DE102016222057A1 - Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine Download PDF

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Andreas Möller
Jan Pfannenmüller
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length

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Abstract

Stellkolben (16, 17) sind für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgesehen. Bei diesen ist je ein Stellkolben (16, 17) durch jeweils eine Kolbenstange (14, 15), die mit einem ersten Endabschnitt (28, 29) gelenkig mit einer Lasche (9, 10) eines Exzenterhebels (7) verbunden ist und an ihrem zweiten Endabschnitt (30, 31) den jeweiligen Stellkolben (16, 17) aufweist, innerhalb einer mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbaren Zylinderbohrung (18, 19) eines Pleuels (1) längsverschieblich angeordnet. Für eine funktionale Ausgestaltung der Stellkolben (16, 17) eines Pleuels sollen diese als eine einteilige, rotationssymmetrische Dicht- und Führungseinheit (13) ausgeführt sein, die mit ihrer Mantelfläche (34) zumindest abschnittsweise mit der Zylinderbohrung (18, 19) in Berührung steht.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei je ein Stellkolben durch jeweils eine Kolbenstange, die mit einem ersten Endabschnitt gelenkig mit einer Betätigungslasche eines Exzenterhebels verbunden ist und an ihrem zweiten Endabschnitt den jeweiligen Stellkolben aufweist, innerhalb einer mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbaren Zylinderbohrung eines Pleuels längsverschieblich angeordnet ist.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Zylinderraum. Demgegenüber kann 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.
  • Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedrigeres 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.
  • Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, bei denen das Verdichtungsverhältnis durch einen innerhalb eines Pleuelauges eines Pleuels angeordneten Exzenter verstellt wird. Dieser Exzenter wird an seiner Außenmantelfläche vom Pleuelauge aufgenommen, während in einer exzentrischen Bohrung des Exzenters ein einen Kolbenbolzen aufnehmendes Kolbenbolzenlager angeordnet ist.
  • Ein Stellkolben einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine respektive ein Pleuel der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 6 beschriebenen Gattung sind aus der DE 10 2013 206 513 A1 bekannt. Danach nimmt ein im Bereich seines Pleuelauges geteiltes Pleuel über die Bohrung dieses Pleuelauges einen Exzenterkörper auf, in welchem ein Mittelpunkt einer Kolbenbolzenbohrung gegenüber einem Mittelpunkt des Pleuelauges versetzt angeordnet ist. Der Exzenterkörper ist mit einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche in der Bohrung des Pleuelauges geführt und als Gleitlager ausgebildet. Drehbewegungen des Exzenterkörpers in der Bohrung des Pleuelauges sollen selbsttätig erfolgen. Ausgelöst werden diese durch die Einwirkung von Massen- und Gaskräften der Zylindereinheit, wobei sich deren Wirkrichtungen während des Arbeitsverfahrens derselben ständig ändern. Weiterhin ist der Exzenterkörper mit einem Exzenterhebel verbunden, der als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, wobei an dessen Enden jeweils über ein Schwenklager eine Kolbenstange angreift. Jede der Kolbenstangen nimmt an dem vom Exzenterhebel abgewandten Ende mittels eines Kugelgelenks einen Stellkolben auf, der verschiebbar in einem im Pleuel ausgebildeten Stützzylinder geführt ist. Die Kolbenstangen weisen unterschiedliche Querschnittsformen auf, wobei der Abschnitt zwischen dem Stellkolben und dem Anlenkpunkt am Exzenterhebel einen quaderförmigen Querschnitt aufweist, während an dem der Aufnahme des Stellkolbens dienenden Ende die Kolbenstange kugelförmig ausgebildet ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Stellkolben eines Pleuels funktionaler auszugestalten.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des jeweiligen kennzeichnenden Teils der unabhängigen Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesen abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • So ist zur Lösung der Aufgabe gemäß dem Anspruch 1 vorgesehen, dass der Stellkolben als eine einteilige, rotationssymmetrische Dicht- und Führungseinheit ausgeführt ist, der mit seiner Mantelfläche zumindest abschnittsweise mit der Zylinderbohrung in Berührung steht. Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass von dem Stellkolben selbst, unter Verzicht auf weitere Bauteile, sowohl die Führungs- als auch die Dichtungsfunktion übernommen wird. Die einteilige, rotationssymmetrische Ausbildung des Stellkolbens ist fertigungstechnisch vorteilhaft, was zu einer Reduzierung der Herstellzeit führt und damit zu einer Produktionskosteneinsparung für dieses Bauteil. Durch das Zusammenführen bzw. Vereinen der beiden Funktionen Führung des Stellkolbens in und Dichtung des Stellkolbens gegenüber der Zylinderbohrung in dem einteiligen erfindungsgemäßen Stellkolben entfällt darüber hinaus die Notwendigkeit, ein zusätzliches Dichtelement bereitzustellen, welches in einer Nut in dem Stellkolben angebracht werden muss, wie es gemäß dem Stand der Technik üblich ist. Bevorzugt besteht der Stellkolben aus Stahl. Eine Herstellung aus einem geeigneten Kunststoff ist ebenfalls denkbar.
  • Dabei kann der Stellkolben einen sich abschnittsweise in Längsrichtung des Stellkolbens erstreckenden Befestigungsabschnitt zur Anordnung auf der Kolbenstange aufweisen. Der als rotationssymmetrische Dicht- und Führungseinheit ausgeführte Stellkolben ist im Bereich des Befestigungsabschnittes vorzugsweise auf den zweiten Endabschnitt der Kolbenstange aufgepresst. Alternativ kann der Stellkolben durch Schweißen, Reibschweißen, Kleben oder Verstemmen befestigbar sein. Zumindest der zweite Endabschnitt der Kolbenstange weist einen konstanten Verlauf des Außendurchmessers auf, das heißt er ist absatzfrei ausgebildet. Der zweite Endabschnitt der Kolbenstange kann stirnseitig in einem flachen Ende, einem gewölbten Ende oder einem spitz zulaufenden Ende münden. Insbesondere das flache Ende des zweiten Endabschnittes kann für eine Montagepositionierung des Stellkolbens verwendet werden. Hierbei kann der Stellkolben soweit auf die Kolbenstange aufgeschoben werden, bis das flache Ende der Kolbenstange mit dem Stellkolben im Wesentlichen bündig abschließt.
  • Weiterhin kann ein gabelförmiger Abschnitt an dem ersten Endabschnitt der Kolbenstange vorgesehen sein. Mittels des gabelförmigen Abschnitts ist die Kolbenstange schwenkbar an dem Exzenterhebel angelenkt. Der gabelförmige Abschnitt kann in die Kolbenstange integriert sein. Alternativ kann der gabelförmige Abschnitt als ein zusätzliches Bauteil ausgeführt sein, welches mit der Kolbenstange endseitig verbindbar ist. Hierdurch wird der konstruktive Aufbau der Kolbenstange weiter vereinfacht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der gabelförmige Abschnitt als Teil des Exzenterhebels ausgebildet sein.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Stellkolben eine ballige äußere Mantelfläche aufweist. Hierdurch kann sicher verhindert werden, dass der Umfang des Stellkolbens bei den auftretenden Kippbewegungen des Verstellelementes an der Innenwand seines zugehörigen Stützzylinders anstößt. Insbesondere eine gewölbte bzw. ballige Ausführung des Endes des zweiten Endabschnittes ist bei einer bei einer Verkippung des Stellkolbens vorteilhaft, wenn der Stellkolben auf den Boden des Stützzylinders auftrifft. Ist hingegen eine lineare Führung des Stellkolbens in der Zylinderbohrung gegeben, das heißt es treten keine Kippbewegungen während der Längsverschiebung des Stellkolbens zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses auf, so kann die ballige Außenkontur des Stellkolbens entfallen. Vielmehr kann der Stellkolben dann einen konstanten Verlauf des Außendurchmessers aufweisen, was eine zusätzliche fertigungstechnische Vereinfachung bedeutet.
  • Weiterhin kann der Stellkolben auf seiner der Lasche abgewandten Seite einen sich an den Befestigungsabschnitt anschließenden Innenabschnitt aufweisen, dessen Innendurchmesser größer als der des Befestigungsabschnitts ist. Insbesondere auf der so genannten Gas-Kraft-Seite des Pleuels, auf der die Abstützung der Momente aus den Gaskräften mittels des aus dem Stellkolben und der Zylinderbohrung im Pleuelschaft gebildeten Stützzylinders erfolgt, kann ein Abstand zwischen dem Innendurchmesser des als Dicht- und Führungseinheit ausgebildeten Stellkolbens und dem Außendurchmesser der Kolbenstange vorgesehen sein, um in Kombination mit einer ballig ausgeführten Mantelfläche der Dicht- und Führungseinheit ein ständiges Anpressen eines Abschnitts der Mantelfläche an die Wandung der Zylinderbohrung zu gewährleisten. Hierdurch kann der Hohlraum zwischen dem Stellkolben und der Kolbenstange mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden, was zu einem Nachführen des Stellkolbens als Reaktion auf ein Verkippen führt.
  • Bevorzugt kann die Kolbenstange einen Anschlag aufweisen, an welchem der als separates Bauteil ausgeführte Stellkolben in montierter Position anliegt. Ein solcher, vorzugsweise im Wesentlichen ringförmiger, Anschlag auf der Kolbenstange würde die Montage und Positionierung des Stellkolbens auf dieser vereinfachen. Weiterhin würde dieser Anschlag in Bezug auf die wirkenden Drücke die Belastung von der festen Verbindung zwischen des aufgepressten Stellkolbens und der Kolbenstange verringern. Zum Beispiel könnte so der Pressverband im Bereich des Befestigungsabschnitts mit einer geringeren Überdeckung ausgelegt werden. Von Vorteil kann die Herstellung der Kolbenstange im Pulverspritzgießverfahren sein, da sich die Kolbenstange mit geringem Nachbearbeitungsaufwand der Zylinderpressfläche im zweiten Endabschnitt und des gabelförmigen Abschnittes am ersten Endabschnitt herstellen lässt.
  • Schließlich soll die vorgenannte Aufgabe auch bei einem Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, gelöst werden. An dem Pleuel ist ein Abstand zwischen dem jeweiligen Mittelpunkt eines Pleuellagerauges und eines Kolbenbolzenlagers wenigstens zweistufig verstellbar. Hierzu weist der Pleuel zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbare Zylinderbohrungen auf, die jeweils einen an einer Kolbenstange angeordneten Stellkolben aufnehmen. Von den Stellkolben abgewandte Enden der Kolbenstangen sind gelenkig mit Betätigungslaschen eines Exzenterhebels verbunden, der als zweiarmiger Hebel an einem in einem Pleuelauge schwenkbar geführten, das Kolbenbolzenlager aufnehmenden Exzenterkörper befestigt ist. Die Stellkolben sind erfindungsgemäß nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 ausgebildet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 6 und den von diesen abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele 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 die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
  • Figurenliste
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
    • 1 einen Längsschnitt durch ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis in einem ersten Zustand;
    • 2 einen Längsschnitt durch ein Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis in einem zweiten Zustand;
    • 3 eine Detailansicht V einer Kolbenstange mit daran angeordnetem Stellkolben gemäß 1;
    • 4 eine Detailansicht V einer alternativen Ausführungsform einer Kolbenstange mit daran angeordnetem Stellkolben gemäß 1;
    • 5 eine vergrößerte Ansicht des Stellkolbens im Längsschnitt gemäß 4;
    • 6 eine perspektivische Ansicht des Stellkolbens gemäß 5;
    • 7 eine perspektivische Ansicht und eine Längsschnittansicht einer Kolbenstange ohne einen abgesetzten zweiten Endabschnitt.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • In der 1 ist mit 1 ein Pleuel für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, der aus einem zum Teil als Pleuelschaft 2 ausgebildeten Pleueloberteil 3 und einem nicht dargestellten Pleuelunterteil besteht. Das Pleueloberteil 3 und das Pleuelunterteil bilden gemeinsam ein Pleuellagergehäuse mit einem Pleuellagerauge, mittels dem der Pleuel 1 auf einem nicht näher dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle lagerbar ist. An seinem anderen Ende ist das Pleueloberteil 3 mit einem Pleuelauge 4 versehen, in welchem mittels eines Exzenterkörpers 5 ein Kolbenbolzen 8 wiederum in einem innerhalb des Exzenterkörpers 5 exzentrisch verlaufenden Kolbenbolzenlager 6 angeordnet ist.
  • Durch den drehbar im Kolbenbolzenlager 6 geführten Kolbenbolzen 8 ist ein ebenfalls nicht dargestellter Arbeitskolben einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine an dem Exzenterkörper 5 geführt, wobei eine Verdrehung des Exzenterkörpers 5 in einer Richtung zur Einstellung eines verhältnismäßig geringen Verdichtungsverhältnisses und dessen Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Einstellung eines höheren Verdichtungsverhältnisses führt.
  • Der Exzenterkörper 5 wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel 1 einerseits und dem Kolbenbolzenlager 6 sowie dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Gaskräfte, verstellt. Während des Arbeitsverfahrens der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Mit dem Exzenterkörper 5 ist ein als zweiarmiger Hebel ausgebildeter Exzenterhebel 7 drehfest verbunden, der diametral verlaufende Laschen 10 und 11 aufweist, wobei diese jeweils durch Kolbenstangen 14 und 15 mit einfachwirkenden Stellkolben 16 und 17 verbunden sind. Der jeweilige Stellkolben 16, 17 bildet jeweils eine Führungs-und Dichteinheit 13. Der jeweilige Stellkolben 16, 17 ist an einem zweiten Endabschnitt 30, 31 der jeweiligen Kolbenstange 14, 15 angeordnet. Die Kolbenstangen 14 und 15 sind an einem ersten Endabschnitt 28, 29 jeweils schwenkbar durch einen Bolzen 13 mit den Laschen 10 und 11 verbunden. Die Stellkolben 16 und 17 greifen mittels der vorgenannten Bauelemente an dem Exzenterkörper 5 an, um diesem eine Verdrehung zu ermöglichen oder ihn in der jeweiligen Position abzustützen. Somit kann durch die Stellkolben 16 und 17 die Drehbewegung des Exzenterkörpers 5 unterstützt oder seine Rückstellung, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenterkörper 5 übertragenen Kräfte bewirkt werden würde, vermieden werden.
  • Die Stellkolben 16 und 17 bilden gemeinsam mit Zylinderbohrungen 18 und 19 im Pleueloberteil 3, Stützzylinder 20 und 21, in denen sie geführt sind. Dabei weist jeder Stützzylinder 20 bzw. 21 einen Druckraum 22 bzw. 23 auf. Der Stützzylinder 21 ist, wie dessen Durchmesser erkennen lässt, massenkraftseitig vorgesehen, während der Stützzylinder 20 der gaskraftseitigen Abstützung des Exzenterhebels 7 dient. In die Druckräume 22 bzw. 23 kann aus dem Pleuellagergehäuse als Hydraulikmedium dienendes Schmieröl der Hubkolbenbrennkraftmaschine durch Ölzulaufleitungen 24 und 25 einströmen. Weiterhin befindet sich im Pleuelschaft 2 ein nicht dargestelltes Ventilmodul, das zwei Rückschlagventile 26 und 27 aufnimmt, von denen jedes einer der Ölzulaufleitungen 24 und 25 zugeordnet ist. Von den Rückschlagventilen 26 und 27 führen Abschnitte der Ölzulaufleitungen 24 und 25 bis an das Pleuellagerauge.
  • Die Darstellung in 1 zeigt den Pleuel 1 für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis in einem ersten Zustand, in welchem ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis ε durch eine entsprechende Verstellung des Exzenterkörpers 5 eingestellt ist.
  • In den weiteren 2 bis 7 sind die zuvor beschriebenen Bauelemente, soweit dargestellt, mit den in der 1 verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet. In 2 ist der Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis in einem zweiten Zustand dargestellt, in welchem ein höheres Verdichtungsverhältnis ε durch eine entsprechende Verstellung des Exzenterkörpers 5 eingestellt ist.
  • 3 zeigt eine Detailansicht V der Kolbenstange 15 mit dem daran angeordneten Stellkolben 17 gemäß 1. Die Stellkolben 16, 17 sind aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff hergestellt. Die Ausgestaltung der Kolbenstange 14 mit dem daran angeordneten Stellkolben 16 ist entsprechend dem nachstehend Gesagten ausgeführt. Der hohlzylindrisch ausgeführte Stellkoben 17 ist auf dem zweiten Endabschnitt 31 der Kolbenstange 15 angeordnet. Zur Fixierung des Stellkolbens 17 auf dem zweiten Endabschnitt 31 wird der Stellkolben 17 aufgepresst. Hierzu weist der Stellkolben 17 einen sich abschnittsweise in Längsrichtung des Stellkolbens 17 erstreckenden Befestigungsabschnitt 33 auf, mittels dem der Stellkolben 17 mit der Kolbenstange 15 verpresst ist. An den Befestigungsabschnitt 33 schließt sich ein Innenabschnitt 34 an, welcher einen größeren Innendurchmesser aufweist, als der Befestigungsabschnitt 33. Hierdurch bildet sich ein zylindrischer Hohlraum 36 zwischen dem Stellkolben 17 und der von diesem abschnittsweise umschlossenen Kolbenstange 15 aus. Eine den Boden der Kolbenstange 15 bildende Stirnfläche 35 des zweiten Endabschnitts 31 kann als Montagehilfe dienen. Die Endposition des Stellkolbens 17 ist erreicht, wenn dessen freies Ende mit der Stirnfläche 35 der Kolbenstange 15 in etwa bündig abschließen.
  • In 4 ist eine Detailansicht V einer alternativen Ausführungsform der Kolbenstange 15 mit daran angeordnetem Stellkolben 17 gemäß 1 dargestellt. Die Kolbenstange 15 unterscheidet sich von der in 3 dadurch, dass die Kolbenstange 15 einen Anschlag 37 aufweist, an welchem der montierte Stellkolben 17 anliegt. Der Anschlag 37 dient zum einen der Vereinfachung der Montage. Des Weiteren lässt sich durch den Anschlag 37 die Belastung von der festen Verbindung zwischen aufgepresster Stellkolben 17 und Kolbenstange 15 verringern. So kann der Pressverband mit einer geringeren Überdeckung ausgelegt werden. Der Anschlag 37 kann als ein sich radial nach außen erstreckender Absatz ausgebildet sein, der sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung der Kolbenstange 15 erstreckt.
  • Weiterhin weist der Stellkolben 17 eine ballig ausgeführte Mantelfläche 32 auf, mit welcher sich der Stellkolben 17 an der Wand der Zylinderbohrung 19 abstützt. Durch die ballig ausgeführte Mantelfläche 32 des Stellkolbens 17 besteht immer ein Linienkontakt zu der Zylinderbohrung 19. Die besondere Ausgestaltung des Stellkolbens 16 bzw. 17, das heißt die ballige Ausführung der Mantelfläche 32 erfüllt die Funktionen der Führung in der jeweiligen Zylinderbohrung 19 bzw. 20 bei einer Längsverschiebung des Stellkolbens 16 bzw. 17. Gleichzeitig wird auch die Funktion der Dichtung des Stellkolbens 16 bzw. 17 gegenüber der Wand der jeweiligen Zylinderbohrung 19 bzw. 20 durch diese ballig ausgeführte Mantelfläche 32 realisiert. Der Hohlraum 36 des Stellkolbens 16 bzw. 17 bewirkt bei der Beaufschlagung mit dem durch die jeweilige Ölzulaufleitung 24 und 25 zugeführten Hydraulikmedium in Kombination mit der ballig ausgeführten Mantelfläche 32 des Stellkolbens 16, 17 ein ständiges Anpressen an die Wand der Zylinderbohrung 19, 20.
  • 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Stellkolbens 17 im Längsschnitt gemäß 4 während 6 eine perspektivische Ansicht des als Führungs- und Dichteinheit 13 ausgeführten Stellkolbens 17 gemäß 5 darstellt.
  • Die 7 zeigt eine perspektivische Ansicht und eine Längsschnittansicht einer Kolbenstange 15 ohne einen abgesetzten zweiten Endabschnitt. Die Kolbenstangen 14 bzw. 15 sind monolithisch ausgeführt. Die Kolbenstange 14, 15 ist dabei aus einem Vollmaterial hergestellt und weist endseitig einen gabelförmigen Abschnitt 38 auf, der die Lasche 9 bzw. 10 umgreift. Die Kolbenstange 15 ist mittels des gabelförmigen Abschnitts 38 um die Drehachse 11 schwenkbar. Die Kolbenstange 15 ist rotationssymmetrisch ausgeführt, wodurch der Herstellprozess vereinfacht wird. Der gabelförmige Abschnitt 38 kann in einer alternativen Ausführungsform als ein separates Bauteil ausgeführt sein, welches endseitig auf die Kolbenstange 15 aufgepresst ist. Hierdurch ließe sich die Herstellung der Kolbenstange 15 weiter vereinfachen. 7 zeigt einen geraden Verlauf der Stirnfläche 35. Denkbar ist auch ein gewölbter beziehungsweise verrundeter Verlauf der Stirnfläche 35, wenn bei vorhandener Verkippung der Kolbenstange 14 bzw. 15 diese auf den jeweiligen Boden der Zylinderbohrung 18 bzw. 19 auftrifft. Von Vorteil kann die Herstellung der Kolbenstangen 14, 15 im Pulverspritzgießverfahren sein, da sich die Kolbenstangen 14, 15 mit geringem Nachbearbeitungsaufwand der Zylinderpressfläche im zweiten Endabschnitt 30, 31 und des gabelförmigen Abschnittes am ersten Endabschnitt 28, 29 herstellen lässt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Pleuel
    2
    Pleuelschaft
    3
    Pleueloberteil
    4
    Pleuelauge
    5
    Exzenterkörper
    6
    Kolbenbolzenlager
    7
    Exzenterhebel
    8
    Kolbenbolzen
    9
    Lasche
    10
    Lasche
    11
    Drehachse
    12
    Drehachse
    13
    Führungs-und Dichteinheit
    14
    Kolbenstange
    15
    Kolbenstange
    16
    Stellkolben
    17
    Stellkolben
    18
    Zylinderbohrung
    19
    Zylinderbohrung
    20
    Stützzylinder
    21
    Stützzylinder
    22
    Druckraum
    23
    Druckraum
    24
    Ölzulaufleitung
    25
    Ölzulaufleitung
    26
    Rückschlagventil
    27
    Rückschlagventil
    28
    Erster Endabschnitt von 14
    29
    Erster Endabschnitt von 15
    30
    Zweiter Endabschnitt von 14
    31
    Zweiter Endabschnitt von 14
    32
    Mantelfläche
    33
    Befestigungsabschnitt
    34
    Innenabschnitt
    35
    Stirnfläche
    36
    Hohlraum
    37
    Anschlag
    38
    Gabelförmiger Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013206513 A1 [0007]

Claims (6)

  1. Stellkolben (16, 17) für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei je ein Stellkolben (16, 17) durch jeweils eine Kolbenstange (14, 15), die mit einem ersten Endabschnitt (28, 29) gelenkig mit einer Lasche (9, 10) eines Exzenterhebels (7) verbunden ist und an ihrem zweiten Endabschnitt (30, 31) den jeweiligen Stellkolben (16, 17) aufweist, innerhalb einer mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbaren Zylinderbohrung (18, 19) eines Pleuels (1) längsverschieblich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (16, 17) als eine einteilige, rotationssymmetrische Dicht- und Führungseinheit (13) ausgeführt ist, die mit ihrer Mantelfläche (34) zumindest abschnittsweise mit der Zylinderbohrung (18, 19) in Berührung steht.
  2. Stellkolben (16, 17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (16, 17) einen sich abschnittsweise in Längsrichtung des Stellkolbens (16, 17) erstreckenden Befestigungsabschnitt (33) zur Anordnung auf der Kolbenstange (14, 15) aufweist.
  3. Stellkolben (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (16, 17) eine ballige äußere Mantelfläche (32) aufweist.
  4. Stellkolben (16, 17) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (16, 17) auf seiner der Lasche (9, 10) abgewandten Seite einen sich an den Befestigungsabschnitt (33) anschließenden Innenabschnitt (34) aufweist, dessen Innendurchmesser größer als der des Befestigungsabschnitts (33) ist.
  5. Stellkolben (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (14, 15) einen Anschlag (37) aufweist, an welchem der als separates Bauteil ausgeführte Stellkolben (16, 17) in montierter Position anliegt.
  6. Pleuel (1) für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, an welchem ein Abstand zwischen dem jeweiligen Mittelpunkt eines Pleuellagerauges und eines Kolbenbolzenlagers wenigstens zweistufig verstellbar ist, mit zwei mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbaren Zylinderbohrung (18, 19), die jeweils einen an einer Kolbenstange (14 und 15) angeordneten Stellkolben (16 und 17) aufnehmen, wobei von den Stellkolben (16 und 17) abgewandte Enden der Kolbenstangen (14 und 15) gelenkig mit Betätigungslaschen (9 und 10) eines Exzenterhebels (7) verbunden sind, der als zweiarmiger Hebel an einem in einem Pleuelauge (4) schwenkbar geführten, das Kolbenbolzenlager aufnehmenden Exzenterkörper (5) befestigt ist, gekennzeichnet durch Stellkolben (16, 17), die nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 ausgebildet sind.
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