DE102018205184A1

DE102018205184A1 - Dichtungsvorrichtung und Hydraulikkolben mit Dichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018205184A1
Application number: DE102018205184.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Pichler; Andreas Krobath; Norbert Ausserhofer; Wilhelm Greylinger; Heinrich Fürhapter
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2018-10-11
Also published as: AT519652B1; AT519652A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung (100, 100'), einen Hydraulikkolben (101), eine längenverstellbare Pleuelstange (103) sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung (100, 100'). Eine erste ringförmige Dichtungseinrichtung (1) mit einem ersten Spalt (1') und eine zweite ringförmige Dichtungseinrichtung (2) mit einem zweiten Spalt (2') sitzen radial in der Weise auf einer dritten Dichtungseinrichtung (3) mit einem dritten Spalt (3') auf, dass die erste Dichtungseinrichtung (1) und die zweite Dichtungseinrichtung (2) in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet und der erste Spalt (1'), der zweite Spalt (2') und der dritte Spalt (3') in einer Umfangsrichtung jeweils gegeneinander verschoben sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zur Abdichtung von Hydraulikkammern einer längenverstellbaren Pleuelstange, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, einen Hydraulikkolben mit einer solchen Dichtungsvorrichtung, eine längenverstellbare Pleuelstange mit einem solchen Hydraulikkolben sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer solchen Dichtungsvorrichtung.
Um die Kraftübertragung von einem Hubkolben auf eine Kurbelwelle in einer Verbrennungskraftmaschine zu beeinflussen, sind aus dem Stand der Technik längenverstellbare Pleuelstangen bekannt. Durch diese ist es möglich, ein Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine zu ändern und insbesondere an Arbeitsschritte eines Arbeitszyklus der Verbrennungskraftmaschine und/oder an Fahrsituationen eines Fahrzeugs anzupassen, welches mit einer entsprechenden Verbrennungskraftmaschine ausgestattet ist. Es kann etwa gewünscht sein, die Verbrennungskraftmaschine bei Volllast mit einem geringen Verdichtungsverhältnis und bei Teillast oder während des Startvorgangs mit einem erhöhten Verdichtungsverhältnis zu betreiben, so dass Spitzendrücke unter Volllast reduziert, der Kraftstoffverbrauch bei Teillast verringert oder der Kompressionsdruck beim Starten gesteigert werden kann.
In einigen längenverstellbaren Pleuelstangen sind zur Einstellung der Pleuellänge Hydrauliksysteme vorgesehen, mittels derer beweglich gelagerte Teile der Pleuelstange verfahren und/oder in einer gewünschten Position fixiert werden können. Dazu wird ein Hydraulikmedium in Hydraulikkammern, welche im Allgemeinen durch einen Hydraulikkolben in einem Hydraulikzylinder gebildet werden, mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein hydraulisches Einstellen einer Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange zu verbessern, insbesondere die Zuverlässigkeit des Einstellens zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsvorrichtung, einen Hydraulikkolben, eine längenverstellbare Pleuelstange sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Dichtungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zur Abdichtung von Hydraulikkammern einer längenverstellbaren Pleuelstange, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Dichtungsvorrichtung eine erste ringförmige Dichtungseinrichtung mit einem ersten Spalt, eine zweite ringförmige Dichtungseinrichtung mit einem zweiten Spalt und eine dritte ringförmige Dichtungseinrichtung mit einem dritten Spalt aufweist. Vorzugsweise sitzen die erste und zweite Dichtungseinrichtung dabei radial in der Weise auf der dritten Dichtungseinrichtung auf, dass die erste Dichtungseinrichtung und die zweite Dichtungseinrichtung in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Bevorzugt sind der erste Spalt, der zweite Spalt und der dritte Spalt dabei in einer Umfangsrichtung jeweils gegeneinander verschoben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Hydraulikkolben, insbesondere einen Wechselkolben, mit wenigstens einer Dichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange zum Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis, welche einen Hydraulikzylinder und einem Hydraulikkolben gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Dichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Dabei wird die erste und zweite Dichtungseinrichtung auf die dritte Dichtungseinrichtung in der Weise aufgesetzt, dass die erste Dichtungseinrichtung axial neben der zweiten Dichtungseinrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise wird sowohl eine Oberseite der ersten Dichtungseinrichtung zusammen mit einer Oberseite der dritten Dichtungseinrichtung als auch eine Unterseite der zweiten Dichtungseinrichtung zusammen mit einer Unterseite der dritten Dichtungseinrichtung plangeschliffen.
Die im Folgenden in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten, dritten und vierten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.
Unter einer ringförmigen Dichtungseinrichtung mit einem Schlitz ist im Sinne der Erfindung ein Dichtungsring zu verstehen, welcher entlang seines Umfangs einen schlitzartigen Spalt aufweist, d.h. an einer Stelle unterbrochen ist. Insbesondere ist eine ringförmige Dichtungseinrichtung mit einem Schlitz topologisch ein entlang eines Kreises gebogener Zylinder oder Quader.
Unter einer Hydraulikkammer ist im Sinne der Erfindung ein vorzugsweise abgedichteter Raum zu verstehen, der mit einem Hydraulikmedium, insbesondere einem Öl, beschickbar ist. Dabei wird eine Hydraulikkammer vorzugsweise von wenigstens zwei relativ zueinander beweglich gelagerten Elementen, etwa einem Hydraulikzylinder, in den ein Hydraulikkolben eingeführt ist oder wird, gebildet. Das Hydraulikmedium ist bevorzugt mit einem Druck beaufschlagbar, wodurch die zwei Elemente relativ zueinander bewegt werden können.
Unter einer radialen bzw. Radialrichtung, axialen bzw. Axialrichtung oder Umfangsrichtung sind im Sinne der Erfindung jeweils Richtungen entlang eines Radius der kreisförmigen Dichtungsvorrichtung oder Dichtungseinrichtung(en), entlang einer senkrecht auf einem Radius der kreisförmigen Dichtungsvorrichtung oder Dichtungseinrichtung(en) bzw. entlang dem Umfang der Dichtungsvorrichtung oder Dichtungseinrichtung(en) zu verstehen.
Unter einer Haltenase ist im Sinne der Erfindung ein Arretierungsmittel, insbesondere ein Vorsprung zum Blockieren einer Drehbewegung, zu verstehen, mit welchem vorzugsweise eine Verdrehung der ersten, zweiten und/oder dritten Dichtungseinrichtung in Umfangsrichtung gegeneinander verhindert werden kann. Bevorzugt ist eine Haltenase dazu ausgebildet bzw. eingerichtet, die erste, zweite bzw. dritte Dichtungseinrichtung gegeneinander abzustützen.
Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, dass mit einer gestaffelte Anordnung von geschlitzten, ringförmigen Dichtungseinrichtungen im Bereich einer Hydraulikkammer einer längenverstellbaren Pleuelstange eine Leckage eines Hydraulikmediums, insbesondere ein Kriechen von Hydraulikmedium, aus der von einem Hydraulikzylinder und einem Hydraulikkolben der längenverstellbaren Pleuelstange gebildeten Hydraulikkammer heraus vermeid- oder zumindest verminderbar ist.
Eine gestaffelte Anordnung im Sinne der Erfindung betrifft einerseits die räumliche Anordnung der Dichtungseinrichtungen und andererseits die Ausrichtung der Schlitze der Dichtungseinrichtungen in einer Umfangsrichtung der Dichtungseinrichtungen relativ zueinander. Insbesondere sind die Schlitze der Dichtungseinrichtungen in dieser Anordnung jeweils an unterschiedlichen Positionen entlang des Umfangs der Dichtungseinrichtungen angeordnet.
Die gestaffelte Anordnung erstreckt sich dabei vorzugsweise entlang zwei räumlicher Dimensionen, insbesondere entlang einer axialen Richtung und einer radialen Richtung. Vorzugsweise sind dabei jeweils zwei Dichtungseinrichtungen axial bzw. radial nebeneinander angeordnet und dabei derart entlang ihrer Umfangsrichtung verschoben bzw. rotiert, dass ihre Schlitze in Umfangsrichtung räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.
Dadurch wird eine Leckage von Hydraulikmedium durch einen Schlitz einer Dichtungseinrichtung von zwei benachbart angeordneten weiteren Dichtungseinrichtungen verhindert oder zumindest verringert. Insbesondere wird der erste Schlitz der ersten Dichtungseinrichtung in axialer Richtung durch die zweite Dichtungseinrichtung und in radialer Richtung durch die dritte Dichtungseinrichtung abgedichtet, d.h. überdeckt. Entsprechend wird der zweite Schlitz der zweiten Dichtungseinrichtung in axialer Richtung durch die erste Dichtungseinrichtung und in radialer Richtung durch die dritte Dichtungseinrichtung abgedichtet, d.h. überdeckt. Auch der dritte Spalt wird in radialer Richtung durch die erste und zweite Dichtungseinrichtung abgedichtet, d.h. überdeckt.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung, dass Hydraulikmedium in einer Hydraulikkammer einer längenverstellbaren Pleuelstange zuverlässig mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dichtungsvorrichtung ein Sicherungselement auf, welches dazu eingerichtet ist, die Dichtungseinrichtungen in Umfangsrichtung relativ zueinander zu fixieren. Dadurch kann zuverlässig vermieden werden, dass der erste, zweite und dritte Spalt der ersten, zweiten bzw. dritten Dichtungseinrichtung durch eine Verdrehung der ersten, zweiten und/oder dritten Dichtungseinrichtung in axial-bzw. Radialrichtung nebeneinander zu liegen kommen. Somit kann Hydraulikmedium nicht vom ersten in den zweiten und/oder dritten Spalt bzw. umgekehrt und/oder vom zweiten in den dritten Spalt bzw. umgekehrt übertreten und damit die Dichtwirkung der Dichtungsvorrichtung kompromittieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sicherungselement eine erste an der ersten Dichtungseinrichtung angeordnete Haltenase und eine zweite an der zweiten Dichtungseinrichtung angeordnete Haltenase auf. Vorzugsweise ist die erste und zweite Haltenase jeweils dazu eingerichtet, in den dritten Spalt einzugreifen. Bevorzugt ist die erste bzw. zweite Haltenase dabei derart ausgebildet, dass sie in Radialrichtung aus der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung hervorsteht. Vorzugsweise ragt die erste bzw. zweite Haltenase dabei nach radial innen.
Die erste und zweite Haltenase sind bevorzugt in die erste bzw. zweite Dichtungseinrichtung eingeprägt. Vorzugsweise sind die erste und zweite Haltenase in der Weise geformt, dass sie bei Eingriff in den dritten Spalt eine, insbesondere hohle, Halbkugel ausbilden.
Dadurch kann das Sicherungselement leicht, insbesondere einstückig mit bzw. aus der ersten bzw. zweiten Dichteinrichtung, gefertigt werden und ermöglicht eine zuverlässige Fixierung, insbesondere Verdrehsicherung, der ersten, zweiten und/oder dritten Dichtungseinrichtung relativ zueinander.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erste Dichtungseinrichtung eine erste Nut und die zweite Dichtungseinrichtung eine zweite Nut auf. Vorzugsweise ist das Sicherungselement zu Teilen in der ersten Nut, der zweiten Nut und dem dritten Spalt oder einer Bohrung der dritten Dichtungseinrichtung angeordnet. Dadurch kann das Sicherungselement einfach in die Dichtungsvorrichtung integriert werden und eine zuverlässige Fixierung der ersten, zweiten und/oder dritten Dichtungseinrichtungen relativ zueinander ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sicherungselement einen Sicherungsstift auf. Vorzugsweise ist der Sicherungsstift dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet, den dritten Spalt oder die Bohrung zu durchgreifen und in die erste und zweite Nut einzugreifen. Bevorzugt ist der Sicherungsstift zudem dazu eingerichtet bzw. derart ausgebildet, dass er in eine Sicherungsstiftbohrung eines Hydraulikkolbens einführbar ist. Dabei kann der Sicherungsstift in die Bohrung und/oder die erste bzw. zweite Nut pressgefügt werden. Dadurch können die erste, zweite und dritte Sicherungseinrichtung einfach und zuverlässig relativ zueinander und/oder relativ zu einem Hydraulikkolben verdrehgesichert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sicherungselement eine Sicherungskugel auf, welche im dritten Spalt und in der ersten und zweiten Nut einliegt. Bevorzugt sind die erste und zweite Nut dabei derart ausgebildet, dass sie bei Aufnahme der Sicherungskopie eine halbkugelförmige Ausnehmung zur Aufnahme der Sicherungskugel bilden. Dadurch kann die Dichtungsvorrichtung mit dem Sicherungselement einfach montiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die axiale Gesamthöhe der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung in einem aufsitzenden Zustand auf der dritten Dichtungseinrichtung wenigstens im Wesentlichen der axialen Höhe der dritten Dichtungseinrichtung. In anderen Worten fluchtet eine Oberseite der ersten Dichtungseinrichtung vorzugsweise mit einer Oberseite der dritten Dichtungseinrichtung in einer radialen Ebene. Entsprechend fluchtet eine Unterseite der zweiten Dichtungseinrichtung vorzugsweise mit einer der Oberseite der dritten Dichtungseinrichtung gegenüberliegenden Unterseite der dritten Dichtungseinrichtung in einer radialen Ebene. Dadurch kann die Dichtungsvorrichtung passgenau etwa in eine Nut eingesetzt und fixiert, zumindest aber das axiale Spiel in der Nut verringert werden.
Unter einer Ober- bzw. Unterseite einer Dichtungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist jeweils eine im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung verlaufende Oberfläche, insbesondere Stirnseite, der Dichtungseinrichtung zu verstehen. Eine Flächennormale der Oberseite ist dabei entgegengesetzt einer Flächennormalen der Unterseite ausgerichtet, d.h. Oberseite und Unterseite einer Dichtungseinrichtung liegen sich gegenüber. Alternativ kann statt Ober- und Unterseite auch von einer ersten bzw. zweiten Stirnseite gesprochen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die axiale Gesamthöhe der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung und die axiale Höhe der dritten Dichtungseinrichtung zwischen 0,75 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 1,25 mm und 1,75 mm. Derart dimensionierte Dichtungseinrichtungen erlauben einerseits eine bauraumsparende Verwendung in einer längenverstellbaren Pleuelstange, weisen andererseits aber eine ausreichende axiale Ausdehnung auf, um eine zuverlässige Abdichtung einer Hydraulikkammer in dieser Pleuelstange zu erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt ein Außendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung jeweils zwischen 15 mm und 25 mm, vorzugsweise zwischen 17,5 mm und 22,5 mm, insbesondere zwischen 19 mm und 21 mm. Vorzugsweise entspricht der Außendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung jeweils zumindest im Wesentlichen einem Durchmesser einer Mantelfläche eines Hydraulikkolbens einer längenverstellbaren Pleuelstange, wobei die Dichtungseinrichtung auf den Hydraulikkolben aufgezogen werden kann oder ist.
Derart dimensionierte Dichtungseinrichtungen erlauben einerseits eine bauraumsparende Verwendung in einer längenverstellbaren Pleuelstange, weisen andererseits aber eine ausreichende radiale Ausdehnung auf, um die zuverlässige Abdichtung eines Spalts zwischen einem Hydraulikkolben mit großer Wirkfläche und einem Hydraulikzylinder zu ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt ein Innendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung einerseits und ein Außendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung andererseits jeweils zwischen 14 mm und 24 mm, vorzugsweise zwischen 16 mm und 22 mm, insbesondere zwischen 18 mm und 20 mm. Vorzugsweise sind die Innendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung einerseits und der Außendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung andererseits derart gewählt, dass die erste und zweite Dichtungseinrichtung auf der dritten Dichtungseinrichtung fest, insbesondere drehfest und abdichtend, bevorzugt mit einem vorgegebenen Druck, aufsitzen oder aufsitzen können.
Derart dimensionierte Dichtungseinrichtungen erlauben einerseits eine bauraumsparende Verwendung in einer längenverstellbaren Pleuelstange, weisen andererseits aber eine ausreichende radiale Ausdehnung auf, um auf einen mechanisch stabilen Hydraulikkolben mit großer Wirkfläche aufgezogen werden zu können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt ein Innendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung zwischen 13 mm und 23 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 21 mm, insbesondere zwischen 17 mm und 19 mm. Bevorzugt definiert der Innendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung dabei den Innendurchmesser der Dichtungsvorrichtung. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung derart gewählt, dass die Dichtungsvorrichtung auf einer Mantelfläche eines Hydraulikkolbens einer längenverstellbaren Pleuelstange fest, insbesondere drehfest und abdichtend, bevorzugt mit einem vorgegebenen Druck, aufsitzt oder aufsitzen kann.
Derart dimensionierte Dichtungseinrichtungen erlauben einerseits eine bauraumsparende Verwendung in einer längenverstellbaren Pleuelstange, weisen andererseits aber eine ausreichende radiale Ausdehnung auf, um auf einen mechanisch stabilen Hydraulikkolben mit großer Wirkfläche aufgezogen werden zu können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste, zweite und dritte Dichtungseinrichtung jeweils aus Federstahl gefertigt. Dadurch sind die Dichtungseinrichtungen bzw. die Dichtungsvorrichtung abriebfest und erlauben eine langlebige, zuverlässige Abdichtung einer Hydraulikkammer in einer längenverstellbaren Pleuelstange.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste und der zweite Spalt in Umfangsrichtung um im Wesentlichen 180 Grad gegeneinander verschoben. Dadurch kann der erste Spalt in axialer Richtung zuverlässig von der zweiten Dichtungseinrichtung und der zweite Spalt in axialer Richtung zuverlässig von der ersten Dichtungseinrichtung abgedichtet, d.h. überdeckt werden. Vorzugsweise werden die erste und zweite Dichtungseinrichtung, etwa wenn sie auf einem Hydraulikkolben aufgesetzt werden oder sind, insbesondere in einer Nut des Hydraulikkolbens angeordnet werden oder sind, mit einem vorgegebenen Druck in axialer Richtung aufeinander gepresst. Die Ausrichtung des ersten Spalts in einer radialen Richtung, welche einer radialen Ausrichtungsrichtung des zweiten Spalts im Wesentlichen entgegengesetzt ist, ermöglicht der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung dabei eine im Bereich des ersten bzw. zweiten Spalts mechanisch stabile Auflagefläche.
Vorzugsweise ist der dritte Spalt in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten und zweiten Spalt jeweils um im Wesentlichen 90 Grad verschoben. Dadurch werden der erste und zweite Spalt in radialer Richtung zuverlässig von der dritten Dichtungseinrichtung abgedichtet, d.h. überdeckt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Spaltbreite des ersten, zweiten und dritten Spalts im aufsitzenden Zustand der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung auf der dritten Dichtungseinrichtung geringer als 75 µm, vorzugsweise geringer als 50 µm, insbesondere geringer als 10 µm. Vorzugsweise sind dabei die Innen- bzw. Außendurchmesser der ersten, zweiten und dritten Dichtungseinrichtung derart gewählt bzw. aufeinander abgestimmt, dass die vorgenannten Spaltbreiten realisiert oder unterschritten werden können. Durch die Auslegung der Dichtungseinrichtungen mit solch geringen Spaltbreiten kann die Leckage von Hydraulikmedium durch einen der Spalte der Dichtungseinrichtungen aus einer Hydraulikkammer in einer längenverstellbaren Pleuelstange vermieden oder zumindest vermindert werden und ermöglicht somit eine besonders zuverlässige Abdichtung der entsprechenden Hydraulikkammer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste Dichtungsvorrichtung in einem Bereich einer ersten Stirnseite des Hydraulikkolbens und eine zweite Dichtungsvorrichtung in einem Bereich einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite des Hydraulikkolbens angeordnet. Diese Anordnung von erster und zweiter Dichtungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn der Hydraulikkolben als Wechselkolben ausgebildet ist, d.h. mit der ersten Stirnseite eine erste Hydraulikkammer und mit der zweiten Stirnseite eine zweite Hydraulikkammer bildet bzw. verschließt, so dass jede der Stirnseiten mit einem Druck beaufschlagt und der als Wechselkolben ausgebildete Hydraulikkolben dadurch axial bewegt werden kann. Jede der Dichtungsvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, eine der zwei Hydraulikkammern gegen Leckage von Hydraulikmedium abzudichten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Hydraulikkolben eine Mantelfläche auf, welche von der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite axial begrenzt wird, wobei die Mantelfläche im Bereich der ersten Stirnseite eine erste, die Mantelfläche umlaufende Nut zur Aufnahme der ersten Dichtungsvorrichtung und im Bereich der zweiten Stirnseite eine zweite, die Mantelfläche umlaufende Nut zur Aufnahme der zweiten Dichtungsvorrichtung aufweist. Insbesondere sind die erste und zweite Stirnseite über die Mantelfläche des bevorzugt zylinderförmig ausgebildeten Hydraulikkolbens miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Nut derart ausgebildet, dass die erste bzw. zweite Dichtungsvorrichtung darin jeweils passgenau aufgenommen werden können. Insbesondere sind die erste und zweite Nut derart ausgebildet, dass eine Mantelfläche der ersten und zweiten Dichtungsvorrichtung nahezu fluchtend mit der Mantelfläche des Hydraulikzylinder abschließt und nur um zwischen 100 µm und 1 µm, bevorzugt zwischen 75 µm und 10 µm, insbesondere zwischen 50 und 20 µm aus der Nut hervorragen.
Dadurch können die erste und zweite Dichtungsvorrichtung auch bei Bewegung des Hydraulikkolbens einerseits sicher und bauraumsparend an dem Hydraulikkolben fixiert bzw. angeordnet, und andererseits eine zuverlässige Abdichtung gegen Leckage von Hydraulikmedium aus jeweils einer an die erste und zweite Stirnseite des Hydraulikkolbens angrenzenden Hydraulikkammer erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Nut und die zweite Nut jeweils in der Weise ausgebildet, dass die jeweils darin angeordneten Dichtungsvorrichtungen in radialer Richtung ein Spiel aufweisen, welches insbesondere eine Kompensation der Ausdehnung der Dichtungsvorrichtungen bei deren Erwärmung ermöglichen und/oder Fertigungstoleranzen abdecken und damit eine optimale Dichtwirkung der Dichtungsvorrichtungen leisten kann. Somit kann insbesondere verhindert werden, dass mit den Dichtungsvorrichtung in Kontakt stehendes Hydraulikmedium zwischen die erste oder zweite Dichtungseinrichtung und einen Hydraulikzylinder, in welchem der Hydraulikkolben mit den zwei Dichtungsvorrichtungen eingeführt ist, zwischen die erste oder zweite Dichtungseinrichtung und die dritte Dichtungseinrichtung oder zwischen die dritte Dichtungseinrichtung und den Hydraulikkolben bzw. einen Nutboden kriecht. Gleichzeitig ist das Spiel der Dichtungsvorrichtungen dabei groß genug, um temperaturbedingte Änderungen im Durchmesser der Dichtungseinrichtungen abzufangen, so dass die Dichtungsvorrichtungen auch bei starker Erwärmung im Betrieb des Hydraulikkolbens die durch den Hydraulikkolben verschlossenen Hydraulikkammern zuverlässig abdichten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Hydraulikkolben ein axial angeordnetes Sackloch auf, wobei der Hydraulikkolben mittels des Sacklochs mit einem Schaft, insbesondere einer längenverstellbaren Pleuelstange, verbindbar ist. Vorzugsweise weist das Sackloch hierzu ein Gewinde, insbesondere Innengewinde, auf, welches mit einem Gewinde, insbesondere Außengewinde, des Schafts in Wechselwirkung steht oder stehen kann. Dadurch kann der Hydraulikkolben einfach und zuverlässig durch Aufschrauben mit dem Schaft verbunden werden, was einerseits eine sichere Übertragung der Hydraulikkolbenbewegung auf den Schaft und andererseits eine effiziente Herstellung längenverstellbarer Pleuelstangen mit solchen Hydraulikzylindern ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Hydraulikkolben wenigstens eine Befestigungsausnehmung auf, welche auf der Mantelfläche des Hydraulikkolbens angeordnet und dazu eingerichtet bzw. ausgebildet ist, mit einem Werkzeug zum Verbinden des Hydraulikkolbens mit dem Schaft wechselzuwirken. Vorzugsweise umläuft die wenigstens eine Befestigungsausnehmung die Mantelfläche des Hydraulikkolbens. Dabei kann die Befestigungsausnehmung axial zwischen der ersten Dichtungsvorrichtung und der zweiten Dichtungsvorrichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist die Befestigungsausnehmung als Sechskantschraube bzw. Gegenstück eines (Außen-)Sechskantschlüssels ausgebildet bzw. geformt, so dass der Hydraulikkolben einfach und zuverlässig mittels des Sechskantschlüssels auf den Schaft auf geschraubt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die längenverstellbare Pleuelstange einen Schaft auf, mit welchem der Hydraulikkolben verbindbar, insbesondere verschraubbar, ist. Über den Schaft steht ein kleines Pleuelauge der längenverstellbaren Pleuelstange mit dem Hydraulikkolben in Wirkverbindung, so dass eine hydraulisch verursachte Bewegung des Hydraulikkolbens in axialer Richtung auch eine solche Bewegung des kleinen Pleuelauges zur Folge hat.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Pleuelstange eine Verdrehsicherung auf, welche dazu eingerichtet ist, den Schaft in einer Umfangsrichtung relativ zu dem Hydraulikzylinder zu fixieren. Dadurch kann eine vorgegebene Ausrichtung des mit dem Schaft verbundenen kleinen Pleuelauges auch im Betrieb der längenverstellbaren Pleuelstange sichergestellt und durch periodische Bewegungen des Schafts und/oder des Hydraulikkolbens entlang der Umfangsrichtung im Hydraulikzylinder erzeugte Vibrationen vermieden oder zumindest vermindert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verdrehsicherung ein im Hydraulikzylinder in axialer Richtung bewegbares, mit dem Schaft verbundenes Hülsenelement und ein radial in den Hydraulikzylinder hineinragendes Stiftelement auf, wobei das Stiftelement in eine auf einer Mantelseite des Hülsenelements in axialer Richtung angeordneten Führungsrille des Hülsenelements eingreift. Dadurch kann das Stiftelement zuverlässig eine Drehung des Hülsenelements und damit des Schafts bzw. des Hydraulikkolbens und des kleinen Pleuelauges entlang der Umfangsrichtung verhindern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:

1 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung;
2 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung;
3 ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung;
4 ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung;
5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer längenverstellbaren Pleuelstange; und
6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Hydraulikzylinders.

In 1 ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung 100 dargestellt, welche drei ringförmig ausgebildete Dichtungseinrichtungen 1-3 aufweist.
Die erste Dichtungseinrichtung 1, welche einen ersten Spalt 1' aufweist, und die zweite Dichtungseinrichtung 2, welche einen zweiten Spalt 2' aufweist, sind vorzugsweise konzentrisch mit der dritten Dichtungseinrichtung 3, welche einen dritten Spalt 3' aufweist, angeordnet. Dabei sind die erste Dichtungseinrichtung 1 und die zweite Dichtungseinrichtung 2 bevorzugt axial nebeneinander, d.h. in der gezeigten Darstellung über- bzw. untereinander, angeordnet und umfangen die dritte Dichtungseinrichtung 3.
In anderen Worten sitzen die erste und zweite Dichtungseinrichtung 1, 2 bevorzugt auf der dritten Dichtungseinrichtung 3 auf, wobei ein Außendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung 3 im Wesentlichen einem Innendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung 1, 2 entspricht.
Dabei schließt eine Oberseite o1 der ersten Dichtungseinrichtung 1 vorzugsweise fluchtend mit einer Oberseite o3 der dritten Dichtungseinrichtung 3 ab. Analog schließt eine Unterseite 2u der zweiten Dichtungseinrichtung 2 vorzugsweise fluchtend mit einer Unterseite 3u der dritten Dichtungseinrichtung 3 ab.
Eine solche stufenfreie Ober- und Unterseite der Dichtungsvorrichtung 100 kann beispielsweise durch Anordnen der Dichtungseinrichtungen 1-3 in der dargestellten Weise und anschließendes Planschleifen der Ober- bzw. Unterseite der Dichtungsvorrichtung 100 hergestellt werden.
Durch die in 1 dargestellte Anordnung von erster, zweiter und dritter Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 wird der erste Spalt 1' der ersten Dichtungseinrichtung 1 vorzugsweise in axialer Richtung durch die unterhalb der ersten Dichtungseinrichtung 1 angeordnete zweite Dichtungseinrichtung 2 in axialer Richtung abgedichtet, d.h. abgedeckt. Das Ausbreiten, insbesondere Kriechen, von Hydraulikmedium aus einer Hydraulikkammer (nicht dargestellt), welche sich oberhalb der Dichtungseinrichtung 100 befindet, in einen Bereich unterhalb der Dichtungsvorrichtung 100 kann im Bereich des ersten Spalts 1' daher zumindest mittels der zweiten Dichtungseinrichtung 2 vermieden oder zumindest vermindert werden.
Analoges gilt für den zweiten Spalt 2' der zweiten Dichtungseinrichtung 2 in entgegengesetzter Richtung.
Die in 1 dargestellte Anordnung von erster, zweiter und dritter Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 verhindert oder vermindert vorzugsweise auch die Ausbreitung von Hydraulikmedium auf einer Innenseite der Dichtungsvorrichtung 100. Hydraulikmedium aus einer Hydraulikkammer (nicht dargestellt) oberhalb der Dichtungsvorrichtung 100 kann sich in einem Bereich des ersten Spalts 1' nicht radial nach innen ausbreiten, da die dritte Dichtungseinrichtung 3 den ersten Spalt 1' der ersten Dichtungseinrichtung 1 vorzugsweise in radialer Richtung abdichtet, d.h. abdeckt.
Analoges gilt für den zweiten Spalt 2' der zweiten Dichtungseinrichtung 2.
In 2 ist ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung 100 mit einer ersten, zweiten und dritten Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 und einem Sicherungselement 16 dargestellt, wobei der Blickwinkel auf die Dichtungsvorrichtung 100 in 2A und 2B um 180° verdreht ist.
Wie in 2A gut sichtbar, weist das Sicherungselement 16 eine erste Haltenase 16a und eine zweite Haltenase 16b auf, welche in Axialrichtung neben- bzw. übereinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist die erste Haltenase 16a einstückig mit der ersten Dichtungseinrichtung 1 und die zweite Haltenase 16b einstückig mit der zweiten Dichtungseinrichtung 2 ausgebildet bzw. gefertigt. Bevorzugt sind die erste und zweite Haltenase 16a, 16b jeweils in der Weise, insbesondere muschelförmig, ausgebildet bzw. geformt, dass sie bei gegenseitiger Kontaktierung eine, insbesondere hohle, Halbkugel bilden, wie in 2B gut sichtbar ist.
Die Haltenasen 16a, 16b erstrecken sich vorzugsweise von der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung 1, 2 aus radial nach innen. Im montierten Zustand der Dichtungsvorrichtung 100 greifen die Haltenasen 16a, 16b bevorzugt in den dritten Spalt 3' der dritten Dichtungseinrichtung 3 ein und verhindern so ein Verdrehen der ersten, zweiten und/oder dritten Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 gegeneinander.
In 3 ist ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung 100 mit einer ersten, zweiten und dritten Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 und einem Sicherungselement 16 gezeigt. 3A zeigt eine perspektivische Darstellung der Dichtungsvorrichtung 100 und 3B eine Anordnung der Dichtungsvorrichtung 100 in bzw. an einem Hydraulikkolben 101, insbesondere einer längenverstellbaren Pleuelstange.
Das Sicherungselement 16 weist einen Sicherungsstift 16c auf, welcher teilweise in eine erste Nut 17a der ersten Dichtungseinrichtung 1 und teilweise in eine zweite Nut 17b der zweiten Dichtungseinrichtung 2 eingepresst ist. Vorzugsweise schließt dabei ein radial außen liegendes Ende des Sicherungsstifts 16c im Wesentlichen bündig mit einer radial äußeren Mantelfläche der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung 1, 2 ab.
Der Sicherungsstift 16c erstreckt sich von der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung 1, 2 bevorzugt radial nach innen und durchgreift dabei einen dritten Spalt 3' der dritten Dichtungseinrichtung 3. Dadurch kann der Sicherungsstift 16c bei Montage der Dichtungsvorrichtung 100 in einer ersten Nut 6 des Hydraulikkolbens 101 in eine Sicherungsstiftbohrung 18 eingeführt, insbesondere pressgefügt, werden. Die Sicherungsstiftbohrung 18 ist bevorzugt in der ersten Nut 6 angeordnet, so dass der in die Sicherungsstiftbohrung 18 eingeführte Sicherungsstift 16c die erste, zweite und/oder dritte Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 gegen ein Verdrehen in Umfangsrichtung, insbesondere auch gegen ein Verdrehen relativ zum Hydraulikkolben 101, sichert.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Sicherungsstift 16c anstellte des dritten Spalts 3' auch eine entsprechende Bohrung in der dritten Dichtungseinrichtung 3 durchgreifen bzw. in diese pressgefügt sein. Dadurch wird ein besonders sicherer Sitz des Sicherungsstifts 16c in der dritten Dichtungseinrichtung 3 ermöglicht.
4 zeigt ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung 100 mit einer ersten, zweiten und dritten Dichtungseinrichtung 1, 2, 3 und einem Sicherungselement 16. In 4A ist eine perspektivische Darstellung und in 4B eine Anordnung der Dichtungsvorrichtung 100 in bzw. an einem Hydraulikkolben 101, insbesondere einer längenverstellbaren Pleuelstange, gezeigt.
Das Sicherungselement 16 weist eine Sicherungskugel 16d auf, welche teilweise in einer ersten Nut 17a der ersten Dichtungseinrichtung 1 und teilweise in einer zweiten Nut 17b der zweiten Dichtungseinrichtung 2 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Sicherungskugel 16d dabei auch teilweise in einem dritten Spalt 3' der dritten Dichtungseinrichtung 3 angeordnet. Bevorzugt weist die dritte Dichtungseinrichtung 3 im Bereich des dritten Spalts 3' eine dritte Nut (nicht dargestellt) auf, welche die Sicherungskugel 16d zumindest teilweise aufnimmt.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Nut 17a, 17b in der Weise ausgebildet bzw. geformt, dass die Sicherungskugel 16d im montierten Zustand der Dichtungsvorrichtung 100, insbesondere in einer Nut 6 des Hydraulikkolbens 101, durch die erste und zweite Nut 17a, 17b radial außen abgestützt wird. Alternativ kann die Sicherungskugel 16d auch von einem Hydraulikzylinder (nicht dargestellt), in welchem der Hydraulikkolben 101 verschiebbar gelagert ist, radial außen abgestützt werden. Radial innen kann die Sicherungsgruppe 16d von der dritten Nut oder dem Boden der Nut 6 abgestützt werden.
In 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Hydraulikkolbens 101 dargestellt, welcher zwei im Bereich seiner Stirnseiten 4, 4' angeordnete Dichtungsvorrichtungen 100, 100' aufweist.
Der Hydraulikkolben 101 ist in einem Hydraulikzylinder 102 einer nur ausschnittsweise dargestellten längenverstellbaren Pleuelstange 103 angeordnet, in welchem er in axialer Richtung, wie durch den doppelköpfigen Pfeil angedeutet, verschiebbar gelagert ist. Der Hydraulikkolben 101 und der Hydraulikzylinder 102 bilden vorzugsweise eine erste Hydraulikkammer 5, welche mit einem Hydraulikmedium, insbesondere Öl, beschickbar ist. Das Hydraulikmedium kann bevorzugt mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt werden. Der dadurch auf eine erste Stirnfläche 4 des Hydraulikkolbens 101 wirkende Druck kann vorzugsweise eine Bewegung des Hydraulikkolbens 101 in axialer Richtung bewirken, so dass sich die erste Hydraulikkammer 5 bzw. deren Volumen vergrößert. Alternativ kann eine Beschickung auch durch Trägheits- und/oder Beschleunigungskräfte auf den Hydraulikkolben 101 erfolgen. Eingefülltes Öl verhindert in diesem Fall eine Bewegung des Hydraulikkolbens 101 in entgegengesetzter Richtung.
Das Hydraulikmedium in der ersten Hydraulikkammer 5 ist dabei insbesondere mit dem vorgegebenen Druck beaufschlagbar, da eine erste Dichtungseinrichtung 100 ein Austreten des Hydraulikmediums aus der ersten Hydraulikkammer 5 in einen Zwischenraum, insbesondere Spalt, zwischen dem Hydraulikkolben 101 und dem Hydraulikzylinder 102 und/oder in einen Raum im Bereich der zweiten Stirnfläche 4' des Hydraulikkolbens 101, insbesondere in eine zweite Hydraulikkammer (nicht dargestellt), verhindert oder zumindest vermindert.
Auch das Hydraulikmedium in dieser zweiten Hydraulikkammer, welche ebenfalls von dem Hydraulikkolben 101 und dem Hydraulikzylinder 102 gebildet wird, kann vorzugsweise mit einem Druck beaufschlagt werden, da eine zweite Dichtungseinrichtung 100' das Austreten des Hydraulikmediums in den Zwischenraum, insbesondere Spalt, zwischen dem Hydraulikkolben 101 und dem Hydraulikzylinder 102 und/oder in die erste Hydraulikkammer 5 verhindert oder zumindest vermindert.
Bewegt sich der Hydraulikkolben 101 nach unten, d.h. verkleinert sich das Volumen der ersten Hydraulikkammer 5, vergrößert sich das Volumen der im Bereich der zweiten Stirnfläche 4' des Hydraulikkolbens 101 angeordneten zweiten Hydraulikkammer und umgekehrt.
Der Hydraulikkolben 101 weist zur Aufnahme der ersten und zweiten Dichtungsvorrichtung 100, 100' im Bereich seiner zwei Stirnseiten 4, 4' vorzugsweise jeweils eine die Mantelfläche des Hydraulikkolbens 101 umlaufende erste und zweite Nut 6, 6' auf. Die Nuten 6, 6' sind dabei bevorzugt derart ausgebildet bzw. geformt, dass die Dichtungsvorrichtungen 100, 100' im Wesentlichen passgenau aufgenommen werden können. Insbesondere entspricht eine Tiefe der Nuten 6, 6' im Wesentlichen dem axialen Querschnitt eines Segments der ringförmigen Dichtungsvorrichtungen 100, 100'.
Bevorzugt ragen die Dichtungsvorrichtungen 100, 100' in radialer Richtung wenigstens teilweise aus den Nuten 6, 6' hinaus, insbesondere zwischen 100 µm und 1 µm, vorzugsweise zwischen 75 µm und 10 µm, besonders bevorzugt zwischen 50 µm und 20 µm. Dabei sind die in den Nuten 6, 6' angeordneten, teilweise aus ihnen herausragenden Dichtungsvorrichtungen 100, 100' insbesondere dazu eingerichtet, als Führungselemente des Hydraulikkolbens 101 im Hydraulikzylinder 102 zu wirken. Dadurch wird vorzugsweise vermieden, dass der Hydraulikkolben 101, insbesondere bei einer Bewegung des Hydraulikkolbens 101, mit dem Hydraulikzylinder 102 in Wechselwirkung tritt, was einerseits die Lebensdauer des Hydraulikkolben 101 bzw. -zylinders 102 erhöht und andererseits einen Reibungswiderstand, der bei der Bewegung des Hydraulikkolbens 101 zu überwinden ist, zumindest reduziert.
Der Hydraulikkolben 101 weist in axialer Richtung, insbesondere entlang einer Symmetrieachse des zylinderförmig ausgebildeten Hydraulikkolbens 101, vorzugsweise ein Sackloch 7 auf, in welches ein Innengewinde geschnitten sein kann. Das Sackloch 7 ist bevorzugt dazu eingerichtet, einen Schaft 8 der längenverstellbaren Pleuelstange 103 aufzunehmen bzw. den Schaft 8 mit dem Hydraulikzylinder 101, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig, zu verbinden. Dazu kann der Schaft 8 ein Außengewinde aufweisen, welches mit dem Innengewinde des Sacklochs 7 in Wechselwirkung treten kann. Vorzugsweise kann der Schaft aber auch einstückig mit dem Hydraulikzylinder 101 ausgebildet sein.
Der Hydraulikkolben 101 weist im Bereich seiner Mantelfläche vorzugsweise eine zwischen der ersten und zweiten Dichtungsvorrichtung 100, 100' angeordnete Befestigungsausnehmung 9 auf, welche dazu eingerichtet ist, mit einem Werkzeug zur Verbindung des Hydraulikkolbens 101 mit dem Schaft 8 in Wechselwirkung zu treten. Die Befestigungsausnehmung 9 kann beispielsweise als Sechskantschraube, d.h. als Gegenstück eines Sechskantschlüssels, ausgebildet bzw. geformt sein, so dass der Hydraulikkolben 101 mittels eines solchen Sechskantschlüssels auf den Schaft 8 schraubbar ist.
Im Bereich der zweiten Stirnseite 4' des Hydraulikkolbens 101 ist vorzugsweise eine zweikomponentige Verdrehsicherung 10 angeordnet. Ein Hülsenelement 10' der Verdrehsicherung 10 ist dabei mit dem Schaft 8, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, verbunden, beispielsweise auf den Schaft 8 geschraubt. Alternativ kann das Hülsenelement 10' auch mittels einer Madenschraube 11 am Schaft 8 fixiert werden.
Das Hülsenelement 10' weist auf seiner Mantelfläche bevorzugt eine axial verlaufende Führungsrille 12 auf, in welche ein Stiftelement 10" der Verdrehsicherung 10 eingreift. Dabei ragt das Stiftelement 10" vorzugsweise in den Hydraulikzylinder 102 hinein. Die längliche Form der Führungsrille 12 erlaubt dabei eine Bewegung des Hülsenelements 10' in axialer Richtung, verhindert aber zuverlässig eine Drehung des Hülsenelements 10', und damit auch des Schafts 8 sowie des mit dem Schaft 8 verbundenen Hydraulikkolbens 101 und/oder des kleinen Pleuelauges, in Umfangsrichtung.
In 6 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer längenverstellbaren Pleuelstange 103 dargestellt, wobei sich die Pleuelstange 103 in einem verkürzten Zustand mit minimaler Gesamtlänge befindet. Die Pleuelstange 103 weist an einem unteren Ende vorzugsweise ein großes Pleuelauge 13 zur Verbindung der Pleuelstange 103 mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) auf. An einem oberen Ende, welches dem unteren Ende gegenüberliegt, weist die Pleuelstange 103 vorzugsweise ein kleines Pleuelauge 14 auf, über welches die Pleuelstange 103 mittels eines Kolbenbolzens (nicht dargestellt) mit einem Kolben (nicht dargestellt) verbindbar ist.
Das kleine Pleuelauge 14 ist vorzugsweise über einen Schaft 8 mit einem Hydraulikkolben 101 verbunden, welcher in einem Hydraulikzylinder 102 der Pleuelstange 103 axial bewegbar angeordnet ist. Der Hydraulikzylinder 102 ist an einem dem kleinen Pleuelauge 14 zugewandten Ende bevorzugt mit einer Anschlaghülse 15 verschlossen, welche zumindest teilweise in den Hydraulikzylinder 102 eingeschraubt werden oder sein kann.
Die Anschlaghülse 15 bildet zusammen mit dem Hydraulikzylinder 102 und einem Hülsenelement 10' einer Verdrehsicherung 10 vorzugsweise eine zweite Hydraulikkammer 5' in einem Bereich einer dem kleinen Pleuelauge 14 zugewandten zweiten Stirnseite 4' des Hydraulikkolbens 101. Das zwischen der Anschlaghülse 15, dem Hydraulikzylinder 102 und dem Hülsenelement 10' aufgespannte Volumen ist bevorzugt mit einem Hydraulikmedium, insbesondere Öl, beschickbar. Befindet sich die Pleuelstange 103 nicht in einem verkürzten Zustand mit minimaler Gesamtlänge und wird das Hydraulikmedium in der zweiten Hydraulikkammer 4' mit einem Druck beaufschlagt, welcher größer ist als ein Druck in einer ersten Hydraulikkammer 5, welche von dem Hydraulikkolben 101 und dem Hydraulikzylinder 102 im Bereich einer ersten, dem großen Pleuelauge 13 zugewandten Stirnseite 4 des Hydraulikkolbens 101 gebildet wird, so bewegt sich der Hydraulikkolben 101 axial in Richtung des großen Pleuelauges 13. Das von der ersten Hydraulikkammer 5 aufgespannte Volumen ist aufgrund des verkürzten Zustands der Pleuelstange 103 mit minimaler Gesamtlänge im dargestellten Beispiel nicht sichtbar.
Anders herum ist vorzugsweise auch die erste Hydraulikkamer 5 mit dem Hydraulikmedium beschickbar, so dass sich der Hydraulikkolben 101 in Richtung des kleinen Pleuelauges 14 bewegt, wenn der in der ersten Hydraulikkammer herrschende Druck größer ist als der Druck des Hydraulikmediums in der zweiten Hydraulikkammer 5' und sich die Pleuelstange 103 nicht in einem verlängerten Zustand mit maximaler Gesamtlänge befindet.
Damit eine Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums in der ersten oder zweiten Hydraulikkammer 5, 5' zuverlässig in einer entsprechenden Bewegung des Hydraulikkolbens 101 resultiert, weist der Hydraulikkolben 101 vorzugsweise eine im Bereich der ersten Stirnseite 4 des Hydraulikkolbens 101 angeordnete erste Dichtungsvorrichtung 100 und eine im Bereich der zweiten Stirnseite 4' des Hydraulikkolbens 101 angeordnete zweite Dichtungsvorrichtung 100' auf. Die Dichtungsvorrichtungen 100, 100' verhindern oder verringern bevorzugt zumindest eine Leckage des Hydraulikmediums aus der ersten und/oder zweiten Hydraulikkammer 5, 5', so dass sich in der ersten und/oder zweiten Hydraulikkammer 5, 5' ein vorgegebener Druck zur Steuerung der Position des Hydraulikkolbens 101 in axialer Richtung und damit der Gesamtlänge der längenverstellbaren Pleuelstange 103 aufbauen kann.
Bezugszeichenliste

1-3: erste, zweite, dritte Dichtungseinrichtung
1 ‚-3‘: erster, zweiter, dritter Spalt
o1: Oberseite der ersten Dichtungseinrichtung
2u: Unterseite der zweiten Dichtungseinrichtung
o3: Oberseite der dritten Dichtungseinrichtung
3u: Unterseite der dritten Dichtungseinrichtung
4, 4': erste, zweite Stirnseite
5, 5': erste, zweite Hydraulikkammer
6, 6': erste, zweite Nut
7: Sackloch
8: Schaft
9: Befestigungsausnahme
10: Verdrehsicherung
10': Hülsenelement
10": Stiftelement
11: Madenschraube
12: Führungsrille
13: großes Pleuelauge
14: kleines Pleuelauge
15: Anschlagshülse
16: Sicherungselement
16a, 16b: erste, zweite Haltenase
16c: Sicherungsstift
16d: Sicherungskugel
17a, 17b: erste, zweite Nut der ersten bzw. zweiten Dichtungseinrichtung
18: Sicherungsstiftbohrung
100, 100': erste, zweite Dichtungsvorrichtung
101: Hydraulikkolben
102: Hydraulikzylinder
103: längenverstellbare Pleuelstange

Claims

Dichtungsvorrichtung (100) zur Abdichtung von Hyraulikkammern (5, 5') einer längenverstellbaren Pleuelstange (103), insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: - eine erste ringförmige Dichtungseinrichtung (1) mit einem ersten Spalt (1'); - eine zweite ringförmige Dichtungseinrichtung (2) mit einem zweiten Spalt (2'); - eine dritte ringförmige Dichtungseinrichtung (3) mit einem dritten Spalt (3'), wobei die erste und zweite Dichtungseinrichtung (1, 2) radial in der Weise auf der dritten Dichtungseinrichtung (3) aufsitzen, dass die erste Dichtungseinrichtung (1) und die zweite Dichtungseinrichtung (2) in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet und der erste Spalt (1'), der zweite Spalt (2') und der dritte Spalt (3') in einer Umfangsrichtung jeweils gegeneinander verschoben sind.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 mit einem Sicherungselement (16), welches dazu eingerichtet ist, die Dichtungseinrichtungen (1, 2,3) in Umfangsrichtung relativ zueinander zu fixieren.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei das Sicherungselement (16) eine erste an der ersten Dichtungseinrichtung (1) angeordnete Haltenase (16a) und eine zweite an der zweiten Dichtungseinrichtung (2) angeordnete Haltenase (16b) aufweist, und wobei die erste und zweite Haltenase (16a, 16b) jeweils dazu eingerichtet ist, in den dritten Spalt (3') einzugreifen.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die erste Dichtungseinrichtung (1) eine erste Nut (17a) und die zweite Dichtungseinrichtung (2) eine zweite Nut (17b) aufweist und das Sicherungselement (16) zu Teilen in der ersten Nut (17a), der zweiten Nut (17b) und dem dritten Spalt (3') oder einer Bohrung der dritten Dichtungseinrichtung angeordnet ist.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement (16) einen Sicherungsstift (16c) aufweist, welcher den dritten Spalt (3') oder die Bohrung der dritten Dichtungseinrichtung (3') durchgreift, in die erste und zweite Nut (17a, 17b) eingreift und in eine Sicherungsstiftbohrung (18) eines Hydraulikkolbens (101) einführbar ist.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement (16) eine Sicherungskugel (16d) aufweist, welche im dritten Spalt (3') und in der ersten und zweiten Nut einliegt (17a, 17b).
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die axiale Gesamthöhe der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung (1, 2) in einem aufsitzenden Zustand auf der dritten Dichtungseinrichtung (3) wenigstens im Wesentlichen der axialen Höhe der dritten Dichtungseinrichtung (3) entspricht.
Dichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die axiale Gesamthöhe der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung (1, 2) und die axiale Höhe der dritten Dichtungseinrichtung (3) zwischen 0,75 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 1,25 mm und 1,75 mm beträgt.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Außendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung (1, 2) jeweils zwischen 15 mm und 25 mm, vorzugsweise zwischen 17,5 mm und 22,5 mm, insbesondere zwischen 19 mm und 21 mm beträgt.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Innendurchmesser der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung (1, 2) einerseits und ein Außendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung (3) andererseits jeweils zwischen 14 mm und 24 mm, vorzugsweise zwischen 16 mm und 22 mm, insbesondere zwischen 18 mm und 20 mm beträgt.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Innendurchmesser der dritten Dichtungseinrichtung (3) zwischen 13 mm und 23 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 21 mm, insbesondere zwischen 17 mm und 19 mm beträgt.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste, zweite und dritte Dichtungseinrichtung (1-3) jeweils aus Federstahl gefertigt ist.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Spalt (1', 2') in Umfangsrichtung um im Wesentlichen 180 Grad gegeneinander verschoben sind.
Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Spaltbreite des ersten, zweiten und dritten Spalts (1' -3') im aufsitzenden Zustand der ersten und zweiten Dichtungseinrichtung (1, 2) auf der dritten Dichtungseinrichtung (3) geringer ist als 75 µm, vorzugsweise geringer ist als 50 µm, insbesondere geringer ist als 10 µm.
Hydraulikkolben (101), insbesondere Wechselkolben, mit wenigstens einer Dichtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Hydraulikkolben (101), insbesondere nach Anspruch 15, wobei eine erste Dichtungsvorrichtung (100) in einem Bereich einer ersten Stirnseite (4) des Hydraulikkolbens (101) und eine zweite Dichtungsvorrichtung (100') in einem Bereich einer der ersten Stirnseite (4) gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite (4') des Hydraulikkolbens (101) angeordnet ist.
Hydraulikkolben (101) nach Anspruch 16 mit einer Mantelfläche, welche von der ersten Stirnseite (4) und der zweiten Stirnseite (4') axial begrenzt wird, wobei die Mantelfläche im Bereich der ersten Stirnseite (4) eine erste, die Mantelfläche umlaufende Nut (6) zur Aufnahme der ersten Dichtungsvorrichtung (100) und im Bereich der zweiten Stirnseite (4') eine zweite, die Mantelfläche umlaufende Nut (6') zur Aufnahme der zweiten Dichtungsvorrichtung (100') aufweist.
Hydraulikkolben (101) nach einem der Ansprüche 15 bis 17 mit einem axial angeordneten Sackloch (7), wobei der Hydraulikkolben (101) mittels des Sacklochs (7) mit einem Schaft (8), insbesondere einer längenverstellbaren Pleuelstange (103), verbindbar ist.
Hydraulikkolben (101) nach Anspruch 18 mit wenigstens einer Befestigungsausnehmung (9), welche auf der bzw. einer Mantelfläche des Hydraulikkolbens (101) angeordnet und dazu eingerichtet bzw. ausgebildet ist, mit einem Werkzeug zum Verbinden des Hydraulikkolbens (101) mit dem Schaft (8) wechselzuwirken.
Längenverstellbare Pleuelstange (103) zum Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis, welche einen Hydraulikzylinder (102) und einen Hydraulikkolben (101) nach einem der Ansprüche 10 bis 15 aufweist.
Pleuelstange (103) nach Anspruch 20 mit einer Verdrehsicherung (10), welche dazu eingerichtet ist, einen Schaft (8) der Pleuelstange (103) in einer Umfangsrichtung relativ zu dem Hydraulikzylinder (102) zu fixieren.
Pleuelstange (103), insbesondere nach Anspruch 21, wobei die Verdrehsicherung (10) ein im Hydraulikzylinder (102) in axialer Richtung bewegbares, mit dem Schaft (8) verbundenes Hülsenelement (10') und ein radial in den Hydraulikzylinder (102) hineinragendes Stiftelement (10") aufweist, welches in eine auf einer Mantelseite des Hülsenelements (10') in axialer Richtung angeordneten Führungsrille (12) des Hülsenelements (10') eingreift.
Herstellungsverfahren für eine Dichtungsvorrichtung (100, 100') nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste und zweite Dichtungseinrichtung (1, 2) auf die dritte Dichtungseinrichtung (3) in der Weise aufgesetzt wird, dass die erste Dichtungseinrichtung (1) axial neben der zweiten Dichtungseinrichtung (2) angeordnet ist und sowohl eine Oberseite (o1) der ersten Dichtungseinrichtung (1) zusammen mit einer Oberseite (o3) der dritten Dichtungseinrichtung (3) als auch eine Unterseite (2u) der zweiten Dichtungseinrichtung (2) zusammen mit einer Unterseite (3u) der dritten Dichtungseinrichtung (3) plangeschliffen wird.