WO2019213683A1 - Längenverstellbares pleuel, hubkolbenmaschine sowie fahrzeug - Google Patents

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WO2019213683A1
WO2019213683A1 PCT/AT2019/060156 AT2019060156W WO2019213683A1 WO 2019213683 A1 WO2019213683 A1 WO 2019213683A1 AT 2019060156 W AT2019060156 W AT 2019060156W WO 2019213683 A1 WO2019213683 A1 WO 2019213683A1
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connecting rod
hydraulic
length
recess
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PCT/AT2019/060156
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Martin Rath
Siegfried Lösch
Christian Gallob
Klaus Landfahrer
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Avl List Gmbh
Iwis Motorsysteme Gmbh & Co. Kg
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    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/06—Adjustable connecting-rods

Definitions

  • the present invention relates to a length-adjustable connecting rod for a reciprocating engine, in particular for a reciprocating internal combustion engine, wherein an effective connecting rod length of the connecting rod is variable.
  • the connecting rod has a hydraulic length adjustment device which has at least one hydraulic working space, at least one hydraulic channel for discharging hydraulic medium from the hydraulic working space, at least one valve recess with a valve recess longitudinal axis, and a valve device with a valve space arranged in the valve recess having.
  • the valve device is designed to open and / or block a Hydraulikmediumabhnes from the hydraulic working space.
  • the hydraulic channel is arranged in a flow path between the valve device and the hydraulic working space and opens into the valve recess with a first end at a connection opening in an inner wall section of the valve recess.
  • the invention relates to a reciprocating engine with such a connecting rod and a vehicle with such a reciprocating engine.
  • Compression ratio in a reciprocating engine various measures from the prior art are well known.
  • One of these measures is, for example, to vary the absolute positions of the top and bottom dead centers of a cyclically reciprocally movable piston in a cylinder of the reciprocating internal combustion engine by an effective length of a connecting rod, which is defined in particular by a distance between a first axis of rotation, around which the connecting rod is preferably rotatable about a crankshaft with its large connecting rod eye in a functional condition of use in a reciprocating engine, and a second axis of rotation about which the connecting rod is preferably rotatable about a piston pin with its small connecting rod is changed accordingly.
  • To change the effective connecting rod length is known to provide a suitably trainedCentralnverstell Surprise, with different concepts for length adjustment are known.
  • a hydraulic length adjustment device with relatively displaceable, in particular telescopically nested or mecanicschiebbaren, connecting rods
  • the associatedConnectnverstell 180 usually has one or more hydraulic chambers, which filled or drained depending on the desired connecting rod length with a hydraulic medium can be.
  • the control device has a first and a second valve space in each of which a, in a closed state by means of a spring pressed against a valve seat valve body is arranged, wherein the valve chambers are in each case fluidly connected to one of the hydraulic channels.
  • one of the valve bodies arranged in the valve bodies which can be pressed by the restoring force of the spring against the valve seat and are operatively connected to each other via a sliding connection means, can be lifted from the valve assembly against the restoring force of a valve spring from the valve seat and thus the respective valve chamber to flow communication with the hydraulic medium supply passage, while the other valve body blocks the flow connection to the hydraulic medium supply passage, whereby the length adjustment, in particular a hydraulic medium inflow and outflow into and out of the hydraulic chambers of the clauses of the clauses can be controlled.
  • This object is achieved by a length-adjustable connecting rod, by a reciprocating piston engine with such a connecting rod and by a vehicle with such a reciprocating piston engine according to the independent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a length-adjustable connecting rod for a reciprocating engine, in particular for a reciprocating internal combustion engine, wherein an effective connecting rod length of the connecting rod is variable, in particular adjustable, wherein the connecting rod for changing the effective connecting rod length has a hydraulic length adjustment, the at least one hydraulic working space, at least one hydraulic channel for discharging hydraulic medium from the hydraulic working space, at least one valve recess with a
  • Ventilausnaturalungungs L Kunststoffsachse and having a valve disposed in the Ventilaus fundamentalung valve means having a valve chamber, wherein the valve means for opening and / or blocking a Hydraulikmediumabhnes from the hydraulic working space is formed, and wherein the hydraulic channel is arranged in a flow path between the valve means and the hydraulic working space and opens with a first end at an orifice in an inner wall portion of the valve recess in the valve recess.
  • the valve device has at least one, the
  • Opening wall opposite the outer wall portion which is formed closed at least in a region opposite to the mouth opening, that has no through holes, and the valve chamber of the valve means at least partially surrounds and in particular has no through-openings into the interior of the valve chamber, wherein the closed outer wall portion of the valve means together with the inner wall section of the valve recess surrounding the inlet opening forms a flow channel, wherein the flow channel is configured to at least partially separate from the hydraulic channel with a first flow direction and entering the VentilausEnglishung hydraulic medium before entering the valve chamber of the valve means in a different second from the first flow direction To redirect flow direction.
  • the closed outer wall section which at least partially surrounds the valve space, it is possible to prevent hydraulic fluid draining from the hydraulic working space from entering directly into the valve space.
  • components arranged in the valve chamber can be protected against damage by the hydraulic medium, which can occur when the valve device is opened at high flow velocity as a result of the high working pressures which can occur in the associated hydraulic working space and exceed 3,000 bar Hydraulic channel flows, in particular "shoots", and consequently hits with a strong pulse on the valve device.
  • the hydraulic medium can occur when the valve device is opened at high flow velocity as a result of the high working pressures which can occur in the associated hydraulic working space and exceed 3,000 bar Hydraulic channel flows, in particular "shoots", and consequently hits with a strong pulse on the valve device.
  • cavitation effects can occur, which can lead to damage of the component surfaces and, as a result, to mechanical weakening and ultimately to failure.
  • the closed outer wall portion opposite the mouth which acts like a shield
  • a direct entry of the hydraulic medium into the valve space at high flow velocity and / or high pressure into the valve space can be easily prevented and the components arranged in the valve space can be protected , This can reduce the mechanical stress on these components and, in some cases, increase their life.
  • deflecting the flow can be achieved in a corresponding embodiment of the deflection throttling and reduce flow energy, in particular reduce a flow velocity. This can reduce the risk of cavitation.
  • the outer wall section has at least one hardened surface or coating, for example a wear protection layer or the like, for example a PVD or CVD coating.
  • the closed outer wall section may have a surface structure which is advantageous for this purpose and / or correspondingly suitable flow influencing elements, with a surface structure minimizing in particular a flow energy minimizing, in particular friction-generating and / or direction-changing, surface structure and / or correspondingly influencing flow influencing elements can be viewed.
  • coating the closed outer wall section with a friction-enhancing coating may also be advantageous.
  • the coating should not be able to be removed by the hydraulic medium, since in an advantageous embodiment of a connecting rod according to the invention, a hydraulic circuit of the hydraulic length adjustment with an oil circuit of an associated reciprocating engine is fluid-connected or in an inventive
  • Reciprocating engine is fluidly connected. This removed particles of the coating could lead to damage to the reciprocating engine.
  • At least one valve recess of a connecting rod according to the invention can be produced as a blind hole-like recess or blind hole, in particular with a valve recess opening on one side in the longitudinal direction of the valve recess, in particular as a valve recess which has at least one section with an internal thread, in particular with one the Ventilaus originallyungsö réelle adjacent internal thread.
  • This requires only on one side to secure the valve device against falling out of the valve recess and in particular allows the use of a screw, in particular a screw plug as securing means.
  • the flow channel may be configured to deflect the hydraulic medium in a second flow direction which is parallel to the valve recess longitudinal axis of the valve recess.
  • the flow channel is in particular configured to reduce a flow velocity of a hydraulic medium emerging from the hydraulic channel and entering the valve recess prior to entry into the valve chamber of the valve device.
  • a throttle may be arranged in a hydraulic channel section adjoining the valve recess or this hydraulic channel section may be designed as a throttle.
  • the hydraulic channel can have, for example, a reduced flow cross-section, in particular compared to a previous, in particular adjacent, hydraulic channel section, for example a flow cross-section reduced to 50% or less of a previous flow cross-section, or a flow cross-section reduced to 25% or less of a previous flow cross-section or directly adjacent to the inlet opening ,
  • a reduced flow cross-section in particular compared to a previous, in particular adjacent, hydraulic channel section, for example a flow cross-section reduced to 50% or less of a previous flow cross-section, or a flow cross-section reduced to 25% or less of a previous flow cross-section or directly adjacent to the inlet opening .
  • the flow velocity of the hydraulic medium can be reduced even before it enters the valve recess, ie, before the inlet opening and before hitting the closed wall section.
  • the throttle is arranged only shortly before the mouth opening in the hydraulic channel.
  • the flow channel is in particular configured such that from the hydraulic channel with the first Flow direction exiting and entering the Ventilaus Principleung hydraulic medium before entering the valve chamber of the valve means by at least 50 °, preferably at least 60 °, 70 °, 80 ° or 85 ° is deflected, but in particular at most by 90 °, 100 °, 120 ° , 150 ° or 180 °.
  • the hydraulic channel can open into the valve recess via a circumferential wall of the valve recess, the hydraulic channel preferably at an angle of at least 30 °, 45 °, 60 °, 70 °, 80 ° or 85 ° to the Ventilaus originallyungs longitudinal axis of the valve recess, but in particular at most at an angle of 90 ° and thus perpendicular to the valve recess longitudinal axis of the valve opening, opens into the valve recess.
  • the hydraulic channel opens in particular with the portion of the hydraulic channel adjoining the valve recess in the radial direction to the valve recess longitudinal axis.
  • This can be achieved with a corresponding configuration of the other components of the valve device that the hydraulic medium impinges perpendicular to the closed outer wall portion, whereby a particularly high reduction of the flow velocity and thus a particularly good reduction of the risk of cavitation can be achieved.
  • Possible damage to the closed outer wall section can be counteracted in a simple manner by a corresponding wear protection layer or the like.
  • the hydraulic channel can open into the valve recess in such a way that a hydraulic channel longitudinal axis of a hydraulic channel section adjoining the valve recess intersects the valve recess longitudinal axis of the valve recess, the hydraulic channel longitudinal axis of the valve recess adjoining the valve recess Hydraulic channel section, in particular with the Ventilaus originallyungs longitudinal axis in a common longitudinal central plane of the valve recess.
  • the hydraulic medium does not enter the valve space with a twist, since this can lead to negative effects, in particular to a negative influence on the components of the valve device. This can, for example, lead to an undesired rotation of the valve body and thus to a non-precise valve lift.
  • the hydraulic channel opens off-center into the valve recess and thus offset, in particular eccentrically to Ventilaus originallyungs longitudinal axis. If necessary, additional flow control elements can be provided, in particular in this case, with which the flow effects which may be undesirable due to the off-center junction can be reduced or compensated.
  • the closed outer portion of the valve device which at least partially surrounds the valve chamber of the valve means, based on the Ventilaus strictlyungs longitudinal axis of the valve recess, the valve space at least partially surrounded in the circumferential direction.
  • a particularly advantageous inflow of hydraulic medium into the valve recess can be achieved.
  • the hydraulic medium first flows around the valve device at least partially in the circumferential direction before the hydraulic medium is conducted into the valve chamber.
  • a flow path, which the hydraulic medium has to cover as far as entry into the valve chamber can be lengthened significantly without any appreciable, in particular almost no, additional installation space.
  • a significantly improved reduction of the flow rate can be achieved.
  • the flow channel may be at least partially in the axial direction and at least partially extending in the circumferential direction annular space segment, or at least partially in the axial direction and over the entire circumference extending annular space, ie a circumferentially completely closed annulus. This allows a particularly advantageous flow guidance of the hydraulic medium can be achieved before entering the valve chamber.
  • a particularly simple annular space can be formed when the valve recess in the region of the inner wall portion surrounding the mouth opening is at least partially cylindrical along the VentilausEnglishungs longitudinal axis, wherein an associated inner lateral surface preferably the annular space bounded radially outwardly, and if the closed outer wall portion of the valve means at least partially along the Ventilausappelungs longitudinal axis is formed cylinder jacket-shaped, wherein the cylinder jacket-shaped, closed-shaped outer wall portion of the annular space preferably limited in the radial direction inwards.
  • the closed outer wall portion of a length-adjustable connecting rod does not have to have a constant outer diameter in the axial direction, it may also have a changing outer diameter, in which case, however, a gap width of the annular space or annulus segment preferably increases in the flow direction.
  • a particularly simple annular space segment can be designed accordingly, but does not extend over the entire circumference of the valve device, but only over part of it, i. for example, only over 180 ° instead of over 360 °, such as a closed annular space in the circumferential direction.
  • An annular space segment can in one possible embodiment, for example, by an axial groove in the closed outer wall portion of the valve device be formed, which bounds the annulus segment radially inward, or have one or more introduced into a closed outer wall surface grooves.
  • the inner wall portion of the valve recess may alternatively or additionally also have corresponding grooves. He is preferred but cylindrical. This simplifies the manufacture of the valve recess.
  • the closed outer wall portion of the valve device is preferably by a closed outer surface of a cylinder jacket-shaped portion of
  • Valve device in particular formed by a closed outer surface of a cylinder jacket-shaped portion or a plurality of cylinder jacket-shaped portions of one or more components of the valve device, in particular by a cylinder jacket-shaped region of one or more components of the valve device, the opposite the Ventilaus Principleung in the region around the mouth of the hydraulic channel around a reduced outer diameter exhibit. This makes it possible to achieve a particularly simple deflection of the hydraulic medium in a second flow direction which runs parallel to the valve recess longitudinal axis.
  • Flow channel may be formed closed at a first side and open at an opposite, second side, wherein the flow channel is fluidkommunijackd connected in particular via the second side with the valve chamber, wherein the flow channel, in particular the annulus segment or the annulus, in particular on the first side in axial Direction is formed closed and open at the opposite, second side in the axial direction, based on the Ventilaus predominantlyungs longitudinal axis.
  • the flow channel, in particular the annular space segment or the annular space, in particular on the first side in the axial direction for example, by an outer wall portion of the valve means, in particular by an adjacent to a sealing surface or designed as a sealing surface outer wall portion, be closed.
  • an advantageous hydraulic medium flow within the valve recess can be achieved in a particularly simple manner, in particular until it enters the valve chamber.
  • the closed outer wall section of the valve device which forms the flow channel together with the inner wall section of the valve recess surrounding the inlet opening, can have a groove and / or a chamfer, in particular one at least partially extending in the circumferential direction groove and / or a chamfer, in particular an adjacent to a shoulder or to a radially extending paragraph heel.
  • an advantageous hydraulic medium flow within the valve recess, in particular until it enters the valve chamber can be achieved in a particularly simple manner.
  • the groove or the chamfer or the undercut in particular in the region of the first side, on which the flow channel is preferably closed in the axial direction, be arranged in the outer wall portion and in particular adjacent to a sealing surface ,
  • the groove or chamfer or the undercut may thereby form at least partially, alternatively completely, a surface radially delimiting the annular space, in particular a surface radially inwardly delimiting the annular space, wherein the groove or chamfer or the undercut can be formed in particular completely circumferential.
  • an "undercut” is understood to mean removal from a rotationally symmetrical inner edge with a specific shape and specified dimensions, in particular a groove with a geometry according to DIN 509.
  • Valve device in particular a arranged in the valve chamber, for opening the valve device against a restoring force, in particular against a restoring force of a valve spring, liftable from a valve seat along a Ventilhubachse valve body, wherein the closed formed outer portion of the valve means, with the surrounding the mouth opening
  • Inner wall portion forms the flow channel, the valve space at least partially in the region of the valve body and / or the valve spring surrounds, wherein the valve means is arranged with the Ventilhubachse particular parallel to the VentilausEnglishungs longitudinal axis of the VentilausEnglishung, i. in particular such that the valve stroke axis of the valve body runs parallel to the valve recess longitudinal axis of the valve recess.
  • valve device By means of such a valve device can be achieved in a particularly advantageous, simple manner, the opening and locking of a Hydraulikmediumabhnes from an associated hydraulic working space.
  • the closed-formed outer portion surrounds the valve space at least partially in the region of the valve body and / or the valve spring and in particular prevents entry of hydraulic medium in this area in the valve chamber, the valve body and / or the valve spring in a simple manner from damage be protected by a direct impact of the hydraulic medium and consequently, for example, resulting cavitation and thus the loads acting on the valve body and / or the valve spring loads are reduced.
  • the life of the valve body and / or the valve spring can be increased.
  • At least one such trained valve device based on a functional use state of the connecting rod in a reciprocating engine, with the valve lift arranged in particular parallel to a crankshaft longitudinal axis.
  • the valve device has a valve seat unit with a valve seat, wherein the closed outer wall section, which forms the flow channel together with the inner wall section of the valve recess surrounding the inlet opening, passes through an outer wall section Valve seat unit is formed.
  • the valve seat unit is designed such that the flow channel is preferably closed towards the valve seat in the axial direction and the valve spring open, wherein the closed outer wall portion preferably extends from the valve seat in the direction of the valve spring, in particular jacket-shaped and preferably at least partially around the valve body and / or the valve spring around, in particular cylinder jacket-shaped and particularly preferably completely encircling, ie over the entire circumference.
  • the valve seat unit may have a particular sleeve-shaped portion, wherein an outer surface of the sleeve-shaped portion at least partially forms the closed outer wall portion.
  • the closed outer wall section of a length-adjustable connecting rod in this case need not have a constant outer diameter in the axial direction, it can in particular also decrease starting from the valve seat, depending on the advantageous flow contour.
  • the valve device has a spring guide unit for axially supporting and / or guiding the valve spring, wherein the closed outer wall section, which forms the flow channel together with the inner wall section of the valve recess surrounding the inlet opening, is formed in particular by an outer wall section of the spring guide unit.
  • the spring guide unit may have a particular sleeve-shaped portion, wherein an outer surface of the sleeve-shaped portion at least partially forms the closed outer wall portion.
  • the closed outer wall section preferably extends from the valve spring in the direction of the valve seat, preferably jacket-shaped and at least partially around the valve spring and / or the valve body, in particular cylinder jacket-shaped and / or cone-shaped, and particularly preferably completely circumferential, ie. over the entire circumference, wherein the closed outer wall portion extends in the axial direction, in particular to over the valve body.
  • the closed outer wall portion of a length-adjustable connecting rod does not have to have a constant outer diameter in the axial direction, it can in particular also decrease starting from the valve spring, depending on the advantageous flow contour.
  • the closed outer wall section can also be formed by another component, in particular by the outer wall of another component, for example by the outer wall of a sleeve or the like surrounding the valve chamber in this area.
  • the spring guide unit in particular additionally, a Have spring guide element, preferably with a cylindrical recess in which the valve spring is at least partially guided and at the bottom of the valve spring, in particular with its remote from the valve body end, may be supported.
  • the valve device comprises a securing means, in particular a screw plug, by means of which parts of the valve device or the entire valve device are secured against falling out of the valve recess, wherein in particular the securing means for axial support and / or is designed to guide the valve spring.
  • the securing means may additionally be designed in particular as a spring guide element and form part of the spring guide unit or the spring guide unit, wherein the securing means may in particular have a cylindrical recess in which the valve spring may be at least partially guided and at the bottom of the valve spring, in particular with its from the valve body remote end, can be supported.
  • an inner wall section adjacent to the valve seat of the valve body and / or surrounding the valve body in the region of the valve seat at least partially overlaps at least over a defined area in the circumferential direction and at least in the radial direction have outside and in the axial direction extending recess, preferably at least one recess with a semicircular, semi-elliptical, kidney-shaped or atomic radial cross-section, in particular a plurality of evenly distributed circumferentially such recesses.
  • the valve device is an actuatable control valve device, in particular an actuatable by means of a rod-like, axially displaceable actuating element control valve device, wherein the valve body de control valve device is lifted in a first actuation position of the rod-like actuator from the valve seat and a Hydraulikmediumabkg is opened from the hydraulic chamber via the hydraulic channel, into the valve recess and through the valve chamber, and in a second actuation position of the actuator, the valve body of the control valve device rests against the valve seat and a Hydraulikmediumabkg from the hydraulic chamber via the hydraulic channel, into the Ventilaus predominantlyung and through the valve chamber Is blocked.
  • the rod-like actuating element is preferably axially displaceable along an actuating axis oriented parallel to the valve stroke axis, in particular along an actuating axis coinciding with the valve stroke axis, as for example in some embodiments of length-adjustable connecting rods with hydraulic length adjustment disclosed in WO 2016/203047 A1.
  • the rod-like actuating element can also be axially displaceable along an actuating axis oriented perpendicular to the valve lifting axis.
  • control valve device may further comprise an actuating body which is arranged between the valve body and the rod-like actuating element, and which serves in particular for the mechanical transmission of an actuation of the actuating element on the valve body.
  • an actuating body which is arranged between the valve body and the rod-like actuating element, and which serves in particular for the mechanical transmission of an actuation of the actuating element on the valve body.
  • a length-adjustable connecting rod has an adjacent to a valve seat of the actuating body and / or the actuating body in the region of the associated valve seat at least partially shell-shaped surrounding inner wall portion at least over a defined region in the circumferential direction and at least in the radial direction outwardly and axially extending bypass passage opening, preferably at least one bypass passage opening with a semicircular, semi-elliptical, kidney-shaped or atomic radial cross-section, in particular a plurality of evenly distributed in the circumferential direction arranged such bypass passage opening.
  • the connecting rod in particular thejurinverstell noticed, a hydraulic cylinder with a first hydraulic working space and a second hydraulic working space, which in particular by a double-acting hydraulic piston, in particular as a stepped piston, i. with two different sized active surfaces, is formed, are separated.
  • the connecting rod also has a hydraulic medium supply line and / or a drainage line which can be connected to communicate with the first hydraulic working space and / or the second hydraulic working space in a fluid-communicating manner.
  • the length of the connecting rod can be adjusted directly via the position of the hydraulic piston in the hydraulic cylinder.
  • the length adjustment device can in particular an inflow and outflow of a Hydraulic medium can be controlled in and out of the two hydraulic working spaces of the hydraulic cylinder.
  • the forces acting on the movement of the connecting rod can be absorbed by the hydraulic cylinder and passed on to the hydraulic medium. If the hydraulic medium supply line and, if appropriate, the drainage are closed, a change in the length of the connecting rods can be prevented. On the other hand, if the hydraulic medium supply line or the drainage is opened, in particular by the corresponding switching position of the switching valve, a change in the length of the connecting rods can be effected, depending on the applied forces or pressures.
  • the Computingnverstellvoriques can in this case for each hydraulic working space, in particular in each case a control valve device, preferably egg vorgeriebene
  • Control valve device for opening and / or locking a Hydraulikmediumabhnes from the associated hydraulic working space, and a check valve device, via which in the associated hydraulic working space during a stroke hydraulic medium can be sucked, but can not drain.
  • both control valve means can be actuated by means of a common, rod-shaped, axially displaceable actuating element, wherein the actuating element in particular by means of a double-acting actuating piston in response to an applied hydraulic pressure, in particular depending on a in a reciprocating engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, applied oil pressure can be actuated.
  • a second aspect of the invention relates to a reciprocating engine, in particular reciprocating internal combustion engine, with a length-adjustable connecting rod, which is formed according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with a reciprocating engine, which is formed according to the third aspect of the invention.
  • Embodiment of the invention can be realized and can represent an advantageous and self-protective design, if they are technically feasible.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a length-adjustable connecting rod according to the invention in side view
  • FIG. 2 shows a first connecting rod part of the length-adjustable connecting rod from FIG. 1, likewise in side view, with partial representation of hidden contours, FIG.
  • Fig. 3a is a schematic functional diagram of the hydraulic
  • Fig. 3b is a schematic functional diagram of the hydraulic length adjustment of the connecting rod of FIGS. 1 and 2, shown in a second state for setting a minimum effective connecting rod length
  • Fig. 4a shows a detail of a section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 along the Cutting plane YY 'in a second state for setting a minimum effective connecting rod length
  • FIG. 4b shows a detail of a section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 along the sectional plane Y-Y 'in a first state for setting a maximum effective connecting rod length
  • Fig. 5 is an enlarged section of Fig. 4a in the region of the upper
  • Fig. 6 shows a greatly enlarged section of FIG. 5 in a perspective
  • FIG. 7 shows a detail of a partial section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 in the area of the lower control valve device 14A along a different sectional plane than in FIGS. 4a and 4b;
  • FIG. 8 shows a section of a longitudinal section along a plane perpendicular to one
  • FIGS. 9 shows a detail of a partial section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 in the region of the lower control valve device 14A along a further sectional plane
  • valve recess 6A of the lower control valve device 14A View substantially obliquely from above into or into the valve recess 6A of the lower control valve device 14A, 1 1 in side view, the valve recess 6A of FIG. 10 with actuator body,
  • Fig. 12 shows a detail of a first section through a second
  • FIG. 13 shows a section of a second section of the length-adjustable connecting rod from FIG. 12 along a second sectional plane Y-Y 'analogous to FIG. 1.
  • first connecting rod 2 of the connecting rod 1 shows a first exemplary embodiment of a length-adjustable connecting rod 1 in a side view, wherein the connecting rod 1 has a first connecting rod part 2 or a first connecting rod section 2 and a second connecting rod part 4 or a second connecting rod section 4.
  • first connecting rod 2 of the connecting rod 1 a large connecting rod 3 for connecting the connecting rod 1 with a crankshaft not shown here and the second connecting rod 4 of the connecting rod 1, a small connecting rod 5 to connect the connecting rod 1 with a reciprocating piston, also not shown.
  • the first Pleuelteil 2 and the second Pleuelteil 4 are along a Pleuell horrsachse Z relative to each other displaceable, in particular telescopically into one another and pushed apart, so that an effective Pleuelin L of the connecting rod 1 changeable, in particular adjustable, wherein the effective Pleuelin means of a length adjustment.
  • 7 is adjustable, in particular, a minimum effective connecting rod length and a maximum effective connecting rod length are adjustable.
  • the connecting rod 1, in particular the first connecting rod part 2, in the present example, two control valve recesses 6A and 6B and two check valve recesses 8A and 8B, preferably above the large connecting rod 3 and between the large connecting rod 3 and the small connecting rod 5, in particular in one area of the connecting rod 1 on the large connecting rod eye 3, are arranged and extend in a preferred manner perpendicular to Pleuell Kunststoffsachse Z and parallel to a crankshaft axis, based on a functional installation state of the connecting rod 1 in a reciprocating engine.
  • a respective control valve device 14A or 14B (see FIG. 2) is arranged and by a securing means 9, in particular a screwed into the respective control valve recess 6A and 6B
  • Closure screw 9 fixed, and thus in particular on the one hand against falling out of the associated control valve recess 6A and 6B secured and further fixed in this case in the axial direction in the control valve recess 6A and 6B.
  • a check valve device 15A or 15B (see FIG. 2) is arranged and likewise fixed by a securing means 9 and thereby likewise secured against falling out of the associated non-return valve recess 8A or 8B and furthermore in the axial direction fixed in the check valve recess 8A and 8B, respectively.
  • Fig. 2 shows the first Pleuelteil 2 of the length-adjustable connecting rod 1 of FIG. 1, also in side view, with partial representation of hidden contours, which are indicated by the dashed lines.
  • the first connecting rod part 2 has, in particular, a guide and hydraulic cylinder 10 extending along the connecting rod longitudinal axis Z.
  • the hydraulic cylinder 10 is designed and configured to at least partially receive the second connecting rod part 4 of the connecting rod 1 shown in FIG.
  • the part of the second connecting rod part 2 of the connecting rod 1 which is received in front of the hydraulic cylinder 10 is preferably designed as a hydraulic piston 17 (cf., FIGS. 3a and 3b), in particular as a stepped piston, and together with the hydraulic cylinder 10 forms two not shown in FIG. However, from FIGS. 3a and 3b recognizable hydraulic working spaces 10A and 10B or (high) pressure chambers.
  • the hydraulic piston 17 and the hydraulic cylinder 10 are part of the length adjustment 7 for changing, in particular adjustment, the effective connecting rod L. With reference to FIGS. 3a and 3b, the basic operation of the length adjustment device 7 is explained below, wherein in Fig.
  • FIG. 3a is a schematic functional diagram 1 and 2 is shown in a first state for setting a maximum effective connecting rod length and in Fig. 3b in a second state for setting a minimum effective connecting rod length.
  • the length adjustment device 7 has a first, lower hydraulic working space 10A and a second, upper hydraulic working space 10B, which can be filled with a hydraulic medium in a preferred manner known in principle from the prior art (see, for example, WO 2016/064193 A1) for changing the effective connecting rod length L.
  • Hydraulic passages 1 A and 1 B and control valve means 14A and 14B and check valve means 15A and 15B incorporated in the control valve recesses 6A and 6B and the check valve recesses 8A and 8B are the hydraulic working spaces 10A and 10B with a hydraulic medium supply line 12, via which the length adjusting device 7 in particular hydraulic medium from the connecting rod bearing in the region of the large connecting rod 3 of the first connecting rod 2 can be supplied, fluidkommuniplasticd connectable.
  • control valve devices 14A and 14B and check valve devices 15A and 15B are configured to supply a hydraulic fluid flow from the
  • the check valve devices 15A and 15B are in particular configured to supply a hydraulic medium flow from the large connecting rod eye 3 via the
  • Hydraulic medium supply line 12 and the hydraulic channels 11A and 1 1 B in the associated hydraulic working space 10A or 10B of the length adjustment device 7 to allow, however, to prevent a return or outflow in the other direction.
  • the control valve devices 14A and 14B are also configured to supply a hydraulic fluid flow from the large connecting rod eye 3 via the hydraulic medium supply line 12 and to allow the hydraulic channels 1 1A and 11 B in the associated hydraulic working space 10A or 10B, but serve primarily for selectively opening and / or blocking a Hydraulikmediumabhnes from the associated hydraulic working space 10A and 10B.
  • control valve devices 14A and 14B each have at least two actuation states, wherein in a first actuation state a return flow from the associated hydraulic working chamber 10A or 10B is blocked and released in a second actuation state.
  • the control valve devices 14A and 14B each have one in a valve chamber 31 A and 31 B by means of a valve spring unspecified here against a likewise unspecified valve seat pressed valve body, which is also not designated in Figs. 3a and 3b. If the valve body is seated against the valve seat or the valve body is pressed against the valve seat by means of the valve spring, the respective control valve device 14A or 14B is closed and a hydraulic fluid drain from the associated hydraulic working chamber 10A or 10B is blocked.
  • valve body can be pushed away from the valve seat in each case by means of a rod-shaped actuating element 16 which is axially displaceable along an actuation axis and thereby lifted off.
  • the control valve device 14A or 14B is opened and a hydraulic medium drain from the associated hydraulic working chamber 10A or 10B is released.
  • the actuating element 16 itself is actuated hydraulically, in particular as a function of an applied oil pressure in a reciprocating piston engine, as described for example in WO 2016/203047, while the control valve devices 14A and 14B can be mechanically actuated.
  • the actuating means 16 could alternatively also be actuated electromechanically or likewise mechanically or the like.
  • the actuating means and the control valve devices 14A and 14B are designed and act in such a way that in each case one of the two control valve devices 14A and 14B is in the first operating state, i. a hydraulic medium return from one of the two hydraulic working spaces 10A or 10B is blocked while the other control valve device 14B or 14A is in the second operating state, so that a hydraulic medium return from the other hydraulic working space 10B or 10A is released.
  • a return via the left hydraulic channel 1 1A blocked and a return via the right hydraulic channel 1 1 B released can with each upstroke by in the direction of the hydraulic cylinder 10 respectively opening valve means 14A and hydraulic fluid is drawn in via the hydraulic medium supply line 12, through the valve devices 14A and 15A, and via the hydraulic lines 1A in the hydraulic cylinder 10, in particular the lower hydraulic working space 10A.
  • the two control valve devices 14A du 14B actuated by means of the actuating element 16, wherein the first control valve means 14A opens, so that the hydraulic medium can flow out of the lower hydraulic working chamber 10A, and the second control valve means 14B closes, so that a return from the upper hydraulic working space 10B is locked in the region of the hydraulic cylinder 10, hydraulic medium is pushed out of the lower working space 10A on each downward stroke, while the upper working space 10B increasingly fills, whereby the effective connecting rod length L is increasingly reduced, in particular to its minimum.
  • FIG. 4 a shows a detail of a section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 along the sectional plane YY 'in a second state for setting a minimum effective connecting rod length, and FIG. 4 b in a first state for setting a maximum effective one Pleu length, wherein in these two Figs. 4a and 4b in particular a structure of the control valve devices 14A and 14B is clearly visible.
  • Each of the two control valve devices 14A and 14B has a valve body 20A or 20B designed as a valve ball and inserted into the associated valve recess 6A or 6B 6B, wherein the valve balls within an associated valve space 31A and 31B, respectively, along a valve lift axis, which in this case coincides with a valve-recess longitudinal axis L1 and L2, respectively, from the valve seat 22A and 22B, respectively can be withdrawn.
  • control valve devices 14A and 14B By means of a common, rod-shaped, axially displaceable and biased by a spring element 19 actuating element 16 that is arranged in an actuating recess 13 and by a securing means 24 in shape a closure screw is secured against falling out, the control valve devices 14A and 14B, as previously explained with reference to FIGS. 3a and 3b, simultaneously and alternately operated.
  • the actuator 16 is displaceable perpendicular to the valve lift axes of the control valves 14A and 14B and is not aligned with them as shown schematically in Figs. 3a and 3b.
  • the operating principle is the same.
  • the actuating element 16 does not act directly on the valve bodies 20A and 20B, but in each case on an actuating body 23A or 23B arranged therebetween, by means of which a distance between the actuating element 16 and the valve bodies 20A and 20B is bridged
  • a more advantageous embodiment of the valve seats 22A and 22B is made possible.
  • the actuating element 16 has a plurality of unspecified projections and ramps on which the actuating bodies 23A and 23B can each slide along.
  • closure screws 9 serve in each case as a spring guide element for guiding and supporting the valve springs 21 A and 21 B.
  • Fig. 4a shows the connecting rod 1 and the length adjustment 7 in a second state for setting a minimum effective Pleuelales in which, based on the illustration, upper control valve means 14 B is closed (the valve body 20 B is applied to the valve seat 22 B), while the lower control valve device 14A is opened.
  • Fig. 4b the connecting rod 1 and the length adjustment 7 is shown in a first state for setting a maximum effective connecting rod length, in which the upper control valve device 14B is opened (valve body 20B is lifted from valve seat 22B) while lower control valve device 14A is closed.
  • the associated hydraulic working chamber 10A and 10B Due to the high pressures in the associated hydraulic working chamber 10A and 10B, which can be up to 3,000 bar, it can when switching the length adjustment 7, in particular each case when opening one of the two control valve devices 14A and 14B to a sudden, sudden outflow or "shooting out Come from hydraulic medium with high flow velocities from the associated working space 10A and 10B in the associated hydraulic channel 1 1A and 11B.
  • control valve devices 14A and 14B according to the invention in each case with respect to a mouth of the hydraulic channel 1 1 A and 11 B lying, closed outer wall portion 25A and 25B, which are clearly visible with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of FIG. 4a in the region of the upper control valve device 14B, wherein both the first state for setting the maximum effective connecting rod length and the second state for setting the minimum effective connecting rod length are indicated.
  • FIG. 6 shows a greatly enlarged section of this region from FIG. 5 in a perspective half section from another perspective.
  • the closed outer wall portion 25B forms a flow channel together with the inner wall portion 27A surrounding the mouth opening 29B in the form of an annular space, wherein the flow channel is configured according to the invention in such a way that the hydraulic medium exiting from the hydraulic channel 11 B with a first flow direction S1 is deflected into a second flow direction S2, which in this embodiment runs parallel to the valve recess longitudinal axis L2 ,
  • closed-formed outer wall portion 25 B extends at least partially over the valve body 20 B and the valve spring 21 B and the valve chamber 31 B sleeve-shaped and circumferentially completely surrounds, a direct impact of the hydraulic fluid on the valve body 20 B and the valve spring 21 B be avoided and thus reduce the risk of damage to these components.
  • the hydraulic medium can first be distributed in the annular space, which is completely closed in the circumferential direction, before it can then be deflected by 90 ° in order to flow parallel to the valve recess longitudinal axis L2 in the direction of an inlet opening which is not recognizable and then through it into the valve chamber 31 B to enter. After flowing around the valve body 20 B and actuator body 23 B, the hydraulic medium can then flow further in the direction of the actuating means 16 in a drainage hydraulic passage from the valve chamber 31 B.
  • the hydraulic channel 1 1 B of the control valve device 14 B in particular the last section in the region of the throttle 18 B, opens at an entry angle of 90 ° in the flow channel, in particular at an angle of 90 ° to Ventilaus predominantlyungs longitudinal axis L2.
  • the closed outer wall portion 25B is in this case formed by an outer surface of a cylindrical portion of the plug screw 9 of the valve device 14B and reaches up to a sealing surface 26B, whereby the flow channel is closed on a first side in the axial direction and hydraulic fluid with reduced flow velocity in the direction of the valve body 20B and passed past this in the valve chamber 31 B.
  • a connecting rod according to the invention has a plurality of valve devices and a plurality of hydraulic channels, these can each open at different angles into the associated valve recess.
  • both hydraulic channels 1 1A and 1 1 B which a section of a longitudinal section along a plane oriented perpendicular to a crankshaft axis plane through the connecting rod according to the invention from Figs. 1 and 2 in the region above the valve means 14A and 14B of the length adjustment device 7 above the large connecting rod eye 3, respectively in such a way in the associated valve recess 6A and 6B that a hydraulic channel longitudinal axis of the adjacent to the Ventilausappelung 6A and 6B section intersects the associated VentilausEnglishungs longitudinal axis.
  • the generation of a swirl in the hydraulic medium flow can be avoided.
  • FIG. 9 shows a detail of a partial section through the connecting rod according to the invention from FIGS. 1 and 2 in the region of the lower control valve device 14A along a further sectional plane, it being clearly recognizable in this illustration that the control valve devices 14A and 14B, in particular in each case the closure screw 9 , In their closed outer wall portion 25A and 25B each have an adjacent to a radial shoulder recess 28A and 28B. With each of these, an improved deflection of the hydraulic medium in the direction of the valve body 20A can be achieved.
  • Fig. 10 shows a highly simplified, schematic representation in perspective view substantially obliquely from above or in the Ventilaus Principleung 6A of the lower control valve device 14A, in this view, the four, circumferentially evenly distributed arranged kidney-shaped or atomic depressions 30A well can be seen.
  • kidney-shaped bypass passages or recesses 32A are also visible, which are arranged in the region of the actuating body (not shown here) and are also distributed uniformly in the circumferential direction. These allow an improved flow around the actuating body, in particular a larger volume flow of hydraulic medium when emptying the associated hydraulic working chamber 10A.
  • FIG. 12 shows a section of a first section through a second exemplary embodiment of a length-adjustable connecting rod 40 according to the invention along a first sectional plane XX 'analogous to FIG. 1, and FIG. 13 shows a second section along a second sectional plane YY' analogous to FIG. 1 through the connecting rod 40, wherein functionally identical, but geometrically different from the first embodiment formed components are marked with an apostrophe.
  • valve devices 14A ', 14B', 15A 'and 15B' differ substantially thereby from those of the above-described connecting rod 1 in that the guide unit 33A or 33B or 34A or 34B for the valve spring 21 A 'and 21, respectively B ', in each case not by the screw plug 9 or 9' is formed, but by a bottom of the associated Ventilaus originallyung supported sleeve 33A and 33B and 34A and 34B.
  • closed outer wall sections 25A 'and 25B' of the control valve devices 14A 'and 14B' according to the invention are each formed by an outer wall surface 25A 'or 25B' of a valve seat unit.
  • Hydraulic channel also open into the valve recess such that a
  • Flow channel also be configured to deflect the hydraulic medium in a second flow direction which is perpendicular to the valve recess longitudinal axis of the valve recess.
  • the closed-formed outer portion of the valve device which at least partially surrounds the valve chamber of the valve device, at least partially extend in a plane perpendicular to the Ventilausappeltells longitudinal axis of the valve recess, based on the Ventilausappeltells- longitudinal axis of the Ventilausappelung ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, eine Hubkolbenmaschine und ein Fahrzeug, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist und das Pleuel hydraulische Längenverstelleinrichtung aufweist, die einen hydraulischen Arbeitsraum, einen Hydraulikkanal (11B) eine Ventilausnehmung mit einer Ventilausnehmungs-Längsachse (L2), und eine in der Ventilausnehmung angeordnete Ventileinrichtung (14B) mit einem Ventilraum (31B) aufweist, wobei die Ventileinrichtung (14B) zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem hydraulischen Arbeitsraum ausgebildet ist, und wobei der Hydraulikkanal (11B) an einer Einmündungsöffnung in einem Innenwandabschnitt (27B) der Ventilausnehmung in die Ventilausnehmung einmündet. Dabei weist die Ventileinrichtung (14B) wenigstens einen, der Einmündungsöffnung gegenüberliegenden, geschlossenen Außenwandabschnitt (25B) auf, der den Ventilraum (31B) der Ventileinrichtung (14B) zumindest teilweise umgibt, wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt (25B) der Ventileinrichtung (14B) zusammen mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitt (27B) der Ventilausnehmung einen Strömungskanal ausbildet, wobei der Strömungskanal dazu konfiguriert ist, aus dem Hydraulikkanal 11B) mit einer ersten Strömungsrichtung (S1) austretendes und in die Ventilausnehmung eintretendes Hydraulikmedium vor dem Eintritt in den Ventilraum (31B) der Ventileinrichtung (14B) zumindest teilweise in eine von der ersten Strömungsrichtung verschiedene zweite Strömungsrichtung (S2) umzulenken.

Description

Längenverstellbares Pleuel, Hubkolbenmaschine sowie Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist. Zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge weist das Pleuel eine hydraulische Längenverstelleinrichtung auf, die wenigstens einen hydraulischen Arbeitsraum, wenigstens einen Hydraulikkanal zum Abführen von Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Arbeitsraum, wenigstens eine Ventilausnehmung mit einer Ventilausnehmungs-Längsachse, und eine in der Ventilausnehmung angeordnete Ventileinrichtung mit einem Ventilraum aufweist. Dabei ist die Ventileinrichtung zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem hydraulischen Arbeitsraum ausgebildet. Der Hydraulikkanal ist in einem Strömungsweg zwischen der Ventileinrichtung und dem hydraulischen Arbeitsraum angeordnet und mündet mit einem ersten Ende an einer Einmündungsöffnung in einem Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung in die Ventilausnehmung ein.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine.
Um Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, leistungsfähiger und/oder effizienter zu machen, sind aus dem Stand der Technik Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis bekannt. Zur Veränderung des
Verdichtungsverhältnisses in einer Hubkolbenmaschine sind verschiedene Maßnahmen aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Eine dieser Maßnahmen besteht beispielsweise darin, die absoluten Positionen der oberen und unteren Totpunkte eines zyklisch auf- und ab bewegbaren Kolbens in einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu variieren, indem eine wirksame Länge eines Pleuels, welche insbesondere definiert ist durch einen Abstand zwischen einer ersten Drehachse, um welche das Pleuel vorzugsweise mit seinem großen Pleuelauge in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand in einer Hubkolbenmaschine um eine Kurbelwelle drehbar ist, und einer zweiten Drehachse, um welche das Pleuel vorzugsweise mit seinem kleinen Pleuel um einen Kolbenbolzen drehbar ist, entsprechend geändert wird. Zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge ist bekannt, eine entsprechend ausgebildete Längenverstelleinrichtung vorzusehen, wobei verschiedene Konzepte zur Längenverstellung bekannt sind.
Aus der WO 2016/203047 A1 ist beispielsweise eine hydraulische Längenverstelleinrichtung mit relativ zueinander verschiebbaren, insbesondere teleskopartig ineinander- bzw. auseinanderschiebbaren, Pleuelteilen bekannt, wobei die zugehörige Längenverstelleinrichtung üblicherweise ein oder mehrere Hydraulikkammern aufweist, welche je nach gewünschter Pleuellänge mit einem Hydraulikmedium gefüllt oder drainiert werden können. Mithilfe einer oder mehrerer Steuerventile und ein oder mehrerer Rückschlagventile, kann der Hydraulikfluss zu und aus den Hydraulikkammern gesteuert werden und damit die Längenverstellung. Die Steuereinrichtung weist dabei einen ersten und einen zweiten Ventilraum auf in denen jeweils ein, in einem geschlossenen Zustand mittels einer Feder gegen einen Ventilsitz gepresster Ventilkörper angeordnet ist, wobei die Ventilräume jeweils mit einem der Hydraulikkanäle strömungsverbunden sind. Jeweils einer von den in den Ventilräumen angeordneten Ventilkörpern, die durch die Rückstellkraft der Feder gegen den Ventilsitz gepresst werden können und miteinander über eine verschiebbare Verbindungseinrichtung wirkverbunden sind, kann von der Verbindungseinrichtung gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder von dem Ventilsitz abgehoben werden und damit den jeweiligen Ventilraum mit dem Hydraulikmediumversorgungskanal strömungsverbinden, während der andere Ventilkörper die Strömungsverbindung zum Hydraulikmediumversorgungskanal sperrt, wodurch die Längenverstellung, insbesondere ein Hydraulikmediumzufluss und -abfluss in die Hydraulikkammern der Längenverstelleinrichtung hinein und aus diesen heraus, gesteuert werden kann. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives, insbesondere ein verbessertes, hydraulisch längenverstellbares Pleuel bereitzustellen, vorzugsweise ein längenverstellbares Pleuel, mit welchem im Vergleich zu den vorbeschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Pleueln, zumindest in einigen Fällen insbesondere eine während eines Betriebs in einer Hubkolbenmaschine auf die einzelnen Bauteile der Längenverstelleinrichtung wirkende Belastungen zumindest für einzelne Bauteile reduziert werden können und infolgedessen insbesondere eine Lebensdauer, erhöht werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein längenverstellbares Pleuel, durch eine Hubkolbenmaschine mit einem solchen Pleuel sowie durch ein Fahrzeug mit einer solchen Hubkolbenmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein längenverstellbares Pleuel für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge des Pleuels veränderbar ist, insbesondere einstellbar ist, wobei das Pleuel zur Veränderung der wirksamen Pleuellänge eine hydraulische Längenverstelleinrichtung aufweist, die wenigstens einen hydraulischen Arbeitsraum, wenigstens einen Hydraulikkanal zum Abführen von Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Arbeitsraum, wenigstens eine Ventilausnehmung mit einer
Ventilausnehmungs-Längsachse, und eine in der Ventilausnehmung angeordnete Ventileinrichtung mit einem Ventilraum aufweist, wobei die Ventileinrichtung zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem hydraulischen Arbeitsraum ausgebildet ist, und wobei der Hydraulikkanal in einem Strömungsweg zwischen der Ventileinrichtung und dem hydraulischen Arbeitsraum angeordnet ist und mit einem ersten Ende an einer Einmündungsöffnung in einem Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung in die Ventilausnehmung einmündet.
Erfindungsgemäß weist die Ventileinrichtung wenigstens einen, der
Einmündungsöffnung gegenüberliegenden Außenwandabschnitt auf, der wenigstens in einem Bereich gegenüber von der Einmündungsöffnung geschlossen ausgebildet ist, d.h. keine Durchgangsöffnungen aufweist, und den Ventilraum der Ventileinrichtung zumindest teilweise umgibt und insbesondere keine Durchgangsöffnungen ins Innere des Ventilraums aufweist, wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung zusammen mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung einen Strömungskanal ausbildet, wobei der Strömungskanal dazu konfiguriert ist, aus dem Hydraulikkanal mit einer ersten Strömungsrichtung austretendes und in die Ventilausnehmung eintretendes Hydraulikmedium vor dem Eintritt in den Ventilraum der Ventileinrichtung zumindest teilweise in eine von der ersten Strömungsrichtung verschiedene zweite Strömungsrichtung umzulenken. Mittels des geschlossenen Außenwandabschnitts, der den Ventilraum zumindest teilweise umgibt, lässt sich verhindern, dass aus dem hydraulischen Arbeitsraum abfließendes Hydraulikmedium direkt in den Ventilraum eintritt. Dadurch können im Ventilraum angeordnete Bauteile, wie beispielsweise Ventilkörper oder Ventilfedern, vor Beschädigungen durch das Hydraulikmedium geschützt werden, welches infolge der hohen Arbeitsdrücke, die im zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum auftreten können und über 3.000 bar betragen können, beim Öffnen der Ventileinrichtung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Hydraulikkanal fließt, insbesondere„schießt“, und infolgedessen mit einem starken Impuls auf die Ventileinrichtung trifft. Dadurch kann es ohne die erfindungsgemäße Umlenkung des Hydraulikmediums insbesondere zu Kavitationseffekten kommen, welche zu einer Beschädigung der Bauteiloberflächen führen können und infolgedessen zu einer mechanischen Schwächung und letztendlich zum Versagen.
Durch den der Einmündungsöffnung gegenüberliegenden, geschlossenen Außenwandabschnitt, der wie ein Schild wirkt, kann auf einfache Weise ein unmittelbarer Eintritt des Hydraulikmediums in den Ventilraum mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und/oder mit hohem Druck in den Ventilraum verhindert werden und die im Ventilraum angeordneten Bauteile können geschützt werden. Dadurch lässt sich die mechanische Belastung dieser Bauteile reduzieren und in einigen Fällen ihre Lebensdauer erhöhen. Durch das Umlenken der Strömung lässt sich bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Umlenkung eine Drosselung erreichen und Strömungsenergie abbauen, insbesondere eine Strömungsgeschwindigkeit reduzieren. Dadurch kann die Gefahr von Kavitation reduziert werden.
Darüber hinaus lässt sich durch die Umlenkung, insbesondere durch eine gezielte Umlenkung, auf einfache Art und Weise eine vorteilhafte, insbesondere einfache, Strömungsführung für einen insbesondere vorteilhaften Eintritt des Hydraulikmediums in den Ventilraum erreichen.
Um eine Beschädigung des geschlossenen Außenwandabschnitts zu vermeiden, kann es in einigen Fällen vorteilhaft sein, wenn der Außenwandabschnitt wenigstens eine gehärtete Oberfläche oder eine entsprechend geeignete Beschichtung, beispielsweise eine Verschleißschutzschicht oder dergleichen, aufweist, beispielsweise eine PVD- oder CVD-Beschichtung.
Ferner kann der geschlossenen Außenwandabschnitt für eine vorteilhafte Strömungsbeeinflussung eine zu diesem Zweck vorteilhafte Oberflächenstruktur und/oder entsprechend geeignete Strömungsbeeinflussungselemente aufweisen, wobei in den meisten Fällen eine insbesondere eine Strömungsenergie minimierende, insbesondere reibungserzeugende und/oder richtungsändernde, Oberflächenstruktur und/oder entsprechend wirkende Strömungsbeeinflussungselemente als vorteilhaft angesehen werden können. In einigen Fällen kann auch die Beschichtung des geschlossenen Außenwandabschnitts mit einer reibungserhöhenden Beschichtung vorteilhaft sein. Die Beschichtung sollte jedoch nicht durch das Hydraulikmedium abgetragen werden können, da in einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels ein Hydraulikkreislauf der hydraulischen Längenverstellung mit einem Ölkreislauf einer zugehörigen Hubkolbenmaschine fluidverbindbar ist bzw. bei einer erfindungsgemäßen
Hubkolbenmaschine fluidverbunden ist. Dabei könnten abgetragene Partikel der Beschichtung zu einer Beschädigung der Hubkolbenmaschine führen.
Wenigstens eine Ventilausnehmung eines erfindungsgemäßen Pleuels kann als sack- lochartige Ausnehmung oder Sackloch gefertigt sein, insbesondere mit einer Ventilaus- nehmungsöffnung an einer Seite in Längsrichtung der Ventilausnehmung, insbesondere als Ventilausnehmung, die wenigstens einen Abschnitt mit einem Innengewinde auf- weist, insbesondere mit einem an die Ventilausnehmungsöffnung angrenzenden Innen- gewinde. Dies erfordert nur an einer Seite ein Sichern der Ventileinrichtung gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung und ermöglicht insbesondere die Verwendung einer Schraube, insbesondere einer Verschlussschraube als Sicherungsmittel. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Ventileinrichtung als vormontierte Bau- gruppe in die zugehörige Ventilausnehmung eingebracht werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Strömungskanal dazu konfiguriert sein, das Hydraulikmedium in eine zweite Strömungsrichtung umzulenken, die parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung verläuft. Dadurch lässt sich ein besonders vorteilhaftes Umlenken und im weiteren Verlauf ein besonders vorteilhaftes Einleiten des Hydraulikmediums in den Ventilraum erreichen, insbesondere ein Einleiten in den Ventilraum, welches zu besonders geringer Kavitation und damit zu einer besonders geringen Bauteilbelastung führt, und dass insbesondere bei einem gleichzeitig weiterhin ausreichenden Hydraulikmediumabfluss aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum.
In einer Weiterbildung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Strömungskanal insbesondere dazu konfiguriert, eine Strömungsgeschwindigkeit eines aus dem Hydraulikkanal austretenden und in die Ventilausnehmung eintretenden Hydraulikmediums vor dem Eintritt in den Ventilraum der Ventileinrichtung zu reduzieren. Dadurch kann die Gefahr von Kavitation und somit die Gefahr von Beschädigungen der Ventileinrichtung, insbesondere der im Ventilraum angeordneten Bauteile, verringert werden und in vielen Fällen die Lebensdauer dieser Bauteile erhöht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann, insbesondere zusätzlich, in einem an die Ventilausnehmung angrenzenden Hydraulikkanalabschnitt eine Drossel angeordnet sein oder dieser Hydraulikkanalabschnitt als Drossel ausgebildet sein. Dazu kann der Hydraulikkanal beispielsweise einen insbesondere gegenüber einem vorherigen, insbesondere angrenzenden, Hydraulikkanalabschnitt reduzierten Durchflussquerschnitt aufweisen, beispielsweise einen auf 50% oder weniger eines vorherigen Durchflussquerschnitts reduzierten Durchflussquerschnitt, oder einen auf 25% oder weniger eines vorherigen Durchflussquerschnitts reduzierten Durchflussquerschnitt oder unmittelbar an die Einmündungsöffnung angrenzt. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums bereits vor dem Eintritt in die Ventilausnehmung, d.h. vor der Einmündungsöffnung und vor dem Auftreffen auf den geschlossenen Wandabschnitt, reduziert werden. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Drossel erst kurz vor der Einmündungsöffnung im Hydraulikkanal angeordnet ist. Für eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeitsreduktion ist der Strömungskanal insbesondere derart konfiguriert, dass aus dem Hydraulikkanal mit der ersten Strömungsrichtung austretendes und in die Ventilausnehmung eintretendes Hydraulikmedium vor dem Eintritt in den Ventilraum der Ventileinrichtung um wenigstens 50°, vorzugsweise um wenigstens 60°, 70°, 80° oder 85° umgelenkt wird, insbesondere jedoch höchstens um 90°, 100°, 120°, 150° oder 180°. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Hydraulikkanal über eine umfangsseitige Wand der Ventilausnehmung in die Ventilausnehmung einmünden, wobei der Hydraulikkanal vorzugsweise mit einem Winkel von wenigstens 30°, 45°, 60°, 70°, 80° oder 85° zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung, insbesondere jedoch höchstens mit einem Winkel von 90° und damit senkrecht zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung, in die Ventilausnehmung einmündet.
In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn der Hydraulikkanal insbesondere mit dem an die Ventilausnehmung angrenzenden Abschnitt des Hydraulikkanals in radialer Richtung zur Ventilausnehmungs-Längsachse einmündet. Dadurch kann bei entsprechender Ausgestaltung der übrigen Komponenten der Ventileinrichtung erreicht werden, dass das Hydraulikmedium senkrecht auf den geschlossenen Außenwandabschnitt auftrifft, wodurch eine besonders hohe Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit und damit eine besonders gute Reduzierung der Kavitationsgefahr erreicht werden kann. Einer möglichen Beschädigung des geschlossenen Außenwandabschnitts kann auf einfache Art und Weise durch eine entsprechende Verschleißschutzschicht oder dergleichen entgegengewirkt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Hydraulikkanal derart in die Ventilausnehmung einmünden, dass eine Hydraulikkanal-Längsachse eines an die Ventilausnehmung angrenzenden Hydraulikkanalabschnitts die Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung schneidet, wobei die Hydraulikkanal-Längsachse des an die Ventilausnehmung angrenzenden Hydraulikkanalabschnitts insbesondere mit der Ventilausnehmungs-Längsachse in einer gemeinsamen Längsmitteleben der Ventilausnehmung liegt. Durch ein derartiges, insbesondere mittiges Einmünden des Hydraulikkanals in die Ventilausnehmung kann ein besonders vorteilhaftes Strömungsverhalten des Hydraulikmediums erreicht werden. Insbesondere kann das Erzeugen von Wirbeln bzw. eines Dralls vermieden werden. Es ist vorteilhaft, wenn das Hydraulikmedium nicht mit einem Drall in den Ventilraum eintritt, da dies zu negativen Effekten, insbesondere zu einer negativen Beeinflussung der Bauteile der Ventileinrichtung führen kann. Dies kann beispielsweise zu einer unerwünschten Rotation des Ventilkörpers und damit zu einem nicht präzisen Ventilhub führen.
In einigen Anwendungsfällen, insbesondere wenn für ein mittiges Einmünden kein ausreichender Bauraum zur Verfügung steht, kann es jedoch vorteilhafter sein, wenn der Hydraulikkanal außermittig in die Ventilausnehmung mündet und damit versetzt, insbesondere exzentrisch zur Ventilausnehmungs-Längsachse. Falls erforderlich, können insbesondere in diesem Fall, zusätzliche Strömungsbeeinflussungselemente vorgesehen werden, mit welchen die durch die außermittige Einmündung eventuell unerwünschten Strömungseffekte reduziert oder ausgeglichen werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt der Ventileinrichtung, der den Ventilraum der Ventileinrichtung zumindest teilweise umgibt, bezogen auf die Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung, den Ventilraum zumindest teilweise in Umfangsrichtung umgeben. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Einströmen von Hydraulikmedium in die Ventilausnehmung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass das Hydraulikmedium die Ventileinrichtung zunächst zumindest teilweise in Umfangsrichtung umströmt, bevor das Hydraulikmedium in den Ventilraum geleitet wird. Dadurch lässt sich auf einfache Art und Weise ein Strömungsweg, den das Hydraulikmedium bis zum Eintritt in den Ventilraum zurücklegen muss, ohne einen nennenswerten, insbesondere nahezu ohne zusätzlichen Bauraum, deutlich verlängern. Infolgedessen lässt sich eine erheblich verbesserte Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit erreichen.
Dabei sollte jeweils, d.h. bei jeder möglichen Ausführung eines erfindungsgemäßen Pleuels, darauf geachtet werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu sehr reduziert wird und/oder nicht zu viel Strömungsenergie dissipiert wird, da sich ansonsten kein ausreichend schneller Hydraulikmediumabfluss aus dem hydraulischen Arbeitsraum zur Änderung der wirksamen Pleuellänge mehr erreichen lässt, was sich nachteilig auf die Verstellung der wirksamen Pleuellänge auswirken kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Strömungskanal ein sich, bezogen auf die Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung, zumindest teilweise in axialer Richtung und zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckendes Ringraumsegment oder ein sich zumindest teilweise in axialer Richtung und über den gesamten Umfang erstreckender Ringraum sein, d.h. ein in Umfangsrichtung vollständig geschlossener Ringraum. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Strömungsführung des Hydraulikmediums vor dem Eintritt in den Ventilraum erreicht werden.
Ein besonders einfacher Ringraum lässt sich ausbilden, wenn die Ventilausnehmung im Bereich des die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitts zumindest teilweise entlang der Ventilausnehmungs-Längsachse zylindrisch ausgebildet ist, wobei eine zugehörige Innenmantelfläche den Ringraum vorzugsweise nach radial außen begrenzt, und wenn der geschlossene Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung zumindest teilweise entlang der Ventilausnehmungs-Längsachse zylindermantelförmig ausgebildet ist, wobei der zylindermantelförmige, geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt den Ringraum bevorzugt in radialer Richtung nach innen begrenzt. Der geschlossene Außenwandabschnitt eines längenverstellbaren Pleuels muss dabei keinen konstanten Außendurchmesser in axialer Richtung aufweisen, er kann auch einen sich ändernden Außendurchmesser aufweisen, wobei in diesem Fall jedoch eine Spaltbreite des Ringraums oder Ringraumsegments vorzugsweise in Strömungsrichtung zunimmt. Ein besonders einfaches Ringraumsegment lässt sich entsprechend ausgestalten, erstreckt sich jedoch nicht über den gesamten Umfang der Ventileinrichtung, sondern nur über einen Teil davon, d.h. beispielsweise nur über 180° statt über 360°, wie ein in Umfangsrichtung geschlossener Ringraum.
Ein Ringraumsegment kann in einer möglichen Ausgestaltung beispielsweise auch durch eine axiale Nut in dem geschlossenen Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung gebildet sein, welche das Ringraumsegment nach radial innen begrenzt, oder eine oder mehrere in eine geschlossene Außenwandfläche eingebrachte Nuten aufweisen.
Der Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung kann alternativ oder zusätzlich ebenfalls entsprechende Nuten aufweisen. Er ist bevorzugt jedoch zylindrisch ausgebildet. Dies vereinfacht die Fertigung der Ventilausnehmung.
Der geschlossene Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung ist bevorzugt durch eine geschlossene Außenfläche eines zylindermantelförmigen Abschnitts der
Ventileinrichtung, insbesondere durch eine geschlossene Außenfläche eines zylindermantelförmigen Abschnitts oder mehrerer zylindermantelförmiger Abschnitte von einem oder mehreren Bauteilen der Ventileinrichtung gebildet, insbesondere durch einen zylindermantelförmigen Bereich eines oder mehrerer Bauteile der Ventileinrichtung, die gegenüber der Ventilausnehmung im Bereich um die Einmündungsöffnung des Hydraulikkanals herum einen reduzierten Außendurchmesser aufweisen. Dadurch lässt sich eine besonders einfache Umlenkung des Hydraulikmediums in eine zweite Strömungsrichtung, die parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse verläuft, erreichen.
In einer weiteren, insbesondere bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der
Strömungskanal an einer ersten Seite geschlossen ausgebildet sein und an einer gegenüberliegenden, zweiten Seite offen, wobei der Strömungskanal insbesondere über die zweite Seite mit dem Ventilraum fluidkommunizierend verbunden ist, wobei der Strömungskanal, insbesondere das Ringraumsegment oder der Ringraum, insbesondere an der ersten Seite in axialer Richtung geschlossen ausgebildet ist und an der gegenüberliegenden, zweiten Seite in axialer Richtung offen, bezogen auf die Ventilausnehmungs-Längsachse. Dabei kann der Strömungskanal, insbesondere das Ringraumsegment oder der Ringraum, insbesondere an der ersten Seite in axialer Richtung, beispielsweise durch einen Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung, insbesondere durch einen an eine Dichtfläche angrenzenden oder einen als Dichtfläche ausgebildeten Außenwandabschnitt, verschlossen sein. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine vorteilhafte Hydraulikmediumströmung innerhalb der Ventilausnehmung erreichen, insbesondere bis zum Eintritt in den Ventilraum. Auf diese Weise lässt sich insbesondere eine besonders einfache Umlenkung des Hydraulikmediums in eine zweite Strömungsrichtung, die parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse verläuft, erreichen.
In einer weiteren, insbesondere bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt der Ventileinrichtung, der zusammen mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung den Strömungskanal bildet, eine Nut und/oder eine Fase aufweisen, insbesondere eine sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckende Nut und/oder eine Fase, insbesondere einen an eine Schulter oder an einen sich in radialer Richtung erstreckenden Absatz angrenzenden Freistich.
Dadurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine vorteilhafte Hydraulikmediumströmung innerhalb der Ventilausnehmung, insbesondere bis zum Eintritt in den Ventilraum, erreichen. Insbesondere lässt sich auf diese Weise, insbesondere durch einen Freistich, eine besonders einfache Umlenkung des Hydraulikmediums in eine zweite Strömungsrichtung, die parallel zur
Ventilausnehmungs-Längsachse verläuft, erreichen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Nut oder die Fase oder der Freistich, insbesondere im Bereich der ersten Seite, an welcher der Strömungskanal vorzugsweise in axialer Richtung geschlossen ist, im Außenwandabschnitt angeordnet sein und insbesondere an eine Dichtfläche angrenzen. In einer weiteren Ausgestaltung, insbesondere in einer Weiterbildung, eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Nut oder Fase oder der Freistich dabei zumindest teilweise, alternativ vollständig, eine den Ringraum radial begrenzende Fläche bilden, insbesondere einen den Ringraum radial nach innen begrenzende Fläche, wobei die Nut oder Fase oder der Freistich insbesondere vollständig umlaufend ausgebildet sein kann. Unter einem„Freistich“ wird im Sinne der Erfindung gemäß DIN 509 eine Abtragung an einer rotationssymmetrischen Innenkante mit einer bestimmten Form und festgelegten Maßen, verstanden, insbesondere eine Nut mit einer Geometrie nach DIN 509.
In einer weiteren, insbesondere bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist die
Ventileinrichtung insbesondere einen im Ventilraum angeordneten, zum Öffnen der Ventileinrichtung entgegen einer Rückstellkraft, insbesondere entgegen einer Rückstellkraft einer Ventilfeder, von einem Ventilsitz entlang einer Ventilhubachse abhebbaren Ventilkörper auf, wobei der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt der Ventileinrichtung, der mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden
Innenwandabschnitt den Strömungskanal bildet, den Ventilraum zumindest teilweise im Bereich des Ventilkörpers und/oder der Ventilfeder umgibt, wobei die Ventileinrichtung mit der Ventilhubachse insbesondere parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung angeordnet ist, d.h. insbesondere derart, dass die Ventilhubachse des Ventilkörpers parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung verläuft.
Mittels einer derartigen Ventileinrichtung lässt sich auf besonders vorteilhafte, einfache Weise das Öffnen und Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus einem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum erreichen. Dadurch, dass der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt den Ventilraum zumindest teilweise im Bereich des Ventilkörpers und/oder der Ventilfeder umgibt und insbesondere einen Eintritt von Hydraulikmedium in diesem Bereich in den Ventilraum verhindert, können der Ventilkörper und/oder die Ventilfeder auf einfache Art und Weise vor Beschädigungen durch ein unmittelbares Auftreffen des Hydraulikmediums und infolgedessen beispielswiese entstehender Kavitation geschützt werden und somit die auf den Ventilkörper und/oder die Ventilfeder wirkenden Belastungen reduziert werden. Infolgedessen lässt sich in einigen Fällen die Lebensdauer des Ventilkörpers und/oder der Ventilfeder erhöhen.
Für eine besonders vorteilhafte Längenverstelleinrichtung ist wenigstens eine derartig ausgebildete Ventileinrichtung, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand des Pleuels in einer Hubkolbenmaschine, mit der Ventilhubachse insbesondere parallel zu einer Kurbelwellenlängsachse angeordnet. Dadurch können Beschleunigungen auf den Ventilkörper durch eine Hubbewegung des Pleuels, die zu einem unerwünschten Öffnen der Ventileinrichtung führen könnten, vermieden werden.
Als besonders geeignet haben sich Kugeln als Ventilkörper und gerade Schraubenfedern als Ventilfedern erwiesen.
In einer weiteren, insbesondere bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Ventileinrichtung eine Ventilsitzeinheit mit einem Ventilsitz auf, wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt, der zusammen mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung den Strömungskanal bildet, durch einen Außenwandabschnitt der Ventilsitzeinheit gebildet ist.
Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Ventileinrichtung realisieren, da die erfindungsgemäße Strömungsumlenkungsfunktion in die Ventilsitzeinheit integriert werden kann. Somit ist kein zusätzliches Bauteil für den geschlossen ausgebildeten Außenwandabschnitt erforderlich.
Bevorzugt ist die Ventilsitzeinheit dabei derart ausgebildet, dass der Strömungskanal vorzugsweise zum Ventilsitz hin in axialer Richtung geschlossen ist und zur Ventilfeder hin offen, wobei sich der geschlossene Außenwandabschnitt dazu vorzugsweise vom Ventilsitz in Richtung der Ventilfeder erstreckt, insbesondere mantelförmig und bevorzugt zumindest teilweise um den Ventilkörper und/oder die Ventilfeder herum, insbesondere zylindermantelförmig und besonders bevorzugt vollständig umlaufend, d.h. über den gesamten Umfang. Dazu kann die Ventilsitzeinheit einen insbesondere hülsenförmigen Abschnitt aufweisen, wobei eine Außenfläche des hülsenförmigen Abschnitts wenigstens teilweise den geschlossenen Außenwandabschnitt bildet. Der geschlossene Außenwandabschnitt eines längenverstellbaren Pleuels muss dabei keinen konstanten Außendurchmesser in axialer Richtung aufweisen, er kann insbesondere auch vom Ventilsitz ausgehend abnehmen, je nach vorteilhafter Strömungskontur.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung, insbesondere in einer weiteren bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung, weist die Ventileinrichtung eine Federführungseinheit auf zur axialen Abstützung und/oder zur Führung der Ventilfeder, wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt, der zusammen mit dem die Einmündungsöffnung umgebenden Innenwandabschnitt der Ventilausnehmung den Strömungskanal bildet, insbesondere durch einen Außenwandabschnitt der Federführungseinheit gebildet ist.
Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Ventileinrichtung realisieren, da die erfindungsgemäße Strömungsumlenkungsfunktion in die Federführungseinheit integriert werden kann. Somit ist kein zusätzliches Bauteil für den geschlossen ausgebildeten Außenwandabschnitt erforderlich. Dazu kann die Federführungseinheit einen insbesondere hülsenförmigen Abschnitt aufweisen, wobei eine Außenfläche des hülsenförmigen Abschnitts wenigstens teilweise den geschlossenen Außenwandabschnitt bildet.
Der geschlossene Außenwandabschnitt erstreckt sich dabei bevorzugt von der Ventilfeder in Richtung des Ventilsitzes, vorzugsweise mantelförmig und zumindest teilweise um die Ventilfeder und/oder den Ventilkörper herum, insbesondere zylindermantelförmig und/oder kegelmantelförmig und besonders bevorzugt vollständig umlaufend, d.h. über den gesamten Umfang, wobei sich der geschlossene Außenwandabschnitt in axialer Richtung insbesondere bis über den Ventilkörper erstreckt. Der geschlossene Außenwandabschnitt eines längenverstellbaren Pleuels muss dabei keinen konstanten Außendurchmesser in axialer Richtung aufweisen, er kann insbesondere auch vom Ventilfeder ausgehend abnehmen, je nach vorteilhafter Strömungskontur.
In einer alternativen Ausgestaltung kann der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt jedoch auch durch ein anderes Bauteil gebildet werden, insbesondere durch die Außenwand eines anderen Bauteils, beispielsweise durch die Außenwandung einer den Ventilraum in diesem Bereich umgebenden Hülse oder dergleichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Federführungseinheit, insbesondere zusätzlich, ein Federführungselement aufweisen, vorzugsweise mit einer zylindrischen Ausnehmung, in welcher die Ventilfeder zumindest teilweise geführt ist und an deren Boden die Ventilfeder, insbesondere mit ihrem vom Ventilkörper abgewandten Ende, abgestützt sein kann. Dadurch lässt sich eine besonders kompakt bauende Ventileinrichtung realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Ventileinrichtung ein Sicherungsmittel auf, insbesondere eine Verschlussschraube, mittels welcher Teile der Ventileinrichtung oder die gesamte Ventileinrichtung gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung gesichert sind, wobei insbesondere das Sicherungsmittel zur axialen Abstützung und/oder zur Führung der Ventilfeder ausgebildet ist.
Das Sicherungsmittel kann zusätzlich insbesondere als Federführungselement ausgebildet sein und Teil der Federführungseinheit sein oder die Federführungseinheit bilden, wobei das Sicherungsmittel insbesondere eine zylindrische Ausnehmung aufweisen kann, in welcher die Ventilfeder zumindest teilweise geführt sein kann und an deren Boden die Ventilfeder, insbesondere mit ihrem vom Ventilkörper abgewandten Ende, abgestützt sein kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein an den Ventilsitz des Ventilkörpers angrenzender und/oder den Ventilkörper im Bereich des Ventilsitzes zumindest teilweise mantelförmig umgebender Innenwandabschnitt wenigstens eine sich zumindest über einen definierten Bereich in Umfangsrichtung und zumindest in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung erstreckende Vertiefung aufweisen, vorzugsweise wenigstens eine Vertiefung mit einem halbkreisförmigen, halbellipsenförmigen, nierenförmigen oder atomförmigen Radialquerschnitt, insbesondere mehrere, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete derartige Vertiefungen.
Dadurch kann, eine entsprechende Ausgestaltung der einen Vertiefung oder der mehreren Vertiefungen vorausgesetzt, in einigen Fällen eine bessere Umströmung, insbesondere eine zumindest teilweise Hinterströmung, des Ventilkörpers von der Ventilfederseite in Richtung des Ventilsitzes, je nach Ausgestaltung sogar bis an den Ventilsitz heran, erreicht werden. Dadurch kann auf einfache Art und Weise in vielen Fällen ein „Festsaugen“ des Ventilkörpers am Ventilsitz vermieden werden. Infolgedessen kann die Betätigungskraft, die zum Öffnen der Ventileinrichtung erforderlich ist, relativ gering und insbesondere in einem engen Toleranzband gehalten werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ventileinrichtung eine betätigbare Steuerventileinrichtung, insbesondere eine mittels eines stangenartigen, axial verschiebbaren Betätigungselementes betätigbare Steuerventileinrichtung, wobei der Ventilkörper de Steuerventileinrichtung in einer ersten Betätigungsposition des stangenartigen Betätigungselements vom Ventilsitz abgehoben ist und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem Hydraulikraum über den Hydraulikkanal, in die Ventilausnehmung und durch den Ventilraum hindurch geöffnet ist, und in einer zweiten Betätigungsposition des Betätigungselements der Ventilkörper der Steuerventileinrichtung am Ventilsitz anliegt und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem Hydraulikraum über den Hydraulikkanal, in die Ventilausnehmung und durch den Ventilraum hindurch gesperrt ist. Dadurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Längenverstelleinrichtung bereitstellen.
Bevorzugt ist das stangenartige Betätigungselement dabei entlang einer parallel zur Ventilhubachse orientierten Betätigungsachse axial verschiebbar ist, insbesondere entlang einer mit der Ventilhubachse zusammenfallenden Betätigungsachse, wie beispielsweise bei einigen der in der WO 2016/203047 A1 offenbarten Ausführungsbeispielen von längenverstellbaren Pleueln mit hydraulischer Längenverstellung. Das stangenartige Betätigungselement kann aber auch entlang einer senkrecht zur Ventilhubachse orientierten Betätigungsachse axial verschiebbar sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Steuerventileinrichtung ferner einen Betätigungskörper aufweisen, der zwischen dem Ventilkörper und dem stangenartigen Betätigungselement angeordnet ist, und der insbesondere zur mechanischen Übertragung einer Betätigung des Betätigungselements auf den Ventilkörper dient. Dadurch können bauraumbedingte Hindernisse überwunden werden. Beispielsweise kann auf diese Weise ein zu großer Abstand vom stangenförmigen Betätigungselement zum Ventilkörper überbrückt werden. Ferner lässt sich auf diese Weise in einigen Fällen so ein Ventilsitz mit einer vorteilhafteren Geometrie, insbesondere im Hinblick auf die mechanische Festigkeit des Ventilsitzes, erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein an einen Ventilsitz des Betätigungskörpers angrenzender und/oder den Betätigungskörper im Bereich des zugehörigen Ventilsitzes zumindest teilweise mantelförmig umgebender Innenwandabschnitt wenigstens eine sich zumindest über einen definierten Bereich in Umfangsrichtung und zumindest in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung erstreckende Bypass-Durchgangsöffnung auf, vorzugsweise wenigstens eine Bypass-Durchgangsöffnung mit einem halbkreisförmigen, halbellipsenförmigen, nierenförmigen oder atomförmigen Radialquerschnitt, insbesondere mehrere, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete derartige Bypass-Durchgangsöffnung.
Dadurch kann ein größerer Hydraulikmediumvolumenstrom aus dem Ventilraum am Ventilkörper und dem Betätigungskörper vorbei in einen an den Betätigungskörper angrenzenden Hydraulikraum oder -kanal abgeführt werden. Infolgedessen wiederum kann ein zugehöriger hydraulischer Arbeitsraum der Längenverstelleinrichtung schneller entleert werden und die wirksame Pleuellänge verändert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines längenverstellbaren Pleuels gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Pleuel, insbesondere die Längenverstelleinrichtung, einen Hydraulikzylinder mit einem ersten hydraulischen Arbeitsraum und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum auf, welche insbesondere durch einen doppeltwirkenden Hydraulikkolben, der insbesondere als Stufenkolben, d.h. mit zwei unterschiedlich großen Wirkflächen, ausgebildet ist, getrennt sind.
In einer Weiterbildung weist das Pleuel ferner eine Hydraulikmedium-Zuleitung und/oder eine Drainage-Leitung auf, welche jeweils mit dem ersten hydraulischen Arbeitsraum und/oder dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum fluidkommunizierend verbindbar sind. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann die Länge des Pleuels unmittelbar über die Stellung des Hydraulikkolbens im Hydraulikzylinder eingestellt werden. Mittels der Längenverstellvorrichtung kann insbesondere ein Zu- und Abfluss eines Hydraulikmediums in und aus den beiden hydraulischen Arbeitsräumen des Hydraulikzylinders gesteuert werden.
Die bei der Bewegung des Pleuels wirkenden Kräfte können hierbei von dem Hydraulikzylinder aufgenommen und an das Hydraulikmedium weitergegeben werden. Sind die Hydraulikmedium-Zuleitung und gegebenenfalls die Drainage verschlossen, kann eine Veränderung der Länge der Pleuel verhindert werden. Ist die Hydraulikmedium-Zuleitung bzw. die Drainage dagegen geöffnet, besonders durch die entsprechende Schaltstellung des Schaltventils, kann, je nach anliegenden Kräften bzw. Drücken, eine Veränderung der Länge der Pleuel bewirkt werden.
Zur grundsätzlichen Funktionsweise eines derartig längenverstellbaren Pleuels wird auf die bereits mehrfach erwähnte WO 2016/203047 verwiesen.
In einer vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels kann die Längenverstellvorrichtung dabei für jeden hydraulischen Arbeitsraum insbesondere jeweils eine Steuerventileinrichtung, vorzugsweise ei vorbeschriebene
Steuerventileinrichtung, zum Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum, sowie eine Rückschlagventileinrichtung aufweisen, über welche in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum während einer Hubbewegung Hydraulikmedium eingesaugt werden kann, aber nicht abfließen kann.
In einer vorteilhaften, möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Pleuels können beide Steuerventileinrichtung dabei mittels eines gemeinsamen, stangenförmigen, axial verschiebbaren Betätigungselements betätigt werden, wobei das Betätigungselement insbesondere mittels eines doppeltwirkenden Stellkolbens in Abhängigkeit von einem anliegenden Hydraulikdruck, insbesondere in Abhängigkeit von einem in einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, anliegenden Öldruck betätigbar ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem längenverstellbaren Pleuel, das nach dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Hubkolbenmaschine, die nach dem dritten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren, in Form von Unterkombinationen bei einer
Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführung darstellen können, sofern diese technisch sinnvoll sind.
Manche der genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl ein erfindungsgemäßes längenverstellbares Pleuel sowie eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine und/oder ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Einige dieser Merkmale und Eigenschaften werden nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für ein erfindungsgemäßes längenverstellbares Pleuel als auch für eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine sowie für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden
Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile und/oder Einrichtungen die gleichen Bezugszeichen aufweisen können, auch über mehrere Ausführungsbeispiele hinweg. Es zeigen, teilweise schematisch:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, längenverstellbaren Pleuels in Seitenansicht,
Fig. 2 einen ersten Pleuelteil des längenverstellbaren Pleuels aus Fig. 1 , ebenfalls in Seitenansicht, mit teilweiser Darstellung verborgener Konturen,
Fig. 3a ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen
Längenverstelleinrichtung des Pleuels aus den Fig. 1 und 2, dargestellt in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge, Fig. 3b ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen Längenverstelleinrichtung des Pleuels aus den Fig. 1 und 2, dargestellt in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge, Fig. 4a einen Ausschnitt eines Schnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig 1 und 2 entlang der Schnittebene Y-Y‘ in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge,
Fig. 4b einen Ausschnitt eines Schnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig 1 und 2 entlang der Schnittebene Y-Y‘ in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge,
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4a im Bereich der oberen
Steuerventileinrichtung, wobei sowohl der erste Zustand zur Einstellung der maximalen wirksamen Pleuellänge als auch der zweite Zustand zur Einstellung der minimalen wirksamen Pleuellänge angedeutet sind, Fig. 6 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5 in einem perspektivischen
Halbschnitt aus einer anderen Perspektive,
Fig. 7 einen Ausschnitt eines Teilschnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich der unteren Steuerventileinrichtung 14A entlang einer anderen Schnittebene als in den Fig. 4a und 4b, Fig. 8 einen Ausschnitt eines Längsschnitts entlang einer senkrecht zu einer
Kurbelwellenachse orientierten Ebene durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich oberhalb der Ventileinrichtungen der Längenverstelleinrichtung oberhalb des großen Pleuelauges,
Fig. 9 einen Ausschnitt eines Teilschnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich der unteren Steuerventileinrichtung 14A entlang einer weiteren Schnittebene,
Fig. 10 eine stark vereinfachte, schematisierte Darstellung in perspektivischer
Ansicht im Wesentlichen von schräg oben auf bzw. in die Ventilausnehmung 6A der unteren Steuerventileinrichtung 14A, Fig. 1 1 in Seitenansicht die Ventilausnehmung 6A aus Fig. 10 mit Betätigungskörper,
Fig. 12 einen Ausschnitt eines ersten Schnitts durch ein zweites
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen längenverstellbaren Pleuels entlang einer ersten Schnittebene X-X‘ analog zu Fig. 1 , und
Fig. 13 einen Ausschnitt eines zweiten Schnitts des längenverstellbaren Pleuels aus Fig. 12 entlang einer zweiten Schnittebene Y-Y‘ analog zu Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines längenverstellbaren Pleuels 1 in Seitenansicht, wobei das Pleuel 1 einen ersten Pleuelteil 2 bzw. einen ersten Pleuelstangenabschnitt 2 sowie einen zweiten Pleuelteil 4 bzw. einen zweiten Pleuelstangenabschnitt 4 aufweist. Dabei weist der erste Pleuelteil 2 des Pleuels 1 ein großes Pleuelauge 3 zur Verbindung des Pleuels 1 mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle und der zweite Pleuelteil 4 des Pleuels 1 ein kleines Pleuelauge 5 zu Verbindung des Pleuels 1 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Hubkolben auf. Der erste Pleuelteil 2 und der zweite Pleuelteil 4 sind dabei entlang einer Pleuellängsachse Z relativ zueinander verschiebbar, insbesondere teleskopartig ineinander und auseinander schiebbar, so dass eine wirksame Pleuellänge L des Pleuels 1 veränderbar, insbesondere einstellbar, ist, wobei die wirksame Pleuellänge mittels einer Längenverstelleinrichtung 7 verstellbar ist, wobei insbesondere eine minimale wirksame Pleuellänge und ein maximale wirksame Pleuellänge einstellbar sind.
Das Pleuel 1 , insbesondere der erste Pleuelteil 2, weist im vorliegenden Beispiel zwei Steuerventilausnehmungen 6A und 6B und zwei Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B auf, die vorzugsweise oberhalb des großen Pleuelauges 3 und zwischen dem großen Pleuelauge 3 und dem kleinen Pleuelauge 5, insbesondere in einem Bereich des Pleuels 1 am großen Pleuelauge 3, angeordnet sind und in bevorzugter weise senkrecht zur Pleuellängsachse Z und parallel zu einer Kurbelwellenachse verlaufen, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Pleuels 1 in einer Hubkolbenmaschine.
In den Steuerventilausnehmungen 6A und 6B ist jeweils eine Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B (siehe Fig. 2) angeordnet und durch ein Sicherungsmittel 9, insbesondere eine in die jeweilige Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B eingeschraubte
Verschlussschraube 9, festgesetzt, und dadurch insbesondere zum einen gegen ein Herausfallen aus der zugehörigen Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B gesichert sowie ferner in diesem Fall in axialer Richtung in der Steuerventilausnehmung 6A bzw. 6B fixiert.
In den Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B ist jeweils eine Rückschlagventileinrichtung 15A bzw. 15B (siehe Fig. 2) angeordnet und ebenfalls durch ein Sicherungsmittel 9 festgesetzt und dadurch ebenfalls zum einen gegen ein Herausfallen aus der zugehörigen Rückschlagventilausnehmung 8A bzw. 8B gesichert sowie ferner in axialer Richtung in der Rückschlagventilausnehmung 8A bzw. 8B fixiert.
Fig. 2 zeigt den ersten Pleuelteil 2 des längenverstellbaren Pleuels 1 aus Fig. 1 , ebenfalls in Seitenansicht, mit teilweiser Darstellung verborgener Konturen, welche durch die gestrichelten Linien angedeutet sind. Anhand dieser ist erkennbar, dass der erste Pleuelteil 2 insbesondere einen sich entlang der Pleuellängsachse Z erstreckenden Führungs- und Hydraulikzylinder 10 aufweist. Der Hydraulikzylinder 10 ist dabei dazu ausgebildet und eingerichtet, den in Figur 1 gezeigten zweiten Pleuelteil 4 des Pleuels 1 zumindest teilweise aufzunehmen und den zweiten Pleuelteil 4 zu führen, welcher innerhalb des Führungs- und Hydraulikzylinders 10 und entlang der Pleuellängsachse Z relativ zum ersten Pleuelteil 2 verschiebbar ist und insbesondere teleskopartig in den ersten Pleuelteil 2 einschiebbar und aus diesem herausziehbar ist zum Verändern der wirksamen Pleuellänge L.
Der vor dem Hydraulikzylinder 10 aufgenommene Teil des zweiten Pleuelteils 2 des Pleuels 1 ist dabei vorzugsweise als Hydraulikkolben 17 (vgl. Fig. 3a und 3b), insbesondere als Stufenkolben, ausgebildet und bildet zusammen mit dem Hydraulikzylinder 10 zwei in Fig. 2 nicht eingezeichnete, jedoch aus den Fig. 3a und 3b erkennbare hydraulische Arbeitsräume 10A und 10B bzw. (Hoch-)Druckräume. Der Hydraulikkolben 17 und der Hydraulikzylinder 10 sind dabei Teil der Längenverstelleinrichtung 7 zur Veränderung, insbesondere Einstellung, der wirksamen Pleuellänge L. Anhand der Fig. 3a und 3b wird im Folgenden die grundsätzliche Funktionsweise der Längenverstelleinrichtung 7 erläutert, wobei in Fig. 3a ein prinzipielles Funktionsschema der hydraulischen Längenverstelleinrichtung 7 des Pleuels aus den Fig. 1 und 2 in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge dargestellt ist und in Fig. 3b in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge. Die Längenverstelleinrichtung 7 weist einen ersten, unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A und einen zweiten, oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B auf, welche in bevorzugter und aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannter Weise (siehe beispielsweise WO 2016/064193 A1) mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind zum Verändern der wirksamen Pleuellänge L. Über Hydraulikkanäle 1 1A und 1 1 B sowie über in den Steuerventilausnehmungen 6A und 6B bzw. den Rückschlagventilausnehmungen 8A und 8B (siehe Fig. 1) eingebrachte Steuerventileinrichtungen 14A und 14B und Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind die hydraulischen Arbeitsräume 10A und 10B mit einer Hydraulikmediumzuleitung 12, über welche der Längenverstelleinrichtung 7 insbesondere Hydraulikmedium aus dem Pleuellager im Bereich des großen Pleuelauge 3 des ersten Pleuelteils 2 zugeführt werden kann, fluidkommunizierend verbindbar.
Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B und Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind dabei dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss von der
Hydraulikmediumzuleitung 12 in die Hydraulikkanäle 11A und 1 1 B und weiter in die hydraulischen Arbeitsräume 10A und 10B zu leiten, und insbesondere den Hydraulikzylinder 10 der Längenverstelleinrichtung 7 zu steuern und damit die Längenverstellung des Pleuels 1 , wobei jedem hydraulischen Arbeitsraum 10A und 10B jeweils eine Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B und eine Rückschlagventileinrichtung 15A bzw. 15B zugeordnet ist. Die Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B sind dabei insbesondere dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss vom großen Pleuelauge 3 über die
Hydraulikmediumzuleitung 12 und die Hydraulikkanäle 11A und 1 1 B in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A oder 10B der Längenverstelleinrichtung 7 zu ermöglichen, einen Rücklauf bzw. Abfluss in die andere Richtung jedoch zu verhindern. Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B sind ebenfalls dazu eingerichtet, einen Hydraulikmediumfluss vom großen Pleuelauge 3 über die Hydraulikmediumzuleitung 12 und die Hydraulikkanäle 1 1A und 11 B in den zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A oder 10B zu ermöglichen, dienen jedoch primär zum gezielten Öffnen und/oder Sperren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B. Im Unterschied zu den Rückschlagventileinrichtungen 15A und 15B weisen die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B jeweils mindestens zwei Betätigungszustände auf, wobei in einem ersten Betätigungszustand ein Rücklauf aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B gesperrt ist und in einem zweiten Betätigungszustand freigegeben ist. Die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B weisen dazu jeweils einen in einem Ventilraum 31 A bzw. 31 B mittels einer hier nicht näher bezeichneten Ventilfeder gegen einen ebenfalls nicht näher bezeichneten Ventilsitz pressbaren Ventilkörper auf, welcher in den Fig. 3a und 3b ebenfalls nicht näher bezeichnet ist. Liegt der Ventilkörper am Ventilsitz an bzw. wird der Ventilkörper mittels der Ventilfeder gegen den Ventilsitz gepresst, ist die jeweilige Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B geschlossen und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B ist gesperrt.
Zum Öffnen der Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B kann der Ventilkörper jeweils mittels eines stangenförmigen, entlang einer Betätigungsachse axial verschiebbaren Betätigungselements 16 vom Ventilsitz weggedrückt und dadurch abgehoben werden. In diesem Zustand ist die Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B geöffnet und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B ist freigegeben.
Für einen verbesserten, insbesondere gleichmäßigeren Hydraulikmediumabfluss aus den zugehörigen hydraulischen Arbeitsräumen 10A und 10B durch die jeweils zugehörige Steuerventileinrichtung 14A bzw. 14B hindurch, ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiels jeweils in einem Hydraulikkanal zwischen dem zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. 10B und der Steuerventileinrichtung 14 bzw. 14B jeweils eine Drossel 18A bzw. 18B vorgesehen, insbesondere zur Reduzierung einer Strömungsgeschwindigkeit. Zum Umschalten der beiden Steuerventileinrichtungen 14, insbesondere jeweils zwischen dem ersten Betätigungszustand, welcher in Fig. 3a gezeigt ist und welcher eine maximale wirksame Pleuellänge bewirkt, und dem zweiten Betätigungszustand, welcher in Fig. 3b gezeigt ist und eine minimale wirksame Pleuellänge bewirkt, ist das Betätigungselement 16 in einer Betätigungsausnehmung 13 (vgl. Fig. 4a und 4b) des längenverstellbaren Pleuels 1 , insbesondere innerhalb des zweiten Pleuelteils 2, axial beweglich, insbesondere verschiebbar, gelagert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement 16 dabei selbst hydraulisch betätigbar, insbesondere in Abhängigkeit eines anliegenden Öldrucks in einer Hubkolbenmaschine, wie beispielsweise in der WO 2016/203047 beschrieben, während die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B mechanisch betätigt werden können. Grundsätzlich könnte das Betätigungsmittel 16 alternativ auch elektromechanisch oder ebenfalls mechanisch oder dergleichen betätigt werden.
Das Betätigungsmittel und die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B sind dabei derart ausgebildet und wirken derart zusammen, dass sich jeweils eine der beiden Steuerventileinrichtungen 14A und 14B im ersten Betätigungszustand befindet, d.h. dass ein Hydraulikmediumrücklauf aus einem der beiden hydraulischen Arbeitsräume 10A bzw. 10B gesperrt ist, während sich die andere Steuerventileinrichtung 14B bzw. 14A im zweiten Betätigungszustand befindet, so dass ein Hydraulikmediumrücklauf aus dem anderen hydraulischen Arbeitsraum 10B bzw. 10A freigegeben ist.
Ist beispielsweise, bezogen auf die Darstellung in den Fig. 3a und 3b ein Rücklauf über den linken Hydraulikkanal 1 1A gesperrt und ein Rücklauf über den rechten Hydraulikkanal 1 1 B freigegeben, kann mit jedem Aufwärtshub durch die in Richtung des Hydraulikzylinders 10 jeweils öffnenden Ventileinrichtungen 14A und 15A Hydraulikmedium über die Hydraulikmediumzuleitung 12, durch die Ventileinrichtungen 14A und 15A hindurch sowie über die Hydraulikleitungen 1 1A in den Hydraulikzylinder 10, insbesondere den unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A, eingesaugt werden.
Aufgrund des durch die zugehörige Steuerventileinrichtung 14A gesperrten Rücklaufs kann aus dem hydraulischen Arbeitsraum 10A jedoch kein Hydraulikmedium abgeführt werden. Dadurch füllt sich dieser hydraulischen Arbeitsraum 10A zunehmend. Dadurch wiederum wird der zweite Pleuelteil 4 zunehmend aus dem ersten Pleuelteil 2 herausgeschoben und eine Vergrößerung der wirksamen Pleuellänge L bewirkt, insbesondere bis zur maximalen wirksamen Pleuellänge L.
In dem anderen, oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B kann sich durch den geöffneten Rücklauf aufgrund der anderen, sich im zweiten Betätigungszustand befindenden zugehörigen Steuerventileinrichtung 14B kein Gegendruck aufbauen.
Werden nun die beiden Steuerventileinrichtungen 14A du 14B mittels des Betätigungselements 16 betätigt, wobei die erste Steuerventileinrichtung 14A öffnet, so dass das Hydraulikmedium aus dem unteren hydraulischen Arbeitsraum 10A abfließen kann, und die zweite Steuerventileinrichtung 14B schließt, so dass ein Rücklauf aus dem oberen hydraulischen Arbeitsraum 10B im Bereich des Hydraulikzylinders 10 gesperrt ist, wird bei jedem Abwärtshub Hydraulikmedium aus dem unteren Arbeitsraum 10A herausgedrückt, während sich der obere Arbeitsraum 10B zunehmend füllt, wodurch sich die wirksame Pleuellänge L zunehmend, insbesondere bis zu ihrem Minimum, verringert.
In Fig. 4a ist ein Ausschnitt eines Schnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig 1 und 2 entlang der Schnittebene Y-Y‘ in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge dargestellt, und in Fig. 4b in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge, wobei in diesen beiden Fig. 4a und 4b insbesondere ein Aufbau der Steuerventileinrichtungen 14A und 14B gut erkennbar ist. Die beiden Steuerventileinrichtungen 14A und 14B weisen jeweils einen als Ventilkugel ausgebildeten und in die zugehörige Ventilausnehmung 6A bzw. 6B eingesetzten Ventilkörper 20A bzw. 20B auf, der jeweils mittels einer als Schraubenfeder ausgebildeten Ventilfeder 21 A bzw. 21 B gegen einem von der Ventilausnehmung 6A bzw. 6B gebildeten Ventilsitz 22A bzw. 22B gepresst werden kann, wobei die Ventilkugeln innerhalb eines zugehörigen Ventilraums 31 A bzw. 31 B entlang einer Ventilhubachse, die in diesem Fall mit einer Ventilausnehmungs-Längsachse L1 bzw. L2 zusammenfällt, vom Ventilsitz 22A bzw. 22B abhebbar sind.
Mittels eines gemeinsamen, stangenförmigen, axial verschiebbaren und mittels eines Federelements 19 vorgespannten Betätigungselements 16, dass in einer Betätigungsausnehmung 13 angeordnet ist und durch ein Sicherungsmittel 24 in Form einer Verschlussschraube gegen ein Herausfallen gesichert ist, können die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B, wie zuvor anhand der Fig. 3a und 3b erläutert, gleichzeitig und wechselweise betätigt werden.
Allerdings ist das Betätigungselement 16 in diesem Fall senkrecht zu den Ventilhubachsen der Steuerventileinrichtungen 14A und 14B verschiebbar und nicht fluchtend mit diesen wie in den Fig. 3a und 3b schematisch dargestellt. Das Betätigungsprinzip ist jedoch das gleiche.
Bei der Längenverstelleinrichtung 7 des erfindungsgemäßen Pleuels 1 wirkt das Betätigungselement 16 nicht direkt auf die Ventilkörper 20A und 20B, sondern jeweils auf einen dazwischen angeordneten Betätigungskörper 23A bzw. 23B, mittels dem zum einen ein Abstand zwischen dem Betätigungselement 16 und den Ventilkörpern 20A und 20B überbrückt werden kann, und zum anderen eine vorteilhaftere Ausgestaltung der Ventilsitze 22A und 22B ermöglicht wird.
Für eine einfache, wenig krafterfordernde aber dennoch zuverlässige Betätigung weist das Betätigungselement 16 mehrere, nicht näher bezeichnete Vorsprünge und Rampen auf, an welchen die Betätigungskörper 23A und 23B jeweils entlanggleiten können.
Mittels jeweils einer Verschlussschraube 9 als Sicherungsmittel sind die einzelnen Komponenten der Steuerventileinrichtungen 14A und 14B jeweils gegen ein Herausfallen aus den Ventilausnehmungen 6A und 6B gesichert. Die Verschlussschrauben 9 dienen in diesem Fall dabei außerdem jeweils als Federführungselement zur Führung und Abstützung der Ventilfedern 21 A bzw. 21 B.
Fig. 4a zeigt das Pleuel 1 bzw. die Längenverstelleinrichtung 7 in einem zweiten Zustand zum Einstellen einer minimalen wirksamen Pleuellänge, in welchem die, bezogen auf die Darstellung, obere Steuerventileinrichtung 14B geschlossen ist (der Ventilkörper 20B liegt am Ventilsitz 22B an), während die untere Steuerventileinrichtung 14A geöffnet ist.
Somit ist ein Hydraulikmediumabfluss aus dem Hydraulikkanal 1 1 B gesperrt. Der Hydraulikkanal 1 1A ist freigegeben, der in diesem Schnitt jedoch nicht sichtbar ist.
In Fig. 4b ist das Pleuel 1 bzw. die Längenverstelleinrichtung 7 in einem ersten Zustand zum Einstellen einer maximalen wirksamen Pleuellänge dargestellt, in welchem die obere Steuerventileinrichtung 14B geöffnet ist (der Ventilkörper 20B ist vom Ventilsitz 22B abgehoben) während die untere Steuerventileinrichtung 14A geschlossen ist.
Aufgrund der hohen Drücke im zugehörigen hydraulischen Arbeitsraum 10A bzw. lOB, die bis zu 3.000 bar betragen können, kann es beim Umschalten der Längenverstelleinrichtung 7, insbesondere jeweils beim Öffnen einer der beiden Steuerventileinrichtungen 14A und 14B zu einem plötzlichen, schlagartigen Ausströmen bzw. „Herausschießen“ von Hydraulikmedium mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus dem zugehörigen Arbeitsraum 10A bzw. 10B in den zugehörigen Hydraulikkanal 1 1A bzw. 11 B kommen. Um eine Beschädigung der Ventilkörper 20A und 20B sowie der Ventilfedern 21A und 21 B durch ein Auftreffen von Hydraulikmedium mit hoher Geschwindigkeit auf diese Bauteile zu vermeiden, vor allem durch Kavitation, weisen die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B jeweils erfindungsgemäß einen gegenüber einer Einmündungsöffnung des Hydraulikkanals 1 1 A bzw. 11 B liegenden, geschlossenen Außenwandabschnitt 25A bzw. 25B auf, welche anhand der Fig. 5 und 6 gut erkennbar sind.
In Fig. 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 4a im Bereich der oberen Steuerventileinrichtung 14B dargestellt, wobei sowohl der erste Zustand zur Einstellung der maximalen wirksamen Pleuellänge als auch der zweite Zustand zur Einstellung der minimalen wirksamen Pleuellänge angedeutet sind. Fig. 6 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt dieses Bereichs aus Fig. 5 in einem perspektivischen Halbschnitt aus einer anderen Perspektive.
Anhand dieser beiden Figuren ist gut erkennbar, wie der Hydraulikkanal 1 1 B, der in seinem an die Ventilausnehmung 6B angrenzenden Abschnitt als Drossel 18B ausgebildet ist und in diesem Bereich einen auf 25% gegenüber einem vorherigen Abschnitt reduzierten Durchströmungsquerschnitt aufweist, an einer Einmündungsöffnung 29B (vgl. Fig. 6) in die Ventilausnehmung 6B einmündet, erfindungsgemäß gegenüberliegend von dem geschlossen ausgebildeten Außenwandabschnitt 25B.
Der geschlossene Außenwandabschnitt 25B bildet dabei zusammen mit dem die Einmündungsöffnung 29B umgebenden Innenwandabschnitt 27A einen Strömungskanal in Form eines Ringraums aus, wobei der Strömungskanal gemäß der Erfindung derart konfiguriert ist, dass das mit einer ersten Strömungsrichtung S1 aus dem Hydraulikkanal 1 1 B austretende Hydraulikmedium in eine zweite Strömungsrichtung S2 umgelenkt wird, welche bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse L2 verläuft.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße, geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt 25B sich zumindest teilweise über den Ventilkörper 20B und die Ventilfeder 21 B erstreckt und den Ventilraum 31 B hülsenförmig und in Umfangsrichtung vollständig umgibt, kann ein direktes Auftreffen des Hydraulikmediums auf dem Ventilkörper 20B und der Ventilfeder 21 B vermieden werden und damit die Gefahr von Beschädigungen dieser Bauteile reduziert werden.
Dadurch kann das Hydraulikmedium zunächst in dem in Umfangsrichtung vollständig geschlossen ausgebildeten Ringraum verteilt werden, bevor es dann um 90° umgelenkt werden kann, um parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse L2 in Richtung einer nicht erkennbar dargestellten Eintrittsöffnung zu strömen und dann durch diese hindurch in den Ventilraum 31 B einzutreten. Nach dem Umströmen von Ventilkörper 20B und Betätigungskörper 23B kann das Hydraulikmedium dann weiter in Richtung des Betätigungsmittels 16 in einen Drainage-Hydraulikkanal aus dem Ventilraum 31 B ausströmen. Der Hydraulikkanal 1 1 B der Steuerungsventileinrichtung 14B, insbesondere der letzte Abschnitt im Bereich der Drossel 18B, mündet dabei unter einem Einmündungswinkel von 90° in den Strömungskanal, insbesondere in einem Winkel von 90° zur Ventilausnehmungs-Längsachse L2.
Der geschlossene Außenwandabschnitt 25B ist in diesem Fall dabei durch eine Außenfläche eines zylinderförmigen Abschnitts der Verschlussschraube 9 der Ventileinrichtung 14B gebildet und reicht bis an eine Dichtfläche 26B heran, wodurch der Strömungskanal an einer ersten Seite in axialer Richtung geschlossen ist und Hydraulikmedium mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit in Richtung des Ventilkörpers 20B und an diesem vorbei in den Ventilraum 31 B geleitet wird. Weist ein erfindungsgemäßes Pleuel mehrere Ventileinrichtungen und mehrere Hydraulikkanäle auf, können diese mit unterschiedlichen Winkeln jeweils in die zugehörige Ventilausnehmung einmünden.
Anhand von Fig. 7, welche einen Ausschnitt eines Teilschnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich der unteren Steuerventileinrichtung 14A entlang einer anderen Schnittebene als in den Fig. 4a und 4b zeigt, ist beispielsweise erkennbar, dass der Hydraulikkanal 1 1A nur mit einem Einmündungswinkel a = 85° einmündet.
Vorzugsweise münden jedoch beide Hydraulikkanäle 1 1A und 1 1 B, wie in Fig. 8 dargestellt, welche einen Ausschnitt eines Längsschnitts entlang einer senkrecht zu einer Kurbelwellenachse orientierten Ebene durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich oberhalb der Ventileinrichtungen 14A und 14B der Längenverstelleinrichtung 7 oberhalb des großen Pleuelauges 3 zeigt, jeweils derart in die zugehörige Ventilausnehmung 6A bzw. 6B ein, dass eine Hydraulikkanal- Längsachse des an die Ventilausnehmung 6A bzw. 6B angrenzenden Abschnitts die zugehörige Ventilausnehmungs-Längsachse schneidet. Dadurch kann das Erzeugen eines Dralls im Hydraulikmediumstrom vermieden werden.
Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt eines Teilschnitts durch das erfindungsgemäße Pleuel aus den Fig. 1 und 2 im Bereich der unteren Steuerventileinrichtung 14A entlang einer weiteren Schnittebene, wobei in dieser Darstellung gut erkennbar ist, dass die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B, insbesondere jeweils die Verschlussschraube 9, in ihrem geschlossenen Außenwandabschnitt 25A bzw. 25B jeweils einen an einen radialen Absatz angrenzenden Freistich 28A bzw. 28B aufweisen. Mit diesen lässt sich jeweils eine verbesserte Umlenkung des Hydraulikmediums in Richtung Ventilkörper 20A erreichen.
Anhand von Fig. 9 ist ferner zu erkennen, dass die Steuerventileinrichtungen 14A und 14B, insbesondere die Ventilausnehmung 6A nierenförmige Vertiefungen 30A und 30B im Bereich des Ventilkörpers 20A bzw. 20B aufweisen, um ein Umströmen, insbesondere ein Hinterströmen, der Ventilkörper 20A und 20B bis an den Ventilsitz heran zu ermöglichen, um ein Festsaugen der Ventilkörper 20A und 20B am Ventilsitz zu vermeiden. Fig. 10 zeigt eine stark vereinfachte, schematisierte Darstellung in perspektivischer Ansicht im Wesentlichen von schräg oben auf bzw. in die Ventilausnehmung 6A der unteren Steuerventileinrichtung 14A, wobei in dieser Ansicht die vier, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten, nierenförmigen bzw. atomförmigen Vertiefungen 30A gut zu erkennen sind.
Neben den Vertiefungen 30A sind ferner drei ebenfalls nierenförmige Bypass- Durchgangsöffnungen bzw. Aussparungen 32A zu erkennen, welche im Bereich des Betätigungskörpers (hier nicht dargestellt) angeordnet sind und ebenfalls in Umfangsichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Diese ermöglichen eine verbesserte Umströmung des Betätigungskörpers, insbesondere einen größeren Volumenstrom von Hydraulikmedium beim Entleeren des zugehörigen hydraulischen Arbeitsraums 10A.
In Fig. 11 sind die Vertiefungen 30A sowie die Bypass-Durchgangsöffnungen 31 A zum besseren Verständnis nochmal in Seitenansicht mit dem Betätigungskörper 23A dargestellt.
Fig. 12 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Schnitts durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen längenverstellbaren Pleuels 40 entlang einer ersten Schnittebene X-X‘ analog zu Fig. 1 und Fig. 13 einen zweiten Schnitt entlang einer zweiten Schnittebene Y-Y‘ analog zu Fig. 1 durch das Pleuel 40, wobei funktionsgleiche, jedoch geometrisch unterschiedlich zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Bauteile mit einem Hochkomma gekennzeichnet sind.
Die Ventileinrichtungen 14A‘, 14B‘, 15A‘ und 15B‘ unterscheiden sich dabei im Wesentlichen dadurch von denen des vorbeschriebenen Pleuels 1 , dass bei diesen die Führungseinheit 33A bzw. 33B bzw. 34A bzw. 34B für die Ventilfeder 21 A‘ bzw. 21 B‘, jeweils nicht durch die Verschlussschraube 9 bzw. 9‘ gebildet wird, sondern durch eine am Boden der zugehörigen Ventilausnehmung abgestützte Hülse 33A bzw. 33B bzw. 34A bzw. 34B.
Ein weiterer Unterschied ist, dass der erfindungsgemäße, geschlossene Außenwandabschnitt 25A‘ bzw. 25B‘ der Steuerventileinrichtungen 14A‘ und 14B‘ jeweils durch eine Außenwandfläche 25A‘ bzw. 25B‘ einer Ventilsitzeinheit gebildet wird. In einer alternativen, in den Figuren nicht dargestellten Ausgestaltung kann der
Hydraulikkanal auch derart in die Ventilausnehmung einmünden, dass eine
Ventilausnehmungs-Längsachse eines letzten, an die Ventilausnehmung angrenzenden Hydraulikkanalabschnitts parallel zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung verläuft, insbesondere mit dieser zusammenfällt.
In einer weiteren möglichen, insbesondere alternativen, Ausgestaltung kann der
Strömungskanal auch dazu konfiguriert sein, das Hydraulikmedium in eine zweite Strömungsrichtung umzulenken, die senkrecht zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung verläuft. In einer weiteren möglichen, insbesondere alternativen, Ausgestaltung kann der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt der Ventileinrichtung, der den Ventilraum der Ventileinrichtung zumindest teilweise umgibt, sich, bezogen auf die Ventilausnehmungs- Längsachse der Ventilausnehmung, zumindest teilweise in einer Ebene senkrecht zur Ventilausnehmungs-Längsachse der Ventilausnehmung erstrecken. Die vorbeschriebenen Maßnahmen zur Vermeidung von Beschädigungen von Bauteilen einer Ventileinrichtung einer Längenverstelleinrichtung einer hydraulisch längenverstellbaren Pleuelstange eignen sich dabei nicht ausschließlich nur für Längenverstelleinrichtungen, die innerhalb eines Pleuelschafts angeordnet sind und eine teleskopartige Längenverstellung ermöglichen, wie bei den beschriebenen Ausführungsbespielen, sondern können prinzipiell auch, insbesondere gegeben falls unter Vornahme entsprechender, insbesondere trivialer Anpassungen, in längenverstellbaren Pleuelstangen eingesetzt werden, die beispielsweise wie in der DE 10 2012 020 999 A1 beschrieben ausgebildet sind.
Des Weiteren ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere konstruktiver Art, möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Bezuqszeichenliste , 40 längenverstellbare Pleuelstange
2 erster Pleuelteil
großes Pleuelauge
zweiter Pleuelteil
kleines Pleuelauge
A, 6B Steuerventilausnehmung
Längenverstelleinrichtung
A, 8B Rückschlagventilausnehmung
, 9‘, 24 Sicherungsmittel
0 Führungszylinder / Hydraulikzylinder
0A erster hydraulischer Arbeitsraum
0B zweiter hydraulischer Arbeitsraum
1A, 1 1 B Hydraulikkanal
2 Hydraulikmediumzuleitung
3 Betätigungsausnehmung
4A, 14B Steuerventileinrichtung
4A‘, 14B‘
5A, 15B Rückschlagventileinrichtung
5A‘, 15B‘
6, 16‘ Betätigungsmittel
7 mit zweiten Pleuelteil verbundener Hydraulikkolben8A, 18B Drossel
8B‘
9 Federelement
0A, 20B Ventilkörper
1A, 21 B Ventilfeder
1A‘, 21 B‘
2A, 22B Ventilsitz
2A‘, 22B‘
3A, 23B Betätigungskörper
5A, 25B geschlossener Außenwandabschnitt 25A‘, 25B‘
26A, 26B Dichtfläche
26A‘, 26B‘
27A, 27B Innenwandabschnitt 27A‘, 27B‘
28A, 28B Frei stich
29A, 29B Einmündungsöffnung 30A, 30B Vertiefung
31A, 31 B Ventilraum
32 A, 32 B Bypass-Durchgangsöffnung 33A, 33B Federführungselement 34A, 34 B
L wirksame Pleuellänge
Z Pleuellängsachse
L1 , L2 Steuerventillängsachse
51 erste Strömungsrichtung
52 zweite Strömungsrichtung a Einmündungswinkel

Claims

Patentansprüche
1. Längenverstell bares Pleuel (1 , 40) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei eine wirksame Pleuellänge (L) des Pleuels (1 , 40) veränderbar ist, wobei das Pleuel (1 , 40) zur Veränderung der wirk- samen Pleuellänge (L) eine hydraulische Längenverstelleinrichtung (7) aufweist, die
wenigstens einen hydraulischen Arbeitsraum (10A, 10B),
wenigstens einen Hydraulikkanal (1 1 A, 1 1 B) zum Abführen von Hydraulikme- dium aus dem hydraulischen Arbeitsraum (10A, 10B),
wenigstens eine Ventilausnehmung (6A, 6B) mit einer Ventilausnehmungs-
Längsachse(L1 , L2), und
eine in der Ventilausnehmung (6A, 6B) angeordnete Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘)mit einem Ventilraum (31 A, 31 B) aufweist;
wobei die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) zum Öffnen und/oder Sper- ren eines Hydraulikmediumabflusses aus dem hydraulischen Arbeitsraum (10A, 10B) ausgebildet ist, und
wobei der Hydraulikkanal (11 A, 1 1 B) in einem Strömungsweg zwischen der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) und dem hydraulischen Arbeitsraum (10A, 10B) angeordnet ist und mit einem ersten Ende an einer Einmündungsöffnung (29A, 29B) in einem Innenwandabschnitt (27A, 27B) der Ventilausnehmung (6A, 6B) in die Ventilausnehmung (6A, 6B) einmündet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) wenigstens einen, der Einmündungsöffnung (29A, 29B) gegenüberliegenden Au- ßenwandabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) aufweist, der wenigstens in einem Be- reich gegenüber von der Einmündungsöffnung (29A, 29B) geschlossen ausgebildet ist und den Ventilraum (31 A, 31 B) der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) zu- mindest teilweise umgibt, wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandab- schnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) zusam- men mit dem die Einmündungsöffnung (29A, 29B) umgebenden Innenwandab- schnitt (27A, 27B 27A‘, 27B‘) der Ventilausnehmung (6A, 6B) einen Strömungska- nal ausbildet, wobei der Strömungskanal dazu konfiguriert ist, aus dem Hydraulik- kanal (1 1A, 1 1 B) mit einer ersten Strömungsrichtung (S1 ) austretendes und in die Ventilausnehmung (6A, 6B) eintretendes Hydraulikmedium vor dem Eintritt in den Ventilraum (31 A, 31 B) der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) zumindest teil- weise in eine von der ersten Strömungsrichtung verschiedene zweite Strömungs- richtung (S2) umzulenken.
2. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 1 , dadurch kennzeichnet, dass der Strömungskanal dazu konfiguriert ist, das Hydraulikmedium in eine zweite Strömungsrichtung (S2) umzulenken, die parallel zur Ventilausnehmungs- Längsachse (L1 , L2) der Ventilausnehmung (6A, 6B) verläuft.
3. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass der Strömungskanal weiter dazu konfiguriert ist, eine Strömungsge- schwindigkeit eines aus dem Hydraulikkanal (1 1 A, 1 1 B) austretenden und in die Ventilausnehmung (6A, 6B) eintretenden Hydraulikmediums vor dem Eintritt in den Ventilraum (31 A, 31 B) der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) zu reduzieren.
4. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem an die Ventilausnehmung (6A, 6B) angrenzenden Hydraulikkanalabschnitt eine Drossel (18A, 18B, 18B‘) angeordnet ist oder dieser Hydraulikkanalabschnitt als Drossel (18A, 18B, 18B‘) ausgebildet ist.
5. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkanal (1 1 A, 11 B) über eine umfangsseitige Wand (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) der Ventilausnehmung (6A, 6B) in die Ventilausneh- mung (6A, 6B) einmündet, vorzugsweise mit einem Winkel von wenigstens 30°, 45°, 60°, 70°, 80° oder 85° zur Ventilausnehmungs-Längsachse (L1 , L2) der Ven- tilausnehmung (6A, 6B), insbesondere jedoch höchstens mit einem Winkel von 90° und damit senkrecht zur Ventilausnehmungs-Längsachse (L1 , L2) der Ventilaus- nehmung (6A, 6B).
6. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkanal (1 1 A, 11 B) derart in die Ventilausneh- mung (6A, 6B) einmündet, dass eine Hydraulikkanal-Längsachse des an die Ven- tilausnehmung (6A, 6B) angrenzenden Hydraulikkanalabschnitts die Ventilausneh- mungs-Längsachse (L1 , L2) der Ventilausnehmung (6A, 6B) schneidet, wobei die Hydraulikkanal-Längsachse des an die Ventilausnehmung (6A, 6B) angrenzenden Hydraulikkanalabschnitts insbesondere mit der Ventilausnehmungs-Längsachse (L1 , L2) in einer gemeinsamen Längsmittelebene der Ventilausnehmung (6A, 6B) liegt.
7. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) der Ventileinrichtung (14A, 14B; 14A‘, 14B‘), der den Ventilraum (31 A, 31 B) zumindest teilweise umgibt, bezogen auf die Ventilausnehmungs-Längsachse (L1 , L2) der Ventilausnehmung (6A, 6B), den Ventilraum (31 A, 31 B) zumindest teilweise in Umfangsrichtung umgibt.
8. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal ein sich, bezogen auf die Ventilaus- nehmungs-Längsachse (L1 , L2) der Ventilausnehmung, zumindest teilweise in axi- aler Richtung und zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckendes Ring- raumsegment oder ein sich zumindest teilweise in axialer Richtung und über den gesamten Umfang erstreckender Ringraum ist.
9. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal an einer ersten Seite geschlossen aus- gebildet ist und an einer gegenüberliegenden, zweiten Seite offen, wobei der Strö- mungskanal insbesondere über die zweite Seite mit dem Ventilraum (31 A, 31 B) flu- idkommunizierend verbunden ist.
10. Längenverstell bares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossen ausgebildete Außenwandabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘), der zusammen mit dem die Einmündungsöffnung (29A, 29B) um- gebenden Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) der Ventilausnehmung (6A, 6B) den Strömungskanal bildet, eine Nut und/oder eine Fase aufweist, insbesonde- re eine sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckende Nut und/oder ei- ne Fase, insbesondere einen an eine Schulter oder an einen sich in radialer Rich- tung erstreckenden Absatz angrenzenden Freistich (28A, 28B).
1 1. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) einen im Ventil- raum (31 A, 31 B) angeordneten, zum Öffnen der Ventileinrichtug entgegen einer Rückstellkraft, insbesondere entgegen einer Rückstellkraft einer Ventilfeder (21 A, 21 B, 21 A‘, 21 B‘), von einem Ventilsitz (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) entlang einer Ventil hubachse abhebbaren Ventilkörper (20A, 20B) aufweist, wobei der geschlossen ausgebildete Außenabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘), der mit dem die Einmündungsöffnung (29A, 29B) umgebenden Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) den Strömungskanal bildet, den Ventil- raum (31 A, 31 B) zumindest teilweise im Bereich des Ventilkörpers (20A, 20B) und/oder der Ventilfeder (21 A, 21 B, 21 A‘, 21 B‘) umgibt, wobei die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) mit der Ventilhubachse insbesondere parallel zur Ventilaus- nehmungs-Längsachse (L1 , L2) der Ventilausnehmung (6A, 6B) angeordnet ist.
12. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) eine Ventilsitzeinheit mit einem Ventilsitz (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) aufweist, wobei der geschlossen ausgebildete Au- ßenwandabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘), der zusammen mit dem die Einmün- dungsöffnung (29A, 29B) umgebenden Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) der Ventilausnehmung (6A, 6B) den Strömungskanal bildet, durch einen Außen- wandabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) der Ventilsitzeinheit gebildet ist.
13. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) eine Federführungsein- heit (34A, 34B) aufweist zur axialen Abstützung und/oder zur Führung der Ventilfe- der (21 A, 21 B, 21 A‘, 21 B‘), wobei der geschlossen ausgebildete Außenwandab- schnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘), der zusammen mit dem die Einmündungsöffnung (29A, 29B) umgebenden Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) der Ventilaus- nehmung (6A, 6B) den Strömungskanal bildet, durch einen Außenwandabschnitt (25A, 25B, 25A‘, 25B‘) der Federführungseinheit (34A, 34B) gebildet ist.
14. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) ein Sicherungs- mittel (9, 9‘) aufweist, insbesondere eine Verschlussschraube (9, 9‘), mittels wel- cher Teile der Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) oder die gesamte Ventilein- richtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) gegen ein Herausfallen aus der Ventilausnehmung (6A, 6B) gesichert sind, wobei insbesondere das Sicherungsmittel (9, 9‘) zur axia- len Abstützung und/oder zur Führung der Ventilfeder (21 A, 21 B, 21 A‘, 21 B‘) aus- gebildet ist.
15. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Ventilsitz (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) des Ventilkör- pers (20A, 20B) angrenzender und/oder den Ventilkörper (20A, 20B) im Bereich des Ventilsitzes (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) zumindest teilweise mantelförmig umge- bender Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) wenigstens eine sich zumindest über einen definierten Bereich in Umfangsrichtung und zumindest in radialer Rich- tung nach außen und in axialer Richtung erstreckende Vertiefung (30A, 30B) auf- weist, vorzugsweise wenigstens eine Vertiefung (30A, 30B) mit einem halbkreis- förmigen, halbellipsenförmigen, nierenförmigen oder atomförmigen Radialquer- schnitt, insbesondere mehrere, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordne- te derartige Vertiefungen (30A, 30B).
16. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B‘) eine betätigbare Steuerventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B) ist, insbesondere eine mittels eines stangenartigen, axial verschiebbaren, Betätigungselementes (16, 16‘) betätigbare Steuerventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B), wobei der Ventilkörper (20A, 20B) der Steuerventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B) in einer ersten Betätigungspositi- on des stangenartigen Betätigungselements (16, 16‘) vom Ventilsitz (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) abgehoben ist und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem Hydraulik- raum über den Hydraulikkanal (11 A, 1 1 B), in die Ventilausnehmung (6A, 6B) und durch den Ventilraum (31 A, 31 B) hindurch geöffnet ist, und in einer zweiten Betäti- gungsposition des Betätigungselements (16) der Ventilkörper (20A, 20B) der Steu- erventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B) am Ventilsitz (22A, 22B; 22A‘, 22B‘) an- liegt und ein Hydraulikmediumabfluss aus dem Hydraulikraum über den Hydraulik- kanal (1 1 A, 1 1 B), in die Ventilausnehmung (6A, 6B) und durch den Ventilraum (31 A, 31 B) hindurch gesperrt ist.
17. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (14A, 14B, 14A‘, 14B) ferner einen Betätigungs- körper (23A, 23B) aufweist, der zwischen dem Ventilkörper (20A, 20B) und dem stangenartigen Betätigungselement (16, 16‘) angeordnet ist, und der insbesondere zur mechanischen Übertragung einer Betätigung des Betätigungselements (16, 16‘) auf den Ventilkörper (20A, 20B) dient.
18. Längenverstellbares Pleuel (1 , 40) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einen Ventilsitz (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) des Betätigungskörpers (23A, 23B) angrenzender und/oder den Betätigungskörper (23A, 23B) im Bereich des zu- gehörigen Ventilsitzes (22A, 22B, 22A‘, 22B‘) zumindest teilweise mantelförmig umgebender Innenwandabschnitt (27A, 27B, 27A‘, 27B‘) wenigstens eine sich zu- mindest über einen definierten Bereich in Umfangsrichtung und zumindest in radia- ler Richtung nach außen und in axialer Richtung erstreckende Bypass- Durchgangsöffnung (32A, 32B) aufweist, vorzugsweise wenigstens eine Bypass- Durchgangsöffnung (32A, 32B) mit einem halbkreisförmigen, halbellipsenförmigen, nierenförmigen oder atomförmigen Radialquerschnitt, insbesondere mehrere, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete derartige Bypass- Durchgangsöffnungen (33A, 33B).
19. Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem län- genverstellbaren Pleuel (1 , 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Hubkolbenmaschine nach An- spruch 19.
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