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Title:
CONNECTING ROD FOR A VARIABLE-COMPRESSION INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING AN ECCENTRIC ADJUSTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102492
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connecting rod (1) for a variable-compression internal combustion engine, comprising an eccentric adjusting device (2) for adjusting an effective connecting rod length (50), wherein the connecting rod has a connecting rod body (16) and a connecting rod cover (22) connected to the connecting rod body (16), whereby a crankpin eye (21) is enclosed, wherein the eccentric adjusting device (2) has at least one and preferably two cylinders (12, 13) or at least one and preferably two support chambers and wherein an inlet (31, 32) for feeding hydraulic fluid into the cylinder (12, 13) or the support chambers and an outlet (33, 34) for removing hydraulic fluid from the cylinders (12, 13) or the support chambers via a supply line (20) are provided, wherein a switching valve (5) for controlling a hydraulic fluid flow is provided, which switching vale is arranged in the connecting rod body (16), and wherein only the connecting rod cover (22) has a groove (23) that can be connected to the supply line (20).

Inventors:
MUDRA ALEXANDER (DE)
SCHULZE DIETMAR (DE)
HUBER DAVID (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/080044
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 07, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ECO HOLDING 1 GMBH (DE)
International Classes:
F02B75/04; F16C7/06
Domestic Patent References:
WO2015082722A22015-06-11
Foreign References:
DE102012020999A12014-01-30
EP2821619A12015-01-07
US20150152794A12015-06-04
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Pleuel (1 ) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Verstelleinrichtung (2) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge (50), wobei das Pleuel einen Pleuelkörper (16) und einen mit dem Pleuelkörper (16) verbundenen Pleueldeckel (22) aufweist, wodurch ein Hublagerauge (21 ) eingeschlossen ist,

wobei die Exzenter- Versteileinrichtung (2) wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder (12, 13) bzw. wenigstens eine und vorzugsweise zwei Stützkammern aufweist und wobei sowohl ein Zulauf (31 , 32) zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder (12, 13) bzw. die Stützkammern als auch ein Ablauf (33, 34) zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Zylindern (12, 13) bzw. den Stützkammern über eine Versorgungsleitung (20) vorgesehen sind,

wobei ein Umschaltventil (5) zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgesehen ist, welches im Pleuelkörper (16) angeordnet ist und

wobei ausschließlich der Pleueldeckel (22) eine mit der Versorgungsleitung (20) verbindbare Nut (23) aufweist.

2. Pleuel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (23) wenigstens auf einem Teil des inneren Umfangs (40) des Hublagerauges (21 ) im Bereich des Pleueldeckels (22) vorgesehen ist.

3. Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (5) wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung der Zulauf (31 ) des ersten Zylinders (12) mit der Versorgungsleitung (20) und in der zweiten Schaltstellung der Zulauf (32) des zweiten Zylinders (13) mit der Versorgungsleitung (20) verbunden ist.

4. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (5) über die Versorgungsleitung (20) mit einer in dem Hublagerauge (21 ) angeordneten Lagerschale (30) verbindbar ist.

5. Pleuel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufen und Ablaufen von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Zylindern (12, 13) hauptsächlich über das Umschaltventil (5) erfolgt und zwei Sperrventile (18, 19) vorgesehen sind, welche in das Umschaltventil (5) integriert sind und welche jeweils ein Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf (31 , 32) freigeben oder sperren, wobei der Ablauf (33, 34) jeweils das Sperrventil (18, 19) im Umschaltventil (5) umgeht.

6. Pleuel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine einzige Hydraulikflüssigkeitsleitung (14, 15) zwischen dem Umschaltventil (5) und jedem Zylinder (12, 13) als Zulauf (31 , 32) und Ablauf (33, 34) vorgesehen ist.

7. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (20) bei bestimmungsgemäßer Montage des Pleueldeckels (22) an den Pleuelkörper (16) vom Pleuelkörper (16) in den Pleueldeckel (22) weiterführbar ist.

8. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (20) ausgehend von dem Umschaltventil (5) parallel zu einer Verbindungsschraube (24), welche zur Verbindung von Pleuelkörper (16) und Pleueldeckel (22) vorgesehen ist, in Richtung Pleueldeckel (22) verläuft.

9. Pleuel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (20) in einem Ringkanal (25) um die Verbindungsschraube (24) verläuft.

10. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile (18, 19) quer zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet sind.

1 1. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile (18, 19) parallel zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet ist.

12. Pleuel nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile (18, 19) derart positioniert sind, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen.

13. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrventile (18, 19) als Rückschlagventile und insbesondere als Kugelrückschlagventile oder als Kegelsitzventile vorgesehen sind.

14. Pleuel nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgriffselement (60) zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms in dem Umschaltventil (5) vorgesehen ist, welches mittels eines federbeaufschlagten Rastelementes (62) in den beiden Schaltstellungen arretierbar ist.

15. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter- Versteileinrichtung (2) wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder (12, 13) mit jeweils einem Kolben (6, 7) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (10, 1 1 ) verschiebbar geführt und mit einer Stützstange (8, 9) verbunden ist.

16. Pleuel nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die die Exzenter- VerStelleinrichtung einen Schwenkmotor umfasst, welcher einen in einem Stator gelagerten Rotor aufweist, wobei zwischen wenigstens einem Rotorflügel des Rotors und wenigstens einem Statorflügel des Stators wenigstens eine erste Stützkammer und wenigstens eine zweite Stützkammer ausgebildet sind, wobei ein Volumen der ersten Stützkammer und ein Volumen der zweiten Stützkammer durch eine Verstellung von Rotor gegen Stator komplementär zueinander veränderbar sind.

Description:
Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Versteileinrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge.

Stand der Technik

Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes„Klopfen" der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein„Klopfen" auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulisch oder mechanisch betätigbaren Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen. Die Anbindung des Pleuels an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfolgt über ein Hublagerauge des Pleuels, wobei zwischen dem Hublagerauge und einem Kurbelwellenzapfen eine Lagerschale positioniert ist. Zwischen der Lagerschale und dem Kurbelwellenzapfen kann sich ein Schmierölfilm aufbauen.

Offenbarung der Erfindung

Die Belastungen im Bereich des Hublagerauges und der Lagerschale sind ungleichmäßig, so dass sich in hochbelasteten Bereichen ein erhöhter Verschleiß ergibt. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein dahingehend verbessertes Pleuel zu schaffen.

Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.

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

Es wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter- Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge vorgeschlagen, wobei das Pleuel einen Pleuelkörper und einen mit dem Pleuelkörper verbundenen Pleueldeckel aufweist, wodurch ein Hublagerauge eingeschlossen ist. Die Exzenter- VerStelleinrichtung weist wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder bzw. wenigstens eine und vorzugsweise zwei Stützkammern auf. Dabei ist sowohl ein Zulauf zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder bzw. die Stützkammern als auch ein Ablauf zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Zylindern bzw. den Stützkammern über eine Versorgungsleitung vorgesehen.

Die Exzenter-Versteileinrichtung kann vorzugsweise wenigstens einen und vorzugsweise zwei Zylinder mit jeweils einem Kolben aufweisen, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist.

Eine andere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht dagegen vor, dass die die Exzenter- Verstelleinrichtung einen Schwenkmotor umfasst, welcher einen in einem Stator gelagerten Rotor aufweist, wobei zwischen wenigstens einem Rotorflügel des Rotors und wenigstens einem Statorflügel des Stators wenigstens eine erste Stützkammer und wenigstens eine zweite Stützkammer ausgebildet sind, wobei ein Volumen der ersten Stützkammer und ein Volumen der zweiten Stützkammer durch eine Verstellung von Rotor gegen Stator komplementär zueinander veränderbar sind.

Ein Umschaltventil ist zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstrom vorgesehen, welches im Pleuelkörper angeordnet ist. Weiter weist ausschließlich der Pleueldeckel eine mit der Versorgungsleitung verbindbare Nut auf.

Üblicherweise führt ein Zulauf oder Ablauf von Hydraulikflüssigkeit zu den Zylindern, welche für die Betätigung der Exzenter- VerStelleinrichtung über Stützstangen vorgesehen sind, von einem dem Hublagerauge zugewandten unteren Ende der Zylinder weg, so dass die kürzeste Verbindung zur Versorgung der Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit zu dem oberen Teil der Lagerschale des Hublagerauges im Bereich des Pleuelkörpers führt. Dieser Teil der Lagerschale ist jedoch durch die Gaskräfte der Brennkraftmaschine besonders hoch beansprucht. Vorteilhaft ist deshalb in dem erfindungsgemäßen Pleuel nur eine Nut im Pleueldeckel, vorzugsweise im Bereich des Hublagerauges, vorgesehen, über welche der Versorgungsleitung Hydraulikflüssigkeit zugeführt oder abgeführt wird. Im Pleuel sind so jeweils ein Zulauf und ein Ablauf zu einem Zylinder vorgesehen, wobei Zulauf und Ablauf in einer Hydraulikflüssigkeitsleitung realisiert sein können, welche zu dem Umschaltventil führt. Von dem Umschaltventil führt weiter die Versorgungsleitung zu der Nut im Bereich des Hublagerauge, welche ausschließlich im Pleueldeckel angeordnet ist. Derart ausgestaltet kann das Pleuel nur drei Hydraulikflüssigkeitsleitungen aufweisen, nämlich die beiden kombinierten Zuläufe und Abläufe zu den Zylindern und die Versorgungsleitung. Da das Umschaltventil im Pleuelkörper angeordnet ist, kann die Versorgungsleitung günstigerweise von dem Umschaltventil im Pleuelkörper in den Pleueldeckel weitergeführt sein und im Pleueldeckel weiter zu der Nut verlaufen.

So wird vorteilhaft vermieden, dass das Hublagerauge durch die Anordnung der Nuten im gerade hochbelasteten Bereich der Lagerschale zu wenig Material aufweist, um die Lagerschale wirksam abstützen zu können. Durch die Anordnung der Nut im Pleueldeckel ergibt sich eine höhere Auflagefläche auf der hochbelasteten Seite des Hublagerauges im Pleuelkörper. Dadurch wird die Lagerschale entlastet. Die volle Auflagefläche im Pleuelkörper kann zur Aufnahme der Betriebslast an der Lagerschale genutzt werden. Da nur drei Hydraulikflüssigkeitsleitungen im Pleuelkörper zur Befüllung der Zylinder und zum Ablaufen der Hydraulikfiüssigkeit aus den Zylindern vorgesehen sein müssen, können weitere Bohrungen, welche die mechanische Struktur des Pleuels schwächen könnten, entfallen.

Auf die beschriebene Weise ist vorteilhaft ein sicherer verschleißarmer Betrieb des Pleuels unter hoher Belastung der Lagerschale des Hublagerauges möglich bei gleichzeitig zuverlässiger Versorgung der Zylinder der Exzenter-Verstelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit. Dadurch kann vorteilhaft ein Leckageausgleich an Hydraulikflüssigkeit in den Zylindern sowie ein Zurückführen oder Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit auf Grund unterschiedlicher Kammergrößen der Zylinder gewährleistet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Nut wenigstens auf einem Teil des inneren Umfangs des Hublagerauges im Bereich des Pleueldeckels vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Motoröl, aus der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über die Nut auf dem inneren Umfang des Hublagerauges in die Versorgungsleitung zufließen oder abfließen und es kann so eine sichere Versorgung der Exzenter-Verstelleinrichtung über den Hydraulikflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine sichergestellt werden. Da die Nut im Bereich des Pleueldeckels angeordnet ist, steht so auch bei dem im Betrieb der Brennkraftmaschine hoch belasteten Teil des Hublaugerauges eine vergrößerte Fläche zur Verfügung. Damit kann die Lagerschale in diesem Bereich des Hublagerauges durch den Pleuelkörper voll abgestützt werden und Spannungen im Material werden reduziert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Umschaltventil wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagerbar, wobei in der ersten Schaltstellung der Zulauf des ersten Zylinders mit der Versorgungsleitung und in der zweiten Schaltstellung der Zulauf des zweiten Zylinders mit der Versorgungsleitung verbunden ist. Mit dem Umschaltventil kann so eine zuverlässige Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge über die Exzenter-Verstelleinrichtung erreicht werden, indem die Zuläufe und Abläufe der beiden Zylinder in zwei Schaltstellungen jeweils über ein Abgriffselement des Umschaltventils mit dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf verbunden werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Umschaltventil über die Versorgungsleitung mit einer in dem Hublagerauge angeordneten Lagerschale verbindbar sein. Da die im Hublagerauge angeordnete Lagerschale über die Kurbelwelle in Verbindung mit dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine steht, kann so eine Versorgung des Umschaltventils mit der Hydraulikflüssigkeit über die Versorgungsleitung sichergestellt werden. Damit ist eine Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge über die Exzenter- VerStelleinrichtung ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können das Zulaufen und Ablaufen von Hydraulikflüssigkeit in und aus den Zylindern hauptsächlich über das Umschaltventil erfolgen und zwei Sperrventile vorgesehen sein, welche in das Umschaltventil integriert sind und welche jeweils ein Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf freigeben oder sperren, wobei der Ablauf jeweils das Sperrventil im Umschaltventil umgeht. In jeder Schaltstellung des Umschaltventils ist jeweils der Zulauf zu einem Zylinder über das Umschaltventil geöffnet, während der Ablauf des anderen Zylinders direkt zu der Versorgungsleitung geöffnet ist. Im Umschaltventil ist dabei jeweils ein Sperrventil für jeden Zulauf angeordnet, welches nur ein Zuführen von Hydraulikflüssigkeit ermöglicht, jedoch ein Rückfließen von Hydraulikflüssigkeit vom Zylinder in das Umschaltventil verhindert. So wird bei gefülltem Zylinder ein Rückstellen des Exzenterhebels über die mit dem jeweiligen Zylinderkolben verbundenen Stützstange verhindert und die Exzenter- Versteileinrichtung bleibt in dieser Lage. Die Integration der Sperrventile in das Umschaltventil erlaubt eine sehr kompakte Bauweise, welche einen sehr begrenzten Bauraum der Exzenter- Versteileinrichtung ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann jeweils eine einzige Hydraulikflüssigkeitsleitung zwischen dem Umschaltventil und jedem Zylinder als Zulauf und Ablauf vorgesehen sein. Mit dem erfindungsgemäßen Pleuel ist es möglich, einen Zylinder mit Zulauf und Ablauf über eine einzige Hydraulikflüssigkeitsleitung zu versorgen. So kann die Struktur des Pleuels vorteilhaft steif ausgelegt sein, da nur drei Hydraulikflüssigkeitsleitungen im Pleuel vorgesehen sein müssen. Dadurch ist das Pleuel günstig zu fertigen und kann auch bauraumoptimiert und dadurch gewichtsoptimiert ausgelegt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Versorgungsleitung bei bestimmungsgemäßer Montage des Pleueldeckels an den Pleuelkörper vom Pleuelkörper in den Pleueldeckel weiterführbar sein. Wenn das Umschaltventil im Pleuelkörper angeordnet ist, wird die Versorgungsleitung vom Umschaltventil durch den Pleuelkörper in den Pleueldeckel weitergeführt, um so mit der Nut im Hublagerauge verbunden zu sein. Die Abdichtung der Verbindungsstellen bei der Durchführung vom Pleuelkörper in den Pleueldeckel kann auf übliche Weise über geeignete Dichtungsmittel, beispielsweise über O- Ringe erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Versorgungsleitung ausgehend von dem Umschaltventil parallel zu einer Verbindungsschraube, welche zur Verbindung von Pleuelkörper und Pleueldeckel vorgesehen ist, in Richtung Pleueldeckel verlaufen. Wenn das Umschaltventil im Pleuelkörper angeordnet ist, wird die Versorgungsleitung vom Umschaltventil durch den Pleuelkörper in den Pleueldeckel weitergeführt, um so mit der Nut im Hublagerauge verbunden zu sein. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Versorgungsleitung parallel, insbesondere eng benachbart zu einer der Verbindungsschrauben, welche zur Verbindung von Pleuelkörper und Pleueldeckel vorgesehen sind, anzuordnen. Insbesondere ist es auch möglich, die Versorgungsleitung in einem Ringspalt, welche für die Aufnahme der Verbindungsschraube vorgesehen ist, anzuordnen. Auf diese Weise kann eine separate Bohrung für die Versorgungsleitung, zumindest auf einem Teil der Länge der Versorgungsleitung, günstig entfallen und die Hydraulikflüssigkeit direkt in den Ringspalt für die Verbindungsschraube geführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Versorgungsleitung in einem Ringkanal um die Verbindungsschraube verlaufen. Verläuft die Versorgungsleitung beispielsweise in dem Pleueldeckel auf der Außenseite der Verbindungsschraube, so muss die Versorgungsleitung ins Innere des Pleueldeckels geführt werden, um mit der Nut im Hublagerauge im Bereich des Pleueldeckels verbunden zu sein. Dies kann zweckmäßigerweise dadurch erfolgen, dass ein Ringkanal um die Verbindungsschraube herum geführt wird, der einen Teil der Versorgungsleitung darstellt. So ist die Fluidverbindung zwischen der Nut im Hublagerauge und dem Umschaltventil vorteilhaft gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile quer zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet sein. Liegen die Sperrventile, welche vorteilhaft als Rückschlagventile ausgebildet sein können, quer zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel, ist von Vorteil, dass keine Massen kräfte in Längsachse des Rückschlagventils auftreten, die ein ungewolltes Öffnen Verschließen eines Ventilschließelements im Ventilsitz bewirken können. Auch können so gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten günstigerweise erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter-Versteileinrichtung begünstigen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile parallel zu im Pleuel auftretenden Beschleunigungen angeordnet sein. Liegen die Sperrventile, welche vorteilhaft als Rückschlagventile ausgebildet sein können, parallel zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel, ist von Vorteil, dass ein Öffnen und/oder Schließen des Sperrventils durch günstige zusätzliche Beschleunigung des Ventilschließelements beschleunigt werden kann, so dass günstigere Ventilöffnungs- und Schließzeiten erreicht werden können. Auch können dadurch gleichmäßige Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten vorteilhaft erreicht werden, welche eine zuverlässige Funktion der Exzenter-Versteileinrichtung weiter begünstigen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei bestimmungsgemäßer Anordnung im Pleuel die Sperrventile derart positioniert sein, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen. Die Sperrventile können zweckmäßigerweise derart positioniert angeordnet sein, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte/Massenkräfte, welche systembedingt entgegengesetzt auf die beiden Zylinder der Exzenter- Versteileinrichtung wirken, jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen. Die Ventilschließelemente können dabei kegelförmig ausgebildet sein, so dass auf diese Weise ein sehr zuverlässiges Schließen des Sperrventils gewährleistet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sperrventile als Rückschlagventile und insbesondere als Kugelrückschlagventile oder als Kegelsitzventile vorgesehen sein. Rückschlagventile als Sperrventile weisen dabei den Vorteil auf, dass sie selbständig einen Durchfluss in einer Richtung sperren, während die Hydraulikflüssigkeit in der anderen Richtung durch das Sperrventil durchfließen kann. Kugelrückschlagventile oder Kegelsitzventile sind dabei geeignete und sehr verbreitete Bauformen eines solchen Sperrventils.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Abgriffselement zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms in dem Umschaltventil vorgesehen sein, welches mittels eines federbeaufschlagten Rastelementes in den beiden Schaltstellungen arretierbar ist. Über das Abgriffselement kann in der ersten Schaltstellung der Ablauf des ersten Zylinders mit dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf und in der zweiten Schaltstellung der Ablauf des zweiten Zylinders mit dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf verbunden sein. Mit dem Umschaltventil kann so ein zuverlässige Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge über die Exzenter- Versteileinrichtung erreicht werden, indem die Abläufe der beiden Zylinder in den beiden Schaltstellungen jeweils über das Abgriffselement mit dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf, beispielsweise dem otorölkreislauf, verbunden werden. Die Arretierung des Abgriffselement in den beiden Schaltstellungen über das federbeaufschlagte Rastelement stellt eine sehr einfache und kostengünstige Art dar, die Funktion des Umschaltventils sicherzustellen. So kann als Rastelement beispielsweise eine mit einer Druckfeder beaufschlagte Kugel zum Einsatz kommen, welche in zwei Raststellungen des Ventilgehäuses einrasten kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Pleuel nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Pleuels aus Fig. 1 zur Definition der Schnittebene A-A;

Fig. 3 einen Längsschnitt des Pleuels aus Fig. 1 entlang der Schnittebene A-A;

Fig. 4 eine Draufsicht von oben auf das Pleuel aus Fig. 1 zur Definition von

Schnittebenen;

Fig. 5 einen Längsschnitt des Pleuels aus Fig. 1 entlang der Schnittebene B-B;

Fig. 6 einen Längsschnitt des Pleuels aus Fig. 1 entlang der Schnittebene C-C; Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Umschaltventil nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Pleueldeckel im Bereich einer

Verbindungsschraube.

Ausführungsformen der Erfindung

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

Die Figuren 1 bis 8 zeigen verschiedene Ansichten und Schnitte eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf das Pleuel 1 , während in Figur 2 eine Seitenansicht zu sehen ist, in welcher eine Schnittebene A-A definiert ist, zu welcher in Figur 3 der entsprechende Längsschnitt des Pleuels 1 dargestellt ist.

Das Pleuel 1 weist eine Exzenter-Versteileinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge 50 mit einem Exzenter 4 auf, welcher mit einem ein- oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkt. Dabei ist ein Verstellweg der Exzenter- Versteileinrichtung 2 mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar, welches als mechanisches oder hydraulisches Ventil ausgebildet sein kann und in einem Pleuelkörper 16 angeordnet ist. Die effektive Pleuelstangenlänge 50 ergibt sich als Abstand einer Mittelachse des Hublagerauges 21 von einer Mittelachse einer Bohrung des Exzenters 4 als Pleuellagerauge 52.

Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter- Versteileinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter- VerStelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Versteileinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rückstellen der Exzenter- VerStelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter- Versteileinrichtung 2 wirkenden Kräfte. Die Kolben 6, 7 sind mittels Stützstangen 8, 9 mit dem Exzenterhebel 3 wirkverbunden.

Wie Figur 3 zu entnehmen ist, welche den Längsschnitt durch das Pleuel 1 entlang der Schnittebene A-A zeigt, sind die Kolben 6, 7 jeweils in einer Zylinderbohrung 10. 1 1 eines Zylinders 12, 13 als Hydraulikkammer verschiebbar geführt. Die Zylinder 12, 13 können als separates Bauteil oder einteilig mit einem Pleuelkörper des Pleuels 1 vorgesehen sein. Ebenso ist es grundsätzlich denkbar, das Pleuel 1 mit nur einem Zylinder vorzusehen und einen doppeltwirkenden Kolben einzusetzen. Es ist, wie insbesondere in den Figuren 5 du 6 dargestellt, sowohl ein Zulauf 31 , 32 zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder 12. 13 als auch ein Ablauf 33, 34 zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Zylindern 12, 13 über eine Versorgungsleitung 20 vorgesehen.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Pleuel 1 von oben mit der Definition weiterer Schnittebenen B-B und C-C. In Figur 5 ist der entsprechende Längsschnitt in der Schnittebene B-B dargestellt, während in Figur 6 der Längsschnitt in der Schnittebene C-C dargestellt ist.

In den Längsschnitten in den Figuren 5 und 6 sind die Zuläufe 14, 15 zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Umschaltventil 5 in die durch die Zylinderbohrungen 10, 1 1 gebildeten Hydraulikkammern sowie Abläufe zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von den Hydraulikkammern zum Umschaltventil 5 zu erkennen. Das Umschaltventil 5 ist zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgesehen, und kann wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verlagert werden, wobei in der ersten Schaltstellung der Zulauf 31 des ersten Zylinders 12 mit der Versorgungsleitung 20 und in der zweiten Schaltstellung der Zulauf 32 des zweiten Zylinders 13 mit der Versorgungsleitung 20 verbunden ist.

Die Bearbeitung des Pleuels 1 und insbesondere des Pleuelkörpers 16 ist aufwendig und damit kostenintensiv. Daher kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Verbindungen der Zuläufe 31 , 32 und der Abläufe 33, 34 hauptsächlich über das Umschaltventil 5 erfolgen, welches zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms vorgesehen ist. Ferner sind Sperrventile 18, 19 (siehe Figuren 5 und 6) vorgesehen, welche in das hier gezeigte mechanische Umschaltventil 5 integriert sind und welche jeweils einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit in Richtung Zulauf 14, 15 freigeben oder sperren. Die Abläufe 33, 34 umgehen die Sperrventile 18, 19 im Umschaltventil 5 und können mit einer gedrosselten Bohrung versehen sein. Da die Zuläufe 31 , 32 und Abläufe 33, 34 sowie die Versorgungsleitung 20 von dem Umschaltventil 5 ausgehen, kann die Bearbeitung des Pleuelkörpers 16 wesentlich vereinfacht werden.

Vorteilhaft kann so jeweils eine einzige Hydraulikflüssigkeitsleitung 14, 15 zwischen dem Umschaltventil 5 und jedem Zylinder 12, 13 als Zulauf 31 , 32 und Ablauf 33, 34 vorgesehen sein, wie es auch bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.

Wenn die Zu- und Abläufe über das Umschaltventil 5 erfolgen, wird die Hyd raulikflüssigkeit grundsätzlich im Umschaltventil 5 durch entsprechende Verbindungen zwischen den beiden Zylindern 12, 13 verteilt, d.h. dass die Versorgungsleitung 20 im Wesentlichen nur dazu dient, überschüssige bzw. fehlende Hyd raulikflüssigkeit aufgrund von Leckage bzw. aufgrund der unterschiedlichen Volumen der Zylinder 12, 13 aus dem Umschaltventil 5 abzuleiten oder in das Umschaltventil 5 nachzusaugen.

Die Versorgungsleitung 20 verbindet das Umschaltventil 5 mit einem Ölkreislauf einer Lagerschale 30 der Brennkraftmaschine, die in einem Hublagerauge 21 zur Lagerung eines Kurbelwellenzapfens angeordnet ist. Über die Kurbelwelle wird Hydraulikflüssigkeit zur Lagerschale gefördert, so dass sich zwischen der Lagerschale 30 und dem Kurbelwellenzapfen ein Schmierölfilm aufbauen kann.

Die Sperrventile 18, 19 können als Rückschlagventile, insbesondere als Kugelrückschlagventile oder Kegelsitzventile vorgesehen sein. Dabei können diese prinzipiell quer zu den hohen Beschleunigungen im Pleuel angeordnet sein, so dass keine Massenkräfte in Längsachse des Rückschlagventils auftreten, die ein ungewolltes Öffnen/Verschließen bewirken können.

Die in den Figur 5 und 6 angedeuteten Sperrventile 18, 19 sind dagegen parallel zu im Pleuel 1 auftretenden Beschleunigungen angeordnet und derart positioniert, dass die auftretenden Beschleunigungskräfte/Massenkräfte, welche systembedingt entgegengesetzt auf die beiden Zylinder 12, 13 wirken, jeweils ein Ventilschließelement in einen Ventilsitz pressen.

Das Pleuel 1 weist den Pleuelkörper 16 und einen mit dem Pleuelkörper 16 verbundenen Pleueldeckel 22 auf. Verbindungsschrauben 24 dienen zur Verbindung des Pleuelkörpers 16 und des Pleueldeckels 22.

Die Belastungen im Bereich des Hublagerauges 21 und der Lagerschale sind ungleichmäßig, so dass sich in hochbelasteten Bereichen ein erhöhter Verschleiß ergibt. Insbesondere im Bereich des Pleuelkörpers 16 ergeben sich im Betrieb erhöhte Belastungen. Daher ist vorgesehen, dass die Versorgungsleitung 20 ausschließlich über eine Nut 23 im Pleueldeckel 22 mit Hydraulikflüssigkeit gespeist wird. Die Versorgungsleitung 20 ist deshalb bei bestimmungsgemäßer Montage des Pleueldeckels 22 an den Pleuelkörper 16 vom Pleuelkörper 16 in den Pleueldeckel 22 weitergeführt.

Dadurch steht im Pleuelkörper 16, welcher keine Nuten aufweist, die volle Auflagefläche zur Aufnahme der Betriebslast am Lager zur Verfügung und die Lagerschale wird in diesem Bereich entlastet. Die Nut 23 ist deshalb wenigstens auf einem Teil des inneren Umfangs 40 des Hublagerauges 21 im Bereich des Pleueldeckels 22 vorgesehen. Auf diese Weise ist das Umschaltventil 5 über die Versorgungsleitung 20 mit einer in dem Hublagerauge 21 angeordneten Lagerschale 30 verbunden.

Insbesondere wenn die Zu- und Abläufe jeweils als eine einzige Leitung 14, 15 vorgesehen sind, müssen im Pleuel 1 insgesamt lediglich drei Leitungen vorgesehen werden, so dass die aufwendige Bearbeitung des Pleuels 1 auf ein Minimum reduziert werden kann.

Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch das Umschaltventil 5, während Figur 8 einen Längsschnitt durch den Pleueldeckel 22 im Bereich der Verbindungsschraube 24 zeigt.

Bei dem in Figur 7 dargestellten Umschaltventil 5 ist zu erkennen, dass ein Abgriffselement 60 zum Steuern des Hydraulikflüssigkeitsstroms in dem Umschaltventil 5 vorgesehen ist, welches mittels eines federbeaufschlagten Rastelementes 62 in den beiden Schaltstellungen arretierbar ist. Das Rastelement 62 ist dabei als Kugel dargestellt, welche von einer Feder 64, beispielsweise einer Druckfeder oder einer Plattfeder, in entsprechende Rastnuten in dem Abgriffselement gedrückt wird. Sind mehrere Rastnuten vorgesehen, kann über ein Verschieben des Abgriffselements die Kugel in den verschiedenen Rastnuten einrasten. Damit ist das Abgriffselement in einer Schaltstellung arretiert. Auf diese Weise können mehrere, insbesondere zwei Schaltstellungen des Umschaltventils 5 realisiert werden. Wie insbesondere den Figuren 3, 7 und 8 zu entnehmen ist, verläuft die Versorgungsleitung 20 ausgehend von dem Umschaltventil 5 parallel zu einer der Verbindungsschrauben 24, welche zur Verbindung von Pleuelkörper 16 und Pleueldeckel 22 vorgesehen ist. Im Pleueldeckel 22 umschließt die Verbindungsleitung 20 die Verbindungsschraube 24 mit einem Ringkanal 25 und mündet über eine Bohrung 26 in die Nut 23 des Pleueldeckels 22.

Die Versorgungsleitung 20 kann parallel zu einem Ringspalt 28 um die Verbindungsschraube 24 oder auch innerhalb des Ringspaltes 28 vorgesehen sein.

Figur 8 stellt einen Ausschnitt aus dem Pleueldeckel 22 mit Fokus auf die Versorgungsleitung 20, welche parallel zu dem Ringspalt 28, in dem die Verbindungsschraube 24 geführt ist, verläuft. Vor dem unteren Ende des Ringspalts 28 umschließt die Versorgungsleitung 20 in einem Ringkanal 25 den Ringspalt 28 und mündet erst in eine Bohrung 26, welche dann in die Nut 23 im inneren Umfang 40 des Hublagerauges 21 führt. Damit kann die Fluidverbindung zwischen der Versorgungsleitung 20 und dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine hergestellt werden.