DE102020105153A1 - Connecting rod of an internal combustion engine for changing a compression ratio - Google Patents

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    • F16C7/06—Adjustable connecting-rods

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pleuel zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine.Das erfindungsgemäße Pleuel (1) mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Pleuelkopf (2) mit einem Pleuelauge (3) und einen Pleuelbolzen (4). Der Pleuelbolzen (4) ist durch einen Exzenter (5) des Pleuels (1) mit veränderlichem Abstand zum Pleuelkopf (2) gelagert ist. Dabei umfasst der Pleuelkopf (2) eine Fluidkammer (6,7,8,9) und eine Abdeckung (10). Die Abdeckung (10) ist ausgebildet, das Pleuelauge (3) des Pleuelkopfs (2) zu verschließen und die Fluidkammer (6,7,8,9) mit einem Fluidkreislauf (11) zu verbinden.The connecting rod (1) according to the invention with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine comprises a connecting rod head (2) with a connecting rod eye (3) and a connecting rod bolt (4). The connecting rod bolt (4) is supported by an eccentric (5) of the connecting rod (1) at a variable distance from the connecting rod head (2). The connecting rod head (2) comprises a fluid chamber (6,7,8,9) and a cover (10). The cover (10) is designed to close the connecting rod eye (3) of the connecting rod head (2) and to connect the fluid chamber (6, 7, 8, 9) to a fluid circuit (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Pleuel zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to a connecting rod for changing a compression ratio of an internal combustion engine.

Aus der DE102019103998A1 ist ein Pleuel mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, wobei in zumindest einer Schaltposition eine lösbare Verriegelung vorgesehen ist.From the DE102019103998A1 is known a connecting rod with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, wherein a releasable locking is provided in at least one switching position.

Das erfindungsgemäße Pleuel mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Pleuelkopf mit einem Pleuelauge und einen Pleuelbolzen. Der Pleuelbolzen ist durch einen Exzenter des Pleuels mit veränderlichem Abstand zum Pleuelkopf gelagert. Dabei umfasst der Pleuelkopf eine Fluidkammer und eine Abdeckung. Die Abdeckung ist ausgebildet, das Pleuelauge des Pleuelkopfs zu verschließen und die Fluidkammer mit einem Fluidkreislauf zu verbinden.The connecting rod according to the invention with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine comprises a connecting rod head with a connecting rod eye and a connecting rod bolt. The connecting rod bolt is supported by an eccentric of the connecting rod with a variable distance from the connecting rod head. The connecting rod head comprises a fluid chamber and a cover. The cover is designed to close the connecting rod eye of the connecting rod head and to connect the fluid chamber to a fluid circuit.

Dadurch, dass die Abdeckung ausgebildet ist, die Fluidkammer mit dem Fluidkreislauf zu verbinden, ermöglicht die Erfindung eine erhöhte Struktursteifigkeit des Pleuels, da keine Verbindung zwischen der Fluidkammer und dem Fluidkreislauf in dem Pleuel selbst vorzusehen ist. Weiterhin wird ein Fertigungsaufwand reduziert, da keine nachträgliche Bearbeitung des Pleuels erforderlich ist.Because the cover is designed to connect the fluid chamber to the fluid circuit, the invention enables an increased structural rigidity of the connecting rod, since there is no connection between the fluid chamber and the fluid circuit in the connecting rod itself. Furthermore, a manufacturing effort is reduced since no subsequent machining of the connecting rod is necessary.

Zum Verschließen des Pleuelauges des Pleuelkopfes wird die Abdeckung bevorzugt mittels lösbarer Verschraubungen im Pleuel befestigt. Alternativ können auch andere Verbindungselemente zum Befestigen verwendet werden. Die Abdeckung verschließt das Pleuelauge bevorzugt so, dass der Exzenter und ein Lagerbereich des Exzenters gegenüber Verschmutzungen geschützt sind, der Exzenter axial in seiner Position gehalten wird und der Pleuelbolzen in seiner Funktion nicht beschränkt ist.To close the connecting rod eye of the connecting rod head, the cover is preferably fastened in the connecting rod by means of detachable screw connections. Alternatively, other connecting elements can also be used for fastening. The cover closes the connecting rod eye preferably in such a way that the eccentric and a bearing area of the eccentric are protected against contamination, the eccentric is held axially in its position and the connecting rod bolt is not restricted in its function.

Unter Verbindung der Fluidkammer mit dem Fluidkreislauf wird hier verstanden, dass die Abdeckung so ausgebildet ist, dass ein Fluid aus dem Ölkreislauf in die Fluidkammer durch die Abdeckung strömen kann oder aus der Fluidkammer durch die Abdeckung in den Ölkreislauf abfließen kann. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Druck in der Fluidkammer eingestellt wird, um den Exzenter in eine gewünschte Position zu bewegen.The connection of the fluid chamber to the fluid circuit is understood here to mean that the cover is designed such that a fluid can flow from the oil circuit into the fluid chamber through the cover or can flow out of the fluid chamber through the cover into the oil circuit. This enables a pressure to be set in the fluid chamber in order to move the eccentric into a desired position.

Vorzugsweise weist die Abdeckung einen Fluidkanal auf. Dadurch, dass die Abdeckung einen Fluidkanal aufweist, ermöglicht die Erfindung, die Fluidkammer über den Fluidkanal mit dem Fluidkreislauf zu verbinden. Der Fluidkanal weist bevorzugt einen Einlass und einen Auslass auf. Dadurch kann Fluid aus dem Fluidkreislauf in den Fluidkanal und durch den Auslass aus dem Fluidkanal in die Fluidkammer gelangen. Analog kann das Fluid durch den Einlass, den Fluidkanal und den Auslass von der Fluidkammer in den Fluidkreislauf gelangen.The cover preferably has a fluid channel. Because the cover has a fluid channel, the invention enables the fluid chamber to be connected to the fluid circuit via the fluid channel. The fluid channel preferably has an inlet and an outlet. This allows fluid from the fluid circuit to get into the fluid channel and through the outlet from the fluid channel into the fluid chamber. Analogously, the fluid can get into the fluid circuit through the inlet, the fluid channel and the outlet from the fluid chamber.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Pleuels mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer Abdeckung eines Pleuelkopfs,
  • 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Abdeckung eines Pleuelkopfs und
  • 4 einen aus dem Stand der Technik bekannten Pleuelkopf.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the following figures. It shows
  • 1 1 shows an embodiment of a connecting rod with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine,
  • 2nd an embodiment of a cover of a connecting rod head,
  • 3rd an alternative embodiment of a cover of a connecting rod head and
  • 4th a connecting rod head known from the prior art.

1 zeigt ein Pleuel 1 mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine. Das Pleuel 1 umfasst einen Pleuelkopf 2 mit einem Pleuelauge 3 und einen Pleuelbolzen 4. Der Pleuelbolzen 4 ist durch einen Exzenter 5 des Pleuels 1 mit veränderlichem Abstand zum Pleuelkopf 2 gelagert. 1 shows a connecting rod 1 with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine. The connecting rod 1 includes a connecting rod head 2nd with a connecting rod eye 3rd and a connecting rod bolt 4th . The connecting rod bolt 4th is through an eccentric 5 the connecting rod 1 with variable distance from the connecting rod head 2nd stored.

Dabei umfasst der Pleuelkopf 2 vier Fluidkammern 6,7,8,9 und zwei Abdeckungen 10. Die Abdeckungen 10 sind ausgebildet, das Pleuelauge 3 des Pleuelkopfs 2 zu verschließen und zwei Fluidkammern 6,7 mit einem Fluidkreislauf 11 zu verbinden.The connecting rod head includes 2nd four fluid chambers 6 , 7 , 8th , 9 and two covers 10th . The covers 10th are trained the connecting rod eye 3rd of the connecting rod head 2nd to seal and two fluid chambers 6 , 7 with a fluid circuit 11 connect to.

Das Pleuel 1 wird während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine bei jeder Motorumdrehung abwechselnd Zug- und Druckkräften ausgesetzt. Die Druckkräfte stammen aus einem Verbrennungsdruck, die Zugkräfte resultieren aus Massenkräften bei einer Umkehrbewegung eines Kolbens der Verbrennungskraftmaschine. Die Druckkräfte bewirken an dem Exzenter 4 ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn mit der Tendenz, den Exzenter 4 in Richtung eines kleinen Verdichtungsverhältnisses zu verstellen. Die Zugkräfte bewirken ein Drehmoment im Uhrzeigersinn mit der Tendenz, den Exzenter 4 in Richtung eines großen Verdichtungsverhältnisses zu verstellen.The connecting rod 1 is subjected to alternating tensile and compressive forces with each engine revolution during the operation of the internal combustion engine. The compressive forces originate from a combustion pressure, the tensile forces result from mass forces when a piston of the internal combustion engine reverses. The pressure forces act on the eccentric 4th a counterclockwise torque with a tendency to the eccentric 4th to adjust in the direction of a small compression ratio. The tensile forces cause a clockwise torque with the tendency to the eccentric 4th to adjust in the direction of a large compression ratio.

Die vier Fluidkammern 6,7,8,9 sind so ausgebildet, dass durch einen Druck in den Fluidkammern 6,7,8,9 eine Exzenterstellung des Exzenters 5 steuerbar ist. Eine erste Gruppe von Fluidkammern 7,8 expandiert während einer Verstellung in Richtung kleines Verdichtungsverhältnis und komprimiert während einer Verstellung in Richtung großes Verdichtungsverhältnis. Eine zweite Gruppe von Fluidkammern 6,9 expandiert während einer Verstellung in Richtung großes Verdichtungsverhältnis und komprimiert während einer Verstellung in Richtung kleines Verdichtungsverhältnis. Versorgt werden die Fluidkammern 6,7,8,9 über den Fluidkreislauf 11.The four fluid chambers 6 , 7 , 8th , 9 are designed so that a pressure in the fluid chambers 6 , 7 , 8th , 9 an eccentric position of the eccentric 5 is controllable. A first group of fluid chambers 7 , 8th expands towards during an adjustment small compression ratio and compresses during an adjustment towards a large compression ratio. A second group of fluid chambers 6 , 9 expands during an adjustment towards a large compression ratio and compresses during an adjustment towards a small compression ratio. The fluid chambers are supplied 6 , 7 , 8th , 9 via the fluid circuit 11 .

Die zwei Abdeckungen 10 verschließen das Pleuelauge 3 inklusive Exzenter 5, so dass das Eindringen von Verschmutzungen reduziert werden kann und der Exzenter 5 innerhalb des Pleuelauges 3 positioniert wird, so dass eine definierte Führung des Pleuels 1 erreicht werden kann. Die zwei Abdeckungen 10 werden hierzu mit Schrauben 14 am Pleuelkopf 2 lösbar befestigt.The two covers 10th close the connecting rod eye 3rd including eccentric 5 , so that the penetration of dirt and the eccentric can be reduced 5 inside the connecting rod eye 3rd is positioned so that a defined guidance of the connecting rod 1 can be reached. The two covers 10th are done with screws 14 on the connecting rod head 2nd releasably attached.

Die Abdeckungen 10 weisen zur Verbindung der beiden oberen Fluidkammern 6,7 mit dem Fluidkreislauf 11 jeweils einen Fluidkanal 12 auf. Dadurch, dass die Fluidkanäle 12 in der Abdeckung angeordnet sind, sind keine entsprechenden Kanäle im Pleuelkopf 2 vorzusehen, wodurch eine Verbesserung der Struktursteifigkeit des Pleuelkopfes 2 erreicht wird.The covers 10th point to the connection of the two upper fluid chambers 6 , 7 with the fluid circuit 11 one fluid channel each 12th on. The fact that the fluid channels 12th are arranged in the cover, there are no corresponding channels in the connecting rod head 2nd to provide, thereby improving the structural rigidity of the connecting rod head 2nd is achieved.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Abdeckungen 10, wobei die Abdeckungen 10 durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt sind. Hierdurch sind die Fluidkanäle 12 untrennbar in den Abdeckungen 10 integriert, wodurch eine Nachbearbeitung vermieden oder zumindest minimiert wird. Die Fluidkanäle umfassen jeweils einen Einlass 15 und einen Auslass 16, wobei durch den Einlass 15 Fluid aus dem Fluidkreislauf 11 in den Fluidkanal 12 gelangt und über den Auslass 16 in eine der beiden Fluidkammern 6,7. Wenn Fluid aus einer der beiden Fluidkammern 6,7 austritt, gelangt es durch den Auslass 16 in den Fluidkanal und durch den Einlass 15 in den Fluidkreislauf 11. 2nd shows an embodiment of the covers 10th , with the covers 10th are produced by an additive manufacturing process. As a result, the fluid channels 12th inseparable in the covers 10th integrated, whereby post-processing is avoided or at least minimized. The fluid channels each include an inlet 15 and an outlet 16 , being through the inlet 15 Fluid from the fluid circuit 11 in the fluid channel 12th arrives and through the outlet 16 into one of the two fluid chambers 6 , 7 . When fluid from one of the two fluid chambers 6 , 7 emerges, it passes through the outlet 16 into the fluid channel and through the inlet 15 into the fluid circuit 11 .

Die Abdeckungen 10 umfassen jeweils eine Dichtnut 13 zur Aufnahmen eines O-Rings, sodass das Pleuelauge 3 inklusive Exzenter 5 zur Vermeidung oder zumindest Reduktion von Leckage abgedichtet ist. Weiterhin umfassen die Abdeckungen 10 jeweils einen Fluidauslass 17 zum Abführen von Fluid aus dem Pleuelauge 3. Dadurch wird eine definierte Fluidleckage aus Lagerbereichen des Pleuelauges 3 ermöglicht.The covers 10th each include a sealing groove 13 to hold an O-ring so that the connecting rod eye 3rd including eccentric 5 is sealed to avoid or at least reduce leakage. The covers also include 10th one fluid outlet each 17th for removing fluid from the connecting rod eye 3rd . This results in a defined fluid leakage from bearing areas of the connecting rod eye 3rd enables.

3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Abdeckungen 10. Hier sind die Fluidkanäle 12 als einzelne Elemente ausgeführt und werden durch Verschweißen in die Abdeckungen 10 integriert. Zusätzlich sind die Fluidkanäle 10 durch eine Hülle 18 gegen Verschleiß geschützt. Durch ein Bereitstellen der Fluidkanäle 12 als einzelne Elemente ist es bei Beschädigung oder Defekt möglich, einzelne Fluidkanäle 12 auszutauschen. In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen, werden die Fluidkanäle 12 alternativ oder zusätzlich durch andere konventionelle Fertigungsverfahren wie Fügen und/oder Spanen in die Abdeckungen 10 integriert. 3rd shows an alternative embodiment of the covers 10th . Here are the fluid channels 12th executed as individual elements and are welded into the covers 10th integrated. In addition, the fluid channels 10th through an envelope 18th protected against wear. By providing the fluid channels 12th as individual elements, it is possible in the event of damage or defects to separate fluid channels 12th exchange. In further exemplary embodiments, not shown, the fluid channels 12th alternatively or additionally by other conventional manufacturing processes such as joining and / or machining into the covers 10th integrated.

4 zeigt ein aus der DE102019103998A1 bekanntes Pleuel 21 umfassend einen Pleuelkopf 22, so dass ein Pleuelbolzen durch einen Exzenter 25 des Pleuels 21 mit veränderlichem Abstand zum Pleuelkopf 22 gelagert wird. Auch umfasst der Pleuelkopf 22 vier Fluidkammern 26,27,28,29. Im Vergleich zu den in 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen, wird die Verbindung zwischen dem Fluidkreislauf 31 und den oberen Fluidkammern 26,27 durch einen Fluidkanal 32 realisiert, der im Pleuelkopf 22 angeordnet ist. Dadurch entsteht der Nachteil einer reduzierten Struktursteifigkeit des Pleuels 21. Weiterhin ist eine nachträgliche Bearbeitung des Pleuels 21 erforderlich. 4th shows one from the DE102019103998A1 known connecting rod 21 comprising a connecting rod head 22 so that a connecting rod bolt through an eccentric 25th the connecting rod 21 with variable distance from the connecting rod head 22 is stored. Also includes the connecting rod head 22 four fluid chambers 26,27,28,29. Compared to the in 1 , 2nd and 3rd Embodiments shown, the connection between the fluid circuit 31 and the upper fluid chambers 26, 27 through a fluid channel 32 realized in the connecting rod head 22 is arranged. This creates the disadvantage of a reduced structural rigidity of the connecting rod 21 . There is also a subsequent processing of the connecting rod 21 required.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102019103998 A1 [0002, 0019]DE 102019103998 A1 [0002, 0019]

Claims (6)

Pleuel (1) mit einer Vorrichtung zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen Pleuelkopf (2) mit einem Pleuelauge (3) und einen Pleuelbolzen (4), der durch einen Exzenter (5) des Pleuels (1) mit veränderlichem Abstand zum Pleuelkopf (2) gelagert ist, wobei - der Pleuelkopf (2) eine Fluidkammer (6,7,8,9) umfasst und - der Pleuelkopf (2) eine Abdeckung (10) umfasst, die ausgebildet ist, das Pleuelauge (3) des Pleuelkopfs (2) zu verschließen und die Fluidkammer (6,7,8,9) mit einem Fluidkreislauf (11) zu verbinden.Connecting rod (1) with a device for changing a compression ratio of an internal combustion engine, comprising a connecting rod head (2) with a connecting rod eye (3) and a connecting rod bolt (4) passing through an eccentric (5) of the connecting rod (1) with a variable distance from the connecting rod head (2) is stored, whereby - The connecting rod head (2) comprises a fluid chamber (6,7,8,9) and - The connecting rod head (2) comprises a cover (10) which is designed to close the connecting rod eye (3) of the connecting rod head (2) and to connect the fluid chamber (6, 7, 8, 9) to a fluid circuit (11). Pleuel (1) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (10) einen Fluidkanal (12) aufweist.Connecting rod (1) Claim 1 , wherein the cover (10) has a fluid channel (12). Pleuel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abdeckung (10) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the cover (10) is produced by an additive manufacturing process. Pleuel (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Fluidkanal (12) durch ein konventionelles Fertigungsverfahren in die Abdeckung (10) integriert ist.Connecting rod (1) according to one of the Claims 1 or 2nd The fluid channel (12) is integrated into the cover (10) by a conventional manufacturing process. Pleuel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abdeckung (10) zumindest ein Dichtelement (13) umfasst.Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the cover (10) comprises at least one sealing element (13). Pleuel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abdeckung (10) einen Fluidauslass (17) zum Abführen von Fluid aus dem Pleuelauge (3) des Pleuelkopfes (2) umfasst.Connecting rod (1) according to one of the preceding claims, wherein the cover (10) comprises a fluid outlet (17) for discharging fluid from the connecting rod eye (3) of the connecting rod head (2).
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