Pleuel mit einem derartigen Pleuelschaft

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 007 050.6 vom 15. Mai 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit veränderbarem Verdichtungshub, auch "variable compression rate", abgekürzt VCR- Kolbenmaschine, wie auch ein Verfahren für eine Veränderung des Verdichtungshubs bei einer Kolbenmaschine. Die Kolbenmaschine ist bevorzugt eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Straßenfahrzeugs und weist daher bevorzugt zumindest zwei Zylinder mit jeweiligem Verstellmechanismus auf. Mindestens ein Pleuel der Kolbenmaschine weist einen Pleuelschaft mit mehreren Teilen auf. Das Bedürfnis, Kolbenmaschinen möglichst optimiert in unterschiedlichen Bereichen nutzen zu können, führt dazu, dass unter anderem der Kolbenhub veränderbar sein sollte. Dadurch kann der Kolbenhub an jeden Einsatzfall und erforderlichen Betriebszustand der Kolbenmaschine angepasst variiert werden. Wird also die Kolbenmaschine im Betrieb in unterschiedlichen Bereichen, zum Beispiel Lastbereichen eingesetzt, kann dem auch durch eine Verstellung des Hubes und damit der resultierenden Verdichtung Rechnung getragen werden.

Im Stand der Technik existieren eine Vielzahl an verschiedenen Lösungen für eine Änderung der Verdichtung einer Kolbenmaschine während des Betriebs. So geht aus der DE-A-10 2007 040 699 eine magnetische Lösung hervor. Die Erfindung geht allerdings eher von einer Kolbenmaschine aus, wie sie aus der DE-A-10 2005 055 199 hervorgeht. Auf den Inhalt dieser Druckschrift wird be- zügl ich des U mfangs der Erfindungsoffenbarung verwiesen, da aus der Druckschrift der grundsätzl iche Aufbau der Kolbenmaschine und eines mög lichen einsetzbaren, speziel len Pleuels wie aber auch das prinzipielle Verstel l verfahren hervorgeht.

Weiterhin ist bekannt, dass die bei einer VCR- Kolbenmaschine entstehenden Momente sich mittels eines Abstützmechanismus auf einem Ölpolster abstüt ^¬ zen, das in Stützzyl indern gehalten wird . Es hat sich herausgestel lt, dass d iese Stützzyl inder am Pleuelschaft fertig ungstechnisch nur leider recht aufwendig herstellbar sind . Darüber hinaus stellen die Stützzyl inder eine zusätzl iche bewegte Masse dar, die für die Kinematik von Kurbelwel le und Pleuel uner ^¬ wünscht ist. Die Ausbild ung der Stützzyl inder im Pleuel führt zu fertigungstechnisch bed ingten Nachteilen, beispielsweise zu einem hohen Gewicht des Pleuels aufgrund der erforderlichen M indest-Wandd icke, um Schmiede- und Fertigungstoleranzen einzuhalten, wie aber auch bei einer Feinbearbeitu ng der Zyl inderfläche, beispielsweise d urch Honen, welches aufgrund der Ausgestal ^¬ tung des Stützzyl inders als in den Pleuelschaft eingebrachte Sacklochbohrung erschwert war. Aufgabe der vorl iegenden Erfind ung ist es, eine Kolbenmaschine mit einem Pleuel zur Verfüg ung zu stellen, welches einfacher zu fertigen ist und womit ein verbessertes Stel lverhalten bei einer Veränderung des Verd ichtungsverhältnisses bei einer Kol benmaschine ermög licht werden kann . Die Aufgabe wird mittels einer Kolbenmaschine mit den Merkmalen des An ^¬ spruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den zusätzl ichen Ansprüchen hervor, d ie jeweils für sich eigenständige Lösungen aber auch zusammen mit den anderen kombiniert spezielle Lösungen ergeben . Darüber hinaus können ein oder mehrere Merkmale der vor- liegenden Ansprüche austauschbar d urch ein oder mehrere Merkmale aus anderen Ansprüchen, der Beschreibu ng wie auch den Figuren sein . Die vorlie- genden Ansprüche bilden einen ersten Ansatz zur Beschreibung der Erfindung, ohne die Erfindung selbst aber dadurch beschränken zu wollen.

In allgemeinster Form lässt sich die Erfindung dadurch umreißen, dass der mindestens eine Stützzylinder bzw. mindestens einer der Stützzylinder des Verstellmechanismus des Pleuels in einem Stützzylinder-Bauteil ausgebildet ist, das nach seiner Herstellung an dem Pleuel bzw. an dessen Pleuelschaft montiert wird. Dieses Stützzylinder-Bauteil kann eine beliebige Außenkontur aufweisen, wobei praktischerweise insoweit der Ausgestaltung der Außenkon- tur Grenzen gesetzt sind, als der Pleuel mit dem Stützzylinder-Bauteil in dem Zylinderkurbelgehäuse untergebracht werden muss. Das Stützzylinder-Bauteil kann ein oder mehrere Stützzylinder aufweisen. Die Querschnittsfläche des bzw. eines Stützzylinders kann dabei jede beliebige Form annehmen und insbesondere rund, vorzugsweise kreisrund oder oval, elliptisch o.dgl. ausgeführt sein.

Der mit dem erfindungsgemäßen Ansatz erzielte Vorteil des Pleuels ist fertigungstechnischer Art. Es ist wesentlich einfacher und damit kostengünstiger, den Stützzylinder bzw. genauer gesagt den zylindrischen Hohlraum des Stütz- Zylinders in einem Bauteil auszubilden, das separat und damit getrennt vom Pleuel hergestellt wird . Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die Ausbildung von Stützzylindern direkt im Pleuelschaft mit nicht unerheblichem konstruktiven und montage- sowie herstellungstechnischen Aufwand verbunden ist. Wesentlich einfacher demgegenüber ist es, den Stützzylinder separat vom Pleuel auszubilden, um dann das entsprechende Stützzylinder-Bauteil anschließend am bzw. im Pleuel, vorzugsweise in einer (Teil-)Ausnehmung des Pleuelschafts bzw. des Pleuels zu montieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Stützzylinder-Bauteil ein Rohr bzw. ein Röhrchen oder eine Hülse verwendet wird . Sofern im Folgenden im Zusammenhang mit einer Hülse einzelne Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben werden, sind diese auf die Ausbildung eines Stützzylinder-Bauteils als Hülse nicht beschränk, sondern gelten auch allgemein für andere Ausgestaltungen von Stützzylinder-Bauteilen. Die getrennte Ausbildung von Stützzylinder und Pleuel ermöglicht es überdies, für den Stützzylinder ein anderes Material als für den Pleuel zu verwenden. Somit ergibt sich der Vorteil, dass für das Stützzylinder-Bauteil ein wesentlich leichtgewichtigerer Werkstoff verwendet werden kann, als dies für den Pleuel der Fall ist. Beispiele für leichtgewichtige Werkstoffe sind Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Faserverbundmaterialien, insbesondere mit Kohlefasern. Die mechanische Verbindung von Stützzylinder-Bauteil und Pleuel erfolgt kraftschlüssig, formschlüssig und/oder reibschlüssig. Zur Erzielung derartiger mechanischer Verbindungen zweier Bauteile existieren im Stand der Technik zahl- reiche Varianten von Fügetechniken, die auch bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung wird mit dieser eine Kolbenmaschine mit veränderbarem Verdichtungshub vorgeschlagen, umfassend - eine Kurbelwelle,

zumindest einen an der Kurbelwelle drehbar gelagerten Pleuel, wobei der Pleuel ein kleines und ein großes Auge aufweist, und wobei der Pleuel einen Pleuelschaft aufweist,

einen am Pleuel angeordneten Verdichtungskolben, vorzugsweise einen Brennkammerkolben, der mittels eines Verstellelements, insbesondere

Exzenters und eines Verstellsystems, bevorzugt eines Verstellgestänges, exzentrisch verstellbar ist, wobei sich das Verstell System über zumindest einen Stützkolben abstützt, der in einem Stützzylinder des Pleuelschafts verfahrbar ist,

- wobei der Pleuelschaft mehrteilig mit einem Grundkörper ausgebildet ist, wobei der Stützzylinder als eine separat vom Pleuel hergestellte Hülse ausgebildet und mit dem Grundkörper verbunden ist.

Insbesondere kann der Pleuelschaft mindestens zwei Hülsen für zwei Stützzy- linder aufweisen, die mit dem Grundkörper verbunden sein. Der Begriff Hülse beschreibt hierbei ein Rohr oder Röhrchen, das nach der Verbindung mit dem Grundkörper des Pleuelschafts die Funktion des Stützzylinders übernimmt. Der Begriff Rohr oder Röhrchen beschreibt einen länglichen Hohlkörper, dessen Länge in der Regel wesentlich größer als sein Durchmesser ist. Das Rohr oder Röhrchen ist dabei in Axialrichtung vorzugsweise an seinen beiden Enden offen. Es kann aber auch eine Hülse genutzt werden, die einen Boden aufweist. Der Boden kann zum Beispiel geschlossen sein. Der Boden kann aber auch mit zumindest einer Durchlassöffnung, vorzugsweise einer Zulauf- und/oder Ablauföffnung versehen sein. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest eine der beiden Stirnseiten einer Hülse einen Kragen aufweist, der sich nach innen und/oder außen erstreckt.

Aufgrund der (bevorzugten) Ausgestaltung des Stützzylinders als Hülse, welche mit dem Grundkörper des Pleuelschafts montierbar ist, kann die Bearbei- tung eines Pleuels dergestalt, dass dieses einen Stützzylinder aufweist, vereinfacht werden. Beispielsweise kann durch die Verwendung einer Hülse die Feinbearbeitung, beispielsweise das Honen, der Zylinderfläche vereinfacht werden. Beispielsweise kann die Feinbearbeitung vor der Montage der Hülse an dem Pleuelschaft erfolgen, so dass die Feinbearbeitung nicht in einem Sackloch er- folgen muss, wie es der Fall wäre, wenn der Stützzylinders direkt in dem Pleuelschaft integriert ausgebildet wird. Weiterhin kann durch die Verwendung einer Hülse als Stützzylinder die Wanddicke des Stützzylinders verringert werden, da keine z.B. toleranzbedingte Wanddicke für die Schmiede- und Fertigungstoleranzen wie bei einem einteiligen Pleuelschaft vorgehalten werden muss, wodurch ein geringeres Gewicht ermöglicht wird. Stattdessen können die erforderlichen Toleranzen bereits bei der Herstellung der Hülse für den bzw. jeden Stützzylinder berücksichtigt werden. Weiterhin ergeben sich durch den erfindungsgemäßen mehrteiligen Aufbau des Pleuelschafts zusätzliche Freiheitsgrade hinsichtlich der Einbringung von Hydraulik-Bohrungen in den Pleuelschaft, da die Stützzylinder erst nach der Ausbildung der Hydraulik- Bohrungen an den Pleuelschaft montiert werden. Dadurch kann die Bearbeitung des Pleuelschafts vereinfacht werden. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass die Hülse als vorgefertigtes Produkt auch mit ein oder mehreren Anschlüssen bzw. Öffnungen zum Beispiel in einer Seitenwand und/oder in einem Kragen oder Boden versehen sein kann. Dies erlaubt, einen Zu- und einen Ablauf von insbesondere Öl in der Hülse als spä- terer Stützzylinder im Pleuel sicherstellen zu können. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht beispielsweise vor, dass an der Hülse eine Leitung angebracht ist, die sodann z.B. mit dem Pleuelschaft und einem dortigen Anschluss verbunden wird, vorzugsweise nach Einsetzen der Hülse in den Pleuelschaft. Bei der Kolbenmaschine stützt sich der Stützkolben in dem Stützzylinder auf einem im Wesentlichen inkompressiblen Medium ab. Das Medium ist bevorzugt ein Schmierstoff (wie z.B. Öl), der auch in der übrigen Kolbenmaschine an an ^¬ derer Stelle dort zum Einsatz kommt. Bevorzugt ist der Exzenter in dem kleinen Pleuellagerauge angeordnet, wobei der Verdichtungskolben an dem Ex- zenter gelagert ist. Die Kolbenmaschine kann ein oder mehrere derartige auf der Kurbelwelle angeordnete Pleuel aufweisen. Prinzipiell kann eine Verstellung so erfolgen, wie es aus der oben schon erwähnten DE-A-102005055 199 oder aber auch aus der DE-A-10 2012 014 917 oder der DE-A-10 2011 108 790 hervorgeht, auf die diesbezüglich aber auch bezüglich der Verstellung und des Aufbaus der Kolbenmaschine und des Pleuels nebst Stützzylinder und Stütz ^¬ kolben vollumfänglich im Rahmen der Offenbarung dieser Erfindung verwiesen wird. Der Inhalt der drei zuvor genannten Schriften wird hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Während der Stützzylinder das Medium aufnimmt, auf dem sich der Stützkolben abstützt, unterteilt der Stützkolben den Stützzylinder-Hohlraum den Inhalt des Stützzylinders, zum Beispiel in einen mit dem Medium gefüllten Abstützraum und in einen Verstellraum, in den der Stützkolben verfährt, wenn es zu einer Verstellung des Verdichtungskolbens kommen soll. Der Verstellraum ist bevorzugt nicht mit dem Medium gefüllt, wobei jedoch auch Ausgestaltungen möglich sind, in denen auch der Verstellraum zumindest teilweise mit dem Medium gefüllt ist. Der Verstellraum ist bevorzugt luftgefüllt. Es ist bevorzugt, dass der Stützzylinder über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch Schweißen, eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere durch Verschrauben, und/oder durch Verpressen mit dem Pleuelschaft verbindbar ist.

Der Begriff stoffschlüssige Verbindung beschreibt hierbei alle Verbindungen, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Es handelt sich dabei um nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Der Begriff Schweißen beschreibt ein unlösbares Verbinden von Bauteilen unter Anwendung von Wärme und/oder Druck, mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffe. Weitere stoffschlüssige Verbindungen, mit denen der Stützzylinder an dem Grundkörper des Pleuelschafts befestigt werden kann, sind Löten oder Kleben.

Eine kraftschlüssige Verbindung entsteht durch die Übertragung von Kräften. Dazu zählen z.B. Druckkräfte oder Reibungskräfte. Der Zusammenhalt der kraftschlüssigen Verbindung wird durch die wirkende Kraft gewährleistet. Zugkräfte können mit kraftschlüssigen Verbindungen nicht übertragen werden, da sich beide Verbindungspartner voneinander lösen würden. Auch Schraubverbindungen sind in den meisten Fällen kraftschlüssige Verbindungen, da die Schrauben so fest angezogen werden, zumindest vorgespannt sind, dass die beiden verbundenen Teile durch Reibung zusammenhalten. Des Weiteren kann über eine Warm- und/oder Kaltbehandlung eine Verbindung von Hülse und Pleuelschaft geschaffen werden.

Ferner kann die Herstellung einer Verbindung des/jedes Stützzylinders mit dem Grundkörper des Pleuelschafts an den jeweiligen eingesetzten Ferti- gungsprozess angepasst werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützzylinder aus einem anderen Material als der Pleuelschaft herstellbar. Beispielsweise kann der Pleuelschaft aus einem Metall, wie z. B. C70, mikrolegierte Stähle, Sintermetalle, Vergütungsstähle, Titan oder Gusseisen hergestellt sein . Die Hülse ist beispielsweise aus Metall, Kohlefaser, Kunststoff, Keramik oder einer Metalllegierung hergestellt. Auf diese Weise kann die Wahl des Materials des Pleuelschafts und der Hülse für den Stützzylinder der Kolbenmaschine einer Verbrennungskraftmaschine eines z. B. Fahrzeugs wie einem Straßenfahrzeug oder einer Maschine angepasst werden . Beispielsweise kann der Pleuelschaft aus Titan und der Stützzylinder aus einem Vergütungsstahl hergestellt sein, um die Anforderungen der Kolbenmaschine der Verbrennungskraftmaschine zu erfüllen .

Vorzugsweise ist der Stützzylinder aus Aluminium herstellbar. Auf diese Weise kann das Gewicht bei der Kolbenmaschine verringert werden .

Es ist bevorzugt, dass der Stützzylinder und der Stützkolben einen gezielten Leckagepfad bilden . Insbesondere kann der gezielte Leckagepfad bevorzugt für das Medium vorgesehen sein, auf dem sich der Stützkolben in dem Stützzylin- der abstützt. Es hat sich herausgestellt, dass mittels des Leckagepfads und dessen gezielter Einstellung beispielsweise verhindert werden kann, dass der Stützkolben über die Zeit immer weiter eintaucht und sich dadurch eine ungewollte Verstellung der Exzentrizität ergibt. Ein weiterer Vorteil kann beispielsweise sein, dass mittels des gezielten Leckagepfads eine Entlüftung zur Verfü- gung gestellt wird . Sollte sich in dem abstützenden Medium zum Beispiel Schaum, Luftbläschen oder ein anderes kompressibles Medium ansammeln, kann mittels des gezielten Leckagepfads ein Vorbeiströmen in einem Spalt zwischen Stützzylinder und Stützkolben erfolgen . Vorzugsweise ist der Leckagepfad nur zeitweise frei. Beispielweise kann die zeitweise Freigabe mit einer Bewegung des Stützkolbens einhergehen . Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Leckagepfad während einer Bewe- gung des Stützkolbens in eine erste Richtung wie auch in die dazu entgegengesetzte zweite Richtung jeweils zumindest zum Teil gezielt freigegeben. Dieses kann beispielsweise während der gesamten Bewegung oder aber auch nur während eines Teils der Bewegung der Fall sein. Der Leckagepfad kann bei- spielweise durchgängig gleichzeitig freigegeben sein. Er kann aber auch abschnittsweise bzw. schrittweise, d.h. nach und nach freigegeben sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Leckagepfad einer gewissen Willkürlichkeit hinsichtlich seines Verlaufs zwischen Stützkolben und Stützzylinder unterliegt. Beispielweise kann es von der Bewegung abhängen, in welcher Weise sich der Leckagepfad einstellt. Die Definierung des Leckagepfads erfolgt hierbei insbesondere durch die Geometrie des Stützzylinders, des Stützkolbens, deren Relativbewegung zueinander in axialer wie auch radialer Richtung. Eine weitere Ausgestaltung sieht hingegen die Definierung des Leckagepfads mittels eines vorgegebenen, festgelegten Weges vor, entlang dessen das Medium strömen muss. Auch können beide Ausgestaltungen hinsichtlich des Leckagepfads miteinander kombiniert werden. So können unterschiedliche Bereiche zwischen Stützkolben und Stützzylinder jeweils unterschiedlich den Leckagepfad definieren. Die vorstehend beschriebenen Merkmale des Leckagepfads sind nicht auf die Realisierung eines Stützzylinders an einem Pleuel gemäß der Erfindung beschränkt und sind insoweit unabhängig davon und bei allen Pleuel- Konstruktionen mit Stützzylinder und -kolben anwendbar. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die zusammen wie auch unabhängig von den anderen beschriebenen Ausgestaltungen eingesetzt werden kann, sieht eine Kolbenmaschine vor, bei der der Stützkolben ohne ein separates Dichtelement zwischen Stützkolben und Stützzylinder versehen ist und ohne Dichtelement entlang des Stützzylinders verfährt.

Ein Vorteil bei Nutzung eines Stützkolbens ohne Dichtelement ist zum Beispiel eine Minimierung der Reibung zwischen Stützkolben und Stützzylinder. Dieses ist zum Beispiel vorteilhaft in Bezug auf die Schaltzeiten, insbesondere bei kleinen Drehzahlen, vor allem auch in Richtung "hoher Verdichtung", also hohem Verdichtungsverhältnis, da hier nur geringe Massenträgheitsmomente, hervorgerufen durch die Vor- und Zurückbewegung des Verdichtungskolbens, wirken, auf die das Verstell System ohne eine unterstützende Bewegungskraft zur Verstellung des Verdichtungsbolzens angewiesen ist.

Eine bevorzugte Auslegung des definierten Leckagepfads erfolgt zum Beispiel wie folgt:

Für eine Spaltleckage eines exzentrischen Ringspaltes wird von folgendem mathematischen Zusammenhang ausgegangen :

mit d m — nittil. Durchmesser der D'ichtrteie,h - Spalthöhe, l — Lange d r Dichtstelle,n ~ dyn. Viskösit _r e = Exzentrizität.

Ein Durchmesserunterschied zwischen dem Stützkolben und dem Stützzylinder wird so bemessen, dass die Leckage sehr gering bleibt, aber es nicht zu einem Klemmen des Kolbens kommen kann. Durch die Bewegung des Stützkolbens wird sich hierbei der Leckagepfad ändern. Durch eine geeignete Auslegung der Passung zwischen Stützkolben und Stützzylinder gelingt es, ohne ein separates Dichtmittel zwischen Stützkolben und Stützzylinder auskommen zu können.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Einsacken des Stützzylin- ders um 1 % bis 2 % oder mehr bezogen auf den gesamten Verfahrweg, der gleich dem Hub des Abstützmechanismus ist, akzeptiert werden kann. So hat sich herausgestellt, dass zum Beispiel ein Einsacken von ca. 0,3 mm bei ca. 30 mm Stützkolben-Hub noch zu keiner derartigen Verfälschung der Verstell- Position des Verdichtungskolbens führt, die bei permanenter Wiederholung schließlich in einer völligen Fehlstellung des Verdichtungskolbens endet.

Bevorzugt ist eine Durchmesserdifferenz zwischen Stützkolben und Stützzylin- der, die hierfür beispielweise auf der Gaskraftseite ca. 0, 1 % bis 0,2 % bezogen auf den Nenndurchmesser des Stützzylinders beträgt. Die Gaskraftseite ist hierbei diejenige, die sich bei einer Bewegung des Pleuels aufgrund der wirkenden Verbrennung und Expansion bei zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine als Druckkraft auf den Verdichtungskolben und damit auf den Stützkolben als Verstellkraft auswirkt. So wird zum Beispiel für einen Durchmesser von 14 mm ein diametrales Spiel von etwa ca. 0,025 mm vorgesehen .

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen, dass Stützkolben und Stützzylinder mittels einer Klassierung gezielt gepaart sind . Die Klassierung kann zum Beispiel mittels einer genauen Oberflächenvermessung und Konturermittlung einhergehen, die es erlaubt, diejenigen Zylinder/Kolben-Paare festzulegen, die tatsächlich die entsprechende Durchmesserdifferenz entlang des Verfahrwegs des Stützkolbens auch einhält. Die Stützzylinder-Oberfläche muss von der Form und Oberflächenbeschaffenheit für ein Dichtkonzept geeignet sein, wobei diese bevorzugt gehont, feingespin- delt oder geschliffen ist. Eine Laseroberflächenbearbeitung ist ebenfalls möglich .

Eine Weiterbildung sieht vor, dass für eine Zylinder/Kolben-Stützeinheit auf der Massenkraftseite ein größeres Spiel akzeptiert wird, da hier üblicherweise ein niedrigeres Öl-Druckniveau vorliegt. Mit "Massenkraftseite" ist diejenige Stützeinheit gemeint, die aus Massenträgheitsmomenten des vor- und zurückbewegten Verdichtungskolben resultierende Kräfte auffängt. Es wird des Weiteren eine Kolbenmaschine vorgeschlagen, bei der der Pleuel einen ersten und einen zweiten Stützkolben aufweist, die im Verhältnis zueinander einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wobei der erste Stützkolben einen kleineren Durchmesser besitzt und zwischen dem ersten Stützkolben und dem diesen zugeordneten ersten Stützzylinder ein erster Spalt vorliegt, der größer ist als derjenige zwischen dem zweiten Stützkolben und dem diesen zugeordneten zweiten Stützzylinder.

Eine derartige Anordnung kann bevorzugt dem Unterschied der Größe der Momente, die auf der Massenkraftseite- und der Gasseite wirken, angepasst werden, insbesondere an die dadurch wirkenden Drücke. Bevorzugt ist der kleinere Durchmesser auf der Seite angeordnet, an der niedrigere Drücke wir- ken.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Grundkörper des Pleuelschafts eine erste Hülse und eine zweite Hülse an ^¬ geordnet sind und jeweils einen Stützzylinder des Verstellsystems bilden, wo- bei die erste Hülse einen anderen Innendurchmesser aufweist als die zweite Hülse. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine erste Hülse und eine zweite Hülse in dem Grundkörper des Pleuelschafts angeordnet sind und je ^¬ weils einen Stützzylinder des Verstellsystems bilden, wobei die erste Hülse ei ^¬ nen anderen Außendurchmesser aufweist als die zweite Hülse. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Hülse einen anderen Innendurchmesser als die zweite Hülse aufweist, ein Außendurchmesser der ersten Hülse aber mit einem Außendurchmesser der zweiten Hülse übereinstimmt.

Der Verbrennungs-Spitzendruck und die Massenkräfte im Kurbeltrieb (kinema- tisches System insbesondere aus Kurbelwelle, Pleuel und ggf. Schwungrad) spiegeln sich über die geometrischen Verhältnisse wie insbesondere Exzentrizität, Hebellänge, Kraftangriffswinkel der Stützstangen, Stützkolbendurchmesser in den Stützzylinderdrücken wieder. Auf dem gaskraftseitigen Stützzylinder können durchaus Öl-Drücke von 300 bar und mehr wirken (z.B. über 400 bar). Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht eine Nutzung eines definierten Leckagepfads ohne Dichtelement zwischen Stützkolben und Stützzylinder vor, wobei im Stützzylinder Drücke von über 400 bar auftreten können. Die Stützkolbenhöhe geht in die oben angegebene Beziehung zur Auslegung vergleichsweise nur linear ein. Daher ist sie von geringerer Wertigkeit als das diametrale Spiel . Dennoch sollte die Stützkolbenhöhe möglichst groß bemessen sein, wobei sich eine Höhe zwischen ca. dem 0,8- bis 1,5-fachen des Kol- bendurchmessers als vorteilhaft erwiesen hat.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest der Stützkolben und/oder die Hülse auf ihrem Innenumfang beschichtet sein kann, zum Beispiel mit Graphit, um durch Schmierung das Spiel zwischen Stützkolben und Stützzylinder minimieren zu können . Bevorzugt wird eine Kolbenmaschine vorgeschlagen, bei derer der Stützkolben auf seinem Umfang eine Beschich- tung aufweist, bevorzugt eine Einlaufbeschichtung, mittels der der Stützkolben zuerst unter Druck in den Stützzylinder hinein gestopft werden muss und die sich im Betrieb abnutzt, um dadurch einen Spalt zwischen dem Stützkolben und dem Stützzylinder zu schaffen, und/oder bevorzugt eine Schutzbeschich- tung, die eine höhere Abriebfestigkeit aufweist als das eigentliche Material des Stützkolbens und/oder der Hülse.

Es können beispielweise bei einer derartigen Ausgestaltung höhere Fertigungs- toleranzen eingeplant werden, da die Einlaufbeschichtung als Opferschicht fungieren kann und somit das Spiel überbrückt.

Eine weitere Ausgestaltung der Kolbenmaschine sieht vor, dass der Stützkolben mit einem Dichtelement versehen ist, welches eine gezielte Leckage zu- lässt, vorzugsweise mittels einer Teilung in einen Stoßbereich des Dichtelements und einen axialen Spiel zwischen einer Höhe des Dichtelements einerseits und andererseits einer Nuthöhe einer Nut, in der das Dichtelement angeordnet ist. Ein Dichtelement, das für eine gezielte Leckage sorgen kann, sieht beispielweise einen Dichtring aus Kunststoff vor, der an einer Stoßstelle, die zur Montage benötigt wird, diagonal geteilt ist. Durch den Winkel des Stoßes und das axiale Spiel, d.h. Dichtringhöhe zu Nuthöhe, kann ein Leckagestrom durch diese Form der Definierung des Leckagepfads eingestellt werden, zum Beispiel zur Entlüftung. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Stützkolben entlang seines Außenumfangs ein oder mehrere zumindest teilweise umlaufende Rillen aufweist. Bevorzugt kann der Stützkolben an der Außenseite mit kleinen Nuten ausgeführt sein. Diese sorgen für eine zusätzliche Dichtwirkung, da der Leckagestrom hier verwirbelt.

Eine Weiterbildung, die aber auch unabhängig von anderen Ausgestaltungen sein kann, sieht eine Kolbenmaschine vor, bei der der Stützkolben mit einem Element des Verstellgestänges mittels einer Kugelkopfverbindung verbunden ist. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen einer Stützstange des Verstellge- stänges und dem Stützkolben als Kugelkopf-Verbindung ausgeführt. Dieses kann insbesondere in Form einer Bischofsmützen-Kontur erfolgen. Dadurch wird die wirksame Dichtlänge nicht durch einen Bolzen unterbrochen. Eine Ausgestaltung sieht hierfür vor, dass die Kolbenmaschine einen Stützkolben mit einer Innenkontur aufweist, die ballig ist, auf der ein Kopf der Kugelkopf- Verbindung aufliegt. Die Aufliegefläche kann beispielsweise reibmindernd be ^¬ schichtet sein.

Damit die Hertzschen Pressungen so gering wie möglich bleiben, wird folgendes für die Kugelkopfverbindung vorgeschlagen:

- der Kugeldurchmesser soll so groß wie möglich sein, d.h. die Kontakt- Länge der Linienberührung ist zu maximieren;

der Stützkolben darf dadurch aber nicht so dünnwandig werden, dass Deformationen zum Klemmen führen;

das Verhältnis aus Kugeldurchmesser zu Stützkolbendurchmesser soll bevorzugt in einem Bereich von 0,70 zu 0,85 liegen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die stirnseitige Außenkontur des Stützkolbens aufweist, die ballig ist. Die Stützkolbenkontur kann ballig ausgeführt werden, wodurch die Klemmneigung bei kleinen Spielen vermindert wird . Eine Weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Kolbenmaschine zumindest einen Stützkolben mit einer Geometrie aufweist, die bei Druckaufbringung über das Verstellgestänge ein Aufweiten des Stützkolbens erlaubt, wobei der Spaltabstand zwischen Innenfläche des Stützzylinders und einer gegenüberliegenden Außenfläche des Stützkolbens verringert wird .

In Verbindung mit dem Kugelkopf kann in den Kolben eine zusätzliche Entlüftungsbohrung eingebracht werden, da der Kugelsitz unter Druck eine Dichtwirkung hat. Für diesen Fall ist zum Beispiel vorgesehen, dass keine Luft "rückwärts" angesaugt werden kann . Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass zu den Zeitpunkten im Arbeitszyklus der Kolbenmaschine, in denen eine Zugkraft an den Stützstangen wirkt, in jedem Fall der Mediumdruck in den Stützzylindern größer ist als der Druck im Kurbelgehäuse.

Eine weitere Ausgestaltung sieht einen Stützkolben mit einer durchgehenden Entlüftungsbohrung vor, deren eines Ende in einem Bereich einer Kolbenstirnseite des Stützkolbens in eine erste Seite des Stützzylinders mündet und deren anderes Ende in eine zweite Seite des Stützzylinders mündet, wobei die erste und die zweite Seite des Stützzylinders voneinander durch den Stützkolben getrennt sind .

Bevorzugt wird die Kolbenmaschine in Form einer Verbrennungskraftmaschine insbesondere eines Straßenfahrzeugs verwendet, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen einstellbaren Hub zur Verdichtungsänderung während des Betriebs unter Nutzung zumindest eines mittels eines Exzenters verstellbaren Brennraumkolbens aufweist, wobei die Verstellung mittels eines Verstellgestänges infolge auf den Brennraumkolben einwirkender Gas- und/oder Massekräfte ausführbar ist. Es ist bevorzugt, dass der Stützkolben auf seinem U mfang eine Beschichtung aufweist, bevorzugt eine Einlaufbeschichtung , mittels derer der Stützkolben zuerst unter Druck in den Stützzylinder eingebracht werden muss und d ie sich im Betrieb abnutzt, um dad urch einen Spalt zwischen dem Stützkolben und dem Stützzyl inder zu schaffen, und/oder bevorzugt eine Schutzbeschichtung, die eine höhere Abriebfestigkeit aufweist als das eigentl iche Material des Stützkol bens.

Die vorgeschlagene Kolbenmaschine weist bevorzugt eine Ausgestaltung auf, bei der der Pleuel einen ersten und einen zweiten Stützkolben hat, die über das Verstellgestänge und einen Exzenter, der den Brennraum- bzw. Verd ichtungskolben trägt, miteinander verbunden sind, wobei der erste Stützkolben mit dem Verstel lgestänge über eine Kugel kopf-Verbind ung und der zweite Stützkol ben mit dem Verstel lgestänge über eine Bolzen-Verbind ung verbunden ist.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der bevorzugt bei einer der oben vorgeschlagenen Kolbenmaschine beispiel haft ausführbar ist, wird ein Verfahren zur Verstel lung einer Verd ichtung einer Kolbenmaschine mittels ei- nes verstell baren Kolbenhubs vorgeschlagen, wobei die Verstell ung des Kolbenhubs u nter Ausnutzung von wirkenden Masse- und/oder Gaskräften erfolgt, die dazu auf ein Verstellgestänge und einen daran angeordneten Stützkolben einwirken, wobei der Stützkolben in dem in dem Stützzyl inder- Bauteil ausgebildeten Stützzyl inder verfährt, wobei Öl der Kolbenmaschine als dämpfendes Medium der Bewegung des Stützkolbens in dem Stützzyl inder entgegenwirkt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfind ung sieht vor, dass zumindest eine H ülse, vorzugsweise beide Hü lsen, die jeweils einen Stützzyl inder bilden, austauschbar im Grundkörper des Pleuelschafts angeord net ist bzw. sind . Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die bzw. jede Hülse nur zum Teil in den Grundkörper des Pleuelschafts eingelassen ist. Vorzugsweise wird d ie Hülse an ihrem Außenumfang zumindest teilweise freigelassen und n icht vom Grundkörper umschlossen . Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die H ülse an einem Ende vollständig vom Grundkörper umschlossen ist, am anderen Ende h ingegen nicht. H ierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass d ie H ülse entlang eines ers ^¬ ten Bereichs vollständig d urch den Grund körper umsch lossen ist, in einem zweiten Bereich hingegen nicht. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Hülse entlang ihrer gesamten äußeren Erstreckung zumindest teilweise d urch den Grundkörper umsch lossen ist. Eine andere Ausgestaltung sieht hingegen vor, dass die Hülse in einem Axialabschnitt (über ihren gesamten U mfang oder einen Teil davon) aus dem Grundkörper herausragt. Vorzugsweise kann zwi- sehen dem Stützkolben und dem Stützzyl inder das Öl entlang eines gezielten Leckagepfads strömen kann .

Eine weitere Ausgestaltung eines Gedankens der Erfind ung betrifft ein Verfahren, welches bevorzugt auch mit dem obigen Verfahren zusammen angewen- det werden kann, zur Verstell ung einer Verd ichtung einer Kolbenmaschine, bevorzugt mit einer oben beschriebenen Ausgestaltung einer Kol benmaschine, wobei die Verstell ung des Kolbenhubs unter Ausnutzung von wirkenden Masse- und/oder Gaskräften erfolgt, die dazu auf ein Verstellgestänge und einen daran angeordneten Stützkolben einwirken, wobei der Stützkolben in einem Stützzyl inder verfährt, wobei Öl der Kolbenmaschine als dämpfendes Medium einer Bewegung des Stützkol bens in dem Stützzyl inder entgegenwirkt, wobei bei einem Losbrechmoment von 0,7 Nm oder weniger eine Reibung zwischen Stützkolben und Stützzyl inder überwunden und eine Verstell ung des Stützkolbens im Stützzylinder erfolgt.

Bevorzugt ist das Losbrechmoment am Stützkolben beim ersten Betrieb der Kol benmaschine höher und baut sich bei länger andauernder N utzu ng der Kolbenmaschine langsam ab. Insbesondere kann durch einen wirkenden Druck im Stützzyl inder eine Steifig keit zum Beispiel eines Dichtelements abnehmen . Bei kleinen Drehzahlen wie zum Beispiel 1000 U/min kann das Losbrechmoment im oberen Totpunkt (OT) etwa 0,7 Nm betragen . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kurbelwelle umlaufenden Pleuels für eine oben beschriebene Kolbenmaschine, wobei der Pleuel ein kleines (Kolbenlager) und ein großes (Hublager) Auge und einen Pleuelschaft aufweist, umfassend mindestens folgende Schritte :

- Bereitstellen eines Pleuelschafts, wobei der Pleuelschaft einen Grundkörper umfasst;

Bereitstellen von mindestens einer Hülse; und

Verbinden der Hülse mit dem Grundkörper. Auf diese Weise kann ein Pleuelschaft mit mindestens einem Stützzylinder bestehend aus mehreren Teilen für eine Kolbenmaschine zur Verfügung gestellt werden .

Das Verbinden kann beispielsweise mittels Montierens der mindestens einen Hülse auf den Grundkörper des Pleuelschafts erfolgen . . Beispielsweise kann die Hülse eingeschraubt werden . Das Montieren kann manuell wie auch maschinell erfolgen

Die Ausgestaltung der Erfindung mit zwei Stützzylindern ist im Endeffekt gleichbedeutend mit einer Ausführungsform, bei der ein Stützzylinder mit doppelt wirkendem Stützkolben vorgesehen ist. Beidseitig des Stützkolbens bilden sich quasi zwei Arbeitsräume, die wie zwei Stützzylinder mit jeweils einem Stützkolben wirken. Insoweit ist es also erfindungsgemäß ebenfalls denkbar, dass das Stützzylinder-Bauteil einen Stützzylinder mit einem doppelt wirken- den Stützkolben umfasst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor. Die aus den Figuren jeweils hervorgehenden Ausgestaltungen dienen jeweils zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese aber beschränken zu wollen . Vielmehr können ein oder mehrere Ausgestaltungen miteinander kombiniert wie auch ein oder mehrere Merkmale aus einer Figur bzw. der obigen Beschreibung mit ein oder mehreren Merkmalen aus einer an- deren Figur bzw. der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausgestaltung eines Pleuelschafts, mittels dessen eine einstellba- re Änderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Kolbenmaschine in einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine ermöglicht ist,

Fig. 2 eine Ausgestaltung eines Stützkolbens mit einer Kugelkopfverbindung,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung einer Kugelkopfverbindung,

Fig. 4 eine zusätzliche Ausgestaltung eines Stützzylinders und Fig. 5 eine letzte Ausgestaltung eines mindestens 2-stufigen VCR-Systems basierend auf dem Prinzip einer variablen effektiven Pleuellänge.

Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung, mittels der eine einstellbare Änderung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Kolbenmaschine 1 in Form einer Hubkol- benverbrennungskraftmaschine mit einem bei 4 angedeuteten Gehäuse er ^¬ möglicht ist, wobei gegebenenfalls mindestens ein Pleuel 17 einen Pleuelschaft 17.1 aufweist, an/in dem zwei Stützzylinder 26 in Form von Hülsen 26.1, 26.2 befestigt sind. Die Hülsen 26.1, 26.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel in dem Pleuelschaft 17.1 verpresst. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Hül- sen 26.1, 26.2 für die Stützzylinder aus einem anderen Material als der Pleuelschaft 17.1 hergestellt; z.B. sind der Pleuelschaft 17.1 aus einem Gussstahl und die Hülsen 26.1, 26.2 der Stützzylinder aus Aluminium hergestellt.

Der Pleuel 17 weist ein großes Pleuellagerauge 3, über das der Pleuel 17 an der Kurbelwelle 15 gelagert ist, und ein kleines Pleuellagerauge 2 auf, das über einen Zapfen 14 den Verdichtungskolben 13 trägt. In dem kleinen Pleuellagerauge 2 ist wiederum ein Exzenter 5 angeordnet, der drehbar gelagert ist. Der Exzenter 5 weist eine Bohrung 18 zur Aufnahme des Kolbenbolzens 14 auf. An seiner Außenfläche weist der Exzenter 5 eine Verzahnung 19 auf. Über diese Verzahnung 19 ist der Exzenter 5 formschlüssig mit einem Hebelsystem 20 verbunden, das als Abstützmechanismus und vorzugsweise auch als Rücklauf- sperre wirkt. Das Hebelsystem 20 weist einen Schwenkhebel 16 auf, der mit der Verzahnung 19 des Exzenters 5 formschlüssig verbunden ist und den Ex ^¬ zenter 5 im Bedarfsfall verschwenkt. Der Schwenkhebel 16 und der Exzenter 5 bilden ein Verstellelement 11 zum Verstellen des Verdichtungskolbens 13. Kinematisch betrachtet weist das Verstellelement 11 zwei Hebel 21, 22 auf, die sich vom Drehpunkt 9 des Verstellelements 11 aus erstrecken und von denen der Hebel 22 länger ist als der Hebel 21. Über seinen ersten Hebel 21 und den zweiten Hebel 22 ist der Schwenkhebel 16 an einer Abstützeinheit 7 abgestützt, wie nachfolgend beschrieben wird. Aus Fig. 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass das Hebelsystem 20 axial geführt ist. Ferner weist das Hebelsystem 20 Verbindungsgelenke 24 zwischen dem Schwenkhebel 16 bzw. an dessen beiden Hebeln 21, 22 auf. Über die Verbindungsgelenke 24 sind (Kolben-)Stangen 25.1 und 25.2 angelenkt. Im Pleuel 17 wiederum sind in dessen Pleuelschaft 17.1 Stützzylinder-Bauteile 10 in Form von z.B. Hülsen 26.1, 26.2 als Stützzylinder 26 angeordnet. In den Hülsen 26.1, 26.2 sind Stützkolben 27 geführt, an denen jeweils die Stangen 25.1, 25.2 angelenkt sind. Bei einer durch Gas- oder Massenkräfte hervorgeru ^¬ fenen und zugelassenen Verdrehung des Exzenters 5 verschieben sich die beiden Stützkolben 27.1, 27.2 in den jeweiligen Stützzylindern 26 (Hülsen 26.1, 26.2). Die Stützzylinder 26 im Pleuel 17 weisen Kanäle 28.1, 28.2 auf, die je ^¬ weils zu einem Arbeitsraum 29.1, 29.2 in den Hülsen 26.1, 26.2 (Stützzylinder 26) führen. Am großen Pleuellagerauge 3 sind Pleuellagerschalen 30 angeord ^¬ net. Da die Lagerschalen 30 mit einer umlaufenden Nut versehen sind, die in Verbindung mit einer Ölversorgung über die Kurbelwelle steht, liegt in der Nut zu jedem Zeitpunkt ein Öldruck an. Der Bewegungsablauf bei einer Veränderung des Verdichtungsverhältnisses geht im Übrigen näher aus der DE-A- 10 2005 055 199 hervor, auf die hiermit Bezug genommen wird und die somit zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.

Die Funktionsweise des Pleuels 17 zur Einstellung eines anderen Verdichtungs- Verhältnisses wird im Folgenden am Beispiel der Einstellung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses erläutert. Wird im Motorbetrieb ein niedriges Verdichtungsverhältnis gewünscht, so wird zum Beispiel ein Mehrwegeventil in eine Stellung gebracht, in der die beiden Kanäle für den Abfluss von Öl in den Arbeitsraum 29.1 und für den Zufluss von Öl in den anderen Arbeitsraum 29.2 freigegeben sind . In denjenigen Motorphasen, in denen in Folge der Verbrennung Gasdruckkräfte auf dem Pleuel 17 lasten und sich dieses in Richtung Kurbelwelle (also nach unten) bewegt, wird der Stützkolben 27.1 weiter in die Hülse 26.1 hineingeschoben, so dass das in dem ersten Arbeitsraum 29.1 befindliche Öl in den Kanal 28.1 verdrängt wird . Gleichzeitig verfährt der Stütz- kolben 27.2 und saugt über den Kanal 28.2 Öl in den zweiten Arbeitsraum 29.2 hinein . Der Exzenter 5 kann sich somit schrittweise in Richtung des Pfeils 37 in Fig . 1 verdrehen . Diese gegenläufige Verschiebung der beiden Stützkolben 27.1, 27.2 wird automatisch beendet, wenn sich die Hubbewegung des Pleuels 17 umkehrt und der Pleuel sich wieder nach oben bewegt. Jetzt wirkt auf den zweiten Stützkolben 27.2 eine Kraft, die durch die Trägheit der "beschleunigten" Masse des Verdichtungskolbens, des Exzenters 5 sowie des Hebelsystems 20 resultiert. Da der Kanal 28.2 nicht freigegeben ist (das nicht gezeigte Ventil ist geschlossen), stützt sich der Stützkolben 27.2 auf dem Öl- volumen in den Arbeitsraum 29.2 ab. Eine Verdrehung des Exzenters 5 in Ge- genrichtung ist nicht möglich, da der erste Arbeitsraum 29.1 verschlossen ist und der erste Stützkolben 27.1 nicht eintauchen kann .

Bei nächster Umkehr der Pleuelbewegung "zieht" die Massekraft an dem zweiten Stützkolben 27.2, so dass wieder Öl in den Arbeitsraum 29.2 gelangt. Gleichzeitig verdrängt der erste Stützkolben 27.1 Öl aus dem Arbeitsraum

29.1. Diese schrittweise gegensinnige Bewegung der beiden Stützkolben 27.1, 27.2 führt insoweit ggf. über mehrere Arbeitszyklen der Kolbenmaschine zu einer Verd rehung des Exzenters aus der einen Verd reh- Endstel lung, bei der sich einer der beiden Stützkolben 27 am Boden des zugehörigen Stützzyl inders

26 befindet, während der andere Stützkolben vom Boden "seines" Stützzylinders beabstandet ist, in die andere Verd reh- Endstel lung, in der die Situation hinsichtlich der von den Stützkolben jeweils eingenommenen Position genau umgekehrt zum zuvor Beschriebenen ist.

Zur Verstell ung des Verd ichtungsverhältnisses von einem (bzw. dem) kleine ^¬ ren Wert zu einem (bzw. dem) g rößeren Wert wird dafür gesorgt, dass nur dann, wenn an dem Stützkol ben 27.2 "gezogen" wird (was infolge der Massenträgheit mit Beginn des Ansaugens von Luft in den Brennraum der Fall ist), eine Verstell ung des Hebelsystems 20 und damit eine Verd rehung des Exzenters entgegen dem Pfeil 37 der Fig . 1 in Richtung zu der dort gezeigten Exzenterposition erfolgt. Je nach Ausleg ung eines oder mehrerer hyd raul ischen Wi- derstände und einer Größe der Triebwerkskräfte kann sich daher ein Eintauch ^¬ vorgang über mehrere Arbeitszyklen erstrecken . Der hyd raul ische Widerstand wird vorzugsweise durch eine Verbind ungsleitung oder d urch eine darin befindliche Drosselstelle gebildet. Diese Ausgestaltung eines Verfahrens ist nur beispiel haft, ebenso wie der Auf ^¬ bau des Pleuels, und nicht beschränkend . Die verwendeten Stützkol ben weisen einen definierten Leckagepfad auf, der hier in Bezug auf den ersten Stützkolben 27.1 verg rößert in Form einer speziellen Dichtungsgestaltung eines Dichtelements ermögl icht ist.

Fig . 2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Stützkol bens 27 mit einer Kugel kopfverbindung 40, wobei in dem Stützzylinder 26 bzw. dem Stützkol ben

27 eine Entlüftungsbohrung 42 angeord net ist. Fig . 3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Kugelkopfverbind ung 40 eines Stützzyl inders 26, wobei der Stützzylinder 26 eine bal lige Stirn ^¬ fläche aufweist. Fig . 4 zeigt eine Ausgestaltung eines Stützzyl inders 26, der eine Kontur auf ^¬ weist, die bei Druck zu einer Spaltvereng ung zwischen Stützzylinder 26 und Stützkolben 27 d urch Aufweitung des Stützkolbens führt. Die Kontur an der Stirnseite mit ihrer bevorzugt umlaufenden Ausnehmung 44 ermögl icht, dass die Steifig keit des Stützkol bens 27 an der Stirnseite gezielt am äußeren U mfang geschwächt wird, so dass der Öld ruck zu einer kleinen Deformation des Stützkolbens 27 führt und damit das Spiel verkleinert, wobei die Verkleinerung d ruckabhäng ig erfolgt. Fig . 5 zeigt in beispielhafter Ausgestaltung ein mindestens 2-stufiges VCR- System basierend auf dem Prinzip einer variablen Pleuellänge . Hierzu ist ein Exzenter zur Aufnahme des Kolbenbolzens im kleinen Pleuellagerauge schwenkbar gelagert. Die auf den Kolben wirkenden Gas- und Massenkräfte füh ren zu einem auf den Exzenter wirkenden Drehmoment. Ein Abstützmecha- nismus, aufweisend einen Hebel, zwei Stützstangen und zwei Stützkol ben, ist mit dem Exzenter verbunden und überträgt d ieses Moment auf zwei im Pleuel eingebrachte Stützzyl inder. Der in Exzentrizitäts- Richtung weisende Stützzylinder, d . h . der weiter vom Drehpunkt des Exzenters beabstandete der beiden Stützzylinder übernimmt die Abstützung der aus den Gaskräften resultierenden Momenten , der andere Stützzylinder äq uivalent die der Massenträgheitskräfte. Nachfolgend werden d ie beiden Seiten des Pleuels daher "GKS"(GasKraftSeite) und " M KS"( Massen KraftSeite) genannt. Beide Stützzyl inder können bei Bedarf mit Öl gefül lt werden . Ein jedem Stützzyl inder zugeord netes Rückschlagventil erlaubt den intermittierenden Zufl uss von Öl und verhindert ein Abfließen von Öl und umgekehrt. Ü ber zum Beispiel ein 3/2-Wege Schaltventil lässt sich wahlweise die G KS beziehungsweise die M KS öffnen . Diese Kombination aus Rückschlagventilen und Schaltventilen bildet einen hyd raul ischen Freilauf, dessen Laufrichtung wählbar ist. Im Fal le der gewählten Stel lung eines hohen Verdichtungsverhältnisses, auch "s_h igh" genannt, stützen sich die auf den Exzenter mathematisch positiv wirkenden Momente auf der Ölsäule der G KS ab. Die aus den Massenkräften herrührenden mathematisch negativ wirkenden Momente werden in d ieser Stellung über einen direkten, metal lischen Kontakt des MKS-Stützkolbens auf den Pleuel übertragen. In der Stellung für ein nied ^¬ riges Verdichtungsverhältnis, abgekürzt "ε_Ιονν", sind die Gegebenheiten ver ^¬ tauscht. Ein positiver Nebeneffekt für die Stellung "ε_Ιονν" ist, dass die in dieser Stellung üblicherweise höheren Gaskräfte sich nun nicht mehr auf der Öl- säule abstützen und so der Öldruck in dem Stützzylinder auf einem niedrigeren Niveau bleibt. Das Verstell System des derartigen Abstützsystems ist somit mit einem ersten und zweiten Stützkolben versehen, wobei die beiden Stützkolben unterschiedliche Verbindungen mit der jeweiligen Stützstange besitzen: der eine Stützkolben, der eine Kugelkopfverbindung aufweist, hat einen kleineren Stützkolbendurchmesser als der andere Stützkolben, der eine Bolzenverbindung aufweist. Der Hebel überträgt das aus der Exzentrizität entstehende Moment, das durch die immer weiter ansteigenden Verbrennungsspitzendrücken der heutigen, hoch aufgeladenen Ottomotoren bei mehr als 300 Nm liegen kann, auf die Stützstangen. Die aus dem Verhältnis zwischen Exzentrizität und Hebellänge gebildete Übersetzung liegt z.B. in etwa bei 1/10. In Verbindung mit den von der jeweiligen ε-Stellung abhängigen Kraftangriffswinkel zwischen Stützstangen und Hebel ergeben sich so Abstützkräfte die durchaus bei bis zu lOkN liegen können. Die bevorzugte hebelseitige Gelenkart ist ein klassischer Bolzen. Dieser wird fest mit einer als Gabel ausgeführten Struktur am oberen Ende der Stützstangen verbunden und im Hebel gelagert. Die hier auftretenden Flächenpressungen betragen beispielsweise bis zu 200 MPa. Die Gelenkstelle zu den Stützkolben kann ebenfalls als Bolzenlager ausgeführt werden. Die andere bevorzugte Ausgestaltung sieht ein Kugelgelenk vor. Zum einen ermöglicht dieses einen kleineren Stützkolbendurchmesser, was für die MKS, dessen Kräfte auf einem deutlich niedrigeren Niveau liegen als auf der GKS, zwei sich positiv auswirkende Nebeneffekte hat:

Der Pleuel wird leichter, da die Struktur um den Stützzylinder entsprechend nachgezogen werden kann.

Durch einen möglichst kleinen MKS Stützkolbendurchmesser ergibt sich aufgrund des Öldrucks ein kleines, aber stetig wirkendes Moment auf den

Exzenter in Richtung s_high. Dieses wirkt sich bei kleinen Motor- Drehzahlen günstig auf das Schaltverhalten aus, da hier die aus den Mas- senkräften entstehenden, für die Verstellung notwendigen Momente, entsprechend gering sind. Zum anderen ermöglicht der Verzicht auf einen Bolzen die Ausnutzung der gesamten Stützkolbenhöhe als Dichtlänge. Dies ist von Vorteil hinsichtlich des Verzichts auf zusätzliche Dichtelemen- te, da das System zwar eine gewisse Leckage verträgt - zum Beispiel wirkt sich bei einem Hebelverhältnis von ca. 1/10 ein leckagebedingtes Einsacken des Stützkolbens von z.B. 0,1 mm auf die effektive Pleuellänge nur um ca. 10 m aus -, wenn diese aber zu groß wird, kann das Verdich ^¬ tungsverhältnis ungewollt "driften". Ebenfalls erzeugen die Dichtelemente ein zusätzliches Reibmoment während eines Verstellvorgangs. So kann eine Verstellung nur eingeleitet werden, wenn dieses Moment überwunden wird. Das Dichtelement kann somit auch ein Dichtsystem umfassen, bestehend aus einem O-Ring und einem darüber liegenden Rechteckring aus einem PTFE-Verbundmaterial. Dessen Reibung hat beispielweise ein Losbrechmoment des Exzenters von 0,5 Nm bis 0,8 Nm zur Folge. Dieses gering erscheinende Momentenniveau wird aber bei kleinen Drehzahlen für eine Schaltung in Richtung "s_high" wegen der in diesen Betriebspunkten ebenfalls sehr geringen Massenkräfte nur geringfügig überschritten. Da ein nur geringes Überschussmoment wiederum mit Einbußen bei der Schaltgeschwindigkeit einhergeht, sind die oben genannten Maßnahmen für diese extremen Betriebspunkte daher von hoher Bedeutung.

Die Erfindung lässt sich ferner alternativ durch eine der nachfolgend genannten Merkmalsgruppen umschreiben, wobei die Merkmalsgruppen beliebig mit- einander kombinierbar sind und auch einzelne Merkmale einer Merkmalsgrup ^¬ pe mit ein oder mehreren Merkmalen einer oder mehrerer anderer Merkmalsgruppen und/oder einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind. 1. Kolbenmaschine umfassend

eine Kurbelwelle, zumindest einen an der Kurbelwelle drehbar gelagerten Pleuel 17, wobei der Pleuel 17 ein kleines 2 und ein großes Auge 3 aufweist und wobei der Pleuel 17 einen Pleuelschaft 17.1 aufweist,

einen am Pleuel 17 angeordneten Verdichtungskolben, vorzugsweise einen Brennkammerkolben, der mittels eines Exzenters 5 und einem Verstell System, bevorzugt einem Verstellgestänge, exzentrisch verstellbar ist, wobei das Verstell System mittels zumindest eines in einem Stützzylinder des Pleuels 17 verfahrbaren Stützkolbens 27, 27.1, 27.2 sich abstützt, wobei der Pleuelschaft 17.1 den Stützzylinder aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Pleuelschaft 17.1 mehrteilig mit einem Grundkörper ausgebildet ist, wobei der Stützzylinder als eine separate Hülse 26.1, 26.2 mit dem Grundkörper verbunden ist.

Kolbenmaschine nach Ziffer 1, wobei der Stützzylinder über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Schweißen, eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere Verschrauben, und/oder durch Verpressen mit dem Pleuelschaft 17.1 verbunden ist.

Kolbenmaschine nach Ziffer 1 oder 2, wobei der Stützzylinder aus einem anderen Material als der Pleuelschaft 17.1 hergestellt ist.

Kolbenmaschine nach Ziffer 3, wobei der Stützzylinder aus Aluminium hergestellt ist.

Kolbenmaschine nach einer der vorherigen Ziffern, wobei der Stützzylinder und der Stützkolben 27, 27.1, 27.2 einen gezielten Leckagepfad bilden.

Kolbenmaschine nach Ziffer 5, wobei der Stützkolben 27, 27.1, 27.2 ohne ein separates Dichtelement zwischen Stützkolben 27, 27.1, 27.2 und Stützzylinder versehen ist und ohne Dichtelement entlang des Stützzylinders verfährt.

Kolbenmaschine nach Ziffer 5 oder 6, wobei der Stützkolben 27, 27.1, 27.2 mit einem Dichtelement versehen ist, welches eine gezielte Leckage zulässt, vorzugsweise mittels einer Teilung in einem Stoßbereich des Dichtelements und einem axialen Spiel zwischen einer Höhe des Dichtelements einerseits und andererseits einer Nuthöhe einer Nut, in der das Dichtelement angeordnet ist.

Kolbenmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine erste Hülse 26.1 und eine zweite Hülse 26.2 in dem Grundkörper des Pleuelschafts 17.1 angeordnet sind und jeweils einen Stützzylinder des Verstellsystems bilden, wobei die erste Hülse 26.1 einen anderen Innendurchmesser aufweist als die zweite Hülse 26.2.

Kolbenmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei eine erste Hülse 26.1 und eine zweite Hülse 26.2 in dem Grundkörper des Pleuelschafts 17.1 angeordnet sind und jeweils einen Stützzylinder des Verstellsystems bilden, wobei die erste Hülse 26.1 einen anderen Außendurchmesser aufweist als die zweite Hülse 26.2.

Kolbenmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei zumindest eine Hülse 26.1, 26.2 austauschbar im Grundkörper des Pleuelschafts 17.1 angeordnet ist.

Kolbenmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern in Form einer Verbrennungskraftmaschine eines Straßenfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen einstellbaren Hub zur Verdichtungsänderung während des Betriebs unter Nutzung des zumindest einen exzentrisch verstellbaren Brennraumkolbens aufweist, wobei zumindest eine exzentri- sehe Verstellung mittels einwirkender Gas- und/oder Massekräfte auf das zumindest eine Verstellgestänge ausführbar ist. Kolbenmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei der Pleuel 17 einen ersten 27.1 und einen zweiten Stützkolben 27.2 aufweist, die über das Verstellgestänge miteinander verbunden sind, wobei der erste Stützkolben 27.1 mit dem Verstellgestänge über eine Kugelkopf- Verbindung und der zweite Stützkolben 27.2 mit dem Verstellgestänge über eine Bolzen-Verbindung verbunden ist, wobei die im Verhältnis zueinander einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wobei der erste Stützkolben 27.1 einen kleineren Durchmesser besitzt und zwischen dem ersten Stützkolben 27.1 und dem diesen zugeordneten ersten Stützzylinder 26.1 ein erster Spalt vorliegt, der größer ist als derjenige zwischen dem zweiten Stützkolben 27.2 und dem diesen zugeordneten zweiten Stützzylinder 26.2. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkolben 27, 27.1, 27.2 auf seinem Umfang und/oder die Hülse 26.1, 26.2 als Stützzylinder auf ihrem Innenumfang eine Beschichtung aufweist, bevorzugt eine Einlaufbeschichtung, mittels der der Stützkolben zuerst unter Druck in den Stützzylinder hinein gestopft werden muss und die sich im Betrieb abnutzt, um dadurch einen Spalt zwischen dem Stützkolben 27, 27.1, 27.2 und dem Stützzylinder zu schaffen, und/oder bevorzugt eine Schutzbeschichtung, die eine höhere Abriebfestigkeit aufweist als das eigentliche Material des Stützkolbens 27, 27.1, 27.2 und/oder der Hülse 26.1, 26.2. Verfahren zur Verstellung einer Verdichtung einer Kolbenmaschine bevorzugt nach einem der Ansprüche 5 bis 13, mittels eines exzentrisch verstellbaren Kolbenhubs, wobei die Verstellung des Kolbenhubs unter Ausnutzung von wirkenden Masse- und/oder Gaskräften erfolgt, die dazu auf ein Verstellgestänge und einen daran angeordneten Stützkolben 27, 27.1, 27.2 einwirken, wobei der Stützkolben 27, 27.1, 27.2 in einem durch eine eingesetzte Hülse 26.1, 26.2 gebildeten Stützzylinder verfährt, wobei in dem Stützzylinder Öl der Kolbenmaschine als dämpfendes Medium einer Bewegung des Stützkolbens 27, 27.1, 27.2 entgegenwirkt.

15. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kurbelwelle drehbar verbindbaren Pleuels 17 für eine Kolbenmaschine bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Pleuel 17 ein kleines 2 und ein großes Auge 3 und einen Pleuelschaft 17.1 aufweist, umfassend mindestens fol- gende Schritte:

Bereitstellen eines Pleuelschafts 17.1, wobei der Pleuelschaft 17.1 einen Grundkörper umfasst;

Bereitstellen von mindestens einer Hülse 26.1, 26.2; und

Verbinden der Hülse 26.1, 26.2 mit dem Grundkörper.

In der vorstehenden allgemeinen und Figurenbeschreibung sind neben dem Aspekt, dass der mindestens eine Stützzylinder bzw. falls gewünscht jeder Stützzylinder des Verstellmechanismus als Hülse mit entweder Bodenwand oder auch ohne Bodenwand ausgebildet ist, auch noch die Aspekte beschrie- ben, dass bei mehreren Stützzylindern diese unterschiedliche Innendurchmes ^¬ ser aufweisen können und dass eine bewusste Leckage für den Kolben eines Stützzylinders geschaffen wird. Schließlich ist dann auch noch beschrieben, wie die Anlenkung der Kolbenstange an dem Stützkolben erfolgen kann, nämlich beispielsweise durch ein Kugelgelenk. Es sei an dieser Stelle darauf hingewie- sen, dass diese verschiedenen Aspekte in beliebiger Kombination einzelner Aspekte oder auch jeder Aspekt für sich zur Erfindung gehört oder eine Erfindung definieren. Mit anderen Worten bildet also jeder Aspekt für sich eine Erfindung, wobei diese einzelnen Erfindungsaspekte in beliebiger Kombination realisiert werden können. BEZUGSZEICHENLISTE Kolbenmaschine

kleines Pleuellagerauge

großes Pleuellagerauge

Exzenter

Abstützeinheit

Drehpunkt

Stützzylinder-Bauteil

Verstellelement für den Verdichtungskolben Verdichtungskolben

Kolbenbolzen

Kurbelwelle

Schwenkhebel

Pleuel

Pleuelschaft

Bohrung

Verzahnung

Hebelsystem bzw. Verstellmechanismus erster Hebel

zweiter Hebel

Verbindungsgelenke

Stangen

Stützzylinder

Hülse als Stützzylinder

Hülse als Stützzylinder

Stützkolben

Stützkolben

Stützkolben

Kanal

Kanal

Kanal Arbeitsraum

Arbeitsraum

Arbeitsraum

Pleuellagerschalen

Pfeil

Kugel kopfverbindung

Entlüftungsbohrung

Ausnehmung im Stützkolben