AT518168B1

AT518168B1 - Reciprocating piston engine with connecting rod with two helical gear units

Info

Publication number: AT518168B1
Application number: ATA50487/2016A
Authority: AT
Inventors: Siegfried Lösch Dr; Dipl Ing Melde-Tuczai Helmut
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-08-15
Also published as: AT518168A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle (19) mit zumindest einer längenverstellbaren Pleuelstange (1) mit zumindest einem ersten Stangenteil (2) und einem zweiten Stangenteil (4), welche beiden Stangenteile (2, 4) relativ zueinander in Richtung der Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) verschiebbar und über ein Schraubgetriebe (6) miteinander verbunden sind, wobei das Schraubgetriebe (6) zumindest eine Schraubgetriebeeinheit (6a, 6b) mit einem ersten Getriebeteil (7a, 7b) und einem mit dem ersten Getriebeteil (7a, 7b) im Gewindeeingriff stehenden achsgleichen zweiten Getriebeteil (8a, 8b) aufweist, wobei erster (7a, 7b) und zweiter Getriebeteil (8a, 8b) koaxial bezüglich einer gemeinsamen parallel zur Längsachse (1a) der Pleuelstange (1) angeordneten Schraubachse (11a, 11b) ausgebildet sind, wobei das Schraubgetriebe (6) nicht selbsthemmend ausgebildet ist, und wobei ein erster Getriebeteil (7a, 7b) mit zumindest einer mittels zumindest einer Schalteinrichtung (30) schaltbaren Drehsperreinrichtung (20) verbindbar ist, welche in zumindest einer ersten Stellung (A; B) ein Verdrehen des ersten Getriebeteils (7a, 7b) in zumindest einer Drehrichtung verhindert und in zumindest einer zweiten Stellung (B; A) ermöglicht. Um auf möglichst einfache Weise eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass das Schraubgetriebe (6) eine erste Schraubgetriebeeinheit (6a) mit einer ersten Schraubachse (11a) und eine zweite Schraubgetriebeeinheit (6b) mit einer zweiten Schraubachse (11b) aufweist, wobei die erste (11a) und die zweite Schraubenachsen (11b) parallel zueinander, vorzugsweise in einer Normalebene (ε) auf die Kurbelwelle (19) der Pleuelstange (1), angeordnet sind..The invention relates to a reciprocating piston engine having a crankshaft (19) with at least one length-adjustable connecting rod (1) with at least a first rod part (2) and a second rod part (4), which two rod parts (2, 4) relative to each other in the direction of the longitudinal axis (2). 1a) of the connecting rod (1) are displaceable and connected to each other via a helical gear (6), wherein the helical gear (6) at least one helical gear unit (6a, 6b) with a first gear part (7a, 7b) and one with the first gear part (7a , 7b) in the thread-engaging axial same second gear part (8a, 8b), said first (7a, 7b) and second gear part (8a, 8b) coaxial with respect to a common parallel to the longitudinal axis (1a) of the connecting rod (1) arranged screw axis (11a , 11b) are formed, wherein the helical gear (6) is not self-locking, and wherein a first gear part (7a, 7b) with at least one by means of at least one Schalteinri (30) switchable Drehsperreinrichtung (20) is connectable, which in at least a first position (A; B) prevents rotation of the first gear part (7a, 7b) in at least one direction of rotation and allows in at least one second position (B; A). In order to enable a change in the compression ratio in the simplest possible way, it is provided that the helical gear (6) has a first helical gear unit (6a) with a first screw axis (11a) and a second helical gear unit (6b) with a second screw axis (11b), wherein the first (11a) and the second screw axes (11b) are arranged parallel to one another, preferably in a normal plane (ε) on the crankshaft (19) of the connecting rod (1).

Description

Beschreibungdescription

HUBKOLBENMASCHINE MIT PLEUELSTANGE MIT ZWEI SCHRAUBGETRIEBEEINHEITENPISTON FLAT MACHINE WITH CONNECTING BAR WITH TWO SCREWING UNITS

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einer Kurbelwelle mit zumindest einer längenverstellbaren Pleuelstange mit zumindest einem ersten Stangenteil und einem zweiten Stangenteil, welche beiden Stangenteile relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Pleuelstange verschiebbar und über ein Schraubgetriebe miteinander verbunden sind, wobei das Schraubgetriebe zumindest eine Schraubgetriebeeinheit mit einem ersten Getriebeteil und einem mit dem ersten Getriebeteil im Gewindeeingriff stehenden achsgleichen zweiten Getriebeteil aufweist, wobei der erste Getriebeteil als Spindelmutter bzw. Gewindespindel und der zweite Getriebeteil als Gewindespindel bzw. als Spindelmutter ausgebildet ist und erster und zweiter Getriebeteil koaxial bezüglich einer gemeinsamen parallel zur Längsachse der Pleuelstange angeordneten Schraubachse ausgebildet sind, wobei das Schraubgetriebe nicht selbsthemmend ausgebildet ist, und wobei ein erster Getriebeteil mit zumindest einer mittels zumindest einer Schalteinrichtung schaltbaren Drehsperreinrichtung verbindbar ist, welche in zumindest einer ersten Stellung ein Verdrehen des ersten Getriebeteils in zumindest einer Drehrichtung verhindert und in zumindest einer zweiten Stellung ermöglicht.The invention relates to a reciprocating piston engine, in particular internal combustion engine, with a crankshaft having at least one length-adjustable connecting rod with at least a first rod part and a second rod part, which two rod parts are connected relative to each other in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod displaceable and via a helical gear, wherein the helical gear has at least one helical gear unit with a first gear part and a second gear part threadedly engaged with the first gear part, wherein the first gear part is formed as a spindle nut or threaded spindle and the second gear part as a threaded spindle or as a spindle nut and first and second gear part are formed coaxially with respect to a common parallel to the longitudinal axis of the connecting rod arranged screw axis, wherein the helical gear is not formed self-locking, and wherein a first gear iebeteil with at least one switchable by means of at least one switching device Drehsperreinrichtung is connected, which prevents in at least a first position, a rotation of the first gear member in at least one direction of rotation and allows in at least a second position.

[0002] Hydraulisch betätigte längenverstellbare Pleuelstangen weisen den Nachteil auf, dass das Öl in gewissem Ausmaß kompressibel ist, wobei die Kompressibilität von physikalischen Parametern des Öls abhängt, wie z.B.: dem Gasgehalt, dem Kompressionsmodul und der Zähigkeit. Diese Kompressibilität des Öls kann zu Schwingungen führen, die zum frühzeitigen Verschleiß der ohnehin durch sehr hohen Druck belasteten Bauteile, wie der Dichtungen führen können. Diese Schwingungen führen zudem zu einer Erhöhung der Öltemperatur.Hydraulically operated length-adjustable connecting rods have the disadvantage that the oil is compressible to some extent, the compressibility of the physical parameters of the oil depends, such as: the gas content, the modulus of compression and toughness. This compressibility of the oil can lead to vibrations that can lead to premature wear of already loaded by very high pressure components, such as the seals. These vibrations also lead to an increase in the oil temperature.

[0003] Aus den Druckschriften WO 06/115898 A1, US 5 406 911 A, GB 441 666 A ist es bekannt, die Länge von Pleuelstangen mechanisch durch Schraubgetriebe zu verstellen. Dabei wird jeweils der Kolben über sein verzahntes Kolbenhemd bzw. über ein Gewinde im Bereich des Kolbenhemdes verdreht, was neben Dichtheitsproblemen auch eine sehr aufwändige Fertigung mit sich bringt.From the documents WO 06/115898 A1, US 5,406,911 A, GB 441 666 A, it is known to adjust the length of connecting rods mechanically by helical gear. In each case, the piston is rotated over its toothed piston skirt or via a thread in the region of the piston skirt, which in addition to leakage problems also brings a very complex production with it.

[0004] An Längenverstellbaren Pleuelstangen, welche mit einem selbsthemmenden Gewinde die Länge der Pleuelstange ändern, muss ein Drehmoment wirken, um die beiden Getriebeteile des Schraubgetriebes relativ zueinander zu verdrehen. Diese relative Verdrehung kann mit Steilgewinde und/oder Schrägverzahnungen aufweisende weitere Schraubgetriebe oder mittels hydraulischen Drehschiebern erfolgen. Da die Verstellung nur in den sehr kurzen zeitlichen Abschnitten erfolgen kann, in welchen die Stange niedrig belastet oder lastfrei ist, muss die Selbsthemmung ausreichend sein, um die Verstellung nur in die gewünschte Richtung zu ermöglichen. Nachteilig, ist, dass ein zusätzlicher Drehantrieb erforderlich ist, was erhöhten Platzbedarf und Fertigungsaufwand erfordert.To length adjustable connecting rods, which change the length of the connecting rod with a self-locking thread, a torque must act to rotate the two gear parts of the helical gear relative to each other. This relative rotation can be done with coarse thread and / or helical gears having further helical gear or hydraulic rotary valves. Since the adjustment can only be made in the very short time periods in which the rod is low-loaded or load-free, the self-locking must be sufficient to allow adjustment only in the desired direction. The disadvantage is that an additional rotary drive is required, which requires increased space requirements and production costs.

[0005] In der österreichischen Patentanmeldung A 50725/2015 (AT 517 624 A1) der Anmelderin wird eine längenverstellbare Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine mit einem nicht selbsthemmenden Schraubgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Getriebeteil vorgeschlagen, wobei mit einer als Klinkenfreilauf ausgebildeten schaltbaren Drehsperreinrichtung ein Verdrehen des ersten Getriebeteils in einer Drehrichtung gesperrt und in der entgegengesetzten Drehrichtung frei gegeben wird.In the Austrian patent application A 50725/2015 (AT 517 624 A1) the Applicant a length-adjustable connecting rod for a reciprocating engine with a non-self-locking helical gear with a first and a second gear part is proposed, with a trained as a pawl switchable Drehsperreinrichtung twisting the first gear part locked in one direction and released in the opposite direction of rotation.

[0006] Längenverstellbare Pleuelstangen mit Schraubgetriebe sind außerdem den Dokumenten EP 2 944 789 A1 (siehe insbesondere Fig. 18A und 18B) sowie US 1 784 192 A zu entnehmen.Length adjustable connecting rods with helical gear are also the documents EP 2 944 789 A1 (see in particular Figs. 18A and 18B) and US 1 784 192 A refer.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen.The object of the invention is to allow the simplest possible way a change in the compression ratio.

[0008] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Drehsperreinrichtung durch zumindest ein Keilelement gebildet ist, welches vorzugsweise in einer Normalebene auf dieThis is inventively achieved in that the Drehsperreinrichtung is formed by at least one wedge element, which preferably in a normal plane to the

Schraubachse verschiebbar im ersten Stangenteil gelagert ist.Screw axis is slidably mounted in the first rod part.

[0009] Unter einem Schraubgetriebe wird hier ein zur Änderung von Bewegungsgrößen dienendes Getriebe verstanden, bei dem eine translatorische Bewegung eines verschiebbaren Bauteils entlang einer Hubachse in eine rotatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils um eine Drehachse bzw. eine rotatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils in eine translatorische Bewegung eines verdrehbaren Bauteils geändert wird, wobei miteinander korrespondierende Wirkflächen der beiden koaxialen Bauteile aneinander entlang gleiten. Die Wirkflächen sind dabei von der gemeinsamen Dreh- bzw. Hubachse entfernt, einerseits im Bereich des äußeren Umfanges des einen - beispielsweise verschiebbaren - Bauteiles, und andererseits im Bereich des inneren Umfanges des anderen - beispielsweise verdrehbaren - Bauteils angeordnet. Die korrespondierenden Wirkflächen weisen eine definierte Steigung auf und können durch Gewinde oder durch Schrägverzahnungen der Bauteile gebildet werden. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Gewindespindel ein Außengewinde bzw. eine Außenschrägverzahnung und die korrespondierende Spindelmutter ein Innengewinde bzw. eine Innenschrägverzahnung aufweist.Under a helical gear is understood here a serving for changing sizes of motion transmission, in which a translational movement of a displaceable component along a lifting axis in a rotary movement of a rotatable member about an axis of rotation or a rotational movement of a rotatable component in a translational movement a rotatable component is changed, wherein mutually corresponding effective surfaces of the two coaxial components slide along each other. The active surfaces are removed from the common rotation or lifting axis, on the one hand in the region of the outer circumference of one - for example displaceable - component, and on the other hand in the region of the inner circumference of the other - for example rotatable - component arranged. The corresponding active surfaces have a defined pitch and can be formed by threads or by helical toothing of the components. Thus, it is provided in the context of the present invention that the threaded spindle has an external thread or an external helical toothing and the corresponding spindle nut has an internal thread or an internal helical toothing.

[0010] Die hier verwendeten Begriffe Gewinde, Gewindespindel und Spindelmutter sind somit keinesfalls auf schraubenförmige Gewindeformen einschränkend zu verstehen, sondern umfassen selbstverständlich Ausführungen, bei denen die Gewindeformen durch Schrägverzahnungen gebildet sind.The terms threaded, threaded spindle and spindle nut used here are thus by no means restrictive to helical thread forms to understand, but of course include embodiments in which the thread forms are formed by helical gears.

[0011] Von einer Selbsthemmung eines Schraubgetriebes wird im Allgemeinen dann gesprochen, wenn der Steigungswinkel der korrespondierenden Wirkflächen, also der Gewindeflanken des Gewindes oder der Schrägverzahnung, kleiner als der Arcus Tangens der Reibzahl (Haftreibzahl oder Gleitreibzahl) der Materialpaarung des ersten und des zweiten Getriebeteils ist. Eine Selbsthemmung wird somit verhindert, wenn der Steigungswinkel der Wirkflächen des Gewindes oder der Schrägverzahnung zumindest gleich oder größer als der Arcus Tangens der Reibzahl der Materialpaarung des ersten und des zweiten Getriebeteils ist.From a self-locking a helical gear is generally spoken when the pitch angle of the corresponding effective surfaces, so the thread flanks of the thread or helical teeth, smaller than the arc tangent of the coefficient of friction (static friction coefficient or Gleitreibzahl) of the material pairing of the first and second gear part is. A self-locking is thus prevented when the pitch angle of the active surfaces of the thread or helical gearing is at least equal to or greater than the arc tangent of the friction coefficient of the material pairing of the first and second gear part.

[0012] Dadurch, dass eine Selbsthemmung des Schraubgetriebes verhindert wird, können die über relativ lange Zeit wirkenden Gas- und Massenkräfte zur Verstellung des Schraubgetriebes genutzt werden. Insbesondere ist es möglich mit der bei der Brennkraftmaschine auftretenden Gaskraft die Länge der Pleuelstange zu verkürzen und mit der vorhandenen Massenkraft zu verlängern. Diese Verstellkräfte verdrehen die Spindelmutter bzw. Gewindespindel über das nicht selbsthemmende Gewinde und wirken während jedes Arbeitszyklus ständig, mit Ausnahme einer kurzen Phase, in denen Lastfreiheit herrscht.Characterized in that a self-locking of the helical gear is prevented, the acting over a relatively long time gas and inertial forces can be used to adjust the helical gear. In particular, it is possible with the gas force occurring in the internal combustion engine to shorten the length of the connecting rod and extend it with the existing mass force. These adjusting forces rotate the spindle nut or threaded spindle on the non-self-locking thread and act during each cycle constantly, with the exception of a short phase, in which there is no load.

[0013] Die Drehsperreinrichtung hat die Aufgabe, das Verdrehen des durch eine Spindelmutter oder Gewindespindel gebildeten ersten Getriebeteils in einer Richtung zu sperren und in der entgegengesetzten Richtung freizugeben, um gezielt eine Verkürzung oder Verlängerung der Pleuelstange zu ermöglichen. Insbesondere soll die Verkürzung oder Verlängerung der Pleuelstange über eine definierte Zeitdauer aufrechterhalten werden.The Drehsperreinrichtung has the task of locking the rotation of the first gear formed by a spindle nut or threaded spindle in one direction and release in the opposite direction to selectively allow shortening or extension of the connecting rod. In particular, the shortening or lengthening of the connecting rod should be maintained over a defined period of time.

[0014] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Sperren der Verdrehung des ersten Getriebeteils in einer Verdrehrichtung und Freigeben in der anderen Drehrichtung durch ein Keilelement erreicht, welches quer zur Schraubachse verschiebbar im ersten Stangenteil gelagert ist, wobei das Keilelement in zumindest einer Stellung in einen klemmenden Kontakt mit dem ersten Getriebeteil gebracht wird.According to the present invention, the locking of the rotation of the first gear part is achieved in a direction of rotation and releasing in the other direction by a wedge element which is mounted transversely to the screw axis displaceable in the first rod part, wherein the wedge element in at least one position in a clamping Contact with the first gear part is brought.

[0015] Vorzugsweise ist das Keilelement parallel zur Drehachse der Kurbelwelle verschiebbar ausgebildet. Somit kann durch Verschieben des Keilelementes quer zur Pleuelstange ein Verdrehen des ersten Getriebeteils in einer Drehrichtung gesperrt werden, während in der anderen Drehrichtung ein unbehindertes Verdrehen weiter möglich ist.Preferably, the wedge element is designed to be displaceable parallel to the axis of rotation of the crankshaft. Thus, by displacing the wedge element transversely to the connecting rod twisting of the first gear part can be locked in one direction, while in the other direction an unrestricted rotation is further possible.

[0016] Günstigerweise weist zumindest ein erster Getriebeteil einen vorzugsweise zylindrischen konvexen Mantelbereich und das Keilelement zumindest einen vorzugsweise konkaven Keilabschnitt auf, welcher in zumindest einer Verschiebestellung des Elementes den Mantelbereich kontaktiert. Bei Verschiebung des Keilelementes wird der konkave Keilabschnitt reibschlüssig in einer Druckrichtung gegen den konvexen Mantelbereich des ersten Getriebeteils gedrückt. Dadurch, dass der Krümmungsradius des konkaven Keilabschnittes etwas größer ist als der Radius des entsprechenden konvexen Mantelbereichs und der Keilabschnitt in Bezug auf den Radius des Mantelbereichs exzentrisch am ersten Getriebeteil angreift wird der erste Getriebeteil in einer einziehenden Drehrichtung durch die Keilwirkung gesperrt und in einer entgegengesetzten ausstoßenden Drehrichtung freigegeben.Conveniently, at least one first gear part has a preferably cylindrical convex jacket region and the wedge element has at least one preferably concave wedge section, which contacts the jacket region in at least one displacement position of the element. Upon displacement of the wedge element of the concave wedge portion is frictionally pressed in a pressure direction against the convex jacket portion of the first gear part. Characterized in that the radius of curvature of the concave wedge portion is slightly larger than the radius of the corresponding convex shell portion and the wedge portion with respect to the radius of the shell region eccentrically engages the first gear member, the first gear member is locked in a retracting rotational direction by the wedge action and in an opposite expelling Direction of rotation released.

[0017] Als einziehende Drehrichtung wird hier jene Drehrichtung verstanden, bei der eine Umfangskomponente der Reibkraft des Mantelbereichs in der Druckrichtung auf das Keilelement einwirkt und somit die Anpresskraft des Keilabschnittes am Mantelbereich erhöht. Der Radius des Keilabschnittes kann dabei vorteilhafterweise so gewählt werden, dass in der einziehenden Drehrichtung eine selbsthemmende Wirkung eintritt. Als ausstoßende Drehrichtung wird hier jene Drehrichtung verstanden, bei der die Umfangskomponente der Reibkraft des Mantelbereichs entgegen der Druckrichtung auf das Keilelement einwirkt und somit die Anpresskraft des Keilabschnittes am Mantelbereich verringert.As a retracting direction of rotation is here understood that direction of rotation, in which a peripheral component of the frictional force of the jacket region acts in the direction of pressure on the wedge element and thus increases the contact pressure of the wedge section on the jacket region. The radius of the wedge portion can advantageously be chosen so that in the retracting direction of rotation occurs a self-locking effect. As the ejecting direction of rotation is here understood that direction of rotation, in which the peripheral component of the frictional force of the jacket region counteracts the pressure direction acts on the wedge element and thus reduces the contact pressure of the wedge portion on the jacket region.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schraubgetriebe eine erste Schraubgetriebeeinheit mit einer ersten Schraubachse und eine zweite Schraubgetriebeeinheit mit einer zweiten Schraubachse aufweist, wobei die erste und die zweite Schraubenachsen parallel zueinander, vorzugsweise in einer Normalebene auf die Drehachse der Kurbelwelle, angeordnet sind. Die Verwendung von zwei Schraubgetriebeeinheiten an Stelle von einer Schraubgetriebeeinheit gestattet eine schlankere Bauweise der Pleuelstange, in Richtung der Drehachse der Kurbelwelle betrachtet.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the helical gear has a first helical gear unit with a first screw axis and a second helical gear unit with a second screw axis, wherein the first and the second screw axes parallel to each other, preferably in a normal plane to the axis of rotation Crankshaft, are arranged. The use of two helical gear units in place of a helical gear unit allows a slimmer construction of the connecting rod, viewed in the direction of the axis of rotation of the crankshaft.

[0019] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Schraubgetriebeeinheit und die zweite Schraubgetriebeeinheit unterschiedlich drehende Gewindesteigungen aufweisen. Bei einer Verlängerung bzw. Verkürzung der Pleuelstange werden die ersten Getriebeteile in entgegengesetzten Richtungen verdreht. Dabei kann ein einziges Keilelement für beide ersten Getriebeteile - also sowohl des ersten Getriebeteils der ersten Schraubgetriebeeinheit, als auch für die erste Getriebeeinheit der zweiten Schraubgetriebeeinheit - verwendet werden, indem das Keilelement zwischen der ersten und der zweiten Schraubachse angeordnet ist. Dadurch, dass die erste Schraubgetriebeeinheit und die zweite Schraubgetriebeeinheit unterschiedlich drehende Gewindesteigungen aufweisen, wird das Keilelement durch die entgegengesetzt drehenden ersten Getriebeteile entweder von beiden ersten Getriebeteilen ausgestoßen oder eingezogen, wobei beim Einziehen des Keilelementes durch die selbsthemmende Wirkung der Keilabschnitte die weitere Verdrehung in dieser Richtung blockiert wird. Das Keilelement weist dabei vorteilhafterweise zwei einander abgewandte konkave Keilabschnitte auf, wobei ein erster konkaver Keilabschnitt einem ersten konvexen Mantelabschnitt der ersten Schraubgetriebeeinheit und ein zweiter konkaver Keilabschnitt einem zweiten konvexen Mantelabschnitt der zweiten Schraubgetriebeeinheit zugeordnet ist.It is particularly advantageous if the first helical gear unit and the second helical gear unit have differently rotating thread pitches. In an extension or shortening of the connecting rod, the first gear parts are rotated in opposite directions. In this case, a single wedge element for both first gear parts - ie both the first gear part of the first helical gear unit, as well as for the first gear unit of the second helical gear unit - can be used by the wedge member between the first and the second screw axis is arranged. Characterized in that the first helical gear unit and the second helical gear unit having different rotating thread pitches, the wedge member is ejected or retracted by the oppositely rotating first gear parts either of the first gear parts, wherein upon retraction of the wedge member by the self-locking effect of the wedge portions further rotation in this direction is blocked. The wedge element advantageously has two concave wedge sections facing away from one another, wherein a first concave wedge section is assigned to a first convex jacket section of the first helical gear unit and a second concave wedge section is assigned to a second convex jacket section of the second helical gear unit.

[0020] Zum Schalten des Keilelementes wird dieses quer zur Pleuelstange verschoben.To switch the wedge element this is moved transversely to the connecting rod.

[0021] Dies kann am einfachsten erfolgen, wenn das Keilelement an zumindest einer Stirnseite eine Angriffsfläche für die Schalteinrichtung aufweist. In einer simplen Ausführungsvariante der Erfindung mit minimaler Anzahl an Teilen ist vorgesehen, dass das Keilelement einseitig durch die an der Angriffsfläche angreifende Schalteinrichtung entgegen einer vorzugsweise durch eine Feder gebildeten Rückstellkraft auslenkbar ist. Somit braucht nur im Bereich einer Stirnseite des Keilelementes eine Schalteinrichtung vorgesehen werden. Das Keilelement wird somit durch Aktivierung der Schalteinrichtung in eine Schaltstellung entgegen der Rückstellkraft der Feder verschoben. Bei Deaktivierung der Schalteinrichtung wird das Keilelement durch die Rückstellkraft der Feder in die andere Stellung - die Ruhestellung - bewegt. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein ausfallsicheres System erreichen.This can be done most easily if the wedge element has on at least one end face an engagement surface for the switching device. In a simple embodiment variant of the invention with a minimum number of parts, it is provided that the wedge element can be deflected on one side by the switching device acting on the engagement surface against a restoring force, preferably formed by a spring. Thus, only in the region of an end face of the wedge element, a switching device needs to be provided. The wedge element is thus displaced by activation of the switching device in a switching position against the restoring force of the spring. When deactivating the switching device, the wedge member is moved by the restoring force of the spring in the other position - the rest position -. This makes it easy to achieve a fail-safe system.

[0022] Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Keilelement in einer den ersten Stangenteil zwischen einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche der Pleuelstange durchsetzenden Ausnehmung angeordnet ist und an einander abgewandten Stirnseiten des Keilelementes eine erste und eine zweite Angriffsfläche so angeordnet sind, dass das Keilele ment beidseitig durch die an den Angriffsflächen angreifende Schalteinrichtung auslenkbar ist. Das Keilelement wird somit sowohl in die eine, als auch in die andere Verschiebestellung aktiv durch die Schalteinrichtung bewegt.Alternatively, it can also be provided that the wedge element is arranged in a first rod portion between a first end face and a second end face of the connecting rod passing through recess and at opposite end faces of the wedge element, a first and a second attack surface are arranged so that the Keilele element is deflected on both sides by acting on the attack surfaces switching device. The wedge element is thus actively moved by the switching device both in the one, and in the other displacement position.

[0023] In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zumindest einen im Bereich einer Stirnfläche der Pleuelstange angeordneten Ringschieber aufweist, welcher um die Pleuellagerachse drehbar am oder im ersten Stangenteil gelagert ist, wobei der Ringschieber an einer dem Keilelement zugewandten Schieberseite zumindest eine Rampenfläche aufweist, so dass in zumindest einer Schaltstellung der Schalteinrichtung die Rampenfläche an der Angriffsfläche des Keilelementes angreift und das Keilelement axial verschiebt. Eine einfache Betätigung des Ringschiebers lässt sich erzielen, wenn der Ringschieber - vorzugsweise im Bereich eines dem kleinen Pleuelauge abgewandten Endes der Pleuelstange - zumindest einen ersten Mitnehmer aufweist, wobei vorzugsweise ein im Pleuellagerdeckel der Pleuelstange verschiebbar oder verdrehbar gelagerter zweiter Mitnehmer über ein Umlenkelement mit dem ersten Mitnehmer kinematisch verbunden ist, und wobei zumindest ein in einem Kurbelraum der Hubkolbenmaschine angeordnetes Betätigungselement in zumindest einer Schaltstellung so am ersten oder zweiten Mitnehmer angreift, dass der Ringschieber zwischen zumindest zwei Stellungen verdrehbar ist. Das im Kurbelraum angeordnete Betätigungselement kann durch einen Schieber oder eine Nocke gebildet und beispielsweise mechanisch, elektrisch oder hydraulisch betätigbar sein.In a first embodiment of the invention it is provided that the switching device has at least one arranged in the region of an end face of the connecting rod annular slide, which is rotatably mounted about the connecting rod bearing axis on or in the first rod part, wherein the annular slide on a wedge element facing slide side at least has a ramp surface, so that in at least one switching position of the switching device, the ramp surface acts on the engagement surface of the wedge element and the wedge element moves axially. A simple actuation of the annular slide can be achieved if the annular slide - preferably in the region of the small connecting rod end facing away from the connecting rod - at least a first driver, wherein preferably in the connecting rod bearing cap of the connecting rod slidably mounted or rotatably mounted second driver via a deflecting element with the first Driver is kinematically connected, and wherein at least one arranged in a crank chamber of the reciprocating piston actuator engages in at least one switching position so on the first or second driver that the annular slide between at least two positions is rotatable. The actuating element arranged in the crank chamber can be formed by a slide or a cam and, for example, be actuated mechanically, electrically or hydraulically.

[0024] In einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zumindest einen Betätigungskolben aufweist, welcher in einer Kolbenführung verschiebbar gelagert ist, welche in einer der Pleuelstange benachbarten Kurbelwange - vorzugsweise parallel zur Drehachse der Kurbelwelle - angeordnet ist, wobei der Betätigungskolben eine der Angriffsfläche des Keilelementes zugewandte Kolbenstirnfläche aufweist, welche in zumindest einer Schaltstellung der Schalteinrichtung die Kolbenstirnfläche an der Angriffsfläche des Keilelementes angreift und das Keilelement axial verschiebt. Die Betätigung des Betätigungskolbens erfolgt über die Kurbelwelle, indem der Betätigungskolben aus der Kurbelwange in Richtung der Pleuelstange geschoben wird und dadurch das Keilelement an der Angriffsfläche kontaktiert. Um den Verschleiß und den Kraftaufwand zur Verstellung des Keilelementes zu verringern, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Kolbenstirnfläche und/oder zumindest eine entsprechende Angriffsfläche geneigt zu einer Normalebene auf die Drehachse der Kurbelwelle angeordnet sind/ist.In a second embodiment of the invention it is provided that the switching device has at least one actuating piston which is slidably mounted in a piston guide, which is arranged in a connecting rod adjacent the crank arm - preferably parallel to the axis of rotation of the crankshaft -, wherein the actuating piston a the engagement surface of the wedge element facing the piston end face which engages the piston end face on the engagement surface of the wedge element in at least one switching position of the switching device and the wedge element moves axially. The actuation of the actuating piston via the crankshaft, by the actuating piston is pushed out of the crank arm in the direction of the connecting rod and thereby contacted the wedge member on the attack surface. In order to reduce the wear and the force required to adjust the wedge element, it is advantageous if at least one piston end face and / or at least one corresponding engagement surface are arranged inclined to a normal plane on the axis of rotation of the crankshaft.

[0025] Eine besonders einfach zu steuernde Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Betätigungskolben im Bereich einer der Kolbenstirnfläche abgewandten Druckseite an einen mit Öl beaufschlagbaren Druckraum grenzt und entgegen der Kraft einer Rückstellfeder durch Druckerhöhung im Druckraum in Richtung des Keilelements auslenkbar ist. Somit kann durch Druckänderung des Öldruckes, beispielsweise des Schmieröldruckes der Hubkolbenmaschine, der Betätigungskolben geschalten werden.A particularly easy-to-control embodiment of the invention provides that at least one actuating piston in the region of a piston end face facing away from the pressure side adjacent to an oil pressure chamber and against the force of a return spring by pressure increase in the pressure chamber in the direction of the wedge member is deflected. Thus, by pressure change of the oil pressure, for example, the lubricating oil pressure of the reciprocating engine, the actuating piston can be switched.

[0026] In weiterer Ausführung der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung zumindest einen in einer ersten Kurbelwange angeordneten ersten Betätigungskolben und zumindest einen in einer zweiten Kurbelwange angeordneten zweiten Betätigungskolben aufweist, wobei die Pleuelstange zwischen der ersten und der zweiten Kurbelwange angeordnet ist, wobei eine erste Kolbenstirnfläche des ersten Betätigungskolbens der ersten Angriffsfläche und eine zweite Kolbenstirnfläche des zweiten Betätigungskolbens der zweiten Angriffsfläche des Keilelementes zugewandt ist, so dass in zumindest einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung die erste Kolbenstirnfläche an der ersten Angriffsfläche des Keilelementes angreift und das Keilelement axial in eine erste Verschiebestellung und in zumindest einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung die zweite Kolbenstirnfläche an der zweiten Angriffsfläche des Keilelementes angreift und das Keilelement axial in eine zweite Verschiebestellung verschiebt. Auf diese Weise lässt sich ein beidseitiges aktives Schalten des Keilelementes erzielen.In a further embodiment of the invention may further be provided that the switching device has at least one arranged in a first crank arm first actuating piston and at least one arranged in a second crank arm second actuating piston, wherein the connecting rod between the first and the second crank arm is arranged wherein a first piston end surface of the first actuating piston of the first engagement surface and a second piston end surface of the second actuating piston of the second engagement surface of the wedge element faces, so that in at least a first switching position of the switching device, the first piston end surface acts on the first engagement surface of the wedge element and the wedge member axially into one first displacement position and in at least a second switching position of the switching device engages the second piston end face on the second engagement surface of the wedge element and the wedge member axially into a z moves wide displacement position. In this way, a two-sided active switching of the wedge element can be achieved.

[0027] Auf Grund der in der Kurbelwelle vorgesehenen Schalteinrichtung können Steuervorrich- tungen innerhalb der Pleuelstange völlig entfallen, was die Fertigung vereinfacht und eine hohe Betriebssicherheit ermöglicht.Due to the switching device provided in the crankshaft, control devices within the connecting rod can be dispensed with altogether, which simplifies production and enables high operational reliability.

[0028] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen [0029] Fig. 1a eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Pleuelstange in schematischerThe invention will be explained in more detail below with reference to the non-limiting exemplary embodiments illustrated in the figures. FIG. 1a shows a schematic of a first variant of a connecting rod according to the invention. FIG

Darstellung, [0030] Fig. 1b eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Pleuelstange in schematischerRepresentation, Fig. 1b shows a second variant of a connecting rod according to the invention in a schematic

Darstellung, [0031] Fig. 1c eine Pleuelstange einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine der erstenRepresentation, Fig. 1c a connecting rod of a reciprocating piston engine according to the invention of the first

Variante gemäß Fig. 1a in einer ersten Ausführungsform in einem Schnitt entlang der Linie I -1 in Fig. 2 oder 3, [0032] Fig. 2 diese Pleuelstange in einer ersten Schaltstellung in einem Schnitt gemäß derVariant according to Fig. 1a in a first embodiment in a section along the line I-1 in Fig. 2 or 3, Fig. 2, this connecting rod in a first switching position in a section according to the

Linie II - II in Fig. 1, [0033] Fig. 3 diese Pleuelstange in einer zweiten Schaltstellung in einem Schnitt gemäß derLine II - II in Fig. 1, Fig. 3, this connecting rod in a second switching position in a section according to the

Linie II - II in Fig. 1, [0034] Fig. 4 diese Pleuelstange in einer ersten Schaltstellung in einer Seitenansicht, [0035] Fig. 5 diese Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie V - V in Fig. 4, [0036] Fig. 6 diese Pleuelstange in einer zweiten Schaltstellung in einer Seitenansicht, [0037] Fig. 7 diese Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie VII - VII in Fig. 6, [0038] Fig. 8 eine Pleuelstange gemäß der ersten Ausführungsvariante der Erfindung samtLine II - II in Fig. 1, Fig. 4 shows this connecting rod in a first switching position in a side view, Fig. 5 shows this connecting rod in a section along the line V - V in Fig. 4, [0036] 6 shows this connecting rod in a second switching position in a side view, FIG. 7 shows this connecting rod in a section along the line VII-VII in FIG. 6, FIG. 8 shows a connecting rod according to the first embodiment variant of the invention

Schalteinrichtung und Betätigungselement in einem Ausschnitt einer Seitenansicht, [0039] Fig. 9 eine Schalteinrichtung dieser Pleuelstange samt Schaltelement in einerSwitching device and actuator in a section of a side view, Fig. 9 shows a switching device of this connecting rod together with switching element in a

Schrägansicht, [0040] Fig. 10 diese Schalteinrichtung in einer Ansicht quer zur Drehachse des Ringschie bers, [0041] Fig. 11 diese Schalteinrichtung in einer Ansicht von unten, [0042] Fig. 12 diese Schalteinrichtung in einer Ansicht von oben, [0043] Fig. 13 eine Pleuelstange einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine in einer zweiten Ausführungsform in einem Schnitt gemäß der Linie XIII - XIII in Fig. 14, [0044] Fig. 14 diese Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie XIV - XIV in Fig. 13 und [0045] Fig. 15 diese Pleuelstange in einem Schnitt gemäß der Linie XV - XV in Fig. 14.An oblique view, Fig. 10 shows this switching device in a view transverse to the axis of rotation of the ring slide bers, [0041] FIG. 11 shows this switching device in a view from below, [0042] FIG. 12 shows this switching device in a view from above, [0043] FIG 13 is a connecting rod of a reciprocating piston engine according to the invention in a second embodiment in a section along the line XIII - XIII in Fig. 14, Fig. 14 this connecting rod in a section along the line XIV - XIV in Fig. 13 and [ 0045] Fig. 15 this connecting rod in a section along the line XV - XV in Fig. 14.

[0046] Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.Functionally identical parts are provided in the variants with the same reference numerals.

[0047] Die Fig. 1a und 1b zeigen zwei Varianten der erfindungsgemäßen Pleuelstange 1. Fig. 1a zeigt eine Pleuelstange mit einem ersten Stangenteil 2 mit dem großen Pleuelauge 3a und einem zweiten Stangenteil 4 mit dem kleinen Pleuelauge 3b. Die Stangenteile 2, 4 sind zueinander in einer Richtung entlang der Längsachse 1a der Pleuelstange verschiebbar, wobei zu dieser Längenverstellung ein Schraubgetriebe 6 mit einer ersten Schraubgetriebeeinheit 6a und einer zweiten Schraubgetriebeeinheit 6b vorgesehen sind. Die beiden Schraubgetriebeeinheiten 6a, 6b sind dabei über eine gemeinsame erste Drehsperreinrichtung 20 in ihren Drehrichtungen beeinflussbar.1a and 1b show two variants of the connecting rod according to the invention 1. Fig. 1a shows a connecting rod with a first rod part 2 with the big connecting rod 3a and a second rod part 4 with the small connecting rod 3b. The rod parts 2, 4 are mutually displaceable in a direction along the longitudinal axis 1a of the connecting rod, wherein a helical gear 6 with a first helical gear unit 6a and a second helical gear unit 6b are provided for this length adjustment. The two helical gear units 6a, 6b can be influenced via a common first rotary locking device 20 in their directions of rotation.

[0048] Die Ausführung in Fig. 1b sieht für die erste Schraubgetriebeeinheit 6a eine eigene erste Drehsperreinrichtung 20 und für die zweite Schraubgetriebeeinheit 6b eine zweite Drehsperrein- richtung 20' vor.The embodiment in FIG. 1b provides for the first helical gear unit 6a its own first rotary locking device 20 and for the second helical gear unit 6b a second rotary locking device 20 '.

[0049] Die Drehsperreinrichtungen 20, 20' können dabei auf verschiedene Weise ausgeführt sein, beispielsweise durch hydraulische oder mechanische Verriegelungen.The Drehsperreinrichtungen 20, 20 'can be carried out in various ways, for example by hydraulic or mechanical locks.

[0050] Nachfolgend wird die erste Variante gemäß Fig. 1a näher beschrieben - die dabei erläuterte gemeinsame erste Drehsperreinrichtung lässt sich auch auf die in Fig. 1b beschriebene zweite Variante in für den Fachmann verständlicher Weise erweitern, was aus Gründen der Übersichtlichkeit daher nicht näher beschrieben ist.In the following, the first variant according to FIG. 1a is described in more detail - the shared first turnstile device explained can also be extended to the second variant described in FIG. 1b in a manner understandable to a person skilled in the art, which is therefore not described in greater detail for reasons of clarity is.

[0051] Die Fig. 1c bis 7 zeigen eine längenverstellbare Pleuelstange 1 für eine Hubkolbenmaschine, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, in einer ersten Ausführungsform.1c to 7 show a length-adjustable connecting rod 1 for a reciprocating engine, such as an internal combustion engine, in a first embodiment.

[0052] Wie schon eingangs erläutert weist die Pleuelstange 1 einen ersten Stangenteil 2 im Bereich eines großen Pleuelauges 3a und einen zweiten Stangenteil 4 im Bereich eines kleinen Pleuelauges 3b auf, wobei das große Pleuelauge 3a ein Kurbelzapfenlager zur Verbindung mit einer in nicht weiter dargestellten Kurbelwelle und das kleine Pleuelauge 3b ein Kolbenbolzenlager zur Verbindung mit einem nicht weiter dargestellten Kolben ausbilden.As already explained, the connecting rod 1 has a first rod part 2 in the region of a large connecting rod 3a and a second rod part 4 in the region of a small connecting rod 3b, wherein the large connecting rod 3a a crank pin bearing for connection to a crankshaft, not shown and the small connecting rod 3b form a piston pin bearing for connection to a piston, not shown.

[0053] Die beiden Stangenteile 2, 4 können über ein Schraubgetriebe 6 relativ zueinander in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verschoben werden. Das in den Fig. 1c bis 7 gezeigte Schraubgetriebe 6 weist nebeneinander angeordnet eine erste Schraubgetriebeeinheit 6a und eine zweite Schraubgetriebeeinheit 6b auf. Jede Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b ist mit einen ersten Getriebeteil 7a, 7b und einen mit dem ersten Getriebeteil 7a, 7b im Eingriff stehenden zweiten Getriebeteil 8a, 8b ausgebildet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die ersten Getriebeteile 7a, 7b als Spindelmuttern 9 und die zweiten Getriebeteile 8a, 8b als Gewindespindeln 10 ausgebildet sind. Die Schraubachsen 11a, 11b der Schraubgetriebeeinheiten 6a, 6b sind parallel zur Längsachse 1a der Pleuelstange 1, insbesondere in einer Normalebene ε angeordnet, welche normal auf die Drehachse 12a des durch das große Pleuelauge 3a gebildeten Pleuellagers bzw. normal auf die Drehachse 12b des hier durch das kleine Pleuellauge 3b definierten Kurbelzapfenlagers (bzw. normal auf die Drehachse der Kurbelwelle) ausgebildet ist.The two rod parts 2, 4 can be moved via a helical gear 6 relative to each other in the direction of the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1. The helical gear 6 shown in FIGS. 1c to 7 has juxtaposed a first helical gear unit 6a and a second helical gear unit 6b. Each helical gear unit 6a, 6b is formed with a first gear part 7a, 7b and a second gear part 8a, 8b engaged with the first gear part 7a, 7b, in this embodiment the first gear parts 7a, 7b as spindle nuts 9 and the second gear parts 8a , 8b are formed as threaded spindles 10. The screw axles 11a, 11b of the helical gear units 6a, 6b are arranged parallel to the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1, in particular in a normal plane ε, which normal to the axis of rotation 12a of the large rod eye 3a formed by the big end bearing 3a or normal to the axis of rotation 12b of here the small connecting rod eye 3b defined crank pin bearing (or normal to the axis of rotation of the crankshaft) is formed.

[0054] Jede Spindelmutter 9 weist an ihrer Innenseite Wirkflächen mit einer Steigung auf, welche von der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 beabstandet sind und welche als Innenschraubengewinde mit einem Gewindegang oder mehreren Gewindegängen, oder als Innenschrägverzahnung ausgebildet sind. Korrespondierend dazu weist die jeweilige Gewindespindel 10 an ihrer Außenseite entsprechende Wirkflächen mit einer Steigung auf, welche von der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 beabstandet sind und welche als Außenschraubengewinde mit einen Gewindegang oder mehreren Gewindegängen, oder als Außenschrägverzahnung ausgebildet sind. Das Gewinde, insbesondere die Steigung des Gewindes, ist so ausgebildet, dass eine Selbsthemmung sicher vermieden wird. Eine Selbsthemmung kann meist vermieden werden, wenn der Steigungswinkel größer als 7° ist. Andererseits sollte zur Begrenzung des auftretenden Drehmomentes der Steigungswinkel nicht zu groß gestaltet werden. In einem Ausführungsbeispiel wurde ein optimaler Steigungswinkel bei etwa 8° gewählt.Each spindle nut 9 has on its inside effective surfaces with a pitch, which are spaced from the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1 and which are formed as internal screw thread with a thread or more threads, or as internal helical teeth. Corresponding thereto, the respective threaded spindle 10 on its outer side corresponding active surfaces with a pitch, which are spaced from the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1 and which are formed as external screw thread with one thread or multiple threads, or as external helical teeth. The thread, in particular the pitch of the thread is designed so that a self-locking is reliably avoided. Self-locking can usually be avoided if the pitch angle is greater than 7 °. On the other hand, to limit the torque occurring, the pitch angle should not be made too large. In one embodiment, an optimum pitch angle was chosen at about 8 °.

[0055] Der Begriff „Gewinde" (beispielsweise in Gewindespindel) wird hier generell sowohl für Schraubengewinde, als auch für Schrägverzahnungen verwendet und deckt somit beide Ausbildungen ab.The term "thread" (for example, in threaded spindle) is generally used here for both screw thread, as well as for helical gears and thus covers both training from.

[0056] Jeder der durch die Spindelmutter 9 gebildeten ersten Getriebeteile 7a, 7b ist jeweils in einem durch den ersten Stangenteil 2 gebildeten, als Sacklochbohrung ausgeführten, Führungszylinder 5a, 5b drehbar, aber rein axial unverschiebbar gelagert. Die axiale Position jedes ersten Getriebeteils 7a, 7b wird in Richtung des kleinen Pleuelauges 3b durch eine das obere Ende des Führungszylinders 5a, ab abschließende Spannhülse 13a, 13b und einen beispielsweise zweiteiligen Distanzring 14a, 14b begrenzt. Mit Bezugszeichen 16a und 16b sind Federeinheiten bezeichnet, welche die zweiten Getriebeteile 6a, 6b gegenüber dem ersten Stangenteil 2 Vorspannen.Each of the first gear parts 7a, 7b formed by the spindle nut 9 is rotatably mounted, but purely axially non-displaceably, in a guide cylinder 5a, 5b formed as a blind hole bore formed by the first rod part 2. The axial position of each first gear part 7a, 7b is limited in the direction of the small connecting rod 3b by a the upper end of the guide cylinder 5a, from final clamping sleeve 13a, 13b and an example two-piece spacer ring 14a, 14b. Designated by reference numerals 16a and 16b are spring units which bias the second gear parts 6a, 6b with respect to the first rod part 2.

[0057] Der erste Getriebeteil 7a, 7b jeder Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b ist drehbar, aber rein axial unverschiebbar im ersten Stangenteil 2 gelagert. Der zweite Getriebeteil 8a, 8b jeder Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b ist in Bezug auf den ersten Stangenteil 2 in Richtung der Längsachse 1 a verschiebbar, aber drehtest ausgebildet und mit dem zweiten Stangenteil 4 fest verbunden oder integral mit diesem ausgeführt. Die ersten Getriebeteile 7a, 7b sind mit zumindest einer mittels zumindest einer Schalteinrichtung 30 schaltbaren ersten Drehsperreinrichtung 20 verbindbar, welche in zumindest einer ersten Stellung ein Verdrehen der ersten Getriebeteile 7a, 7b in einer Drehrichtung verhindert und in zumindest einer zweiten Stellung ermöglicht.The first gear part 7a, 7b of each helical gear unit 6a, 6b is rotatably mounted, but purely axially immovable in the first rod part 2. The second gear part 8a, 8b of each helical gear unit 6a, 6b is displaceable with respect to the first rod part 2 in the direction of the longitudinal axis 1a, but rotates and formed fixedly connected to the second rod part 4 or carried out integrally therewith. The first gear parts 7a, 7b are connectable to at least one switchable by means of at least one switching device 30 first rotary locking device 20 which prevents at least a first position, a rotation of the first gear parts 7a, 7b in a rotational direction and allows at least a second position.

[0058] Die erste Drehsperreinrichtung 20 ist dabei durch ein Keilelement 21 gebildet. Das Keilelement 21 ist quer zu den Schraubachsen 11a, 11b, insbesondere normal auf die Normalebene ε, also parallel zur Drehachse der Kurbelwelle, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Stellung verschiebbar im ersten Stangenteil 2 gelagert. In den Ausführungsbeispielen weist das Keilelement 21 beidseitig Keilabschnitte 22, 23 auf, wobei ein erster Keilabschnitt 22 der ersten Schraubgetriebeeinheit 6a und ein zweiter Keilabschnitt 23 der zweiten Schraubgetriebeeinheit 6b zugeordnet ist.The first turnstile device 20 is formed by a wedge element 21. The wedge element 21 is mounted transversely to the screw axes 11a, 11b, in particular normal to the normal plane ε, that is parallel to the axis of rotation of the crankshaft, displaceable between at least a first and a second position in the first rod part 2. In the exemplary embodiments, the wedge element 21 has wedge sections 22, 23 on both sides, wherein a first wedge section 22 of the first helical gear unit 6a and a second wedge section 23 of the second helical gear unit 6b are assigned.

[0059] Der erste Getriebeteil 7a, 7b jeder Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b weist einen zylindrischen konvexen Mantelbereich 24a, 24b auf, welcher im in den Fig. 1 bis 7 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise jeweils durch eine fest mit der Spindelmutter 9 verbundene Hülse 25 gebildet ist. Die ersten 22 und zweiten Keilabschnitte 23 sind konkav ausgebildet und weisen jeweils einen Krümmungsradius R auf, welcher größer ist als der Radius r des zylindrischen konvexen Mantelbereichs 24a, 24b. Die Keilabschnitte 22, 23 wirken mit den konvexen Mantelbereichen 24a, 24b derart zusammen, dass bei Verschieben des Keilelementes 21 in einer in Fig. 2 dargestellten ersten Stellung A ein erster Bereich 22a des ersten Keilabschnittes 22 und ein erster Bereich 23a des zweiten Keilabschnittes 23 und in einer in Fig. 3 dargestellten zweiten Stellung B des Keilelementes 21 ein zweiter Bereich 22b des ersten Keilabschnittes 22 und ein zweiter Bereich 23b des zweiten Keilabschnittes 23 an den Mantelbereichen 24a, 24b der ersten Getriebeteile 7a, 7b anliegt. Die jeweils anderen zweiten Bereiche 22b, 23b bzw. ersten Bereiche 22a, 23a liegen in der ersten Stellung A bzw. zweiten Stellung B nicht an den Mantelbereichen 24a, 24b an.The first gear part 7a, 7b of each helical gear unit 6a, 6b has a cylindrical convex shell portion 24a, 24b, which in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7, for example, each formed by a fixedly connected to the spindle nut 9 sleeve 25 is. The first 22 and second wedge portions 23 are concave and each have a radius of curvature R which is greater than the radius r of the cylindrical convex shell portion 24a, 24b. The wedge sections 22, 23 cooperate with the convex jacket regions 24a, 24b in such a way that when the wedge element 21 is displaced in a first position A shown in FIG. 2, a first region 22a of the first wedge segment 22 and a first region 23a of the second wedge segment 23 and In a second position B of the wedge element 21 shown in FIG. 3, a second area 22b of the first wedge section 22 and a second area 23b of the second wedge section 23 bear against the jacket areas 24a, 24b of the first gear parts 7a, 7b. The respective other second regions 22b, 23b or first regions 22a, 23a in the first position A or second position B do not abut against the jacket regions 24a, 24b.

[0060] Die erste Schraubgetriebeeinheit 6a und die zweite Schraubgetriebeeinheit 6b weisen unterschiedlich drehende Gewindesteigungen auf. Dies bewirkt, dass bei einer Verschiebung des zweiten Stangenteils 4 in Richtung der Längsachse 1a relativ zum ersten Stangenteil 2 die durch im ersten Ausführungsbeispiel durch Spindelmuttern 9 gebildeten ersten Getriebeteile 7a, 7b der ersten und zweiten Getriebeeinheiten 6a, 6b in unterschiedlichen Richtungen, also ungleichsinnig, gedreht werden. Dies bewirkt, dass die beiden gegensinnig rotierenden Hülsen -abhängig von der jeweiligen Schaltstellung A, B der ersten Drehsperreinrichtung 20 und der Verstellbewegung des zweiten Stangenteils 4 relativ zum ersten Stangenteil 2 - das Keilelement 21 entweder zwischen den beiden Hülsen 25 einziehen („einziehende Drehrichtung") oder ausstoßen („ausstoßende Drehrichtung"). In der einziehenden Drehrichtung der ersten Getriebeteile 7a, 7b kommt es zu einem Verklemmen und Sperren der ersten Getriebeteile 7a, 7b in Folge der Selbsthemmung der Keilabschnitte 22, 23 auf die konvexen Mantelbereiche 24a, 24b. Dadurch wird auch das Verstellen des zweiten Stangenteils 4 relativ zum ersten Stangenteil 2 in dieser einziehenden Drehrichtung der ersten Getriebeteile 7a, 7b zugeordneten Verschieberichtung verhindert. In der entgegengesetzten Verschieberichtung des zweiten Stangenteils 2, welche mit einer ausstoßenden Drehrichtung der Getriebeteile 7a, 7b korreliert, ist eine unbehinderte Verstellbewegung möglich, da das Keilelement 21 entgegen der Klemmrichtung bewegt - also „ausgestoßen" wird.The first helical gear unit 6a and the second helical gear unit 6b have differently rotating thread pitches. This causes, when the second rod part 4 is displaced in the direction of the longitudinal axis 1a relative to the first rod part 2, the first gear parts 7a, 7b of the first and second gear units 6a, 6b formed by spindle nuts 9 in the first exemplary embodiment in different directions, that is, in opposite directions, to be turned around. This causes the two oppositely rotating sleeves depending on the respective switching position A, B of the first rotary locking device 20 and the adjustment of the second rod member 4 relative to the first rod part 2 - the wedge member 21 either between the two sleeves 25 move ("retracting direction" ) or eject ("ejecting direction of rotation"). In the retracting direction of rotation of the first gear parts 7a, 7b there is a jamming and locking of the first gear parts 7a, 7b due to the self-locking of the wedge sections 22, 23 on the convex shell portions 24a, 24b. As a result, the adjustment of the second rod part 4 relative to the first rod part 2 in this retracting direction of rotation of the first gear parts 7a, 7b associated displacement direction is prevented. In the opposite direction of displacement of the second rod part 2, which correlates with an ejecting direction of rotation of the gear parts 7a, 7b, an unobstructed adjustment is possible because the wedge member 21 moves against the clamping direction - that is "ejected".

[0061] In den Fig. 2 und 3 sind die „einziehenden", also sperrenden Drehrichtungen mit den strichlierten Pfeilen S und die „ausstoßenden", also freigängigen Drehrichtungen der ersten Getriebeteile 7a, 7b mit den Pfeilen F bezeichnet.In Figs. 2 and 3, the "retracting", ie blocking directions of rotation with the dashed arrows S and the "ejecting", so free direction of rotation of the first gear parts 7a, 7b are indicated by the arrows F.

[0062] Das Keilelement 21 wird über eine Schalteinrichtung 30 verstellt.The wedge element 21 is adjusted via a switching device 30.

[0063] Bei dem in den Fig. 1c bis 7 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Keilelement 21 an einer ersten Stirnseite 26a eine Angriffsfläche 27a für die Schalteinrichtung 30 auf.In the first exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1c to 7, the wedge element 21 has a contact surface 27a for the switching device 30 at a first end face 26a.

Die Schalteinrichtung 30 weist einen im Bereich der Stirnfläche 15a der Pleuelstange 1 angeordneten Ringschieber 31 auf, welcher um die Drehachse 12a des Pleuellagers drehbar am oder im ersten Stangenteil 2 gelagert ist. An der dem Keilelement 21 zugewandten Schieberseite 32 ist eine Rampenfläche 33 in den Ringschieber 31 eingeformt. Im Bereich der der ersten Stirnseite 26a abgewandten zweiten Stirnseite 26b wirkt eine Rückstellfeder 28 auf das Keilelement 21 ein und übt eine Rückstellkraft in Richtung des Ringschiebers 31 auf das Keilelement 21 aus. Die Rampenfläche 33 ist so ausgebildet und angeordnet, dass in zumindest einer ersten Schaltstellung A der Schalteinrichtung 30 die Rampenfläche 33 an der Angriffsfläche 27a des Keilelementes 21 angreift und dieses axial entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 28 verschiebt.The switching device 30 has an annular slide 31, which is arranged in the region of the end face 15a of the connecting rod 1 and which is mounted rotatably on or in the first rod part 2 about the axis of rotation 12a of the connecting rod bearing. At the wedge element 21 facing slide side 32, a ramp surface 33 is formed in the annular slide 31. In the region of the second end face 26b facing away from the first end face 26a, a return spring 28 acts on the wedge element 21 and exerts a restoring force in the direction of the annular slide 31 on the wedge element 21. The ramp surface 33 is formed and arranged such that in at least a first switching position A of the switching device 30, the ramp surface 33 engages the engagement surface 27a of the wedge element 21 and this axially against the restoring force of the return spring 28 moves.

[0064] Zur Begrenzung der Drehbewegung des Ringschiebers 31 sind Anschläge 34 vorgesehen, welche beispielsweise durch im ersten Stangenteil 2 eingesetzte und in Nuten 34a mit definierter Länge des Ringschiebers 31 laufende Stifte 34b gebildet sein können.To limit the rotational movement of the annular slide 31 stops 34 are provided, which may be formed for example by inserted in the first rod part 2 and in grooves 34 a with a defined length of the annular slide 31 running pins 34 b.

[0065] Die Fig. 4 und 5 zeigen den Ringschieber 31 bzw. das Keilelement 21 in einer ersten Stellung A und die Fig. 6 und 7 in einer zweiten Stellung B.FIGS. 4 and 5 show the annular slide 31 and the wedge element 21 in a first position A and FIGS. 6 and 7 in a second position B.

[0066] Zur Betätigung weist der Ringschieber 31 einen beispielsweise gabelförmigen ersten Mitnehmer 35a auf, auf welchen ein erstes Betätigungselement 37a einer Betätigungseinrichtung 38, beispielsweise ein Betätigungsnocken oder eine Schaltkulisse, direkt angreift (siehe Fig. 8). Über das erste Betätigungselement 37a kann somit eine Verstellung des Ringschiebers 31 in einer ersten Verdrehrichtung bewirkt werden. Um eine Verstellung des Ringschiebers 31 in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung zu ermöglichen, ist am Fuß des Pleuellagerdeckels 17 der Pleuelstange 1 ein beispielsweise als zweiarmiger Hebel ausgebildetes Umlenkelement 36 und ein beispielsweise gabelförmiger zweiter Mitnehmer 35b angeordnet, welcher durch ein zweites Betätigungselement 37b - beispielsweise ein Betätigungsnocken oder eine Schaltkulisse - auslenkbar ist. Der zweite Mitnehmer 35b ist quer zur durch die Längsachse 1a und die Drehachse 12a aufgespannten Längsebene δ verschiebbar am Pleuellagerdeckel 17 gelagert. Das als Hebel ausgebildete Umlenkelement 36 ist um eine parallel zur Längsachse 1a der Pleuelstange 1 angeordnete Schwenkachse 36a schwenkbar gelagert. Die verstellbaren Betätigungselemente 37a, 37b sind im Kurbelraum der Hubkolbenmaschine knapp unterhalb des Pleuellagerdeckels 17 - im Bereich des unteren Totpunktes der Pleuelstange 1 betrachtet - so angeordnet, dass bei Drehung der Kurbelwelle - abhängig von dem jeweils aktivierten Betätigungselement 37a, 37b - der erste Mitnehmer 35a durch das erste Betätigungselement 37a oder der zweite Mitnehmer 35b durch das zweite Betätigungselement 37b kontaktiert und ausgelenkt wird. Die Auslenkbewegung des zweiten Mitnehmers 35b wird über das Umlenkelement 36 auf den ersten Mitnehmer 35a übertragen, sodass der Ringschieber 31 in die zweite Drehrichtung bewegbar ist. (Fig. 8 bis 12).For actuation, the annular slide 31 has, for example, a fork-shaped first driver 35a, on which a first actuating element 37a of an actuating device 38, for example an actuating cam or a shift gate, directly engages (see FIG. 8). An adjustment of the annular slide 31 in a first direction of rotation can thus be effected via the first actuating element 37a. In order to enable an adjustment of the annular slide 31 in a second rotational direction opposite to the first rotational direction, a deflecting element 36 designed, for example, as a two-armed lever and an eg fork-shaped second driver 35b is arranged at the base of the connecting rod bearing cap 17 of the connecting rod 1, which is arranged by a second actuating element 37b. For example, an actuating cam or a shift gate - is deflected. The second driver 35b is displaceably mounted on the connecting-rod bearing cover 17 transversely to the longitudinal plane δ defined by the longitudinal axis 1a and the axis of rotation 12a. The trained as a lever deflecting element 36 is pivotally mounted about a parallel to the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1 arranged pivot axis 36a. The adjustable actuators 37a, 37b are in the crankcase of the reciprocating engine just below the connecting rod bearing cap 17 - viewed in the region of the bottom dead center of the connecting rod 1 - arranged so that upon rotation of the crankshaft - depending on the respective activated actuator 37a, 37b - the first driver 35a is contacted and deflected by the first actuating element 37a or the second driver 35b by the second actuating element 37b. The deflection movement of the second driver 35b is transmitted via the deflection element 36 to the first driver 35a, so that the annular slide 31 is movable in the second direction of rotation. (Figures 8 to 12).

[0067] Die Fig. 13 bis 15 zeigen eine längenverstellbare Pleuelstange 1 für eine Hubkolbenmaschine in einer zweiten Ausführungsform der Schalteinrichtung 30.13 to 15 show a length-adjustable connecting rod 1 for a reciprocating engine in a second embodiment of the switching device 30th

[0068] Analog zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Pleuelstange 1 weist einen ersten Stangenteil 2 im Bereich eines großen Pleuelauges 3a und einen zweiten Stangenteil 4 im Bereich eines kleinen Pleuelauges 3b auf, wobei das große Pleuelauge 3a ein Kurbelzapfenlager zur Verbindung mit einer Kurbelwelle 19 (Fig. 15) und das kleine Pleuelauge 3b ein Kolbenbolzenlager zur Verbindung mit einem nicht weiter dargestellten Kolben ausbilden. Die beiden Stangenteile 2, 4 können auch hier über ein Schraubgetriebe 6 relativ zueinander in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verschoben werden, wobei zur Begrenzung der Längenverstellung ein Hubbegrenzung 29 durch einen in einer Längsnut 29a geführten Anschlagzapfen 29b vorgesehen ist. Das in den Fig. 13 bis 15 gezeigte Schraubgetriebe 6 weist nebeneinander angeordnet eine erste Schraubgetriebeeinheit 6a und eine zweite Schraubgetriebeeinheit 6b auf. Jede Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b ist mit einen ersten Getriebeteil 7a, 7b und einen mit dem ersten Getriebeteil 7a, 7b im Eingriff stehenden zweiten Getriebeteil 8a, 8b ausgebildet. Die Schraubachsen 11a, 11b der Schraubgetriebeeinheiten 6a, 6b sind parallel zur Längsachse 1a der Pleuelstange 1, insbesondere in einer Normalebene ε angeordnet, welche normal auf die Drehachse 12a des durch das große Pleuelauge 3a gebildeten Pleuellagers bzw. normal auf die Drehachse 12b des hier durch das kleine Pleuellauge 3b definierten Kurbelzapfenlagers (bzw. normal auf die Drehachse 19a der Kurbelwelle 19) ausgebildet ist.Analogous to the first embodiment, the connecting rod 1 has a first rod part 2 in the region of a large connecting rod 3a and a second rod portion 4 in the region of a small connecting rod 3b, wherein the large connecting rod 3a a crank pin bearing for connection to a crankshaft 19 (Fig 15) and the small connecting rod 3b form a piston pin bearing for connection to a piston not shown. The two rod parts 2, 4 can also be moved here via a helical gear 6 relative to each other in the direction of the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1, wherein for limiting the length adjustment, a stroke limiter 29 is provided by a guided in a longitudinal groove 29a stop pin 29b. The helical gear 6 shown in FIGS. 13 to 15 has juxtaposed a first helical gear unit 6a and a second helical gear unit 6b. Each helical gear unit 6a, 6b is formed with a first gear part 7a, 7b and a second gear part 8a, 8b engaged with the first gear part 7a, 7b. The screw axles 11a, 11b of the helical gear units 6a, 6b are arranged parallel to the longitudinal axis 1a of the connecting rod 1, in particular in a normal plane ε, which normal to the axis of rotation 12a of the large rod eye 3a formed by the big end bearing 3a or normal to the axis of rotation 12b of here the small connecting rod eye 3b defined crank pin bearing (or normal to the axis of rotation 19a of the crankshaft 19) is formed.

[0069] Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante sind die ersten Getriebeteile 7a, 7b der Schraubgetriebeeinheiten 6a, 6b durch Gewindespindeln 10 und die zweiten Getriebeteile 8a, 8b durch Spindelmuttern 9 bzw. Innengewinde gebildet. Die Gewindespindeln 10 sind dabei über Axiallager 18 drehbar, aber axial unverschiebbar, im ersten Stangenteil 2 der Pleuelstange 1 gelagert. Die durch Innengewinde bzw. Spindelmuttern 9 gebildeten zweiten Getriebeteile 8a, 8b jeder Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b sind in Bezug auf den ersten Stangenteil 2 in Richtung der Längsachse 1a verschiebbar, aber drehfest ausgebildet und mit dem zweiten Stangenteil 4 fest verbunden oder integral mit diesem ausgeführt. Insbesondere können dabei die Spindelmuttern 9 durch den mit Innengewinden versehenen zweiten Stangenteil 4 gebildet sein.In contrast to the first embodiment variant, the first gear parts 7a, 7b of the helical gear units 6a, 6b are formed by threaded spindles 10 and the second gear parts 8a, 8b by spindle nuts 9 and female thread. The threaded spindles 10 are rotatable about thrust bearing 18, but axially immovable, stored in the first rod part 2 of the connecting rod 1. The second gear parts 8a, 8b of each helical gear unit 6a, 6b formed by internal threads or spindle nuts 9 are displaceable with respect to the first rod part 2 in the direction of the longitudinal axis 1a, but rotatably and firmly connected to the second rod part 4 or integral with this. In particular, the spindle nuts 9 can be formed by the internally threaded second rod part 4.

[0070] Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die ersten Getriebeteile 7a, 7b mit zumindest einer mittels zumindest einer Schalteinrichtung 30 schaltbaren Drehsperreinrichtung 20 verbindbar, welche in zumindest einer ersten Stellung ein Verdrehen der ersten Getriebeteile 7a, 7b in einer Drehrichtung verhindert und in zumindest einer zweiten Stellung ermöglicht. Die erste Drehsperreinrichtung 20 ist dabei durch ein Keilelement 21 gebildet, welches in einer den ersten Stangenteil 2 zwischen einer ersten Stirnfläche 15a und einer zweiten Stirnfläche 15b der Pleuelstange 1 durchsetzenden Ausnehmung 15 angeordnet ist und an einander abgewandten Stirnseiten 26a, 26b des Keilelementes 21 eine erste 27a und eine zweite Angriffsfläche 27b so angeordnet sind, dass das Keilelement 21 abwechselnd auf der ersten Stirnseiten 26a oder der zweiten Stirnseite 26b durch die an den Angriffsflächen 27a, 27b angreifende Schalteinrichtung 30 ausgelenkt werden kann. Das Keilelement 21 ist dabei quer zu den Schraubachsen 11a, 11b, insbesondere normal auf die Normalebene ε, also parallel zur Drehachse 19a der Kurbelwelle 19, zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Stellung verschiebbar im ersten Stangenteil 2 gelagert. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel weist auch hier das Keilelement 21 beidseitig Keilabschnitte 22, 23 auf, wobei ein erster Keilabschnitt 22 der ersten Schraubgetriebeeinheit 6a und ein zweiter Keilabschnitt 23 der zweiten Schraubgetriebeeinheit 6b zugeordnet ist.As in the first embodiment, the first gear parts 7a, 7b with at least one switchable by means of at least one switching device 30 Drehsperreinrichtung 20 can be connected, which prevents rotation of the first gear parts 7a, 7b in a rotational direction in at least one first position and in at least a second Position allows. The first rotary locking device 20 is formed by a wedge element 21, which is arranged in a first rod portion 2 between a first end face 15a and a second end face 15b of the connecting rod 1 passing through recess 15 and at opposite end faces 26a, 26b of the wedge element 21 a first 27a and a second engagement surface 27b are arranged such that the wedge element 21 can be deflected alternately on the first end faces 26a or the second end face 26b by the switching device 30 acting on the engagement surfaces 27a, 27b. The wedge element 21 is mounted transversely to the screw axes 11a, 11b, in particular normal to the normal plane ε, ie parallel to the axis of rotation 19a of the crankshaft 19, displaceable between at least a first and a second position in the first rod part 2. As in the first embodiment, the wedge element 21 has wedge sections 22, 23 on both sides, wherein a first wedge section 22 of the first helical gear unit 6a and a second wedge section 23 of the second helical gear unit 6b are assigned.

[0071] Der erste Getriebeteil 7a, 7b jeder Schraubgetriebeeinheit 6a, 6b weist einen zylindrischen konvexen Mantelbereich 24a, 24b auf, welcher im in den Fig. 13 bis 15 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel beispielsweise jeweils durch die Gewindespindel 10 gebildet ist. Es ist aber auch möglich, die konvexen Mantelbereich 24a, 24b durch separate, mit den Gewindespindeln 10 drehverbundene Schaftteile zu bilden. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die ersten 22 und zweiten Keilabschnitte 23 konkav ausgebildet und weisen jeweils einen Krümmungsradius R auf, welcher größer ist als der Radius r des zylindrischen konvexen Mantelbereichs 24a, 24b. Die Keilabschnitte 22, 23 wirken mit den konvexen Mantelbereichen 24a, 24b derart zusammen, dass bei Verschieben des Keilelementes 21 in der in Fig. 14 dargestellten ersten Stellung ein erster Bereich 22a des ersten Keilabschnittes 22 und ein erster Bereich 23a des zweiten Keilabschnittes 23 an den Mantelbereichen 24a, 24b der ersten Getriebeteile 7a, 7b anliegt. Die jeweils anderen zweiten Bereiche 22b, 23b sind in dieser ersten Stellung von den Mantelbereichen 24a, 24b beabstandet.The first gear part 7a, 7b of each helical gear unit 6a, 6b has a cylindrical convex jacket region 24a, 24b, which is formed by the threaded spindle 10 in the second exemplary embodiment illustrated in FIGS. 13 to 15, for example. But it is also possible to form the convex jacket portion 24a, 24b by separate, with the threaded spindles 10 rotatably connected shaft parts. As in the first embodiment, the first 22 and second wedge portions 23 are concave and each have a radius of curvature R which is greater than the radius r of the cylindrical convex shell portion 24a, 24b. The wedge portions 22, 23 cooperate with the convex jacket portions 24a, 24b such that upon displacement of the wedge member 21 in the first position shown in Fig. 14, a first portion 22a of the first wedge portion 22 and a first portion 23a of the second wedge portion 23 to the Mantle regions 24a, 24b of the first gear parts 7a, 7b is applied. The respective other second regions 22b, 23b are spaced apart from the jacket regions 24a, 24b in this first position.

[0072] Die erste Schraubgetriebeeinheit 6a und die zweite Schraubgetriebeeinheit 6b können auch hier unterschiedlich drehende Gewindesteigungen aufweisen. Dies bewirkt, dass bei einer Verschiebung des zweiten Stangenteils 4 in Richtung der Längsachse 1a relativ zum ersten Stangenteil 2 die durch Gewindespindeln 10 gebildeten ersten Getriebeteile 7a, 7b der ersten und zweiten Getriebeeinheiten 6a, 6b in unterschiedlichen Richtungen, also ungleichsinnig, gedreht werden. Somit können die beiden gegensinnig rotierenden Mantelbereiche 24a, 24b -abhängig von der jeweiligen Schaltstellung der Drehsperreinrichtung 20 und der Verstellbewegung des zweiten Stangenteils 4 relativ zum ersten Stangenteil 2 - das Keilelement 21 entweder zwischen den beiden zylindrischen Mantelbereichen 24a, 24b einziehen („einziehende Drehrichtung") oder ausstoßen („ausstoßende Drehrichtung"). In der einziehenden Drehrichtung der ersten Getriebeteile 7a, 7b kommt es zu einem Verklemmen und Sperren der ersten Getriebe teile 7a, 7b in Folge der Selbsthemmung der Keilabschnitte 22, 23 auf die konvexen Mantelbereiche 24a, 24b. Dadurch wird auch das Verstellen des zweiten Stangenteils 4 relativ zum ersten Stangenteil 2 in dieser einziehenden Drehrichtung der ersten Getriebeteile 7a, 7b zugeordneten Verschieberichtung verhindert. In der entgegengesetzten Verschieberichtung des zweiten Stangenteils 2, welche mit einer ausstoßenden Drehrichtung der Getriebeteile 7a, 7b korreliert, ist eine unbehinderte Verstellbewegung möglich, da das Keilelement 21 entgegen der Klemmrichtung bewegt - also „ausgestoßen" wird.The first helical gear unit 6a and the second helical gear unit 6b can also have differently rotating thread pitches here. This has the effect that, when the second rod part 4 is displaced in the direction of the longitudinal axis 1a relative to the first rod part 2, the first gear parts 7a, 7b of the first and second gear units 6a, 6b formed by threaded spindles 10 are rotated in different directions, ie in opposite directions. Thus, the two counter-rotating jacket portions 24a, 24b depending on the respective switching position of the rotary locking device 20 and the adjustment of the second rod member 4 relative to the first rod part 2 - the wedge member 21 either between the two cylindrical shell portions 24a, 24b move ("retracting direction" ) or eject ("ejecting direction of rotation"). In the retracting direction of rotation of the first gear parts 7a, 7b there is a jamming and locking of the first gear parts 7a, 7b as a result of self-locking of the wedge sections 22, 23 on the convex jacket portions 24a, 24b. As a result, the adjustment of the second rod part 4 relative to the first rod part 2 in this retracting direction of rotation of the first gear parts 7a, 7b associated displacement direction is prevented. In the opposite direction of displacement of the second rod part 2, which correlates with an ejecting direction of rotation of the gear parts 7a, 7b, an unobstructed adjustment is possible because the wedge member 21 moves against the clamping direction - that is "ejected".

[0073] Bei dem in den Fig. 13 bis 15 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel weist das Keilelement 21 an einer ersten Stirnseite 26a eine erste Angriffsfläche 27a und an einer zweiten Stirnseite 26b eine zweite Angriffsfläche 27b für die Schalteinrichtung 30 auf, wobei die Angriffsflächen 27a, 27b in Bezug auf die jeweils benachbarte Stirnfläche 15a, 15b der Pleuelstange 1 zumindest teilweise vorstehend ausgebildet sind. Insbesondere können die Angriffsflächen 27a, 27b geneigt zu einer Normalebene ε auf die Drehachse 19a der Kurbelwelle 19 angeordnet sein, wie aus Fig. 14 deutlich hervorgeht.In the second exemplary embodiment illustrated in FIGS. 13 to 15, the wedge element 21 has a first engagement surface 27a on a first end side 26a and a second engagement surface 27b on a second end side 26b for the shifting device 30, the engagement surfaces 27a, 27b with respect to the respective adjacent end face 15a, 15b of the connecting rod 1 are at least partially formed protruding. In particular, the engagement surfaces 27a, 27b may be arranged inclined to a normal plane ε on the axis of rotation 19a of the crankshaft 19, as clearly shown in FIG.

[0074] Die Schalteinrichtung 30 weist im in den Fig. 13 bis 15 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zwei Betätigungskolben 39a, 39b auf, welche jeweils in einer Kolbenführung 40a, 40b verschiebbar gelagert sind. Die Pleuelstange 1 ist zwischen der ersten 41a und der zweiten Kurbelwange 41b angeordnet, wobei eine erste Kolbenführung 40a in der ersten Kurbelwange 41a und eine zweite Kolbenführung 40b in der zweiten Kurbelwange 41b angeordnet ist. Jeder Betätigungskolben 39a, 39b grenzt an einen Druckraum 44a, 44b und ist durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes über die Ölleitungen 45a, 45b entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 43a, 43b axial auslenkbar. Eine erste Kolbenstirnfläche 42a des ersten Betätigungskolbens 39a ist der ersten Angriffsfläche 27a und eine zweite Kolbenstirnfläche 42b des zweiten Betätigungskolbens 39b ist der zweiten Angriffsfläche 27b des Keilelementes 21 zugewandt, so dass in einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung 30 die erste Kolbenstirnfläche 42a an der ersten Angriffsfläche 27a des Keilelementes 21 angreift. Dabei wird bei Drehung der Kurbelwelle 19 das Keilelement 21 axial in eine erste Verschiebestellung verschoben. In einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 30 greift die zweite Kolbenstirnfläche 42b an der zweiten Angriffsfläche 27b des Keilelementes 21 an, wodurch das Keilelement 21 axial in eine zweite Verschiebestellung verschoben wird. Die Kolbenstirnflächen 42a, 42b sind im gleichen Sinne geneigt zur Normalebene ε auf die Drehachse 19a der Kurbelwelle 19 bzw. die Drehachsen 12a oder 12b ausgebildet wie die Angriffsflächen 27a, 27b.In the second exemplary embodiment illustrated in FIGS. 13 to 15, the switching device 30 has two actuating pistons 39a, 39b, which are each displaceably mounted in a piston guide 40a, 40b. The connecting rod 1 is arranged between the first 41a and the second crank arm 41b, wherein a first piston guide 40a in the first crank arm 41a and a second piston guide 40b in the second crank arm 41b is arranged. Each actuating piston 39a, 39b is adjacent to a pressure chamber 44a, 44b and is axially deflectable by pressurizing the pressure chamber via the oil lines 45a, 45b against the force of a return spring 43a, 43b. A first piston end surface 42a of the first actuating piston 39a is the first engagement surface 27a and a second piston end surface 42b of the second actuating piston 39b faces the second engagement surface 27b of the wedge element 21, so that in a first switching position of the switching device 30, the first piston end surface 42a on the first engagement surface 27a the wedge element 21 attacks. In this case, upon rotation of the crankshaft 19, the wedge element 21 is displaced axially into a first displacement position. In a second switching position of the switching device 30, the second piston end face 42b engages the second engagement surface 27b of the wedge element 21, whereby the wedge element 21 is displaced axially into a second displacement position. The piston end faces 42a, 42b are in the same sense inclined to the normal plane ε on the axis of rotation 19a of the crankshaft 19 and the axes of rotation 12a or 12b formed as the engagement surfaces 27a, 27b.

[0075] Aus den Kurbelwangen 41a, 41b der Kurbelwelle 19 wird unter Verwendung zweier Druckniveaus in den Ölleitungen 45a, 45b wahlweise der erste 39a oder zweite Betätigungskolben 39b ausgefahren, wobei das Keilelement 21 gegen die Mantelbereiche 24a, 24b gepresst wird. Durch die anschmiegende Kontaktierung des Keilelementes 21 an den Mantelbereichen 24a, 24b entsteht ein Sperreffekt in die eine Drehrichtung, während in der entgegengesetzten Drehrichtung weiterhin ein Verdrehen möglich ist. Damit ist es möglich, die ersten Getriebeteile 7a, 7b bei jedem Arbeitszyklus mit dem bei diesem Arbeitszyklus erreichten Verdrehwinkel festzuhalten. Gleichzeitig wird ein kontinuierlicher Freilauf in der entgegengesetzten Richtung ermöglicht. Durch das wechselseitige Klemmen der ersten Getriebeteile 7a, 7b kann somit auf einfache Weise ein Verlängern oder Verkürzen der Pleuelstange 1 mittels den im Betrieb der Hubkolbenmaschine auftretenden Kräfte durchgeführt werden.From the crank webs 41a, 41b of the crankshaft 19 is selectively extended using two pressure levels in the oil lines 45a, 45b, either the first 39a or second actuating piston 39b, wherein the wedge member 21 is pressed against the jacket portions 24a, 24b. Due to the conformal contacting of the wedge element 21 on the jacket regions 24a, 24b, a blocking effect is produced in one direction of rotation, while further rotation is possible in the opposite direction of rotation. Thus, it is possible to hold the first gear parts 7a, 7b at each working cycle with the angle of rotation achieved in this working cycle. At the same time a continuous freewheel in the opposite direction is made possible. By mutual clamping of the first gear parts 7a, 7b can thus be carried out in a simple manner extending or shortening the connecting rod 1 by means of the forces occurring during operation of the reciprocating engine.

[0076] Wie weiter oben erläutert lassen sich die beschriebenen Ausführungen der ersten Drehsperreinrichtung 20 sowie der Schalteinrichtungen 30 auf die beiden Varianten gemäß Fig. 1a und 1b in für den Fachmann verständlichen Weise anwenden.As explained above, the described embodiments of the first turnstile device 20 as well as the switching devices 30 can be applied to the two variants according to FIGS. 1a and 1b in a manner which is understandable to a person skilled in the art.

Claims

claims

1. reciprocating piston engine, in particular internal combustion engine, with a crankshaft (19) with at least one length-adjustable connecting rod (1) with at least a first rod part (2) and a second rod part (4), which two rod parts (2, 4) relative to each other in the direction of Longitudinal axis (1a) of the connecting rod (1) slidably and via a helical gear (6) are interconnected, wherein the helical gear (6) at least one helical gear unit (6a, 6b) with a first gear part (7a, 7b) and one with the first gear part (7a, 7b) in the thread-engaging axial same second gear part (8a, 8b), wherein the first gear part (7a, 7b) as a spindle nut (9) or threaded spindle (10) and the second gear part (8a, 8b) as a threaded spindle ( 10) or as a spindle nut (9) is formed and first (7a, 7b) and second gear part (8a, 8b) coaxial with respect to a common parallel to the longitudinal axis (1a) of the connecting rod (1) arranged Schraubachs e (11a, 11b) are formed, wherein the helical gear (6) is not self-locking, and wherein a first gear part (7a, 7b) with at least one switchable by means of at least one switching device (30) turnstile device (20, 20 ') is connectable , which in at least a first position (A; B) prevents rotation of the first gear part (7a, 7b) in at least one direction of rotation and allows in at least one second position (B; A), characterized in that the helical gear (6) has a first helical gear unit (6a) with a first screw axis (Fig. 11a) and a second helical gear unit (6b) having a second screw axis (11b), wherein the first (11a) and the second screw axes (11b) parallel to one another, preferably in a normal plane (ε) on the crankshaft (19) of the connecting rod ( 1) are arranged.

2. A reciprocating piston engine according to claim 1, characterized in that for the first helical gear unit (6a) and the second helical gear unit (6b), a common first turnstile device (20) is provided.

3. Reciprocating piston engine according to claim 1, characterized in that for the first helical gear unit (6a) a first turnstile device (20) and for the second helical gear unit (6b) a second turnstile device (20 ') is provided.

4. Reciprocating piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Drehsperreinrichtung (20, 20 ') by at least one wedge element (21) is formed, which preferably in a normal plane (ε) on the screw axis (11a, 11b) displaceable is mounted in the first rod part (2).

5. A reciprocating engine according to claim 4, characterized in that the wedge element (21) parallel to the axis of rotation (19 a) of the crankshaft (19) is designed to be displaceable.

6. A reciprocating piston engine according to claim 4 or 5, characterized in that at least one first gear part (7a, 7b) has a preferably cylindrical convex jacket region (24a, 24b) and the wedge element (21) at least one preferably concave wedge portion (22, 23), which in at least one displacement position of the wedge element (21) contacts the jacket region (24a, 24b).

7. A reciprocating engine according to claim 6, characterized in that the radius of curvature (R) of the concave wedge portion (22, 23) is greater than the radius (r) of the corresponding convex jacket portion (24a, 24b).

8. A reciprocating engine according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the wedge member (21) between the first (11 a) and the second screw axis (11 b) is arranged.

9. Reciprocating piston engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first helical gear unit (6a) and the second helical gear unit (6b) have different rotating thread pitches.

10. Reciprocating piston engine according to one of claims 4 to 9, characterized in that the wedge element (21) has two opposite concave wedge portions (22, 23), wherein a first concave wedge portion (22) has a first convex jacket portion (24a) of the first helical gear unit (6a) and a second concave wedge portion (23) is associated with a second convex skirt portion (24b) of the second helical gear unit (6b).

11. A reciprocating piston engine according to one of claims 4 to 10, characterized in that the wedge element (21) on at least one end face (26a, 26b) has an engagement surface (27a, 27b) for the switching device (30).

12. A reciprocating engine according to claim 11, characterized in that the wedge element (21) on one side by the on the attack surface (27 a) engaging switching device (30) against a preferably by a spring (28) formed restoring force is deflected.

13. A reciprocating piston engine according to claim 11, characterized in that the wedge element (21) in a first rod part (2) between a first end face (15a) and a second end face (15b) of the connecting rod (1) passing through recess (15) is arranged and on opposite end faces (26a, 26b) of the wedge element (21) a first and a second engagement surface (27a, 27b) are arranged so that the wedge element (21) on both sides by the attacking surfaces (27a, 27b) engaging switching device ( 30) is deflectable.

14. A reciprocating piston engine according to one of claims 11 to 13, characterized in that the switching device (30) has at least one in the region of an end face (15a) of the connecting rod (1) arranged annular slide (31) which about the axis of rotation (21a) of the connecting rod bearing the connecting rod (1) is rotatably mounted on or in the first rod part (2), wherein the annular slide (31) has at least one ramp surface (33) on a slide side (32) facing the wedge element (21), so that in at least one switching position Switching device (30) engages the ramp surface (33) on the engagement surface (27a) of the wedge element (21) and axially displaces the wedge element (21).

15. A reciprocating piston engine according to claim 14, characterized in that the annular slide (31) - preferably in the region of the small connecting rod eye (3b) facing away from the end of the connecting rod (1) - at least a first driver (35a), preferably in a connecting rod bearing cap ( 17) of the connecting rod (1) slidably or rotatably mounted second carrier (35b) via a deflecting element (36) with the first driver (35a) is kinematically connected, and wherein at least one arranged in a crank chamber of the reciprocating piston actuator (37a, 37b) in at least one switching position so on the first or second driver (35a, 35b) engages that the annular slide (31) is rotatable between at least two positions.

16. A reciprocating piston engine according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the switching device (30) at least one actuating piston (39 a, 39 b), which in a piston guide (40 a, 40 b) is slidably mounted, which in one of the connecting rod (1 ) adjacent crankshaft (41a, 41b) - preferably parallel to the axis of rotation (19a) of the crankshaft (19) - is arranged, wherein the actuating piston (39a, 39b) one of the engagement surface (27a, 27b) of the wedge element (21) facing the piston end face (42a , 42b), which engages in at least one switching position of the switching device (30) on the engagement surface (27a, 27b) of the wedge element (21) and axially displaces the wedge element (21).

17. A reciprocating engine according to one of claims 11 to 13, characterized in that the switching device (30) at least one in a first crank arm (41a) arranged first actuating piston (39a) and at least one in a second crank arm (41b) arranged second actuating piston (39b ), wherein the connecting rod (1) between the first (41 a) and the second crank arm (41 b) is arranged, wherein a first piston end face (42 a) of the first actuating piston (39 a) of the first attack surface (27 a) and a second piston end face ( 42b) of the second actuating piston (39b) of the second engagement surface (27b) of the wedge element (21) faces so that in at least a first switching position of the switching device (30) the first piston end face (42a) on the first engagement surface (27a) of the wedge element ( 21) engages and the wedge element (21) axially in a first position and in at least a second switching position of the switching device (30) the zw The piston end face (42b) engages the second engagement surface (27b) of the wedge element (21) and axially displaces the wedge element (21) into a second position.

18. A reciprocating piston engine according to claim 16 or 17, characterized in that at least one piston end face (42a, 42b) and / or at least one corresponding engagement surface (27a, 27b) inclined to a normal plane (ε) on the axis of rotation (19a) of the crankshaft (19 are arranged / is.

19. A reciprocating piston engine according to any one of claims 16 to 18, characterized in that at least one actuating piston (39a, 39b) in the region of a piston end face (42a, 42b) facing away from the pressure side of a pressure chamber (44a, 44b) acted upon with oil and against Force of a return spring (43a, 43b) by pressure increase in the pressure chamber (44a, 44b) in the direction of the wedge element (21) is deflectable.