WO2017207617A1 - Kurbelwelle für eine hubkolbenmaschine, hubkolbenmaschine und fahrzeug mit einer hubkolbenmaschine - Google Patents

Kurbelwelle für eine hubkolbenmaschine, hubkolbenmaschine und fahrzeug mit einer hubkolbenmaschine Download PDF

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WO2017207617A1
WO2017207617A1 PCT/EP2017/063130 EP2017063130W WO2017207617A1 WO 2017207617 A1 WO2017207617 A1 WO 2017207617A1 EP 2017063130 W EP2017063130 W EP 2017063130W WO 2017207617 A1 WO2017207617 A1 WO 2017207617A1
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crankshaft
connecting rod
bearing seat
oil
control
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PCT/EP2017/063130
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Andreas Krobath
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Avl List Gmbh
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    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/06—Crankshafts
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/06—Adjustable connecting-rods

Definitions

  • the invention relates to a crankshaft for a reciprocating piston engine, in particular for a reciprocating internal combustion engine, wherein the crankshaft has at least one main bearing seat with a main journal for rotatably supporting the crankshaft in a crankcase relative to the crankshaft housing and at least one Pleuellagersitz with a connecting rod journal for rotatable connection of a connecting rod to the crankshaft ,
  • the crankshaft is designed for the rotatable connection of a connecting rod, which has at least one consumer to be supplied with oil or hydraulically coupled with such a consumer, the supply of the consumer with the oil in particular via the connecting rod.
  • the crankshaft is designed to connect a hydraulically length-adjustable connecting rod.
  • the invention relates to a reciprocating engine with a crankshaft, in particular such, designed as a reciprocating internal combustion engine reciprocating engine, as well as a vehicle with such a reciprocating engine.
  • a crankshaft according to the invention has a running inside the crankshaft lubricating oil passage for supplying at least one Pleuellagersitzes with lubricating oil and is characterized in that the crankshaft at least one, to the lubricating oil channel separately formed within the crankshaft extending and at least not within the crankshaft with the lubricating oil channel flow connected, led to at least one Pleuellagersitz control oil channel having at least one inlet opening and at least one outlet opening.
  • the lubricating oil passage and the control oil passage within the crankshaft are fluid-independent and separate from each other.
  • a crankshaft according to the invention comprises at least one crank arm with a crank shoulder with a shoulder surface and at least one extending within the crankshaft control oil passage with at least one inlet opening and at least one outlet opening, wherein the control oil duct is guided to at least one Pleuellagersitz and wherein at least one connecting rod bearing seat is delimited in the axial direction by a shoulder surface of a crank shoulder which adjoins the connecting rod journal of the connecting rod bearing seat, and is characterized in that the control oil passage opens into at least one connecting rod bearing seat through an exit opening arranged completely within the shoulder face of the crank arm shoulder.
  • crankshaft in the context of the invention is understood to mean a shaft which is adapted to convert in a reciprocating piston a linear, oscillating, ie a translational movement, one or more pistons by means of connecting rods in a rotary motion or vice versa a rotary motion in a translational motion
  • the connecting rod which is conventionally provided in reciprocating engines and is rod-shaped and arranged between piston and crankshaft is referred to as a connecting rod, via which the piston is mechanically connected to the crankshaft.
  • a big-end bearing seat is understood to mean a bearing area around a crankpin of the crankshaft, in particular not just a connecting-rod bearing surface as such.
  • crank arms of the crankshaft are understood, via which in each case the connecting rod journal are connected to the main journal.
  • the crank webs can be designed rodförmig or hebeiförmig or flat, in particular cheek-shaped, depending on the required Kurbelwangenmasse.
  • a crankshaft according to the invention in particular both a crankshaft formed according to the first aspect of the invention and a crankshaft formed according to the second aspect of the crankshaft, are designed for the rotatable connection of a connecting rod which has at least one consumer to be supplied with oil or with such a consumer hydraulically connected or connectable, wherein the supply of the consumer takes place with the oil, in particular via the connecting rod.
  • the crankshaft is particularly preferably designed for connecting a hydraulically length-adjustable connecting rod.
  • the crankshaft is designed such that the running in the crankshaft control oil channel for supplying at least one arranged in a connectable to the crankshaft connecting rod, to be supplied with oil consumer, in particular for controlling at least one connectable in one with the crankshaft Connecting rod arranged, hydraulically actuated switching valve.
  • the control oil passage of the crankshaft is preferably designed for supplying a arranged in a connectable to the crankshaft connecting rod consumer with control oil, in particular for supplying a arranged in a connecting rod, hydraulically actuated switching valve.
  • the crankshaft is designed such that the control oil passage is hydraulically connectable with a control oil supply line arranged in the connecting rod, in particular fluid-connectable.
  • the invention according to the first aspect of the invention separate formation of the control oil passage, in particular separately from the lubricating oil channel over which the Pleuellagersitze can be supplied with lubricating oil, in particular has the advantage that the connecting rod with a control oil with an oil pressure regardless of a Lubricating oil pressure can be supplied, whereby in particular a arranged in the connecting rod, hydraulically actuated switching valve can be controlled or operated independently of the lubricating oil pressure.
  • control oil passage of a crankshaft according to the invention formed according to the first aspect of the invention is also preferably formed separately for lubricating oil supply of one or more main bearing seats of the crankshaft, so that the connecting rod with control oil with an oil pressure regardless of a main oil pressure applied to the main bearing seats, can be supplied.
  • crankshaft according to the invention due to the over the shoulder surface of the crank arm shoulder into the connecting rod bearing seated control oil passage and the consequent lateral supply of the control oil in the Pleuellagersitz the advantage that in a particularly simple manner, a hydraulic connection can be realized with a control lead of a suitably trained, connectable to the crankshaft connecting rod.
  • the control oil in a particularly simple manner separated from the lubrication oil required for lubricating the connecting rod bearing surface the Pleuellagersitz be supplied, in particular in conjunction with a separately formed control oil channel according to the first aspect of the invention.
  • crankshaft according to the invention separately to the control oil channel formed lubricating oil passage is preferably in hydraulic communication with a lubricating oil supply at least one main bearing seat and / or with at least one main bearing seat, preferably with all main bearing seats, fluidly connected or flow connectable. That is, preferably, the lubricating oil channel is supplied with lubricating oil via at least one main bearing seat.
  • connecting rod bearing seats of the lubricating oil channel opens preferably at least at a connecting rod bearing seat in a connecting rod bearing surface of the connecting rod bearing seat. This can be provided on the connecting rod bearing surface in a particularly simple manner, a sufficient amount of lubricating oil.
  • the lubricating oil channel may also be formed for lubricating oil supply one or more main bearing seats, in particular for lubrication of the inner main bearing seats, the lubricating oil channel preferably has corresponding output openings, which in particular the respective main bearing seats open, preferably in their main bearing surfaces.
  • a crankshaft according to the invention formed according to the first aspect of the invention may also be designed so that a lubricating oil supply to at least one main bearing seat, preferably all main bearing seats, takes place from outside via a correspondingly designed crankshaft housing, i. not inside by the crankshaft, but for example via a so-called main oil gallery, as it is known inter alia from EP 2 581 566 A2.
  • main oil gallery i. not inside by the crankshaft, but for example via a so-called main oil gallery
  • a crankshaft according to the invention designed according to the second aspect of the invention also allows, contrary to a trained according to the first aspect of the invention crankshaft, a common oil supply to Pleuellagersitz lube oil and control oil, the control oil channel preferably also separately to the lubricating oil supply one or several main bearing seats is designed to be able to supply by means of the control oil passage connected to the crankshaft connecting rod control oil with an oil pressure regardless of the lubricating oil pressure of the main bearing seats and thus independent of a main oil pressure.
  • the crankshaft is preferably designed so that the lubricating oil supply to at least one main bearing seat, preferably all main bearing seats, takes place from outside via a correspondingly designed crankshaft housing.
  • the control oil pressure is thus dependent on the lubricating oil pressure for lubrication of the connecting rod bearing seats, only one oil channel is to be provided in the crankshaft.
  • control oil channel can of course also, just as in a trained according to the first aspect of the invention crankshaft, be formed separately from a lubricating oil channel, in particular separately from a lubricating oil channel Supply at least one Pleuellagersitzes and / or at least one main bearing seat with lubricating oil.
  • the control oil channel can also be formed separately only for lubricating oil supply of the main bearing seats and also serve for lubricating oil supply at least one connecting rod seat.
  • the crankshaft is designed such that the control oil passage with a control supply line of a crankshaft connecting rod sealed against a lubricating oil for lubrication of the connecting rod bearing seat is hydraulically connected.
  • the control oil channel preferably opens into the connecting rod bearing seat in such a way that the control oil channel can be connected in a flow-sealable manner to the control supply line, the control oil channel opening in particular into the connecting rod bearing seat at a distance from the lubricating oil passage and preferably not via the connecting rod bearing surface.
  • the lubricating oil channel opens directly into the connecting rod bearing surface and the control oil channel in particular laterally into the connecting rod bearing seat, in particular in the radial direction outside of the connecting rod bearing surface.
  • the crankshaft has at least one crank arm with a crank arm shoulder with a shoulder surface, wherein at least one Pleuellagersitz is limited in the axial direction by an adjacent to the connecting rod journal bearing journal bearing shoulder surface of a crank arm shoulder, and the control oil channel opens with a fully arranged within the shoulder surface outlet opening in the Pleuellagersitz.
  • the crankshaft is designed such that the control oil channel by means of at least one, in the radial direction within and / or outside the output port can be arranged between a crankshaft arranged on the connecting rod and the Shoulder acting seal is sealable against a lubricating oil for lubrication of the connecting rod bearing seat.
  • a first seal in the radial direction within the outlet opening of the control oil channel can be arranged and a second seal in the radial direction outside the outlet opening.
  • the seal can be arranged either in the shoulder surface of the crank arm shoulder or in the connecting rod, or both, i. a seal in the crank arm shoulder and one in the connecting rod, wherein at least one seal is preferably formed as a sealing ring, in particular as an O-ring.
  • the control oil channel as already indicated above, preferably also formed for lubricating oil supply at least one Pleuellagersitzes, the control oil channel preferably not connected crankshaft side fluidly connected to the lubricating oil supply of a main bearing seat or is flow connectable. That Even with a crankshaft according to the invention according to the second aspect of the invention, the control oil passage is preferably formed separately from the lubricating oil supply at least one main bearing seat. This can ensure that a control oil pressure is adjustable independently of the main oil pressure, but not necessarily separately to a lubricating oil supply of Pleuellagersitze.
  • the outlet opening of the control oil passage which in the Pleuellagersitz has, preferably not sealed against the connecting rod bearing surface and / or the control oil channel alternatively or additionally also to the Pleuellagersitz, in particular led to the connecting rod bearing surface, branched channel portion.
  • crankshaft in particular both in a further advantageous embodiment of a crankshaft according to the invention according to the first aspect of the invention as well as according to the second aspect of the invention, the crankshaft is designed such that at least one input opening of the control oil passage with a Oil supply passage of an associated crankshaft housing is hydraulically connected.
  • the crankshaft preferably has an oil feed peg in which at least one input port of the pilot oil passage is arranged, at least an inlet opening of the control oil channel is arranged in particular in a radial outer surface of the oil guide pin.
  • the control oil channel opens preferably in the radial direction in the radial outer surface of the oil supply pin.
  • crankshaft in particular both in a further advantageous embodiment of a trained according to the first aspect of the invention crankshaft and in a further advantageous embodiment of a formed according to the second aspect of the invention crankshaft, the crankshaft is designed such that the Control oil channel by means of at least one, between the oil supply pin and the crankcase, at least in the axial direction acting seal with the oil supply passage of the crankcase sealed against the lubricating oil for lubrication of at least one main bearing seat is hydraulically connected.
  • control oil channel is sealed by means of two, respectively in the longitudinal direction of the crankshaft upstream or downstream of the inlet opening seals, in particular in the form of sealing rings, for example in the form of O-rings with the oil supply passage in the crankshaft housing.
  • a reciprocating piston engine according to the invention in particular a reciprocating internal combustion engine according to the invention, has a crankshaft according to the invention, in particular either a crankshaft formed according to the first aspect of the invention or a crankshaft formed according to the second aspect of the invention.
  • a reciprocating piston engine is a machine with which a linear lifting movement of a piston can be converted into a rotational movement of a shaft or, conversely, a rotational movement of a shaft into a linear lifting movement of a piston.
  • a reciprocating internal combustion engine is a reciprocating engine in which the linear movement of the piston is generated by a volume change of a gas, wherein the volume change of the gas is caused by a combustion process.
  • the reciprocating piston at least one conected at least one connecting rod journal connecting rod with a control supply line, in particular a hydraulically length adjustable connecting rod with at least one hydraulically actuated, in hydraulic communication with the control supply line control valve, said Control oil passage of the crankshaft is hydraulically connected to the control supply line, in particular for oil supply to the control valve.
  • the control oil passage is sealed hydraulically to a lubricating oil for lubricating the connecting rod bearing seat with the control supply line.
  • the control supply line in the connecting rod can be supplied independently of the lubricating oil supply of the connecting rod, in particular by a lubricating oil pressure applied in the lubricating oil channel, whereby one with the control supply line flow-connected control valve can be controlled or actuated independently of the oil pressure in the lubricating oil channel and consequently in a particularly advantageous manner.
  • the control oil passage can be arranged between at least one connecting rod connected to the crankshaft by means of at least one radially inside and / or outside of the outlet opening and the shoulder surface acting seal against a lubricating oil for lubricating the connecting rod bearing seat sealed, wherein preferably a first seal in the radial direction within the outlet opening is arranged and a second seal in radial seal outside the outlet opening.
  • the seals can each be taken either in the connecting rod, wherein the crank arm shoulder or the shoulder surface are formed as a sealing surface, or in the crank arm shoulder, wherein the connecting rod is designed as a sealing surface.
  • sealing rings in particular in the form of O-rings have proven to be advantageous.
  • the control oil channel preferably also, ie in addition to the control oil supply of the connecting rod, for lubricating oil supply at least one Pleuellagersitzes, said the control oil Channel preferably is not stromungsverbunden with the lubricating oil supply of a main bearing seat.
  • the control oil channel and the lubricating oil supply are thus carried out separately from each other at least within the crankshaft.
  • control oil passage can also be used for connecting rod lubrication, but the main bearing seats are preferably supplied via another oil passage, either within the crankshaft, in particular with a separate one to the control oil channel formed lubricating oil channel according to the first aspect of the invention or via the crankshaft housing from the outside.
  • the reciprocating engine further comprises a crankcase with at least one oil supply passage, wherein at least one input port of the control oil passage of the crankshaft with a Oil supply duct of the crankshaft housing is hydraulically connected, wherein the reciprocating piston preferably has a control device for applying a guided in the oil supply passage oil with a defined oil pressure, in particular for applying a defined oil pressure regardless of a, applied in a guided to a main bearing seat lubricating oil passage main oil pressure.
  • the control oil passage is at least one, between the oil supply pin and an associated crankcase at least in the axial direction acting seal sealed to the oil supply passage of the crankshaft housing relative to the lubricating oil for lubrication of at least one main bearing seat hydraulically connected, wherein the control oil passage preferably by means of at least one arranged in the axial direction between the main bearing seat and at least one input port of the control oil passage sealing ring, in particular an O-ring is written opposite the main bearing seat.
  • At least one attached to the crankshaft connecting rod is hydraulically adjustable in length and has a first high pressure chamber and a second, each acted upon by a hydraulic working pressure high pressure chamber on, with concerns a sufficient pressure difference between the first high-pressure chamber and the second high-pressure chamber, a length adjustment of the connecting rod is effected.
  • the connecting rod has a hydraulically connected to the lubricating oil of Pleuellagersitzes pressure oil supply line, which by means of the control valve with the first high-pressure chamber and / or the second high-pressure chamber is strömungsverbindbar, preferably in a first switching state of the control valve, the pressure oil supply line is fluidly connected to the first high-pressure chamber and in a second switching state with the second high-pressure chamber.
  • An inventive vehicle with a reciprocating engine is characterized in that it comprises a reciprocating piston engine according to the invention.
  • FIG. 1 a shows a first exemplary embodiment of a crankshaft according to the invention of a first embodiment of a reciprocating piston engine according to the invention with a connecting rod connected to the crankshaft
  • FIG. 1 b shows the detail Y of Fig. 1 a in an enlarged view
  • Fig. 1 c shows the detail X of Fig. 1 a in an enlarged view
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a crankshaft according to the invention of a second embodiment of a reciprocating piston engine according to the invention with a connecting rod attached to the crankshaft.
  • a embodiment of a crankshaft 10 according to the invention of a first embodiment of a reciprocating engine 100 according to the invention has a total of five main bearing seats 12, each with a main journal for rotatably supporting the crankshaft 10 in a crankshaft housing, not shown here relative to the crankcase.
  • the crankshaft 10 is rotatably supported in each case via the main bearing seats 12 and corresponding bearing, likewise not shown here, in the crankshaft housing about the axis of rotation L.
  • crankshaft 10 has four connecting rod bearing seats 13, each with a connecting rod journal for the rotatable connection of connecting rods 1 1 to the crankshaft 10, whereby by way of example only the connection of the left connecting rod 1 1 is shown.
  • the reciprocating piston engine 100 according to the invention which is designed in particular as a reciprocating internal combustion engine 100, still has three other connecting rods 1 1, which are also connected via the other Pleuellagersitze 13 also on the crankshaft 10.
  • the connecting rods 1 1 are in each case, as is usual with reciprocating internal combustion engines, also connected to a piston which is linearly oscillatingly movable here along a stroke axis in each case along a stroke axis.
  • crankshaft 10 of the reciprocating internal combustion engine 100 has a lubricating oil passage 17, which is in hydraulic communication with at least one main bearing seat 12, ie fluidly connected, and in each case by the connecting rod journal into the Pleuellagersitze 13 opens, so that the Pleuellagersitzen 13 each of at least one main bearing seat 12 removed lubricating oil can be supplied.
  • the lubricating oil channel 17 more, each opening into a radial outer surface of the main journals, unspecified Entrance openings and a plurality, each opening into a radial outer surface of the connecting rod journal, also unspecified output openings.
  • the lubrication of the main bearing seats 12 takes place from the outside via oil supply channels arranged in the crankshaft housing, in particular via a so-called main oil gallery, as is generally known from the prior art, for example from EP 2 581 566 A2, so that further explanations are dispensed with in this regard and the known prior art is referenced.
  • connecting rod 1 1 The connected via the connecting rod bearing seats 13 to the crankshaft 10 of the invention connecting rod 1 1 are formed in this embodiment as a hydraulically length-adjustable connecting rod, the design of such connecting rod 1 1 from the prior art is also basically known, for example from WO 2015/055582 A2 , so that it is dispensed with details of the design of such connecting rods 1 1 at this point and reference is made to the prior art.
  • the connecting rods known from the prior art are common in many cases that they, as well as the connecting rod 1 1 of the reciprocating internal combustion engine according to the invention, at least one hydraulically connectable with the Pleuellagersitz oil supply line through which acts on the connecting rod so with a hydraulic working pressure can be that a hydraulic length adjustment of the connecting rod can be effected.
  • hydraulically length-adjustable connecting rods as well as the connecting rods 1 1, usually two telescopically, in the longitudinal direction of the connecting rod to each other or slidably arranged connecting rod sections, which can be pushed or pulled apart by means of a hydraulic working pressure, whereby a change in length of the connecting rod is effected ,
  • at least one hydraulically actuable control valve is usually provided, as in this case, in which a hydraulically actuable control valve 320 is arranged inside the connecting rod 11, see FIG. 1 b.
  • the Crankshaft 10 is formed according to the first aspect of the invention and has a lubricating oil channel 17 separately formed, also within the crankshaft 10 extending and at least within the crankshaft 10 not fluidly connected to the lubricating oil channel 17, each guided to the Pleuellagersitzen 13 control oil channel 18 with a plurality of inlet openings 18E and a plurality of outlet openings 18A.
  • the control oil channel 18 is hydraulically connected to a control supply line 19 (Fig. 1 b) of the connecting rod 1 1 or stromungsverbunden, the control oil channel 18 in this case only serves to supply oil to the control valve 320. Since the control of the switching valve significantly lower pressures are required than for length adjustment as such, in particular about 1 to 6 bar, in contrast to a required for the length adjustment, hydraulic working pressure of about 1600 bar, a simpler interpretation of in and / or am Flow path of the control oil channel 18 lying components possible. In particular, the lower control pressures simplify the actuation of the control valve 320.
  • the pressure oil supply line 24 is current-connected to the first high pressure chamber H1 and in a second, shown here switching state with the second high pressure chamber H2, wherein the switching valve 320 via a in the control Supply line 19 applied control oil pressure in the first switching state or the second switching state can be switched.
  • the reciprocating engine 100 has a corresponding control device for applying the control oil with a defined oil pressure. If, as in the illustrated in Fig.
  • the second switching state of the control valve 320, the second high-pressure chamber H2 supplied by the control valve 320 with the supplied via the pressure oil passage 24, applied, hydraulic working pressure can simultaneously from the high pressure chamber H1 discharged through the control valve 320 in an oil sump 31 for pressure reduction. If, in a first switching state of the control valve 320, the first high pressure chamber is acted upon by the hydraulic working pressure present in the pressure oil feed line 24, the oil can be removed from the second high pressure chamber H1 via the control valve 320 into the oil sump 31 for pressure reduction. In addition, excess lubricating oil 29 can be removed via an oil drainage 30 from the connecting rod bearing seat.
  • the control oil channel 18 For the most optimal control oil supply to the connecting rod 1 1 via the control oil channel 18, the control oil channel 18 a plurality of mutually angularly arranged channel sections, wherein several sections each case from the axis of rotation L of the crankshaft 10 obliquely through a crank arm 14, extend through the crankpin 14 adjacent to this connecting rod journal of the associated Pleuellagersitzes 13 and through the crank arm shoulder 15 another, arranged on the other side of the Pleuellagersitzes crank arm 14.
  • crank arm 14 it may be advantageous in some cases when a corresponding projection 28 is cast on the crank arm 14, in particular in the region of the crank arm shoulder 15, or is attached to the crank arm shoulder 15 in the form of an appropriately designed additional element 28.
  • control oil channel 18 In order to supply the control oil guided in the control oil channel 18 independently of a lubricating oil pressure, in particular with a defined control oil pressure, to the control valve 320, the control oil channel 18 opens in each case completely within the shoulder surface 16 arranged output openings 18A in the Pleuellagersitze 13, wherein the shoulder surfaces 16 each adjacent to the connecting rod journal of Pleuellagersitze 13 and limit this in the axial direction.
  • the control oil channel 18 with the control lead 19 sealed in the connecting rod against the lubricating oil 29 for lubrication of the connecting rod bearing seat 13, which is supplied via the lubricating oil passage 17 to the connecting rod bearing seat 13, are hydraulically connected.
  • the seal against the lubricating oil 29 for lubricating the connecting rod bearing seat 13 can be further improved.
  • control oil supply via a plurality of input ports 18E of the control oil passage 18, which each open into a radial outer surface 25 of an oil feed pin 23 of the crankshaft 10 and via a radial channel section and an axial channel section with the other channel sections of the control oil channel 18 are fluidly connected, see Fig. 1 c.
  • the inlet openings 18E of the control oil channel 18 are hydraulically connected to an oil supply channel 22 in the crankshaft housing 27, wherein the inlet openings 18E and the control oil channel 18 in each case sealed against an adjacent main bearing seat 12 with the oil supply passage 22 of the crankcase 27 via seals 26, which act at least in the axial direction sealingly against the main bearing seat 12 and the lubrication of the main bearing seat 12, are hydraulically connected, so that a control oil supply via the control oil passage 18 with a control oil pressure is independent of a main oil pressure possible.
  • the seals 26 are also formed as sealing rings in the form of O-rings.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a crankshaft 20 according to the invention with an attached thereto connecting rod 1 1 as parts of a second embodiment of a Hubkolbenmaschine 200 according to the invention, wherein the same components are provided with the same reference numerals.
  • the inventive crankshaft 20 is formed according to the second aspect of the invention and has, in contrast to the previously described, according to the first aspect of the invention formed crankshaft 10 only within the crankshaft 20 extending oil passage 18, the serves in particular as a control oil channel 18 and according to the invention in each case by completely arranged within the shoulder surface 16 of the crank arm shoulder 15 output ports 18 A opens into the Pleuellagersitze 13.
  • control oil passage 18 is also not in hydraulic communication with the main bearing seats 12 so as to be able to pressurize the oil in the control oil passage 18 independently of the main oil pressure, though not independently of a lubricating oil pressure. Pressure for lubrication of the big end bearing seats 13.
  • control oil channel 18 additional, not shown here branches, each of which opens through the connecting rod journal in the connecting rod bearing surface, similar to the lubricating oil channel 17, with reference to FIGS. 1 a to 1 c described inventive reciprocating engine 100th
  • FIG. 2 Although the exemplary embodiment of a reciprocating piston engine 200 according to the invention shown in FIG. 2 has the disadvantage over the reciprocating piston engine 100 described with reference to FIGS. 1 a to 1 c, the control oil guided in the control oil passage 18 is not pressurized independently of the connecting-rod oil lubrication 29 can be. However, the embodiment has over the reciprocating engine 100 according to the invention the advantage that only one oil channel 18 is to be introduced into the crankshaft 20, which is advantageous from a manufacturing point of view.
  • the lubrication of the main bearing seats 12 takes place, as in the previously described first embodiment of a reciprocating piston engine 100 according to the invention preferably also from the outside via arranged in the crankcase oil supply channels.

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Abstract

Kurbelwelle (10) für eine Hubkolbenmaschine (100), insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine (100), eine Hubkolbenmaschine (100) und ein Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine (100), wobei die Kurbelwelle (10) wenigstens einen Hauptlagersitz (12) mit einem Hauptlagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle (10) in einem Kurbelwellengehäuse (27) relativ zum Kurbelwellengehäuse (27), wenigstens einen Pleuellagersitz (13) mit einem Pleuellagerzapfen zur drehbaren Anbindung eines Pleuels (11) an der Kurbelwelle (10), sowie einen innerhalb der Kurbelwelle (10) verlaufenden Steueröl-Kanal (18), insbesondere zur Ölversorgung wenigstens eines, in einem an der Kurbelwelle (10) angebundenen Pleuel (11) angeordneten Verbrauchers, aufweist. Dabei ist der Steueröl-Kanal (18) als separater Kanal (18) zu einem SchmierölKanal (17) ausgebildet und/oder mündet durch eine vollständig innerhalb einer Schulterfläche (16) einer an den Pleuellagersitz (13) angrenzenden Kurbelwangenschulter (15) angeordnete Ausgangsöffnung (18A) in wenigstens einen Pleuellagersitz (13).

Description

Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, Hubkolbenmaschine und
Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die Kurbelwelle wenigstens einen Hauptlagersitz mit einem Hauptlagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle in einem Kurbelwellengehäuse relativ zum Kurbelwellengehäuse und wenigstens einen Pleuellagersitz mit einem Pleuellagerzapfen zur drehbaren Anbindung eines Pleuels an der Kurbelwelle aufweist.
Vorzugsweise ist die Kurbelwelle dabei zur drehbaren Anbindung eines Pleuels ausgebildet, welches wenigstens einen mit Öl zu versorgenden Verbraucher aufweist oder mit einem derartigen Verbraucher hydraulisch koppelbar ist, wobei die Versorgung des Verbrauchers mit dem Öl insbesondere über das Pleuel erfolgt. Insbesondere ist die Kurbelwelle dabei zur Anbindung eines hydraulisch längenverstellbaren Pleuels ausgebildet.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hubkolbenmaschine mit einer vorbeschriebenen Kurbelwelle, insbesondere eine derartige, als Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildete Hubkolbenmaschine, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine.
Zur Ölversorgung von Pleueln in Hubkolbenmaschinen und weiter von in Pleueln angeordneten hydraulischen Verbrauchern sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Konzepte bekannt, insbesondere hinsichtlich einer Ölzufuhr zum Pleuel über die Kurbelwelle, beispielsweise aus der DE-OS 27 36 601 oder der EP 2 581 566 A2.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung eine alternative, vorzugsweise eine verbesserte Kurbelwelle bereitzustellen, insbesondere eine Kurbelwelle, welche im Hinblick auf hydraulisch längenverstellbare Pleuel eine besonders vorteilhafte Ölversorgung von an der Kurbelwelle angebundenen Pleueln ermöglicht, sowie eine Hubkolbenmaschine mit einer alternativen Kurbelwelle und ein Fahrzeug mit einer derartigen Hubkolbenmaschine. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Eine erfindungsgemäße Kurbelwelle gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist einen innerhalb der Kurbelwelle verlaufenden Schmieröl-Kanal zur Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes mit Schmieröl auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle wenigstens einen, zum Schmieröl-Kanal separat ausgebildeten, innerhalb der Kurbelwelle verlaufenden und zumindest innerhalb der Kurbelwelle nicht mit dem Schmieröl-Kanal strömungsverbundenen, zu wenigstens einem Pleuellagersitz geführten Steueröl-Kanal mit wenigstens einer Eingangsöffnung und wenigstens einer Ausgangsöffnung aufweist. Mit anderen Worten sind der Schmieröl-Kanal und der Steueröl-Kanal innerhalb der Kurbelwelle strömungsunabhängig und getrennt voneinander ausgeführt.
Eine erfindungsgemäße Kurbelwelle gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine Kurbelwange mit einer Kurbelwangenschulter mit einer Schulterfläche und wenigstens einen innerhalb der Kurbelwelle verlaufenden Steueröl-Kanal mit wenigstens einer Eingangsöffnung und wenigstens einer Ausgangsöffnung auf, wobei der Steueröl- Kanal zu wenigstens einem Pleuellagersitz geführt ist, und wobei wenigstens ein Pleuellagersitz in axialer Richtung durch eine an den Pleuellagerzapfen des Pleuellagersitzes angrenzende Schulterfläche einer Kurbelwangenschulter begrenzt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl-Kanal in wenigstens einen Pleuellagersitz durch eine vollständig innerhalb der Schulterfläche der Kurbelwangenschulter angeordnete Ausgangsöffnung mündet.
Als Kurbelwelle im Sinne der Erfindung wird dabei eine Welle verstanden, welche dazu ausgebildet ist, in einer Hubkolbenmaschine eine lineare, oszillierende, d.h. eine translatorische Bewegung, eines oder mehrerer Kolben mit Hilfe von Pleueln in eine Drehbewegung umzusetzen oder umgekehrt eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung. Im Sinne der Erfindung wird als Pleuel das üblicherweise bei Hubkolbenmaschinen vorhandene, stangenartig ausgebildete und zwischen Kolben und Kurbelwelle angeordnete Verbindungselement bezeichnet, über welches der Kolben mechanisch mit der Kurbelwelle verbunden ist.
Unter einem Pleuellagersitz wird im Sinne der Erfindung ein Lagerbereich um einen Hubzapfen der Kurbelwelle herum verstanden, insbesondere nicht lediglich eine Pleuellagerfläche als solche.
Als Kurbelwange im Sinne der Erfindung werden jeweils die Kurbelarme der Kurbelwelle verstanden, über welche jeweils die Pleuellagerzapfen mit den Hauptlagerzapfen verbunden sind. Die Kurbelwangen können dabei stabformig bzw. hebeiförmig ausgebildet sein oder flächig, insbesondere wangenförmig, je nach erforderlicher Kurbelwangenmasse.
Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Kurbelwelle, insbesondere sowohl eine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildete Kurbelwelle, als auch eine gemäß dem zweiten Aspekt der Kurbelwelle ausgebildete Kurbelwelle zur drehbaren Anbindung eines Pleuels ausgebildet, welches wenigstens einen mit Öl zu versorgenden Verbraucher aufweist oder mit einem derartigen Verbraucher hydraulisch verbunden oder verbindbar ist, wobei die Versorgung des Verbrauchers mit dem Öl insbesondere über das Pleuel erfolgt. Dabei ist die Kurbelwelle besonders bevorzugt zur Anbindung eines hydraulisch längenverstellbaren Pleuels ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Kurbelwelle dabei derart ausgebildet, dass der in der Kurbelwelle verlaufende Steueröl-Kanal zur Versorgung wenigstens eines, in einem mit der Kurbelwelle verbindbaren Pleuel angeordneten, mit Öl zu versorgenden Verbrauchers ausgebildet ist, insbesondere zur Steuerung wenigstens eines in einem mit der Kurbelwelle verbindbaren Pleuel angeordneten, hydraulisch betätigbaren Schaltventils. D.h. mit anderen Worten, dass der Steueröl-Kanal der Kurbelwelle vorzugsweise zur Versorgung eines in einem mit der Kurbelwelle verbindbaren Pleuel angeordneten Verbrauchers mit Steueröl ausgebildet ist, insbesondere zur Versorgung eines in einem Pleuel angeordneten, hydraulisch betätigbaren Schaltventils. Insbesondere ist die Kurbelwelle dabei derart ausgebildet, dass der Steueröl-Kanal mit einer im Pleuel angeordneten Steueröl-Zuleitung hydraulisch verbindbar ist, insbesondere strömungsverbindbar.
Die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erfindungsgemäße, separate Ausbildung des Steueröl-Kanals, insbesondere separat zum Schmieröl-Kanal, über welchen die Pleuellagersitze mit Schmieröl versorgt werden können, hat insbesondere den Vorteil, dass das Pleuel mit einem Steueröl mit einem Öldruck unabhängig von einem Schmieröl-Druck versorgt werden kann, wodurch insbesondere ein im Pleuel angeordnetes, hydraulisch betätigbares Schaltventil unabhängig vom Schmieröl-Druck angesteuert bzw. betätigt werden kann. Der Steueröl-Kanal einer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten erfindungsgemäßen Kurbelwelle ist vorzugsweise außerdem separat zur Schmieröl-Versorgung einer oder mehrerer Hauptlagersitze der Kurbelwelle ausgebildet, so dass das Pleuel mit Steueröl mit einem Öldruck unabhängig von einem Hauptöldruck, der an den Hauptlagersitzen anliegt, versorgt werden kann.
Eine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildete, erfindungsgemäße Kurbelwelle, hat aufgrund des über die Schulterfläche der Kurbelwangenschulter in den Pleuellagersitz mündenden Steueröl-Kanals und der infolgedessen seitlichen Zufuhr des Steueröls in den Pleuellagersitz den Vorteil, dass auf besonders einfache Art und Weise eine hydraulische Verbindung mit einer Steuer-Zuleitung eines entsprechend ausgebildeten, an der Kurbelwelle anbindbaren Pleuels, realisiert werden kann. Insbesondere kann durch die seitliche Zufuhr des Steueröls das Steueröl auf besonders einfache Art und Weise getrennt von dem zur Schmierung der Pleuellagerfläche erforderlichen Schmieröl dem Pleuellagersitz zugeführt werden, insbesondere in Verbindung mit einem separat ausgebildeten Steueröl-Kanal gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Durch das seitliche Zuführen des Steueröls, d.h. insbesondere durch die Anordnung der Ausgangsöffnung des Steueröl-Kanals vollständig in der Schulterfläche der Kurbelwangenschulter kann ferner auf eine Nut in der Pleuellagerfläche zur Ölzufuhr vom Pleuellagerzapfen in das Pleuel verzichtet werden, was sich vorteilhaft auf die Belastbarkeit der Pleuellagerfläche auswirkt. Der bei einer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kurbelwelle separat zum Steueröl-Kanal ausgebildete Schmieröl-Kanal steht vorzugsweise in hydraulischer Verbindung mit einer Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Hauptlagersitzes und/oder ist mit wenigstens einem Hauptlagersitz, vorzugsweise mit allen Hauptlagersitzen, strömungsverbunden oder strömungsverbindbar. D.h. vorzugsweise wird der Schmieröl-Kanal über wenigstens einen Hauptlagersitz mit Schmieröl versorgt. Für eine gute Schmierung der Pleuellagersitze mündet der Schmieröl-Kanal vorzugsweise wenigstens bei einem Pleuellagersitz in eine Pleuellagerfläche des Pleuellagersitzes. Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine ausreichende Schmierölmenge an der Pleuellagerfläche bereitgestellt werden.
Bei einer gemäß dem ersten Aspekt ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kurbelwelle kann der Schmieröl-Kanal darüber hinaus auch zur Schmieröl-Versorgung eines oder mehrerer Hauptlagersitze ausgebildet sein, insbesondere zur Schmierung der inneren Hauptlagersitze, wobei der Schmieröl-Kanal dazu vorzugsweise entsprechende Ausgangsöffnungen aufweist, welche insbesondere in die jeweiligen Hauptlagersitze münden, vorzugsweise in deren Hauptlagerflächen.
Alternativ kann eine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildete, erfindungsgemäße Kurbelwelle aber auch daraufhin ausgelegt sein, dass eine Schmieröl- Versorgung wenigstens eines Hauptlagersitzes, vorzugsweise sämtlicher Hauptlagersitze, über ein entsprechend ausgebildetes Kurbelwellengehäuse von außen erfolgt, d.h. nicht innen durch die Kurbelwelle, sondern beispielsweise über eine sogenannte Hauptölgalerie, wie sie unter anderem aus der EP 2 581 566 A2 bekannt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass einige Hauptlagersitze von innen durch die Kurbelwelle mit Schmieröl versorgt werden und andere Hauptlagersitze von außen durch das Kurbelwellengehäuse.
Eine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildete, erfindungsgemäße Kurbelwelle ermöglicht hingegen alternativ auch, entgegen einer gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildeten Kurbelwelle, eine gemeinsame Ölzufuhr zum Pleuellagersitz von Schmieröl und Steueröl, wobei der Steueröl-Kanal dabei vorzugsweise ebenfalls separat zur Schmieröl-Versorgung einer oder mehrerer Hauptlagersitze ausgebildet ist, um mittels des Steueröl-Kanals einem mit der Kurbelwelle verbundenen Pleuel Steueröl mit einem Öldruck unabhängig vom Schmieröl-Druck der Hauptlagersitze zuführen zu können und damit unabhängig von einem Hauptöldruck. Vorzugsweise ist die Kurbelwelle in diesem Fall daraufhin ausgelegt, dass die Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Hauptlagersitzes, vorzugsweise sämtlicher Hauptlagersitze, über ein entsprechend ausgebildetes Kurbelwellengehäuse von außen erfolgt. Der Steueröl-Druck ist somit zwar abhängig vom Schmieröl-Druck zur Schmierung der Pleuellagersitze, jedoch ist nur ein Ölkanal in der Kurbelwelle vorzusehen.
Bei einer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kurbelwelle kann der Steueröl-Kanal selbstverständlich auch, genau wie bei einer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle, separat zu einem Schmieröl- Kanal ausgebildet sein, insbesondere separat zu einem Schmieröl-Kanal zur Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes und/oder wenigstens eines Hauptlagersitzes mit Schmieröl. Der Steueröl-Kanal kann aber auch lediglich zur Schmieröl-Versorgung der Hauptlagersitze separat ausgebildet sein und ebenfalls zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Pleuelsitzes dienen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist die Kurbelwelle derart ausgebildet, dass der Steueröl-Kanal mit einer Steuer-Zuleitung eines an der Kurbelwelle angebotenen Pleuels abgedichtet gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung des Pleuellagersitzes hydraulisch verbindbar ist. Dazu mündet der Steueröl-Kanal vorzugweise derart in den Pleuellagersitz, dass der Steueröl-Kanal abdichtbar mit der Steuer-Zuleitung strömungsverbunden werden kann, wobei der Steueröl-Kanal insbesondere beabstandet zum Schmieröl-Kanal in den Pleuellagersitz mündet und vorzugsweise nicht über die Pleuellagerfläche. Vorzugsweise mündet der Schmieröl-Kanal dazu unmittelbar in die Pleuellagerfläche und der Steueröl- Kanal insbesondere seitlich in den Pleuellagersitz, insbesondere in radialer Richtung außerhalb von der Pleuellagerfläche.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist die Kurbelwelle wenigstens eine Kurbelwange mit einer Kurbelwangenschulter mit einer Schulterfläche auf, wobei wenigstens ein Pleuellagersitz in axialer Richtung durch eine an den Pleuellager zapfendes Pleuellagersitzes angrenzende Schulterfläche einer Kurbelwangenschulter begrenzt ist, und der Steueröl-Kanal mündet mit einer vollständig innerhalb der Schulterfläche angeordneten Ausgangsöffnung in den Pleuellagersitz.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist die Kurbelwelle derart ausgebildet, dass der Steueröl- Kanal mittels wenigstens einer, in radialer Richtung innerhalb und/oder außerhalb der Ausgangsöffnung anordbaren, zwischen einem an der Kurbelwelle angeordneten Pleuel und der Schulterfläche wirkenden Dichtung abdichtbar gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung des Pleuellagersitzes ist. Vorzugsweise kann dazu eine erste Dichtung in radialer Richtung innerhalb der Ausgangsöffnung des Steueröl-Kanals angeordnet werden und eine zweite Dichtung in radialer Richtung außerhalb der Ausgangsöffnung. Es versteht sich von selbst, dass für eine entsprechende Dichtwirkung das Pleuel entsprechend ausgebildet sein muss. Die Dichtung kann dabei sowohl entweder in der Schulterfläche der Kurbelwangenschulter als auch im Pleuel angeordnet sein oder beides, d.h. eine Dichtung in der Kurbelwangenschulter und eine im Pleuel, wobei wenigstens eine Dichtung vorzugsweise als Dichtring, insbesondere als O-Ring, ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem zweiten Aspekt ist der Steueröl-Kanal, wie bereits eingangs angedeutet, vorzugsweise auch, zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes ausgebildet, wobei der Steueröl-Kanal vorzugsweise kurbelwellenseitig nicht mit der Schmieröl-Versorgung eines Hauptlagersitzes strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist. D.h. auch bei einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Steueröl- Kanal vorzugsweise separat zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Hauptlagersitzes ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Steueröl-Druck unabhängig vom Hauptöl-Druck einstellbar ist, jedoch nicht zwingend separat zu einer Schmieröl-Versorgung der Pleuellagersitze.
Zur gleichzeitigen Verwendung des Steueröl-Kanals als Schmieröl-Kanal bei einer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kurbelwelle ist es vorteilhaft, wenn die Ausgangsöffnung des Steueröl-Kanals, welche in den Pleuellagersitz mündet, vorzugsweise nicht gegenüber der Pleuellagerfläche abgedichtet ist und/oder der Steueröl-Kanal alternativ oder zusätzlich einen ebenfalls zum Pleuellagersitz, insbesondere an die Pleuellagerfläche geführten, abgezweigten Kanalabschnitt aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle, insbesondere sowohl in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung als auch gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, ist die Kurbelwelle derart ausgebildet, dass wenigstens eine Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals mit einem Ölzuführungskanal eines zugehörigen Kurbelwellengehäuses hydraulisch verbindbar ist. Zur hydraulischen Verbindung des Steueröl-Kanals mit dem Ölzuführungskanal des Kurbelwellengehäuses, insbesondere zur hydraulischen Verbindung wenigstens einer Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals mit dem Ölzuführungskanal, weist die Kurbelwelle vorzugsweise ein Ölzuführungszapfen auf, in welchem wenigstens eine Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals angeordnet ist, wobei wenigstens eine Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals insbesondere in einer radialen Außenfläche des Ölführungszapfens angeordnet ist. Dabei mündet der Steueröl-Kanal vorzugsweise in radialer Richtung in die radiale Außenfläche des Ölzuführungszapfens. In einigen Fällen kann es jedoch erforderlich sein, dass der Steueröl-Kanal unter einem von 90° abweichenden Winkel in die radiale Außenfläche des Ölzuführungszapfens mündet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle, insbesondere sowohl in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle als auch in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle, ist die Kurbelwelle derart ausgebildet, dass der Steueröl-Kanal mittels wenigstens einer, zwischen den Ölzuführungszapfen und dem Kurbelwellengehäuse, wenigstens in axialer Richtung wirkenden Dichtung mit dem Ölzuführungskanal des Kurbelwellengehäuses abgedichtet gegenüber dem Schmieröl zur Schmierung wenigstens eines Hauptlagersitzes hydraulisch verbindbar ist. Vorzugsweise ist der Steueröl-Kanal dabei mittels zweier, jeweils in Längsrichtung der Kurbelwelle vor- bzw. hinter der Eingangsöffnung angeordneter Dichtungen, insbesondere in Form von Dichtungsringen, beispielsweise in Form von O- Ringen mit dem Ölzuführungskanal im Kurbelwellengehäuse abgedichtet strömungsverbindbar. Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine, insbesondere eine erfindungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine, weist eine erfindungsgemäße Kurbelwelle auf, insbesondere entweder eine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildete Kurbelwelle oder eine gemäß dem zweiten Aspekt der der Erfindung ausgebildete Kurbelwelle.
Eine Hubkolbenmaschine im Sinne der Erfindung ist eine Maschine, mit der eine lineare Hubbewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung einer Welle umgesetzt werden kann bzw. umgekehrt eine Drehbewegung einer Welle in eine lineare Hubbewegung eines Kolbens.
Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine im Sinne der Erfindung ist eine Hubkolbenmaschine, bei der die Linearbewegung des Kolbens durch eine Volumenänderung eines Gases erzeugt wird, wobei die Volumenänderung des Gases durch einen Verbrennungsvorgang bewirkt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine weist die Hubkolbenmaschine wenigstens ein am Pleuelzapfen wenigstens eines Pleuellagersitzes angebundenes Pleuel mit einer Steuer-Zuleitung auf, insbesondere ein hydraulisch längenverstellbares Pleuel mit wenigstens einem hydraulisch betätigbaren, in hydraulischer Verbindung mit der Steuer-Zuleitung stehenden Steuerventil, wobei der Steueröl-Kanal der Kurbelwelle mit der Steuer-Zuleitung hydraulisch verbunden ist, insbesondere zur Ölversorgung des Steuerventils.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Hubkolbenmaschine mit einer gemäß dem ersten Aspekt ausgebildeten erfindungsgemäßen Kurbelwelle, ist der Steueröl-Kanal abgedichtet gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung des Pleuellagersitzes mit der Steuer-Zuleitung hydraulisch verbunden. Dadurch kann die Steuer-Zuleitung im Pleuel unabhängig von der Schmieröl-Versorgung des Pleuels, insbesondere von einem im Schmieröl-Kanal anliegenden Schmieröl-Druck, versorgt werden, wodurch ein mit der Steuer-Zuleitung strömungsverbundenes Steuerventil unabhängig vom Öldruck im Schmieröl-Kanal angesteuert bzw. betätigt werden kann und infolgedessen in besonders vorteilhafter Weise.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Hubkolbenmaschine mit einer gemäß dem ersten Aspekt ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kurbelwelle ist der Steueröl-Kanal mittels wenigstens einer, in radialer Richtung innerhalb und/oder außerhalb der Ausgangsöffnung anordbaren, zwischen einem mit der Kurbelwelle verbundenen Pleuel und der Schulterfläche wirkenden Dichtung gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung des Pleuellagersitzes abgedichtet, wobei vorzugsweise eine erste Dichtung in radialer Richtung innerhalb der Ausgangsöffnung angeordnet ist und eine zweite Dichtung in radialer Dichtung außerhalb der Ausgangsöffnung. Die Dichtungen können dabei jeweils entweder im Pleuel aufgenommen sein, wobei die Kurbelwangenschulter bzw. die Schulterfläche als Dichtfläche ausgebildet sind, oder in der Kurbelwangenschulter, wobei das Pleuel als Dichtfläche ausgebildet ist. Dabei haben sich Dichtungsringe, insbesondere in Form von O- Ringen als vorteilhaft erwiesen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle, dient der Steueröl-Kanal, vorzugsweise auch, d.h. zusätzlich zur Steueröl-Versorgung des Pleuels, zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes, wobei der Steueröl-Kanal vorzugsweise dabei nicht mit der Schmieröl- Versorgung eines Hauptlagersitzes stromungsverbunden ist. Der Steueröl-Kanal und die Schmieröl-Versorgung sind damit zumindest innerhalb der Kurbelwelle getrennt voneinander ausgeführt. D.h. mit anderen Worten, bei einer Hubkolbenmaschine mit einer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle kann der Steueröl- Kanal auch zur Pleuelschmierung genutzt werden, wobei die Hauptlagersitze jedoch vorzugsweise über einen anderen Ölkanal versorgt werden, entweder innerhalb der Kurbelwelle, insbesondere mit einem separat zum Steueröl-Kanal ausgebildeten Schmieröl- Kanal gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder über das Kurbelwellengehäuse von außen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß dem zweiten Aspekt, weist die Hubkolbenmaschine außerdem ein Kurbelwellengehäuse mit wenigstens einem Ölzuführungskanal auf, wobei wenigstens eine Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals der Kurbelwelle mit einem Ölzuführungskanal des Kurbelwellengehäuses hydraulisch verbunden ist, wobei die Hubkolbenmaschine vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung zum Beaufschlagen eines im Ölzuführungskanal geführten Öls mit einem definierten Öldruck aufweist, insbesondere zum Beaufschlagen mit einem definierten Öldruck unabhängig von einem, in einem zu einem Hauptlagersitz geführten Schmieröl-Kanal anliegenden Hauptöldruck.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine mit einer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder des zweiten Aspekts der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle, ist der Steueröl-Kanal mittels wenigstens einer, zwischen dem Ölzuführungszapfen und einem zugehörigen Kurbelwellengehäuse wenigstens in axialer Richtung wirkenden Dichtung abgedichtet mit dem Ölzuführungskanal des Kurbelwellengehäuses gegenüber dem Schmieröl zur Schmierung wenigstens eines Hauptlagersitzes hydraulisch verbunden, wobei der Steueröl-Kanal vorzugsweise mittels wenigstens eines in axialer Richtung zwischen dem Hauptlagersitz und wenigstens einer Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals angeordneten Dichtringes, insbesondere eines O- Ringes gegenüber dem Hauptlagersitz angedichtet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, insbesondere einer gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Hubkolbenmaschine, ist wenigstens ein an der Kurbelwelle angebundenes Pleuel hydraulisch längenverstellbar und weist einen ersten Hochdruckraum und einen zweiten, jeweils mit einem hydraulischen Arbeitsdruck beaufschlagbaren Hochdruckraum auf, wobei bei Anliegen einer ausreichenden Druckdifferenz zwischen dem ersten Hochdruckraum und dem zweiten Hochdruckraum eine Längenverstellung des Pleuels bewirkbar ist. Dabei weist das Pleuel eine mit dem Schmieröl des Pleuellagersitzes hydraulisch verbundene Drucköl-Zuleitung auf, welche mittels des Steuerventils mit dem ersten Hochdruckraum und/oder dem zweiten Hochdruckraum strömungsverbindbar ist, wobei vorzugsweise in einem ersten Schaltzustand des Steuerventils die Drucköl-Zuleitung mit dem ersten Hochdruckraum strömungsverbunden ist und in einem zweiten Schaltzustand mit dem zweiten Hochdruckraum.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine aufweist.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren, in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführung darstellen können, für die ebenfalls Schutz beansprucht wird, sofern sie technisch sinnvoll ist.
Manche der nachfolgend genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine als auch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Einige dieser Merkmale und Eigenschaften werden nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine als auch für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Dabei zeigt:
Fig. 1 a ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine mit einem an der Kurbelwelle angebundenen Pleuel,
Fig. 1 b den Ausschnitt Y aus Fig. 1 a in vergrößerter Darstellung, Fig. 1 c den Ausschnitt X aus Fig. 1 a in vergrößerter Darstellung und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine mit einem an der Kurbelwelle angebundenen Pleuel.
Das in Fig. 1 a dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle 10 eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100 weist insgesamt fünf Hauptlagersitze 12 mit jeweils einem Hauptlagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle 10 in einem hier nicht dargestellten Kurbelwellengehäuse relativ zum Kurbelwellengehäuse auf. Die Kurbelwelle 10 ist dabei jeweils über die Hauptlagersitze 12 und entsprechende, hier ebenfalls nicht dargestellter Lager im Kurbelwellengehäuse drehbar um die Drehachse L gelagert.
Des Weiteren weist die Kurbelwelle 10 vier Pleuellagersitze 13 mit jeweils einem Pleuellagerzapfen zur drehbaren Anbindung von Pleueln 1 1 an der Kurbelwelle 10 auf, wobei beispielhalber nur die Anbindung des linken Pleuels 1 1 dargestellt ist. Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine 100, welche insbesondere als Hubkolbenbrennkraftmaschine 100 ausgebildet ist, noch drei weitere Pleuel 1 1 aufweist, welche jeweils über die anderen Pleuellagersitze 13 ebenfalls an der Kurbelwelle 10 angebunden sind. Die Pleuel 1 1 sind dabei jeweils, wie bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen üblich, mit hier ebenfalls nicht dargestellten, entlang einer Hubachse jeweils in einem Kolbenzylinder linear oszillierend bewegbaren Kolben verbunden.
Zur Schmieröl-Versorgung der Pleuellagersitze 12 weist die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildete, erfindungsgemäße Kurbelwelle 10 der Hubkolbenbrennkraftmaschine 100 einen Schmieröl-Kanal 17 auf, welcher mit wenigstens einem Hauptlagersitz 12 in hydraulischer Verbindung steht, d.h. strömungsverbunden ist, und jeweils durch die Pleuellagerzapfen in die Pleuellagersitze 13 mündet, so dass den Pleuellagersitzen 13 jeweils von wenigstens einem Hauptlagersitz 12 entnommenes Schmieröl zugeführt werden kann. Dazu weist der Schmieröl-Kanal 17 mehrere, jeweils in eine radiale Außenfläche der Hauptlagerzapfen mündende, nicht näher bezeichnete Eingangsöffnungen auf sowie mehrere, jeweils in eine radiale Außenfläche der Pleuellagerzapfen mündende, ebenfalls nicht näher bezeichnete Ausgangsöffnungen.
Die Schmierung der Hauptlagersitze 12 erfolgt von außen über im Kurbelwellengehäuse angeordnete Ölzuführungskanäle, insbesondere über eine sogenannte Hauptölgalerie, wie sie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, beispielsweise aus der EP 2 581 566 A2, so dass diesbezüglich auf weitere Ausführungen verzichtet wird und auf den bekannten Stand der Technik verwiesen wird.
Die jeweils über die Pleuellagersitze 13 an die erfindungsgemäße Kurbelwelle 10 angebundenen Pleuel 1 1 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als hydraulisch längenverstellbare Pleuel ausgebildet, wobei die Ausgestaltung derartiger Pleuel 1 1 aus dem Stand der Technik ebenfalls grundsätzlich bekannt ist, beispielsweise aus der WO 2015/055582 A2, so dass auf nähere Ausführungen zur Ausgestaltung solcher Pleuel 1 1 an dieser Stelle verzichtet wird und auf den Stand der Technik verwiesen wird.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Pleueln ist dabei in vielen Fällen gemein, dass sie, wie auch die Pleuel 1 1 der erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine, wenigstens eine mit dem Pleuellagersitz hydraulisch verbindbare Öl-Zuleitung aufweisen, über welche das Pleuel derart mit einem hydraulischen Arbeitsdruck beaufschlagt werden kann, dass eine hydraulische Längenverstellung des Pleuels bewirkt werden kann.
Dabei weisen hydraulisch längenverstellbare Pleuel, wie auch die Pleuel 1 1 , üblicherweise zwei teleskopartig, in Längsrichtung des Pleuels zueinander bzw. ineinander verschiebbar angeordnete Pleuelstangenabschnitte auf, welche mit Hilfe eines hydraulischen Arbeitsdruckes ineinandergeschoben bzw. auseinandergezogen werden können, wodurch eine Längenänderung des Pleuels bewirkt wird. Zur Steuerung bzw. zur Einstellung einer Pleuelstangenlänge ist in der Regel wenigstens ein hydraulisch betätigbares Steuerventil vorgesehen, wie auch in diesem Fall, in welchem innerhalb des Pleuels 1 1 ein hydraulisch betätigbares Steuerventil 320 angeordnet ist, siehe Fig. 1 b.
Für eine besonders vorteilhafte Versorgung des Steuerventils 320 mit Steueröl, insbesondere eine Steueröl-Zufuhr unabhängig von einem Schmieröl-Druck, ist die Kurbelwelle 10 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet und weist einen zum Schmieröl-Kanal 17 separat ausgebildeten, ebenfalls innerhalb der Kurbelwelle 10 verlaufenden und zumindest innerhalb der Kurbelwelle 10 nicht mit den Schmieröl-Kanal 17 strömungsverbundenen, jeweils zu den Pleuellagersitzen 13 geführten Steueröl-Kanal 18 mit mehreren Eingangsöffnungen 18E und mehreren Ausgangsöffnungen 18A auf.
Der Steueröl-Kanal 18 ist mit einer Steuer-Zuleitung 19 (Fig. 1 b) des Pleuels 1 1 hydraulisch verbunden bzw. stromungsverbunden, wobei der Steueröl-Kanal 18 in diesem Fall lediglich zur Ölversorgung des Steuerventils 320 dient. Da zur Steuerung des Schaltventils deutlich geringe Drücke erforderlich sind als zur Längenverstellung als solche, insbesondere etwa nur 1 bis 6 bar, im Gegensatz zu einem für die Längenverstellung erforderlichen, hydraulischen Arbeitsdruck von etwa 1600 bar, ist eine einfachere Auslegung der im und/oder am Strömungsweg des Steueröl-Kanals 18 liegenden Bauteile möglich. Insbesondere vereinfacht sich durch die geringeren Steuerdrücke die Betätigung des Steuerventils 320.
Die Bereitstellung des zur Längenverstellung des Pleuels 1 1 erforderlichen Arbeitsdruckes erfolgt über eine mit einer Pleuellagerschmierung 29 des Pleuellagersitzes 13 strömungsverbundene Drucköl-Zuleitung 24, welche über das Steuerventil 320 mit einem ersten Hochdruckraum H 1 sowie einem zweiten Hochdruckraum H2 im Pleuel 1 1 hydraulisch verbunden werden kann, wobei über das Steuerventil 320 gesteuert werden kann, auf weichen Hochdruckraum H1 bzw. H2 der hydraulische Arbeitsdruck aufgebracht werden soll.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in einem ersten, hier nicht dargestellten Schaltzustand des Steuerventils 320 die Drucköl-Zuleitung 24 mit dem ersten Hochdruckraum H1 stromungsverbunden und in einem zweiten, hier dargestellten Schaltzustand mit dem zweiten Hochdruckraum H2, wobei das Schaltventil 320 über einen in der Steuer-Zuleitung 19 anliegenden Steueröl-Druck in den ersten Schaltzustand oder den zweiten Schaltzustand geschaltet werden kann. Zur Einstellung des Steueröl-Drucks im Steueröl- Kanal 18 und damit in der Steuer-Zuleitung 19 im Pleuel weist die Hubkolbenmaschine 100 eine entsprechende Steuerungseinrichtung zum Beaufschlagen des Steueröls mit einem definierten Öldruck auf. Wird, wie in dem in Fig. 1 b dargestellten, zweiten Schaltzustand des Steuerventils 320, der zweite Hochdruckraum H2 durch das Steuerventil 320 mit dem über den Drucköl-Kanal 24 zugeführten, aufgebrachten, hydraulischen Arbeitsdruck beaufschlagt, kann gleichzeitig das Öl aus dem Hochdruckraum H1 über das Steuerventil 320 in einen Ölsumpf 31 zum Druckabbau abgeführt werden. Wird entsprechend in einem ersten Schaltzustand des Steuerventils 320 der erste Hochdruckraum mit dem in der Drucköl-Zuleitung 24 anliegenden hydraulischen Arbeitsdruck beaufschlagt, kann das Öl aus dem zweiten Hochdruckraum H1 über das Steuerventil 320 in den Ölsumpf 31 zum Druckabbau abgeführt werden. Darüber hinaus kann überschüssiges Schmieröl 29 über eine Öl- Drainage 30 aus dem Pleuellagersitz abgeführt werden.
Für eine möglichst optimale Steueröl-Zufuhr zum Pleuel 1 1 über den Steueröl-Kanal 18 weist der Steueröl-Kanal 18 mehrere, winklig zueinander verlaufend angeordnete Kanalabschnitte auf, wobei mehrere Abschnitte dabei jeweils von der Drehachse L der Kurbelwelle 10 schräg durch eine Kurbelwange 14, durch den an diese Kurbelwange 14 angrenzenden Pleuellagerzapfen des zugehörigen Pleuellagersitzes 13 und durch die Kurbelwangenschulter 15 einer weiteren, auf der anderen Seite des Pleuellagersitzes angeordneten Kurbelwange 14 verlaufen. An diese schließt sich jeweils ein weiterer, winklig, insbesondere mit einem Winkel von etwa 70° bis 90°, zum vorher beschriebenen Abschnitt angrenzender Abschnitt an, welcher jeweils durch die Schulterfläche 16 der Kurbelwangenschulter 15 in den Pleuellagersitz 13 mündet, wobei die Ausgangsöffnungen 18A jeweils vollständig innerhalb der Schulterfläche 16 der Kurbelwangenschulter 15 angeordnet sind.
Dazu kann es in einigen Fällen vorteilhaft sein, wenn an der Kurbelwange 14, insbesondere im Bereich der Kurbelwangenschulter 15, ein entsprechender Vorsprung 28 angegossen ist oder in Form eines entsprechend ausgebildeten Zusatzelementes 28 an der Kurbelwangenschulter 15 befestigt ist.
Um das im Steueröl-Kanal 18 geführte Steueröl unabhängig von einem Schmieröl-Druck, insbesondere mit einem definierten Steueröl-Druck, dem Steuerventil 320 zuzuführen, mündet der Steueröl-Kanal 18 jeweils über vollständig innerhalb der Schulterfläche 16 angeordnete Ausgangsöffnungen 18A in die Pleuellagersitze 13, wobei die Schulterflächen 16 dabei jeweils an die Pleuellagerzapfen der Pleuellagersitze 13 angrenzen und diese in axialer Richtung begrenzen.
Mithilfe insbesondere einer, in radialer Richtung innerhalb der Ausgangsöffnung 18A bzw. der Steuer-Zuleitung 19 im Pleuel angeordneten Dichtung 21 , welche insbesondere als O- Ring ausgebildet ist, kann auf einfache Art und Weise der Steueröl-Kanal 18 mit der Steuer- Zuleitung 19 im Pleuel abgedichtet gegenüber dem Schmieröl 29 zur Schmierung des Pleuellagersitzes 13, welches über den Schmieröl-Kanal 17 dem Pleuellagersitz 13 zugeführt wird, hydraulisch verbunden werden. Durch eine zusätzliche, in radialer Richtung außerhalb der Ausgangsöffnung 18A des Steuer-Kanals 18 bzw. der Steuer-Zuleitung 19 im Pleuel angeordnete, weitere Dichtung 21 kann die Abdichtung gegenüber dem Schmieröl 29 zur Schmierung des Pleuellagersitzes 13 noch weiter verbessert werden.
Bei der in Fig. 1 a dargestellten erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100 erfolgt die Steueröl- Versorgung über mehrere Eingangsöffnungen 18E des Steueröl-Kanals 18, welche jeweils in eine radiale Außenfläche 25 eines Ölzuführungszapfens 23 der Kurbelwelle 10 münden und über einen radialen Kanalabschnitt sowie einen axialen Kanalabschnitt mit den übrigen Kanalabschnitten des Steueröl-Kanals 18 strömungsverbunden sind, siehe Fig. 1 c.
Dabei sind die Eingangsöffnungen 18E des Steueröl-Kanals 18 mit einem Ölzuführungskanal 22 im Kurbelwellengehäuse 27 hydraulisch verbunden, wobei die Eingangsöffnungen 18E bzw. der Steueröl-Kanal 18 dabei jeweils abgedichtet gegenüber einem benachbarten Hauptlagersitz 12 mit dem Ölzuführungskanal 22 des Kurbelwellengehäuses 27 über Dichtungen 26, die zumindest in axialer Richtung dichtend gegenüber dem Hauptlagersitz 12 bzw. der Schmierung des Hauptlagersitzes 12 wirken, hydraulisch verbunden sind, so dass eine Steueröl-Zufuhr über den Steueröl-Kanal 18 mit einem Steueröl-Druck unabhängig von einem Hauptöldruck möglich ist. Die Dichtungen 26 sind ebenfalls als Dichtungsringe in Form von O-Ringen ausgebildet.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle 20 mit einem daran angebundenen Pleuel 1 1 als Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 200, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen ist.
Die in Fig. 2 dargestellte, erfindungsgemäße Kurbelwelle 20 ist gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet und weist im Unterschied zu der zuvor beschriebenen, gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle 10 lediglich einen innerhalb der Kurbelwelle 20 verlaufenden Öl-Kanal 18 auf, der insbesondere als Steueröl-Kanal 18 dient und erfindungsgemäß jeweils durch vollständig innerhalb der Schulterfläche 16 der Kurbelwangenschulter 15 angeordnete Ausgangsöffnungen 18A in die Pleuellagersitze 13 mündet.
Im Unterschied zu der zuvor anhand der Fig. 1 a bis 1 c beschriebenen, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Kurbelwelle 10 ist bei dieser erfindungsgemäßen Kurbelwelle 20 kein separater Schmieröl-Kanal 17 zur Schmierung der Pleuellagersitze 13 vorgesehen, so dass die Schmierung der Pleuellagersitze 13 anderweitig erfolgen muss.
In diesem Fall erfolgt die Schmierung der Pleuellagersitze 13 über den Steueröl-Kanal 18, welcher über die Eingangsöffnung 18E, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel und eine entsprechende hydraulische Verbindung mit einem Ölzuführungskanal 22 im Kurbelwellengehäuse 27, mit dem hierfür erforderlichen Öl versorgt wird. D.h. bei der Kurbelwelle 20 der Hubkolbenmaschine 200, werden das zur Steuerung des Steuerventils 320 erforderliche Steueröl und das zur Schmierung der Pleuellagersitze 13 erforderliche Schmieröl durch den gleichen Ölzuführungskanal, insbesondere durch den Steueröl-Kanal 18, zu den Pleuellagersitzen 13 geführt.
Wie bei der zuvor beschriebenen Hubkolbenmaschine 100 steht der Steueröl-Kanal 18 ebenfalls nicht in hydraulischer Verbindung mit den Hauptlagersitzen 12, um das im Steueröl-Kanal 18 geführte Öl mit einem Druck unabhängig vom Hauptöldruck beaufschlagen zu können, wenn auch nicht unabhängig von einem Schmieröl-Druck zur Schmierung der Pleuellagersitze 13.
Um eine ausreichende Schmierung der Pleuellagersitze 13 zu gewährleisten, ist im Vergleich zur zuvor beschriebenen Hubkolbenmaschine 100 jeweils in radialer Richtung innerhalb der Ausgangsöffnungen 18A, über welche der Steueröl-Kanal 18 jeweils in die Pleuellagersitze 13 mündet, keine Dichtung 21 vorgesehen, so dass eine ungehinderte Ölzufuhr zur Pleuellagerfläche gewährleistet ist. In einigen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, wenn die zweite, in radialer Richtung außerhalb von der Ausgangsöffnung angeordnete zweite Dichtung 21 entfällt.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, vom Steueröl-Kanal 18 zusätzliche, hier nicht dargestellte Abzweigungen vorzusehen, welche jeweils durch die Pleuellagerzapfen in die Pleuellagerfläche münden, ähnlich dem Schmieröl-Kanal 17, der anhand der Fig. 1 a bis 1 c beschriebenen erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 200 hat zwar gegenüber der anhand der Fig. 1 a bis 1 c beschriebenen erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100 den Nachteil, dass das im Steueröl-Kanal 18 geführte Steueröl nicht unabhängig von der Pleuelölschmierung 29 mit einem Druck beaufschlagt werden kann. Die Ausgestaltung hat jedoch gegenüber der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100 den Vorteil, dass in die Kurbelwelle 20 nur ein Ölkanal 18 einzubringen ist, was aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhaft ist.
Die Schmierung der Hauptlagersitze 12 erfolgt, wie bei dem zuvor beschriebenen, ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 100 vorzugsweise ebenfalls von außen über im Kurbelwellengehäuse angeordnete Ölzuführungskanäle.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl von Abwandlungen zu den beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste:
10, 20 erfindungsgemäße Kurbelwelle
1 1 längenverstellbares Pleuel
12 Hauptlagersitz
13 Pleuellagersitz
14 Kurbelwange
15 Kurbelwangenschulter
16 Schulterfläche
17 Schmieröl-Kanal
18 Steueröl-Kanal
18A Ausgangsöffnung des Steueröl-Kanals
18E Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals
19 Steuer-Zuleitung im Pleuel
21 Dichtring zur Abdichtung der Ausgangsöffnung des Steueröl-Kanals gegenüber der Pleuellagerschmierung des Pleuellagersitzes
22 Ölzuführungskanal im Kurbelwellengehäuse
23 Ölzuführungszapfen
24 Drucköl-Zuleitung
25 radiale Außenfläche des Ölzuführungszapfens
26 Dichtring zur Abdichtung der Eingangsöffnung des Steueröl-Kanals gegenüber der Hauptlagerschmierung
27 Kurbelwellengehäuse
28 Vorsprung an der Kurbelwellenschulter
29 Pleuelschmierung
30 Öl-Drainage
31 Ölsumpf
320 Steuerventil
100, 200 erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine
H1 Erster Hochdruckraum
H2 Zweiter Hochdruckraum
L Drehachse der Kurbelwelle

Claims

Patentansprüche
1 . Kurbelwelle (10) für eine Hubkolbenmaschine (100), insbesondere für eine
Hubkolbenbrennkraftmaschine (10), wobei die Kurbelwelle (10)
- wenigstens einen Hauptlagersitz (12) mit einem Hauptlagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle (10) in einem Kurbelwellengehäuse (27) relativ zum Kurbelwellengehäuse (27),
- wenigstens einen Pleuellagersitz (13) mit einem Pleuellagerzapfen zur drehbaren Anbindung eines Pleuels (1 1 ) an der Kurbelwelle (10), sowie
- einen innerhalb der Kurbelwelle (10) verlaufenden Schmieröl-Kanal (17) zur
Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes (13) mit Schmieröl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) wenigstens einen, zum
Schmieröl-Kanal (17) separat ausgebildeten, innerhalb der Kurbelwelle (10) verlaufenden und zumindest innerhalb der Kurbelwelle (10) nicht mit dem Schmieröl- Kanal (17) strömungsverbundenen, zu wenigstens einem Pleuellagersitz (13) geführten Steueröl-Kanal (18) mit wenigstens einer Eingangsöffnung (18E) und wenigstens einer Ausgangsöffnung (18A) aufweist.
2. Kurbelwelle (10, 20) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine (10, 20), wobei die Kurbelwelle (10, 20)
- wenigstens einen Hauptlagersitz (12) mit einem Hauptlagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle (10, 20) in einem Kurbelwellengehäuse (27) relativ zum Kurbelwellengehäuse (27),
- wenigstens einen Pleuellagersitz (13) mit einem Pleuellagerzapfen zur drehbaren Anbindung eines Pleuels (1 1 ) an der Kurbelwelle (10, 20),
- wenigstens eine Kurbelwange (14) mit einer Kurbelwangenschulter (15) mit einer Schulterfläche (16) und
- wenigstens einen innerhalb der Kurbelwelle (10, 20) verlaufenden Steueröl-Kanal (18) mit wenigstens einer Eingangsöffnung (18E) und wenigstens einer Ausgangsöffnung (18A) aufweist, welcher zu wenigstens einem Pleuellagersitz (13) geführt ist, - wobei wenigstens ein Pleuellagersitz (13) in axialer Richtung durch eine an den Pleuellagerzapfen des Pleuellagersitzes (13) angrenzende Schulterfläche (16) einer Kurbelwangenschulter (15) begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl-Kanal (18) in wenigstens einen
Pleuellagersitz (13) durch eine vollständig innerhalb der Schulterfläche (16) der Kurbelwangenschulter (15) angeordnete Ausgangsöffnung (18A) mündet.
3. Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Kurbelwelle (10, 20) derart ausgebildet ist, dass der Steueröl-Kanal (18) mit einer Steuer-Zuleitung (19) eines an der Kurbelwelle (10, 20) angebundenen Pleuels (1 1 ) abgedichtet gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung (29) des Pleuellagersitzes (13) hydraulisch verbindbar ist.
4. Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10, 20) wenigstens eine Kurbelwange (14) mit einer
Kurbelwangenschulter (15) mit einer Schulterfläche (16) aufweist, wobei wenigstens ein Pleuellagersitz (13) in axialer Richtung durch eine an den Pleuellagerzapfen des Pleuellagersitzes (13) angrenzende Schulterfläche (16) einer Kurbelwangenschulter (15) begrenzt ist, und wobei der Steueröl-Kanal (18) mit einer vollständig innerhalb der Schulterfläche (16) angeordneten Ausgangsöffnung (18A) in den Pleuellagersitz (13) mündet.
5. Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kurbelwelle (10, 20) derart ausgebildet ist, dass der Steueröl-Kanal (18) mittels wenigstens einer, in radialer Richtung innerhalb und/oder außerhalb der
Ausgangsöffnung (18A) anordbaren, zwischen einem an der Kurbelwelle (10, 20) angebundenen Pleuel (1 1 ) und der Schulterfläche (16) wirkenden Dichtung (21 ) abdichtbar gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung (29) des Pleuellagersitzes (13) ist.
6. Kurbelwelle (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl- Kanal (18), vorzugsweise auch, zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes (13) ausgebildet ist, wobei der Steueröl-Kanal (18) vorzugsweise kurbelwellenseitig nicht mit der Schmieröl-Versorgung eines Hauptlagersitzes (12) strömungsverbunden oder strömungsverbindbar ist.
7. Kurbelwelle (10, 20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10, 20) derart ausgebildet ist, dass wenigstens eine Eingangsöffnung (18E) des Steueröl-Kanals (18) mit einem
Ölzuführungskanal (22) eines zugehörigen Kurbelwellengehäuses (27) hydraulisch verbindbar ist, wobei die Kurbelwelle (10, 20) zur hydraulischen Verbindung des Steueröl-Kanals (18) mit dem Ölzuführungskanal (22) des Kurbelwellengehäuses (27), insbesondere zur hydraulischen Verbindung wenigstens einer Eingangsoffnung (18E) des Steueröl-Kanals (18) mit dem Ölzuführungskanal (22), vorzugsweise einen Ölzuführungszapfen (23) aufweist, in welchem wenigstens eine
Eingangsoffnung (18E) des Steueröl-Kanals (18) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Eingangsoffnung (18E) des Steueröl-Kanals (18) insbesondere in einer radialen Außenfläche (25) des Ölzuführungszapfens (23) angeordnet ist.
8. Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kurbelwelle (10, 20) derart ausgebildet ist, dass der Steueröl-Kanal (18) mittels wenigstens einer, zwischen dem Ölzuführungszapfen (23) und einem zugehörigen Kurbelwellengehäuse (27) wenigstens in axialer Richtung wirkenden Dichtung (26) mit dem Ölzuführungskanal (22) des Kurbelwellengehäuses (27) abgedichtet gegenüber dem Schmieröl zur Schmierung wenigstens eines Hauptlagersitzes (12) hydraulisch verbindbar ist.
9. Hubkolbenmaschine (100, 200), insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine (100, 200), mit einer Kurbelwelle (10, 20), dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10, 20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
10. Hubkolbenmaschine (100, 200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenmaschine wenigstens ein am Pleuelzapfen wenigstens eines
Pleuellagersitzes (13) angebundenes Pleuel (1 1 ) mit einer Steuer-Zuleitung (19) aufweist, insbesondere ein hydraulisch längenverstellbares Pleuel (1 1 ) mit wenigstens einem hydraulisch betätigbaren, in hydraulischer Verbindung mit der Steuer-Zuleitung (19) stehenden Steuerventil (320), wobei der Steueröl-Kanal (18) der Kurbelwelle (10, 20) mit der Steuer-Zuleitung (19) hydraulisch verbunden ist, insbesondere zur Ölversorgung des Steuerventils (320).
1 1 . Hubkolbenmaschine (100) nach Anspruch 9 oder 10, insbesondere mit einer
Kurbelwelle (10) nach 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl-Kanal (18) abgedichtet gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung (29) des
Pleuellagersitzes (13) mit der Steuer-Zuleitung (19) hydraulisch verbunden ist.
12. Hubkolbenmaschine (100) nach Anspruch 1 1 , insbesondere mit einer Kurbelwelle (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl-Kanal (18) mittels wenigstens einer, in radialer Richtung innerhalb und/oder außerhalb der
Ausgangsöffnung (18A) anordbaren, zwischen einem mit der Kurbelwelle (10, 20) verbundenen Pleuel (1 1 ) und der Schulterfläche (16) wirkenden Dichtung gegenüber einem Schmieröl zur Schmierung (29) des Pleuellagersitzes (13) abgedichtet ist, wobei vorzugsweise eine erste Dichtung in radialer Richtung innerhalb der
Ausgangsöffnung (21 ) angeordnet ist, und eine zweite Dichtung (21 ) in radialer Richtung außerhalb der Ausgangsöffnung.
13. Hubkolbenmaschine (200) nach Anspruch 9 oder 10, insbesondere mit einer
Kurbelwelle (20) nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl-Kanal (18), vorzugsweise auch, zur Schmieröl-Versorgung wenigstens eines Pleuellagersitzes (13) dient, wobei der Steueröl-Kanal (18) vorzugsweise nicht mit der Schmieröl-Versorgung eines Hauptlagersitzes (12) strömungsverbunden ist.
14. Hubkolbenmaschine (100, 200) nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, insbesondere mit einer Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 7, wobei die
Hubkolbenmaschine außerdem ein Kurbelwellengehäuse (27) mit wenigstens einem Ölzuführungskanal (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Eingangsöffnung (18E) des Steueröl-Kanals (18) der Kurbelwelle (10, 20) mit einem Ölzuführungskanal (22) des Kurbelwellengehäuses (27) hydraulisch verbunden ist, und wobei die Hubkolbenmaschine (100, 200) vorzugsweise eine
Steuerungseinrichtung zum Beaufschlagen eines im Ölzuführungskanal (22) geführten Öls mit einem definierten Öldruck aufweist, insbesondere zum Beaufschlagen mit einem definierten Öldruck unabhängig von einem, in einem zu einem Hauptlagersitz (12) geführten Schmieröl-Kanal (17) anliegenden
Hauptöldruck.
15. Hubkolbenmaschine (100, 200) nach Anspruch 14, insbesondere mit einer
Kurbelwelle (10, 20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueröl- Kanal (18) mittels wenigstens einer, zwischen dem Ölzuführungszapfen (23) und einem zugehörigen Kurbelwellengehäuse (27) wenigstens in axialer Richtung wirkenden Dichtung (26), mit dem Ölzuführungskanal des Kurbelwellengehäuses (22) abgedichtet gegenüber dem Schmieröl zur Schmierung wenigstens eines Hauptlagersitzes (12) hydraulisch verbunden ist, wobei der Steueröl-Kanal (18) vorzugsweise mittels wenigstens eines in axialer Richtung zwischen einem
Hauptlagersitz (12) und wenigstens einer Eingangsöffnung (18E) des Steueröl- Kanals (18) angeordneten Dichtringes (26), insbesondere eines O-Ringes (26), gegenüber dem Hauptlagersitz (12) abgedichtet ist.
16. Hubkolbenmaschine (100, 200) nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein an der Kurbelwelle (10, 20) angebundenes Pleuel (1 1 ) hydraulisch längenverstellbar ist und einen ersten Hochdruckraum (H1 ) und einen zweiten, jeweils mit einem hydraulischen
Arbeitsdruck beaufschlagbaren Hochdruckraum (H2) aufweist, wobei bei Anliegen einer ausreichenden Druckdifferenz zwischen dem ersten Hochdruckraum (H1 ) und dem zweiten Hochdruckraum (H2) eine Längenverstellung des Pleuels (1 1 ) bewirkbar ist, wobei das Pleuel (1 1 ) eine mit dem Schmieröl des Pleuellagersitzes (13) hydraulisch verbundene Drucköl-Zuleitung (24) aufweist, welche mittels des Steuerventils (320) mit dem ersten Hochdruckraum (H1 ) und/oder dem zweiten Hochdruckraum (H2) strömungsverbindbar ist, und wobei vorzugsweise in einem ersten Schaltzustand des Steuerventils (320) die Drucköl-Zuleitung (24) mit dem ersten Hochdruckraum (H1 ) strömungsverbunden ist und in einem zweiten
Schaltzustand mit dem zweiten Hochdruckraum (H2). Fahrzeug mit einer Hubkolbenmaschine (100, 200), insbesondere mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine (100, 200), dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenmaschine (100, 200) nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 16 ausgebildet ist.
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