DE102019101876A1

DE102019101876A1 - Connecting rod for an internal combustion engine with variable compression and method for producing a connecting rod

Info

Publication number: DE102019101876A1
Application number: DE102019101876.5A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schulze; Manfred Pöpperl; Alexander Mudra
Original assignee: Eco Holding 1 GmbH
Current assignee: Eco Holding 1 GmbH
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pleuel (1) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, umfassend eine Exzenter-Verstelleinrichtung (2) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (2) einen mit einem Exzenterhebel (3) zusammenwirkenden und drehfest verbundenen Exzenter (4) aufweist, in welchem ein Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung (2) weist zwei Hydraulikkammern (14, 15) mit jeweils einem Kolben (6, 7) auf, der in einer Zylinderbohrung (8, 9) verschiebbar geführt und mit einer Stützstange (10, 11) verbunden ist, welche am anderen Ende mit dem Exzenterhebel (3) verbunden ist.Erfindungsgemäß ist der Kolben (6, 7) als eine Kugel (28) ausgebildet und dichtet mittels eines an der Kugel (28) dicht anliegenden Dichtelements (32, 44) die Zylinderbohrung (8, 9) ab.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels (1).The invention relates to a connecting rod (1) for an internal combustion engine with variable compression, comprising an eccentric adjusting device (2) for adjusting an effective connecting rod length. 4), in which a piston pin of a cylinder piston can be received. The eccentric adjustment device (2) has two hydraulic chambers (14, 15), each with a piston (6, 7), which is displaceably guided in a cylinder bore (8, 9) and connected to a support rod (10, 11), which is connected at the other end to the eccentric lever (3). According to the invention, the piston (6, 7) is designed as a ball (28) and seals the cylinder bore (8.) by means of a sealing element (32, 44) which lies tightly against the ball (28) , 9). The invention further relates to a method for producing a connecting rod (1).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft einen Pleuel mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuellänge für eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pleuels und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Pleuel.The invention relates to a connecting rod with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length for an internal combustion engine with an adjustable compression ratio, a method for producing such a connecting rod and an internal combustion engine with such a connecting rod.

Stand der TechnikState of the art

Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuellänge bekannt.In internal combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine. The compression ratio is generally understood to mean the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In the case of internal combustion engines with spark ignition, in particular gasoline engines, which have a fixed compression ratio, the compression ratio may, however, only be chosen so high that so-called “knocking” of the internal combustion engine is avoided during full load operation. However, the compression ratio with higher values could be selected for the much more frequently occurring part-load range of the internal combustion engine, that is to say with a low cylinder charge, without “knocking” occurring. The important part-load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio can be variably adjusted. Systems with variable connecting rod lengths are known, for example, for adjusting the compression ratio.

Die DE 10 2015 212 139 A1 offenbart eine Einrichtung zum Betätigen eines an einem Exzenterkörper angreifenden Exzenterhebels einer Vorrichtung zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Einrichtung umfasst einen längsverschiebbar innerhalb einer mit einem Hydraulikfluid beaufschlagten Bohrung eines Pleuels angeordneten Stellkolben und eine Kolbenstange, die mit einem ersten Endabschnitt gelenkig mit einer Betätigungslasche des Exzenterhebels verbunden und mit einem zweiten Endabschnitt mit dem Stellkolben verbunden ist. Die Kolbenstange ist starr mit dem Kolben verbunden, wobei eine umlaufende Dichtfläche des Stellkolbens ballig ausgebildet ist. Der Stellkolben ist tonnenförmig ausgebildet. Durch die Balligkeit der Dichtfläche ist die Gestalt des Stellkolbens an einen erforderlichen Schwenkbereich der Kolbenstange angepasst, so dass eine Verkippung der Kolbenstange nicht durch den Stellkolben in der Bohrung verhindert wird.The DE 10 2015 212 139 A1 discloses a device for actuating an eccentric lever acting on an eccentric body of a device for changing a compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating piston internal combustion engine. The device comprises an actuating piston which is arranged to be longitudinally displaceable within a bore of a connecting rod which is acted upon by a hydraulic fluid, and a piston rod which is articulated with a first end section to an actuating lug of the eccentric lever and is connected with the actuating piston with a second end section. The piston rod is rigidly connected to the piston, a circumferential sealing surface of the actuating piston being spherical. The actuating piston is barrel-shaped. Due to the crowning of the sealing surface, the shape of the actuating piston is adapted to a required swiveling range of the piston rod, so that tilting of the piston rod is not prevented by the actuating piston in the bore.

Bei einer ähnlichen, in der DE 10 2016 205 745 A1 offenbarten, Einrichtung ist der Stellkolben selbst nicht mehr in seinem Führungszylinder eingepasst und geführt. Vielmehr wird die Führungs- und Dichtungsaufgabe von dem in einer Nut eingesetzten Dichtelement übernommen. Der Stellkolben dient somit nur noch zur Fixierung des Dichtelementes am Stellkolben im Führungszylinder. Um eine gute Dichtungswirkung bei gleichzeitig nicht zu geringen Reibkräften zu erzielen, wird die Außenkontur des Dichtelementes ballig ausgeführt.In a similar one, in the DE 10 2016 205 745 A1 disclosed device, the actuating piston itself is no longer fitted and guided in its guide cylinder. Rather, the management and sealing task is performed by the sealing element used in a groove. The actuating piston thus only serves to fix the sealing element on the actuating piston in the guide cylinder. In order to achieve a good sealing effect with friction forces that are not too low, the outer contour of the sealing element is spherical.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pleuel mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung mit Hydraulikzylindern zu schaffen, das einfach zu montieren und hoch belastbar ist.An object of the invention is to provide a connecting rod with an eccentric adjustment device with hydraulic cylinders, which is easy to assemble and highly resilient.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pleuels anzugeben.Another object is to provide a method for producing such a connecting rod.

Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The above objects are achieved with the features of the independent claims.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable configurations and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, umfassend ein Hublagerauge zur Anbindung des Pleuels an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, ein Pleuellagerauge zur Anbindung des Pleuels an einen Zylinderkolben der Brennkraftmaschine, und eine Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Dabei weist die Exzenter-Verstelleinrichtung einen mit einem Exzenterhebel zusammenwirkenden und drehfest verbundenen Exzenter auf, in welchem ein Kolbenbolzen des Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung weist zwei Hydraulikkammern mit jeweils einem Kolben auf, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist, welche am anderen Ende mit dem Exzenterhebel verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Kolben als eine Kugel ausgebildet und dichtet mittels eines an der Kugel dicht anliegenden Dichtelements die Zylinderbohrung ab.According to one aspect of the invention, a connecting rod for an internal combustion engine with variable compression is proposed, comprising a lifting bearing eye for connecting the connecting rod to a crankshaft of the internal combustion engine, a connecting rod bearing eye for connecting the connecting rod to a cylinder piston of the internal combustion engine, and an eccentric adjustment device for adjusting an effective one Connecting rod length. The eccentric adjusting device has an eccentric which cooperates with an eccentric lever and is connected in a rotationally fixed manner, in which a piston pin of the cylinder piston can be received. The eccentric adjustment device has two hydraulic chambers, each with a piston, which is displaceably guided in a cylinder bore and is connected to a support rod which is connected to the eccentric lever at the other end. According to the invention, the piston is designed as a ball and seals off the cylinder bore by means of a sealing element lying tightly against the ball.

Die Exzenter-Verstelleinrichtung des erfindungsgemäßen Pleuels umfasst Stützstangen, bei denen die in den Hydraulikkammern geführten Kolben eine Kugelform aufweisen. Dadurch kann das bei herkömmlichen zylindrischen Kolbenformen vorgesehene Spiel in der Zylinderbohrung, um ein Klemmen der Kolben bei Verformungen der Zylinderbohrungen durch die Druckverhältnisse zu verhindern, wesentlich reduziert werden. Dieses wiederum verringert die Leckage an Hydraulikflüssigkeit in den Zylinderbohrungen durch zu großes Spiel der Kolben. Da die Kugel auch bei Verkippen der Stützstange in der Zylinderbohrung auf Grund der Bewegung des Exzenterhebels immer den Abstand zur Zylinderwand beibehält, wird die Dichtwirkung durch den Kolben immer gleichmäßig beibehalten.The eccentric adjustment device of the connecting rod according to the invention comprises support rods in which the pistons guided in the hydraulic chambers have a spherical shape. As a result, the play in the cylinder bore provided in conventional cylindrical piston shapes can be substantially reduced in order to prevent the pistons from jamming when the cylinder bores are deformed by the pressure conditions. This in turn reduces the leakage of hydraulic fluid in the cylinder bores due to excessive play Piston. Since the ball always remains at a distance from the cylinder wall due to the movement of the eccentric lever even when the support rod in the cylinder bore is tilted, the sealing effect is always maintained evenly by the piston.

Zusätzlich kann vor oder hinter der Kugel in Bezug auf das Stangenteil der Stützstange ein Dichtelement angeordnet sein, um eine zuverlässigen und effektiven Betrieb des Kolbens in der Hydraulikkammer sicherzustellen. Das Dichtelement kann durch einen Sicherungsring oder ein Halteelement gegen ein Lösen aus seiner vorgesehenen Position gesichert werden. Bei einer Anordnung in Richtung Boden der Hydraulikkammer kann das Dichtelement mittels eines mit der Kugel verbundenen Anschlagselements in seiner Position gehalten werden. Auch kann das Dichtelement durch ein Versteifungselement, beispielsweise in Form eines Blechrings, in seiner Funktion unterstützt werden, sodass es auch bei höheren Drücken seine Form beibehält.In addition, a sealing element can be arranged in front of or behind the ball with respect to the rod part of the support rod in order to ensure reliable and effective operation of the piston in the hydraulic chamber. The sealing element can be secured against loosening from its intended position by a locking ring or a holding element. In the case of an arrangement in the direction of the bottom of the hydraulic chamber, the sealing element can be held in its position by means of a stop element connected to the ball. The function of the sealing element can also be supported by a stiffening element, for example in the form of a sheet metal ring, so that it maintains its shape even at higher pressures.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stützstange als gebaute Stützstange ausgebildet sein. Vorteilhaft kann auf diese Weise die Stützstange aus einfachen Bauteilen modular zusammengesetzt sein, statt in aufwendigen Prozessen als Drehteil/Frästeil hergestellt zu werden. Geeignete Materialien können in günstiger Weise für die Bauteile Gelenkteil, Stangenteil, und Kolben vorgesehen werden, welche dann durch unterschiedliche geeignete Verbindungsprozesse mit geringem Aufwand verbunden werden können. Ein solches Herstellungsverfahren kann kostengünstiger sein, als eine einstückige Herstellung der Stützstange mit Kolben, da die Fertigung flexibler ist und besser auf unterschiedliche Bauformen sich einstellen kann. Das Gelenkteil zur Anbindung an den Exzenterhebel und die Kugel als Kolben können an das Stangenteil der Stützstange beispielsweise vorrichtungsgestützt angeschweißt, insbesondere reibgeschweißt sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Stangenteil mit dem Gelenkteil einstückig hergestellt sein und nur die Kugel an das Stangenteil angeschweißt sein. Durch eine solch gebaute Stützstange ist eine kostengünstige Herstellung der Stützstange mit Kolben möglich.According to an advantageous embodiment, the support rod can be designed as a built support rod. In this way, the support rod can advantageously be composed of simple components in a modular manner, instead of being produced as a turned part / milled part in complex processes. Suitable materials can be provided in a favorable manner for the components joint part, rod part, and piston, which can then be connected with little effort using different suitable connection processes. Such a manufacturing method can be more cost-effective than a one-piece manufacturing of the support rod with pistons, since the manufacturing is more flexible and can adapt better to different designs. The joint part for connection to the eccentric lever and the ball as a piston can be welded to the rod part of the support rod, for example with the aid of a device, in particular friction-welded. In an alternative embodiment, the rod part can be produced in one piece with the joint part and only the ball can be welded to the rod part. A support rod constructed in this way enables the support rod to be manufactured cost-effectively with a piston.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stützstange ein Stangenteil umfassen, an dessen einem Ende ein Gelenkteil und an dessen anderem Ende die Kugel angeordnet ist. Dabei kann das Stangenteil mit dem Gelenkteil und der Kugel fest verbunden sein. Bevorzugt kann das Stangenteil mit dem Gelenkteil und/oder der Kugel mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere mittels eines Reibschweißverfahrens, verbunden sein.According to an advantageous embodiment, the support rod can comprise a rod part, at one end of which a joint part and at the other end of which the ball is arranged. The rod part can be firmly connected to the joint part and the ball. The rod part can preferably be connected to the joint part and / or the ball by means of a welding process, in particular by means of a friction welding process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement auf der dem Stangenteil zugewandten Seite der Kugel angeordnet sein und mittels eines Sicherungsrings an der Kugel gehalten sein. Dabei kann das Dichtelement zwischen der Kugel und dem Sicherungsring angeordnet sein, wobei der Sicherungsring mit dem Stangenteil dicht verbunden ist. Dabei kann insbesondere eine Verbindungsfläche zwischen dem Dichtelement und dem Sicherungsring als Kugelsektor ausgebildet sein. Durch das Dichtelement vor der Kugel kann eine zuverlässige Abdichtung des Kolbens in der Zylinderbohrung auch bei verkippter Stützstange in der Zylinderbohrung sichergestellt werden. Die Ausbildung der Verbindungsfläche zwischen Dichtelement und Sicherungsring als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in einem Mittelpunkt der Kugel ermöglicht bei Verkippen der Stützstange ein leichtes Gleiten des Dichtelements auf der Verbindungsfläche durch die Verkippung und damit eine weitere günstige Dichtwirkung auch bei Bewegungen der Stützstange in der Zylinderbohrung.According to an advantageous embodiment, the sealing element can be arranged on the side of the ball facing the rod part and can be held on the ball by means of a securing ring. The sealing element can be arranged between the ball and the locking ring, the locking ring being tightly connected to the rod part. In particular, a connecting surface between the sealing element and the securing ring can be designed as a spherical sector. The sealing element in front of the ball ensures reliable sealing of the piston in the cylinder bore, even when the support rod is tilted in the cylinder bore. The formation of the connecting surface between the sealing element and the locking ring as a spherical sector with a center in a center of the ball allows the sealing element to slide easily on the connecting surface due to the tilting when the support rod is tilted, and thus a further favorable sealing effect even when the support rod moves in the cylinder bore.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine dem offenen Ende der Zylinderbohrung zugewandte Seite des Dichtelements ein Versteifungselement aufweisen, welches als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in einem Mittelpunkt der Kugel ausgebildet ist und an der Verbindungsfläche zwischen dem Dichtelement und dem Sicherungsring angeordnet ist. According to an advantageous embodiment, a side of the sealing element facing the open end of the cylinder bore can have a stiffening element which is designed as a spherical sector with a center in a center of the ball and is arranged on the connecting surface between the sealing element and the securing ring.

Dazu kann zwischen dem Versteifungselement und dem Stangenteil eine ringförmig umlaufende Aussparung ausgebildet sein. Das Versteifungselement sorgt für eine zusätzliche Unterstützung der Dichtwirkung des Dichtelements gerade bei höheren Hydraulikdrücken in der Hydraulikkammer. Durch die Aussparung zwischen Versteifungselement und Stangenteil ist eine gewisse Beweglichkeit des Dichtelements mit Versteifungselement bei einem Verkippen der Stützstange gewährleistet. Damit kann eine günstige Dichtwirkung des Kolbens sichergestellt werden.For this purpose, an annular circumferential recess can be formed between the stiffening element and the rod part. The stiffening element provides additional support for the sealing effect of the sealing element, especially at higher hydraulic pressures in the hydraulic chamber. The recess between the stiffening element and the rod part ensures a certain mobility of the sealing element with the stiffening element when the support rod tilts. This can ensure a favorable sealing effect of the piston.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement auf der dem Stangenteil abgewandten Seite der Kugel angeordnet sein und mittels eines Anschlagselements an der Kugel gehalten sein, wobei das Anschlagselement mit der Kugel fest verbunden ist. Dabei kann insbesondere eine Verbindungsfläche zwischen dem Anschlagselement und dem Dichtelement als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in einem Mittelpunkt der Kugel ausgebildet sein. Auch mit dem Dichtelement hinter der Kugel bezogen auf das Stangenteil der Stützstange kann eine zuverlässige Dichtwirkung des Kolbens erreicht werden. Das Dichtelement kann mittels des Anschlagselements zuverlässig gegen ein Abziehen von der Kugel gesichert sein. Durch die Ausbildung der Verbindungsfläche zwischen Anschlagselement und Kugel als Kugelsektor kann eine zuverlässige Dichtwirkung auch bei verkippter Stützstange in der Zylinderbohrung sichergestellt werden, da sich das Dichtelement auf der Kugeloberfläche zwischen Anschlagselement und Kugel in einem begrenzten Winkelbereich verschieben lässt. Das Anschlagselement verhindert auch ein Aufschlagen des Dichtelements auf den Boden der Zylinderbohrung.According to an advantageous embodiment, the sealing element can be arranged on the side of the ball facing away from the rod part and can be held on the ball by means of a stop element, the stop element being firmly connected to the ball. In particular, a connecting surface between the stop element and the sealing element can be designed as a spherical sector with a center in a center of the ball. A reliable sealing effect of the piston can also be achieved with the sealing element behind the ball in relation to the rod part of the support rod. The sealing element can be reliably secured against being pulled off the ball by means of the stop element. By designing the connecting surface between the stop element and the ball as a spherical sector, a reliable sealing effect can be achieved even when the support rod is tilted Cylinder bore can be ensured because the sealing element on the ball surface between the stop element and ball can be moved within a limited angular range. The stop element also prevents the sealing element from hitting the bottom of the cylinder bore.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement auf der dem Stangenteil abgewandten Seite der Kugel angeordnet sein und mittels eines Anschlagselements an der Kugel gehalten sein, wobei das Anschlagselement mit der Kugel fest verbunden ist. Dabei kann zwischen dem Anschlagselement und dem Dichtelement ein Halteelement angeordnet sein, Insbesondere kann dabei eine Verbindungsfläche zwischen dem Anschlagselement und dem Halteelement als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in einem Mittelpunkt der Kugel ausgebildet sein. Das Halteelement kann eine Verdrehsicherung des Dichtelements darstellen, da die Verbindungsfläche zwischen Halteelement und Dichtelement senkrecht zur Achse der Stützstange ausgeführt ist. Die Ausbildung der Verbindungsfläche zwischen Halteelement und Anschlagselement als Kugelsektor kann dagegen eine sichere Positionierung des Halteelements gewährleisten, da das Halteelement sich so bei Verkippen der Stützstange in der Zylinderbohrung in gewissen Grenzen verschieben lässt und jedoch trotzdem die Haltewirkung gegenüber dem Dichtelement beibehält.According to an advantageous embodiment, the sealing element can be arranged on the side of the ball facing away from the rod part and can be held on the ball by means of a stop element, the stop element being firmly connected to the ball. In this case, a holding element can be arranged between the stop element and the sealing element. In particular, a connecting surface between the stop element and the holding element can be designed as a spherical sector with a center in a center of the ball. The holding element can represent an anti-rotation device for the sealing element, since the connecting surface between the holding element and the sealing element is designed perpendicular to the axis of the support rod. The formation of the connecting surface between the holding element and the stop element as a spherical sector, on the other hand, can ensure a secure positioning of the holding element, since the holding element can be displaced within certain limits when the support rod is tilted in the cylinder bore and still maintains the holding effect with respect to the sealing element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement in axialer Richtung einen Schlitz aufweisen. Ein geschlitztes Dichtelement kann günstigerweise nach Montage der übrigen Elemente der Stützstange aufgebracht werden. Insbesondere können die Schweißprozesse zum Anbringen des Gelenkteils und der Kugel, bzw. des Anschlagelements vor Aufbringen des Dichtelements erfolgen. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dichtelement während der Montage der Stützstange möglicherweise beschädigt wird. Auch kann das Dichtelement bei Beschädigung oder Verschleiß leichter ausgetauscht werden.According to an advantageous embodiment, the sealing element can have a slot in the axial direction. A slotted sealing element can advantageously be applied after assembly of the remaining elements of the support rod. In particular, the welding processes for attaching the joint part and the ball or the stop element can take place before applying the sealing element. This can prevent the sealing element from being damaged during assembly of the support rod. The sealing element can also be replaced more easily in the event of damage or wear.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenteil als Rohr ausgebildet sein. Ein Rohr stellt ein sehr kostengünstiges Bauteil dar, da es als Normware verfügbar ist. Außerdem weist ein Rohr als Stangenteil ein günstiges Gewicht im Vergleich zu einem Bauteil aus Vollmaterial auf bei gleichzeitig hoher Biegesteifigkeit.According to an advantageous embodiment, the rod part can be designed as a tube. A pipe is a very inexpensive component because it is available as standard goods. In addition, a tube as a rod part has a favorable weight in comparison to a component made of solid material with high bending rigidity at the same time.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Querschnitt des Stangenteils polygon ausgebildet sein. Auf diese Weise lassen sich Stangenteile in günstiger Weise mit einem auf Biegesteifigkeit günstig ausgebildetem Flächenmoment darstellen. Die polygone Form kann geeignet an die kräftemäßigen Anforderungen ausgewählt werden. Auch sind verschiedene Geometrien als Normteile verfügbar.According to an advantageous embodiment, a cross section of the rod part can be polygonal. In this way, rod parts can be represented in a favorable manner with a surface moment that is designed to be particularly rigid. The polygonal shape can be selected to suit the strength requirements. Various geometries are also available as standard parts.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gelenkteil als Kugel ausgebildet sein. Eine Kugel gewährleistet hohe geometrische Freiheit beim Anbinden des Kolbens. Dadurch können Fertigungstoleranzen beim späteren Betrieb in geeigneter Weise ausgeglichen werden. Insbesondere kann die Kugel ganz oder wenigstens stellenweise da, wo es zum Vermeiden möglichen Verschleißes günstig ist, gehärtet sein. Eine Kugel als Gelenkteil stellt eine geeignete und kostengünstige Verbindungskomponente zwischen Stützstange und Exzenterhebel dar. Auf diese Weise kann auch eine hohe geometrische Freiheit bei der Bewegung des Exzenterhebels gewährleistet werden. Fertigungstoleranzen können günstigerweise ausgeglichen werden.According to an advantageous embodiment, the joint part can be designed as a ball. A ball ensures high geometric freedom when connecting the piston. This allows manufacturing tolerances to be compensated for in a suitable manner during later operation. In particular, the ball can be hardened completely or at least in places where it is favorable to avoid possible wear. A ball as a joint part represents a suitable and inexpensive connection component between the support rod and the eccentric lever. In this way, a high degree of geometric freedom can also be guaranteed when the eccentric lever moves. Manufacturing tolerances can advantageously be compensated for.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenteil mit dem Gelenkteil einteilig ausgebildet sein. Eine solche Stützstange stellt eine günstige Alternative mit direkt angeformtem Gelenkteil dar. Insbesondere kann dabei das Gelenkteil als Kugel ausgebildet sein, sodass eine Kugelstange dafür eingesetzt werden kann.According to an advantageous embodiment, the rod part can be formed in one piece with the joint part. Such a support rod represents an inexpensive alternative with a directly integrally formed joint part. In particular, the joint part can be designed as a ball, so that a ball rod can be used for it.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels vorgeschlagen, umfassend wenigstens die Schritte, - Herstellen einer Stützstange mit Gelenkteil, Stangenteil, Kugel, sowie Dichtelement, Sicherungsring oder Anschlagselement und/oder Halteelement, gefolgt von - Montieren von Dichtelement, Sicherungsring, - Anbringen der Kugel an der Stützstange, - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Kugel und Stützstange, oder, je nach Ausführungsbeispiel der Stützstange, gefolgt von - Anbringen der Kugel an der Stützstange, - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Kugel und Stützstange, - Montieren von Dichtelement, Anschlagselement und/oder Halteelement, und - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Anschlagselement und Kugel. Auf diese Weise ist eine besonders effektive und kostengünstige Fertigung der Stützstange mit Kolben und damit auch eines Pleuels mit Exzenter-Verstelleinrichtung möglich. Es können so günstige Montage- und Fertigungsabläufe sichergestellt werden.According to a further aspect of the invention, a method for producing a connecting rod is proposed, comprising at least the steps, - producing a support rod with a joint part, rod part, ball, and sealing element, locking ring or stop element and / or holding element, followed by - assembly of sealing element, locking ring , - attaching the ball to the support rod, - establishing a fixed connection between the ball and support rod, or, depending on the embodiment of the support rod, followed by - attaching the ball to the support rod, - establishing a fixed connection between the ball and support rod, - assembling Sealing element, stop element and / or holding element, and - Establish a firm connection between the stop element and ball. In this way, a particularly effective and inexpensive manufacture of the support rod with a piston and thus also a connecting rod with an eccentric adjustment device is possible. In this way, favorable assembly and manufacturing processes can be ensured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Stützstange wenigstens mit dem Gelenkteil und/oder wenigstens mit der Kugel und/oder dem Anschlagsteil mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Reibschweißverfahrens, verbunden werden. Das Reibschweißverfahren stellt, insbesondere für Serienprozesse mit hohen Stückzahlen, ein kostengünstiges Fügeverfahren dar. So können die Kolben des Pleuels besonders gut in einem automatisierten Serienmontageprozess hergestellt werden.According to an advantageous embodiment, the support rod can be connected at least to the joint part and / or at least to the ball and / or the stop part by means of a welding process, in particular a friction welding process. The friction welding process is a cost-effective joining process, especially for series processes with large quantities. For example, the connecting rod pistons can be manufactured particularly well in an automated series assembly process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Stangenteil mit dem Gelenkteil oder der Kugel einteilig gefertigt werden und/oder die Kugel oder das Gelenkteil als separates Bauteil mit dem Stangenteil verbunden werden. Auf diese Weise lässt sich der Montageprozess der Stützstange geeignet vereinfachen und dennoch der Vorteil einer wenigstens teilweise gebauten Stützstange ausnutzen. In einem Optimierungsprozess kann das separate Bauteil mit den gewünschten Eigenschaften geeignet ausgewählt werden. According to an advantageous embodiment, the rod part can be manufactured in one piece with the joint part or the ball and / or the ball or the joint part can be connected to the rod part as a separate component. In this way, the assembly process of the support rod can be suitably simplified and still take advantage of an at least partially built support rod. The separate component with the desired properties can be selected in an optimization process.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis mit wenigstens einem Pleuel vorgeschlagen. Dabei kann vorteilhaft ein Pleuel wie vorstehend beschrieben verwendet werden, um auf günstige Weise eine Exzenter-Verstelleinrichtung zu realisieren, und dadurch einen vorteilhaften Verbrennungsprozess und damit Kraftstoffverbrauch in der Brennkraftmaschine umzusetzen.According to a further aspect of the invention, an internal combustion engine with an adjustable compression ratio with at least one connecting rod is proposed. In this case, a connecting rod as described above can advantageously be used in order to implement an eccentric adjusting device in a cost-effective manner and thereby implement an advantageous combustion process and thus fuel consumption in the internal combustion engine.

FigurenlisteFigure list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, description, and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.

Es zeigen beispielhaft:

1 einen erfindungsgemäßen Pleuel mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung in Seitenansicht mit der eingezeichneten Schnittebene A-A;
2 den erfindungsgemäßen Pleuel gemäß 1 in Vorderansicht;
3 den Pleuel gemäß 1 im Längsschnitt der Schnittebene A-A;
4 einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Pleuels mit einer Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu einer herkömmlichen Stützstange mit zylinderförmigem Kolben;
5 eine Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht;
6 die Stützstange nach 5 in einem Längsschnitt;
7 eine Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht;
8 die Stützstange nach 7 in einem Längsschnitt;
9 eine Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht;
10 die Stützstange nach 9 in einem Längsschnitt;
11 eine Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht;
12 die Stützstange nach 11 in einem Längsschnitt;
13 eine Stützstange mit einer Kugel als Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht;
14 die Stützstange nach 13 in einem Längsschnitt; und
15 die Stützstange nach 13 in einem um 90° versetzten Längsschnitt.

The following are examples:

1 a connecting rod according to the invention with an eccentric adjusting device in side view with the section plane AA;
2nd according to the connecting rod according to the invention 1 in front view;
3rd according to the connecting rod 1 in the longitudinal section of the section plane AA;
4th an enlarged section of a connecting rod according to the invention with a support rod with a ball as a piston according to an embodiment of the invention compared to a conventional support rod with a cylindrical piston;
5 a support rod with a ball as a piston according to an embodiment of the invention in an isometric view;
6 the support rod after 5 in a longitudinal section;
7 a support rod with a ball as a piston according to another embodiment of the invention in an isometric view;
8th the support rod after 7 in a longitudinal section;
9 a support rod with a ball as a piston according to another embodiment of the invention in an isometric view;
10th the support rod after 9 in a longitudinal section;
11 a support rod with a ball as a piston according to another embodiment of the invention in an isometric view;
12th the support rod after 11 in a longitudinal section;
13 a support rod with a ball as a piston according to another embodiment of the invention in an isometric view;
14 the support rod after 13 in a longitudinal section; and
15 the support rod after 13 in a longitudinal section offset by 90 °.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, identical or similar components are numbered with the same reference numerals. The figures only show examples and are not to be understood as limiting.

1 bis 3 zeigen in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, welche als Abstand der Mittelachse eines Hublagerauges 12 von der Mittelachse der Bohrung eines Exzenters 4 definiert ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist den mit einem ein oder mehrteiligen Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden Exzenter 4 auf, in welchem ein nicht dargestellter Kolbenbolzen eines Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 ist mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar. 1 to 3rd show a connecting rod according to the invention in a schematic representation 1 for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjustment device 2nd for adjusting an effective connecting rod length, which is the distance between the center axis of a lifting bearing eye 12th from the central axis of the bore of an eccentric 4th is defined. The eccentric adjustment device 2nd has the one or more eccentric lever 3rd interacting eccentric 4th on, in which a piston pin, not shown, of a cylinder piston can be received. An adjustment path of the eccentric adjustment device 2nd is by means of a changeover valve 5 adjustable.

Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massenkräften und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 7 unterstützt, bzw. die Kolben 6, 7 verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte.A twist of the adjustable eccentric adjustment device 2nd is initiated by the action of mass forces and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric adjusting device during an operating cycle of the internal combustion engine 2nd Act. The directions of action change during a work cycle on the eccentric adjustment device 2nd acting forces continuously. The rotary movement or adjustment movement is acted upon by one or more hydraulic fluid, in particular motor oil, in the connecting rod 1 integrated pistons 6 , 7 supports, or the pistons 6 , 7 prevent resetting of the eccentric adjustment device 2nd due to varying directions of force acting on the eccentric adjustment device 2nd acting forces.

Die Kolben 6, 7 sind jeweils in einer Zylinderbohrung 8, 9 eines Hydraulikzylinders 14, 15 des Pleuels 1 verschiebbar geführt und mit Stützstangen 10, 11 verbunden, welche ihrerseits mit dem Exzenterhebel 3 gelenkig über Zylinderrollen 46, 47 verbunden sind.The pistons 6 , 7 are each in a cylinder bore 8th , 9 a hydraulic cylinder 14 , 15 the connecting rod 1 slidably guided and with support rods 10th , 11 connected, which in turn with the eccentric lever 3rd articulated over cylindrical rollers 46 , 47 are connected.

Der Pleuel 1 weist das Hublagerauge 12 zur Anbindung des Pleuels 1 an eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sowie ein Pleuellagerauge 13 zur Anbindung des Pleuels 1 an den Zylinderkolben der Brennkraftmaschine auf.The connecting rod 1 has the lifting eye 12th for connecting the connecting rod 1 to a crankshaft of an internal combustion engine and a connecting rod bearing eye 13 for connecting the connecting rod 1 on the cylinder pistons of the internal combustion engine.

Die Kolben 6, 7 sind in durch die Zylinderbohrungen 8, 9 gebildete Zylinder 14, 15 als Hydraulikkammern verschiebbar angeordnet und über Zuläufe 16, 17 von dem Hublagerauge 12 aus mit Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Motoröl über Rückschlagventile 18, 19 beaufschlagt. Diese verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Hydraulikkammern 14, 15 zurück in die Zuläufe 16, 17, ermöglichen jedoch ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammern 14, 15.The pistons 6 , 7 are in through the cylinder bores 8th , 9 formed cylinders 14 , 15 slidably arranged as hydraulic chambers and via inlets 16 , 17th from the lifting eye 12th with hydraulic fluid, for example engine oil via check valves 18th , 19th acted upon. These prevent the hydraulic fluid from flowing back out of the hydraulic chambers 14 , 15 back to the inlets 16 , 17th , however, allow hydraulic fluid to be sucked into the hydraulic chambers 14 , 15 .

Die Hydraulikkammern 14, 15 sind weiter über nicht dargestellte Abläufe mit dem Umschaltventil 5 verbunden, welches als Hydraulikventil oder als mechanisches Ventil ausgebildet sein kann und über eine Ablaufleitung 22 mit dem Hublagerauge 12 verbunden ist.The hydraulic chambers 14 , 15 are further on processes not shown with the switching valve 5 connected, which can be designed as a hydraulic valve or as a mechanical valve and via a drain line 22 with the lifting eye 12th connected is.

Wie beispielsweise aus 3 ersichtlich ist, weist der Pleuel 1 einen Pleuelkörper 20 und einen daran befestigten Pleueldeckel 21 auf.Like for example 3rd can be seen, the connecting rod 1 a connecting rod 20 and a connecting rod cap attached to it 21 on.

Auf einem Umfang des Hublagerauges 12 ist im Bereich des Pleuelkörpers 20 eine Nut 23 vorgesehen, in welche die Zuläufe 16, 17 sowie die Ablaufleitung 22 münden. Dadurch, dass die Nut 23 nur auf einem Teil des Umfangs des Hublagerauges 12 angeordnet ist, wird auch die Tragfähigkeit des Lagers in dem Hublagerauge 12 möglichst wenig beeinträchtigt.On a circumference of the lifting eye 12th is in the area of the connecting rod 20 a groove 23 provided in which the inlets 16 , 17th as well as the drain pipe 22 flow out. By making the groove 23 only on part of the circumference of the lifting eye 12th is arranged, the load capacity of the bearing in the pin bearing eye 12th impaired as little as possible.

Der Aufbau des beschriebenen Pleuels 1 ist nur beispielhaft dargestellt und die Exzenterhebelverbindung kann auch in anderen Ausführungsvarianten eines Pleuels mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung Anwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, das Umschaltventil 5 im Bereich des Pleueldeckels 21 anzuordnen. Ferner können die beschriebenen Rückschlagventile 18, 19 im Umschaltventil 5 integriert vorgesehen sein. Auch die hydraulische Versorgung der Hydraulikkammern 14, 15 kann von der beschriebenen Ausführung abweichen.The structure of the connecting rod described 1 is only shown as an example and the eccentric lever connection can also be used in other design variants of a connecting rod with an eccentric adjusting device. For example, it is possible to use the changeover valve 5 in the area of the connecting rod cover 21 to arrange. Furthermore, the check valves described 18th , 19th in the changeover valve 5 be provided integrated. Also the hydraulic supply to the hydraulic chambers 14 , 15 may differ from the version described.

4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Pleuels 1 mit einer Stützstange 10 mit einer Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu einer herkömmlichen Stützstange 11 mit zylinderförmigem Kolben 7. 4th shows an enlarged section of a connecting rod according to the invention 1 with a support rod 10th with a ball 28 as a piston 6 according to an embodiment of the invention compared to a conventional support rod 11 with cylindrical piston 7 .

Der Pleuel 1 für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung, umfasst ein nicht sichtbares Hublagerauge 12 zur Anbindung des Pleuels 1 an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, ein Pleuellagerauge 13 zur Anbindung des Pleuels 1 an einen Zylinderkolben der Brennkraftmaschine, sowie eine Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist einen mit einem Exzenterhebel 3 zusammenwirkenden und drehfest verbundenen Exzenter 4 auf, in welchem ein Kolbenbolzen des Zylinderkolbens aufnehmbar ist. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 weist zwei Hydraulikkammern 14, 15 mit jeweils einem Kolben 6, 7 aufweist, der in einer Zylinderbohrung 8, 9 verschiebbar geführt und mit einer Stützstange 10, 11 verbunden ist, welche am anderen Ende mit dem Exzenterhebel 3 verbunden ist.The connecting rod 1 for an internal combustion engine with variable compression, includes an invisible pin bearing eye 12th for connecting the connecting rod 1 to a crankshaft of the internal combustion engine, a connecting rod bearing eye 13 for connecting the connecting rod 1 to a cylinder piston of the internal combustion engine, and an eccentric adjustment device 2nd for adjusting an effective connecting rod length. The eccentric adjustment device 2nd has one with an eccentric lever 3rd interacting and non-rotatably connected eccentric 4th in which a piston pin of the cylinder piston can be received. The eccentric adjustment device 2nd has two hydraulic chambers 14 , 15 with one piston each 6 , 7 has in a cylinder bore 8th , 9 slidably guided and with a support rod 10th , 11 which is connected to the eccentric lever at the other end 3rd connected is.

Die Stützstange 11 ist mit einem herkömmlichen zylinderförmigen Kolben 7 verbunden, der mit einem umlaufenden Dichtelement 50, beispielsweise einem O-Ring, gegen die Wand der Zylinderbohrung 9 abdichtet. Bei der Stützstange 10 ist der Kolben 6 als eine Kugel 28 ausgebildet und dichtet mittels eines an der Kugel 28 dicht anliegenden Dichtelements 32 die Zylinderbohrung 8 ab. Die Stützstange 10 ist mit einem Gelenkteil 24 in dem Exzenterhebel 3 gelagert. Details der Stützstange 10 sind in den 5 und 6 zu erkennen.The support rod 11 is with a conventional cylindrical piston 7 connected with a circumferential sealing element 50 , for example an O-ring, against the wall of the cylinder bore 9 seals. With the support rod 10th is the piston 6 as a ball 28 trained and seals by means of a on the ball 28 tight-fitting sealing element 32 the cylinder bore 8th from. The support rod 10th is with a joint part 24th in the eccentric lever 3rd stored. Details of the support bar 10th are in the 5 and 6 to recognize.

5 zeigt die Stützstange 10 mit der Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht, während 6 die Stützstange 10 in einem Längsschnitt darstellt. Die Stützstange 10 ist als gebaute Stützstange ausgebildet und umfasst ein Stangenteil 26, an dessen einem Ende ein Gelenkteil 24 und an dessen anderem Ende die Kugel 28 angeordnet ist. Das Stangenteil 26 ist mit dem Gelenkteil 24 und der Kugel 28 fest verbunden. Bevorzugt ist dabei das Stangenteil 26 mit dem Gelenkteil 24 und/oder der Kugel 28 mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere mittels eines Reibschweißverfahrens, verbunden. Das Stangenteil 25 ist als Rohr ausgebildet. Das Gelenkteil 24 ist als Kugel ausgebildet. 5 shows the support rod 10th with the ball 28 as a piston 6 according to an embodiment of the invention in an isometric view, while 6 the support rod 10th in a longitudinal section. The support rod 10th is designed as a built support rod and includes a rod part 26 , at one end a joint part 24th and at the other end the ball 28 is arranged. The rod part 26 is with the joint part 24th and the ball 28 firmly connected. The rod part is preferred 26 with the joint part 24th and / or the ball 28 connected by means of a welding process, in particular by means of a friction welding process. The rod part 25th is designed as a tube. The joint part 24th is designed as a ball.

Das Dichtelement 32 ist auf der dem Stangenteil 26 zugewandten Seite der Kugel 28 angeordnet und mittels eines Sicherungsrings 30 an der Kugel 28 gehalten. Dabei ist das Dichtelement 32 zwischen der Kugel 28 und dem Sicherungsring 30 angeordnet. Der Sicherungsring 30 ist mit dem Stangenteil 26 dicht verbunden. Die Verbindungsfläche 52 zwischen dem Dichtelement 32 und dem Sicherungsring 30 ist als Kugelsektor ausgebildet, um leichter Verschiebungen des Dichtelements 32 bei Verkippen der Stützstange 10 in der Zylinderbohrung 8 des Pleuels 1 zu ermöglichen und die Dichtheit der Stützstange 10 mit Kolben 6 weiter zu gewährleisten. Die Ausbildung der Verbindungsfläche 52 zwischen Dichtelement 32 und Sicherungsring 30 als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in einem Mittelpunkt 34 der Kugel ermöglicht bei Verkippen der Stützstange 10 ein leichtes Gleiten des Dichtelements 32 auf der Verbindungsfläche 52 durch die Verkippung und damit eine weitere günstige Dichtwirkung auch bei Bewegungen der Stützstange 10 in der Zylinderbohrung 8. Beim Verkippen der Stützstange 10 in der Zylinderbohrung 8 stellt der Kugelmittelpunkt 34 den Drehpunkt der Schwenkbewegung dar.The sealing element 32 is on the rod part 26 facing side of the ball 28 arranged and by means of a locking ring 30th on the ball 28 held. Here is the sealing element 32 between the ball 28 and the locking ring 30th arranged. The locking ring 30th is with the rod part 26 tightly connected. The interface 52 between the sealing element 32 and the locking ring 30th is designed as a spherical sector in order to move the sealing element more easily 32 when the support rod is tilted 10th in the cylinder bore 8th the connecting rod 1 to allow and the tightness of the support rod 10th with piston 6 continue to ensure. The formation of the interface 52 between sealing element 32 and circlip 30th as a spherical sector with a center in a center 34 the ball allows when the support rod is tilted 10th easy sliding of the sealing element 32 on the interface 52 due to the tilt and thus a further favorable sealing effect even when the support rod moves 10th in the cylinder bore 8th . When tilting the support rod 10th in the cylinder bore 8th represents the center of the sphere 34 represents the pivot point of the pivoting movement.

7 zeigt eine Stützstange 10 mit einer Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht, während 8 die Stützstange 10 in einem Längsschnitt darstellt. Die Stützstange 10 ist in wesentlichen Teilen gleich aufgebaut wie die in den 5 und 6 dargestellte Stützstange 10 mit dem Dichtelement vor der Kugel 28 in Richtung des Stangenteils 26. Bei dem in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jedoch eine dem offenen Ende der Zylinderbohrung 8 zugewandte Seite des Dichtelements 32 ein Versteifungselement 38 auf, welches als Kugelsektor ausgebildet ist und an der Verbindungsfläche 52 zwischen dem Dichtelement 32 und dem Sicherungsring 30 angeordnet ist. Dabei ist zwischen dem Versteifungselement 38 und dem Stangenteil 26 eine ringförmig umlaufende Aussparung 54 ausgebildet. 7 shows a support rod 10th with a ball 28 as a piston 6 according to a further embodiment of the invention in an isometric view while 8th the support rod 10th in a longitudinal section. The support rod 10th is essentially the same structure as that in the 5 and 6 support rod shown 10th with the sealing element in front of the ball 28 towards the rod part 26 . In the in the 7 and 8th illustrated embodiment, however, has an the open end of the cylinder bore 8th facing side of the sealing element 32 a stiffening element 38 on, which is designed as a spherical sector and on the connecting surface 52 between the sealing element 32 and the locking ring 30th is arranged. It is between the stiffening element 38 and the pole part 26 a circular recess 54 educated.

Das Versteifungselement 38 sorgt für eine zusätzliche Unterstützung der Dichtwirkung des Dichtelements 32 gerade bei höheren Hydraulikdrücken in der Hydraulikkammer 14. Durch die Aussparung 54 zwischen Versteifungselement 38 und Stangenteil 26 ist eine gewisse Beweglichkeit des Dichtelements 32 mit Versteifungselement 38 bei einem Verkippen der Stützstange 10 gewährleistet. Damit kann eine günstige Dichtwirkung des Kolbens 6 sichergestellt werden.The stiffening element 38 provides additional support for the sealing effect of the sealing element 32 especially at higher hydraulic pressures in the hydraulic chamber 14 . Through the recess 54 between stiffening element 38 and rod part 26 is a certain flexibility of the sealing element 32 with stiffening element 38 if the support rod tilts 10th guaranteed. This can create a favorable sealing effect for the piston 6 be ensured.

In 9 ist eine Stützstange 10 mit einer Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht dargestellt, während 10 die Stützstange 10 in einem Längsschnitt zeigt. Das Dichtelement 44 ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf der dem Stangenteil 26 abgewandten Seite der Kugel 28 angeordnet und ist mittels eines Anschlagselements 40 an der Kugel 28 gehalten. Dabei ist das Anschlagselement 40 mit der Kugel 28 fest verbunden. Insbesondere ist dabei eine Verbindungsfläche 56 zwischen dem Anschlagselement 40 und dem Dichtelement 44 als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in dem Mittelpunkt 34 der Kugel 28 ausgebildet.In 9 is a support rod 10th with a ball 28 as a piston 6 according to another embodiment of the invention shown in isometric view while 10th the support rod 10th shows in a longitudinal section. The sealing element 44 is in this embodiment on the rod part 26 opposite side of the ball 28 arranged and is by means of a stop element 40 on the ball 28 held. Here is the stop element 40 with the ball 28 firmly connected. In particular, there is a connecting surface 56 between the stop element 40 and the sealing element 44 as a spherical sector with a center in the center 34 the ball 28 educated.

Auch mit dem Dichtelement 44 hinter der Kugel 28 bezogen auf das Stangenteil 26 der Stützstange 10 kann eine zuverlässige Dichtwirkung des Kolbens 6 erreicht werden. Das Dichtelement 44 kann mittels des Anschlagselements 40 zuverlässig gegen ein Abziehen von der Kugel 28 gesichert sein. Durch die Ausbildung der Verbindungsfläche 56 zwischen Anschlagselement 40 und Kugel 28 als Kugelsektor kann eine zuverlässige Dichtwirkung auch bei verkippter Stützstange 10 in der Zylinderbohrung 8 sichergestellt werden, da sich das Dichtelement 44 auf der Kugeloberfläche zwischen Anschlagselement 40 und Kugel 28 in einem begrenzten Winkelbereich verschieben lässt. Das Anschlagselement 40 verhindert auch ein Aufschlagen des Dichtelements 44 auf den Boden der Zylinderbohrung 8.Even with the sealing element 44 behind the ball 28 based on the rod part 26 the support rod 10th can have a reliable sealing effect of the piston 6 can be achieved. The sealing element 44 can by means of the stop element 40 reliable against being pulled off the ball 28 be secured. Through the formation of the connecting surface 56 between stop element 40 and bullet 28 As a spherical sector, a reliable sealing effect can be achieved even when the support rod is tilted 10th in the cylinder bore 8th be ensured because the sealing element 44 on the spherical surface between the stop element 40 and bullet 28 can be moved within a limited angular range. The stop element 40 also prevents the sealing element from opening 44 to the bottom of the cylinder bore 8th .

11 zeigt eine Stützstange 10 mit einer Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht, während 12 die Stützstange10 in einem Längsschnitt darstellt. Das Dichtelement 44 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf der dem Stangenteil 26 abgewandten Seite der Kugel 28 angeordnet und mittels eines Anschlagselements 40 an der Kugel 28 gehalten. Das Anschlagselement 40 ist mit der Kugel 28 fest verbunden. Dabei ist jedoch zwischen dem Anschlagselement 40 und dem Dichtelement 44 ein zusätzliches Halteelement 42 angeordnet. Hierbei ist insbesondere eine Verbindungsfläche 58 zwischen dem Anschlagselement 40 und dem Halteelement 42 als Kugelsektor mit einem Mittelpunkt in dem Mittelpunkt 34 der Kugel 28 ausgebildet. 11 shows a support rod 10th with a ball 28 as a piston 6 according to an additional embodiment of the invention in isometric view while 12th represents the support rod 10 in a longitudinal section. The sealing element 44 is also in this embodiment on the rod part 26 opposite side of the ball 28 arranged and by means of a stop element 40 on the ball 28 held. The stop element 40 is with the ball 28 firmly connected. However, this is between the stop element 40 and the sealing element 44 an additional holding element 42 arranged. Here is in particular a connecting surface 58 between the stop element 40 and the holding element 42 as a spherical sector with a center in the center 34 the ball 28 educated.

Das Halteelement 42 kann eine Verdrehsicherung des Dichtelements 44 darstellen, da die Verbindungsfläche 59 zwischen Halteelement 42 und Dichtelement 44 senkrecht zur Achse L der Stützstange 10 ausgeführt ist. Die Ausbildung der Verbindungsfläche 58 zwischen Halteelement 42 und Anschlagselement 40 als Kugelsektor kann dagegen eine sichere Positionierung des Halteelements 42 gewährleisten, da das Halteelement 42 sich so bei Verkippen der Stützstange 10 in der Zylinderbohrung 8 in gewissen Grenzen verschieben lässt und jedoch trotzdem die Haltewirkung gegenüber dem Dichtelement 44 beibehält.The holding element 42 can prevent the sealing element from rotating 44 represent because the interface 59 between holding element 42 and sealing element 44 perpendicular to the axis L of the support rod 10th is executed. The formation of the interface 58 between holding element 42 and stop element 40 as a spherical sector, on the other hand, the holding element can be securely positioned 42 ensure because the holding element 42 so when tilting the support rod 10th in the cylinder bore 8th can be shifted within certain limits and still the holding effect against the sealing element 44 maintains.

In 13 ist eine Stützstange 10 mit einer Kugel 28 als Kolben 6 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Ansicht dargestellt, während 14 die Stützstange 10 in einem Längsschnitt und 15 die Stützstange 10 in einem um 90° dagegen versetzten Längsschnitt darstellt. Die Ausführung der Stützstange 10 mit Kugel 28 als Kolben 6 entspricht in wesentlichen Teilen der in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsform. Bei dem in den 13 bis 15 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jedoch das Dichtelement 44 in axialer Richtung einen Schlitz 48 auf. Der Längsschnitt in 14 verläuft dabei in der Ebene des Schlitzes 48 und der Schlitz 48 ist in Draufsicht erkennbar, während der Längsschnitt in 15 senkrecht dazu verläuft. Deswegen ist in 14 der Schlitz 48 ersichtlich, während in 15 das Dichtelement 44 zu beiden Seiten der Achse L geschnitten dargestellt ist.In 13 is a support rod 10th with a ball 28 as a piston 6 according to a further embodiment of the invention shown in isometric view while 14 the support rod 10th in a longitudinal section and 15 the support rod 10th in a longitudinal section offset by 90 °. The execution of the support rod 10th with ball 28 as a piston 6 essentially corresponds to that in the 11 and 12th shown Embodiment. In the in the 13 to 15 illustrated embodiment, however, has the sealing element 44 a slot in the axial direction 48 on. The longitudinal section in 14 runs in the plane of the slot 48 and the slot 48 can be seen in plan view, while the longitudinal section in 15 runs perpendicular to it. That's why in 14 The slot 48 evident while in 15 the sealing element 44 is shown cut on both sides of the axis L.

Ein geschlitztes Dichtelement 44 kann günstigerweise nach Montage der übrigen Elemente der Stützstange 10 aufgebracht werden. Insbesondere können die Schweißprozesse zum Anbringen des Gelenkteils 24 und der Kugel 28, bzw. des Anschlagelements 40 vor Aufbringen des Dichtelements 44 erfolgen. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dichtelement44 während der Montage der Stützstange 10 möglicherweise beschädigt wird. Auch kann das Dichtelement 44 bei Beschädigung oder Verschleiß leichter ausgetauscht werden.A slotted sealing element 44 can conveniently after mounting the other elements of the support rod 10th be applied. In particular, the welding processes for attaching the joint part 24th and the ball 28 , or the stop element 40 before applying the sealing element 44 respectively. This can prevent the sealing element 44 during the assembly of the support rod 10th may be damaged. The sealing element can also 44 are easier to replace if damaged or worn.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Pleuels 1 wenigstens die Schritte, - Herstellen einer Stützstange 10, 11 mit Gelenkteil 24, Stangenteil 26, Kugel 28, sowie Dichtelement 32, 44, Sicherungsring 30 oder Anschlagselement 40 und/oder Halteelement 42, gefolgt von - Montieren von Dichtelement 32, Sicherungsring 30, - Anbringen der Kugel 28 an der Stützstange 10, 11, - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Kugel 28 und Stützstange 10, 11. Alternativ je nach Ausführungsform kann auf folgen - Anbringen der Kugel 28 an der Stützstange 10, 11, - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Kugel 28 und Stützstange 10, 11, - Montieren von Dichtelement 44, Anschlagselement 40 und/oder Halteelement 42, und - Herstellen einer festen Verbindung zwischen Anschlagselement 40 und Kugel 28.According to the invention, the method for producing the connecting rod according to the invention comprises 1 at least the steps, - making a support rod 10th , 11 with joint part 24th , Rod part 26 , Bullet 28 , and sealing element 32 , 44 , Circlip 30th or stop element 40 and / or holding element 42 followed by - assembling the sealing element 32 , Circlip 30th , - attach the ball 28 on the support rod 10th , 11 , - Establish a firm connection between the ball 28 and support rod 10th , 11 . Alternatively, depending on the embodiment, can follow - attach the ball 28 on the support rod 10th , 11 , - Establish a firm connection between the ball 28 and support rod 10th , 11 , - Mount the sealing element 44 , Stop element 40 and / or holding element 42 , and - Establish a firm connection between the stop element 40 and bullet 28 .

Die Stützstange 10, 11 kann vorteilhaft wenigstens mit dem Gelenkteil 24 und/oder wenigstens mit der Kugel 28 und/oder dem Anschlagsteil 40 mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Reibschweißverfahrens, verbunden werden. Das Stangenteil 26 kann mit dem Gelenkteil 24 oder der Kugel 28 einteilig gefertigt werden und/oder die Kugel 28 oder das Gelenkteil 24 als separates Bauteil mit dem Stangenteil 2265 verbunden werden. Das Stangenteil 25 kann mit dem Gelenkteil 24 einteilig ausgebildet sein.The support rod 10th , 11 can be advantageous at least with the joint part 24th and / or at least with the ball 28 and / or the stop part 40 by means of a welding process, in particular a friction welding process. The rod part 26 can with the joint part 24th or the ball 28 be made in one piece and / or the ball 28 or the joint part 24th as a separate component with the rod part 2265 get connected. The rod part 25th can with the joint part 24th be formed in one piece.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015212139 A1 [0003]
DE 102016205745 A1 [0004]

Claims

Connecting rod (1) for an internal combustion engine with variable compression, comprising a lifting bearing eye (12) for connecting the connecting rod (1) to a crankshaft of the internal combustion engine, a connecting rod bearing eye (13) for connecting the connecting rod (1) to a cylinder piston of the internal combustion engine, an eccentric -Adjusting device (2) for adjusting an effective connecting rod length, the eccentric adjusting device (2) having an eccentric (4) which cooperates with an eccentric lever (3) and is connected in a rotationally fixed manner, in which a piston pin of the cylinder piston can be received, the eccentric adjusting device (2) two hydraulic chambers (14, 15) each with a piston (6, 7) which is guided in a cylinder bore (8, 9) and is connected to a support rod (10, 11) which is connected at the other end to the Eccentric lever (3) is connected, characterized in that the piston (6, 7) is designed as a ball (28) and by means of a di chtelements (32, 44) seals the cylinder bore (8, 9).

Connecting rod after Claim 1 , characterized in that the support rod (10) is designed as a built support rod.

Connecting rod after Claim 1 or 2nd characterized in that the support rod (10) comprises a rod part (26), at one end of which a joint part (24) and at the other end the ball (28) is arranged, the rod part (26) with the joint part (24 ) and the ball (28) is firmly connected, preferably wherein the rod part (26) is connected to the joint part (24) and / or the ball (28) by means of a welding process, in particular by means of a friction welding process.

Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (32) is arranged on the side of the ball (28) facing the rod part (26) and is held on the ball (28) by means of a securing ring (30), the Sealing element (32) is arranged between the ball (28) and the locking ring (30), the locking ring (30) being tightly connected to the rod part (26), and in particular a connecting surface (52) between the sealing element (32) and the locking ring (30) is designed as a spherical sector.

Connecting rod after Claim 4 , characterized in that a side of the sealing element (32) facing the open end of the cylinder bore (8, 9) has a stiffening element (38) which is designed as a spherical sector and on the connecting surface (52) between the sealing element (32) and the Locking ring (30) is arranged, an annular circumferential recess (54) being formed between the stiffening element (38) and the rod part (26).

Connecting rod to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the sealing element (44) is arranged on the side of the ball (28) facing away from the rod part (26) and is held on the ball (28) by means of a stop element (40), the stop element (40) with the Ball (28) is firmly connected, and in particular a connecting surface (56) between the stop element (40) and the sealing element (44) is designed as a spherical sector with a center in a center (34) of the ball (28).

Connecting rod to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the sealing element (44) is arranged on the side of the ball (28) facing away from the rod part (26) and is held on the ball (28) by means of a stop element (40), the stop element (40) with the Ball (28) is firmly connected, a holding element (42) being arranged between the stop element (40) and the sealing element (44), and in particular a connecting surface (58) between the stop element (40) and the holding element (42) as Sphere sector is formed with a center in a center (34) of the ball (28).

Connecting rod after Claim 7 , characterized in that the sealing element (44) has a slot (48) in the axial direction.

Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that the rod part (25) is designed as a tube.

Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that a cross section of the rod part (25) is polygonal.

Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that the joint part (24) is designed as a ball.

Connecting rod according to one of the preceding claims, characterized in that the rod part (25) is formed in one piece with the joint part (24).

Method for producing a connecting rod (1) according to one of the preceding claims, comprising at least the steps, - producing a support rod (10, 11) with a joint part (24), rod part (26), ball (28), and sealing element (32, 44 ), Locking ring (30) or stop element (40) and / or holding element (42), followed by - Mounting the sealing element (32), locking ring (30), - attaching the ball (28) to the support rod (10, 11), - establishing a firm connection between the ball (28) and support rod (10, 11) or - attaching the ball (28) on the support rod (10, 11), - establishing a firm connection between ball (28) and support rod (10, 11), - mounting of sealing element (44), stop element (40) and / or holding element (42), - Establish a firm connection between the stop element (40) and ball (28).

Procedure according to Claim 13 , characterized in that the support rod (10, 11) is connected at least to the joint part (24) and / or at least to the ball (28) and / or the stop part (40) by means of a welding process, in particular a friction welding process.

Procedure according to Claim 13 or 14 , characterized in that the rod part (26) with the joint part (24) or the ball (28) is made in one piece and / or the ball (28) or the joint part (24) is connected as a separate component to the rod part (26) .

Internal combustion engine with an adjustable compression ratio with at least one connecting rod (1) according to one of the Claims 1 to 12th .