DE102020108042A1

DE102020108042A1 - Längenverstellbares Pleuel, Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem solchen sowie Verfahren zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit

Info

Publication number: DE102020108042A1
Application number: DE102020108042.5A
Authority: DE
Inventors: Markus POPP; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Ein längenverstellbares Pleuel (3) für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem an einem Pleuellagergehäuse angreifenden Pleueloberteil (14) weist ein in dessen Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Stellelement (45) und ein separat zum Pleueloberteil (14) ausgebildetes, eine radial verlaufende Spindel (33) aufweisendes Pleuelauge (27) auf. Dabei greift an der Spindel (33) ein erster Gewindetrieb (35) zur Verstellung des Pleuelauges (27) gegenüber dem Pleueloberteil (14) an. Zur Erzeugung einer während eines Verstellvorganges relativ zum Pleueloberteil (14) erforderlichen Drehbewegung des Stellelements (45) in unterschiedlichen Drehrichtungen sind Mittel vorgesehen. Zur Schaffung eines mechanischen Systems für eine Längenverstellung eines Pleuels, mit dem sich die Nachteile hydraulischer Systeme vermeiden lassen, sollen die Mittel als zwei den Pleuelschaft (13) radial bis in die Aufnahme (18) durchdringende Führungsschlitze ausgebildet sein, wobei Aktuatorstifte eines Aktuators, die jeweils während eines der beiden Verstellvorgänge durch einen der Führungsschlitze hindurchgeführt sind, in eine Kulisse eingreifen. Die Kulisse wirkt über eine Verstellhülse (19), das Stellelement (45) und eine Stellhülse (37) mit der Spindel (33) zusammen, wobei die von Enden der Aktuatorstifte in Längsrichtung durchlaufenen Kulissen abschnittsweise gegenläufig unter einem spitzen Winkel zu einer Längsmittelachse der Verstellhülse (19) verlaufen. Zwischen der Verstellhülse (19) und dem Stellelement (45) ist eine ein- und auskuppelbare Kuppeleinrichtung (44) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem an einem Pleuellagergehäuse angreifenden Pleueloberteil, das ein in dessen Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Stellelement aufweist, mit einem separat zum Pleueloberteil ausgebildeten, eine radial verlaufende Spindel aufweisenden Pleuelauge, wobei an der Spindel ein erster Gewindetrieb zur Verstellung des Pleuelauges gegenüber dem Pleueloberteil angreift, mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements relativ zum Pleueloberteil während eines Verstellvorganges in unterschiedlichen Drehrichtungen und mit einer zylindrischen Aufnahme für das Stellelement in einem Pleuelschaft des Pleueloberteils, die in dessen Längsrichtung verläuft
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses zumindest einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die Zylindereinheit ein längenverstellbares Pleuel mit einem an einem Pleuellagerauge angreifenden Pleueloberteil aufweist, das ein konzentrisch zu dessen Längsachse verlaufendes zylindrisches Stellelement aufweist, mit einem separat zum Pleueloberteil ausgebildeten, eine radial verlaufende Spindel aufweisenden Pleuelauge, wobei die Spindel und das Stellelement über einen ersten Gewindetrieb zur Verstellung des Pleuelauges gegenüber dem Stellelement miteinander verbunden sind, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements relativ zum Pleueloberteil während eines Stellvorganges.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels eines längenverstellbaren Pleuels, wobei für einen Verstellvorgang an einem zylindrischen Stellelement, das in einer Aufnahme eines Pleuelschafts des Pleuels geführt ist, eine Drehbewegung erzeugt wird und diese über einen ersten Gewindetrieb in eine axiale Bewegung einer mit einem Pleuelauge verbundenen Spindel umgewandelt wird, mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements relativ zum Pleueloberteil während eines Verstellvorganges in jeweils unterschiedlichen Drehrichtungen.
Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses können der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert und somit insgesamt der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen nimmt allerdings mit der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zu. Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches.
Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.
Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.
Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, mit denen die effektive Länge des Pleuels verstellt wird. Es handelt sich dabei um Ausführungen eines Pleueloberteils, das zweigeteilt ist, wobei die beiden Abschnitte zueinander hydraulisch verstellbar sind.
Ein längenverstellbares Pleuel der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 2016 215 280 A1 bekannt. Danach besteht ein Pleueloberteil eines Pleuels aus einem ersten mit einer Hälfte eines Pleuellagergehäuses versehenen Stangenteil und einem zweiten ein Pleuelauge aufweisenden Stangenteil. Eine Spindel des zweiten Stangenteils greift dabei mit einem Außengewinde in ein Innengewinde einer hülsenartigen Mutter ein, wodurch ein erstes Schraubgetriebe gebildet ist. Dabei ist die Mutter drehbar in einer zylindrischen Aufnahme des Pleueloberteils geführt und mit einem eine Bohrung aufweisenden Boden versehen.
In dieser Bohrung ist eine Schrägverzahnung ausgebildet, in die eine äußere Schrägverzahnung einer von einem Hydraulikkolben ausgehenden Spindel eingreift. Ein durch einen Abschnitt der Aufnahme und den Hydraulikkolben begrenzter Druckraum wird für einen Verstellvorgang mit Schmieröl aus einem Pleuellager beaufschlagt, wodurch der Hydraulikkolben gegen die Kraft einer Druckfeder in Richtung des Schraubgetriebes verschoben wird. Eine Rückstellung des Hydraulikkolbens erfolgt durch die Druckfeder.
Bei einem niedrigen Druck im Druckraum verbleibt der Hydraulikkolben in einer unteren Position, die der maximalen Länge des Pleuels mit hohem Verdichtungsverhältnis entsprechen soll. Wird der Druck in dem Druckraum erhöht, so führt das zu einer Verschiebung des Hydraulikkolbens bis zu einem durch einen Federteller gebildeten Anschlag. Dabei wird die Mutter durch die miteinander zusammenwirkenden Schrägverzahnungen verdreht, so dass das zwischen dieser und der Spindel vorgesehene Schraubgetriebe das Pleuelauge in Längsrichtung des Pleueloberteils verstellt, wobei die axiale Länge des Pleuels verringert und somit das Verdichtungsverhältnis reduziert werden soll.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mechanisches System für eine Längenverstellung eines Pleuels zu schaffen und somit die Nachteile hydraulischer Systeme zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des jeweiligen kennzeichnenden Teils der unabhängigen Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Danach ist ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgesehen. Dabei soll jeder der Zylindereinheiten ein längenverstellbares Pleuel zugeordnet sein. Dieses Pleuel besteht aus einem Pleueloberteil, das ein in dessen Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Stellelement aufnimmt und über dieses und eine radial zu einem Pleuelauge verlaufende Spindel mit diesem separat zum Pleueloberteil ausgebildeten Pleuelauge verbunden ist, wobei an der Spindel ein erster Gewindetrieb zur Verstellung des Pleuelauges gegenüber dem Pleueloberteil angreift.
Das Pleueloberteil weist somit, ausgehend von seinem vom Pleuellagerauge abgewandten Ende, eine zylindrische Aufnahme auf, die dem Pleuellagerauge benachbart endet. In diese ist das eine zylindrische Außenkontur aufweisende Stellelement eingesetzt, das in der Aufnahme sowohl Drehbewegungen als auch Längsbewegungen ausführen kann. Außerdem sind Mittel zur Erzeugung einer entsprechenden Drehbewegung des Stellelements relativ zum Pleueloberteil während eines Verstellvorganges in unterschiedlichen Drehrichtungen vorgesehen. Für das Stellelement ist eine zylindrische Aufnahme in einem Pleuelschaft des Pleueloberteils ausgebildet, die in dessen Längsrichtung verläuft, wobei das Stellelement in dieser eine Drehbewegung ausführen kann.
Bei einem derartig ausgebildeten längenverstellbaren Pleuel sollen die Mittel zur Erzeugung der Drehbewegung als zwei den Pleuelschaft radial bis in die Aufnahme durchdringende Führungsschlitze ausgebildet sein. Ausgehend von zumindest einer seiner Seitenwangen ist der Pleuelschaft über einen Teil der Länge der Aufnahme geschlitzt. Dieser zumindest eine Führungsschlitz durchdringt den Pleuelschaft in Richtung der Aufnahme, so dass ein entsprechend dimensionierter Steuerstift bis in das Innere der Aufnahme geführt werden kann und während eines Teils der Bewegungsbahn des Pleuels in die Aufnahme eingreift.
Aktuatorstifte eines Aktuators sind jeweils vorgesehen, um mit einem der Führungsschlitze zusammenzuwirken und werden jeweils während eines der beiden Verstellvorgänge durch einen dieser Führungsschlitze hindurchgeführt. Somit greift der entsprechende Aktuatorstift in eine Kulisse ein und wirkt über eine Verstellhülse mit der Spindel zusammen. Die Kulisse kann folglich in einem separat zur Verstellhülse ausgebildeten Bauelement oder unmittelbar in der Verstellhülse vorgesehen sein. Dabei erstrecken sich die von Enden der Aktuatorstifte in Längsrichtung durchlaufenen Kulissen abschnittsweise gegenläufig unter einem spitzen Winkel zu einer Längsmittelachse der Verstellhülse, so dass aufgrund der Längsbewegung des Pleuels an der Verstellhülse eine Drehbewegung erzeugt wird.
Zwischen der Verstellhülse und dem Stellelement ist eine ein- und auskuppelbare Kuppeleinrichtung vorgesehen, so dass mittels mehrerer aufeinanderfolgender Pleuelhübe eine verhältnismäßig große Verstellung des Pleuelauges erzielbar ist. Dabei können in vorteilhafter Weise Zwischenstufen angefahren und stromlos gehalten werden.
Demgegenüber ist bei dem längenverstellbaren Pleuel nach der 10 2016 215 280 A1 vorgesehen, die als Stellelement dienende Mutter dadurch in eine Drehbewegung zu versetzen, dass der Hydraulikkolben in der Aufnahme eine Längsbewegung ausführt und somit über die Spindel und die zusammenwirkenden Schrägverzahnungen diese in eine rotative Bewegung umwandelt. Der Hydraulikkolben, der in Längsrichtung des Pleuelschafts verschoben wird, ist an einer Stirnseite mit dem Steuerdruck des Schmieröls beaufschlagt und gegen die Kraft der als Rückstellfeder wirkenden Druckfeder verschiebbar. Bei einer derartigen hydraulischen Betätigung treten beschleunigungsbedingte Druckschwankungen im Druckraum, denn das im Druckraum und in der Druckmittelbohrung vorhandene Schmieröl sowie die Masse des Hydraulikkolbens sind durch die Rotation der Kurbelwelle und die damit verbundene oszillatorische Pleuelbewegung Trägheitskräften ausgesetzt.. Hierdurch entsteht bei konstantem Versorgungsdruck einer Ölpumpe der Hubkolbenbrennkraftmaschine beispielsweise eine oszillatorische Variation des Fluiddrucks am Hydraulikkolben innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung. Infolge dessen kommt es zu ungewollten Längsbewegungen des Hydraulikkolbens innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung und damit zum Verlust der Steuerbarkeit des V erd ichtungsverhältn isses.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung soll die Kuppeleinrichtung als bidirektional wirkender Freilauf ausgebildet sein. Durch eine derartige Freilauffunktion wird erreicht, dass durch das Eintauchen des ersten Aktuatorstifts in den entsprechenden Führungsschlitz und in die Kulisse der Verstellhülse eine Verstellbewegung auf das Stellelement übertragen, woraufhin anschließend eine Rückstellbewegung der Verstellhülse mit entgegengesetzter Drehrichtung in einer Freilauffunktion erfolgt. Wenn der zweite Aktuatorstift in die entsprechende Kulisse eingreift, findet eine Verdrehung des Stellelements in einer Drehrichtung statt, die der Richtung der vorgenannten Rückstellbewegung entspricht. Daran an schließt sich wieder in entgegengesetzter Richtung eine Rückstellung der Verstellhülse mit Freilauffunktion gegenüber dem Stellelement.
Weiterhin ist in diesem Zusammenhang bei der Steuerung der Kuppeleinrichtung vorgesehen, dass diese in ihre Sperrstellung, in der die Verstellhülse und das Stellelement drehfest miteinander verbunden sind, betätigt wird, wenn der in die jeweilige Kulisse eingreifende Aktuatorstift in dieser eine Längsbewegung ausführt. Die Kuppeleinrichtung wird folglich jedes Mal, wenn der Aktuatorstift innerhalb der Kulisse den Bereich, in dem eine Drehbewegung des Stellelements erzeugt wird, durchlaufen hat, in ihre entsperrte Stellung betätigt. Das führt dazu, dass die gegenüber dem Stellelement frei drehbare Verstellhülse über Federmittel wieder in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Somit kann bei dem darauffolgenden Eingriff des Aktuatorstifts in die Kulisse eine weitere Verstellung erfolgen.
Weiterhin kann die Kuppeleinrichtung Sperrkörper aufweisen, die in einem Käfig angeordnet sind. Jeder dieser Sperrkörper wird in einer Sperrstellung der Kuppeleinrichtung über ein radial wirkendes Andruckmittel in einer Sperrstellung gehalten. Dabei hält das Andruckmittel die Sperrkörper in Taschen, die an die Form der Sperrkörper angepasst und in der Außenmantelfläche des Stellelements vorgesehen sind. Jeder der Sperrkörper wirkt in der Sperrstellung mit Sperrflächen der Verstellhülse zusammen, bei denen es sich um Ränder der Taschen der Verstellhülse handelt. Wenn die Andruckmittel deaktiviert werden, lösen sich die Sperrkörper aus den Taschen, so dass die Verstellhülse von dem Stellelement entkuppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung soll das Stellelement über eine drehmomentabhängig wirkende Reibkupplung mit einer Stellhülse verbunden sein, wobei ein den Gewindetrieb aufnehmendes Oberteil mit einer Einrichtung zur Begrenzung von dessen Drehweg versehen ist. Mittels der Reibkupplung und der Drehwegbegrenzung, die vorzugsweise als mechanisches Mittel ausgebildet ist, wird erreicht, dass ein maximaler Stellweg des Pleuels nicht überschritten wird.
Außerdem können die vorgenannten Bauelemente auch vorgesehen sein, um eine Resetfunktion zu realisieren. Es kann während des Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine dazu kommen, dass die einzelnen Zylindereinheiten mit unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen betrieben werden, wenn über eine längere Betriebsdauer eine Vielzahl von Verstellvorgängen durchgeführt wurden. Es ist daher wichtig, die auftretenden Abweichungen mit geringem Aufwand und möglichst regelmäßig zu beseitigen. Zu diesem Zweck ist eine Resetfunktion erforderlich, in der die Einstellungen sämtlicher Zylindereinheiten miteinander synchronisiert werden können. Die Resetfunktion kann beispielsweise bei einem Startvorgang der Hubkolbenbrennkraftmaschine aktiviert werden. Dann werden zunächst sämtliche Zylindereinheiten über deren Stellelemente in ihre maximale Verstellposition für ein hohes Verdichtungsverhältnis verstellt, bis die Funktion der Reibkupplung einsetzt. Die Folge ist die, dass anschließend sämtliche Zylindereinheiten synchronisiert sind. Anschließend werden die geregelten Verstellvorgänge durchgeführt.
Außerdem soll ein Endabschnitt einer Stellhülse neben dem als Innengewinde ausgebildeten ersten Gewindetrieb einen zweiten zwischen dem Pleueloberteil und der Stellhülse wirksamen Gewindetrieb bilden, der aus einem Außengewinde der Stellhülse und einem in einer Innenmantelfläche der Aufnahme ausgebildeten Innengewinde besteht. Die beiden Gewindetriebe sollen dabei gegenläufig ausgeführt sein, d.h., der erste Gewindetrieb mit einem Linksgewinde und der zweite Gewindetrieb mit einem Rechtsgewinde. Dadurch lässt sich bei der Verdrehung der Stellhülse eine Verdoppelung des Stellweges erzielen.
Vorzugsweise weisen die beiden Kulissen einen Abschnitt mit einem gewindeartigen Verlauf großer Gewindesteigung auf, wobei sich an diesen zwei sich an diesen jeweils in Längsrichtung des Stellelements verlaufende Abschnitte anschließen. Die Breite der Kulissen kann über deren Erstreckung unterschiedlich ausgeführt sein. Zusätzlich können auch die Führungsschlitze unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Pleuels verlaufen oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen, um den Verstellweg des Pleuelauges pro Eingriff des Aktuatorstifts zu erhöhen. Die beiden in einer Seitenwange des Pleuelschafts verlaufenden Führungsschlitze sind durch einen Steg voneinander getrennt.
Weiterhin wird die Aufgabe auch im Rahmen einer Ausbildung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses zumindest einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelöst. Dabei ist in der Zylindereinheit ein längenverstellbares Pleuel mit einem an einem Pleuellagerauge angreifenden Pleueloberteil vorgesehen, das ein konzentrisch zu dessen Längsachse verlaufendes Stellelement aufweist. Das Pleuel ist mit einem separat zum Pleueloberteil ausgebildeten, eine radial verlaufende Spindel aufweisenden Pleuelauge versehen, wobei die Spindel und das Stellelement über einen Gewindetrieb zur Verstellung des Pleuelauges gegenüber dem Stellelement miteinander verbunden sind. Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements relativ zum Pleueloberteil während eines Stellvorganges vorgesehen.
Dabei soll im Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine, einer Wange des Pleuels zugewandt, ein mit zwei abwechselnd betätigbaren Aktuatorstiften versehener Aktuator angeordnet sein, wobei die Aktuatorstifte in Richtung des Pleueloberteils verschiebbar sind, um mit einer Verstellhülse zusammenzuwirkenden. Aufgrund der oszillierenden Bewegung des Pleuels wird je nach Eingriff einer der beiden Steuerstifte eine Verdrehung des Stellelements in unterschiedlichen Drehrichtungen erzielt. Die mit den Aktuatorstiften zusammenwirkende, im Pleuel angeordnete Verstelleinrichtung soll mit zumindest einem der vorstehend erläuterten Merkmale ausgebildet sein.
Schließlich soll die Aufgabe auch im Rahmen eines Verfahrens zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels eines längenverstellbaren Pleuels gelöst werden. Dabei wird für einen Verstellvorgang an einem Stellelement, das in einem Pleuelschaft des Pleuels geführt ist, eine Drehbewegung erzeugt. Diese wird über einen ersten Gewindetrieb in eine axiale Bewegung einer mit einem Pleuelauge verbundenen Spindel umgewandelt.
Dabei soll für eine Verstellung der Zylindereinheit in einen Betrieb mit einem hohen Verdichtungsverhältnis (ε_high ) ein erster Aktuatorstift eines ortsfest am Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordneten Aktuators durch einen ersten Führungsschlitz des Pleuelschafts in eine mit einer Verstellhülse zusammenwirkende erste Kulisse eingreift, wobei für eine Verstellung der Zylindereinheit in einen Betrieb mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis (ε_low ) ein zweiter Aktuatorstift des Aktuators durch einen neben dem ersten Führungsschlitz verlaufenden zweiten Führungsschlitz des Pleuelschafts in eine an der Verstellhülse vorgesehene zweite Kulisse eingreift. Dabei soll die Verstellhülse für beide Verstellvorgänge zur Übertragung mehrerer aufeinanderfolgender Stellbewegung an das Stellelement an- und abkuppelbar ist, so dass aufgrund der oszillierenden Bewegung des Pleuels je nach Eingriff einer der beiden Steuerstifte eine schrittweise Verdrehung des Stellelements in unterschiedlichen Drehrichtungen erzielt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der Patentansprüche 1 sowie 9 und der von diesen abhängigen Patentansprüche und auf die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10 beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
Figurenliste
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine im Bereich einer Zylindereinheit, die ein mit einer Kurbelwelle verbundenes längenverstellbares Pleuel und einen Aktuator aufweist,
2 eine Teilansicht des längenverstellbaren Pleuels im Längsschnitt,
2a eine Seitenansicht des Pleuels nach der 2 auf dessen mit zwei Führungsschlitzen versehenen Wange,
2b eine Seitenansicht des Pleuels nach der 2 auf dessen von dem Aktuator abgewandten Wange,
3 in einer Seitenansicht im Längsschnitt eine Ausführungsform des längenverstellbaren Pleuels, bei der gegenüber der Ausführung nach der 2 zur Verdeutlichung der Funktion auf eine Darstellung einiger der Bauelemente verzichtet wird,
4 einen Querschnitt gemäß Linie IV - IV durch das Pleuel in 3,
5 einen Querschnitt gemäß Linie V - V durch das Pleuel in 3,
6 als separate Baueinheit eine gemeinsam mit einem Pleuelauge ausgebildete Spindel, die über einen ersten Gewindetrieb mit einem Stellelement und einer Verstellhülse zusammenwirkt, im Längsschnitt,
7 eine perspektivische Darstellung eines über das Pleuel mit einer Kurbelwelle verbunden Kolbens im oberen Totpunkt, wobei das Pleuel zu Aktuatorstiften des Aktuators eine Position einnimmt, in der sich einer der Aktuatorstifte vor seinem Eingriff in dem dafür vorgesehenen Führungsschlitz befindet,
8 die Anordnung nach den 7 in einer Seitenansicht, in der der in der Wange des Pleuels ausgebildete Führungsschlitz sichtbar ist,
9 die Anordnung nach den 7 in einer perspektivischen Ansicht, wobei der Aktuatorstift vor Erreichen des unteren Totpunkts über einen rampenartigen Auslauf den Führungsschlitz verlässt,
10 die Anordnung nach den 7 in einer perspektivischen Ansicht, wobei der Aktuatorstift im unteren Totpunkt des Kolbens in eine in diesem ausgebildete Ausnehmung eintaucht,
11 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese relativ zum Aktuatorstift im Zustand gemäß der 7 einnimmt, wobei einer der Aktuatorstifte für eine Verstellfunktion axial verschoben ist,
11a im Querschnitt gemäß Linie Xla - Xla in 11 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts,
12 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese bei weiterer Bewegung des Kolbens in Richtung seines untere Totpunkts einnimmt,
12a im Querschnitt gemäß Linie Xlla - Xlla in 12 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts,
13 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese bei weitere Bewegung des Kolbens in Richtung seines untere Totpunkts einnimmt,
13a im Querschnitt gemäß Linie Xllla - Xllla in 13 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts,
14 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese einnimmt, wenn sich der Kurbeltrieb in einer Stellung gemäß der 9 befindet,
14a im Querschnitt gemäß Linie XIVa - XIVa in 14 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts,
15 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese einnimmt, wenn sich der Kurbeltrieb in einer Stellung vor dem unteren Totpunkt befindet,
15a im Querschnitt gemäß Linie XVa - XVa in 15 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts
16 eine Seitenansicht der Verstellhülse, die diese einnimmt, wenn sich der Kurbeltrieb in einer Stellung gemäß 10 befindet,
16a im Querschnitt gemäß Linie XVIa - XVIa in 16 eine Teilansicht des die Verstellhülse, das Stellelement und den Aktuatorstift aufnehmenden Pleuelschafts und
17 eine Teilansicht der Verstellhülse im Querschnitt mit in dieser angeordneten Sperrkörpern.

In der 1 ist mit 1 eine Zylindereinheit einer ohne Ölwanne und Zylinderkopf dargestellten Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, die einen über einen Kolbenbolzen 2 mit einem Pleuel 3 verbundenen Arbeitskolben 4 aufweist. Das Pleuel 3 greift an einer Kurbelwelle 5 an, von der in der 1 nur ein Hauptlagerzapfen 6 und Ausgleichsgewichte 7 gezeigt sind. In einem Kurbelgehäuse 8 der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist unterhalb eines Arbeitszylinders 9 ein Aktuator 10 angeordnet, der mit zwei längsverschiebbaren Aktuatorstifte 11 und 12 versehen ist, die in der Darstellung hintereinanderliegen.
Das Pleuel 3 ist längenverstellbar, wie insbesondere den weiteren 2, 2a, 2b, 3, 4 und 5 zu entnehmen ist. Es besteht im Wesentlichen aus einem zum Teil als Pleuelschaft 13 ausgebildeten Pleueloberteil 14 und einem Pleuelunterteil 15. Das Pleueloberteil 14 und das Pleuelunterteil 15, die, wie aus der 3 hervorgeht, miteinander verschraubt sind, bilden gemeinsam ein Pleuellagerauge 16 (siehe 3), über welches das Pleuel 3 auf einem nicht näher dargestellten Kurbelzapfen der Kurbelwelle 5 gelagert ist. Dieser das Pleuellagerauge 16 bildende Teil des Pleuels 3 wird auch als Pleuellagergehäuse 17 bezeichnet.
Der Pleuelschaft 13 weist, wie die 2 und 3 zeigen, eine in seiner Längsrichtung verlaufende zylindrische Aufnahme 18 auf, in der eine hohlzylindrische Verstellhülse 19 drehbar geführt ist. Diese Verstellhülse 19 ist als separate Baueinheit auch in der 6 dargestellt. In einer Seitenwange 20 ist der Pleuelschaft 13 mit zwei im Wesentlichen parallel zu seiner Längsachse ausgerichteten Führungsschlitzen 21 und 22 versehen (siehe 2a, 4 und 5), die den Pleuelschaft 13 im Übrigen radial, also bis zur Aufnahme 18 durchdringen. An ihren unteren Enden sind die Führungsschlitze 21 und 22 jeweils mit einer Einlaufphase 23 und 24 versehen, während sie am oberen Ende jeweils mit einer Auslaufphase 25 und 26 enden.
An einem Ende des Pleueloberteils 14, an dem von diesem ein Pleuelauge 27 ausgeht, erstrecken sich von dem Pleueloberteil 14 aus Laschen 28 und 29, die in der gleichen Ebene wie die Seitenwange 20 und einer von dieser abgewandten Seitenwange 30 liegen und an denen das Pleuelauge 27 über Führungsflächen 31 und 32 verdrehsicher zum Pleueloberteil 14 geführt ist. Weiterhin geht von dem Pleuelauge 27 eine mit diesem einstückig ausgebildete Spindel 33 mit einem Außengewinde 34 aus. Im Rahmen eines ersten Gewindetriebs 35 wirkt dieses Außengewinde 34 mit einem Innengewinde 36 einer Stellhülse 37 zusammen.
Die Stellhülse 37 ist wiederum mit einem Außengewinde 38 versehen, das mit einem in der Aufnahme 18 ausgebildeten Innengewinde 39 zusammenwirkt. Dadurch wird ein zweiter Gewindetrieb 40 gebildet. Die beiden Gewindetriebe 35 und 40 sollen dabei zueinander gegenläufig ausgeführt sein, d.h., wie in der dargestellten Anordnung vorgesehen, der erste Gewindetrieb 35 als Linksgewinde und der zweite Gewindetrieb 40 als Rechtsgewinde, so dass sich bei der Verdrehung der Stellhülse 37 eine Verdoppelung des Stellweges erzielen lässt.
Die Verstellhülse 19 ist, wie aus den 2a und 5 hervorgeht, zumindest mittelbar mit längsverlaufenden Kulissen 41 und 42 versehen, deren Verlauf und Funktion nachfolgend noch anhand der 11 bis 16a erläutert werden wird, wobei in diesem Fall die Kulissen 41 und 42 an einer mit der Verstellhülse 19 verbunden Kuppelhülse 43 ausgebildet sind. Zur Durchführung von Verstellvorgängen in Richtung eines höheren Verdichtungsverhältnisses ε_high oder eines niedrigeren Verdichtungsverhältnisses ε_low greift jeweils einer der beiden Aktuatorstifte 11 oder 12 durch den jeweiligen Führungsschlitz 21 bzw. 22 hindurch in die Kulisse 41 bzw. 42 ein.
Oberhalb der Verstellhülse 19 ist eine diese abschnittsweise am Umfang umgreifende Kuppelhülse 43 vorgesehen (siehe insbesondere die 3, 4, 5 und 6), die Bestandteil einer Kuppeleinrichtung 44 ist und deren Funktion ebenfalls im Zusammenhang mit den 11 bis 16a beschrieben wird. Zwischen einem Stellelement 45 einerseits und der Verstellhülse 19 sowie der Kuppelhülse 43 andererseits sind als Nadeln ausgebildete Sperrkörper 46 angeordnet.
Wie insbesondere der 5 zu entnehmen ist, greifen die Sperrkörper 46 zum einen in Taschen 47 des Stellelements 45 ein, die gleichmäßig über dessen Umfang verteilt sind, und sind zum anderen von Taschen 48 der Verstellhülse 19 aufgenommen. Gemäß der 4 werden die in einem Nadelkäfig 49 geführten Sperrkörper 46 durch radial nach innen weisende noppenartige Vorsprünge 50 in die Taschen 47 des Stellelements 45 gedrückt (siehe hierzu auch die 11a, 12a, 13a, 14a, 15a und 16a).
Die 2, 3 und 6 zeigen die Ausbildung des Stellelements 45 und die Anordnung der Stellhülse 37 auf diesem. Danach weist das Stellelement 45 eine Reibscheibe 51 auf, die mit einer Stirnfläche der Stellhülse 37 zusammenwirkt, wobei die Stellhülse 37 mittels eines Tellerfederpakets 52 in Richtung der Reibscheibe 51 vorgespannt ist. Ein Passstift 53 der formschlüssig in die Seitenwange 30 eingesetzt ist, greift in eine Nut 54 der Stellhülse 37 ein, die sich über einen Teilbereich von deren Umfang erstreckt, wodurch eine Begrenzung der gesamten Drehbewegung der Stellhülse 37 geschaffen ist. Wenn eine maximale Längenverstellung des Pleuels 3 erreicht ist, schlägt ein entsprechendes Ende der Nut 54 an dem Passstift 53 an, woraufhin aufgrund einer eventuell fortgesetzten Verstellbewegung die Reibscheibe 51 an der Stirnseite der Stellhülse 37 durchrutscht.
Die vorgenannten Bauelemente sind auch zur Realisierung einer Resetfunktion vorgesehen. Während des Betriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine kann es nämlich dazu kommen, dass nach einer Vielzahl von Verstellvorgängen Abweichungen zwischen den einzelnen Zylindereinheiten hinsichtlich des eingestellten Verdichtungsverhältnisses auftreten. Daher ist eine Resetfunktion erforderlich, in der die Einstellungen sämtlicher Zylindereinheiten miteinander synchronisiert werden. Diese Resetfunktion kann beispielsweise bei einem Startvorgang der Hubkolbenbrennkraftmaschine aktiviert werden. Dann werden sämtliche Zylindereinheiten über deren Stellelemente in ihre maximale Verstellposition für ein hohes Verdichtungsverhältnis verstellt, bis die Funktion der durch die Reibscheibe 51 gebildeten Reibkupplung einsetzt. Die Folge ist die, dass anschließend sämtliche Zylindereinheiten synchronisiert sind.
Über eine in der Anordnung gemäß der 2 vorgesehene Druckfeder 55 werden die Sperrkörper in axialer Richtung leicht vorgespannt. Im Übrigen geht, wie die 5 erkennen lässt, von der Verstellhülse 19 ein radial nach außen verlaufender Ansatz 56 aus, der zwischen zwei im Pleueloberteil 14 geführten Rückstellfedern 57 und 58 abgestützt ist. Damit wird erreicht, dass die Verstellhülse 19 sich nach jeder im Zusammenwirken von deren Kulisse 41 oder mit dem Aktuatorstift 11 oder 12 erzeugten Drehbewegung wieder in ihre Ausgangslage zurückstellt.
In den 7, 8, 9 und 10 sind der Abschnitt der Kurbelwelle 5, der der Zylindereinheit 1 zugeordnet ist, mit dem Pleuel 3 und dem Arbeitskolben 4 in unterschiedlichen Kurbelwinkeln der Kurbelwelle 5 dargestellt. Weiterhin zeigen die 7, 9 und 10 die Position, die der in diesem Fall betätigte Aktuatorstift 11 einnimmt, während sich der andere Aktuatorstift 12 in seiner Ruheposition befindet.
Gemäß den 7 und 8 nimmt der Arbeitskolben 4 seinen oberen Totpunkt ein und das Ende des aus dem Aktuator 10 ausgeschobenen Aktuatorstifts 11 ist auf die Einlaufphase 23 des Führungsschlitzes 21 ausgerichtet. Aufgrund der Kurbelbewegung werden, wie die weitere 9 und 10 zeigen, der Führungsschlitz 21 und die dahinter liegende Kulisse 41 auf das Ende des Aktuatorstifts 11 zubewegt und dieser durchfährt den Führungsschlitz 21 und die Kulisse 41. Nach der 9 verlässt der Aktuatorstift 11 den Führungsschlitz 21 über die rampenartige Auslaufphase 25 und passiert den Arbeitskolben 4 über eine Ausnehmung 59 seines Kolbenhemds 60.
Einzelne Stadien des Durchlaufs des Aktuatorstifts 11 durch die Kulisse 41 der Verstellhülse 19 und die damit erzielte Wirkung sind den 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a, 14, 14a, 15, 15a 16, und 16a zu entnehmen.
In der 11 befindet sich der Aktuatorstift 11 am unteren Ende der Kulisse 41 und fädelt in diese ein. Die 11a zeigt den den Führungsschlitz 21 durchragenden Aktuatorstift 11, der in die Kulisse 41 eingreift. Diese Kulisse 41 setzt sich aus drei unterschiedlichen Abschnitten zusammen, nämlich einem ersten, sich längs ersteckenden Abschnitt 41a mit relativ großer Breite, einem dazu unter einem spitzen Winkel verlaufenden Abschnitt 41b mit geringerer Breite und wiederum einem sich längs erstreckenden Abschnitt 41c mit geringer Breite.
Die Kulisse 41 ist dabei in der mit der Verstellhülse 19 verbundenen Kuppelhülse ausgebildet. Die noppenartigen Vorsprünge 50 sind im Bereich einer jeden der Taschen 48 vorgesehen und halten die Sperrkörper 46, von denen in der Darstellung nur einer gezeigt ist, in den Taschen 47 des Stellelements 45. Somit kann eine Drehbewegung der Verstellhülse 19 auf das Stellelement übertragen werden. Die Kulisse 42, die gemeinsam mit dem anderen Aktuatorstift 12 für eine Verdrehung des Stellelements 45 in der anderen Drehrichtung sorgen würde, besteht ebenfalls aus Abschnitten 42a, 42b und 42c.
In der 12 hat der Aktuatorstift 11 die Kulisse 41 bis zum Anfang ihres zweiten Abschnitts 41b durchlaufen, wodurch, wie die 12a zeigt, sowohl die Kuppelhülse 43 als auch die Verstellhülse 19 gegenüber dem Pleuelschaft 13 verdreht worden sind. Dabei erfolgt eine Übertragung der Drehbewegung der Verstellhülse 19 mittels der Sperrkörper 46 auf das Stellelement 45.
Nach der 13 befindet sich der Aktuatorstift 11 am Ende des zweiten Abschnitts 41b und nach der 14 im dritten Abschnitt 41c der Kulisse 41. Die dazugehörenden 13a und 14a verdeutlichen, dass nach wie vor die Sperrkörper 46 das Drehmoment von der Verstellhülse 19 auf das Stellelement 45 übertragen.
Am Übergang zwischen den in den 15 und 16 dargestellten Stadien, also bei dem Verlassen der Kulisse 41, wird kurzzeitig die Abstützung der Sperrkörper 46 mittels der noppenartigen Vorsprünge aufgehoben, so dass die Rückstellfedern 57 und 58 die von dem Stellelement 45 entkuppelte Verstellhülse wieder in ihre Ausgangslage zurückstellen und anschließend die Sperrkörper in die nächste Tasche 48 des Stellelements 45 eingreifen. Durch den bei der folgenden Umdrehung der Kurbelwelle 5 wieder in den Führungsschlitz 21 und die Kulisse 41 eingreifenden Aktuatorstift 11 kann anschließend auf die gleiche Weise eine Verstellbewegung übertragen werden.
Die 17 zeigt die noppenartigen Vorsprünge 50 der Kuppelhülse 43, bei denen es sich um laschenartige Elemente handelt, die sowohl an der Verstellhülse 19 als auch an der Kuppelhülse 43 schwenkbar geführt sind, wozu Schwenkachsen 61 und 62 vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Zylindereinheit
2: Kolbenbolzen
3: Pleuel
4: Arbeitskolben
5: Kurbelwelle
6: Hauptlagerzapfen von 5
7: Ausgleichsgewichte von 5
8: Kurbelgehäuse
9: Arbeitszylinder
10: Aktuator
11: Aktuatorstift
12: Aktuatorstift
13: Pleuelschaft von 3
14: Pleueloberteil von 3
15: Pleuelunterteil von 3
16: Pleuellagerauge von 3
17: Pleuellagergehäuse von 3
18: zylindrischer Aufnahme in 13
19: Verstellhülse
20: Seitenwange von 13
21: Führungsschlitz von 20
22: Führungsschlitz von 20
23: Einlaufphase von 21
23a: Einlaufphase von 22
24: Auslaufphase von 21
26: Auslaufphase von 22
27: Pleuelauge von 3
28: Lasche von 13
29: Lasche von 13
30: Seitenwange von 13
31: Führungsfläche an 27
32: Führungsfläche an 27
33: Spindel an 27
34: Außengewinde von 33
35: erster Gewindetrieb
36: Innengewinde von 37
37: Stellhülse
38: Außengewinde von 37
39: Innengewinde von 18
40: zweiter Gewindetrieb
41: Kulisse
41a: erster Abschnitt von 41
41b: zweiter Abschnitt von 41
41c: dritter Abschnitt von 41
42: Kulisse
42a: erster Abschnitt von 42
42b: zweiter Abschnitt von 42
42c: dritter Abschnitt von 42
43: Kuppelhülse von 44
44: Kuppeleinrichtung
45: Stellelement
46: Sperrkörper von 44
47: Tasche in 45
48: Tasche in 19
49: Nadelkäfig von 44
50: nockenartige Vorsprünge an 43
51: Reibscheibe von 45
52: Tellerfederpaket
53: Passstift
54: Nut in 37
55: Druckfeder
56: Ansatz von 19
57: Rückstellfeder
58: Rückstellfeder
59: Ausnehmung in 60
60: Kolbenhemd von 4
61: Schwenkachse
62: Schwenkachse
εlow: niedriges Verdichtungsverhältnis
εhigh: hohes Verdichtungsverhältnis

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 102016215280 A1 [0007]

Claims

Längenverstellbares Pleuel (3) für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem an einem Pleuellagergehäuse (17) angreifenden Pleueloberteil (14), das ein in dessen Längsrichtung verlaufendes zylindrisches Stellelement (45) aufweist, mit einem separat zum Pleueloberteil (14) ausgebildeten, eine radial verlaufende Spindel (33) aufweisenden Pleuelauge (27), wobei an der Spindel (33) ein erster Gewindetrieb (35) zur Verstellung des Pleuelauges (27) gegenüber dem Pleueloberteil (14) angreift, mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements (45) relativ zum Pleueloberteil (14) während eines Verstellvorganges in unterschiedlichen Drehrichtungen und mit einer zylindrischen Aufnahme (18) für das Stellelement (45) in einem Pleuelschaft (13) des Pleueloberteils (14), die in dessen Längsrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Drehbewegung als zwei den Pleuelschaft (13) radial bis in die Aufnahme (18) durchdringende Führungsschlitze (21 und 22) ausgebildet sind, dass Aktuatorstifte (11 und 12) eines Aktuators (10), die jeweils während eines der beiden Verstellvorgänge durch einen der Führungsschlitze (21, 22) hindurchgeführt sind, in eine Kulisse (41, 42) eingreifen, wobei die Kulisse (41, 42) über eine Verstellhülse (19) mit der Spindel (33) zusammenwirkt, wobei die von Enden der Aktuatorstifte (11, 12) in Längsrichtung durchlaufenen Kulissen (41, 42) abschnittsweise gegenläufig unter einem spitzen Winkel zu einer Längsmittelachse der Verstellhülse (19) verlaufen, und dass zwischen der Verstellhülse (19) und dem Stellelement (45) eine ein- und auskuppelbare Kuppeleinrichtung (44) vorgesehen ist.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppeleinrichtung (44) als bidirektional wirkender Freilauf ausgebildet ist.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppeleinrichtung (44) derart gesteuert ist, dass sie ihre Sperrstellung einnimmt, in der die Verstellhülse (19) und das Stellelement (45) drehfest miteinander verbunden sind, wenn der in die jeweilige Kulisse (41, 42) eingreifende Aktuatorstift (11, 12) in dieser eine Längsbewegung ausführt, und dass die Kuppeleinrichtung (44) nach dem Austritt des Aktuatorstifts (11, 12) aus der Kulisse (41, 42) ihre entsperrte Stellung einnimmt, in der die gegenüber dem Stellelement (45) frei drehbare Verstellhülse (19) über Federmittel (57 und 58) in ihre Ausgangsstellung gelangt.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppeleinrichtung (44) Sperrkörper (46), die in einem Käfig (49) angeordnet sind, aufweist, dass jeder der Sperrkörper (46) in einer Sperrstellung der Kuppeleinrichtung (44) über ein radial wirkendes Andruckmittel (50) in einer der Form des Sperrkörpers (46) angepassten Tasche (47), die in der Außenmantelfläche des Stellelements (45) vorgesehen ist, gehalten wird, und dass der jeweilige Sperrkörper (46) in der Sperrstellung mit Sperrflächen der Verstellhülse (19) zusammenwirkt.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (45) über eine drehmomentabhängig wirkende Reibkupplung (51) mit einer Stellhülse (37) verbunden ist und wobei ein den (35) Gewindetrieb aufnehmender Teil der Stellhülse (37) mit einer Einrichtung zur Begrenzung von dessen Drehweg versehen ist.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt einer Stellhülse (37) neben dem als Innengewinde (36) ausgebildeten ersten Gewindetrieb (35) einen zweiten zwischen dem Pleueloberteil (14) und der Stellhülse (37) wirksamen Gewindetrieb (40) bildet, der aus einem Außengewinde (38) der Stellhülse (37) und einem in einer Innenmantelfläche der Aufnahme (18) ausgebildeten Innengewinde (39) besteht.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kulissen (41 und 42) einen Abschnitt (41b, 42b) mit einem gewindeartigen Verlauf großer Gewindesteigung und zwei sich an diesen jeweils anschließende in Längsrichtung des Stellelements verlaufende Abschnitte (41a, 42a bzw. 41c, 42c) aufweist.
Längenverstellbares Pleuel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsschlitze ((21 und 22) in einer Seitenwange (20) des Pleuelschafts (13), durch einen Steg voneinander getrennt, ausgebildet sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses zumindest einer Zylindereinheit (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die Zylindereinheit (1) ein längenverstellbares Pleuel (3) mit einem an einem Pleuellagerauge (16) angreifenden Pleueloberteil (14) aufweist, das ein konzentrisch zu dessen Längsachse verlaufendes zylindrisches Stellelement (45) aufweist, mit einem separat zum Pleueloberteil (14) ausgebildeten, eine radial verlaufende Spindel (33) aufweisenden Pleuelauge (27), wobei die Spindel (33) und das Stellelement (45) über einen ersten Gewindetrieb (35) zur Verstellung des Pleuelauges (27) gegenüber dem Stellelement (45) miteinander verbunden sind, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements (45) relativ zum Pleueloberteil (14) während eines Stellvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurbelgehäuse (8) der Hubkolbenbrennkraftmaschine, einer Seitenwange (30) des Pleuels (3) zugewandt, ein mit zwei abwechselnd betätigbaren Aktuatorstiften (11 und 12) versehener Aktuator (10) angeordnet ist, wobei die Aktuatorstifte (11 und 12) in Richtung des Pleueloberteils (14) verschiebbar sind, um mit einer Verstellhülse (19) zusammenzuwirkenden, und dass das längenverstellbare Pleuel (3) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels eines längenverstellbaren Pleuels (3), wobei für einen Verstellvorgang an einem zylindrischen Stellelement (45), das in einer Aufnahme (18) eines Pleuelschafts (13) des Pleuels (3) geführt ist, eine Drehbewegung erzeugt wird und diese über einen ersten Gewindetrieb (35) in eine axiale Bewegung einer mit einem Pleuelauge (27) verbundenen Spindel (33) umgewandelt wird, mit Mitteln zur Erzeugung einer Drehbewegung des Stellelements (45) relativ zum Pleueloberteil (14) während eines Verstellvorganges in jeweils unterschiedlichen Drehrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verstellung der Zylindereinheit (1) in einen Betrieb mit einem hohen Verdichtungsverhältnis (ε_high) ein erster Aktuatorstift (11) eines ortsfest am Kurbelgehäuse (8) der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordneten Aktuators (10) durch einen ersten Führungsschlitz 21) des Pleuelschafts (13) in eine mit einer Verstellhülse (19) zusammenwirkende erste Kulisse (41) eingreift, dass für eine Verstellung der Zylindereinheit (1) in einen Betrieb mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis (ε_low) ein zweiter Aktuatorstift (12) des Aktuators (10) durch einen neben dem ersten Führungsschlitz (21) verlaufenden zweiten Führungsschlitz (22) des Pleuelschafts (13) in eine mit der Verstellhülse (19) zusammenwirkende zweite Kulisse (42) eingreift, dass für beide Verstellvorgänge die Verstellhülse (19) zur Übertragung mehrerer aufeinanderfolgender Stellbewegung an das Stellelement (45) an- und abkuppelbar ist, und dass aufgrund der oszillierenden Bewegung des Pleuels (3) je nach Eingriff einer der beiden Steuerstifte (11 oder 12) eine Verdrehung des Stellelements (45) in unterschiedlichen Drehrichtungen erzielt wird.