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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betätigen eines längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in einem Pleuellagerdeckel zumindest eines Pleuels angeordneten Schaltelements einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei die Einrichtung wenigstens eine die wahlweise Längsverschiebung bzw. Verschwenkung des Schaltelements in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen bewirkende Verstelleinheit aufweist, die beweglich in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine anordenbar und über ein Stellmittel antreibbar ist, und wobei die Verstelleinheit wenigstens eine Führungsstange und wenigstens ein starr mit dieser verbundenes, als Blechteil ausgebildetes Kurvenscheibenelement aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden zumindest eines als Blechteil ausgebildeten Kurvenscheibenelements mit einer Führungsstange, die gemeinsam eine Verstelleinheit bilden, die mit einer Einrichtung zum Betätigen eines längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in einem Pleuellagerdeckel zumindest eines Pleuels angeordneten Schaltelements zusammenwirkt und das Schaltelement in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen verstellt, wobei mit dem Schaltelement eine Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine betätigbar ist, und wobei die Verstelleinheit beweglich in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine anordenbar und über ein Stellmittel antreibbar ist.
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Stand der Technik
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Mit dem Verdichtungsverhältnis ε einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert werden, woraus insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine resultiert. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zunimmt.
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Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Zylinderraum. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.
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Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie beispielsweise von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw..
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Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die zum Verändern des Verdichtungsverhältnisses eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuelauge veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber dem Kurbelzapfen vornehmen.
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Eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist beispielsweise aus der
DE 197 03 948 C1 bekannt. Danach nimmt ein im Bereich seines Pleuellagerauges geteiltes Pleuel über die Bohrung des Pleuellagerauges eine exzentrische Hülse auf. Diese ist mit einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche an einer Innenwand des Pleuellagerauges geführt und als Gleitlager ausgebildet. An ihrer inneren Umfangsfläche, die exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche versetzt ist, ist die Hülse auf einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine gleitend geführt. Eine Verdrehung der Hülse in der Bohrung des Pleuellagerauges soll selbsttätig erfolgen. Ausgelöst werden soll diese Bewegung der exzentrischen Hülse durch die auf sie einwirkenden Kräfte, die aus den Gaskräften und den Massenkräften resultieren. Weiterhin ist die exzentrische Hülse an ihren Enden mit Flanschen versehen, die das Pleuellagerauge übergreifen und in Umfangsrichtung um 180° versetzte Verriegelungsausnehmungen aufweisen. Ein am Pleuel vorgesehenes Verriegelungsglied wird über ein Kurvenscheibenelement derart betätigt, dass es nach einer entsprechenden Verdrehung der Hülse wahlweise in die eine oder die andere Verriegelungsausnehmung eingreift. Das Kurvenscheibenelement ist ein Teil einer bewegbar in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordneten Verstelleinheit. Das Kurvenscheibenelement greift an einem schwenkbeweglich an einem Pleuellagerdeckel angeordneten Schaltelement an, mit dem das Verriegelungsglied bewegbar ist.
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Aus der
WO 2014/019684 A1 ist eine Aktuierungseinheit für variable Triebwerkskomponenten bekannt. Die Aktuierungseinheit kann zum Betätigen eines längsverschiebbar in einem Pleuellagerdeckel eines Pleuels angeordneten Schaltelements einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eingesetzt werden. Die Aktuierungseinheit umfasst eine die wahlweise Längsverschiebung des Schaltelements in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen bewirkende Verstelleinheit, die beweglich in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet und über ein Stellmittel antreibbar ist. Die Verstelleinheit kann eine Schubstange und mehrere starr mit der Schubstange verbundene, jeweils als Blechteil ausgebildete Kurvenscheibenelemente aufweisen. Die Kurvenscheibenelemente können über Schraubverbindungen, Nietverbindungen, eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung starr mit der Schubstange verbunden sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstiger herstellbare Einrichtung zum Betätigen eines längsverschiebbar in einem Pleuellagerdeckel zumindest eines Pleuels angeordneten Schaltelements einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Betätigen eines längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in einem Pleuellagerdeckel zumindest eines Pleuels angeordneten Schaltelements einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine umfasst wenigstens eine die wahlweise Längsverschiebung bzw. Verschwenkung des Schaltelements in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen bewirkende Verstelleinheit, die beweglich in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine anordenbar und über ein Stellmittel antreibbar ist. Die Verstelleinheit umfasst wenigstens eine Führungsstange und wenigstens ein starr mit der Führungsstange verbundenes, als Blechteil ausgebildetes Kurvenscheibenelement. Erfindungsgemäß ist das Kurvenscheibenelement mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden.
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Da beim einem Durchsetzfügen das Kurvenscheibenelement ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffs mit der Führungsstange verbunden werden kann und zudem kein Vorlochvorgang erforderlich ist, ist die Verstelleinheit und somit die erfindungsgemäße Einrichtung kostengünstiger herstellbar als beispielsweise die Verstelleinheit entsprechend der
WO 2014/019684 A1 . Zudem ist die statische Festigkeit und die Dauerhaftigkeit einer durch Durchsetzfügen hergestellten Verbindung in der Regel höher als bei einer Punktschweißverbindung. Bei dem Durchsetzfügen entsteht üblicherweise eine druckknopfähnliche Verbindung, welche das Kurvenscheibenelement form- und kraftschlüssig mit der Führungsstange verbindet. Die Führungsstange ist ebenfalls aus Blech hergestellt.
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Da das Kurvenscheibenelement und die Führungsstange aus Blech hergestellt sind, sind diese Bauteile der erfindungsgemäßen Verstelleinheit kostengünstig herstellbar. Das Kurvenscheibenelement kann auch starr mit zwei oder mehreren Führungsstangen erfindungsgemäß verbunden sein. Das Stellmittel kann an der Führungsstange angreifen, um diese innerhalb des Kurbelgehäuses zu bewegen, wobei die Führungsstange das Kurvenscheibenelement mitnimmt. Die Anzahl der erfindungsgemäß mit der Führungsstange verbundenen Kurvenscheibenelemente entspricht der Anzahl der Zylindereinheiten einer Zylinderbank der Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Das längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in dem Pleuellagerdeckel angeordnete Schaltelement kann beispielsweise zum Betätigen eines Verriegelungsglieds zum wahlweisen Verriegeln einer Rotationsstellung eines an dem Pleuellagerauge beweglich angeordneten Exzenterkörpers dienen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kurvenscheibenelement an wenigstens zwei Fügestellen mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden. Hierdurch wird verhindert, dass sich das Kurvenscheibenelement relativ zu der Führungsstange verdrehen kann. Das Kurvenscheibenelement kann auch an drei oder mehreren Fügestellen mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden sein. Alternativ kann das Kurvenscheibenelement an einer einzigen Fügestelle mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden sein, wobei die durch das Durchsetzfügen ausgebildeten Verbindungsabschnitte des Kurvenscheibenelements und der Führungsstange derart ausgebildet sind, dass sie durch eine Formgebung der einander zugewandten Flächen eine Verdrehung des Kurvenscheibenelements relativ zu der Führungsstange verhindern.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kurvenscheibenelement unter Verwendung eines spanlosen Umformprozesses hergestellt. Hierdurch ist das Kurvenscheibenelement auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden zumindest eines als Blechteil ausgebildeten Kurvenscheibenelements mit einer Führungsstange, die gemeinsam eine Verstelleinheit bilden, die mit einer Einrichtung zum Betätigen eines längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in einem Pleuellagerdeckel zumindest eines Pleuels angeordneten Schaltelements zusammenwirkt und das Schaltelement in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen verstellt, wobei mit dem Schaltelement eine Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine betätigbar ist, und wobei die Verstelleinheit beweglich in einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine anordenbar und über ein Stellmittel antreibbar ist, wird das Kurvenscheibenelement mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden.
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Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Einrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kurvenscheibenelement an wenigstens zwei Fügestellen mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange verbunden wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Einrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn das Kurvenscheibenelement unter Verwendung eines spanlosen Umformprozesses hergestellt wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Einrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche mit den abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf das dargestellte Ausgestaltungsbeispiel beschränken.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Einrichtung; und
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2 eine schematische und perspektivische Darstellung eines in 1 gezeigten Kurvenscheibenelements.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Einrichtung
1 zum Betätigen eines längsverschiebbar oder entsprechend schwenkbeweglich in einem nicht gezeigten Pleuellagerdeckel eines Pleuels angeordneten, nicht gezeigten Schaltelements einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer das Pleuel aufweisenden Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Vorrichtung kann beispielsweise entsprechend der
WO 2014/019684 A1 oder der
DE 197 03 948 C1 ausgebildet sein.
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Die Einrichtung 1 umfasst eine die wahlweise Längsverschiebung bzw. Verschwenkung des Schaltelements in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen bewirkende Verstelleinheit 2, die entsprechend dem Doppelpfeil 5 beweglich in einem nicht gezeigten Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine anordenbar und über ein nicht gezeigtes Stellmittel antreibbar ist. Die Verstelleinheit 2 umfasst eine als Blechteil ausgeführte Führungsstange 3 und drei starr mit der Führungsstange 3 verbundene, beabstandet voneinander angeordnete und jeweils als Blechteil ausgebildete Kurvenscheibenelemente 4. Jedes Kurvenscheibenelement 4 ist unter Verwendung eines spanlosen Umformprozesses hergestellt.
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Jedes Kurvenscheibenelement 4 ist mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange 3 verbunden. Insbesondere ist jedes Kurvenscheibenelement 4 an zwei Fügestellen mittels Durchsetzfügen starr mit der Führungsstange 3 verbunden.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines in 1 gezeigten Kurvenscheibenelements 4. Es ist der Aufbau des Kurvenscheibenelements 4 besser ersichtlich. Das Kurvenscheibenelement 4 wird seitlich und nach unten versetzt zu einer nicht gezeigten Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Das Kurvenscheibenelement 4 umfasst einen mit der nicht gezeigten Führungsstange starr verbindbaren Einführabschnitt 6 mit zwei in wahlweisen körperlichen Kontakt mit dem nicht gezeigten Schaltelement bringbaren ersten Funktionsflächen 7 und 8. Des Weiteren schließt sich oberhalb an den Einführabschnitt 6 ein Rücklaufabschnitt 9 an, der zwei in wahlweisen körperlichen Kontakt mit dem nicht gezeigten Schaltelement bringbare zweite Funktionsflächen 10 und 11 umfasst. Die ersten Funktionsflächen 7 und 8 sind entgegengesetzt zu den zweiten Funktionsflächen 10 und 11 geneigt angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einrichtung
- 2
- Verstelleinheit
- 3
- Führungsstange
- 4
- Kurvenscheibenelement
- 5
- Doppelpfeil (Bewegbarkeit von 2)
- 6
- Einführabschnitt
- 7
- erste Funktionsfläche von 6
- 8
- erste Funktionsfläche von 6
- 9
- Rücklaufanschnitt
- 10
- zweite Funktionsfläche von 9
- 11
- zweite Funktionsfläche von 9
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19703948 C1 [0007, 0025]
- WO 2014/019684 A1 [0008, 0012, 0025]
