WO2016155939A1

WO2016155939A1 - Pleuel für eine brennkraftmaschine mit variabler verdichtung

Info

Publication number: WO2016155939A1
Application number: PCT/EP2016/053495
Authority: WO
Inventors: Manfred Balling; Alexander MUDRA; Dietmar Schulze
Original assignee: Hilite Germany Gmbh
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-10-06
Also published as: DE102015109922A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pleuel (1) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, das eine Exzenter-Verstelleinrichtung (3) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge (24) umfasst. Dabei weist die Exzenter-Verstelleinrichtung (3) einen mit einem Exzenterhebel (90) zusammenwirkenden Exzenter (26) und an dem Exzenterhebel (90) angreifende Stützstangen (29, 30) auf. Erfindungsgemäß ist der Exzenterhebel (90) einstückig mittels eines MIM-Verfahrens hergestellt vorgesehen.

Description

Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einer Exzenter-Versteileinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge.

Stand der Technik

Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes„Klopfen" der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein„Klopfen" auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulischen Umschaltventilen eine Exzenter-Versteileinrichtung eines Pleuels betätigen.

Ein gattungsgemäßes Pleuel ist beispielsweise aus der DE 10 2013 107 127 A1 bekannt. In dem Pleuel ist ein Hydraulikventil vorgesehen, welches einen hydraulischen Versorgungsanschluss aufweist. An diesem Versorgungsanschluss liegt ein hydraulischer Druck an. Dieser hydraulische Druck verschiebt einen Hydraulikkolben des Hydraulikventils gegen die Kraft einer vorgespannten Feder. Der Hydraulikkolben verbleibt in einem niedrigen Druckbereich des Versorgungsanschlusses infolge der Vorspannung der Feder unverändert in einer stabilen Niederdrucklage.

In dieser stabilen Niederdrucklage ist der Versorgungsanschluss hydraulisch mit der ersten Verdrängerkammer verbunden. Damit entleert sich die erste Verdrängerkammer stoßweise immer dann zum Versorgungsanschluss hin, wenn deren Verdrängerkammerdruck bedingt durch Gas- oder Massen kräfte am Pleuel bzw. Exzenter größer ist als der Druck am Versorgungsanschluss. Der Hydraulikkolben weist eine Kolbenfläche auf. Liegt an dieser Kolbenfläche ein vom Versorgungsanschluss kommender Druck an, der in einem hohen Druckbereich liegt, so kommt der Hydraulikkolben zum Anliegen an einem Anschlag. In dieser stabilen Hochdrucklage ist der Versorgungsanschluss mit der zweiten Verdrängerkammer verbunden. Damit entleert sich die zweite Verdrängerkammer stoßweise immer dann zum Versorgungsanschluss hin, wenn deren Verdrängerkammerdruck bedingt durch Gas- oder Massenkräfte am Pleuel, bzw. am Exzenter größer ist als der Druck am Versorgungsanschluss.

Beim Verstellen wird also nicht die Verdrängerkammer über den relativ schwachen Druck des Versorgungsanschlusses befüllt. Stattdessen werden die Verdrängerkammern über die hohen Kräfte am Pleuel gegen den relativ niedrigen Druck am Versorgungsanschluss entleert. Über in den Verdrängerkammern angeordneten Kolben wird ein Exzenterhebel betrieben, der wiederum über den Exzenter eine effektive Pleuellänge verstellt und so die variable Verdichtung der Brennkraftmaschine steuert.

Offenbarung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung zu schaffen, welches günstig zu fertigen und zu montieren ist. Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Es wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, das eine Exzenter-Versteileinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge umfasst. Dabei weist die Exzenter-Versteileinrichtung einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden Exzenter und an dem Exzenterhebel angreifende Stützstangen auf.

Erfindungsgemäß ist der Exzenterhebel einstückig mittels eines MIM-Verfahrens hergestellt vorgesehen.

Bei einem so genannten MIM-Verfahren (MIM: Metal Injection Molding) wird ein mit einem Binder versehenes Metallpulver in einem Spritzgussprozess verarbeitet. Der Binder wird anschließend entfernt. Hierdurch ist es möglich, komplex geformte Teile in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen herzustellen. Beim diesem Metallpulverspritzguss-Verfahren (MIM) werden die Vorteile der pulvermetallurgischen Werkstoffflexibilität mit der Formgebungsvielfalt des Kunststoff-Spritzgusses vereint. Im MIM-Verfahren können mit Schmiedestahl vergleichbare oder noch bessere Eigenschaften erzielt werden, weshalb sich dieser Prozess ideal für die Herstellung von kleinen, kompliziert geformten Teilen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften eignet. Es werden sehr feine Metallpulver eingesetzt, die mit thermoplastischen Kunststoffbindern vermischt werden (Feedstock). Der (erwärmte) Feedstock wird dann unter hohem Druck in eine Negativform (Werkzeug) gepresst. Es entsteht das sogenannte "Grünteil/Grünling". Vor dem anschließenden Sinterprozess wird der Binder durch bestimmte Verfahren (thermisch oder chemisch) aus dem Grünteil wieder entfernt (Entbinderung). Danach erfolgt das Sintern des entbinderten Grünteils zum einsatzfertigen MIM-Bauteil. Neben einer wirtschaftlichen Serienfertigung bietet das MIM-Verfahren so die folgenden weiteren Vorteile. Es können komplexe Geometrien von Bauteilen dargestellt werden. Das Werkstückmaterial weist eine geschlossene Porosität sowie hervorragende Oberflächenbeschaffenheit auf. Das Material zeichnet sich durch eine hohe Enddichte (93-99 %) aus, wodurch die Festigkeit mit der von konventionellen Stählen vergleichbar ist. Der Metallpulverspritzguss ermöglicht so die Verarbeitung einer breiten Werkstoffpalette und die Produktion einer hohen geometrischen Bauteil komplexität bei gleichzeitig großer Stückzahl.

Durch die einstückige Fertigung des Exzenterhebels entfällt eine aufwendige Montage mehrerer Teilhebel. Montageungenauigkeiten spielen so keine Rolle. Bei der Fertigung kommt es nur noch auf die Gesamttoleranz des Spritzgussprozesses und die Maßhaltigkeit beim anschließenden Endsintern an, die prozessbedingt sehr hoch ist. Die beim Sintern auftretende Schwindung kann als Aufmaß in das Werkzeug eingerechnet werden. Auch ist die Geometrie des Exzenterhebels in großer Vielfalt darstellbar. Dadurch, dass Bauteile in hohen Stückzahlen bei kurzen Prozesszeiten herstellbar sind, sinken die Fertigungskosten entsprechend. Außerdem steht eine große Materialauswahl für die Herstellung zur Verfügung. Nachbearbeitungsaufwände sind in engen Grenzen gehalten. Durch die endkonturnahe Fertigung wird zusätzliche mechanische Bearbeitung eingespart. So können eine günstige Fertigung des gesamten Pleuels sowie eine einfache Montage sichergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenterhebel wenigstens zwei Hebelteile aufweisen, welche an diametral angeordneten Endbereichen verbunden sind. Eine symmetrische Anordnung des Exzenterhebels in wenigstens zwei Hebelteilen ermöglicht eine günstige Kraftverteilung bei der Übertragung der Stellkräfte von den Stützstangen auf den Exzenter, da die Exzenterscheibe so von beiden Seiten umfasst und eingeschlossen werden kann. An den diametral angeordneten und verbundenen Endbereichen können zweckmäßig die Stützstangen angreifen, um so einen möglichst günstigen Hebelarm für die Verstellung zu erreichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Stützstangen in dem Exzenterhebel durch wenigstens ein Sicherungselement verliersicher gelagert vorgesehen sein. Günstig können die Stützstangen mit dem Exzenterhebel so verbunden werden, dass sie bei gleichzeitiger weitgehender Beweglichkeit jedoch so gelagert sind, dass sie über ein Sicherungselement verliersicher verbunden sind. Dies stellt einen Vorteil dar, da es sonst bei entsprechender Einwirkung von Gas- und mechanischen Kräften auf das Pleuel zu einem Abheben der Stützstangen vom Exzenterhebel kommen könnte. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenterhebel zur Lagerung eines Endteils der Stützstangen einen Aufnahmebereich aufweisen, wobei an dem Aufnahmebereich zur Sicherung des Endteils gegen Herausgleiten aus dem Aufnahmebereich das wenigstens eine Sicherungselement vorgesehen ist. Zweckmäßig wird das Sicherungselement so an dem Exzenterhebel angeordnet, dass es eine Lagerung der Stützstangen in dem Aufnahmebereich absichert, da dort ein direkter Kontakt zwischen Exzenterhebel und Stützstangen stattfindet und so das Endteil in diesem Aufnahmebereich günstig gehalten werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in dem Aufnahmebereich das wenigstens eine Sicherungselement radial nach innen ragend angeordnet sein, das von einer ersten Position zum Einführen des Endteils in den Aufnahmebereich in eine radial nach innen ragende Position zur Sicherung des Endteils im Aufnahmebereich bewegbar ist. Wenn das Endteil beispielsweise im Durchmesser größer als die anderen Bereiche der Stützstange ausgebildet ist, so kann durch radiales Einfahren des Sicherungselements in den Raum der eigentlichen stangenartigen Teils der Stützstange auf diese Weise verhindert werden, dass das Endteil wieder aus dem Aufnahmebereich herausfällt oder herausgezogen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Bewegen des Sicherungselements in die radial nach innen ragende Position nach der Montage des Exzenterhebels im Pleuel erfolgen. Dieses Aktivieren des Sicherungselements durch ein radiales Zuführen in den freien Bereich der Stützstange kann nach erfolgter Montage des Exzenterhebels im Pleuel erfolgen. So können die Stützstangen auch erst nach der Montage des Exzenterhebels im Pleuel mit dem Exzenterhebel verbunden werden, was für eine effiziente Montagereihenfolge vorteilhaft sein kann.

Alternativ kann gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung das Bewegen des Sicherungselements in die radial nach innen ragende Position auch vor der Montage des Exzenterhebels im Pleuel erfolgen. Dabei müssen lediglich die beiden Stützstangen ebenfalls bereits vor der Montage des Exzenterhebels im Pleuel in ihre Montageposition gebracht werden und dann das Aktivieren des Sicherungselements durch ein radiales Zuführen in den freien Bereich der Stützstange erfolgen. Auch so kann eine effiziente Montagereihenfolge des Pleuels erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Aufnahmebereich und/oder das Endteil der Stützstange ein Gabelgelenk aufweisen, welches einen Bolzen als Sicherungselement aufweist, so dass die Stützstange um die Bolzenachse drehbar mit dem Aufnahmebereich verbunden ist. Ein einfaches Ausführungsbeispiel für einen Aufnahmebereich stellt der Fall eines Gabelgelenks dar. Beispielsweise kann die Gabel dabei an der Stützstange angeordnet sein und mit einer Öse in dem Exzenterhebel über einen Bolzen verbunden werden. Dadurch ist die Stützstange wenigstens drehbar an dem Exzenterhebel gelagert und kann gleichzeitig nicht herausfallen, da sie ja dagegen durch den Bolzen, der auch als Lagerbolzen verwendet wird, gesichert ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Aufnahmebereich auch als Kugelkopfaufnahme mit einem zylindrischen Bereich zum Einführen eines Kugelkopfes und einem daran anschließenden gewölbten Bereich zur Lagerung des Kugelkopfes ausgebildet sein. Eine solche Kugelkopfaufnahme zum Lagern eines Kugelkopfes weist den Vorteil auf, dass die Stützstange über einen größeren Winkelbereich bewegbar ist. Die Stützstange weist dazu vorteilhaft als Endteil einen Kugelkopf auf, der in dem Aufnahmebereich gelagert ist. Der Kugelkopf kann über den zylindrischen Bereich in die Kugelkopfaufnahme eingeführt werden und dann anschließend mit dem Sicherungselement in dieser Position verriegelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Stützstangen wenigstens an einem Ende einen Kugelkopf als Endteil aufweisen, der mit dem Aufnahmebereich nach Bewegen des Sicherungselements in die radial nach innen ragende Position ein Kugelgelenk bildet. Günstig stellt ein Kugelkopf sowohl eine vorteilhafte Lagerungsmöglichkeit bereit, als auch ein zweckmäßige Eigenschaft, um mit Hilfe eines radial nach innen ragendes Sicherungselements ein Herausfallen aus dem Aufnahmebereich zu verhindern. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Stützstangen an beiden Enden einen Kugelkopf aufweisen. Dies kann für die Montage von Vorteil sein, wenn die Stützstangen auf diese Weise symmetrisch dargestellt werden können und bei der Montage verwechslungssicher eingebaut werden können. Andererseits können die Stützstangen über den zweiten Kugelkopf günstig mit einem Kolben verbunden werden und so eine weitgehende Bewegungsfreiheit bei der Verstellbewegung des Exzenterhebels erreichen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Aufnahmebereich wenigstens eine verformbare Lasche aufweisen, wobei die Lasche so verformbar ist, um zumindest bereichsweise das Sicherungselement zu bilden. Eine Lasche lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Pleuel durch Fertigung des Exzenterhebels über das MIM- Verfahren günstig darstellen. Bei geeigneter Materialwahl ist die ausgebildete Lasche auch mit einem Werkzeug genügend verformbar, um so ein nach innen ragendes Sicherungselement auszubilden. Diese umgeformte Lasche als Sicherungselement kann beispielsweise vorteilhaft den Kugelkopf der Stützstange umfassen und so gegen Herausfallen aus dem Aufnahmebereich sichern. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sicherungselement mittels Umbiegen der Lasche als radial nach außen gerichtete Wölbung gebildet sein. Durch die nach außen gerichtete Wölbung kann die Lasche den Kugelkopf so umfassen, dass sie ein Gegenelement zu dem Kugelkopf bildet, um diesen in seiner Beweglichkeit nicht zu hindern und gleichzeitig als Sicherungselement gegen Herausfallen aus dem Aufnahmebereich zu sichern. Auch kann die umgebogene Lasche so einen Teil der Kugelkopfaufnahme als Lager des Kugelkopfes bilden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Laschen nach Umbiegen wenigstens bereichsweise einen Hinterschnitt bilden. Der Hinterschnitt verhindert beispielsweise, dass der Kugelkopf, der einen größeren Durchmesser als die durch die umgebogene Lasche freigegebene Öffnung aufweist, aus dem Aufnahmebereich herausfallen kann. Auf diese Weise kann ein Hinterschnitt günstig nach Einsetzen des Kugelkopfes der Stützstange in den Aufnahmebereich erreicht werden, um so das Sicherungselement zu schließen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Endteil der Stützstange nach Einführen in den Aufnahmebereich durch Umbiegen der Laschen wenigstens teilweise umgreifbar sein. Durch die nach außen gerichtete Wölbung kann die Lasche den Kugelkopf so umgreifen, dass sie ein Gegenlager zu dem Kugelkopf bildet, um diesen in seiner Beweglichkeit nicht zu hindern und gleichzeitig als Sicherungselement gegen Herausfallen aus dem Aufnahmebereich zu sichern. Auch kann die umgebogene Lasche so einen Teil der Kugelkopfaufnahme als Lager des Kugelkopfes bilden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenterhebel aus einem schweißbaren Werkstoff gebildet sein. Durch das MIM-Verfahren ist eine große Auswahl an metallischen Werkstoffen günstig herstellbar. So können auch schweißbare Werkstoffe zweckmäßig eingesetzt werden, um so einen Exzenterhebel zu erhalten, der mit anderen schweißbaren Komponenten verbunden werden kann, beispielsweise zusätzlichen Lagerteilen zur Anordnung in dem Pleuel.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Exzenterhebel mit dem Exzenter verschweißt vorgesehen sein. Besonders günstig kann so der Exzenterhebel aus dem schweißbaren Werkstoff auch mit dem Exzenter über einen Schweißprozess verbunden sein, sofern der Exzenter ebenfalls aus einem schweißbaren Werkstoff hergestellt ist. Damit ist eine besonders günstige und dauerhafte Verbindung der beiden Bauteile mit hoher Festigkeit zu erreichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft: eine schematische Darstellung eines bekannten Pleuels einer Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung; ein Exzenterhebel nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht; den Exzenterhebel aus Fig. 2 in einem Querschnitt; den Exzenterhebel aus Fig. 2 mit über ein Gabelgelenk verbundenen Stützstangen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht; eine vergrößerte Darstellung eines Pleuels nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Fokus auf den Exzenterhebel in isometrischer Ansicht; und

Fig. 6 den Exzenterhebel aus Fig. 5 in isometrischer Ansicht.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Figur 1 zeigt ein bekanntes Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, umfassend eine Exzenter-Versteileinrichtung 3 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge 24, wobei die Exzenter-Versteileinrichtung 3 einen mit einem Exzenterhebel 90 zusammenwirkenden Exzenter 26 und an dem Exzenterhebel 90 angreifenden Stützstangen 29, 30 aufweist. Das Pleuel 1 weist ein oberes Kolbenbolzenlagerauge 2 auf, in dem ein nicht näher dargestellter Kolbenbolzen eingesteckt ist. Dieser Kolbenbolzen ist in üblicher Weise fest in einen Brennraumkolben des Verbrennungsmotors eingesteckt. Das Kolbenbolzenlagerauge 2 ist mittels einer Exzenter-Versteileinrichtung 3 um eine Schwenkachse 22 schwenkbar, die parallel versetzt zur Längsachse 23 des Kolbenbolzenlagerauges 2 liegt. Somit ist es möglich, das Kolbenbolzenlagerauge 2 in seinem Abstand 24 zu einer Pleuellagerachse 21 eines Pleuellagers 35 zu verändern. Damit kann eine variable Verdichtung des Brennraums verwirklicht werden.

Die Exzenter-Versteileinrichtung 3 umfasst einen schwenkbar in einer Bohrung 25 des Pleuels 1 angeordneten Exzenter 26. Der Exzenter 26 ist mit einem Exzenterhebel 90 verbunden, von welchem sich zwei Arme 27, 28 diametral zueinander hinfort erstrecken. An den Enden dieser beiden Arme 27, 28 greifen Stützstangen (Stützstangen) 29, 30 an. Diese Stützstangen 29, 30 sind gelenkig mit zwei kleinen Stellkolben 31 , 32 verbunden. Somit ist es möglich, den Exzenter 26 innerhalb der Bohrung 25 des Pleuels 1 zu schwenken. Dabei fährt der eine kleine Stellkolben 31 bzw. 32 aus einer zylinderförmigen Bohrung 34 bzw. 33 innerhalb des Pleuels 1 aus, während der andere Stellkolben 32 bzw. 31 in eine zylinderförmige Bohrung 33 bzw. 34 des Pleuels 1 einfährt. Fährt der in der Zeichnung linke Linearkolben 32 ein, so wird der Exzenter 26 in der Drehrichtung 7 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt. Fährt hingegen der in der Zeichnung rechte Linearkolben 31 ein, so wird der Exzenter 26 in Drehrichtung 5 entsprechend dem Uhrzeigersinn geschwenkt. Die Drehung in Richtung des Uhrzeigersinns bewirkt eine Verlagerung des Kolbenbolzenlagerauges 2 weiter nach oben bzw. weiter von der Pleuellagerachse 21 hinfort. Damit wird der Abstand 24 vergrößert und somit wird die Verdichtung im Brennraum erhöht. Bei maximal eingefahrenem rechten Linearkolben 31 befindet ist der Brennraum auf die Stufe der maximalen Verdichtung eingestellt. Analog bewirkt ein Verschwenken des Exzenters 26 entgegen dem Uhrzeigersinn - d.h. in Drehrichtung 7 - eine Verringerung der Verdichtung bis hin zur Stufe der minimalen Verdichtung.

Um diese beiden Stufen der Verdichtung zu steuern, ist beispielsweise ein Hydraulikventil 8 mit einer Ventillängsachse 77 in einer Ventilaufnahmebohrung angeordnet. Mit diesem Hydraulikventil 8 kann unter Druck stehendes Öl aus einer Verdrängerkammer 4 bzw. 6 zu einem Versorgungsanschluss P des Hydraulikventils 8 geführt werden. Vom Versorgungsanschluss P wird das Öl über einen Kanal 36, 37 zum Pleuellager 35 geführt, wo es in eine nicht näher dargestellte Ölversorgung eines Exzenterzapfens der Kurbelwelle eingeführt wird. Dieser Exzenterzapfen ist in üblicher Weise drehbar innerhalb des Pleuellagers 35 angeordnet. Bei einem 4-Zylinder-Motor sind beispielsweise vier solcher Exzenterzapfen an der Kurbelwelle angeordnet. Demzufolge sind bei einem solchen 4-Zylinder-Motor auch vier Pleuel 1 mit insgesamt vier Pleuellagern 35 vorgesehen.

Die Ölversorgung innerhalb des Pleuellagers 35 kommt von der Ölpumpe 76 des Verbrennungsmotors und versorgt über Zufuhrleitungen 38, 39 die beiden Verdrängerkammern 4, 6. Dabei ist in die beiden Zuführleitungen 38, 39 jeweils ein Rückschlagventil 40 bzw. 41 eingesetzt, welches in Flussrichtung von der jeweiligen Verdrängerkammer 4 bzw. 6 zu der Ölversorgung schließt und in die entgegengesetzte Flussrichtung öffnet.

Die vom Brennraumkolben über das Kolbenbolzenlagerauge 2 auf die Stützstangen 29, 30 übertragenen Kräfte sind sehr hoch. Diese hohen Kräfte sind um ein weites größer als die Kräfte, die am Linearkolben 31 bzw. 32 infolge des Druckes der Ölpumpe 76 wirken. Damit kann das Hydraulikventil 8 je nach Stellung Druck aus der einen Verdrängerkammer 6 oder der anderen Verdrängerkammer 4 zur Ölversorgung zurück drücken. Wird die eine Verdrängerkammer 6 bzw. 4 infolge der hohen Kräfte des Brennraumkolbens verkleinert, so saugt die andere Verdrängerkammer 4 bzw. 6 über deren sich dann öffnendes Rückschlagventil 40 bzw. 41 Öl von der Ölversorgung ein. Auf dem Weg von der Ölpumpe 76 zur Ölversorgung innerhalb der Kurbelwelle sind weitere Verbraucher angeschlossen, die Öl abzweigen. Insbesondere geschmierte Lager senken den Öldruck ab. Die Viskosität des Öls spielt auch eine Rolle für den Öldruck.

Den Figuren 2 bis 6 sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 zu entnehmen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Exzenterhebel 90, welcher in Figur 2 und 6 in perspektivischer Ansicht dargestellt ist, einstückig mittels eines MIM- Verfahrens hergestellt ist. Bei einem MIM-Verfahren (MIM: Metal Injection Molding) wird ein mit einem Binder versehenes Metallpulver in einem Spritzgussprozess verarbeitet. Der Binder wird anschließend entfernt. Hierdurch ist es möglich, komplex geformte Teile in größeren Stückzahlen mit sehr geringen Toleranzen herzustellen.

Durch die einstückige Fertigung des Exzenterhebels 90 entfällt eine aufwendige Montage mehrerer Teilhebel. Montageungenauigkeiten spielen so keine Rolle. Bei der Fertigung kommt es nur noch auf die Gesamttoleranz des Spritzgussprozesses und die Maßhaltigkeit beim anschließenden Endsintern an, die prozessbedingt sehr hoch ist. Die beim Sintern auftretende Schwindung kann als Aufmaß in das Werkzeug eingerechnet werden. Auch ist die Geometrie des Exzenterhebels 90 in großer Vielfalt darstellbar.

Der Exzenterhebel 90 kann aus einem schweißbaren Werkstoff gebildet sein, da das MIM-Verfahren zur Herstellung des Exzenterhebels 90 eine breite Auswahl an metallischen Werkstoffen erlaubt. So kann der Exzenterhebel 90 mit dem Exzenter 26 in vorteilhafter Weise verschweißt ausgeführt werden.

Der Exzenterhebel 90 weist zwei Hebelteile 92, 94 auf, welche an diametral angeordneten Endbereichen 96, 98 verbunden sind.

Es ist vorgesehen, dass die Stützstangen 29, 30, die in Figur 5 dargestellt sind, in dem Exzenterhebel 90 durch wenigstens ein Sicherungselement 104 verliersicher gelagert sind und so gegen ein Herausfallen bzw. Verlieren aus dem Exzenterhebel 90 gesichert sind. Dazu weist der Exzenterhebel 90 zur Lagerung eines Endteils 100 der Stützstangen 29, 30 einen Aufnahmebereich 102 auf, wobei an dem Aufnahmebereich 102 zur Sicherung des Endteils 100 gegen Herausgleiten aus dem Aufnahmebereich 102 das Sicherungselement 104 vorgesehen ist. In dem Aufnahmebereich 102 ist das Sicherungselement 104 radial nach innen ragend angeordnet, das von einer ersten Position zum Einführen des Endteils 100 in den Aufnahmebereich 102 in eine radial nach innen ragende Position zur Sicherung des Endteils 100 im Aufnahmebereich 102 bewegbar ist. Das Bewegen des Sicherungselements 104 in die radial nach innen ragende Position kann dabei vor oder nach der Montage des Exzenterhebels 90 im Pleuel 1 erfolgen.

Figur 2 zeigt einen Exzenterhebel 90 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht, Figur 3 in einem Querschnitt. Zur Verbindung mit diesem Exzenterhebel 90 weisen die Stützstangen 29, 30 jeweils ein Gabelgelenk 106 auf, welches mittels eines Bolzens 108 im Exzenterhebel 90 gelenkig befestigt wird.

In Figur 4 ist dazu der Exzenterhebel 90 mit über ein Gabelgelenk 106 verbundenen Stützstangen 29, 30 in isometrischer Ansicht dargestellt. Das Endteil 100 der Stützstangen 29, 30 weist ein Gabelgelenk 106 auf Ein Bolzen 108 ist dabei als Sicherungselement 104 vorgesehen, so dass die Stützstangen 29, 30 um die Bolzenachse L drehbar mit dem Aufnahmebereich 102 verbunden sind. Der Exzenterhebel 90 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 5 und 6 weist Aufnahmebereiche 102 auf, in welche Kugel kopf-Gelenke 1 18 der Stützstangen eingreifen.

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Pleuels 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Fokus auf den Exzenterhebel 90 in isometrischer Ansicht. Der Aufnahmebereich 102 als Kugelkopfaufnahme 1 12 ist mit einem zylindrischen Bereich 1 14 zum Einführen eines Kugelkopfes 1 18 und einem daran anschließenden gewölbten Bereich 1 16 zur Lagerung des Kugelkopfes 1 18 ausgebildet. Die Stützstangen 29, 30 weisen an einem Ende einen Kugelkopf 1 18 als Endteil 100 auf, der mit dem Aufnahmebereich 102 nach Bewegen des Sicherungselements 104 in die radial nach innen ragende Position ein Kugelgelenk bildet. Alternativ können die Stützstangen 29, 30 auch an beiden Enden einen Kugelkopf 1 18 aufweisen. Dies kann für die Montage von Vorteil sein, wenn die Stützstangen 29, 30 auf diese Weise symmetrisch dargestellt werden können und bei der Montage verwechslungssicher eingebaut werden können.

Zur Verliersicherung weisen die Aufnahmebereiche 102 Laschen 1 10 auf, die nach Einsetzen der Stützstangen 29, 30 umgebogen werden und die Kugel kopf-Gelenke 1 18 teilweise umgreifen. Damit ist es möglich, dass die Stützstangen 29, 30 sich in einem möglichst großen Winkelbereich relativ zum Exzenterhebel 90 bewegen können. Wie in Figur 5 dargestellt, weist der Aufnahmebereich 100 wenigstens eine verformbare Lasche 1 10 aufweist, wobei die Lasche 1 10 so verformbar ist, um zumindest bereichsweise das Sicherungselement 104 zu bilden. Das Sicherungselement 104 ist dabei mittels Umbiegen der Lasche 1 10 als radial nach außen gerichtete Wölbung gebildet. Die Laschen 1 10 bilden dabei nach Umbiegen wenigstens bereichsweise einen Hinterschnitt, so dass das Endteil 100 der Stützstange 29, 30 nach Einführen in den Aufnahmebereich 102 durch Umbiegen der Laschen 1 10 wenigstens teilweise umgreifbar ist.

In Figur 6 ist der Exzenterhebel 90 aus Figur 5 in isometrischer Ansicht dargestellt. Der Exzenterhebel 90 weist in jedem Aufnahmebereich 102 zwei Laschen 1 10 auf, die als Sicherungselement 104 jeweils nach Einführen des Kugelkopfes 1 18 der Stützstangen 29, 30 umgebogen werden und so den Kugelkopf 1 18 umgreifen können.

Claims

Ansprüche

Pleuel (1 ) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, umfassend eine Exzenter-Versteileinrichtung (3) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge (24), wobei die Exzenter-Versteileinrichtung (3) einen mit einem Exzenterhebel (90) zusammenwirkenden Exzenter (26) und an dem Exzenterhebel (90) angreifenden Stützstangen (29, 30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterhebel (90) einstückig mittels eines MIM- Verfahrens hergestellt vorgesehen ist.

Pleuel nach Anspruch 1 , wobei der Exzenterhebel (90) wenigstens zwei Hebelteile (92, 94) aufweist, welche an diametral angeordneten Endbereichen (96, 98) verbunden sind.

Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stützstangen (29, 30) in dem Exzenterhebel (90) durch wenigstens ein Sicherungselement (104) verliersicher gelagert vorgesehen sind.

Pleuel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Exzenterhebel (90) zur Lagerung eines Endteils (100) der Stützstangen (29, 30) einen Aufnahmebereich (102) aufweist, wobei an dem Aufnahmebereich (102) zur Sicherung des Endteils (100) gegen Herausgleiten aus dem Aufnahmebereich (102) das wenigstens eine Sicherungselement (104) vorgesehen ist.

Pleuel nach Anspruch 4, wobei in dem Aufnahmebereich (102) das wenigstens eine Sicherungselement (104) radial nach innen ragend angeordnet ist, das von einer ersten Position zum Einführen des Endteils (100) in den Aufnahmebereich (102) in eine radial nach innen ragende Position zur Sicherung des Endteils (100) im Aufnahmebereich (102) bewegbar ist.

Pleuel nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Bewegen des Sicherungselements (104) in die radial nach innen ragende Position nach der Montage des Exzenterhebels (90) im Pleuel erfolgt.

7. Pleuel nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Bewegen des Sicherungselements (104) in die radial nach innen ragende Position vor der Montage des Exzenterhebels (90) im Pleuel erfolgt.

8. Pleuel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Aufnahmebereich (102) und/oder das Endteil (100) der Stützstange (29, 30) ein Gabelgelenk (106) aufweisen, welches einen Bolzen (108) als Sicherungselement (104) aufweist, so dass die Stützstange (29, 30) um die Bolzenachse (L) drehbar mit dem

Aufnahmebereich (102) verbunden ist.

9. Pleuel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Aufnahmebereich (102) als Kugelkopfaufnahme (1 12) mit einem zylindrischen Bereich (1 14) zum Einführen eines Kugelkopfes (1 18) und einem daran anschließenden gewölbten Bereich

(1 16) zur Lagerung des Kugelkopfes (1 18) ausgebildet ist.

10. Pleuel nach Anspruch 9, wobei die Stützstangen (29, 30) wenigstens an einem Ende einen Kugelkopf (1 18) als Endteil (100) aufweisen, der mit dem Aufnahmebereich (102) nach Bewegen des Sicherungselements (104) in die radial nach innen ragende Position ein Kugelgelenk bildet.

1 1 . Pleuel nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Stützstangen (29, 30) an beiden Enden einen Kugel köpf (1 18) aufweisen.

12. Pleuel nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei der Aufnahmebereich (100) wenigstens eine verformbare Lasche (1 10) aufweist, wobei die Lasche (1 10) so verformbar ist, um zumindest bereichsweise das Sicherungselement (104) zu bilden.

13. Pleuel nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Sicherungselement (104) mittels Umbiegen der Lasche (1 10) als radial nach außen gerichtete Wölbung gebildet ist.

14. Pleuel nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Laschen (1 10) nach Umbiegen wenigstens bereichsweise einen Hinterschnitt bilden. 15. Pleuel nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Endteil (100) der Stützstange (29, 30) nach Einführen in den Aufnahmebereich (102) durch Umbiegen der Laschen (1 10) wenigstens teilweise umgreifbar ist.

16. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Exzenterhebel (90) aus einem schweißbaren Werkstoff gebildet ist.

17. Pleuel nach Anspruch 16, wobei der Exzenterhebel (90) mit dem Exzenter (26) verschweißt vorgesehen ist.