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Die vorliegende Erfindung betrifft ein VCR-Pleuel, also ein Pleuel für ein „Variable Compression Ratio“ und eine Verbrennungskraftmaschine mit einem VCR-Pleuel.
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Bei der Auslegung von Verbrennungskraftmaschinen wurde erkannt, dass es sinnvoll sein kann, während des Betriebs das Verdichtungsverhältnis zu verändern. Das Verdichtungsverhältnis ist das Verhältnis des minimalen und maximalen Volumens der Brennkammer in Abhängigkeit von der Kolbenstellung. Hierfür ist bekannt, dass man die effektive Länge des Pleuels veränderlich gestalten kann. Dies geschieht dadurch, dass z.B. die Lagerung des Kolbens im Pleuel mit einem Exzenter versehen ist, so dass über eine Veränderung der Winkellage des Exzenters die Pleuellänge und somit das Verdichtungsverhältnis veränderlich ist. Über Stützzylinder, die wechselseitig mit Hydraulikfluid befüllt oder entleert werden und die mit dem Exzenter gekoppelt sind, wird die Einstellung realisiert. Das Hydraulikfluid wird dem Pleuel über ein Verteilsystem, das sich in der Kurbelwelle und deren Hubzapfen befindet, bereitgestellt. Die Einstellung des Exzenters wird in bevorzugten Ausführungsformen aber weniger durch Hydraulikkräfte in den Stützzylindern realisiert. Vielmehr ergeben sich pro Verbrennungszyklus wiederkehrend Belastungen auf das Pleuel, nämlich durch die Verbrennung sogenannte „gaskraftseitige Kräfte“ auf der Gaskraftseite GKS und durch die Massenträgheit sogenannte „massenkraftseitige Kräfte“ auf der Massenkraftseite MKS. Diese Kräfte bewirken die Verstellung des Exzenters und ein Druckaufbau im Hydraulikfluid in den Stützzylindern hält dann die jeweilig eingestellte Exzentrizität.
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Ein sich so ergebendes Hydrauliksystem weist jedoch eine gewisse Elastizität auf, die nicht komplett vermeidbar ist. Wenn nämlich z.B. der Stützzylinder auf der GKS komplett gefüllt und der Stützzylinder auf der MKS komplett entleert ist, so bewirken die Gaskräfte auf der GKS, eine gewisse Verstellung des Exzenters, was zu einem Unterdruck bei dem anderen Stützzylinder MKS führt und hierdurch wird dort etwas Hydraulikfluid eingesaugt, das im nächsten Abschnitt des Verbrennungszyklus wieder ausgestoßen werden muss. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Hydrauliksystem zu verbessern, so dass die Steifigkeit erhöht wird und das beschriebene gewisse Befüllen eines der Stützzylinder zu Bedingungen, wenn er eigentlich leer bleiben sollte, zu vermeiden. Auch sollen die einzelnen Komponenten der VCR-Umschaltung, nämlich v.a. der Exzenter und die Stützzylinder, sich (sofern keine Umschaltung benötigt wird) verbrennungszyklusabhängig möglichst wenig relativ zueinander bewegen, da hierdurch ein Verschleiß entsteht. Wenn nämlich verbrennungszyklusabhängig zumindest ein Stützzylinder etwas gefüllt würde, so würde diese wiederholte geringfügige Verschiebung aufgrund der mechanischen Koppelung an die genannten anderen Komponenten weitergekoppelt. Eine entsprechende Mikroverschiebung könnte zu einer Microfriktion führen. Eine Microfriktion, also eine wiederholte Verschiebung mit sehr geringen Amplituden ist dann problematisch, da durch sie Schmiermittel aus dem Reibungsbereich gefördert werden kann und so die benötigte Schmiermittelbenetzung der Oberflächen zusammenbrechen kann.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein VCR-Pleuel zur Einstellung von unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen einer Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Versorgung von Hydraulikfluid über einen Hubzapfen einer Kurbelwelle. Für die Umschaltung von einem Exzenter des VCR-Pleuels sind zwei mit dem Exzenter gekoppelte Stützzylinder vorgesehen, wobei ein Schaltventil so eingerichtet ist, dass in einer ersten Schaltstellung ein erster der Stützzylinder zur Umschaltung des Pleuels mit Hydraulikfluid versorgt und der zweite Stützzylinder dabei entleert wird. Zumindest nach der Entleerung des zweiten Stützzylinders ist der zweite Stützzylinder von der Versorgung von Hydraulikfluid und/oder von dem ersten Stützzylinder derart entkoppelt, dass kein Hydraulikfluid in den zweiten Stützzylinder fließen kann. Die vorstehend gewählte Formulierung „zumindest“ beinhaltet bevorzugt, dass während dem Umschalten der ersten Schaltstellung (also dem Entleeren des zweiten Stützzylinders) in manchen Ausführungsformen beim zweiten Stützzylinder eine Verbindung zur Versorgung von Hydraulikfluid entweder über den Hubzapfen oder den ersten Stützzylinder vorhanden sein kann. Die Verbindung meint die fluidale Verbindung, bzw. fluidale Kommunikation. Da in diesem Zeitraum aber der zweite Stützzylinder entleert wird, fließt entsprechend über die genannte Verbindung bevorzugt kein Fluid in den zweiten Stützzylinder. Ferner bedeutet dies insbesondere, dass in dem Zustand, in dem das genannte Umschalten beendet wurde, die genannte Entkoppelung besteht.
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Bevorzugt besteht die genannte Entkoppelung (nämlich während der Befüllung des zweiten Stützzylinders) sowohl gegenüber dem ersten Stützzylinder wie auch der Versorgung mit frischen Fluid.
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Die genannte Entkoppelung hat folgende Vorteile: Es ergibt sich zunächst auch eine Entkopplung der entleerten Kammer vom Pleuellager, so dass Druckschwankungen nicht dorthin kommuniziert werden. Insbesondere wird sichergestellt, dass in Zuständen, wenn kein Hydraulikfluid in einen der Stützzylinder fließen soll, auch kein entsprechender Fluidstrom stattfindet. Dies war beim Stand der Technik nicht ausgeschlossen. Das führt dazu, dass keine störende Druckanregung stattfindet und führt zu einer höheren Betriebssicherheit.
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Bei einem VCR-Pleuel kann für zumindest einen (und bevorzugt beide) Stützzylinder zumindest in der entleerten Position eine Belüftung und/oder eine Entlüftung vorgesehen sein. Der Begriff Be- und Entlüftung bedeutet insbesondere, dass ein zumindest teilweise geöffneter oder öffenbarer Durchlass von einer Druckkammer des Stützzylinders zur Umgebung des Pleuels besteht. Die Be- und Entlüftung kann bevorzugt über einen einzigen gemeinsamen Kanal zur Be- und Entlüftung realisiert sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei Druckschwankungen, bzw. einem Unterdruck v.a. in einem entleerten Stützzylinder kein Hydraulikfluid angesaugt wird. Statt dessen kann ein Ansaugen von Luft stattfinden. Da sie aber eine deutlich geringere Viskosität hat, ist es viel einfacher (im Vergleich zu Öl), sie wieder auszustoßen.
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Das erfinderische Problem wird gleichwertig durch beide vorstehend genannte Ansätze gelöst. In einem der Ansätze wird auf Seiten der Hydraulik durch die genannte Entkoppelung verhindert, dass Hydraulikfluid in den/die entleerten Stützzylinder fließt und in dem anderen Ansatz wird dafür gesorgt, dass statt des Hydraulikfluids Luft in die Stützzylinder fließen kann. Es ist nämlich vorteilhaft, wenn statt des Hydraulikfluids sich Luft in diesen Bereichen befindet, da Luft deutlich leichter wieder ausgestoßen werden kann. Beide Ansätze sind kombinierbar.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Volumen des ersten und zweiten Stützzylinders gleich groß sind und abhängig von der Stellung des Schaltventils wird beim Umschalten die gesamte Volumenmenge vom ersten in den zweiten Stützzylinder oder entgegengesetzt gefördert. Dabei wird das Fluidvolumen bevorzugt über ein Rückschlagventil geleitet. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn die Rückschlagventile durch ein bewegliches Schaltelement des Schaltventils gebildet werden oder dort enthalten sind. Unterschiedlich große Fluidvolumen können durch unterschiedliche Querschnittsflächen der Stützzylinder erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich ist dies durch eine Veränderung der Hebelarme, also Bewegungswege der Stützzylinder-Kolben-Paarung möglich. Auf diese Weise ergibt sich ein weitgehend geschlossenes System und v.a. nur Dichtverluste müssen über eine Versorgung bereitgestellt werden.
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Alternativ können der erste und zweite Stützzylinder unterschiedlich große Fluidvolumen aufweisen und für das Fluid kann beim Befüllen des kleineren Stützzylinders ein Abfluss von Fluid aus dem VCR-Pleuel vorgesehen sein. Bekannt ist insbesondere aus dem Stand der Technik (siehe dazu 2), dass überschüssiges Hydraulikfluid in die kurbelwellenseitige Lagerung des Pleuels abgeleitet werden kann. Dies wird aber durch ein Rückschlagventil 16 bevorzugt verhindert, da Druckschwankungen im Fluid die Pleuellagerung beeinflussen würden. Statt dessen kommt das Ableiten zum Einsatz und die Zufuhr von ergänzendem Hydraulikfluid stellt i.d.R. keinen besonderen Aufwand dar. Der Abfluss, bzw. die Absteuerung des Öls von dem zu entleerenden Stützzylinder in das Kurbelgehäuse bringt die Vorteile eines konstanten hydraulischen Widerstands, eine bessere Blendenauslegung und eine höhere Schaltgeschwindigkeit.
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Insbesondere können in einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils der erste und zweite Stützzylinder optional funktional ausgetauscht bzw. doppelt wirkend sein. Entsprechend ist dann das System in Bezug auf die Schaltsystematik für beide Stützzylinder identisch.
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In einer weiteren Alternative können der erste und zweite Stützzylinder unterschiedlich große Fluidvolumen aufweisen und während des Befüllens des größeren Stützzylinders kann ein Abfluss von Fluid des kleineren Stützzylinders aus dem VCR-Pleuel vorgesehen sein. Hierdurch kann bei Druckreduktionen im entleerten Stützzylinder verhindert werden, dass sich beim entleerten Stützzylinder ein Unterdruck bildet, was zu Kavitation führen kann. Es kann also vorteilhaft sein, wenn während des Befüllens des größeren Stützzylinders ein Abfluss von Fluid des kleineren Stützzylinders aus dem VCR-Pleuel möglich ist und/oder dass im Zustand, dass der kleinere Stützzylinder entleert ist, eine fluidale Ableitung von Hydraulikfluid aus dem Stützzylinder an die Umgebung (z.B. über das Schaltventil) besteht. Diese Ableitung bewirkt, dass dadurch geringe Drücke bis hin zu einem Unterdruck am Auslass des kleineren Stützzylinders verhindert werden können.
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Alternativ können in einer weiteren Alternative der erste und zweite Stützzylinder unterschiedlich große Fluidvolumen aufweisen und während des Befüllens des größeren Stützzylinders kann konstruktiv vorgesehen sein, dass kein Kanal für einen Abfluss von Fluid des kleineren Stützzylinders aus dem VCR-Pleuel stattfindet. Hierdurch kann ein Verlust von Hydraulikfluid aus dem VCR-Pleuel vermieden werden, der auch in diesem Fall nicht notwendig ist, da das Hydraulikfluidvolumen des kleineren Stützzylinders komplett vom größeren Stützzylinder aufgenommen werden kann. Dies bedeutet zudem, dass der kontinuierlicher Ölverlust über eine Absteuerung in den Motorinnenraum nur bei einem Befüllen des kleineren Stützzylinders auftritt und folglich einen reduzierten Ölverbrauch und eine höhere Betriebssicherheit des Pleuellagers.
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In allen Varianten kann es vorteilhaft sein, dass zumindest einer der Stützzylinder einen Be- und/oder Entlüftungskanal (22) von deren Druckkammer zur Umgebung des VCR-Pleuels (10) umfasst. Dabei können bevorzugt keine Mittel vorgesehen sein, den Be- und Entlüftungskanal betriebszustandsabhängig zu öffnen und zu schließen. In anderen Worten: Dieser Kanal bleibt zu allen Zeitpunkten bzw. Schaltzuständen offen. Wenn ein hinreichend kleiner Querschnitt gewählt wird, wird verhindert, dass überaus viel Hydraulikfluid hierüber austreten kann, aber ein ausreichend effektiver Luftaustausch dennoch möglich ist. Der Be- und Entlüftungskanal kann auch benachbart von der Druckkammer vorgesehen sein. Er führt bevorzugt unmittelbar zu dem Äußeren des VCR-Pleuels. Bevorzugt wird er nicht über ein Schaltventil geleitet.
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Auch kann alternativ zumindest einer der Stützzylinder einen Be- und/oder Entlüftungskanal von dessen Druckkammer zur Umgebung des VCR-Pleuels umfassen und schaltbare Dichtmittel können vorgesehen sein, abhängig von einem Druck, z.B. dem Druck, der auf das Pleuel wirkt, den Be- und/oder Entlüftungskanal (23) zu öffnen und/oder zu schließen. Die vorstehend genannten Be- und/oder Entlüftungskanal sind bevorzugt unmittelbare Kanäle, wie z.B. Bohrungen, die durch eine Wand des Stützzylinders führen. Und/oder die genannten Be- und/oder Entlüftungskanäle beginnen z.B. als Bohrung in der Druckkammer des Stützzylinders.
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Eine Verbrennungskraftmaschine kann zumindest eine Verbrennungskammer nach dem Hubkolbenprinzip umfassen und ein entsprechendes VCR-Pleuel.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch ein VCR-Pleuel 10,
- 2 ein Hydraulikschema eines VCR-Pleuels gemäß dem Stand der Technik,
- 3 und 4 eine erste Variante des erfindungsgemäßen VCR-Pleuels in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen,
- 5 und 6 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen VCR-Pleuels in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen,
- 7 und 8 eine Veränderung der zweiten Variante des VCR-Pleuels in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen und
- 9 und 10 jeweils Schnitte durch einen der Stützzylinder zur Veranschaulichung der Entlüftungsöffnung.
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In 1 ist ein Teil eines Schnitts durch ein VCR-Pleuel 10 gezeigt, also ein Pleuel zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses. Im oberen Bereich ist ein Exzenter 40 gezeigt, der einen Bolzen 41 lagert, der seinerseits zur Lagerung und Führung eines Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine dient, in welcher das VCR-Pleuel 10 eingebaut wird. In einem unteren Bereich (nicht gezeigt) ist eine Lagerung für einen Hubzapfen 12 (siehe 2) vorgesehen, über den das VCR-Pleuel gelagert und geführt und mit Hydraulikfluid versorgt wird. Der Einlass in das Pleuel 10 wird nachfolgend auch als die Versorgung 15 bezeichnet. An unteren seitlich außenliegenden Abschnitten des VCR-Pleuels 10 ist ein Umschalter vorgesehen (nicht gezeigt), der über Kontakt mit Führungsblechen, die im Motorraum angeordnet sind, in unterschiedliche Positionen bringbar ist. Der Umschalter bewirkt ein Umschalten eines Schaltventils 30 in zwei unterschiedliche Positionen, deren Schaltbilder jeweils in 3 bis 8 gezeigt sind. Vom Schaltventil 30 führen Kanäle zu Stützzylindern 20 und 21, die mit dem Exzenter 40 gekoppelt sind. Abhängig von dem Druck der jeweils in den Stützzylindern 20, 21 herrscht, können Kräfte, die auf den Kolben wirken, den Exzenter 40 in unterschiedliche Positionen bewegen.
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Der Hydraulikplan der 2 zeigt eine Ausführungsform des Standes der Technik. Bei der dort gezeigten Schaltposition des Schaltventils 30 kann Hydraulikfluid über eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) und deren Hubzapfen 12 über die Versorgung 15 in das VCR-Pleuel 10 gelangen. Das Schaltventil 30 ist gemäß 2 so geschaltet, dass Hydraulikfluid nicht aus dem Stützzylinder 21 abfließen kann. Bei Druckkräften auf den Stützzylinder 20 wird Hydraulikfluid aus ihn herausgedrückt und gleichzeitig dessen Kolben nach unten bewegt, was aufgrund der mechanischen Koppelung über den Exzenter 40 bewirkt, dass der Kolben des Stützzylinders 21 sich hebt und das Hydraulikfluid über das Schaltventil 30 und ein Rückschlagventil 21a in den Stützzylinder 21 fließt. Dieser Prozess findet ein Ende, wenn der Stützzylinder 20 komplett ent- bzw. der Stützzylinder 21 komplett gefüllt ist. Auf diese Weise wurde der Exzenter 40 in eine seine Endpositionen gebracht. Bei einem Umschalten des Schaltventils 30 läuft dieser Prozess gespiegelt ab.
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Wenn nach dem Erreichen der Endposition auf den komplett gefüllten Stützzylinder 21 Druckkräfte aufgebracht werden, so kann er (entgegen seines Zwecks) aufgrund der Elastizität des Gesamtsystems etwas einfahren. Entsprechend hebt sich der Stützzylinder 20 etwas und wird etwas befüllt. Beim nächsten Kraftwechsel zu einer Last auf den Stützzylinder 20 wird dieses Fluid wieder ausgestoßen. So besteht stets eine gewisse Bewegung innerhalb der Komponenten, was einen Verschleiß bewirkt und entsprechend durch die Erfindung reduziert bzw. verhindert werden soll.
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Eine Gemeinsamkeit der Ausführungsformen der nachfolgenden 3 bis 8 liegt darin, dass ein Stützzylinder, der entleert ist, (jeweils entweder 20 oder 21) bei einer unveränderten Stellung des Schaltventils 30 nicht befüllt werden kann. Es findet kein Fluss von Hydraulikfluid von anderen Abschnitten des VCR-Pleuels 10 in diesen Stützzylinder statt. Allgemein gesagt ist es vorteilhaft, dass wenn ein erster Stützzylinder in der entleerten Situation ist, (ohne ein Umschalten des Umschaltventils 30) vom anderen, zweiten Stützzylinder kein Hydraulikfluid in diesen ersten Stützzylinder fließen kann. Auch kann gelten, dass wenn ein erster Stützzylinder in der entleerten Situation ist, (ohne ein Umschalten des Umschaltventils 30) über die Versorgung 15 kein Hydraulikfluid in diesen ersten Stützzylinder fließen kann.
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In der Darstellung der 3 kann von der Versorgung 15 über ein Rückschlagventil 16 das VCR-Pleuel 10 mit Hydraulikfluid versorgt werden. Das Rückschlagventil 16 sorgt dafür, dass Druckschwankungen innerhalb des VCR-Pleuels 10 nicht auf die Lagerung des VCR-Pleuels 10 mit dem Hubzapfen 12 weitergeleitet werden. Über das Schaltventil 30 wird der Fluiddruck an den Stützzylinder 21 geleitet, der dann ausfährt, wenn kein entsprechender Gegendruck an ihm ansteht. Es besteht zwar vom Stützzylinder 21 über das Ventil 30 eine Verbindung zum Stützzylinder 20, aber ein im Schaltventil 30 enthaltenes Rückschlagventil 31 sorgt dafür, dass kein Fluid in diese Richtung fließen kann. Das Rückschlagventil 31 hat vielmehr die Aufgabe, dass zu Zeitpunkten bei denen das Schaltventil 30 gerade umgeschaltet wurde und in dem Stützzylinder 20 noch Hydraulikfluid enthalten ist, dieses Hydraulikfluid in den Stützzylinder 21 fließen kann und so die Umschaltung der Exzenterstellung bewirkt wird. Bei der Ausführungsform der 3 und 4 sind die Volumina der Stützzylinder 20 und 21 gleich groß. D.h., dass das Hydraulikfluid jeweils komplett vom anderen Stützzylinder aufgenommen werden kann und idealerweise fluidverlustfrei arbeitet, was bedeutet, dass über die Versorgung 15 kein Hydraulikfluid nachgeführt werden muss. Da aber z.B. über Leckage stets ein Verlust von Hydraulikfluid besteht, wird die Versorgung 15 stets benötigt. Bei einer Umschaltung des Umschaltventils 30 in seine zweite Stellung, werden die Befüllungsbedingungen exakt ausgetauscht, so dass sich dann der Stützzylinder 21 entleert und der Stützzylinder 20 füllt, wie dies in 4 gezeigt ist. Durch diesen Aufbau ergibt sich erwünschte Entkoppelung des entleerten Stützzylinders.
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In 5 bis 8 sind zwei Ausführungsformen gezeigt, bei denen einer der Stützzylinder einen größeren Querschnitt hat. Dies ist der gaskraftseitige (=GKS) Stützzylinder 20, auf den über den (Brennkammer-)Kolben die Kräfte der Verbrennung wirken und der bei manchen Ausführungsformen entsprechend vergrößert ausgeführt sein kann. Da nun die Volumina der beiden Stützzylinder 20 und 21 unterschiedlich sind, entsteht ein Überschuss an Hydraulikfluid beim Befüllen des anderen Stützzylinders, nämlich des massenkraftseitigen (=MKS) Stützzylinders 21. Dieses Fluid wird über einen Abfluss 50 aus dem VCR-Pleuel 10 an den Motorinnenraum abgegeben. Bei der Befüllung des GKS-Stützzylinders 20 wird folglich frisches Hydraulikfluid über die Versorgung 15 zugeführt, da die Menge des MKS-Stützzylinders 21 nicht ausreicht. Der Hydraulikschaltplan entspricht bei dieser Ausführungsform der 5 und 6 weitgehend der Ausführungsform der 3 und 4, wobei aber in 5 gezeigt ist, dass beim Abfluss aus dem GKS-Stützzylinder 20 in den MKS-Stützzylinder 21 auch ein Volumenstrom über das Schaltventil 30 an die Umgebung abgegeben werden kann. Um sicherzustellen, dass nicht unnötig viel Hydraulikfluid abgelassen wird, ist der Abfluss 50 mit einer durchflussbegrenzenden Abflussdrossel 51 versehen. In der anderen Schaltstellung des Umschaltventils 30 wird der MKS-Stützzylinder 21 entleert und dessen Hydraulikfluid fließt bevorzugt in den GKS-Stützzylinder 20. Es ist zudem ein Abfluss an die Umgebung möglich, der aber durch die Abflussdrossel 51 minimiert wird. Diese Ausführungsform kann bevorzugt gewählt werden, wenn sichergestellt werden soll, dass der Hydraulikfluss in Bezug auf die Vermeidung von Kavitation optimiert ist. Wenn nämlich beim Schaltzustand der 6 auf den GKS-Stützzylinder 20 eine Kraft ausgeübt wird, so kann sich der MKS-Stützzylinder 21 (wie bereits beschrieben) aufgrund von Elastizitäten geringfügig heben. Dies würde einen Unterdruck in dessen Zylindervolumen bzw. Zuführleitungen bewirken und es könnte zu Vakuumblasenbildung kommen, die bei deren Zusammenbrechen in Form von einer Kavitation zu Materialschädigungen führt. Dies kann durch das Öffnen des Kanals zu dem Äußeren des VCR-Pleuels 10 vermieden werden. Dieser Pfad verläuft über das Schaltventil 30 und die Abflussdrossel 51.
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In den 7 und 8 ist wiederum in beiden Schaltpositionen eine weitere Variante gezeigt, wobei der einzige Unterschied gemäß 8 darin besteht, dass in dem Zustand, dass der MKS-Stützzylinder 21 entleert ist, keine Verbindung zum Äußeren des VCR-Ventils besteht. In diesem Fall kann bevorzugt eine Be- und Entlüftung zum Einsatz kommen, die nachfolgend erläutert wird und auch bei den vorgenannten Ausführungsformen verwendet werden kann.
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Dazu zeigen 9 und 10 jeweils ein Detail der 1 eines Kolbens eines der Stützzylinders, wobei die hier genannten Merkmale bei beiden Stützzylindern 20, 21 eingesetzt werden können. Der gezeigte Kolben (ohne Bezugszeichen) umfasst eine Dichtung 25, die eine Abdichtung gegenüber dem Zylinder bewirkt. Eine Bohrung ist als eine Be- und Entlüftung 22 so gestaltet, dass sie im Kolben von dem Fluidraum zu einem Punkt geführt wird, der von der Dichtung 25 druckaußenseitig liegt. Die Bohrung ist sehr eng toleriert und kann einen Durchmesser von z.B. 0,1 oder 0,2 mm aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Strömungswiderstände kann durch sie nur wenig Hydraulikfluid, aber deutlich mehr Luft gelangen. Im Fall einer Unterdruckbildung, wie sie vorstehend erläutert wurde, kann durch die Be- und Entlüftung 22 aus dem Motorinnenraum Luft in das Hydraulikvolumen des Stützzylinders gelangen und hierdurch die Kavitationsneigung reduzieren werden. Wenn der Stützzylinder mit Druck beaufschlagt wird, dient die Be- und Entlüftung 22 als Entlüftung. Auch hat die Be- und Entlüftung 22 die allgemeine Aufgabe, zu verhindern, dass sich im Stützzylinder ein dauerhaftes Luftvolumen ansammelt, da angesammelte Luft hierüber abgeleitet wird. Entsprechend kann die Entlüftungsbohrung bevorzugt an einem vertikal oben liegenden Punkt von der Fluidraum abzweigt werden. Und in 10 ist eine Alternative der Entlüftung gezeigt. Eine im Kolben vorgesehene Bohrung 23 mündet in eine Gassammelkammer 24, die von einem Abschnitt eines Pleuels 26 des Stützzylinders begrenzt wird. Wenn dieser Stützzylinder druckbeaufschlagt ist, verschießt eine Passung/Dichtung zwischen dem Pleuel 26 und dem Kolben den Auslass. Aufgrund von einem Spiel in der Lagerung des Pleuels 26 im Kolben ist eine Ableitung von Gas bei einer Entlastung des Pleuels 26 möglich. Die Gassammelkammer 24 füllt sich bei der genannten Druckbeaufschlagung des Pleuels 26 langsam mit durch die enge Bohrung 23 strömendem Gas und sammelt sich aufgrund der Kompressibiliät in der Gassammelkammer 24 nennenswert an, bis der Druck des Pleuels 26 reduziert wird und das Gas abströmen kann.
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Die Ausführungsformen der 3 bis 8 sind relativ ähnlich, und die relevanten Unterschiede wurden in der Beschreibung ausdrücklich genannt. Das bedeutet, dass Erläuterungen, die aus Gründen der Kürze ausschließlich bei einer der Ausführungsformen genannt worden, unmittelbar auf andere Ausführungsformen anwendbar sind, sofern die Erläuterungen dem nicht ausdrücklich entgegenstehen. Bezugszeichen wurden über die Ausführungsbeispiele einheitlich verwendet, sofern die entsprechenden Komponenten im Wesentlichen die jeweils gleiche Funktion erfüllen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- VCR-Pleuel
- 12
- Hubzapfen
- 15
- Versorgung
- 16
- Rückschlagventil
- 20
- Stützzylinder (gaskraftseitig) (auch größerer Stützzylinder)
- 21
- Stützzylinder (massenkraftseitig) (auch kleinerer Stützzylinder)
- 20a, 21a
- Rückschlagventile
- 22, 23
- jeweils Be- und Entlüftung, Bohrung
- 24
- Gassammelkammer
- 25
- Dichtung
- 26
- Pleuel des Stützzylinders
- 30
- Schaltventil
- 31,32
- Rückschlagventile
- 40
- Exzenter
- 41
- Bolzen zur Kolbenlagerung
- 50
- Abfluss
- 51
- Abflussdrossel
