DE102018119419A1 - Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge - Google Patents

Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pleuel (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (2) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge umfassend wenigstens ein Kugelgelenk (24) mit einem an einer Stützstange (10, 11) angeordneten Kugelkopf (26), der in einer Kugelkopfaufnahme (25) eines Kolbens (6, 7) gelagert ist, wobei die Kugelkopfaufnahme (25) wenigstens bereichsweise eine Kegelform (27) mit einer von der Stützstange (10, 11) weg weisenden Kegelspitze aufweist. In der Kugelkopfaufnahme (25) ist ein Kontaktsegment (28) in Form eines Kugelabschnitts ausgebildet, wobei der Kugelkopf (26) mit seiner Außenfläche im Kontaktsegment (28) anliegt.Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit wenigstens einem derartigen Pleuel (1).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, und eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit einem solchen Pleuel.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • Aus der DE 10 2005 055 199 A1 ist ein Pleuel bekannt, bei dem im kleinen Pleuelauge ein schwenkbarer Hebel eingesetzt ist, in dessen zentraler Öffnung ein Exzenter eingesetzt ist. Der Exzenter dient zur Aufnahme eines Kolbenbolzens. Der Hebel bildet mit dem Exzenter eine Welle-Nabe-Verbindung. Da die Verbindung im Betrieb des Pleuels hoch belastet wird, sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Verbindungspartner hoch. Die am oberen Pleuellagerauge gelagerten Stützstangen sind mit einem Kugelgelenk in Kugelkopfaufnahmen gelagert und dort mit Querbolzen verschraubt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pleuel mit einem Kugelgelenk zu schaffen, welches einfach zu montieren und hoch belastbar ist.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Pleuel anzugeben.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge vorgeschlagen, umfassend wenigstens ein Kugelgelenk mit einem an einer Stützstange angeordneten Kugelkopf, der in einer Kugelkopfaufnahme eines Kolbens gelagert ist. Die Kugelkopfaufnahme weist wenigstens bereichsweise eine Kegelform mit einer von der Stützstange weg weisenden Kegelspitze auf. Dabei ist in der Kugelkopfaufnahme ein Kontaktsegment in Form eines Kugelabschnitts ausgebildet, wobei der Kugelkopf mit seiner Außenfläche im Kontaktsegment anliegt.
  • Der erfindungsgemäße Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung weist die Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge auf, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters definiert ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung weist einen mit einem einteiligen oder mehrteiligen Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter auf, in welchem ein Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung ist mittels eines mechanischen oder hydraulischen Umschaltventils verstellbar. Kolben eines Hydraulikzylinders des Pleuels sind jeweils in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit Stützstangen verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel gelenkig verbunden sind.
  • Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung kann durch Einwirken von Massenkräften (bei niedriger Verdichtung εlow) auf der Massenkraftseite (MKS) und Gaslastkräften (bei hoher Verdichtung εhigh) auf der Gaskraftseite (GKS) der Brennkraftmaschine initiiert werden, 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 oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel integrierte Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte.
  • Die Stützstangen sind jeweils über einen Kugelkopf in einer Kugelkopfaufnahme des Kolbens gelagert und mit dem Kolben verbunden sein. Über das Kugelgelenk können die Stützstangen gegen ein Herausgleiten des Kugelkopfes aus einem offenen Ende der Kugelkopfaufnahme gesichert sein.
  • Erfindungsgemäß weist die Kugelkopfaufnahme des Kolbens eine kegelförmige Geometrie verbunden mit einer vorausgehenden Prägung, vorzugsweise in Kugelform auf.
  • Der GKS-Kolben hat zur Aufgabe, das hohe Exzenterdrehmoment (Gaskraft) des Pleuels, das über die Stützstange und den Exzenterhebel auf ihn übertragen wird, als resultierende Kraft aufzunehmen. Um den begrenzten Bauraum der Brennkraftmaschine effizient zu nutzen und die Verstellkinematik des Pleuels zu realisieren, wird ein Kugelgelenk zwischen Kolben und Stützstange eingesetzt. Daraus leitet sich die Aufgabe, einer einfachen und kostengünstig herstellbaren Gestaltung des tribologischen Kontaktpaars zwischen Stützstange und Kolben bei einer Übertragung hoher Kräfte ab. Die hier vorgestellte Erfindung vereint eine einfach zu fertigende Innengeometrie des Kolbens, nämlich eines Kegels mit großem Toleranzfeld, mit einer erhöhten Festigkeit des Reibkontakts durch vorheriges Prägen des Kegelsitzes, beispielsweise mittels Kaltverfestigung und einer geringen, so genannten Hertz'schen Pressung, die sich durch eine geprägte flächige Kontaktauflage einstellt.
  • Damit kann ein erheblicher Vorteil gegenüber einem auf übliche Weise hergestellten Kugelkopf erzielt werden, bei dem für den Fall Kugel auf Kalotte hohe Kräfte nur mit einer geringen Hertz'schen Pressung des Linienkontakts übertragen werden können. Die Fertigung der Kalotte stellt sich jedoch aufgrund der hohen Formtoleranzen als aufwendig dar. Üblicherweise müssen Kugelkopf der Stützstange und Kugelkalotte als Kugelkopfaufnahme hochgenau gefertigt sein, wobei die Kugelkopfaufnahme einen etwas größeren Radius aufweisen muss als der Kugelkopf, um den richtigen Winkel zur optimalen Kraftübertragung einstellen zu können. Geringe Toleranzen müssen dabei eingehalten werden. Zudem ist eine Nitrierung für den Reibkontakt notwendig, um ein mögliches Fressen der Kontaktpartner bei geringer Oberflächenhärte zu verhindern.
  • Demgegenüber stellt die erfindungsgemäße Lösung einer kegelförmigen Kugelkopfaufnahme mit nachträglicher Prägung eines Kugelkalottenabschnitts eine einfacher zu fertigende und kostengünstigere Lösung für die Lagerung des Kugelkopfes dar.
  • Die Prägung des Kugelsitzes kann vorteilhaft durch ein Prägewerkzeug, das günstigerweise Kugelform oder eine harte Kugel vorgenommen werden. Der Öffnungswinkel des Kegels wird zweckmäßigerweise so gewählt, dass die Kegelflanken den Tangenten des bei einer kugelkalottenförmigen Kugelkopfaufnahme bestehenden Linienkontakts als bereits erprobte Geometrie entsprechen. Das Material des Kolbens kann vorteilhaft eine ausreichende Duktilität aufweisen, um eine Prägung in gewünschter Qualität zu erlauben. Prinzipiell können verschiedene Prägegeometrien eingesetzt werden, welche abhängig von der Geometrie der Kontaktpartner vorteilhaft gewählt werden können.
  • Die geprägte Fläche der Kugelkopfaufnahme kann zusätzlich mit einer tribologischen Beschichtung versehen sein, wie beispielsweise einer Nitrierung. Zusätzlich kann die geprägte Fläche der Kugelkopfaufnahme durch eine lokale Materialhärtung, wie beispielsweise Laser- oder Elektronenstrahlhärten verfestigt sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kegelform als Tangentialfläche der Außenfläche des Kugelkopfes im Anlagebereich des Kugelkopfs im Kontaktsegment ausgebildet sein. Der Öffnungswinkel des Kegels wird zweckmäßigerweise so gewählt, dass die Kegelflanken den Tangenten des bei einer üblichen kugelkalottenförmigen Kugelkopfaufnahme bestehenden Linienkontakts zwischen Kugel der Stützstange und der Kugelkopfaufnahme entsprechen, da diese Geometrie sich bereits als günstig für diesen Anwendungsfall erwiesen hat.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Kontaktsegment in die Kegelform geprägt ausgebildet sein. Das Prägen des Kontaktsegments in die bereits vorhandene Kegelform der Kugelkopfaufnahme vereint eine einfach zu fertigende Innengeometrie des Kolbens, nämlich eines Kegels mit großem Toleranzfeld, mit einer erhöhten Festigkeit des Reibkontakts durch vorheriges Prägen des Kegelsitzes, beispielsweise mittels Kaltverfestigung und einer geringen Hertz'schen Pressung, die sich durch eine geprägte flächige Kontaktauflage einstellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Kontaktsegment mittels eines Prägewerkzeugs und/oder durch Prägen mit einer Kugel hergestellt sein. Günstigerweise kann ein geeignetes Prägewerkzeug mit einer an den Kugelkopf angepassten Kugelgeometrie verwendet werden. Alternativ ist auch das Prägen mit einer Kugel, welche im Radius dem Kugelkopf der Stützstange entspricht, vorteilhaft möglich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kegelform wenigstens im Bereich des Kontaktsegments mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, die härter als der weitere Bereich der Kegelform ist. Die geprägte Fläche der Kugelkopfaufnahme, das Kontaktsegment, kann beispielsweise mit einer tribologischen Beschichtung versehen sein, wie beispielsweise einer Nitrierung. Damit ergibt sich ein günstiges Verhalten der beiden Reibungspartner Kugelkopf und Kugelkopfaufnahme, was die Lebensdauer des Pleuels in vorteilhafter Weise verlängern kann. Die Beschränkung der Beschichtung auf den Bereich des Kontaktbereichs verringert die Dauer und die Kosten des Herstellungsprozesses des Pleuels.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kegelform wenigstens im Bereich des Kontaktsegments mit einer tribologischen Beschichtung versehen ist, insbesondere nitriert sein. Die geprägte Fläche der Kugelkopfaufnahme, das Kontaktsegment, kann zusätzlich mit einer tribologischen Beschichtung versehen sein, wie beispielsweise einer Nitrierung. Damit ergibt sich ein günstiges Verhalten der beiden Reibungspartner Kugelkopf und Kugelkopfaufnahme, was die Lebensdauer des Pleuels in vorteilhafter Weise verlängern kann. Die Beschränkung der Beschichtung auf den Bereich des Kontaktbereichs verringert die Dauer und die Kosten des Herstellungsprozesses des Pleuels.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kegelform wenigstens im Bereich des Kontaktsegments lokal gehärtet sein. Die geprägte Fläche der Kugelkopfaufnahme kann günstigerweise durch eine lokale Materialhärtung, wie beispielsweise Laser- oder Elektronenstrahlhärten verfestigt sein. Damit ergibt sich ein günstiges Verhalten der beiden Reibungspartner Kugelkopf und Kugelkopfaufnahme, was die Lebensdauer des Pleuels in vorteilhafter Weise verlängern kann. Die Beschränkung des Härtungsprozesses auf den Bereich des Kontaktbereichs verringert die Dauer und die Kosten des Herstellungsprozesses des Pleuels.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zumindest das Kontaktsegment lasergehärtet oder elektronenstrahlgehärtet sein. Beide Prozesse sind erprobt und können die Lebensdauer zweier Bauteile mit reibungsbehafteten Kontaktstellen in günstiger Weise verlängern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Öffnungswinkel der Kegelform so gewählt sein, dass Kegelflanken den Tangenten eines Linienkontakts zwischen Kegelform und Kugelkopf entsprechen. Der Öffnungswinkel des Kegels wird zweckmäßigerweise so gewählt, dass die Kegelflanken den Tangenten des bei einer üblichen kugelkalottenförmigen Kugelkopfaufnahme bestehenden Linienkontakts zwischen Kugel der Stützstange und der Kugelkopfaufnahme entsprechen, da diese Geometrie sich bereits als günstig für diesen Anwendungsfall erwiesen hat.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Kolben mit einem Sicherungselement an der Stützstange gesichert sein, welches in durchgehenden Querbohrungen des Kolbens und des Kugelkopfes angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine einfache verliersichere Anordnung des Kolbens an der Stützstange erreicht werden, indem beispielsweise ein Sicherungsstift in geeigneter Weise die beiden Bauteile Kugelkopf und Kolben verbindet, wobei der Sicherungsstift in den Kolben zweckmäßigerweise eingepresst sein kann oder über eine Verschweißung mit dem Kolben zusätzlich gegen ein Herausfallen gesichert sein kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit wenigstens einem Pleuel vorgeschlagen. Dabei kann vorteilhaft ein Pleuel mit wenigstens einem Kugelgelenk wie vorstehend beschrieben verwendet werden, um auf günstige Weise eine Exzenter-Verstelleinrichtung zu realisieren sowie einen vorteilhaften Verbrennungsprozess und damit Kraftstoffverbrauch in der Brennkraftmaschine umzusetzen.
  • Figurenliste
  • 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.
  • Es zeigen beispielhaft:
    • 1 einen Pleuel mit zwei Kugelgelenken nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;
    • 2 eine Stützstange mit Kolben des erfindungsgemäßen Pleuels in einer Seitenansicht;
    • 3 den Kolben mit Kugelkopf der Stützstange gemäß 2 in einem vergrößerten Längsschnitt;
    • 4 den Kolben gemäß 3 in geschnittener isometrischer Darstellung; und
    • 5 einen Kolben nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung beispielhaft einen erfindungsgemäßen Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges 12 von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters 4 definiert ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist den mit einem einteiligen oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden Exzenter 4 auf, in welchem ein nicht dargestellter Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 ist mittels eines mechanischen oder hydraulischen Umschaltventils 5 verstellbar.
  • Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massenkräften (bei niedriger Verdichtung εlow) und Gaslastkräften (bei hoher Verdichtung εhigh) des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte.
  • Die Kolben 6, 7 sind jeweils in einer Zylinderbohrung 8, 9 eines Hydraulikzylinders 14, 15 des Pleuels 1 verschiebbar geführt und mit Stützstangen 10, 11 verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel 3 gelenkig verbunden sind. Beispielhaft sind die Stützstangen 10, 11 der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 über Zylinderrollen 46, 47 mit dem Exzenterhebel 3 verbunden. Die Kolben 6, 7 sind jeweils über ein Kugelgelenk 24 mit den Stützstangen 10, 11 verbunden.
  • 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.
  • Die Kolben 6, 7 sind in durch die Zylinderbohrungen 8, 9 gebildete Zylinder 14, 15 als Hydraulikkammern verschiebbar angeordnet und über Zuläufe 16, 17 von dem Hublagerauge 12 aus mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl über Rückschlagventile 18, 19 beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern 14, 15 zurück in die Zuläufe 16, 17, ermöglichen jedoch ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern 14, 15.
  • 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.
  • Wie ersichtlich ist, weist der Pleuel 1 einen Pleuelkörper 20 und einen daran befestigten Pleueldeckel 21 auf.
  • 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.
  • 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.
  • 2 zeigt eine Stützstange 10 mit Kolben 6 eines erfindungsgemäßen Pleuels in einer Seitenansicht, während in 3 der Kolben 6 mit Kugelkopf 26 der Stützstange 10 in einem vergrößerten Längsschnitt dargestellt ist.
  • Der an der Stützstange 10 angeordneten Kugelkopf 26 ist über ein Kugelgelenk 24 in der Kugelkopfaufnahme 25 des Kolbens 6 gelagert ist, wobei die Kugelkopfaufnahme 25 wenigstens bereichsweise eine Kegelform 27 mit einer von der Stützstange 10 weg weisenden Kegelspitze aufweist. In der Kugelkopfaufnahme 25 ist ein Kontaktsegment 28 in Form eines Kugelabschnitts ausgebildet, wobei der Kugelkopf 26 mit seiner Außenfläche im Kontaktsegment 28 anliegt.
  • Wie insbesondere in 3 ersichtlich ist, ist die Kegelform 27 als Tangentialfläche der Außenfläche des Kugelkopfes 26 im Anlagebereich des Kugelkopfs 26 im Kontaktsegment 28 ausgebildet. Der Öffnungswinkel der Kegelform 27 ist dabei so gewählt, dass Kegelflanken den Tangenten eines Linienkontakts zwischen Kegelform 27 und Kugelkopf 26 entsprechen.
  • Das Kontaktsegment 28 ist in die Kegelform 27 geprägt ausgebildet und kann beispielsweise mittels eines Prägewerkzeugs und/oder durch Prägen mit einer Kugel hergestellt sein. Die Kegelform 27 kann wenigstens im Bereich des Kontaktsegments 28 mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, die härter als der weitere Bereich der Kegelform 27 ist. Insbesondere kann die Kegelform 27 wenigstens im Bereich des Kontaktsegments 28 mit einer tribologischen Beschichtung versehen sein, insbesondere nitriert sein. Zusätzlich kann die Kegelform 27 wenigstens im Bereich des Kontaktsegments 28 lokal gehärtet sein. Zumindest das Kontaktsegment 28 kann so lasergehärtet oder elektronenstrahlgehärtet ausgebildet sein.
  • Der Kolben 6, 7 kann mit einem (nicht dargestellten) Sicherungselement an der Stützstange 10, 11 gesichert werden, welches in durchgehenden Querbohrungen 29, 30 des Kolbens und des Kugelkopfes 26 angeordnet wird. Auf diese Weise kann eine einfache verliersichere Anordnung des Kolbens 6 an der Stützstange 10 erreicht werden, indem beispielsweise der Sicherungsstift in geeigneter Weise die beiden Bauteile Kugelkopf 26 und Kolben 6 verbindet, wobei der Sicherungsstift in den Kolben 6 zweckmäßigerweise eingepresst sein kann oder über eine Verschweißung mit dem Kolben 6 zusätzlich gegen ein Herausfallen gesichert sein kann.
  • 4 zeigt den Kolben 6 gemäß 3 in geschnittener isometrischer Darstellung. Die Kegelform 27 zur Aufnahme des Kugelkopfes 26 ist deutlich zu erkennen. Der Kugelkopf 26 kann so leicht in die Kugelkopfaufnahme 25 eingeführt werden. Ersichtlich ist auch die umlaufende Prägung des Kontaktsegments 28, in welcher der Kugelkopf 26 einen schmalen Kontaktbereich mit einer Kugelkalottenform findet, welche seiner äußeren Kugelform angepasst ist. Auf diese Weise ist der Kugelkopf 26 in günstiger Weise in dem Kolben 6 gelagert und gleichzeitig sind Kolben 6 und Stützstange 10 beim Betrieb des Pleuels in bestimmungsgemäßer Weise gegeneinander beweglich.
  • In 5 ist ein Kolben 6 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Der Kolben 6 unterscheidet sich von dem bisherigen Ausführungsbeispiel dadurch, dass im Kolben 6 keine Querbohrung zur Aufnahme eines Sicherungselements angebracht ist. Vielmehr kann der (nicht dargestellte) Kugelkopf beispielsweise mit einem über die Stützstange gestülpten Sicherungsring, welcher mit dem Kolben 6 verspannt sein kann, gegen ein Herausfallen gesichert sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005055199 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Pleuel (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (2) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge umfassend wenigstens ein Kugelgelenk (24) mit einem an einer Stützstange (10, 11) angeordneten Kugelkopf (26), der in einer Kugelkopfaufnahme (25) eines Kolbens (6, 7) gelagert ist, wobei die Kugelkopfaufnahme (25) wenigstens bereichsweise eine Kegelform (27) mit einer von der Stützstange (10, 11) weg weisenden Kegelspitze aufweist, wobei in der Kugelkopfaufnahme (25) ein Kontaktsegment (28) in Form eines Kugelabschnitts ausgebildet ist, wobei der Kugelkopf (26) mit seiner Außenfläche im Kontaktsegment (28) anliegt.
  2. Pleuel nach Anspruch 1, wobei die Kegelform (27) als Tangentialfläche der Außenfläche des Kugelkopfes (26) im Anlagebereich des Kugelkopfs (26) im Kontaktsegment (28) ausgebildet ist.
  3. Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kontaktsegment (28) in die Kegelform (27) geprägt ausgebildet ist.
  4. Pleuel nach Anspruch 3, wobei das Kontaktsegment (28) mittels eines Prägewerkzeugs und/oder durch Prägen mit einer Kugel hergestellt ist.
  5. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kegelform (27) wenigstens im Bereich des Kontaktsegments (28) mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die härter als der weitere Bereich der Kegelform (27) ist.
  6. Pleuel nach Anspruch 5, wobei die Kegelform (27) wenigstens im Bereich des Kontaktsegments (28) mit einer tribologischen Beschichtung versehen ist, insbesondere nitriert ist.
  7. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kegelform (27) wenigstens im Bereich des Kontaktsegments (28) lokal gehärtet ist.
  8. Pleuel nach Anspruch 7, wobei zumindest das Kontaktsegment (28) lasergehärtet oder elektronenstrahlgehärtet ist.
  9. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Öffnungswinkel der Kegelform (27) so gewählt ist, dass Kegelflanken den Tangenten eines Linienkontakts zwischen Kegelform (27) und Kugelkopf (26) entsprechen.
  10. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (6, 7) mit einem Sicherungselement an der Stützstange (10, 11) gesichert ist, welches in durchgehenden Querbohrungen (29, 30) des Kolbens und des Kugelkopfes (26) angeordnet ist.
  11. Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit wenigstens einem Pleuel (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112874762B (zh) * 2021-03-02 2023-05-05 中航飞机起落架有限责任公司 一种起落架的撑杆组件及其装配方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2737596A1 (de) * 1977-08-20 1979-03-01 Motoren Turbinen Union Pleuelstangen-kolben-verbindung
DE102005055199A1 (de) * 2005-11-19 2007-05-24 Fev Motorentechnik Gmbh Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einstellbar veränderbarem Verdichtungsverhältnis
DE102013021065A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-18 Fev Gmbh Kolbenmaschine mit Stützkolben
DE102015103467A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Hilite Germany Gmbh Kugellager, insbesondere Pleuelkugellager, sowie Pleuel mit einem Kugellager
DE102017121425A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-28 ECO Holding 1 GmbH Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL280051A (de) * 1961-06-27
US9726285B2 (en) * 2012-03-30 2017-08-08 Honda Motor Co., Ltd. Piston push rod assembly, master cylinder, and manufacturing method for piston push rod assembly
DE102013014090A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Ag Verbrennungsmotor und Pleuelstange
DE102015103201A1 (de) * 2015-03-05 2016-09-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Pleuelstange und Verbrennungsmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2737596A1 (de) * 1977-08-20 1979-03-01 Motoren Turbinen Union Pleuelstangen-kolben-verbindung
DE102005055199A1 (de) * 2005-11-19 2007-05-24 Fev Motorentechnik Gmbh Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einstellbar veränderbarem Verdichtungsverhältnis
DE102013021065A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-18 Fev Gmbh Kolbenmaschine mit Stützkolben
DE102015103467A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Hilite Germany Gmbh Kugellager, insbesondere Pleuelkugellager, sowie Pleuel mit einem Kugellager
DE102017121425A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-28 ECO Holding 1 GmbH Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung

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