschlag auf den Kammerboden 72 damit gedämpft.
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Ist der Hub des Dämpfungskolbens 71 aufgebraucht, trifft der Kolben 62 auf das Ventilgehäuse 74 auf (in 4 dargestellt), welches damit einen Endanschlag des Kolbens 62 definiert. Bewegt sich der Kolben 62 wieder in die entgegengesetzte Richtung, kann der Dämpfungskolben 71 sich wieder in seine Ausgangsposition bewegen und somit der nächste Stoß wie beschrieben gedämpft werden kann.
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In 5 ist ein Längsschnitt durch ein Rückschlagventil 60 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Federelement 73 zwischen Ventilkörper 61 und Dämpfungskolben 71 dargestellt.
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Der Aufbau des Rückschlagventils 60 entspricht grundsätzlich dem des Rückschlagventils 60 gemäß den 2 bis 4. Das Rückschlagventil 60 weist eine Endlagendämpfung für einen in der Hydraulikkammer 2 geführten, gestrichelt angedeuteten Kolben 62 auf, wobei das in 5 dargestellte Rückschlagventil 60 zusätzlich ein Federelement 73 aufweist.
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Zwischen dem Ventilkörper 61 und dem Dämpfungskolben 71 ist das Federelement 73 in Form von Tellerfedern angeordnet. Das Ventilgehäuse 74 umfasst dabei den Ventilkörper 61, den Dämpfungskolben 71 sowie das Federelement 73.
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Bewegt sich der Kolben 62 wieder in die entgegengesetzte Richtung, sorgt das Federelement 73 dafür, dass der Dämpfungskolben 71 auf zuverlässige Weise wieder in seine Ausgangsposition bewegt wird und somit der nächste Stoß wie beschrieben gedämpft werden kann.
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Das Federelement 73 kann außerdem für eine zusätzliche Dämpfung des Dämpfungskolbens 71 sorgen, wenn das Dämpfungselement 71 von dem Kolben 62 in Richtung des Kammerbodens 72 bewegt wird.
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Der Ventilsitz 25 ist bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel von der Seite des Eingangsports 22 in den Ventilkörper 61 eingebracht, vorzugsweise eingepresst.
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Das Ventilgehäuse 74 weist in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche umlaufende Nut 51 auf. Die dargestellte Nut 51 im Ventilgehäuse 74 kann als Hinterschnitt für eine Axialsicherung des Rückschlagventils 60 in seiner Montageposition im Pleuel verwendet werden, indem Material vom Pleuelgrundkörper 9 durch ein geeignetes Umformverfahren zur Sicherung des Ventilgehäuses 74 im Pleuel 1 in die Nut 51 gepresst wird.
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6 zeigt dazu eine isometrische Darstellung des Rückschlagventils 60 nach 5. Wie in 5 zu erkennen ist, weist das Ventilgehäuse 74 in Ventillängsachse L verlaufende Überströmkanäle 78 zum Ablaufen von Öl aus der Hydraulikkammer 2 auf. Die Überströmkanäle 78 sind auf der Außenseite des Ventilgehäuses 74 angeordnet. Die auf der Außenseite des Ventilgehäuses 74 umlaufende Nut 51 kann zusätzlich eine fluidische Verbindung zwischen den Überströmkanälen 78 und dem im Pleuel 1 angeordneten Ablauf 63 aufweisen.
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Die Überströmkanäle 78, wie in den 6 und 7 dargestellt, und die Nut 51 im Ventilgehäuse 74 machen es möglich, dass der Ablauf 63 sehr variabel angeordnet werden kann, was mehr Freiheiten im Design bietet und wodurch Ablaufbohrungen in mechanisch kritischen Bereichen gegebenenfalls vermieden werden können.
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In 7 ist eine isometrische Darstellung eines Rückschlagventils 60 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches in 8 in seiner Montageposition im Pleuel 1 gezeigt ist.
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Der Ventilkörper 61 entspricht in den wesentlichen Merkmalen dem Ausführungsbeispiel in 6, weist jedoch zusätzlich eine quer zu der Ventillängsachse L angeordnete durchgehende Bohrung 76 zur Aufnahme eines Zylinderstifts 77 zur verliersicheren Anordnung eines Schließelements 24 im Ventilkörper 61 auf. Die Funktion des Zylinderstifts 77 ist in 8 zu erkennen.
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8 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch einen Pleuel 1 mit dem Rückschlagventil 60 nach 7 in einem Zustand, bei dem der Kolben 62 vom Boden 72 der Hydraulikkammer 2 abgehoben ist.
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Die Hydraulikkammer 2 kann um die Höhe der Rückschlagventils 60 mit Endlagendämpfung verlängert werden, so dass das Rückschlagventil 60 direkt eingebracht werden kann wie bei dem Ausführungsbeispiel in 8. Dadurch ergibt sich ein neuer Endanschlag für den Kolben 62. Der Durchmesser in den Hydraulikkammern 2, 4 kann durch dieses Design größer ausgeführt werden, was strukturmechanische Vorteile bietet. Des Weiteren ist keine Fase am Kolben 62 nötig, wodurch sich die Kolbenführungslänge erhöht und sich mehr Freiheiten im Design ergeben.
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Wie in 8 zu erkennen ist, entspricht die wesentliche Gestaltung des Rückschlagventils 60 der in 5 dargestellten Ausführungsform mit einem Federelement 73 zwischen Dämpfungskolben 71 und Ventilkörper 61, weist jedoch zusätzlich quer zur Ventillängsachse L den in der Bohrung 76 angeordneten Zylinderstift 77 auf. Der Zylinderstift 77 kann zweckmäßig die Funktion des Anschlags 26 übernehmen, so dass das Schließelement 24 auf diese Weise verliersicher im Ventilkörper 61 angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012112461 A1 [0003]
- DE 102012112481 A1 [0004]
