WO2021209283A1 - Longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine - Google Patents

Longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
WO2021209283A1
WO2021209283A1 PCT/EP2021/058947 EP2021058947W WO2021209283A1 WO 2021209283 A1 WO2021209283 A1 WO 2021209283A1 EP 2021058947 W EP2021058947 W EP 2021058947W WO 2021209283 A1 WO2021209283 A1 WO 2021209283A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connecting rod
threaded bushing
chamber
compression
adjustment
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/058947
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Voigt
Original Assignee
VOIGT, Daniel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102020002316.9A external-priority patent/DE102020002316B3/en
Priority claimed from DE102020003107.2A external-priority patent/DE102020003107A1/en
Priority claimed from DE102020006119.2A external-priority patent/DE102020006119A1/en
Priority claimed from DE102021000410.8A external-priority patent/DE102021000410A1/en
Application filed by VOIGT, Daniel filed Critical VOIGT, Daniel
Priority to DE112021002409.4T priority Critical patent/DE112021002409A5/en
Publication of WO2021209283A1 publication Critical patent/WO2021209283A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a variable-length connecting rod according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of claim 21.
  • the degree of efficiency relevant to the fuel consumption of a reciprocating piston internal combustion engine increases as the compression ratio increases.
  • the maximum compression ratio that can be achieved is limited, particularly in fill-regulated gasoline engines.
  • an eccentric arranged between a piston pin and the small connecting rod can be arranged on a conventionally one-piece connecting rod with a small and a large connecting rod.
  • the distance between the piston pin and the large connecting rod eye is then variable with the resulting compression adjustment.
  • a mechanical adjustment of a connecting rod length by means of a thread adjustment is possible, with a rotatable threaded element connecting a connecting rod upper part with a connecting rod lower part in the case of a connecting rod then formed in several parts.
  • a cylinder-piston unit arranged in a multi-part connecting rod can directly adjust the connecting rod length.
  • DE102016117875A1 shows a solution for a compression adjustment with a connecting rod for a reciprocating piston internal combustion engine, in the small connecting rod eye of which a pivotable eccentric is arranged. This is supported hydraulically on the connecting rod via two lever arms and two pistons. While the eccentric is adjusted by periodically changing connecting rod forces, the hydraulic pistons control the multi-stage compression adjustment, which takes place over several motor cycles, and use non-return valves as return locks.
  • DE102020001743A1 provides a solution for a reciprocating internal combustion engine in which an eccentric arranged between a piston pin and a connecting rod head is pretensioned by a return spring. While the adjustment to a low compression ratio takes place mainly through piston gas forces, the return spring supports the adjustment to a high compression ratio.
  • a brake spring delays the adjustment speed before locking the eccentric by means of two bolts in two compression end positions.
  • a changeover valve located in the connecting rod cover to adjust the compression alternately applies oil pressure to the bolts.
  • DE102010061361 A1 shows a changeover valve for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine, which is arranged in a connecting rod with a connecting rod length that can be adjusted by an eccentric.
  • the switching valve is acted upon by the oil pressure of the reciprocating internal combustion engine and switches the compression ratio depending on the changeable height of the oil pressure.
  • DE102019102413A1 shows a threaded element with two self-locking threads formed in opposite directions, which connects a connecting rod lower part with a connecting rod upper part.
  • the twisting of the threaded element takes place via mechanically activated actuation contacts that use the rotary-translational connecting rod movement.
  • the AT519012A4 shows a length-adjustable connecting rod in which a connecting rod lower part is connected to a connecting rod upper part via a non-self-locking screw gear.
  • a switchable locking device for the helical gear is formed out as an adjustable wedge element.
  • DE102017107720A1 shows a hydraulic solution for a length-adjustable connecting rod, a connecting rod lower part being connected to a displaceable connecting rod upper part via a cylinder-piston unit.
  • the piston which can be acted upon hydraulically on both sides, transmits the connecting rod forces and adjusts the connecting rod length.
  • the reciprocating internal combustion engine is designed as a gasoline engine with at least one cylinder, with a two-stage compression adjustment being provided between a high and a low compression ratio.
  • a reciprocating piston transmits the gas forces acting on it from a combustion chamber via a piston pin to a length-adjustable connecting rod, which is supported on a crank pin of a crankshaft and thereby generates a corresponding torque.
  • the multi-part connecting rod essentially has a connecting rod upper part enclosing the piston pin and a connecting rod lower part mounted on the crank pin of the crankshaft, which are connected via a rotatable threaded element.
  • the threaded element is preferably designed as a threaded bushing with two internal threads running in opposite directions, each of which engages with corresponding external threads of the connecting rod upper part and the connecting rod lower part.
  • An anti-twist device between the lower part of the connecting rod and the upper part of the connecting rod prevents de ren relative rotation to one another. It is preferably formed by an elongated hole belonging to the connecting rod lower part, in which a guide pin belonging to the connecting rod upper part can be moved in the adjustment direction. By placing the guide pin on the ends of the elongated hole Adjustment can be limited in two end positions of the two-stage compression adjustment.
  • the compressive or tensile forces transmitted by the connecting rod generate a corresponding adjustment torque on the threaded bushing, depending on the size of the thread pitch.
  • the adjustment torque is greater than the thread friction torque, so that there is no self-locking against twisting with them.
  • the solution according to the invention uses this effect of high helix threads, which is widely used in technology, for the compression adjustment, by acting longitudinal forces of the connecting rod when the threaded bushing is not rotationally fixed, thereby causing a length adjustment of the connecting rod between an upper and a lower compression end position.
  • the threaded bushing is subsequently fixed in the respective end position, for example by locking it by means of form-fitting bolts, there is a correspondingly high or low compression ratio.
  • a complete compression adjustment from one to the other end position requires an adjustment period that depends on the adjustment speed.
  • a complete compression adjustment can be achieved during a single piston stroke, for example a reduction in compression during the working stroke with a relatively high force of the reciprocating piston then due to the combustion pressure.
  • the resulting high adjustment speed must be sufficiently reduced by at least one suitable braking device before reaching the end position in order to avoid mechanical damage.
  • the pitch of the coarse thread of the threaded bushing should preferably only be selected so large that the connecting rod pressure and tensile forces acting on the connecting rod cause the threaded bushing to be safely rotated for a complete adjustment of the compression when the threaded bushing is not fixed.
  • an effective freewheel device is additionally required in order to allow the adjustment to take place only in one direction despite periodically changing connecting rod pressure and connecting rod tensile forces.
  • the effective direction of this freewheel device must be designed to be switchable.
  • a ball freewheel arranged on the threaded bushing can preferably be provided, which is designed to be hydraulically switchable with regard to its blocking direction.
  • the restoring spring is preferably designed as a torsion spring that engages on the rotatable threaded bushing and wraps around it. Their inertia forces, which increase with increasing operating speed, are preferably supported in radial guide contours of the outer circumferential surface of the threaded bushing.
  • a compression spring could additionally be arranged between the upper part of the connecting rod and the lower part of the connecting rod. Compared to the torsion spring, however, it would have to be compact on the one hand due to the limited space and on the other hand have a relatively high level of force.
  • the threaded bushing Before reaching the respective end position, it is necessary to slow down the adjustment speed in order not to overload effective stops in the end positions.
  • the threaded bushing must be reliably fixed in the respective end positions when the compression ratio is set to high or low.
  • the fixation can be done in a known manner by positive locking by means of locking bolts or at least by frictional locking. After the respective fixation is canceled, the compression is then adjusted again by the changing connecting rod forces, whereby the threaded bushing rotates into the other end position, in which it is then to be fixed again.
  • the hydraulic braking device used is preferably a chamber located between the upper connecting rod part and the lower connecting rod part and enclosed by the threaded bushing, the oil filling of which must be displaced when the connecting rod is shortened.
  • a throttled oil outflow for example via a correspondingly designed thread play of the threaded bushing, with the resulting pressure increase in the chamber, can cause an adjustment dampening while the adjustment process is in progress. If the oil drain is additionally closed before reaching the end position, before given by the moving threaded bushing, the adjustment speed is greatly slowed down by a resulting large increase in pressure in the chamber.
  • the connecting rod when the connecting rod is shortened, it is also possible to brake the adjustment speed mechanically by means of a spring, preferably by means of a disc spring.
  • the threaded bushing rests against the disc spring before reaching the end position, the subsequently increasing preload of which effectively brakes the adjustment.
  • the oil drain from the chamber can advantageously be closed at the same time by the threaded bushing on the disc spring.
  • the disc spring nor the chamber can be used for effective adjustment braking in the case of a connecting rod extension due to the connecting rod upper part moving away from the connecting rod lower part.
  • the oil-filled elongated hole used to prevent rotation is preferably used for hydraulic connecting rod braking, in which the moving guide pin is supported towards the end of the adjustment on an oil pad of a closed elongated hole chamber.
  • a bypass groove attached to the elongated hole prevents the pressure increase in the elongated hole chamber during the adjustment process until shortly before reaching the end position.
  • a brake sleeve enclosing the threaded bushing with pretension is preferably used. It is designed with a longitudinal slot and is supported against rotation by a form fit on the connecting rod, whereby it advantageously exerts a braking frictional torque on the threaded bushing in both adjustment directions compared to the other braking devices. With ge certain rotational play of the brake sleeve supported on the connecting rod, the braking only takes effect with a delay before the end of the respective adjustment.
  • a chamber located between the brake sleeve and the threaded bushing can be controlled by oil pressure. impact reduce the effective preload of the brake sleeve and thus its braking effect.
  • the type of braking force support is also decisive for the level of the braking effect of the brake sleeve.
  • the friction forces of the brake sleeve are supported by a compressive force acting on the rotary support, whereby the brake sleeve is compressed or "pressed” by the friction forces transmitted to it by the threaded bush.
  • the brake sleeve In the case of an alternative support via two noses of the brake sleeve arranged on both sides of the longitudinal slot, which are supported in a recess in the lower part of the connecting rod, the brake sleeve is "pulled” by the frictional forces acting on it.
  • a “pulled” brake sleeve brings about a beneficial increase in the frictional force, while a “pressed” brake sleeve results in a reduction in the frictional force.
  • an improvement in function can also be achieved if the braking effect of the brake sleeve is reduced in the adjustment direction and increased in the opposite direction.
  • an adjustment stop is additionally arranged between the two lugs supported in the recess, which is switchable remplibil det for supporting the brake sleeve and only activates one of the two lugs. If the activated nose in the adjustment direction of the threaded bushing causes a brake force reduction due to a “pressed brake sleeve” and, contrary to the adjustment direction, an increased braking force due to a “pulled brake sleeve”, this supports the compression adjustment. In the event of an undesired reset, however, an increased braking effect of the brake sleeve is effective. As a result, a reset lock required for a multi-stage compression adjustment is relieved or even dispensable.
  • a changeover valve to which oil pressure is applied is preferably used.
  • it triggers the compression switch-over when a certain operating oil pressure is exceeded or not reached, which can be adjusted as required by an engine control unit of the reciprocating internal combustion engine.
  • the changeover valve then hydraulically effects the compression changeover in four ways, by a) alternately pressurizing the bolts locking the threaded bushing, b) changing the locking direction of the reversible return lock, c) alternating pressurization of the chamber of the brake sleeve, d) switching over the adjustment stop of the brake sleeve.
  • the threaded bushing In the end position reached after each compression adjustment, the threaded bushing can already be sufficiently rotationally fixed by frictional engagement if the friction force of the brake sleeve is sufficiently high. Otherwise, a form-fitting Verrie gelation of the threaded bushing by bolts is required in a known manner.
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention with a threaded bushing enclosed by a brake sleeve of a length-adjustable connecting rod.
  • Figure 2 shows a sectional view of the connecting rod with the compression ratio set high.
  • Figure 3 shows a sectional view of the connecting rod with the compression ratio set low.
  • FIG. 4 shows an alternatively designed brake sleeve.
  • FIG. 5 shows a sectional view of FIG. 4.
  • Figures 6 to 8 show the brake sleeve and the threaded bushing with freewheel in different positions.
  • Figures 9 and 10 show the threaded bushing with bolts locking them in various positions.
  • Figures 11 and 12 show an alternative designed brake sleeve.
  • Figures 13 and 14 show an adjustment stop of the brake sleeve in two switching positions.
  • a preferred embodiment of the invention is shown for a reciprocating internal combustion engine with at least one cylinder.
  • cylinder 1 is a along a cylinder axis 2 movable reciprocating piston 3 is arranged.
  • the cylinder 1 is closed by a cylinder head 4, whereby a combustion chamber 5 is formed between the reciprocating piston 3 and the cylinder head 4.
  • the reciprocating piston 3 acted upon by the variable gas pressure in the combustion chamber 5 transmits the resulting gas forces as well as piston mass forces via a piston pin 6 to a connecting rod 7, which is supported on a crank pin 8 of a crankshaft 9 and thereby generates a corresponding torque of the reciprocating internal combustion engine in a known manner.
  • the multi-part connecting rod 7 has a connecting rod upper part 10 receiving the piston pin 6 and a connecting rod lower part 11 which is screwed to a connecting rod cover 12 on the crank pin 8.
  • a threaded bushing 14 is arranged, which connects the connecting rod upper part 10 with the connecting rod lower part 11 via two oppositely aligned threaded connections.
  • a pre-tensioned torsion spring 15 exerts an advantageous pre-tensioning torque on the threaded bushing 14 in the sense of a connecting rod extension.
  • the combustion pressure prevailing in the combustion chamber 5 causes a correspondingly resulting connecting rod pressure force that generates an adjusting torque on the threaded bushing 14.
  • the adjustment torque acting on it leads to a shortening of the connecting rod 7 to the lower end position at a low compression ratio via its non-self-locking Ge threaded connections.
  • the torsion spring 15 is increasingly biased.
  • a switchable fixation of the threaded bushing is to be made, for which purpose a switching valve 65 arranged in the connecting rod cover 12 uses the oil pressure prevailing on the crank pin 8 during operation of the reciprocating internal combustion engine.
  • a brake sleeve 16 enclosing it is provided for braking the rotatable threaded debuchse 14. It is elastically pre-tensioned and has a longitudinal slot 17 which is widened to form a recess 18.
  • a rotary support 19 of the connecting rod lower part 11 protrudes into the recess 18 and supports the brake sleeve 16 with a certain torsional backlash. When it rests on the rotary support 19, the brake sleeve 16 generates a friction torque which brakes the threaded bushing 14 in both adjustment directions.
  • FIG. 2 shows a sectional view of FIG. 1 from the left of the multi-part connecting rod 7, the crank pin 8 of the crankshaft 9 being in its lowest position and thus the reciprocating piston 3 being in its bottom dead center.
  • the piston pin 6 is in the upper Endpo position E1 at a maximum length L1 of the connecting rod 7 and then set high compression ratio Ver.
  • the threaded bushing 14 is in engagement via a first internal thread 38 with a left-hand connecting rod upper part external thread 25 of the connecting rod upper part 10. Furthermore, a two th internal thread 38a of the threaded bushing 14 is engaged with a right-hand connecting rod lower part external thread 20 of the connecting rod lower part 11.
  • the internal and external threads 38, 38a, 20 and 25 are preferably designed as trapezoidal threads.
  • the connecting rod lower part 11 protrudes with a guide mandrel 21 into a guide bore 22 of the connecting rod upper part 10.
  • a Füh approximately bolt 23 is arranged on it, which is displaceable in an elongated hole 24 of the guide mandrel 21 in Verstellrich device.
  • the guide pin 23 acts when planted at the upper end of the elongated hole 24 as an adjustment in the end position E1.
  • the elongated hole is permanently filled with oil via a hydraulic connection to the switchover valve 65.
  • a bypass groove 24b on the elongated hole 24 is used for pressure compensation during the adjustment process.
  • the torsion spring 15 is supported on the one hand on the connecting rod upper part 10 and on the other hand on the threaded bushing 14 from Ge.
  • a circumferential surface of the threaded bushing 14 that is enclosed by it is formed with radial guide contours 15a, in which the windings are guided loosely when the torsion spring 15 is less tensioned and closely when the torsion spring 15 is tensioned.
  • a compression spring 34 can also be arranged between the connecting rod upper part 10 and the connecting rod lower part 11.
  • the threaded bushing 14 enclosing the external threads 20 and 25 is guided on a Rundzap fen 26 of the lower connecting rod part 11. In its position shown corresponding to the connecting rod length L1, the threaded bushing 14 is at an axial distance both from a step 27 formed by the transition from the round pin 26 to the connecting rod lower part 11 and from the connecting rod upper part 10.
  • the brake sleeve 16 which is arranged with frictional engagement on the threaded bushing 14, is supported via its recess 18 with torsional backlash on the rotary support 19 of the connecting rod lower part 11.
  • An operationally reliable fixation of the threaded bushing 14 in the end position E1 takes place in a known manner in a form-fitting manner by a first bolt 31 protruding into a conical bore 30 of the threaded bushing 14.
  • the conical bore 30 can be acted upon by oil pressure via a groove 30a.
  • a reset lock is required between the threaded bushing 14 and the connecting rod 7 for a multi-stage compression adjustment that takes place over a number of working cycles, with the connecting rod forces changing periodically as a result.
  • It is preferably designed as a freewheel 28 with a Sperrku gel 29, the blocking direction of which is hydraulically switchable via the switching valve 65 arranged in the connecting rod cover 12.
  • annular chamber 32 is formed between the external thread 20 and the external thread 25, which is permanently filled with oil via an oil supply line from the switching valve 65.
  • E1 compaction lowering the torsion spring 15 and the compression spring 34 are increasingly tensioned.
  • the oil in the annular chamber 32 is preferably displaced into the environment via a defined thread play between the internal thread 38 and the external thread 25, whereby the adjustment process takes place in a decelerating manner as a result of the pressure increase in the annular chamber 32.
  • a backstop in the oil supply line to the annular chamber 32 prevents oil from flowing back when the pressure rises, for example through a check valve 64 in the connecting rod cover 11.
  • the upper connecting rod part 10 is supported via the clamped plate 33 and the threaded bushing 14 directly on the step 27 of the lower connecting rod part 11, whereby the threaded connections of the threaded bushing 14 are advantageously relieved.
  • the Federwin applications of the now maximally pre-tensioned torsion spring 15 have contracted almost free of play in the end position E2 in the guide contours 15a of the threaded bushing 14, especially at high operating speeds, to support the spring mass forces in an operationally reliable manner. As a result of this, as well as because of the connecting rod pressure forces transmitted directly via the threaded bushing 14, a high level of operational reliability of the length-adjustable connecting rod 7 is guaranteed up to the maximum operating speed.
  • the switching valve 65 again changes the pressurization of the adjustment-relevant components.
  • the preloaded torsion spring 15 and the compression spring 34 and periodically occurring tensile forces on the connecting rod 7 via the external threads 20 and 25 cause the threaded bushing 14 to rotate in the sense of a connecting rod extension.
  • the freewheel 28 that is also switched ensures a clear adjustment direction.
  • the system causes the Brake sleeve 16 on the left-hand side of the rotary support 19 then decelerates the threaded bushing 14 again by frictional engagement.
  • the guide pin 23 moves up to the obe Ren end of the elongated hole 24. From an elongated hole chamber 24a located above the guide pin 23, the oil contained in it is initially displaced via the bypass groove 24b during the adjustment process. Shortly before reaching the end position E1, however, the guide pin 23 closes the bypass groove 24b, as a result of which the oil enclosed in the elongated hole chamber 24a causes a hydraulic braking of the adjustment speed due to an increase in pressure. In the end position E1 finally reached, the threaded bushing 14 is locked by the bolt 31.
  • FIG. 4 shows a modified brake sleeve.
  • the resulting pressure force counteracts the pre-tensioning force of the slotted brake sleeve 35.
  • the braking torque acting on the threaded bushing 14 of the brake sleeve 16 can be reduced for an adjustment process.
  • a longitudinal slot 37 of the brake sleeve 35 which here does not have a recess to widen it, is permanently in positive engagement with the rotary support 19 can even be canceled.
  • FIG. 5 shows, based on FIG. 4, a sectional view from the right of the threaded bushing 14 with the brake sleeve 35 surrounding it, which rests non-rotatably on the rotary support 19 via its longitudinal slot 37.
  • the round, cut off here above pin 26 of the connecting rod lower part 11 allows an inside view of the threaded bushing 14.
  • an outer semicircular groove 39 On its inner surface, concentric to the connecting rod longitudinal axis 13, an outer semicircular groove 39, which is obliquely aligned according to its internal thread 38a, is arranged, which is traversed by the locking ball 29 when the threaded bushing 14 is rotated.
  • the threaded bushing 14 is in a rotational position after an approximately 50% compression adjustment towards a low compression ratio.
  • the conical bore 30 is visible in the threaded bushing 14 for its positive fixing.
  • a relief hole 40 is arranged in the lower connecting rod part 11 to the environment.
  • the bores 41 and 42 are used for the compression switchover, which takes place in a known manner, by means of a changeable pressurization of the adjustment-relevant components by the switchover valve 65 arranged in the connecting rod cover 12.
  • FIG. 6 shows an enlarged horizontal sectional view at the height of the locking ball 29.
  • the threaded bushing 14 is shown cut at an angle along the outer semicircular groove 39.
  • a horizontally extending inner semicircular groove 43 is arranged to guide the locking ball 29, which is preferably formed from straight.
  • the locking ball 29 In the middle position on the axis of symmetry, the locking ball 29 has a defined play in relation to the semicircular grooves 39 and 43 surrounding it. In the left-hand offset shown with then play-free contact with the semicircular grooves 39 and 43, however, it unfolds a one-sided locking effect for the rotatable threaded bushing 14 Hydraulic oil pressure on the right side of the locking ball 29 in the semicircular grooves 39 and 43. At the same time, the switching valve 65 via the bore 41 relieves the pressure on the left side of the locking ball 29 , whereby the locking effect then generated by the locking ball 29 acts against the direction of rotation of the threaded bushing 14 indicated by an arrow. Consequently, with periodically changing connecting rod forces, the compression adjustment can take place in several stages with the threaded bushing 14 rotating only to the right.
  • the chamber 36 of the non-rotatably resting on the rotary support 19 brake sleeve 35 is formed over a large area in order to provide a reduced braking effect for a compression adjustment by the oil pressure applied via a control bore 44 of the threaded bushing 14 to effect the rotating threaded bushing 14.
  • the oil pressure applied in the bore 42 is passed into the chamber 36 via a check valve 45, a groove 46 and the control bore 44.
  • the groove 46 can continue to come into hydraulic connection with the currently pressureless bore 41 via a second non-return valve 47, which is closed here.
  • FIG. 7 shows, after the adjustment according to FIG. 6, the threaded bushing 14 in a rotational position corresponding to the end position E2 with the compression ratio then set low.
  • the clockwise threaded bushing 14 has now rotated to such an extent that its control bore 44 and thus the chamber 36 are no longer connected to the pressurized groove 46, but rather via a bore 48 with the pressureless bore 41.
  • the brake sleeve 35 again rests against the threaded bushing 14 with maximum pre-tension and, as a result, increased braking effect.
  • the threaded bushing 14 is fixed by frictional engagement and, if necessary, additionally by positive engagement of the bolt 50.
  • FIG. 9 shows, in a sectional view, the positive fixing of the threaded bushing 14 in the end position E1 according to FIG.
  • the further bolt 50 is arranged in the round pin 26.
  • Both bolts 31 and 50 are each preloaded against the threaded bushing 14 by a spring and lie in axially offset cutting planes, since the conical bore 30 used by the two bolts 31 and 50 changes its axial position with the rotation of the threaded bushing 14. On the spring side, the bolts 31 and 50 are depressurized through the relief bore 40. When the compression is switched over, the initial pressurization of the chamber 36 causes a backward displacement of the bolt 31 as well as a reduction in the frictional torque of the brake sleeve 35 Compression reduction adjusted.
  • FIG. 11 shows a differently designed brake sleeve 51. It has a first nose 53 and a second nose 54 on both sides of a now narrow longitudinal slot 52. Both lugs 53 and 54 protrude into a recess 55 of the correspondingly modified lower part 11 of the connecting rod to support the brake sleeve 51 from rotating.
  • the brake sleeve 51 is “pulled” in each of the two adjustment directions, which in a known manner results in an increased frictional effect of the brake sleeve 51 on the threaded bushing 14 when the brake sleeve 35 is “pressed” compared to the rotary support in FIG.
  • the braking effect can also be reduced as required.
  • FIG. 12 shows an additional adjustment stop 57 between the noses 53 and 54.
  • the nose 54 is activated here and the threaded bushing 14 is rotated by connecting rod pressure forces towards a low compression ratio, the nose 54 is supported on the adjustment stop 57, whereby the brake sleeve 51 that is then "pressed” ongoing adjustment advantageously causes reduced frictional torque.
  • the brake sleeve 51 that is then "pressed” ongoing adjustment advantageously causes reduced frictional torque.
  • connecting rod tensile forces with the resulting restoring torque on the threaded bushing 14 their reverse rotation relative to the intended adjustment direction is counteracted by a right-hand support of the nose 54 on the recess 55, the braking effect of the then "pulled” brake sleeve 51 according to this embodiment of the Invention advantageously reinforced.
  • the lug 53 is activated for the two-sided rotary support of the brake sleeve 51, which again reduces the braking effect of the brake sleeve 51 in the adjustment direction or increases it counter to the adjustment direction.
  • the freewheel 28 is mechanically relieved or even unnecessary.
  • FIG. 13 shows a sectional view through the lugs 53 and 54 of the brake sleeve 51 shown in FIG. 12 and its adjustment stop 57.
  • a chamber 61 is arranged opposite the spring chamber 59.
  • the spring chamber 59 is penetrated by the bore 41 and the chamber 61 by the bore 42, which are alternately acted upon or relieved of pressure from the switching valve 65 for compression switching wech.
  • the adjustment stop 57 is formed between the lugs 53 and 54 with a first contact contour 62 and a second contact contour 63 which, depending on the stroke position of the piston 58, serve to support either the lug 53 or the lug 54.
  • the contact contour 62 is between the lugs 53 and 54.
  • the lug 54 of the brake sleeve 51 is between the contact contour 62 and the recess 55 of the connecting rod lower part 11 for both directions of rotation of the threaded sleeve 14 fixed in rotation, while the nose 53 which does not rest against it has no support function for the brake sleeve 51 in this case.
  • the clockwise threaded bushing 14 visible in an offset half-section, transmits a corresponding frictional torque to the brake sleeve 51, which is supported on the contact contour 62 via its nose 54. Since the frictional torque acting on the circumference of the brake sleeve 51 is only supported at the circumferential end via the nose 54, a friction torque reduction is brought about in a known manner by the brake sleeve 51 “pressed” as a result.

Abstract

The invention relates to a longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine between a low compression ratio and a high compression ratio, comprising a connecting rod lower part (11), a connecting rod upper part (10), a threaded element (14) which has two threads aligned in opposite directions and which is in engagement with the connecting rod upper part (10) and the connecting rod lower part (11) via the threads, at least one fixing device (16, 31, 35, 50, 51) for fixing the threaded element (14) in at least two end positions, at least one brake device (16, 24a, 32, 33, 35, 51) for braking a movement of the connecting rod upper part (10) relative to the connecting rod lower part (11), and a switchover valve (65) for applying oil pressure of the reciprocating piston internal combustion engine to the fixing device (16, 31, 35, 50, 51) and the brake device (16, 24a, 32, 33, 35, 51). According to the invention, the threads of the threaded element (14) are not self-locking, and the connecting rod (7) has a spring, in particular a torsion spring (15) which engages on the threaded element (14) and exerts a spring force that produces an enlargement of the spacing between the connecting rod upper part (10) and the connecting rod lower part (11).

Description

Längenveränderliches Pleuel zur Verdichtungsverstellung einer Hubkolben- Brennkraftmaschine Variable length connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein längenveränderliches Pleuel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 21. The invention relates to a variable-length connecting rod according to the preamble of claim 1. According to a second aspect, the invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of claim 21.
Der für den Kraftstoffverbrauch einer Hubkolben-Brennkraftmaschine relevante Wirkungs grad steigt mit zunehmendem Verdichtungsverhältnis an. Insbesondere bei füllungsgeregel ten Ottomotoren ist jedoch das maximal realisierbare Verdichtungsverhältnisses begrenzt.The degree of efficiency relevant to the fuel consumption of a reciprocating piston internal combustion engine increases as the compression ratio increases. However, the maximum compression ratio that can be achieved is limited, particularly in fill-regulated gasoline engines.
Bei Motorvolllast mit maximaler Zylinder-Frischgasfüllung führt ein zu hohes Verdichtungs verhältnis zu unkontrollierter Selbstentzündung im Brennraum, woraus Motorschäden resul tieren. Bei reduzierter Motorlast durch entsprechend reduzierte Frischgasfüllung würde je doch ein höher einstellbares Verdichtungsverhältnis bei dann verbessertem Wirkungsgrad zu entsprechenden Verbrauchsvorteilen führen. At full engine load with maximum cylinder fresh gas filling, too high a compression ratio leads to uncontrolled self-ignition in the combustion chamber, which results in engine damage. With a reduced engine load due to a correspondingly reduced fresh gas filling, a higher adjustable compression ratio would lead to corresponding consumption advantages with an improved efficiency.
Für eine umschaltbare Verdichtungsverstellung an Hubkolben-Brennkraftmaschinen ist eine Vielzahl an technischen Umsetzungsmöglichkeiten bekannt. Hierunter sind insbesondere Lösungen mit längenverstellbaren Pleueln von Vorteil, denn sie sind kompakt ausgebildet und dadurch sogar für eine Nachrüstung in bestehenden Ottomotoren geeignet. A large number of technical implementation options are known for switchable compression adjustment on reciprocating internal combustion engines. Among these, solutions with length-adjustable connecting rods are particularly advantageous, because they are designed to be compact and are therefore even suitable for retrofitting in existing gasoline engines.
Als mechanische Lösung hierzu kann an einer herkömmlich einteiligen Pleuelstange mit ei nem kleinen und einem großen Pleuelauge, ein zwischen einem Kolbenbolzen und dem klei nen Pleuelauge angeordneter Exzenter angeordnet sein. Bei dessen Verdrehung ist dann der Abstand zwischen dem Kolbenbolzen und dem großen Pleuelauge mit resultierender Verdichtungsverstellung veränderlich. Weiterhin ist auch eine mechanische Verstellung einer Pleuellänge durch eine Gewindeverstellung möglich, wobei bei einem dann mehrteilig aus gebildeten Pleuel ein verdrehbares Gewindeelement ein Pleueloberteil mit einem Pleuelun terteil verbindet. Bei einer hydraulischen Lösung zur Verdichtungsverstellung kann eine in einem mehrteilig ausgebildeten Pleuel angeordnete Zylinder-Kolben-Einheit direkt die Pleuel länge verstellen. Die DE102016117875A1 zeigt für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine eine Lösung für eine Verdichtungsverstellung mit einem Pleuel, in dessen kleinem Pleuelauge ein schwenkbarer Exzenter angeordnet ist. Dieser stützt sich über zwei Hebelarme und zwei Kolben hydrau lisch am Pleuel ab. Während die Verstellung des Exzenters durch periodisch wechselnde Pleuelkräfte erfolgt, kontrollieren die Hydraulikkolben die mehrstufig über mehrere Motorzyk len ablaufende Verdichtungsverstellung und nutzen Rückschlagventile als Rückstellsperren. As a mechanical solution to this, an eccentric arranged between a piston pin and the small connecting rod can be arranged on a conventionally one-piece connecting rod with a small and a large connecting rod. When it is rotated, the distance between the piston pin and the large connecting rod eye is then variable with the resulting compression adjustment. Furthermore, a mechanical adjustment of a connecting rod length by means of a thread adjustment is possible, with a rotatable threaded element connecting a connecting rod upper part with a connecting rod lower part in the case of a connecting rod then formed in several parts. In a hydraulic solution for adjusting the compression, a cylinder-piston unit arranged in a multi-part connecting rod can directly adjust the connecting rod length. DE102016117875A1 shows a solution for a compression adjustment with a connecting rod for a reciprocating piston internal combustion engine, in the small connecting rod eye of which a pivotable eccentric is arranged. This is supported hydraulically on the connecting rod via two lever arms and two pistons. While the eccentric is adjusted by periodically changing connecting rod forces, the hydraulic pistons control the multi-stage compression adjustment, which takes place over several motor cycles, and use non-return valves as return locks.
Aus der DE102020001743A1 geht für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine eine Lösung her vor, bei der ein zwischen einem Kolbenbolzen und einem Pleuelkopf angeordneter Exzenter von einer Rückstellfeder vorgespannt ist. Während die Verstellung zu einem niedrigen Ver dichtungsverhältnis im Wesentlichen durch Kolbengaskräfte erfolgt, unterstützt die Rückstell feder die Rückverstellung zu einem hohen Verdichtungsverhältnis. Eine Bremsfeder verzö gert die Verstellgeschwindigkeit vor einer Verriegelung des Exzenters mittels zweier Bolzen in zwei Verdichtungs- Endpositionen. Ein zur Verdichtungsverstellung im Pleueldeckel ange ordnetes Umschaltventil beaufschlagt die Bolzen wechselweise mit Öldruck. DE102020001743A1 provides a solution for a reciprocating internal combustion engine in which an eccentric arranged between a piston pin and a connecting rod head is pretensioned by a return spring. While the adjustment to a low compression ratio takes place mainly through piston gas forces, the return spring supports the adjustment to a high compression ratio. A brake spring delays the adjustment speed before locking the eccentric by means of two bolts in two compression end positions. A changeover valve located in the connecting rod cover to adjust the compression alternately applies oil pressure to the bolts.
Die DE102010061361 A1 zeigt ein Umschaltventil für eine Verdichtungsverstellung einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, das in einer Pleuelstange mit einer durch einen Exzenter verstellbaren Pleuellänge angeordnet ist. Das Umschaltventil wird vom Öldruck der Hubkol- ben-Brennkraftmaschine beaufschlagt und schaltet in Abhängigkeit von der änderbaren Hö he des Öldrucks das Verdichtungsverhältnis um. DE102010061361 A1 shows a changeover valve for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine, which is arranged in a connecting rod with a connecting rod length that can be adjusted by an eccentric. The switching valve is acted upon by the oil pressure of the reciprocating internal combustion engine and switches the compression ratio depending on the changeable height of the oil pressure.
Als mechanische Lösung für ein längenverstellbares Pleuel zeigt die DE102019102413A1 ein Gewindeelement mit zwei gegensinnig ausgebildeten, selbsthemmenden Gewinden, das ein Pleuelunterteil mit einem Pleueloberteil verbindet. Die Verdrehung des Gewindeelements erfolgt über mechanisch aktivierbare Betätigungskontakte, die die rotatorisch-translatorisch ablaufende Pleuelbewegung nutzen. As a mechanical solution for a length-adjustable connecting rod, DE102019102413A1 shows a threaded element with two self-locking threads formed in opposite directions, which connects a connecting rod lower part with a connecting rod upper part. The twisting of the threaded element takes place via mechanically activated actuation contacts that use the rotary-translational connecting rod movement.
Die AT519012A4 zeigt ein längenverstellbares Pleuel, bei dem ein Pleuelunterteil über ein nicht selbsthemmendes Schraubgetriebe mit einem Pleueloberteil verbunden ist. Eine schaltbare Sperreinrichtung für das Schraubgetriebe ist als verstellbares Keilelement ausge bildet. The AT519012A4 shows a length-adjustable connecting rod in which a connecting rod lower part is connected to a connecting rod upper part via a non-self-locking screw gear. A switchable locking device for the helical gear is formed out as an adjustable wedge element.
Aus der DE102016215281A1 geht für ein längenverstellbares Pleuel eine Lösung hervor, bei der ein nicht selbsthemmendes Schraubgetriebe ein Pleuelunterteil mit einem axial verstell baren Pleueloberteil verbindet. Die W0002017029250A1 zeigt für ein längenverstellbares Pleuel mit einem Schraubgetriebe eine umschaltbare Sperreinrichtung für eine mehrstufig ablaufende Verdichtungsverstellung. From DE102016215281A1 a solution for a length-adjustable connecting rod emerges in which a non-self-locking helical gear connects a connecting rod lower part with an axially adjustable connecting rod upper part. The W0002017029250A1 shows a switchable locking device for a multi-stage compression adjustment for a length-adjustable connecting rod with a helical gear.
Die DE102017107720A1 zeigt eine hydraulische Lösung für ein längenverstellbares Pleuel, wobei ein Pleuelunterteil über eine Zylinder-Kolben-Einheit mit einem verschiebbaren Pleu eloberteil verbunden ist. Der beidseitig hydraulisch beaufschlagbare Kolben überträgt die Pleuelkräfte und bewirkt die Verstellung der Pleuellänge. DE102017107720A1 shows a hydraulic solution for a length-adjustable connecting rod, a connecting rod lower part being connected to a displaceable connecting rod upper part via a cylinder-piston unit. The piston, which can be acted upon hydraulically on both sides, transmits the connecting rod forces and adjusts the connecting rod length.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit verstellbarem Ver dichtungsverhältnis durch längenverstellbare Pleuel eine verbesserte Lösung zu schaffen. It is the object of the invention to provide an improved solution for a reciprocating internal combustion engine with an adjustable compression ratio by adjustable length connecting rods.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Hauptanspruch, weitere Unteransprüche be schreiben die Ausgestaltung der Erfindung. This object is achieved according to the main claim, further subclaims be describing the embodiment of the invention.
In einer bevorzugten Anwendung der Erfindung ist die Hubkolben-Brennkraftmaschine als Ottomotor mit zumindest einem Zylinder ausgebildet, wobei eine zweistufige Verdichtungs verstellung zwischen einem hohen und einem niedrigen Verdichtungsverhältnis vorgesehen ist. In a preferred application of the invention, the reciprocating internal combustion engine is designed as a gasoline engine with at least one cylinder, with a two-stage compression adjustment being provided between a high and a low compression ratio.
Ein Hubkolben überträgt die von einem Brennraum auf ihn einwirkenden Gaskräfte über ei nen Kolbenbolzen auf ein längenverstellbares Pleuel, das sich an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle abstützt und dadurch ein entsprechendes Drehmoment erzeugt. Das mehrteilig ausgebildete Pleuel weist im Wesentlichen ein den Kolbenbolzen umschließendes Pleuel oberteil und ein auf dem Hubzapfen der Kurbelwelle gelagertes Pleuelunterteil auf, die über ein verdrehbares Gewindeelement verbunden sind. A reciprocating piston transmits the gas forces acting on it from a combustion chamber via a piston pin to a length-adjustable connecting rod, which is supported on a crank pin of a crankshaft and thereby generates a corresponding torque. The multi-part connecting rod essentially has a connecting rod upper part enclosing the piston pin and a connecting rod lower part mounted on the crank pin of the crankshaft, which are connected via a rotatable threaded element.
Das Gewindeelement ist bevorzugt als Gewindebuchse mit zwei gegensinnig ausgeführten Innengewinden ausgebildet, die jeweils in Eingriff mit entsprechenden Außengewinden des Pleueloberteils und des Pleuelunterteils stehen. Bei Verdrehung der Gewindebuchse verstellt sich entlang einer Pleuellängsachse die Länge des Pleuels und damit das Verdichtungsver hältnis der Hubkolben-Brennkraftmaschine. The threaded element is preferably designed as a threaded bushing with two internal threads running in opposite directions, each of which engages with corresponding external threads of the connecting rod upper part and the connecting rod lower part. When the threaded bushing is rotated, the length of the connecting rod and thus the compression ratio of the reciprocating internal combustion engine are adjusted along a longitudinal axis of the connecting rod.
Eine Verdrehsicherung zwischen dem Pleuelunterteil und dem Pleueloberteil verhindert de ren Relativverdrehung zueinander. Sie ist bevorzugt durch ein zum Pleuelunterteil gehören des Langloch ausgebildet, in dem ein dem Pleueloberteil zugehöriger Führungsbolzen in Verstellrichtung bewegbar ist. Durch Anlage des Führungsbolzens an den Langlochenden kann eine Verstellbegrenzung in zwei Endpositionen der zweistufigen Verdichtungsverstel lung bewirkt werden. An anti-twist device between the lower part of the connecting rod and the upper part of the connecting rod prevents de ren relative rotation to one another. It is preferably formed by an elongated hole belonging to the connecting rod lower part, in which a guide pin belonging to the connecting rod upper part can be moved in the adjustment direction. By placing the guide pin on the ends of the elongated hole Adjustment can be limited in two end positions of the two-stage compression adjustment.
Die vom Pleuel übertragenen Druck- oder Zugkräfte erzeugen an der Gewindebuchse ab hängig von der Größe der Gewindesteigung ein entsprechendes Verstellmoment. Bei soge nannten Steilgewinden mit einer gegenüber üblichen Befestigungsgewinden größeren Ge windesteigung ist das Verstellmoment größer als das Gewindereibmoment, so dass bei ihnen keine Selbsthemmung gegen Verdrehen vorliegt. The compressive or tensile forces transmitted by the connecting rod generate a corresponding adjustment torque on the threaded bushing, depending on the size of the thread pitch. In so-called high-helix threads with a thread pitch that is greater than that of conventional fastening threads, the adjustment torque is greater than the thread friction torque, so that there is no self-locking against twisting with them.
Die erfindungsgemäße Lösung nutzt diese vielfältig in der Technik genutzte Wirkung von Steilgewinden für die Verdichtungsverstellung, indem wirkende Pleuellängskräfte bei nicht drehfixierter Gewindebuchse diese in Drehung versetzen und dadurch eine Längenverstel lung des Pleuels zwischen einer oberen und einer unteren Verdichtungs-Endposition erfolgt. Bei nachfolgender Fixierung der Gewindebuchse in der jeweiligen Endposition, bei spielsweise durch deren Verriegelung mittels formschlüssiger Bolzen, liegt ein entsprechend hohes oder niedriges Verdichtungsverhältnis vor. The solution according to the invention uses this effect of high helix threads, which is widely used in technology, for the compression adjustment, by acting longitudinal forces of the connecting rod when the threaded bushing is not rotationally fixed, thereby causing a length adjustment of the connecting rod between an upper and a lower compression end position. When the threaded bushing is subsequently fixed in the respective end position, for example by locking it by means of form-fitting bolts, there is a correspondingly high or low compression ratio.
Bei einer Verdichtungsverstellung eines längenverstellbaren Pleuels ist die Höhe der Ver stellgeschwindigkeit von mehreren Randbedingungen abhängig. Im Wesentlichen sind hier bei periodisch wechselnde Kolbenkräfte infolge Brennraumdruck und drehzahlabhängige Massenkräfte von Bedeutung. Weiterhin spielen auch hydraulisch und mechanisch auf die Verstellung einwirkende Kräfte eine Rolle. In the case of a compression adjustment of a length-adjustable connecting rod, the level of the adjustment speed depends on several boundary conditions. Essentially, periodically changing piston forces due to combustion chamber pressure and rotational speed-dependent inertia forces are important here. In addition, forces acting hydraulically and mechanically on the adjustment also play a role.
Eine vollständige Verdichtungsverstellung von der einen bis in die andere Endposition benö tigt eine von der Verstellgeschwindigkeit abhängige Verstelldauer. Grundsätzlich ist eine vollständige Verdichtungsverstellung während eines einzelnen Kolbenhubs realisierbar, bei spielsweise eine Verdichtungsabsenkung während des Arbeitshubs bei dann durch Verbren nungsdruck relativ hoher Kraft des Hubkolbens. Die dadurch entsprechend hohe Verstellge schwindigkeit muss vor Erreichen der Endposition durch mindestens eine geeignete Ab bremsvorrichtung ausreichend reduziert sein, um mechanische Schäden zu vermeiden. A complete compression adjustment from one to the other end position requires an adjustment period that depends on the adjustment speed. In principle, a complete compression adjustment can be achieved during a single piston stroke, for example a reduction in compression during the working stroke with a relatively high force of the reciprocating piston then due to the combustion pressure. The resulting high adjustment speed must be sufficiently reduced by at least one suitable braking device before reaching the end position in order to avoid mechanical damage.
Die Steigung der Steilgewinde der Gewindebuchse ist im Hinblick auf die resultierende Ver stellgeschwindigkeit vorzugsweise nur so groß zu wählen, dass die wirkenden Pleueldruck- und Pleuelzugkräfte bei nicht fixierter Gewindebuchse noch deren sichere Verdrehung für eine vollständige Verdichtungsverstellung bewirken. Bei einer langsameren Verdichtungsverstellung mit über mehrere Kolbenhübe ablaufender Verdichtungsverstellung ist zusätzlich eine wirksame Freilaufvorrichtung erforderlich, um trotz periodisch wechselnder Pleueldruck- und Pleuelzugkräfte die Verstellung nur in einer Richtung ablaufen zu lassen. Für eine Verdichtungsrückverstellung muss die Wirkrichtung dieser Freilaufvorrichtung umschaltbar ausgebildet sein. Als Lösung hierfür kann vorzugs weise ein an der Gewindebuchse angeordneter Kugelfreilauf vorgesehen sein, der hinsicht lich seiner Sperrrichtung hydraulisch umschaltbar ausgebildet ist. With regard to the resulting adjustment speed, the pitch of the coarse thread of the threaded bushing should preferably only be selected so large that the connecting rod pressure and tensile forces acting on the connecting rod cause the threaded bushing to be safely rotated for a complete adjustment of the compression when the threaded bushing is not fixed. In the case of a slower compression adjustment with compression adjustment taking place over several piston strokes, an effective freewheel device is additionally required in order to allow the adjustment to take place only in one direction despite periodically changing connecting rod pressure and connecting rod tensile forces. For a compression return adjustment, the effective direction of this freewheel device must be designed to be switchable. As a solution for this, a ball freewheel arranged on the threaded bushing can preferably be provided, which is designed to be hydraulically switchable with regard to its blocking direction.
Da eine Verdichtungsabsenkung problemlos im Wesentlichen durch den Kolben beaufschla gende Verbrennungsdrücke erfolgt, ist es vorteilhaft bei der ablaufenden Pleuelverkürzung eine Rückstellfeder zunehmend vorzuspannen. Ihre Vorspannung unterstützt dann entspre chend die bei einer Verdichtungserhöhung erfolgende Pleuelverlängerung, die ansonsten nur durch die eher geringe Wirkung der Ansaugunterdrücke im Brennraum und das Pleuel stre ckende Massenkräfte erfolgen würde. Since a reduction in compression occurs without any problems, essentially due to the combustion pressures applied by the piston, it is advantageous to increasingly preload a return spring as the connecting rod shortens. Your bias then accordingly supports the connecting rod extension that takes place with an increase in compression, which otherwise would only take place due to the rather low effect of the suction negative pressures in the combustion chamber and the connecting rod stretching inertia forces.
Die Rückstellfeder ist vorzugsweise als eine an der verdrehbaren Gewindebuchse angrei fende, sie umschlingende Torsionsfeder ausgebildet. Ihre mit zunehmender Betriebsdrehzahl ansteigenden Massenkräfte werden bevorzugt in radialen Führungskonturen der äußeren Mantelfläche der Gewindebuchse abgestützt. The restoring spring is preferably designed as a torsion spring that engages on the rotatable threaded bushing and wraps around it. Their inertia forces, which increase with increasing operating speed, are preferably supported in radial guide contours of the outer circumferential surface of the threaded bushing.
Als weitere Rückstellfeder könnte zusätzlich zwischen dem Pleueloberteil und dem Pleuelun terteil eine Druckfeder angeordnet sein. Sie müsste jedoch gegenüber der Torsionsfeder aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse einerseits kompakt ausgebildet sein und anderer seits ein relativ hohes Kraftniveau aufweisen. As a further return spring, a compression spring could additionally be arranged between the upper part of the connecting rod and the lower part of the connecting rod. Compared to the torsion spring, however, it would have to be compact on the one hand due to the limited space and on the other hand have a relatively high level of force.
Vor Erreichen der jeweiligen Endposition ist eine Abbremsung der Verstellgeschwindigkeit erforderlich, um in den Endpositionen wirksame Anschläge nicht zu hoch zu belasten. Wei terhin muss die Gewindebuchse in den jeweiligen Endpositionen bei hoch oder niedrig ein gestelltem Verdichtungsverhältnis betriebssicher fixiert werden. Die Fixierung kann in be kannter Weise durch Formschluss mittels verriegelnder Bolzen oder aber zumindest durch Reibschluss erfolgen. Nach Aufhebung der jeweiligen Fixierung erfolgt dann wieder eine Verdichtungsverstellung durch die wechselnden Pleuelkräfte, wodurch sich die Gewinde buchse bis in die andere Endposition verdreht, in der sie dann wieder zu fixieren ist. Before reaching the respective end position, it is necessary to slow down the adjustment speed in order not to overload effective stops in the end positions. In addition, the threaded bushing must be reliably fixed in the respective end positions when the compression ratio is set to high or low. The fixation can be done in a known manner by positive locking by means of locking bolts or at least by frictional locking. After the respective fixation is canceled, the compression is then adjusted again by the changing connecting rod forces, whereby the threaded bushing rotates into the other end position, in which it is then to be fixed again.
Für die gegen Ende jeder Verdichtungsverstellung erforderliche Abbremsung der Verstellge schwindigkeit können unterschiedliche Abbremsvorrichtungen verwendet werden, wobei die Abbremsung hydraulisch oder mechanisch bewirkt werden kann. Als hydraulische Abbremsvorrichtung wird bei einer Pleuelverkürzung vorzugsweise eine zwischen dem Pleueloberteil und dem Pleuelunterteil befindliche, von der Gewindebuchse umschlossene Kammer genutzt, deren Ölfüllung bei der Pleuelverkürzung verdrängt werden muss. Hierbei kann bereits während des ablaufenden Verstellvorgangs ein gedrosselter Öl abfluss, beispielsweise über ein entsprechend ausgebildetes Gewindespiel der Gewinde buchse, mit resultierender Druckerhöhung in der Kammer eine Verstellbedämpfung bewir ken. Wenn der Ölabfluss vor Erreichen der Endposition zusätzlich verschlossen wird, bevor zugt durch die sich bewegende Gewindebuchse, wird durch eine resultierend große Druck erhöhung in der Kammer die Verstellgeschwindigkeit stark abgebremst. Different braking devices can be used for the braking of the adjustment speed required towards the end of each compression adjustment, the braking being effected hydraulically or mechanically. When the connecting rod is shortened, the hydraulic braking device used is preferably a chamber located between the upper connecting rod part and the lower connecting rod part and enclosed by the threaded bushing, the oil filling of which must be displaced when the connecting rod is shortened. In this case, a throttled oil outflow, for example via a correspondingly designed thread play of the threaded bushing, with the resulting pressure increase in the chamber, can cause an adjustment dampening while the adjustment process is in progress. If the oil drain is additionally closed before reaching the end position, before given by the moving threaded bushing, the adjustment speed is greatly slowed down by a resulting large increase in pressure in the chamber.
Weiterhin ist bei einer Pleuelverkürzung auch eine mechanische Abbremsung der Verstell geschwindigkeit durch eine Feder möglich, bevorzugt durch eine Tellerfeder. Hierbei legt sich die Gewindebuchse vor Erreichen der Endposition an die Tellerfeder an, deren danach zunehmende Vorspannung die Verstellung wirksam abgebremst. Bei einer kombinierten Ab bremsung der Verstellung durch die Tellerfeder und durch die Druckerhöhung in der Kammer kann vorteilhaft durch Anlage der Gewindebuchse an der Tellerfeder gleichzeitig der Ölab fluss aus der Kammer verschlossen werden. Furthermore, when the connecting rod is shortened, it is also possible to brake the adjustment speed mechanically by means of a spring, preferably by means of a disc spring. In this case, the threaded bushing rests against the disc spring before reaching the end position, the subsequently increasing preload of which effectively brakes the adjustment. In the case of a combined braking from the adjustment by the disc spring and by the pressure increase in the chamber, the oil drain from the chamber can advantageously be closed at the same time by the threaded bushing on the disc spring.
Für eine wirksame Verstellabbremsung bei einer Pleuelverlängerung sind aufgrund des sich vom Pleuelunterteil entfernenden Pleueloberteils weder die Tellerfeder noch die Kammer nutzbar. Bei der Pleuelverlängerung wird zur hydraulischen Pleuelabbremsung vorzugsweise das zur Verdrehsicherung genutzte, mit Öl gefüllte Langloch verwendet, in dem der sich be wegende Führungsbolzen gegen Ende der Verstellung auf einem Ölpolster einer geschlos senen Langlochkammer abstützt. Eine am Langloch angebrachte Bypassnut verhindert wäh rend des Verstellvorgangs bis kurz vor Erreichen der Endposition den Druckanstieg in der Langlochkammer, wodurch dann erst zu Verstellende hydraulisch wirksam abgebremst wird. Neither the disc spring nor the chamber can be used for effective adjustment braking in the case of a connecting rod extension due to the connecting rod upper part moving away from the connecting rod lower part. In the connecting rod extension, the oil-filled elongated hole used to prevent rotation is preferably used for hydraulic connecting rod braking, in which the moving guide pin is supported towards the end of the adjustment on an oil pad of a closed elongated hole chamber. A bypass groove attached to the elongated hole prevents the pressure increase in the elongated hole chamber during the adjustment process until shortly before reaching the end position.
Als Lösung für eine weitere mechanische Abbremsvorrichtung kommt vorzugsweise eine die Gewindebuchse mit Vorspannung umschließende Bremshülse zur Anwendung. Sie ist mit einem Längsschlitz ausgebildet und stützt sich gegen Verdrehung durch Formschluss am Pleuel ab, wobei sie gegenüber den anderen Abbremsvorrichtungen vorteilhaft in beiden Verstellrichtungen ein abbremsendes Reibmoment auf die Gewindebuchse ausübt. Bei ge wissem Drehspiel der sich am Pleuel abstützenden Bremshülse wird die Abbremsung erst verspätet vor dem jeweiligen Verstellende wirksam. Eine zwischen der Bremshülse und der Gewindebuchse befindliche Kammer kann durch bedarfsgerecht gesteuerte Öldruckbeauf- schlagung die wirksame Vorspannung der Bremshülse und damit deren Bremswirkung redu zieren. As a solution for a further mechanical braking device, a brake sleeve enclosing the threaded bushing with pretension is preferably used. It is designed with a longitudinal slot and is supported against rotation by a form fit on the connecting rod, whereby it advantageously exerts a braking frictional torque on the threaded bushing in both adjustment directions compared to the other braking devices. With ge certain rotational play of the brake sleeve supported on the connecting rod, the braking only takes effect with a delay before the end of the respective adjustment. A chamber located between the brake sleeve and the threaded bushing can be controlled by oil pressure. impact reduce the effective preload of the brake sleeve and thus its braking effect.
Für die Höhe der Bremswirkung der Bremshülse ist weiterhin die Art ihrer Bremskraftabstüt- zung maßgebend. Bei einer in den Längsschlitz der Bremshülse hineinragenden Drehabstüt- zung des Pleuels werden die Reibkräfte der Bremshülse durch eine auf die Drehabstützung wirkende Druckkraft abgestützt, wodurch die Bremshülse durch die von der Gewindebuchse auf sie übertragenen Reibkräfte gestaucht bzw. „gedrückt“ wird. The type of braking force support is also decisive for the level of the braking effect of the brake sleeve. In the case of a rotary support of the connecting rod protruding into the longitudinal slot of the brake sleeve, the friction forces of the brake sleeve are supported by a compressive force acting on the rotary support, whereby the brake sleeve is compressed or "pressed" by the friction forces transmitted to it by the threaded bush.
Bei einer alternativen Abstützung über zwei beidseitig am Längsschlitz angeordnete Nasen der Bremshülse, die sich in einer Ausnehmung des Pleuelunterteils abstützen, wird die Bremshülse durch die auf sie einwirkenden Reibkräfte hingegen „gezogen“. Nach dem be kannten Wirkprinzip einer Federbandbremse bewirkt eine „gezogene“ Bremshülse eine vor teilhafte Reibkraftverstärkung, während eine „gedrückte“ Bremshülse eine Reibkraftreduzie rung zur Folge hat. In the case of an alternative support via two noses of the brake sleeve arranged on both sides of the longitudinal slot, which are supported in a recess in the lower part of the connecting rod, the brake sleeve is "pulled" by the frictional forces acting on it. According to the well-known operating principle of a spring band brake, a “pulled” brake sleeve brings about a beneficial increase in the frictional force, while a “pressed” brake sleeve results in a reduction in the frictional force.
Hiervon ausgehend kann weiterhin eine Funktionsverbesserung erzielt werden, wenn sich in Verstellrichtung die Bremswirkung der Bremshülse reduziert und in Gegenrichtung erhöht. Hierzu ist zwischen den beiden in der Ausnehmung sich abstützenden Nasen zusätzlich ein Verstellanschlag angeordnet, der für die Abstützung der Bremshülse umschaltbar ausgebil det ist und jeweils nur eine der beiden Nasen aktiviert. Wenn dann die aktivierte Nase in Verstellrichtung der Gewindebuchse infolge einer „gedrückten Bremshülse“ eine Brems kraftreduzierung und entgegen der Verstellrichtung infolge einer „gezogenen Bremshülse“ eine Bremskrafterhöhung bewirkt, wird hierdurch die Verdichtungsverstellung unterstützt. Bei einer unerwünschten Rückverstellung hingegen wird eine erhöhte Bremswirkung der Brems hülse wirksam. Hierdurch wird auch eine für eine mehrstufig ablaufende Verdichtungsverstel lung erforderliche Rückstellsperre entlastet oder sogar entbehrlich. On the basis of this, an improvement in function can also be achieved if the braking effect of the brake sleeve is reduced in the adjustment direction and increased in the opposite direction. For this purpose, an adjustment stop is additionally arranged between the two lugs supported in the recess, which is switchable ausgebil det for supporting the brake sleeve and only activates one of the two lugs. If the activated nose in the adjustment direction of the threaded bushing causes a brake force reduction due to a “pressed brake sleeve” and, contrary to the adjustment direction, an increased braking force due to a “pulled brake sleeve”, this supports the compression adjustment. In the event of an undesired reset, however, an increased braking effect of the brake sleeve is effective. As a result, a reset lock required for a multi-stage compression adjustment is relieved or even dispensable.
Für eine hydraulische Umschaltung der erfindungsgemäßen Verdichtungsverstellung kommt bevorzugt ein mit Öldruck beaufschlagtes Umschaltventil zur Anwendung. Es löst in bekann ter Weise bei Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Betriebsöldrucks, der von einem Motorsteuergerät der Hubkolben-Brennkraftmaschine in bekannterWeise bedarfsgerecht eingestellt werden kann, die Verdichtungsumschaltung aus. Das Umschaltventil bewirkt dann hydraulisch in vierfacher Weise die Verdichtungsumschaltung, durch a) wechselweise Druckbeaufschlagung der die Gewindebuchse verriegelnden Bolzen, b) Wechsel der Sperrrichtung der umschaltbar ausgebildeten Rückstellsperre, c) wechselnde Druckbeaufschlagung der Kammer der Bremshülse, d) eine Umschaltung des Verstellanschlags der Bremshülse. In der jeweils nach einer Verdichtungsverstellung erreichten Endposition kann bei ausrei chend hoher Reibkraft der Bremshülse die Gewindebuchse bereits schon durch Reibschluss ausreichend drehfixiert sein. Andernfalls ist in bekannter Weise eine formschlüssige Verrie gelung der Gewindebuchse durch Bolzen erforderlich. For a hydraulic changeover of the compression adjustment according to the invention, a changeover valve to which oil pressure is applied is preferably used. In a known manner, it triggers the compression switch-over when a certain operating oil pressure is exceeded or not reached, which can be adjusted as required by an engine control unit of the reciprocating internal combustion engine. The changeover valve then hydraulically effects the compression changeover in four ways, by a) alternately pressurizing the bolts locking the threaded bushing, b) changing the locking direction of the reversible return lock, c) alternating pressurization of the chamber of the brake sleeve, d) switching over the adjustment stop of the brake sleeve. In the end position reached after each compression adjustment, the threaded bushing can already be sufficiently rotationally fixed by frictional engagement if the friction force of the brake sleeve is sufficiently high. Otherwise, a form-fitting Verrie gelation of the threaded bushing by bolts is required in a known manner.
Zur Verringerung der Verstellgeschwindigkeit der Verdichtungsverstellung kann es vorteilhaft sein, während des jeweils nur kurzzeitigen Verstellvorgangs über das Motorsteuergerät die den Kolben beaufschlagenden Gaskräfte zu reduzieren. To reduce the adjustment speed of the compression adjustment, it can be advantageous to use the engine control unit to reduce the gas forces acting on the piston during the adjustment process, which is only brief in each case.
Anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren 1 bis 14 wird die Erfindung näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 14 described below.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer von einer Bremshülse umschlossenen Gewindebuchse eines längenverstellba ren Pleuels. Figure 1 shows an embodiment of the invention with a threaded bushing enclosed by a brake sleeve of a length-adjustable connecting rod.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Pleuels bei hoch eingestelltem Verdich tungsverhältnis. Figure 2 shows a sectional view of the connecting rod with the compression ratio set high.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des Pleuels bei niedrig eingestelltem Ver dichtungsverhältnis. Figure 3 shows a sectional view of the connecting rod with the compression ratio set low.
Figur 4 zeigt abweichend zu Figur 2 eine alternativ ausgebildete Bremshülse. In contrast to FIG. 2, FIG. 4 shows an alternatively designed brake sleeve.
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht zur Figur 4. FIG. 5 shows a sectional view of FIG. 4.
Figuren 6 bis 8 zeigen die Bremshülse sowie die Gewindebuchse mit Freilauf in ver schiedenen Stellungen. Figures 6 to 8 show the brake sleeve and the threaded bushing with freewheel in different positions.
Figuren 9 und 10 zeigen die Gewindebuchse mit sie verriegelnden Bolzen in verschie denen Stellungen. Figures 9 and 10 show the threaded bushing with bolts locking them in various positions.
Figuren 11 und 12 zeigen eine alternative ausgebildete Bremshülse. Figures 11 and 12 show an alternative designed brake sleeve.
Figuren 13 und 14 zeigen einen Verstellanschlag der Bremshülse in zwei Schalt stellungen. Figures 13 and 14 show an adjustment stop of the brake sleeve in two switching positions.
In der Figur 1 ist ein bevorzugtes Ausbildungsbeispiel der Erfindung für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder dargestellt. Im Zylinder 1 ist ein entlang einer Zylinderachse 2 beweglicher Hubkolben 3 angeordnet. Der Zylinder 1 ist von einem Zylinderkopf 4 verschlossen, wodurch zwischen dem Hubkolben 3 und dem Zylinderkopf 4 ein Brennraum 5 gebildet ist. In the figure 1, a preferred embodiment of the invention is shown for a reciprocating internal combustion engine with at least one cylinder. In cylinder 1 is a along a cylinder axis 2 movable reciprocating piston 3 is arranged. The cylinder 1 is closed by a cylinder head 4, whereby a combustion chamber 5 is formed between the reciprocating piston 3 and the cylinder head 4.
Der vom veränderlichen Gasdruck im Brennraum 5 beaufschlagte Hubkolben 3 überträgt die resultierenden Gaskräfte wie auch Kolbenmassenkräfte über einen Kolbenbolzen 6 auf ein Pleuel 7, das sich an einem Hubzapfen 8 einer Kurbelwelle 9 drehgelagert abstützt und dadurch in bekannterWeise ein entsprechendes Drehmoment der Hubkolben- Brennkraftmaschine erzeugt. The reciprocating piston 3 acted upon by the variable gas pressure in the combustion chamber 5 transmits the resulting gas forces as well as piston mass forces via a piston pin 6 to a connecting rod 7, which is supported on a crank pin 8 of a crankshaft 9 and thereby generates a corresponding torque of the reciprocating internal combustion engine in a known manner.
Das mehrteilig ausgebildete Pleuel 7 weist ein den Kolbenbolzen 6 aufnehmendes Pleuel oberteil 10 und ein Pleuelunterteil 11 auf, das am Hubzapfen 8 mit einem Pleueldeckel 12 verschraubt ist. Konzentrisch zu einer Pleuellängsachse 13 ist eine Gewindebuchse 14 an geordnet, die über zwei entgegengesetzt ausgerichtete Gewindeverbindungen das Pleuel oberteil 10 mit dem Pleuelunterteil 11 verbindet. Durch Verdrehen der Gewindebuchse 14 ist die Länge des Pleuels 7 zwischen einer oberen Endposition bei hohem und einer unteren Endposition bei niedrigem Verdichtungsverhältnis verstellbar. The multi-part connecting rod 7 has a connecting rod upper part 10 receiving the piston pin 6 and a connecting rod lower part 11 which is screwed to a connecting rod cover 12 on the crank pin 8. Concentric to a connecting rod longitudinal axis 13, a threaded bushing 14 is arranged, which connects the connecting rod upper part 10 with the connecting rod lower part 11 via two oppositely aligned threaded connections. By turning the threaded bushing 14, the length of the connecting rod 7 can be adjusted between an upper end position with a high compression ratio and a lower end position with a low compression ratio.
Eine vorgespannte Torsionsfeder 15 übt auf die Gewindebuchse 14 ein vorteilhaftes Vor spannmoment im Sinne einer Pleuelverlängerung aus. Der im Brennraum 5 herrschende Verbrennungsdruck bewirkt eine entsprechend resultierende Pleueldruckkraft, die ein Ver stellmoment an der Gewindebuchse 14 erzeugt. Bei nicht drehfixierter Gewindebuchse 14 führt das an ihr wirkende Verstellmoment über ihre nicht selbsthemmend ausgebildeten Ge windeverbindungen zu einer Verkürzung des Pleuels 7 bis in die untere Endposition bei dann niedrigem Verdichtungsverhältnis. Die Torsionsfeder 15 wird dabei zunehmend vorgespannt. A pre-tensioned torsion spring 15 exerts an advantageous pre-tensioning torque on the threaded bushing 14 in the sense of a connecting rod extension. The combustion pressure prevailing in the combustion chamber 5 causes a correspondingly resulting connecting rod pressure force that generates an adjusting torque on the threaded bushing 14. When the threaded bushing 14 is not rotationally fixed, the adjustment torque acting on it leads to a shortening of the connecting rod 7 to the lower end position at a low compression ratio via its non-self-locking Ge threaded connections. The torsion spring 15 is increasingly biased.
Bei periodisch auftretenden Pleuelzugkräften durch Massenkräfte und Unterdrück im Brenn raum 5 erfolgt bei nicht drehfixierter Gewindebuchse 14 eine Pleuelverlängerung bis in die obere Endposition bei dann hohem Verdichtungsverhältnis, wobei die vorgespannte Torsi onsfeder 15 die Pleuelverlängerung entsprechend unterstützt. When connecting rod tensile forces occur periodically due to inertia and negative pressure in the combustion chamber 5, when the threaded bushing 14 is not rotationally fixed, a connecting rod extension is carried out up to the upper end position at a high compression ratio, the preloaded torsion spring 15 supporting the connecting rod extension accordingly.
In den jeweils erreichten Endpositionen der Verdichtungsverstellung ist eine umschaltbare Fixierung der Gewindebuchse vorzunehmen, wozu ein im Pleueldeckel 12 angeordnetes Umschaltventil 65 den im Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine am Hubzapfen 8 herr schenden Öldruck in bekannter Weise nutzt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist für eine Abbremsung der drehbaren Gewin debuchse 14 eine sie umschließende Bremshülse 16 vorgesehenen. Sie ist elastisch vorge spannt und weist einen Längsschlitz 17 auf, der zu einer Ausnehmung 18 erweitert ist. Eine Drehabstützung 19 des Pleuelunterteils 11 ragt in die Ausnehmung 18 hinein und stützt mit gewissem Verdrehspiel die Bremshülse 16 ab. Die Bremshülse 16 erzeugt bei Anlage an der Drehabstützung 19 ein die Gewindebuchse 14 in beiden Verstellrichtungen abbremsendes Reibmoment. In the respective end positions of the compression adjustment, a switchable fixation of the threaded bushing is to be made, for which purpose a switching valve 65 arranged in the connecting rod cover 12 uses the oil pressure prevailing on the crank pin 8 during operation of the reciprocating internal combustion engine. According to one embodiment of the invention, a brake sleeve 16 enclosing it is provided for braking the rotatable threaded debuchse 14. It is elastically pre-tensioned and has a longitudinal slot 17 which is widened to form a recess 18. A rotary support 19 of the connecting rod lower part 11 protrudes into the recess 18 and supports the brake sleeve 16 with a certain torsional backlash. When it rests on the rotary support 19, the brake sleeve 16 generates a friction torque which brakes the threaded bushing 14 in both adjustment directions.
Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht zu Figur 1 von links auf das mehrteilige Pleuel 7, wobei sich der Hubzapfen 8 der Kurbelwelle 9 in seiner tiefsten Position und damit der Hubkolben 3 in seinem unteren Totpunkt befindet. Hierbei steht der Kolbenbolzen 6 in der oberen Endpo sition E1 bei einer maximalen Länge L1 des Pleuels 7 und dann hoch eingestelltem Ver dichtungsverhältnis. FIG. 2 shows a sectional view of FIG. 1 from the left of the multi-part connecting rod 7, the crank pin 8 of the crankshaft 9 being in its lowest position and thus the reciprocating piston 3 being in its bottom dead center. Here, the piston pin 6 is in the upper Endpo position E1 at a maximum length L1 of the connecting rod 7 and then set high compression ratio Ver.
Die Gewindebuchse 14 steht über ein erstes Innengewinde 38 mit einem linksgängigen Pleueloberteil-Außengewinde 25 des Pleueloberteils 10 in Eingriff. Weiterhin steht ein zwei tes Innengewinde 38a der Gewindebuchse 14 mit einem rechtsgängigen Pleuelunterteil- Außengewinde 20 des Pleuelunterteils 11 in Eingriff. Die Innen- und Außengewinde 38, 38a, 20 und 25 sind bevorzugt als Trapezgewinde ausgeführt. The threaded bushing 14 is in engagement via a first internal thread 38 with a left-hand connecting rod upper part external thread 25 of the connecting rod upper part 10. Furthermore, a two th internal thread 38a of the threaded bushing 14 is engaged with a right-hand connecting rod lower part external thread 20 of the connecting rod lower part 11. The internal and external threads 38, 38a, 20 and 25 are preferably designed as trapezoidal threads.
Das Pleuelunterteil 11 ragt mit einem Führungsdorn 21 in eine Führungsbohrung 22 des Pleueloberteils 10 hinein. Zur Verdrehsicherung des Pleueloberteils 10 ist an ihm ein Füh rungsbolzen 23 angeordnet, der in einem Langloch 24 des Führungsdorns 21 in Verstellrich tung verschiebbar ist. Der Führungsbolzen 23 wirkt bei Anlage am oberen Ende des Lang lochs 24 auch als Verstellbegrenzung in der Endposition E1. The connecting rod lower part 11 protrudes with a guide mandrel 21 into a guide bore 22 of the connecting rod upper part 10. To prevent rotation of the connecting rod upper part 10, a Füh approximately bolt 23 is arranged on it, which is displaceable in an elongated hole 24 of the guide mandrel 21 in Verstellrich device. The guide pin 23 acts when planted at the upper end of the elongated hole 24 as an adjustment in the end position E1.
Das Langloch ist über eine hydraulische Verbindung zum Umschaltventil 65 permanent mit Öl befüllt. Eine Bypassnut 24b am Langloch 24 dient beim Verstellvorgang zum Druckaus gleich. A The elongated hole is permanently filled with oil via a hydraulic connection to the switchover valve 65. A bypass groove 24b on the elongated hole 24 is used for pressure compensation during the adjustment process. A.
Die Torsionsfeder 15 stützt sich einerseits am Pleueloberteil 10 und andererseits an der Ge windebuchse 14 ab. Eine von ihr umschlossene Mantelfläche der Gewindebuchse 14 ist mit radialen Führungskonturen 15a ausgebildet, in denen bei weniger gespannter Torsionsfeder 15 deren Windungen lose und bei gespannter Torsionsfeder 15 eng geführt sind. Zur weite ren Unterstützung einer Pleuelverlängerung kann zwischen dem Pleueloberteil 10 und dem Pleuelunterteil 11 zusätzlich eine Druckfeder 34 angeordnet sein. Die die Außengewinde 20 und 25 umschließende Gewindebuchse 14 ist an einem Rundzap fen 26 des Pleuelunterteils 11 geführt. In ihrer gezeigten Position entsprechend der Pleuel länge L1 hat die Gewindebuchse 14 einen axialen Abstand sowohl zu einer durch den Über gang vom Rundzapfen 26 zum Pleuelunterteil 11 gebildeten Stufe 27 wie auch zum Pleuel- oberteil 10. The torsion spring 15 is supported on the one hand on the connecting rod upper part 10 and on the other hand on the threaded bushing 14 from Ge. A circumferential surface of the threaded bushing 14 that is enclosed by it is formed with radial guide contours 15a, in which the windings are guided loosely when the torsion spring 15 is less tensioned and closely when the torsion spring 15 is tensioned. To further support a connecting rod extension, a compression spring 34 can also be arranged between the connecting rod upper part 10 and the connecting rod lower part 11. The threaded bushing 14 enclosing the external threads 20 and 25 is guided on a Rundzap fen 26 of the lower connecting rod part 11. In its position shown corresponding to the connecting rod length L1, the threaded bushing 14 is at an axial distance both from a step 27 formed by the transition from the round pin 26 to the connecting rod lower part 11 and from the connecting rod upper part 10.
Die mit Reibschluss auf der Gewindebuchse 14 angeordnete Bremshülse 16 stützt sich über ihre Ausnehmung 18 mit Verdrehspiel an der Drehabstützung 19 des Pleuelunterteils 11 ab. Eine betriebssichere Fixierung der Gewindebuchse 14 in der Endposition E1 erfolgt in be kannter Weise formschlüssig durch einen in eine Konusbohrung 30 der Gewindebuchse 14 hineinragenden ersten Bolzen 31. Die Konusbohrung 30 ist über eine Nut 30a mit Öldruck beaufschlagbar. The brake sleeve 16, which is arranged with frictional engagement on the threaded bushing 14, is supported via its recess 18 with torsional backlash on the rotary support 19 of the connecting rod lower part 11. An operationally reliable fixation of the threaded bushing 14 in the end position E1 takes place in a known manner in a form-fitting manner by a first bolt 31 protruding into a conical bore 30 of the threaded bushing 14. The conical bore 30 can be acted upon by oil pressure via a groove 30a.
Für eine mehrstufig über mehrere Arbeitstakte ablaufende Verdichtungsverstellung mit dadurch periodisch wechselnden Pleuelkräften ist zwischen der Gewindebuchse 14 und dem Pleuel 7 eine Rückstellsperre erforderlich. Sie ist bevorzugt als Freilauf 28 mit einer Sperrku gel 29 ausgebildet, dessen Sperrrichtung über das im Pleueldeckel 12 angeordnete Um schaltventil 65 hydraulisch umschaltbar ist. A reset lock is required between the threaded bushing 14 and the connecting rod 7 for a multi-stage compression adjustment that takes place over a number of working cycles, with the connecting rod forces changing periodically as a result. It is preferably designed as a freewheel 28 with a Sperrku gel 29, the blocking direction of which is hydraulically switchable via the switching valve 65 arranged in the connecting rod cover 12.
In der Gewindebuchse 14 ist zwischen dem Außengewinde 20 und dem Außengewinde 25 eine Ringkammer 32 ausgebildet, die über eine Ölzuleitung vom Umschaltventil 65 perma nent mit Öl befüllt ist. Bei einer aus der gezeigten Endposition E1 ablaufenden Verdich tungsabsenkung werden die Torsionsfeder 15 und die Druckfeder 34 zunehmend gespannt. Durch das absinkende Pleueloberteil 10 wird das in der Ringkammer 32 befindliche Öl be vorzugt über ein definiert ausgebildetes Gewindespiel zwischen dem Innengewinde 38 und dem Außengewinde 25 in die Umgebung verdrängt, wodurch der Verstellvorgang infolge Druckanstieg in der Ringkammer 32 abbremsend bedämpft abläuft. Eine Rücklaufsperre in der Ölzuleitung der Ringkammer 32 verhindert bei deren Druckanstieg eine Ölrückströmen, beispielsweise durch ein Sperrventil 64 im Pleueldeckel 11. Kurz vor Erreichen der Endposi tion E2 bei dann niedrigem Verdichtungsverhältnis legt sich die Gewindebuchse 14 an eine Tellerfeder 33 an, die am Pleueloberteil 10 beispielsweise von einem Drahtring fixiert ist. Hierdurch ist der weitere Ölabfluss aus der Ringkammer 32 verschlossen. Während des rest lichen Verstellvorgangs bis zum Erreichen der Verstellposition V2 verspannt sich die Tellerfe der 33 bei dann zunehmendem Druckanstieg in der Ringkammer 32, so dass der Verstellvor gang wirksam abbremst wird. In Figur 3 ist das Pleuel 7 nach erfolgter Umschaltung auf ein niedriges Verdichtungsverhält nis bei einer nach erreichtem Verstellende minimalen Pleuellänge L2 in der Endposition E2 des Kolbenbolzens 6 abgebildet. Ausgehend von Figur 2 hat nach erfolgtem Wechsel der Druckbeaufschlagung durch das Umschaltventil 65 sich die Verriegelung der Gewindebuch se 14 durch den Bolzen 31 gelöst und sich die Wirkrichtung des Freilaufs 28 umgeschaltet. Die vom Hubkolben 3 auf das Pleuel 7 übertragenen Pleueldruckkräfte haben danach über die Außengewinde 20 und 25 die Gewindebuchse 14 im Sinne einer Pleuelverkürzung ver dreht. In the threaded bushing 14, an annular chamber 32 is formed between the external thread 20 and the external thread 25, which is permanently filled with oil via an oil supply line from the switching valve 65. In an expiring from the shown end position E1 compaction lowering the torsion spring 15 and the compression spring 34 are increasingly tensioned. Due to the sinking upper part 10 of the connecting rod, the oil in the annular chamber 32 is preferably displaced into the environment via a defined thread play between the internal thread 38 and the external thread 25, whereby the adjustment process takes place in a decelerating manner as a result of the pressure increase in the annular chamber 32. A backstop in the oil supply line to the annular chamber 32 prevents oil from flowing back when the pressure rises, for example through a check valve 64 in the connecting rod cover 11. Shortly before reaching the end position E2 when the compression ratio is then low, the threaded bushing 14 rests against a disc spring 33, which is attached to the upper part 10 of the connecting rod for example, is fixed by a wire ring. As a result, the further oil outflow from the annular chamber 32 is closed. During the rest of the adjustment process until the adjustment position V2 is reached, the Tellerfe 33 braces itself when the pressure increases in the annular chamber 32, so that the adjustment process is effectively braked. In Figure 3, the connecting rod 7 is shown after switching to a low compression ratio with a minimum connecting rod length L2 in the end position E2 of the piston pin 6 after the adjustment has been reached. Starting from FIG. 2, after the change in the application of pressure by the switching valve 65, the locking of the threaded bush 14 by the bolt 31 has been released and the direction of action of the freewheel 28 has switched. The connecting rod pressure forces transmitted from the reciprocating piston 3 to the connecting rod 7 then have the threaded bushing 14 rotates via the external threads 20 and 25 in the sense of a connecting rod shortening.
Kurz vor Verstellende haben die sich rechtsseitig an der Drehabstützung 19 anlegende Bremshülse 16 durch Reibschluss, die Tellerfeder 33 durch Federkraft und der Druckanstieg in der Ringkammer 32 die Verstellgeschwindigkeit für eine vorzunehmende Fixierung der Gewindebuchse 14 abgebremst. Ein hier nicht sichtbarer zweiter Bolzen 50 verriegelt die Gewindebuchse 14 in der erreichten Endposition E2. Shortly before the end of the adjustment, the brake sleeve 16 resting on the right side of the rotary support 19 by frictional engagement, the plate spring 33 by spring force and the pressure increase in the annular chamber 32 slowed down the adjustment speed for a fixation of the threaded bushing 14 to be carried out. A second bolt 50, not visible here, locks the threaded bushing 14 in the end position E2 that has been reached.
In der bei hohem Motordrehmoment und bevorzugt auch bei hohen Betriebsdrehzahlen ein genommenen Endposition E2 stützt sich das Pleueloberteil 10 über die verspannte Tellerfe der 33 und die Gewindebuchse 14 direkt an der Stufe 27 des Pleuelunterteils 11 ab, wodurch die Gewindeverbindungen der Gewindebuchse 14 vorteilhaft entlastet sind. Die Federwin dungen der nun maximal vorgespannten Torsionsfeder 15 haben sich in der Endposition E2 nahezu spielfrei in die Führungskonturen 15a der Gewindebuchse 14 zusammengezogen, um insbesondere bei hohen Betriebsdrehzahlen die Federmassenkräfte betriebssicher abzu stützen. Hierdurch wie auch wegen der direkt über die Gewindebuchse 14 übertragenden Pleueldruckkräfte ist bis hin zur maximalen Betriebsdrehzahl eine hohe Betriebssicherheit des längenverstellbaren Pleuels 7 gewährleistet. In the end position E2 taken at high engine torque and preferably also at high operating speeds, the upper connecting rod part 10 is supported via the clamped plate 33 and the threaded bushing 14 directly on the step 27 of the lower connecting rod part 11, whereby the threaded connections of the threaded bushing 14 are advantageously relieved. The Federwin applications of the now maximally pre-tensioned torsion spring 15 have contracted almost free of play in the end position E2 in the guide contours 15a of the threaded bushing 14, especially at high operating speeds, to support the spring mass forces in an operationally reliable manner. As a result of this, as well as because of the connecting rod pressure forces transmitted directly via the threaded bushing 14, a high level of operational reliability of the length-adjustable connecting rod 7 is guaranteed up to the maximum operating speed.
Für eine erneute Rückverstellung der Verdichtung zu einem hohen Verdichtungsverhältnis entsprechend der Darstellung in Figur 2 wechselt das Umschaltventil 65 wiederum die Druckbeaufschlagung der verstellrelevanten Bauteile. Nach Entriegelung der Gewindebuch se 14 durch den Bolzen 50 bewirken die vorgespannte Torsionsfeder 15 und die Druckfeder 34 sowie periodisch am Pleuel 7 auftretende Zugkräfte über die Außengewinde 20 und 25 eine Verdrehung der Gewindebuchse 14 im Sinne einer Pleuelverlängerung. For a renewed adjustment of the compression back to a high compression ratio in accordance with the illustration in FIG. 2, the switching valve 65 again changes the pressurization of the adjustment-relevant components. After unlocking the threaded bush 14 by the bolt 50, the preloaded torsion spring 15 and the compression spring 34 and periodically occurring tensile forces on the connecting rod 7 via the external threads 20 and 25 cause the threaded bushing 14 to rotate in the sense of a connecting rod extension.
Bei über mehrere Arbeitstakte ablaufender Verstellung zu einem hohen Verdichtungsver hältnis gewährleistet der auch umgeschaltete Freilauf 28 eine eindeutige Verstellrichtung. Durch die Ausnehmung 18 der Bremshülse 16 dreht sich diese zunächst mit der Gewinde buchse 14. Vor Erreichen der Endposition E1 entsprechend Figur 2 bewirkt die Anlage der Bremshülse 16 linksseitig an der Drehabstützung 19 dann durch Reibschluss wieder eine Abbremsung der Gewindebuchse 14. In the case of an adjustment to a high compression ratio that takes place over several working cycles, the freewheel 28 that is also switched ensures a clear adjustment direction. Through the recess 18 of the brake sleeve 16 this initially rotates with the threaded bushing 14. Before reaching the end position E1 according to FIG. 2, the system causes the Brake sleeve 16 on the left-hand side of the rotary support 19 then decelerates the threaded bushing 14 again by frictional engagement.
Bei ablaufender Verdichtungserhöhung verschiebt sich der Führungsbolzen 23 bis zum obe ren Ende des Langlochs 24. Aus einer oberhalb des Führungsbolzens 23 befindlichen Lang lochkammer 24a wird während des Verstellvorgangs das in ihr enthaltende Öl zunächst über die Bypassnut 24b verdrängt. Kurz vor Erreichen der Endposition E1 verschließt jedoch der Führungsbolzen 23 die Bypassnut 24b, wodurch das in der Langlochkammer 24a einge schlossene Öl durch Druckanstieg eine hydraulische Abbremsung der Verstellgeschwindig keit bewirkt. In der schließlich erreichten Endposition E1 erfolgt die Verriegelung der Gewin debuchse 14 durch den Bolzen 31. As the compression increases, the guide pin 23 moves up to the obe Ren end of the elongated hole 24. From an elongated hole chamber 24a located above the guide pin 23, the oil contained in it is initially displaced via the bypass groove 24b during the adjustment process. Shortly before reaching the end position E1, however, the guide pin 23 closes the bypass groove 24b, as a result of which the oil enclosed in the elongated hole chamber 24a causes a hydraulic braking of the adjustment speed due to an increase in pressure. In the end position E1 finally reached, the threaded bushing 14 is locked by the bolt 31.
Die Figur 4 zeigt abweichend zu Figur 2 eine modifiziert ausgebildete Bremshülse 35. Sie weist als Erweiterung der bisherigen Nut 30a zur Gewindebuchse 14 eine diese großflächig umschließende Kammer 36 auf, die vom Umschaltventil 65 mit Öldruck beaufschlagbar ist. Bei in der Kammer 36 herrschendem Öldruck wirkt die resultierende Druckkraft der Vor spannkraft der geschlitzten Bremshülse 35 entgegen. Hierdurch kann je nach Höhe der Druckbeaufschlagung der Kammer 36 das auf die Gewindebuchse 14 wirkende Bremsmo ment der Bremshülse 16 für einen Verstellvorgang reduziert werden. In contrast to FIG. 2, FIG. 4 shows a modified brake sleeve. When the oil pressure prevails in the chamber 36, the resulting pressure force counteracts the pre-tensioning force of the slotted brake sleeve 35. As a result, depending on the amount of pressure applied to the chamber 36, the braking torque acting on the threaded bushing 14 of the brake sleeve 16 can be reduced for an adjustment process.
Bei kurz vor Erreichen der oberen oder der unteren Endposition wieder erfolgender Dru ckentlastung der Kammer 36 wirkt ein maximales Bremsmoment auf die Gewindebuchse 14, zur Abbremsung deren Verstellgeschwindigkeit und auch zu deren Fixierung durch Reib schluss in den beiden Endpositionen E1 und E2. Über die zur Kammer 36 offene Konusboh rung 30 sind die federbelasteten Bolzen 31 und 50 mit dem jeweiligen Druck der Kammer 36 beaufschlagt, so dass sie bei druckentlasteter Kammer 36 in den Endpositionen E1 und E2 automatisch die Gewindebuchse 14 verriegeln. When the pressure in the chamber 36 is relieved again shortly before the upper or lower end position is reached, a maximum braking torque acts on the threaded bushing 14 to slow down its adjustment speed and also to fix it by frictional connection in the two end positions E1 and E2. The spring-loaded bolts 31 and 50 are subjected to the respective pressure of the chamber 36 via the conical bore 30, which is open to the chamber 36, so that they automatically lock the threaded bushing 14 in the end positions E1 and E2 when the chamber 36 is depressurized.
Ein Längsschlitz 37 der Bremshülse 35, der hier keine ihn erweiternde Ausnehmung auf weist, steht permanent in Formschluss mit der Drehabstützung 19. Hierdurch wird bei jeder Drehbewegung der Gewindebuchse 14 auf diese ein Bremsmoment übertragen, das jedoch durch eine bedarfsgerechte Druckbeaufschlagung der Kammer 36 reduziert oder gar aufge hoben werden kann. A longitudinal slot 37 of the brake sleeve 35, which here does not have a recess to widen it, is permanently in positive engagement with the rotary support 19 can even be canceled.
Die Figur 5 zeigt ausgehend von Figur 4 eine Schnittansicht von rechts auf die Gewin debuchse 14 mit der sie umschließenden Bremshülse 35, die über ihren Längsschlitz 37 drehfest an der Drehabstützung 19 anliegt. Der hier oben abgeschnitten dargestellte Rund- zapfen 26 des Pleuelunterteils 11 ermöglicht eine Innenansicht der Gewindebuchse 14. An ihrer inneren Mantelfläche ist konzentrisch zur Pleuellängsachse 13 eine entsprechend ihrem Innengewinde 38a schräg ausgerichtete äußere Halbrundnut 39 angeordnet, die bei Dre hung der Gewindebuchse 14 von der Sperrkugel 29 durchlaufen wird. FIG. 5 shows, based on FIG. 4, a sectional view from the right of the threaded bushing 14 with the brake sleeve 35 surrounding it, which rests non-rotatably on the rotary support 19 via its longitudinal slot 37. The round, cut off here above pin 26 of the connecting rod lower part 11 allows an inside view of the threaded bushing 14. On its inner surface, concentric to the connecting rod longitudinal axis 13, an outer semicircular groove 39, which is obliquely aligned according to its internal thread 38a, is arranged, which is traversed by the locking ball 29 when the threaded bushing 14 is rotated.
Die Gewindebuchse 14 befindet sich in einer Drehposition nach einer etwa 50%-igen Ver dichtungsverstellung hin zu einem niedrigen Verdichtungsverhältnis. Oberhalb der äußeren Halbrundnut 39 ist in der Gewindebuchse 14 die Konusbohrung 30 für ihre formschlüssige Fixierung sichtbar. Für die zur Verrastung mit der Konusbohrung 30 hier nicht sichtbaren Bolzen 31 und 50 ist im Pleuelunterteil 11 eine Entlastungsbohrung 40 zur Umgebung ange ordnet. Die Bohrungen 41 und 42 dienen der in bekannterWeise erfolgenden Verdichtungs- umschaltung durch eine wechselbare Druckbeaufschlagung der verstellrelevanten Bauteile durch das im Pleueldeckel 12 angeordnete Umschaltventil 65. The threaded bushing 14 is in a rotational position after an approximately 50% compression adjustment towards a low compression ratio. Above the outer semicircular groove 39, the conical bore 30 is visible in the threaded bushing 14 for its positive fixing. For the locking with the conical bore 30 here not visible bolts 31 and 50 is a relief hole 40 is arranged in the lower connecting rod part 11 to the environment. The bores 41 and 42 are used for the compression switchover, which takes place in a known manner, by means of a changeable pressurization of the adjustment-relevant components by the switchover valve 65 arranged in the connecting rod cover 12.
Die Figur 6 zeigt basierend auf Figur 5 eine vergrößerte waagerechte Schnittansicht auf Hö he der Sperrkugel 29. Dagegen ist die Gewindebuchse 14 längs der äußeren Halbrundnut 39 schräg geschnitten dargestellt. Am Rundzapfen 26 ist zur Führung der Sperrkugel 29 eine waagerecht verlaufende innere Halbrundnut 43 angeordnet, die vorzugsweise gerade aus gebildet ist. Based on FIG. 5, FIG. 6 shows an enlarged horizontal sectional view at the height of the locking ball 29. In contrast, the threaded bushing 14 is shown cut at an angle along the outer semicircular groove 39. On the round pin 26, a horizontally extending inner semicircular groove 43 is arranged to guide the locking ball 29, which is preferably formed from straight.
In Mittelstellung auf der Symmetrieachse weist die Sperrkugel 29 ein definiertes Spiel zu den sie umgebenden Halbrundnuten 39 und 43 auf. Beim gezeigten linksseitigen Versatz mit dann spielfreier Anlage an den Halbrundnuten 39 und 43 entfaltet sie hingegen eine einseiti ge Sperrwirkung für die drehbare Gewindebuchse 14. Bei der ablaufenden Verstellung zu einem niedrigen Verdichtungsverhältnis mit Rechtsdrehung der Gewindebuchse 14 wirkt der vom Umschaltventil 65 über die Bohrung 42 aufgeschaltete Öldruck hydraulisch rechtsseitig der Sperrkugel 29 in den Halbrundnuten 39 und 43. Gleichzeitig wirkt durch das Umschalt ventil 65 über die Bohrung 41 eine Druckentlastung linksseitig der Sperrkugel 29. Hierdurch ist die Sperrkugel 29 nach links bis zu ihrer spielfreien Anlage an den Halbrundnuten 39 und 43 gedrückt, wodurch die dann von der Sperrkugel 29 erzeugte Sperrwirkung entgegen der mit einem Pfeil angezeigten Drehrichtung der Gewindebuchse 14 wirkt. Folglich kann die Verdichtungsverstellung bei periodisch wechselnden Pleuelkräften mehrstufig bei nur rechts drehender Gewindebuchse 14 ablaufen. In the middle position on the axis of symmetry, the locking ball 29 has a defined play in relation to the semicircular grooves 39 and 43 surrounding it. In the left-hand offset shown with then play-free contact with the semicircular grooves 39 and 43, however, it unfolds a one-sided locking effect for the rotatable threaded bushing 14 Hydraulic oil pressure on the right side of the locking ball 29 in the semicircular grooves 39 and 43. At the same time, the switching valve 65 via the bore 41 relieves the pressure on the left side of the locking ball 29 , whereby the locking effect then generated by the locking ball 29 acts against the direction of rotation of the threaded bushing 14 indicated by an arrow. Consequently, with periodically changing connecting rod forces, the compression adjustment can take place in several stages with the threaded bushing 14 rotating only to the right.
Die Kammer 36 der drehfest an der Drehabstützung 19 anliegenden Bremshülse 35 ist groß flächig ausgebildet, um bei einer Verdichtungsverstellung durch deren Öldruckbeaufschla gung über eine Steuerbohrung 44 der Gewindebuchse 14 eine reduzierte Bremswirkung für die sich drehende Gewindebuchse 14 zu bewirken. Hierzu wird der in der Bohrung 42 anlie gende Öldruck über ein Rückschlagventil 45, eine Nut 46 und die Steuerbohrung 44 in die Kammer 36 geleitet. Die Nut 46 kann weiterhin über ein hier geschlossenes zweites Rück schlagventil 47 mit der aktuell drucklosen Bohrung 41 in hydraulische Verbindung treten. The chamber 36 of the non-rotatably resting on the rotary support 19 brake sleeve 35 is formed over a large area in order to provide a reduced braking effect for a compression adjustment by the oil pressure applied via a control bore 44 of the threaded bushing 14 to effect the rotating threaded bushing 14. For this purpose, the oil pressure applied in the bore 42 is passed into the chamber 36 via a check valve 45, a groove 46 and the control bore 44. The groove 46 can continue to come into hydraulic connection with the currently pressureless bore 41 via a second non-return valve 47, which is closed here.
Die Figur 7 zeigt nach beendeter Verstellung entsprechend Figur 6 die Gewindebuchse 14 in einer Drehposition entsprechend der Endposition E2 bei dann niedrig eingestelltem Verdich tungsverhältnis. Gegen Ende des Verstellvorgangs hat sich die rechtsdrehende Gewinde buchse 14 nun soweit verdreht, dass ihre Steuerbohrung 44 und damit die Kammer 36 nicht mehr mit der druckbeaufschlagten Nut 46, sondern nun über eine Bohrung 48 mit der druck losen Bohrung 41 in Verbindung steht. Durch die Druckentlastung der Kammer 36 kurz vor Verstellende liegt die Bremshülse 35 wieder mit maximaler Vorspannung und resultierend erhöhter Bremswirkung an der Gewindebuchse 14 an. In der erreichten Endposition E2 ist die Gewindebuchse 14 durch Reibschluss wie auch bei Bedarf zusätzlich durch Formschluss des Bolzens 50 fixiert. FIG. 7 shows, after the adjustment according to FIG. 6, the threaded bushing 14 in a rotational position corresponding to the end position E2 with the compression ratio then set low. Towards the end of the adjustment process, the clockwise threaded bushing 14 has now rotated to such an extent that its control bore 44 and thus the chamber 36 are no longer connected to the pressurized groove 46, but rather via a bore 48 with the pressureless bore 41. As a result of the pressure relief of the chamber 36 shortly before the end of the adjustment, the brake sleeve 35 again rests against the threaded bushing 14 with maximum pre-tension and, as a result, increased braking effect. In the end position E2 reached, the threaded bushing 14 is fixed by frictional engagement and, if necessary, additionally by positive engagement of the bolt 50.
In Figur 8 hat sich nach einer Verdichtungsumschaltung auf ein hohes Verdichtungsverhält nis die Gewindebuchse 14 nach links verdreht. Hierfür hatte das Umschaltventil 65 zunächst die Druckbeaufschlagung gewechselt, wodurch nun die Bohrung 41 unter Öldruck steht und die Bohrung 42 druckentlastet ist. Dadurch hat die Sperrkugel 29 ihre Sperrrichtung für eine Verdichtungserhöhung geändert. In Figure 8, after a compression switch to a high compression ratio, the threaded bushing 14 has rotated to the left. For this purpose, the switching valve 65 had initially changed the application of pressure, as a result of which the bore 41 is now under oil pressure and the bore 42 is relieved of pressure. As a result, the blocking ball 29 has changed its blocking direction for an increase in compression.
Ausgehend von der Drehstellung der Gewindebuchse 14 in Figur 7 wurde durch die erfolgte Druckumschaltung über die Bohrung 41 zunächst die Kammer 36 mit Öldruck beaufschlagt, wodurch die Fixierung der Gewindebuchse 14 durch Formschluss und weitgehend auch durch Reibschluss aufgehoben wurde. Bei periodisch auftretenden Pleuelzugkräften ist mit Unterstützung der Torsionsfeder 15 hierdurch dann eine Linksdrehung der Gewindebuchse 14 erfolgt. Mit zunehmender Linksdrehung der Gewindebuchse 14 steht über das nun offene Rückschlagventil 47, die Nut 46 und die Steuerbohrung 44 die Kammer 36 weiterhin unter Öldruck. Gegen Ende der Linksdrehung erreicht die Steuerbohrung 44 schließlich eine durch die Bohrung 42 nun drucklose Bohrung 49, wodurch die Kammer 36 dann druckentlastet ist und die Vorspannung der Bremshülse 35 vor Erreichen der Endposition E1 eine Abbrem sung mit nachfolgender Fixierung der Gewindebuchse 35 vornimmt. Da die Nut 46 immer über eines der Rückschlagventile 45 oder 47 unter Öldruck steht, kann sie auch entspre chend der Figuren 2 und 3 für die Ölversorgung des Langlochs 24 und der Ringkammer 32 dienen. Die Figur 9 zeigt in einer Schnittansicht die formschlüssige Fixierung der Gewindebuchse 14 in der Endposition E1 entsprechend Figur 4, wobei der Bolzen 31 bei druckloser Kammer 36 in die Konusbohrung 30 eingerastet ist. Für eine Verriegelung der Gewindebuchse 14 in der Endposition E2 ist im Rundzapfen 26 der weitere Bolzen 50 angeordnet. Beide Bolzen 31 und 50 sind von je einer Feder gegen die Gewindebuchse 14 vorgespannt und liegen in axial versetzten Schnittebenen, da die von beiden Bolzen 31 und 50 genutzte Konusbohrung 30 ihre axiale Position mit der Drehung der Gewindebuchse 14 verändert. Federseitig sind die Bolzen 31 und 50 durch die Entlastungsbohrung 40 druckfrei. Bei einer Verdichtungsum- schaltung bewirkt die anfängliche Druckbeaufschlagung der Kammer 36 eine Rückverschie bung des Bolzens 31 wie auch eine Reduzierung des Reibmoments der Bremshülse 35. Hierdurch ist die Fixierung der Gewindebuchse 14 weitgehend aufgehoben, so dass sie sich bei periodisch wirkenden Pleueldruckkräften rechtsdrehend im Sinne einer Verdich tungsabsenkung verstellt. Starting from the rotational position of the threaded bushing 14 in FIG. 7, the pressure switchover via the bore 41 initially acted on the chamber 36 with oil pressure, whereby the fixing of the threaded bushing 14 was canceled by form fit and largely also by frictional connection. In the case of connecting rod tensile forces that occur periodically, the threaded bushing 14 is then turned to the left with the support of the torsion spring 15. With increasing counterclockwise rotation of the threaded bushing 14, the chamber 36 continues to be under oil pressure via the now open check valve 47, the groove 46 and the control bore 44. Towards the end of the left turn, the control bore 44 finally reaches a bore 49 that is now pressureless through the bore 42, whereby the chamber 36 is then depressurized and the bias of the brake sleeve 35 before reaching the end position E1 decelerates with subsequent fixation of the threaded bush 35. Since the groove 46 is always under oil pressure via one of the check valves 45 or 47, it can also serve to supply the elongated hole 24 and the annular chamber 32 with oil, as shown in FIGS. FIG. 9 shows, in a sectional view, the positive fixing of the threaded bushing 14 in the end position E1 according to FIG. To lock the threaded bushing 14 in the end position E2, the further bolt 50 is arranged in the round pin 26. Both bolts 31 and 50 are each preloaded against the threaded bushing 14 by a spring and lie in axially offset cutting planes, since the conical bore 30 used by the two bolts 31 and 50 changes its axial position with the rotation of the threaded bushing 14. On the spring side, the bolts 31 and 50 are depressurized through the relief bore 40. When the compression is switched over, the initial pressurization of the chamber 36 causes a backward displacement of the bolt 31 as well as a reduction in the frictional torque of the brake sleeve 35 Compression reduction adjusted.
In Figur 10 hat die nach der Verdichtungsumschaltung rechtsdrehende Gewindebuchse 14 mit ihrer Konusbohrung 30 den Bolzen 50 in der Endposition E2 erreicht. Entsprechend der zugehörigen Darstellung in Figur 7 ist die Kammer 36 über die Steuerbohrung 44 nun wieder druckentlastet. Hierdurch ist der Bolzen 50 in die Konusbohrung 30 eingerückt, so dass die Gewindebuchse 14 durch Formschluss mit dem Bolzen 50 und wieder erhöhtem Reibschluss der Bremshülse 35 betriebssicher fixiert ist. In FIG. 10, after the compression switch-over, the threaded bushing 14 with its conical bore 30 has reached the bolt 50 in the end position E2. According to the associated illustration in FIG. 7, the chamber 36 is now relieved of pressure again via the control bore 44. As a result, the bolt 50 is indented into the conical bore 30, so that the threaded bushing 14 is fixed in an operationally reliable manner by means of a positive fit with the bolt 50 and again increased frictional engagement of the brake sleeve 35.
Die Figur 11 zeigt gegenüber Figur 4 eine abweichend ausgebildete Bremshülse 51. Sie weist beidseitig eines nun schmalen Längsschlitzes 52 eine erste Nase 53 und eine zweite Nase 54 auf. Beide Nasen 53 und 54 ragen zur Drehabstützung der Bremshülse 51 in eine Ausnehmung 55 des entsprechend modifizierten Pleuelunterteils 11 hinein. Durch diese Drehabstützung ihres Reibmoments wird die Bremshülse 51 in jeder der beiden Verstell richtungen „gezogen“, woraus in bekannterWeise gegenüber der Drehabstützung in Figur 4 bei „gedrückter“ Bremshülse 35 eine erhöhte Reibwirkung der Bremshülse 51 an der Gewin debuchse 14 resultiert. Durch eine Druckbeaufschlagung einer Kammer 56 der Bremshülse 51 kann die Bremswirkung zusätzlich bedarfsgerecht reduziert werden. In comparison with FIG. 4, FIG. 11 shows a differently designed brake sleeve 51. It has a first nose 53 and a second nose 54 on both sides of a now narrow longitudinal slot 52. Both lugs 53 and 54 protrude into a recess 55 of the correspondingly modified lower part 11 of the connecting rod to support the brake sleeve 51 from rotating. As a result of this rotational support of its frictional torque, the brake sleeve 51 is “pulled” in each of the two adjustment directions, which in a known manner results in an increased frictional effect of the brake sleeve 51 on the threaded bushing 14 when the brake sleeve 35 is “pressed” compared to the rotary support in FIG. By applying pressure to a chamber 56 of the brake sleeve 51, the braking effect can also be reduced as required.
Die Figur 12 zeigt als erweiternde Ausbildung der Erfindung gegenüber Figur 11 zwischen den Nasen 53 und 54 einen zusätzlichen Verstellanschlag 57. Durch ihn kann nun entweder nur die Nase 53 oder nur die Nase 54 für eine beidseitige Drehabstützung der Bremshülse 51 aktiviert werden. Bei hier aktivierter Nase 54 und Verdrehung der Gewindebuchse 14 durch Pleueldruckkräfte hin zu einem niedrigen Verdichtungsverhältnis stützt sich die Nase 54 am Verstellanschlag 57 ab, wodurch die dann „gedrückte“ Bremshülse 51 ein für die ab- laufende Verstellung vorteilhaft reduziertes Reibmoment bewirkt. Hingegen wird bei perio disch wirkenden Pleuelzugkräften mit daraus resultierendem Rückstellmoment an der Ge windebuchse 14 deren Rückverdrehung gegenüber der beabsichtigten Verstellrichtung ent gegengewirkt, indem eine dann rechtsseitige Abstützung der Nase 54 an der Ausnehmung 55 die Bremswirkung der dann „gezogenen“ Bremshülse 51 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft verstärkt. As an expansion of the invention compared to FIG. 11, FIG. 12 shows an additional adjustment stop 57 between the noses 53 and 54. When the nose 54 is activated here and the threaded bushing 14 is rotated by connecting rod pressure forces towards a low compression ratio, the nose 54 is supported on the adjustment stop 57, whereby the brake sleeve 51 that is then "pressed" ongoing adjustment advantageously causes reduced frictional torque. On the other hand, with periodically acting connecting rod tensile forces with the resulting restoring torque on the threaded bushing 14, their reverse rotation relative to the intended adjustment direction is counteracted by a right-hand support of the nose 54 on the recess 55, the braking effect of the then "pulled" brake sleeve 51 according to this embodiment of the Invention advantageously reinforced.
Für eine wieder erfolgende Rückverstellung hin zu einem hohen Verdichtungsverhältnis wird bei dann umgestelltem Verstellanschlag 57 die Nase 53 für die beidseitige Drehabstützung der Bremshülse 51 aktiviert, wodurch wieder in Verstellrichtung die Bremswirkung der Bremshülse 51 reduziert bzw. entgegen der Verstellrichtung erhöht wird. Hierdurch wird nicht nur die Verdichtungsverstellung unterstützt, sondern auch der Freilauf 28 mechanisch entlas tet oder gar entbehrlich. For a return to a high compression ratio, when the adjustment stop 57 is then switched, the lug 53 is activated for the two-sided rotary support of the brake sleeve 51, which again reduces the braking effect of the brake sleeve 51 in the adjustment direction or increases it counter to the adjustment direction. As a result, not only the compression adjustment is supported, but also the freewheel 28 is mechanically relieved or even unnecessary.
Die Figur 13 zeigt eine Schnittansicht durch die in Figur 12 gezeigten Nasen 53 und 54 der Bremshülse 51 und deren Verstellanschlag 57. Erweist einen im hierfür modifizierten Pleu elunterteil 11 angeordneten Kolben 58 auf, der von einer in einer Federkammer 59 ange ordneten Feder 60 vorgespannt ist. Gegenüberliegend zur Federkammer 59 ist eine Kammer 61 angeordnet. Die Federkammer 59 ist von der Bohrung 41 und die Kammer 61 von der Bohrung 42 durchdrungen, die vom Umschaltventil 65 zur Verdichtungsumschaltung wech selweise mit Öldruck beaufschlagt oder druckentlastet werden. 13 shows a sectional view through the lugs 53 and 54 of the brake sleeve 51 shown in FIG. 12 and its adjustment stop 57. Has a piston 58 arranged in the connecting rod lower part 11 modified for this purpose, which is pretensioned by a spring 60 arranged in a spring chamber 59 . A chamber 61 is arranged opposite the spring chamber 59. The spring chamber 59 is penetrated by the bore 41 and the chamber 61 by the bore 42, which are alternately acted upon or relieved of pressure from the switching valve 65 for compression switching wech.
Zwischen den Nasen 53 und 54 ist der Verstellanschlag 57 mit einer ersten Anlagekontur 62 und einer zweiten Anlagekontur 63 ausgebildet, die je nach Hubstellung des Kolbens 58 zur Abstützung entweder der Nase 53 oder der Nase 54 dienen. Bei in der Kammer 61 wirken dem Öldruck und einer Druckentlastung der Federkammer 59 steht die Anlagekontur 62 zwi schen den Nasen 53 und 54. Hierdurch ist die Nase 54 der Bremshülse 51 zwischen der Anlagekontur 62 und der Ausnehmung 55 des Pleuelunterteils 11 für beide Drehrichtungen der Gewindehülse 14 drehfixiert, während die nicht anliegende Nase 53 in diesem Fall für die Bremshülse 51 keine Abstützfunktion aufweist. The adjustment stop 57 is formed between the lugs 53 and 54 with a first contact contour 62 and a second contact contour 63 which, depending on the stroke position of the piston 58, serve to support either the lug 53 or the lug 54. When the oil pressure and a pressure relief of the spring chamber 59 act in the chamber 61, the contact contour 62 is between the lugs 53 and 54. As a result, the lug 54 of the brake sleeve 51 is between the contact contour 62 and the recess 55 of the connecting rod lower part 11 for both directions of rotation of the threaded sleeve 14 fixed in rotation, while the nose 53 which does not rest against it has no support function for the brake sleeve 51 in this case.
Bei einer ablaufenden Verdichtungsabsenkung überträgt die in einem versetzten Halbschnitt sichtbare, rechtsdrehende Gewindebuchse 14 ein entsprechendes Reibmoment auf die Bremshülse 51, die sich über ihre Nase 54 an der Anlagekontur 62 abstützt. Da sich das am Umfang der Bremshülse 51 wirkende Reibmoment erst am Umfangsende über die Nase 54 abstützt, wird durch die hierdurch „gedrückte“ Bremshülse 51 in bekannter Weise eine Reib momentreduzierung bewirkt. Bei einer mehrstufig ablaufenden Verdichtungsabsenkung ver- ursachen die am Pleuel 7 periodisch auftretenden Zugkräfte an der Gewindebuchse 14 je doch ein auf die Bremshülse 51 übertragenes Rückdrehmoment, wodurch sich die Nase 54 an der Ausnehmung 55 des Pleuelunterteils 11 abstützt. Das nun von der Gewindebuchse 14 übertragene Rückdrehmoment führt zu einer „gezogenen“ Bremshülse 51, woraus in be kannter Weise eine Reibmomenterhöhung resultiert. Die an der Bremshülse 51 drehrich tungsabhängig unterschiedlich hohen Reibmomente bewirkten also in Verstellrichtung ein abgesenktes und entgegen der Verstellrichtung ein erhöhtes Bremsmoment für die Gewin debuchse 14. When the compression reduction is taking place, the clockwise threaded bushing 14, visible in an offset half-section, transmits a corresponding frictional torque to the brake sleeve 51, which is supported on the contact contour 62 via its nose 54. Since the frictional torque acting on the circumference of the brake sleeve 51 is only supported at the circumferential end via the nose 54, a friction torque reduction is brought about in a known manner by the brake sleeve 51 “pressed” as a result. In the case of a multi-stage reduction in compression, cause the tensile forces occurring periodically on the connecting rod 7 on the threaded bushing 14, however, a reverse torque transmitted to the brake sleeve 51, whereby the nose 54 is supported on the recess 55 of the connecting rod lower part 11. The reverse torque now transmitted by the threaded bushing 14 leads to a “pulled” brake sleeve 51, which in a known manner results in an increase in the friction torque. The friction torques that are differently high on the brake sleeve 51, depending on the direction of rotation, thus result in a lowered braking torque in the adjustment direction and an increased braking torque for the threaded bush 14 in the opposite direction to the adjustment.
In Figur 14 ist nach erfolgter Verdichtungsumschaltung mit nun in der Federkammer 59 herr schendem Öldruck und druckentlasteter Kammer 61 der Kolben 58 in Wirkrichtung der Feder 60 verschoben. Hierdurch steht nun die Anlagekontur 63 zwischen den Nasen 53 und 54, wodurch nun ausschließlich die Nase 53 drehfixiert ist. Infolge der bei Verdichtungserhöhung linksdrehenden Gewindebuchse 14 stützt sich die Bremshülse 51 über die Nase 53 an der Anlagekontur 63 ab. Die hierdurch „gedrückte“ Bremshülse 51 reduziert in bekannterWeise beim Verstellvorgang das Reibmoment. Bei periodisch auftretenden Pleueldruckkräften mit kurzeitiger Umkehr der Wirkrichtung des Reibmoments stützt sich die Nase 53 an der Aus nehmung 55 ab, so dass bei dann „gezogener“ Bremshülse 51 in bekannterWeise eine Er höhung des die Gewindebuchse 14 bremsenden Reibmoments auftritt. In FIG. 14, after the compression switchover has taken place, with the oil pressure now prevailing in the spring chamber 59 and the pressure-relieved chamber 61, the piston 58 is displaced in the direction of action of the spring 60. As a result, the contact contour 63 now stands between the lugs 53 and 54, as a result of which only the lug 53 is now rotationally fixed. As a result of the threaded bushing 14 rotating counterclockwise when the compression increases, the brake sleeve 51 is supported on the contact contour 63 via the nose 53. The brake sleeve 51 "pressed" as a result of this reduces the frictional torque during the adjustment process in a known manner. In the case of periodically occurring connecting rod pressure forces with a brief reversal of the effective direction of the friction torque, the nose 53 is supported on the recess 55 so that when the brake sleeve 51 is then “pulled”, an increase in the friction torque braking the threaded bushing 14 occurs in a known manner.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines längenverstellbaren Pleuels einer Hubkolben- Brennkraftmaschine wird eine betriebssichere und verschleißarme Verdichtungsverstellung zur Verbrauchs- und Emissionsabsenkung ermöglicht. With the design according to the invention of a length-adjustable connecting rod of a reciprocating piston internal combustion engine, an operationally reliable and low-wear compression adjustment for reducing consumption and emissions is made possible.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Zylinder 36 erste Kammer 1 cylinder 36 first chamber
2 Zylinderachse 37 erster Längsschlitz2 cylinder axis 37 first longitudinal slot
3 Hubkolben 38 erstes Innengewinde3 reciprocating piston 38 first internal thread
4 Zylinderkopf 38a zweites Innengewinde4 cylinder head 38a second internal thread
5 Brennraum 39 äußere Halbrundnut5 combustion chamber 39 outer semicircular groove
6 Kolbenbolzen 40 Entlastungsbohrung6 piston pin 40 relief bore
7 Pleuel 41 Bohrung 7 connecting rod 41 bore
8 Hubzapfen 42 Bohrung 8 crank pin 42 bore
9 Kurbelwelle 43 innere Halbrundnut9 crankshaft 43 inner half-round groove
10 Pleueloberteil 44 Steuerbohrung 10 upper part of connecting rod 44 control bore
11 Pleuelunterteil 45 erstes Rückschlagventil11 connecting rod lower part 45 first non-return valve
12 Pleueldeckel 46 Nut 12 connecting rod cap 46 groove
13 Pleuellängsachse 47 zweites Rückschlagventil13 Longitudinal conrod axis 47 second non-return valve
14 Gewindebuchse 48 Bohrung 14 threaded bushing 48 hole
15 Torsionsfeder 49 Bohrung 15 torsion spring 49 bore
16 erste Bremshülse 50 zweiter Bolzen 16 first brake sleeve 50 second bolt
17 Längsschlitz 51 dritte Bremshülse17 longitudinal slot 51 third brake sleeve
18 Ausnehmung 52 zweiter Längsschlitz18 recess 52 second longitudinal slot
19 Drehabstützung 53 erste Nase 19 rotary support 53 first nose
20 Pleueloberteil-Außengewinde 54 zweite Nase 20 connecting rod upper part external thread 54 second nose
21 Führungsdorn 55 Ausnehmung 21 guide pin 55 recess
22 Führungsbohrung 56 zweite Kammer 22 guide bore 56 second chamber
23 Führungsbolzen 57 Verstellanschlag 23 Guide pin 57 Adjustment stop
24 Langloch 58 Kolben 24 elongated hole 58 piston
24a Langlochkammer 59 Federkammer 24a slot chamber 59 spring chamber
24b Bypassnut 60 Feder 24b bypass groove 60 spring
25 Pleuelunterteil-Außengewinde 61 dritte Kammer 25 connecting rod lower part external thread 61 third chamber
26 Rundzapfen 62 erste Anlagekontur26 round pin 62 first contact contour
27 Stufe 63 zweite Anlagekontur27 Step 63 second contact contour
28 Freilauf 64 Sperrventil 28 freewheel 64 check valve
29 Sperrkugel 65 Umschaltventil 29 Check ball 65 changeover valve
30 Konusbohrung 30 conical bore
30a Nut LI maximale Pleuellänge30a slot LI maximum connecting rod length
31 erster Bolzen L2 minimale Pleuellänge31 first bolt L2 minimum connecting rod length
32 Ringkammer El obere Endposition32 annular chamber El upper end position
33 Tellerfeder E2 untere Endposition33 Belleville washer E2 lower end position
34 Druckfeder 34 compression spring
35 zweite Bremshülse 35 second brake sleeve

Claims

Patentansprüche Claims
1. Längenveränderliches Pleuel zur Verdichtungsverstellung einer Hubkolben- Brennkraftmaschine zwischen einem niedrigen und einem hohen Verdichtungsverhält nis, mit 1. Length-adjustable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating internal combustion engine between a low and a high compression ratio, with
(a) einem Pleuelunterteil (11), (a) a connecting rod lower part (11),
(b) einem Pleueloberteil (10), wobei das Pleueloberteil (10) relativ zum Pleuelunter teil (11) entlang einer Pleuellängsachse (13) des Pleuels (7) verstellbar ist,(B) an upper connecting rod part (10), the upper connecting rod part (10) being adjustable relative to the lower connecting rod part (11) along a longitudinal axis (13) of the connecting rod (7),
(c) einem Gewindeelement (14), das (c) a threaded element (14) which
(i) zwei gegensinnig ausgerichtete Gewinde aufweist und (i) has two oppositely aligned threads and
(ii) über die Gewinde mit dem Pleueloberteil (10) und mit dem Pleuelunterteil (11) in Eingriff steht, (ii) is in engagement with the upper part of the connecting rod (10) and with the lower part (11) of the connecting rod via the thread,
(d) mindestens einer Fixiervorrichtung (16, 31, 35, 50, 51) zum Fixieren des Gewin deelements (14) in zumindest zwei Endpositionen, (D) at least one fixing device (16, 31, 35, 50, 51) for fixing the threaded element (14) in at least two end positions,
(e) mindestens einer Abbremsvorrichtung (16, 24a, 32, 33, 35, 51) zum Abbremsen einer Bewegung des Pleueloberteils (10) relativ zum Pleuelunterteil (11) und(e) at least one braking device (16, 24a, 32, 33, 35, 51) for braking a movement of the connecting rod upper part (10) relative to the connecting rod lower part (11) and
(f) einem Umschaltventil (65) zum Beaufschlagen der Fixiervorrichtung (16, 31, 35, 50, 51) und der Abbremsvorrichtung (16, 24a, 32, 33, 35, 51) mit Öldruck der Hubkolben-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass (f) a switching valve (65) for applying the fixing device (16, 31, 35, 50, 51) and the braking device (16, 24a, 32, 33, 35, 51) with oil pressure of the reciprocating internal combustion engine, characterized in that
(g) die Gewinde des Gewindeelements (14) nicht selbsthemmend sind und (g) the threads of the threaded element (14) are not self-locking and
(h) das Pleuel (7) eine Feder, insbesondere eine Torsionsfeder (15), aufweist, die(H) the connecting rod (7) has a spring, in particular a torsion spring (15), which
(i) am Gewindeelement (14) angreift und (i) engages the threaded element (14) and
(ii) eine das Vergrößern eines Abstands zwischen Pleueloberteil (10) und Pleuelunterteil (11) bewirkende Federkraft ausübt. (ii) exerts a spring force which causes a distance between the upper connecting rod part (10) and the lower connecting rod part (11) to be increased.
2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2. Connecting rod according to claim 1, characterized in that
(a) das Gewindeelement als Gewindebuchse (14) mit einem ersten Innengewinde (38) und einem zweiten Innengewinde (38a) ausgebildet ist, (a) the threaded element is designed as a threaded bushing (14) with a first internal thread (38) and a second internal thread (38a),
(b) das Pleueloberteil (10) mit einem Pleueloberteil-Außengewinde (25) ausgebildet ist, (b) the upper connecting rod part (10) is designed with an upper connecting rod part external thread (25),
(c) das Pleuelunterteil (11) mit einem Pleuelunterteil-Außengewinde (20) ausgebildet ist und (c) the connecting rod lower part (11) is formed with a connecting rod lower part external thread (20) and
(d) das Pleueloberteil-Außengewinde (25) mit dem ersten Innengewinde (38) und das Pleuelunterteil-Außengewinde (20) mit dem zweiten Innengewinde (38a) in Eingriff steht. (d) the connecting rod upper part external thread (25) engages with the first internal thread (38) and the connecting rod lower part external thread (20) with the second internal thread (38a).
3. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebuchse (14) an ihrer Außenfläche zumindest eine Kontur (14a) aufweist, in der die Torsionsfeder (15) zumindest teilweise formschlüssig geführt ist. 3. Connecting rod according to claim 2, characterized in that the threaded bushing (14) has at least one contour (14a) on its outer surface, in which the torsion spring (15) is guided at least partially in a form-fitting manner.
4. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Connecting rod according to claim 1, characterized in that
(a) das Pleueloberteil (10) eine Führungsbohrung (22) aufweist, in die ein Führungs dorn (21) des Pleuelunterteils (11) hineinragt, und (A) the upper connecting rod part (10) has a guide bore (22) into which a guide mandrel (21) of the lower connecting rod part (11) protrudes, and
(b) eine Drehfixierung (23, 24) angeordnet ist, zum Unterbinden einer Relativdre hung um die Pleuellängsachse (13) zwischen dem Pleueloberteil (10) und dem Pleuelunterteil (11). (B) a rotary fixation (23, 24) is arranged to prevent a relative rotation about the connecting rod longitudinal axis (13) between the connecting rod upper part (10) and the connecting rod lower part (11).
5. Pleuel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfixierung aus einem im Führungsdorn (21) angeordneten Langloch (24) und einem am Pleueloberteil (10) befestigten Führungsbolzen (23) besteht, der in das Langloch (24) hineinragt. 5. Connecting rod according to claim 4, characterized in that the rotational fixation consists of an elongated hole (24) arranged in the guide pin (21) and a guide bolt (23) attached to the upper part (10) of the connecting rod and protruding into the elongated hole (24).
6. Pleuel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer oberen Endposition (E1) des Pleuels (7), in der ein Abstand zwischen dem Pleueloberteil (10) und dem Pleuelunterteil (11) maximal ist, der Führungsbolzen (23) durch Anlage am oberen En de des Langlochs (24) als Verstellbegrenzung dient. 6. Connecting rod according to claim 5, characterized in that in an upper end position (E1) of the connecting rod (7), in which a distance between the connecting rod upper part (10) and the connecting rod lower part (11) is maximum, the guide pin (23) by contact at the upper end of the elongated hole (24) serves as an adjustment limiter.
7. Pleuel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch (24) 7. Connecting rod according to claim 6, characterized in that the elongated hole (24)
(a) mit Öl befüllt ist (a) is filled with oil
(b) eine am oberen Ende des Langlochs (24) befindliche Langlochkammer (24a) aufweist und (b) has an elongated hole chamber (24a) located at the upper end of the elongated hole (24) and
(c) eine von der Langlochkammer (24a) abgehende Bypassnut (24b) aufweist,(c) has a bypass groove (24b) extending from the elongated hole chamber (24a),
(d) wobei der Führungsbolzen (23) vor Erreichen der oberen Endposition (E1) die Bypassnut (24b) und damit die Langlochkammer (24a) verschließt, wodurch eine hydraulische Abbremsvorrichtung gebildet ist. (d) the guide pin (23) closing the bypass groove (24b) and thus the elongated hole chamber (24a) before reaching the upper end position (E1), whereby a hydraulic braking device is formed.
8. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel (7) in einer unte ren Endposition (E2), in der ein Abstand zwischen dem Pleueloberteil (10) und dem Pleuelunterteil (11) minimal ist, sich die Gewindebuchse (14) axial am Pleueloberteil (10) und/oder am Pleuelunterteil (11) abstützt. 8. Connecting rod according to claim 2, characterized in that the connecting rod (7) in a lower end position (E2), in which a distance between the connecting rod upper part (10) and the connecting rod lower part (11) is minimal, the threaded bushing (14) axially supported on the upper connecting rod part (10) and / or the lower connecting rod part (11).
9. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbremsvorrichtung eine Feder, insbesondere eine Tellerfeder (33), am Pleueloberteil (10) angeordnet ist. 9. Connecting rod according to claim 2, characterized in that a spring, in particular a plate spring (33), is arranged on the connecting rod upper part (10) as a braking device.
10. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Connecting rod according to claim 2, characterized in that
(a) zwischen dem Pleueloberteil (10), dem Pleuelunterteil (11) und der Gewinde buchse (14) eine mit Öl gefüllte Ringkammer (32) angeordnet ist und(A) an oil-filled annular chamber (32) is arranged between the upper connecting rod part (10), the lower connecting rod part (11) and the threaded bushing (14) and
(b) eine Pleuelverkürzung einen Abfluss von Öl aus der Ringkammer (32) zwischen dem Außengewinde (25) und dem Innengewinde (38) bewirkt. (b) a connecting rod shortening causes oil to drain out of the annular chamber (32) between the external thread (25) and the internal thread (38).
11. Pleuel nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage der Gewindebuchse (14) am Pleueloberteil (10) und/oder an der Tellerfeder (33) der Ölabfluss aus der Ringkammer (32) unterbunden ist. 11. Connecting rod according to claims 8 to 10, characterized in that when the threaded bushing (14) is in contact with the connecting rod upper part (10) and / or on the plate spring (33), the oil flow from the annular chamber (32) is prevented.
12. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbremsvorrichtung an der Gewindebuchse (14) eine Bremshülse (16, 35, 51) angeordnet ist, die über eine Drehabstützung (19, 55, 57) zumindest zeitweise mit dem Pleuel (7) in Formschluss steht. 12. Connecting rod according to claim 2, characterized in that a brake sleeve (16, 35, 51) is arranged as a braking device on the threaded bushing (14), which via a rotary support (19, 55, 57) at least temporarily with the connecting rod (7) is in form fit.
13. Pleuel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremshülse (16, 35,13. Connecting rod according to claim 12, characterized in that the brake sleeve (16, 35,
51) mit einem Längsschlitz (17, 37, 52) ausgebildet ist und die Gewindebuchse (14) mit Vorspannung umschließt, wobei der Längsschlitz (17) durch eine Ausnehmung (18) gestuft erweitert sein kann. 51) is formed with a longitudinal slot (17, 37, 52) and encloses the threaded bushing (14) with prestress, wherein the longitudinal slot (17) can be expanded in a stepped manner by a recess (18).
14. Pleuel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bremshülse (35, 51) und der Gewindebuchse (14) eine mit Öldruck beaufschlagbare Kammer (36, 56) angeordnet ist. 14. Connecting rod according to claim 13, characterized in that a chamber (36, 56) which can be acted upon by oil pressure is arranged between the brake sleeve (35, 51) and the threaded bushing (14).
15. Pleuel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldruckbeaufschlagung der Kammer (36, 56) mittels der verdrehbaren Gewindebuchse (14) abschaltbar ist. 15. Connecting rod according to claim 14, characterized in that the application of oil pressure to the chamber (36, 56) can be switched off by means of the rotatable threaded bushing (14).
16. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremshülse (51) zwei Nasen (53, 54) aufweist, die sich zumindest in ei ner Ausnehmung (55) des Pleuels (7) abstützen. 16. Connecting rod according to one of the preceding claims 12 to 15, characterized in that the brake sleeve (51) has two lugs (53, 54) which are supported at least in a recess (55) of the connecting rod (7).
17. Pleuel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Nasen (53, 54) ein umschaltbarer Verstellanschlag (57) mit wechselbarer Anlagekontur (62, 63) für die Nasen (53, 54) angeordnet ist. 17. Connecting rod according to claim 16, characterized in that a switchable adjustment stop (57) with an exchangeable contact contour (62, 63) for the lugs (53, 54) is arranged between the lugs (53, 54).
18. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gewindebuchse (14) ein umschaltbarer Freilauf (28) angeordnet ist. 18. Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that a switchable freewheel (28) is arranged on the threaded bushing (14).
19. Pleuel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (28) mit min destens einer Sperrkugel (29) ausgebildet ist. 19. Connecting rod according to claim 18, characterized in that the freewheel (28) is formed with at least one locking ball (29).
20. Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Pleuel (7) angeordnete Umschaltventil (65) die Bolzen (31, 50), den Freilauf (28), die Kammer (36, 56) und den Verstellanschlag (57) zur Verdichtungsumschaltung wechselweise mit Öldruck beaufschlagt. 20. Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that the switching valve (65) arranged in the connecting rod (7), the bolts (31, 50), the freewheel (28), the chamber (36, 56) and the adjustment stop (57 ) alternately pressurized with oil to switch the compression.
21. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit 21. Reciprocating internal combustion engine with
(a) mindestens einem Zylinder (1) mit einem auf einer Zylinderachse (2) beweglichen Hubkolben (3), (a) at least one cylinder (1) with a reciprocating piston (3) movable on a cylinder axis (2),
(b) einer Ölversorgung mit verstellbarem Öldruck, (b) an oil supply with adjustable oil pressure,
(c) umschaltbarem Verdichtungsverhältnis durch Änderung der Länge des Pleuels(c) switchable compression ratio by changing the length of the connecting rod
(7), (7),
(d) einem Motorsteuergerät, (d) an engine control unit,
(e) einem Pleuel (7) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, (e) a connecting rod (7) according to one of the preceding claims,
(i) das zum Bewegen des Hubkolbens (3) mit einer Kurbelwelle (9) verbunden ist und (i) which is connected to a crankshaft (9) for moving the reciprocating piston (3) and
(ii) dessen Umschaltventil (65) mit dem Öldruck der Ölversorgung beauf schlagt ist. (ii) whose switching valve (65) is acted upon by the oil pressure of the oil supply.
22. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass22. Reciprocating internal combustion engine according to claim 21, characterized in that
(a) die Ölversorgung im Betrieb zwischen einem ersten und zumindest einem zwei ten Öldruck einstellbar ist, (a) the oil supply can be set between a first and at least a second oil pressure during operation,
(b) das Pleuel (7) durch Ändern des Öldrucks zwischen dem ersten Öldruck auf dem zweiten Öldruck das Verdichtungsverhältnis verstellt. (b) the connecting rod (7) adjusts the compression ratio by changing the oil pressure between the first oil pressure and the second oil pressure.
23. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl ein Schmieröl ist, mittels dem die Hubkolben-Brennkraft- maschine geschmiert wird. 23. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 21 and 22, characterized in that the oil is a lubricating oil by means of which the reciprocating internal combustion engine is lubricated.
24. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät u. a. folgende Funktionen erfüllt: a) Umschaltung des Öldrucks zur Verdichtungsumschaltung und b) Reduzierung der Gasdrücke im Brennraum (5) während einer Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses. 24. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 21 to 23, characterized in that the engine control unit u. fulfills the following functions: a) switchover of the oil pressure for compression switchover and b) reduction of the gas pressures in the combustion chamber (5) during a switchover of the compression ratio.
PCT/EP2021/058947 2020-04-16 2021-04-06 Longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine WO2021209283A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112021002409.4T DE112021002409A5 (en) 2020-04-16 2021-04-06 Variable-length connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating internal combustion engine

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020002316.9 2020-04-16
DE102020002316.9A DE102020002316B3 (en) 2020-04-16 2020-04-16 Internal combustion engine with adjustable connecting rod
DE102020003107.2A DE102020003107A1 (en) 2020-05-22 2020-05-22 Braking device for adjustable connecting rods
DE102020003107.2 2020-05-22
DE102020006119.2A DE102020006119A1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Freewheel for adjustable connecting rods
DE102020006119.2 2020-10-07
DE102021000410.8 2021-01-28
DE102021000410.8A DE102021000410A1 (en) 2021-01-28 2021-01-28 Brake sleeve for adjustable connecting rods

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021209283A1 true WO2021209283A1 (en) 2021-10-21

Family

ID=75478030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/058947 WO2021209283A1 (en) 2020-04-16 2021-04-06 Longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112021002409A5 (en)
WO (1) WO2021209283A1 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784192A (en) * 1929-08-09 1930-12-09 Arthur D Macfarlane Engine construction
DE102010061361A1 (en) 2010-12-20 2012-04-26 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Reversing valve for controlling fluid flow in e.g. petrol engine of person motor car, has switching mechanism for shifting valve from one position into another position by predetermined actuating pressure depending on oil pressure
DE102016215282A1 (en) * 2015-08-14 2017-02-16 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod
DE102016215281A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod
WO2017029250A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Avl List Gmbh Longitudinally adjustable connecting rod
AT518168A4 (en) * 2016-05-31 2017-08-15 Avl List Gmbh Reciprocating piston engine with connecting rod with two helical gear units
DE102016117875A1 (en) 2016-03-16 2017-09-21 Hilite Germany Gmbh Connecting rod for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjustment
AT519012A4 (en) 2016-05-31 2018-03-15 Avl List Gmbh LIFTING MACHINE, IN PARTICULAR FUEL POWER MACHINE
DE102017107720A1 (en) 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod for a piston engine
DE102019102413A1 (en) 2018-02-05 2019-03-28 FEV Europe GmbH Connecting rod for a reciprocating piston engine and variable displacement piston engine
AT521501A4 (en) * 2018-12-03 2020-02-15 Avl List Gmbh Length-adjustable connecting rod with press connection

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784192A (en) * 1929-08-09 1930-12-09 Arthur D Macfarlane Engine construction
DE102010061361A1 (en) 2010-12-20 2012-04-26 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Reversing valve for controlling fluid flow in e.g. petrol engine of person motor car, has switching mechanism for shifting valve from one position into another position by predetermined actuating pressure depending on oil pressure
DE102016215282A1 (en) * 2015-08-14 2017-02-16 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod
DE102016215281A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod
WO2017029250A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Avl List Gmbh Longitudinally adjustable connecting rod
DE102016117875A1 (en) 2016-03-16 2017-09-21 Hilite Germany Gmbh Connecting rod for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjustment
AT518168A4 (en) * 2016-05-31 2017-08-15 Avl List Gmbh Reciprocating piston engine with connecting rod with two helical gear units
AT519012A4 (en) 2016-05-31 2018-03-15 Avl List Gmbh LIFTING MACHINE, IN PARTICULAR FUEL POWER MACHINE
DE102017107720A1 (en) 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Length adjustable connecting rod for a piston engine
DE102019102413A1 (en) 2018-02-05 2019-03-28 FEV Europe GmbH Connecting rod for a reciprocating piston engine and variable displacement piston engine
AT521501A4 (en) * 2018-12-03 2020-02-15 Avl List Gmbh Length-adjustable connecting rod with press connection

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021002409A5 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005055199B4 (en) Reciprocating internal combustion engine with adjustable variable compression ratio
AT515419B1 (en) Connecting rod for an internal combustion engine
DE102020002316B3 (en) Internal combustion engine with adjustable connecting rod
WO2015082722A2 (en) Variable length connecting rod of an internal combustion engine
AT518848B1 (en) Connecting rod with adjustable connecting rod length with mechanical actuation
WO2018007534A1 (en) Connecting rod having an adjustable connecting rod length with a mechanical actuating means
WO2017029250A1 (en) Longitudinally adjustable connecting rod
DE102020003107A1 (en) Braking device for adjustable connecting rods
AT519802B1 (en) Valve mechanism for a length-adjustable connecting rod
AT522077B1 (en) Length-adjustable connecting rod with support ring nut
DE102016120950A1 (en) Connecting rod with encapsulated assembly for length adjustment
WO2021209283A1 (en) Longitudinally variable connecting rod for adjusting the compression of a reciprocating piston internal combustion engine
DE10243023A1 (en) Reciprocating engine used as a reciprocating internal combustion engine comprises a connecting rod having a connecting rod bearing mounted on an eccentric ring, and an adjusting device
AT521256A4 (en) Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with split drainage
AT521269B1 (en) Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with two control pressure chambers
AT519799B1 (en) Length-adjustable connecting rod with a cylinder-piston unit with anti-rotation
DE102020006119A1 (en) Freewheel for adjustable connecting rods
WO2008034808A1 (en) Radial piston pump
AT16800U1 (en) Screw connection for length-adjustable connecting rod with different thread pitches
DE102021000410A1 (en) Brake sleeve for adjustable connecting rods
AT524567B1 (en) Length-adjustable connecting rod with compact drain valve
AT521268B1 (en) Length-adjustable connecting rod with hydraulic control device
DE102017119463A1 (en) Internal combustion engine with non-cylindrical support pistons
AT521146B1 (en) Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with a hollow slide
AT521675B1 (en) Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with two control pistons on the front

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21718073

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112021002409

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21718073

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1