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Die Erfindung betrifft ein Pleuel zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019103998 A1 [0002, 0019]
