CN106574551A - 用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备具有偏心套筒(25)，所述偏心套筒可转动地设置在连杆轴承孔眼(23)的孔(24)中，所述连杆轴承孔眼由连杆上部件(10)和连杆下部件(11)形成。所述偏心套筒包围曲轴的曲柄销，其中偏心套筒(25)可转动地在孔(24)中引导，并且可经由锁紧开口(34a和35a)锁紧，所述锁紧开口优选以彼此错开大约180°的方式设置，并且其中在连杆下部件(11)中设置有可选地与锁紧开口(34a和35a)共同作用的锁紧装置，经由所述锁紧装置，偏心套筒(25)能够形状配合地固定在连杆轴承孔眼(23)中的相应位置中。为了确保偏心套筒始终能够仅由一个位置转移到下一位置中，锁紧装置应具有平行于连杆轴承孔眼(23)的孔(24)的纵轴线伸展的滑杆(17)，所述滑杆与设置在锁紧开口(34a和35a)中的操纵销(34和35)共同作用，所述操纵销可相对于偏心套筒(25)径向移动。

Description

用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备
技术领域
本发明涉及一种用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备，所述设备具有偏心套筒，所述偏心套筒可转动地设置在连杆轴承孔眼的孔中并且包围曲轴的曲柄销，所述连杆轴承孔眼由连杆上部件和连杆下部件形成，其中偏心套筒可转动地在孔中引导，并且能够经由锁紧开口锁紧，所述锁紧开口优选以彼此错开大约180°的方式设置，并且其中在连杆下部件中设置有可选地与锁紧开口共同作用的锁紧装置，经由所述锁紧装置，偏心套筒能够在相应的位置中形状配合地固定在连杆轴承孔眼中。
背景技术
借助往复活塞式内燃机的压缩比ε来表示整个气缸室的体积与压缩室的体积的比值。通过提高压缩比，往复活塞式内燃机的效率能够提高进而整体上减少燃料消耗。在外源点火的往复活塞式内燃机中，随着在满负荷运行中的压缩比的提高，其爆震趋势当然提高。爆震为燃料空气混合物的不可控的自燃。与此相对地，在部分负荷运行中的压缩比为了改进相应的部分负荷效率而被提高，而由此不会出现在上文中提到的爆震，在所述部分负荷运行中进气程度更小。由此导致，适当的是，往复活塞式内燃机在部分负荷运行中以相对高的压缩比运行，并且在满负荷运行中以相对于在部分负荷运行中降低的压缩比运行。
此外，压缩比的改变对用外源点火增压往复活塞式内燃机是尤其有利的，因为在所述往复活塞式内燃机中，关于增压整体上预设低的压缩比，其中为了改进热力学效率，在相应的发动机特性曲线的不利的区域中提高压缩。此外，存在下述可行性，通常与往复活塞式内燃机的其他工作参数相关地改变压缩比，例如与机动车的行驶状态、内燃机的工作点、爆震传感器的信号、排气值等相关地。
此外，从现有技术中已知下述设备，所述设备对在曲轴的曲柄销和活塞销之间的间距进行调整。在此为不同的设备，即为可改变活塞相对于连杆的位置的设备，或为相对于曲轴改变连杆的位置的设备。
从DE 197 03 948 A1中已知在权利要求1的前序部分中描述的类型的用于改变往复活塞式内燃机的压缩比的设备。之后，在其连杆轴承孔眼的区域中分开的连杆经由所述连杆轴承孔眼的孔容纳偏心的套筒。所述偏心的套筒借助柱形的外部的环周面在连杆轴承孔眼的孔中引导并且应可明显地构成为滑动轴承。在其与外部的环周面偏心地错开的内部的环周面上，套筒在往复活塞式内燃机的曲轴的曲柄销上滑动地引导。套筒在连杆轴承孔眼的孔中的转动应自动地进行。偏心的套筒的所述运动应通过作用于其上的力来实现，所述力由曲轴的转动或连杆运动造成。此外，偏心的套筒在其端部上设有凸缘，所述凸缘接合连杆轴承孔眼并且具有沿环周方向错开180°的锁紧凹部。设在连杆上的锁紧元件经由凸轮区段操纵成，使得其在套筒相应的转动之后可选地接合到一个或另外的锁紧凹部中。
发明内容
本发明的目的是，改进锁紧元件的功能，以便确保：偏心套筒始终仅能够由一个位置转移到下一位置中。
所述目的通过独立权利要求1的特征部分的特征来实现。有利的设计方案在所述从属权利要求中给出，所述从属权利要求能够分别自身地或以不同的彼此组合的方式是本发明的一个方面。
因此，锁紧装置应具有平行于连杆轴承孔眼的容纳孔的纵轴线伸展的滑杆，所述滑杆与设置在锁紧开口中的操纵销共同作用，所述操纵销可径向于偏心套筒移动。可通过滑杆径向移动的所述操纵销与滑杆共同设置在连杆下部件中。两个设置在彼此间隔开的环周轨道上的锁紧开口在此沿偏心套筒的环周方向彼此错开180°。在此，操纵销与锁紧元件共同作用，所述锁紧元件设置在偏心套筒中。
与此相反地，根据DE 197 03 948 A1设有构成为具有闭合的端面的空心销的锁紧元件，所述锁紧元件在其内部中容纳两个在端侧上支撑的压缩弹簧。可枢转的杠杆借助在所述压缩弹簧之间的凸肩接合到套筒中。用于制造这种锁紧单元的耗费是相对高的。此外，可枢转的杠杆必须持续地经由滑杆保持在其锁紧位置中，借此所述杠杆不改变其占据的位置进而不与锁紧元件接合。解锁、即套筒离开锁紧开口的运动不是针对性地进行，使得可能防止偏心的套筒的转动。与此不同地，根据本发明的锁紧元件有针对性地调整到其位置中并且在其中锁定。
在本发明的另一个设计方案中，锁紧开口应设置在连杆下部件中并且设置在用于偏心套筒的外部的侧表面的不同的环周轨道上，其中偏心套筒的径向的盲孔通过弹簧机构容纳径向向外预紧的锁紧销，所述锁紧销根据偏心套筒的位置与设置在相应的环周轨道上的锁紧开口以及相应的操纵销齐平，并且其中可在连杆下部件中纵向移动的滑杆与操纵销的背离偏心套筒或锁紧销的端部共同作用。此外提出，滑杆具有缩进的端部区域。根据滑杆的移动位置，两个操纵销径向地不仅在所述缩进的端部区域上、而且也在中间区域中支撑。
在两个移动位置中的每个中，相应的锁紧销能够从其容纳孔中离开并且进入到沿转动方向跟随的锁紧开口中，在所述移动位置中，相应的操纵销移动进入到滑杆的缩进的区域中。在中间区域中，操纵销仅运动到在偏心套筒和连杆轴承孔眼之间的径向的分型面。对此，仅需要设置在锁紧销和盲孔的底部之间的压缩弹簧的小的弹簧力，使得偏心套筒能够相对容易地转动。
在该本文中提出，滑杆柱形地构成，其中所述滑杆具有直径减小的端部区域。滑杆因此旋转对称地构成。此外，当然存在下述可行性：滑杆的每个形状引起操纵销移动，其中中间区域使操纵销径向向外移动，而减小的端部区域将相应的操纵销向内移动。
此外，存在下述可行性，在偏心套筒的外部的侧表面和连杆轴承孔眼的孔之间设置有超越离合器。所述超越离合器防止：偏心套筒由于惯性力或气体压力以及由旋转的曲柄销产生的力矩置于沿相反的转动方向的短的转动运动。转动方向反转能够在与连杆连接的工作活塞的上止点或下止点的区域中出现，因为力矩作用到偏心套筒上，所述力矩能够具有正值和负值。
结果为，相应的偏心套筒不转动至其另外的用于改变气缸单元的压缩比的位置中。这最终引起，一些气缸单元以高的压缩比运行并且一些气缸单元以低的压缩比运行。所述缺点根据本发明通过下述方式消除：设置在偏心套筒和连杆孔眼之间的超越离合器仅仍允许沿一个转动方向的有针对性的转动运动。
所述超越离合器能够构成为滚柱式超越离合器，所述滚柱式超越离合器具有在保持架中引导的夹紧滚柱，其中在偏心套筒的外部的侧表面上构成有夹紧斜坡。所述滚柱式超越离合器的相应的夹紧滚柱圆柱形地构成并且与夹紧斜坡共同作用。只要锁止效果是足够的，替代柱形的夹紧滚柱，也能够将球设作为锁止元件。对使用滚柱式超越离合器替选地，也存在下述可行性，设有夹紧体式超越离合器，其中不仅内部的、而且外部的锁止面柱形地构成。因此，偏心套筒的外部的侧表面不必像在滚柱式超越离合器中那样设有夹紧斜坡。
此外，存在下述可行性，超越离合器构成为抱簧式超越离合器。在此，至少一个抱簧的端部能够耦联到连杆轴承孔眼上。例如抱簧的所述端部能够固定在连杆上部件和连杆下部件之间的分型面中。抱簧的其他端部移动到偏心轮上。在此重要的是，螺旋线形地伸展的抱簧能够安装在曲柄销或曲轴的弯头之上。对此提出，抱簧的横截面选择成，使得矩形带沿要弯曲的方向更薄地实施进而能够置于曲柄销之上。如果第一圈移动到曲柄销上，那么剩余的抱簧能够缠绕到曲柄销上。抱簧与形状配合的或力配合的超越离合器相比具有下述优点：抱簧能够吸收明显更高的过载。
此外，根据本发明提出，偏心套筒基本上在其整个长度上在孔之内伸展。偏心套筒的所述构成方案和设置方案与下述解决方案相反，在所述解决方案中，偏心套筒在连杆轴承孔眼的两侧突出并且具有凸缘。
最后，偏心套筒由两个半壳构成。这两个半壳如示出的那样能够在其外部的侧表面上容纳超越离合器，因此能够连同分开的连杆轴承孔眼安装在曲柄销上。
本发明不限于独立权利要求1的特征与从属于其的权利要求的特征的给出的组合。此外，得出其他可行性，各个特征尤其当其从权利要求、下面对实施例的描述或直接从附图中得出时彼此组合。此外，权利要求通过使用附图标记对附图的参考在任何情况下不应将权利要求的保护范围局限于示出的设计方案示例。
附图说明
为了进一步阐述本发明，参考附图，在所述附图中简化地示出多个不同的实施例。附图示出：
图1示出曲轴连同设置在曲柄销上的、容纳工作活塞的连杆的部分视图的立体图，所述连杆在其连杆下部件的区域中是剖开的，
图2示出根据本发明的连杆的立体图，所述连杆的连杆下部件具有用于滑杆的容纳孔和用于容纳带动件的长孔，
图3示出纵向剖开的连杆的立体图，其中在连杆孔眼和偏心套筒之间设置有抱簧式超越离合器，和
图4示出图3中的纵向剖开的连杆轴承孔眼的放大图。
具体实施方式
在图1中用1表示往复活塞式内燃机的曲轴，其中仅示出由四个曲柄臂2、3、4和5构成的子部段。曲柄臂2和5在此为了平衡重量设有平衡重6并且就其而言不同于曲柄臂3和4。此外，在曲柄臂2和3之间构成有用于容纳未详细示出的连杆的曲柄销7，而曲柄臂3和4在主轴颈8的两侧伸展，经由所述主轴颈，曲轴1支承在往复活塞式内燃机的未示出的曲柄壳体中。随后，在两个曲柄臂4和5之间又设有曲柄销，所述曲柄销在该视图中但是不可见，因为在所述曲柄销上设置有连杆9。由于曲轴1的弯曲，该不可见的曲柄销与曲柄销7相比占据不同的位置。
所述连杆9由连杆上部件10和连杆下部件11构成，所述连杆上部件和连杆下部件经由螺丝12彼此连接。连杆上部件10在其背离连杆下部件11的端部上容纳工作活塞13，所述工作活塞经由活塞销14经由在未详细示出的活塞销轴承以及连杆孔眼固定在连杆上部件10上。在连杆上部件10和连杆下部件11之间的分型面15伸展穿过连杆轴承孔眼，所述连杆轴承孔眼在图1的立体图中同样不可见，因为如已经提出的那样，连杆9安装在曲轴1的相应的曲柄销上。
在所述连杆轴承孔眼中设置有偏心套筒，所述偏心套筒结合下面的附图更详细地描述。在连杆下部件11中设有容纳孔16，所述容纳孔容纳滑杆17。所述滑杆17具有径向伸展的带动件18，所述带动件多级地即在工作活塞13的下止点的区域中接合到凸轮20的带动槽19中。设置在往复活塞式内燃机的油箱中的所述凸轮20以沿曲轴1的纵向方向可移动的方式设置并且经由未详细示出的调整机构相应地移动。因此，所述凸轮能够经由其容纳带动件18的带动槽19沿两个相应的方向移动所述滑杆17。带动槽19能够在用于带动件18的入口区域中加宽并且朝向出口区域连续地渐缩，以便补偿可能的公差。
从图2中得出连杆9的构成方案，所述连杆在该情况下示出当然没有之前提到的滑杆17和带动件18。在此，用21表示在上文中提到的连杆孔眼，所述连杆孔眼容纳活塞销轴承22。在连杆9的另一端部上存在连杆轴承孔眼23，所述连杆轴承孔眼由连杆上部件10和连杆下部件11形成。连杆轴承孔眼23具有孔24，在所述孔中可转动地引导偏心套筒25，所述偏心套筒由半壳25a和25b构成。
所述偏心套筒25在其内部的侧表面上设有滑动轴承层26并且用于将曲柄销支承在连杆轴承孔眼23中。由于偏心套筒25的偏心性，其转动引起：连杆9在曲轴1上的铰接点移动进而改变压缩比。用于在下文中描述的滑杆的容纳孔16在连杆下部件11中平行于孔24伸展。此外，在连杆下部件11中存在用于容纳已经在图1中示出的带动件18的长孔27。
根据图3和4，连杆上部件10和连杆下部件11在孔24的区域中设有具有矩形横截面的凹部28，所述凹部因此在外部的侧表面29上包围偏心套筒25。如此外从所述附图中得出的那样，在所述凹部28之内设置有抱簧式超越离合器30，所述抱簧式超越离合器因此在偏心套筒25的外部的侧表面29上缠绕所述偏心套筒。相应的抱簧31在此在其一个端部上固定在连杆轴承孔眼23上。相应的抱簧式超越离合器30能够沿一个转动方向实现偏心套筒25相对于连杆轴承孔眼23的转动并且阻止沿另一转动方向的转动。偏心套筒25整体上空心柱形地、即没有凸缘地构成。
在容纳孔16中设置有滑杆17，所述容纳孔在连杆下部件11中平行于连杆轴承孔眼23的孔24伸展。滑杆17具有端部部段31和32，在所述端部部段中，所述滑杆设有凹部或减小的直径。此外，在活塞下部11中在锁紧开口34a和35a中设有操纵销34和35，所述操纵销相对于滑杆17径向地伸展。
所述操纵销34和35能够与锁紧销36和37共同作用，所述锁紧销设置在偏心套筒25的径向的盲孔38和39中。在此，盲孔38和39位于偏心套筒25的轴向彼此错开的环周轨道上，并且锁紧销36和37经由压缩弹簧40和41支撑在盲孔中。滑杆17具有相对于其成直角伸展的带动件18，所述带动件如在图1中示出的那样经由可沿轴向方向移动的凸轮20沿滑杆17的两个不同的运动方向操纵。
如果滑杆17占据下述位置，在所述位置中，相应的操纵销34或35进入到、即径向向外运动到一个端部部段32或3中，那么相应的锁紧销36或37在压缩弹簧40或41的预紧下从盲孔38或39离开进而接合到锁紧开口34a或35a中，使得偏心套筒25相对于连杆轴承孔眼23是锁紧的。根据图3和4，对于从盲孔64离开的锁紧销36是这种情况。
附图标记列表：
1 曲轴
2 曲柄臂
3 曲柄臂
4 曲柄臂
5 曲柄臂
6 平衡重
7 曲柄销
8 主轴颈
9 连杆
10 连杆上部件
11 连杆下部件
12 螺丝
13 工作活塞
14 活塞销
15 分型面
16 容纳孔
17 滑杆
18 带动件
19 带动槽
20 凸轮
21 连杆孔眼
22 活塞销轴承
23 连杆轴承孔眼
24 孔
25 偏心套筒
25a 25的半壳
25b 25的半壳
26 滑动轴承层
27 长孔
28 凹部
29 25的外部的侧表面
30 抱簧式超越离合器
31 抱簧
32 17的端部部段
33 17的端部部段
34 操纵销
34a 锁紧开口
35 操纵销
35a 锁紧开口
36 锁紧销
37 锁紧销
38 盲孔
39 盲孔
40 压缩弹簧
41 压缩弹簧

Claims (9)

1.一种用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备，所述设备具有偏心套筒(25)，所述偏心套筒能转动地设置在连杆轴承孔眼(23)的孔(24)中并且包围曲轴(1)的曲柄销，所述连杆轴承孔眼由连杆上部件(10)和连杆下部件(11)形成，其中所述偏心套筒(25)能转动地在所述孔(24)中引导，并且能经由锁紧开口(34a和35a)锁紧，所述锁紧开口优选以彼此错开大约180°的方式设置，并且其中在所述连杆下部件(11)中设置有可选地与所述锁紧开口(34a和35a)共同作用的锁紧装置，经由所述锁紧装置，所述偏心套筒(25)能够在相应的位置中形状配合地固定在所述连杆轴承孔眼(23)中，
其特征在于，
所述锁紧装置具有平行于所述连杆轴承孔眼(23)的所述孔(24)的纵轴线伸展的滑杆(17)，所述滑杆与设置在所述锁紧开口(34a和35a)中的操纵销(34和35)共同作用，所述操纵销可相对于所述偏心套筒(25)径向移动。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述锁紧开口(34a和35a)设置在所述连杆下部件(11)中并且设置在用于所述偏心套筒(25)的外部的侧表面(29)的不同的环周轨道上，所述偏心套筒(25)的径向的盲孔(38和39)通过弹簧机构(40和41)容纳径向向外预紧的锁紧销(36和37)，所述锁紧销根据所述偏心套筒(25)的位置与设置在相应的环周轨道上的锁紧开口(34a或35a)以及相应的操纵销(34或35)齐平，并且能在所述连杆下部件(11)中纵向移动的滑杆(17)与所述操纵销(34或35)的背离所述偏心套筒(25)或所述锁紧销(36，37)的端部共同作用。
3.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，
所述滑杆(17)具有缩进的端部部段(32和33)。
4.根据权利要求3所述的设备，
其特征在于，
所述滑杆(17)柱形地构成，并且具有直径减小的端部部段(32和33)。
5.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
在所述偏心套筒(25)的外部的侧表面(29)和所述连杆轴承孔眼(23)的所述孔(24)之间设置有超越离合器。
6.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述超越离合器构成为滚柱式超越离合器，所述滚柱式超越离合器具有在保持架中引导的夹紧滚柱，其中在所述偏心套筒(25)的所述外部的侧表面(29)上构成有夹紧斜坡。
7.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述超越离合器构成为抱簧式超越离合器(30)。
8.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述偏心套筒(25)基本上在其整个长度上在所述孔(24)之内伸展。
9.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述偏心套筒(25)由两个半壳(25a和25b)构成。
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