DE102009043505A1

DE102009043505A1 - Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung

Info

Publication number: DE102009043505A1
Application number: DE102009043505A
Authority: DE
Inventors: Karsten Wittek; Markus Kalenborn
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) und eine Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) mit einer variablen Verdichtung mit mindestens einem in einer Kurbelwelle (35, 63) gelagerten einen Hubkolben (40) tragenden Pleuel (39) mit mindestens einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung (5 bis 9, 44, 64 bis 67, 93 bis 97), einem zur Übertragung eines Drehmoments und zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung (5 bis 9, 44, 64 bis 67, 93 bis 97) auf die Kurbelwellenlagerung (5 bis 9, 44, 64 bis 67, 93 bis 97) einwirkenden Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) und einer in eine Verzahnung des Schneckenradsegments (22, 46, 80, 102) eingreifenden Schneckenwelle (23, 38, 82), wobei die Schneckenwelle (23, 38, 82) unmittelbar über ein Getriebe (30, 49) angetrieben ist und wobei das die Schneckenwelle (23, 38, 82) antreibende Getriebe (30, 49) ein Kegelradgetriebe ist und das Kegelradgetriebe (30, 49) unmittelbar mittels eines Elektromotors (27, 48) angetrieben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung mit mindestens einem in einer Kurbelwelle gelagerten, einen Hubkolben tragenden Pleuel mit mindestens einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung, einer zur Übertragung eines Drehmoments und zur Verstellung einer Exzentereinheit auf, die Kurbelwellenlagerung einwirkenden Schneckenradsegment und einer in eine Verzahnung des Schneckenradsegments eingreifenden Schneckenwelle, wobei die Schneckenwelle mittelbar über ein Getriebe angetrieben ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine.
Verbrennungskraftmaschinen, die im mobilen Einsatz sind, werden im Allgemeinen bei sehr unterschiedlichen Drehzahlen und Lasten betrieben. Bei der Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen werden unterschiedliche Aufgaben an die Entwickler gestellt, so wird zum Beispiel ein niedriger Kraftstoffverbrauch und eine geringe Schadstoffemission, bei einem möglichst optimierten Wirkungsgrad angestrebt. Diese Aufgaben gilt es bei einem möglichst weit ausgedehnten Betriebsbereich zu erfüllen. Ein Ansatz zur Verbrauchssenkung von Verbrennungskraftmaschinen liegt darin, das Verdichtungsverhältnis variabel zu gestalten. Dabei wird das Verdichtungsverhältnis zu jedem Betriebspunkt so hoch wie möglich eingestellt, jedoch jeweils nur so hoch, dass eine Motor schädigende, klopfende Verbrennung sicher vermieden wird. Als klopfende Verbrennung wird hierbei eine unkontrollierte Selbstzündung des Gasgemisches im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Der bestmögliche Verdichtungsgrad liegt knapp unterhalb der Klopfgrenze. Zur Erzielung einer kontinuierlich variablen Verdichtung an Verbrennungskraftmaschinen sind verschiedene Entwicklungen bekannt geworden.
Die EP 0 345 366 A1 beschreibt eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine nach dem Dieselprinzip arbeitende Verbrennungskraftmaschine, mit einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung. Die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt hierbei dadurch, dass die Lage der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse verändert wird. Die Verstellung erfolgt durch einen elektromechanischen Antrieb, wobei ein Elektromotor ein Getriebe antreibt, das wiederum mit einem Zahnrad in Verbindung steht und das Zahnrad in eine Verzahnung einer Exzentereinheit für die Kurbelwelle eingreift. Mittels eines Antriebs des Zahnrads und einer Betätigung der Exzentereinheit durch das Zahnrad ist die Lage der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse variabel einstellbar, womit unmittelbar auf das Verdichtungsverhältnis im Verbrennungsmotor Einfluss genommen werden kann.
Die DE 42 26 361 A1 beschreibt eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses in einer Verbrennungskraftmaschine dadurch, dass die Kurbelwelle exzentrisch im Zylinderkurbelgehäuse gelagert ist. Die Lagerung der Kurbelwelle erfolgt hierbei mittels zweiteiliger Exzenterscheiben. Zur Variierung der Lage der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse besitzt die Exzenterscheibe eine in die Exzenterscheibe eingeschnittene Verzahnung. In die Verzahnung der Exzenterscheibe greift eine Schnecke, in Form einer Schneckenwelle oder eines Schneckengetriebes, in die Verzahnung ein. Mittels eines Drehens der Schnecke ist ein Verstellen der Exzenterscheibe und somit die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung eines variablen Verdichtungsverhältnisses ist in der US 4,860,702 beschrieben. Dieser gattungsbildende Stand der Technik beschreibt eine exzentrisch gelagerte Kurbelwelle, die mittels einer Schneckenwelle verstellbar ist. Die in einer Kurbelwelle gelagerten Pleuel tragen jeweils einen Hubkolben, wobei die Kurbelwelle exzentrische Kurbelwellenlagerungen aufweist. Zur Übertragung eines Drehmoments und somit zur Verstellung einer Exzentereinheit ist an die exzentrischen Kurbelwellenlager ein Zahnkranz angebracht. Die Krafteinleitung auf einen an der Exzenterlagerung angebrachten Zahnkranz erfolgt hierbei über eine Schnecke, die auf einer Welle gelagert ist. Der Antrieb des Schneckenrades erfolgt wiederum über ein schräg verzahntes Stirnradgetriebe. Zur Verstellung der Kurbelwelle sind an jedes Kurbelwellenlager Zahnkränze angebracht, die über ein auf einer gemeinsamen Welle sitzendes Stirnradgetriebe angetrieben sind. Nachteilig hierbei ist der hohe konstruktive Aufwand, die damit verbundenen hohen Kosten und der die Konstruktion bedingende hohe Platzbedarf.
Aus der DE 198 41 381 A1 ist eine mit einer Hebelmechanik versehene Aktuierung eines Kurbelwellenexzenters bekannt. Hierbei sind an Exzenterringen, in denen die Kurbelwelle gelagert ist, Schwenkhebel befestigt. Die Schwenkhebel der einzelnen Kurbelwellenlagerpunkte sind miteinander verbunden und bilden eine Hebelmechanik. Mittels eines Stellantriebs ist die Hebelmechanik bewegbar, vorzugsweise schwenkbar, so dass mittels des Stellantriebs die Exzenterringe einstellbar sind. Die Hebelmechanik wirkt hierbei beim Verstellen synchron auf die Exzenterringe.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und eine verbesserte Einrichtung zur variablen Verdichtung bereitzustellen, die konstruktiv einfach aufgebaut und somit kostengünstig ist, die darüber hinaus einen geringen Platzbedarf benötigt und folglich leicht in vorhandene Konstruktionen integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und einem Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses gemäß den Patentansprüchen 25 und 36 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Die einzelnen Merkmale in den Ansprüchen sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern können mit anderen Merkmalen aus der nachfolgenden Beschreibung wie auch aus den Unteransprüchen zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden.
Eine Verbrennungskraftmaschine, die die Aufgabe löst, ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung mit mindestens einem in einer Kurbelwelle gelagerten, eine Hubkolben tragenden Pleuel mit mindestens einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung, einem zur Übertragung eines Drehmoments und zur Verstellung einer Exzentereinheit auf die Kurbelwellenlagerung einwirkenden Mittel. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mittel aus einem Schneckenradsegment und einer in eine Verzahnung des Schneckenradsegments eingreifenden Schneckenwelle, wobei die Schneckenwelle mittelbar über ein Getriebe angetrieben ist und wobei das die Schneckenwelle antreibende Getriebe ein Kegelradgetriebe ist und das Kegelradgetriebe unmittelbar mittels eines Elektromotors angetrieben ist gebildet. Ein Vorteil der eingesetzten Kegelradgetriebe ist der, dass diese sich durch einen geringen Platzbedarf und eine hohe Laufruhe auszeichnen. Dies stellt insbesondere deswegen einen Vorteil dar, da einerseits der Platz im Motorraum beschränkt ist und andererseits die Laufgeräusche das Betriebsverhalten der Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflussen können. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Kegelradgetrieben zur Verstellung exzentrischer Kurbelwellenlagerungen liegt darin, dass sich mit einer Kegelradstufe leicht hohe Leistungen und Drehzahlen übertragen lassen. Vorteilhaft ist darüber hinaus die durch den geringen Platzbedarf bedingte leichte Integration in eine vorhandene Konstruktion. So lassen sich Kegelradgetriebe, mit sich kreuzenden Achsen der Kegelräder leicht in Zylinderkurbelgehäuse integrieren, da eine winkelförmige Anordnung leicht am Zylinderkurbelgehäuse zu platzieren ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine liegt das Übersetzungsverhältnis einer aus Schneckenradsegment und Schneckenwelle gebildeten Schneckenradstufe zwischen 30 und 60. Der Einsatz eines Übersetzungsverhältnisses zwischen 30 und 60 bietet den Vorteil, dass die Schnecke einem geringen Verschleiß unterliegt. Dies wiederum unterstützt die Langlebigkeit der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors. Bei einem Übersetzungsverhältnis i von i₆₀ ergeben sich günstige Bauverhältnisse, was sich wiederum positiv auf die Kosten der Schneckenradstufe auswirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Gesamtübersetzungsverhältnis aus Schneckenradstufe und Kegelradgetriebe zwischen 100 und 250. Durch die Wahl eines Gesamtübersetzungsverhältnisses zwischen 100 und 250 ist es möglich einerseits, ein hohes Drehmoment zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung bereit zu stellen und andererseits einen Elektromotor einzusetzen, der einen geringen Platzbedarf benötigt und gleichzeitig eine ausreichende Leistung zur Verfügung stellen kann. Die Auswahl eines derartigen Gesamtübersetzungsverhältnisses bietet somit den Vorteil, eines geringen Platzbedarfs mit einem Zurverfügungstellen eines hohen Drehmoments an der Exzenterwelle zu kombinieren. Das Gesamtübersetzungsverhältnis ergibt sich hierbei aus dem Übersetzungsverhältnis der Schneckenradstufe und dem Kegelradgetriebe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt ein Mittensteigungswinkel einer Verzahnung der Schneckenwelle zwischen 2° und 8°, vorzugsweise zwischen 3° und 7° und noch bevorzugter zwischen 3,43° und 6,84°. Der Mittensteigungswinkel der Verzahnung der Schnecke ist derart ausgewählt, dass der Reibungswinkel bei Haftreibung leicht unterhalb des Steigungswinkels liegt, so dass eine derart ausgebildete Schneckenradstufe selbsthemmend wirkt. Der Mittensteigungswinkel ergibt sich hierbei aus dem Quotient der Steigungshöhe eines Zahnes im Achsschnitt der Schnecke zu Mittenkreisdurchmesser der Schnecke multipliziert wird mit dem Faktor π.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn in der Verbrennungskraftmaschine in einer Ausführungsform die Schneckenradstufe und/oder das Gegenradgetriebe selbst hemmend ausgeführt ist. Die Selbsthemmung in den einzelnen Getriebestufen bietet den Vorteil, dass die Antriebseinheit entlastet wird. So ist mittels des Elektromotors lediglich die Kraft zur Erzeugung eines Drehmoments zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerungen aufzubringen, wobei der Motor während eines Zeitpunktes, zu dem keine Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung notwendig ist, kein Haltemoment zur Verfügung stellen muss. Der Motor oder Aktuator wird durch die Selbsthemmung der oder des Getriebes weniger belastet. Die Selbsthemmung wirkt hierbei einem durch die exzentrische Lagerung der Kurbelwelle hervorgerufenen Moment aus dem Verbrennungsprozess der Kolbenmaschine entgegen.
Als weiterhin vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass der Verbrennungsmotor dann konstruktiv einfach auszuführen ist, wenn ein Modul der Verzahnung der Schneckenradstufe zwischen 3 und 5 liegt. Eine konstruktiv einfache und somit kostengünstige Auslegung der Verzahnung der Schneckenradstufe und/oder der Kegelradstufe liegt bei einem Modul zwischen 3 und 5 vor, da ein Modul zwischen 3 und 5 als Grundmaß auf alle übrigen Größen der Verzahnung bezogen werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn in einem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine mehrere exzentrische Kurbelwellenlagerungen vorhanden sind und die Kurbelwellenlagerungen mittels torsionssteifer Verbindungslaschen verbunden sind. Ein torsionssteifes Verbinden beispielsweise mehrerer der exzentrischen Kurbelwellenlagerungen bietet den Vorteil, dass die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen mittels mindestens lediglich einer Antriebseinheit aus Elektromotor, Kegelradgetriebe und Schneckenradstufe antreibbar sind. Je nach Anzahl der Zylinder in der Verbrennungskraftmaschine sind eine unterschiedliche Anzahl von Kurbelwellenlagerpunkten notwendig. Ist beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylinder und dementsprechend vier Kolben und Pleueln ausgestattet und werden die Pleuel in der Kurbelwelle beidseitig gelagert, so ergeben sich für eine Vierzylinderhubkolbenmaschine mindestens 5 Kurbelwellenlagerpunkte. Jeder Kurbelwellenlagerpunkt ist mit einer Exzentereinheit versehen und die Exzentereinheiten sind untereinander mittels torsionssteifer Verbindungslaschen verbunden. An mindestens eine der Verbindungslaschen ist ein Schneckenradsegment befestigt, das mittels der Schneckenwelle und über das Kegelradgetriebe durch den Elektromotor verstellbar ist. Mittels der torsionssteifen Verbindungslaschen lassen sich sämtliche exzentrischen Kurbelwellenlagerungen mittels einer Antriebseinheit, bestehend aus Elektromotor, Kegelradgetriebe und Schneckenradstufe, verstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schneckenradsegment als separates Bauteil ausgebildet und zur Übertragung eines Drehmoments fest mit einer Verbindungslasche verbunden. Die Ausbildung des Schneckenradsegments als separates Bauteil bietet den Vorteil, dass das Schneckenradsegment zum Beispiel aus einem anderen Werkstoff fertigbar und darüber hinaus bei der Herstellung leichter handhabbar sind. So sind beispielsweise die Verbindungslaschen aus Stahlblech und das Schneckenradsegment aus einem für ein Schneckenradsegment günstigen Werkstoff herstellbar. Ist beispielsweise die Schneckenradstufe an einer dem Zylinderkopf abgewandten unteren Seite des Zylinderkurbelgehäuses angeordnet, so können sich die Verbindungslaschen über ein Teilkreissegment zwischen den Kurbelwellenlagerpunkten erstrecken. Die Verbindungslaschen sind hierbei als Teilkreissegmente ausführbar, da sie einerseits die Bewegung der Kurbelwelle nicht behindern dürfen und andererseits eine ausreichende Torsionssteifigkeit zwischen den exzentrischen Lagerpunkten der Kurbelwelle gewährleisten müssen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an einer Verbindungslasche Blechrippenbögen vorhanden und das Schraubenradsegment ist mittels der Blechrippenbögen mit der Verbindungslasche kraft- und/oder formschlüssig verbunden, vorzugsweise verschraubt. Das Einfügen des Schneckenradsegments an der Verbindungslasche angeformte Blechrippenbögen bringt den Vorteil mit sich, dass mittels der Blechrippenbögen ein leichtes Fügen und Positionieren des Schneckenradsegments auf der Verbindungslasche ermöglicht wird. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Schneckenradsegment mittels einer Passung zwischen den Blechrippenbögen zu fixieren und somit einerseits eine passgenaue Positionierung des Schneckenradsegmentes zu erzielen und andererseits eine auf das Schneckenradsegment wirkende axiale Kraft aufnehmen zu können. Axial bezieht sich hierbei auf die Achse der Kurbelwelle. Axiale Belastungen oder Kräfte wirken hierbei zum Beispiel durch die auf das Schneckenradsegment einwirkende Schneckenwelle auf das Schneckenradsegment. Die Blechrippenbögen wirken folglich positionierend und fixierend auf das Schneckenradsegment. Als formschlüssige Verbindungen zwischen Verbindungslasche und Schneckenradsegment sind Nuten im Schneckenradsegment zur Aufnahme zum Beispiel der Blechrippenbögen möglich. Als kraftschlüssige Verbindung ist es beispielsweise vorstellbar, das Schneckenradsegment mit den Blechrippenbögen zu verschrauben, zu vernieten und/oder zu verstiften. Darüber hinaus besteht ebenfalls die Möglichkeit, das Schneckenradsegment unlösbar mit der Verbindungslasche zu verbinden. So kann das Schneckenradsegment mit der Verbindungslasche verschweißt, vorzugsweise laserverschweißt sein. Eine weitere Möglichkeit der Verbindung ist die unmittelbare Verschraubung des Schneckenradsegmentes mit der oder den Verbindungslaschen, so dass das Schneckenradsegment durch die Blechrippenbögen einseitig oder beidseitig geführt ist und unmittelbar durch die Verbindungslasche hindurch befestigt, vorzugsweise verschraubt ist. Bevorzugt besitzt die Verbindungslasche zwei Blechrippenbögen, die beabstandet zueinander sind und zwischen die das Schneckenradsegment einfügbar ist. Nach einem Fügen des Schneckenradsegments zwischen die Blechrippenbögen wird das Schneckenradsegment durch die Blechrippenbögen hindurch verschraubt. In dieser Ausführungsform sind die Blechrippenbögen symmetrisch auf der Verbindungslasche und mittig zwischen zwei Exzenterlagerpunkten angeordnet. Die mittige Anordnung des Schneckenradsegmentes zwischen zwei exzentrischen Kurbelwellenlagerpunkten hat den Vorteil, dass eine möglichst gleichmäßig verteilte Kraft auf die torsionssteif verbundenen Verbindungslaschen und insbesondere auf die Exzentereinheiten ausgeübt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich, dass das Schneckenradsegment einteilig mit den Verbindungslaschen ausgebildet ist. Eine Ausformung eines Schneckenradsegments unmittelbar an den Verbindungslaschen in einer einteiligen Ausführung, hat den Vorteil, dass eine geringe Anzahl von Bauteilen zur Montage notwendig sind und dass eine unmittelbare Übertragung des Drehmomentes von der Schneckenwelle auf die Verbindungslaschen erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schneckenradsegment als Globoidschneckenradsegment und die Schnecke der Schneckenwelle als Zylinderschnecke ausgebildet. Diese Form des Schneckengetriebes ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Schneckengetriebes und bietet gleichzeitig den Vorteil einer Linienberührung zwischen Schneckenwelle und Schneckenradsegment. Eine Linienberührung ermöglicht hierbei die optimale Übertragung der Drehmomente zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung.
Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn das Schneckenradsegment aus Bronze, vorzugsweise CuSn12, und die Schneckenwellen aus gehärtetem Stahl, vorzugsweise C45, gebildet ist. Die Verwendung von Bronzen für das Schneckenradsegment, das beispielsweise als Gussteil herstellbar ist, bietet den Vorteil einer maximalen Festigkeit bei hinreichender Zähigkeit des Schneckenradsegmentes. Die Schneckenwelle wird bevorzugt aus einem gehärteten Stahl, beispielsweise eine Vergütungsstahl hergestellt. Ein bevorzugter Werkstoff ist hierbei der Vergütungsstahl C45 mit 0,45% Kohlenstoff. Vergütungsstähle haben den Vorteil, dass sie eine hohe Zug/Druck-Dauerfestigkeit aufweisen. Die Kombination des Schneckenradsegmentes aus Bronze und der Schneckenwelle aus gehärtetem Stahl bietet somit eine optimale Kombination von Zug/Druck-Dauerfestigkeit einerseits und maximaler Festigkeit und hinreichender Zähigkeit andererseits.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform ergibt sich dann, wenn die Schneckenwelle in einem separaten Gehäuse aufgenommen und gelagert ist. Durch die Aufnahme der Schneckenwelle in einem separaten Gehäuse ist ein modulartiger Aufbau einer Einrichtung zur variablen Verdichtung einer Verbrennungskraftmaschine möglich. Insbesondere bietet sich der Vorteil einer Vormontage von Schneckenwelle und Gehäuse, so dass die Fügeoperationen beim Zusammenbau der Verbrennungskraftmaschine reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist der, dass die Schneckenwelle im Gehäuse definiert positionierbar ist und somit Einricht- und Kalibrierzeiten bei der Montage reduziert werden.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls vorstellbar, dass die Schneckenwelle im Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist. Dies wiederum bringt den Vorteil mit sich, dass eine geringere Anzahl von Bauteilen zur Montage des Zylinderkurbelgehäuses notwendig sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Schneckenwelle mittels ein, zwei oder mehrteiliger Lager, vorzugsweise Kugel und/oder Wälz- und/oder Gleitlager und/oder Radiallager und/oder Axiallager, im Gehäuse oder im Zylinderkurbelgehäuse gelagert sein. Bevorzugt ist die Schneckenwelle mittels eines zweireihigen Kugellagers im Bereich des Kegelrades gelagert und an dem dem Kegelrad entgegen gesetzten Ende der Schneckenwelle in einem Radiallager gelagert. Die Verwendung zweireihiger Kugellager bietet hierbei den Vorteil, dass ein Maximum an radialen Kräften aufnehmbar ist. Insbesondere die durch das Kegelrad in die Schneckenwelle eingebrachten Kräfte sowie die im Schneckengetriebe erzeugten Momente bewirken eine maximale radiale Belastung im Kraftverlauf und somit in dem dem Kegelrad zugewandten Ende der Schneckenwelle, so dass mittels eines zweireihigen Kugellagers eine optimale Lagerung und Aufnahme der Radialkräfte ermöglicht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird dann erreicht, wenn das Gehäuse der Schneckenwelle oder das Zylinderkurbelgehäuse das Schneckenradsegment zumindest bereichsweise umschließt, wobei am Gehäuse oder am Zylinderkurbelgehäuse zumindest eine Führungsfläche ausgebildet ist und die Führungsfläche mit einer Abstützfläche am Schneckenradsegment zusammenwirkt, so dass eine in Bezug auf eine Kurbelwellenlängsachse axiale Führung des Schneckenradsegments ermöglicht ist. Das Schneckenradsegment wird durch die Führungsflächen in Motorlängsrichtung, das heißt in Richtung der Längsachse der Kurbelwelle, geführt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die das Schneckenradsegment tragende Verbindungslasche unter der in Folge der Flankenreibung zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenradsegment auftretenden axialen Kraft nachgeben kann.
Das Schneckenradsegment steht in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest mit den bevorzugt globoidisch ausgebildeten Zähnen über die teilkreisförmige Verbindungslasche radial hinaus. Die die Verzahnung begrenzenden wiederum axial zur Kurbelwellenlängsachse gesehenen seitlichen Flächen des Schneckenradsegments dienen dabei als Abstützflächen. Das separate Gehäuse der Schneckenwelle oder aber das Zylinderkurbelgehäuse selbst weist Führungsflächen auf, die mit den Abstützflächen des Schneckenradsegments zusammen wirken. Durch die linienförmige Berührung des Schneckengetriebes, das heißt der Schneckenwelle und des Schneckenradsegments, treten bei der variablen Verstellung des Verdichtungsverhältnisses, das heißt einer Bewegung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung Axialkräfte auf, die umso größer sind, je größer der Reibwert zwischen dem Schneckenradsegment und der Schneckenwelle ist. Zur Entlastung der Verbindungslaschen können die seitlichen Flächen des Schneckenrades gegen die Führungsflächen als Abstützflächen die axialen Kräfte aufnehmen. Das Schneckenradsegment kann auch deutlich über die Verbindungslasche hinausragen und somit neben den axialen Seitenflächen der Zähne des Schneckenradsegments eine separate Abstützfläche aufweisen. Die Abstützfläche des Schneckenradsegments wirkt hierbei mit den Führungsflächen des Gehäuses oder des Zylinderkurbelgehäuses zusammen. In einer Ausgestaltung ist es hierbei ebenfalls möglich, die Führungsflächen zu beschichten oder schmierende Gleit- und/oder Führungselemente in das Gehäuse oder das Zylinderkurbelgehäuse einzufügen. In diesem Fall wirken die Führungsflächen reibwertmindernd.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn das Schneckenradsegment beidseitig zwischen Führungsflächen des Gehäuses oder des Zylinderkurbelgehäuses und mittels Abstützflächen am Schneckenrad geführt ist. In Fortführung der Ausführungsform von Führungsfläche und Abstützfläche zwischen Schneckenradsegment und Gehäuse oder Zylinderkurbelgehäuse bietet eine beidseitige Führung des Schneckenradsegments den Vorteil, dass die auftretenden axialen Kräfte nicht nur vom Gehäuse oder Zylinderkurbelgehäuse aufgenommen werden, sondern dass das Schneckenradsegment zusätzlich geführt ist. Eine Führung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei stetigen Änderungen zwischen Volllast und Teillast in der Verbrennungskraftmaschine und damit einer häufigen Änderung des Verdichtungsverhältnisses eine kontinuierliche Bewegung am Schneckenradsegment vorliegt. Die beidseitige Führung des Schneckenradsegmentes dient dann einer Stabilisierung der Bewegung und einer maximalen Entlastung der Verbindungslaschen zur Verstellung der Exzentereinheiten.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein erstes Kegelrad des Kegelradgetriebes kraft- und/oder formschlüssig mit der Schneckenwelle verbunden und im Gehäuse oder im Zylinderkurbelgehäuse der Schneckenwelle positioniert und ein zweites Kegelrad des Kegelradgetriebes ist fest mit einer Antriebswelle des Elektromotors verbunden und ist mittels des separaten Gehäuses der Schneckenwelle oder des Zylinderkurbelgehäuses zum ersten Kegelrad positioniert. Eine feste Ausrichtung zwischen erstem und zweitem Kegelrad des Kegelradgetriebes mittels des Gehäuses vorzugsweise des separaten Gehäuses der Schneckenwelle bietet den Vorteil, dass die Kegelräder optimal zueinander ausrichtbar sind. Wird beispielsweise die Schneckenwelle mit dem daran montierten ersten Kegelrad vormontiert und als Modulbaugruppe dem Zusammenbau des Verbrennungsmotors zugeführt, so ist das erste Kegelrad bereits optimal ausgerichtet. Nach einer Montage der Modulbaugruppe aus Schneckenwelle und erstem Kegelrad wird das zweite Kegelrad, das insbesondere fest mit der Antriebswelle des Elektromotors verbunden ist, mittels des Gehäuses der Schneckenwelle positioniert, so dass eine optimale Ausrichtung zwischen den Kegelrädern ohne ein zusätzliches Einstellen und/oder Justieren und/oder Kalibrieren notwendig ist. Neben einer optimalen Ausrichtung zwischen den Kegelrädern wird somit die Montage und der Zusammenbau der Verbrennungskraftmaschine erleichtert. Anzumerken bleibt, dass das Kegelradgetriebe gerade oder schräg verzahnt oder mit Bogenzähnen ausgeführt oder aus versetzt zueinander angeordneten Kegelrädern gebildet sein kann.
Bevorzugt beträgt ein Winkel zwischen den Achsen der Kegelräder 90°. Bevorzugt ist die Schneckenwelle horizontal, das heißt in einer parallelen Ebene zur unteren Fläche des Zylinderkurbelgehäuses angeordnet. Als untere Ebene des Zylinderkurbelgehäuses wird hierbei die Fläche bezeichnet, die mit der Ölwanne verschraubt wird beziehungsweise die dem Zylinderkopf gegenüber liegende Seite des Zylinderkurbelgehäuses. Bei einer horizontalen, das heißt zur Montagefläche der Ölwanne parallelen Anordnung der Schneckenwelle ergibt sich der Vorteil, dass der das treibende zweite Kegelrad des Kegelradgetriebes tragende Elektromotor rechtwinklig im Zylinderkurbelgehäuse gehalten werden kann. Dies wiederum ist vorteilhaft, da lediglich geringfügige bauliche Änderungen am Zylinderkurbelgehäuse vorgenommen werden müssen, um den Motor am Zylinderkurbelgehäuse zu positionieren und zu befestigen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist als Elektromotor ein Gleichstrommotor eingesetzt. Die Verwendung eines Gleichstrommotors bietet einerseits den Vorteil, dass eine ausreichende Kraft beziehungsweise ein ausreichendes Drehmoment am zweiten Kegelrad erzeugbar ist und darüber hinaus den Vorteil, dass der Elektromotor leicht in eine Elektronik des Verbrennungsmotors integrierbar ist. Vorteilhafterweise ist der Verbrennungsmotor eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, bevorzugt eines Personenkraftwagens, so dass die in diesen Kraftfahrzeugen übliche Gleichstromspannung zum Betrieb des Elektromotors zur Verfügung steht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn der Elektromotor eine Dauerleistung von 100 bis 500 Watt aufweist. Insbesondere die Auslegung des Elektromotors mit einer Dauerleistung von 100 bis 500 Watt gewährleistet eine ausreichende Erzeugung einer Kraft an der Ausgangswelle des Elektromotors und somit die Erzielung eines ausreichenden Moments zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn ein Achsabstand zwischen einer Mittelachse durch die Schneckenwelle und einer Mittelachse durch die exzentrische Kurbelwellenlagerung dem 1,2 bis 1,7 fachen eines Hubes des Elektromotors entspricht. Dieser Achsabstand gewährleistet einerseits einen optimalen Wirkradius der Schneckwelle zur Momentenübertragung auf die Kurbelwellenlagerung und andererseits eine günstige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse im Zylinderkurbelgehäuse.
Vorteilhaft ist es ebenfalls und eine weitere Ausführungsform, wenn ein Eingriffspunkt von Schneckenradsegment und Schneckenwelle unterhalb einer Höhe eines Ölpegels in der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine liegt. Durch eine Lage des Eingriffspunktes zwischen Schneckenradsegment und Schneckenwelle beziehungsweise Schnecke ist eine kontinuierliche Schmierung des Eingriffspunkts gewährleistet. Eine kontinuierliche Schmierung ermöglicht es hierbei, dass einerseits stets genügend Schmiermittel zwischen den Eingriffspartnern zur Verfügung steht und andererseits die sich bildende Reibungswärme leicht abführbar ist.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird, bei dem eine exzentrische Kurbelwellenlagerung mittels einer mit der exzentrischen Kurbelwellenlagerung in Wirkverbindung stehenden Verzahnung und einer auf die Verzahnung wirkenden Schneckenwelle verstellt wird und bei dem die Schneckenwelle über ein Getriebe angetrieben wird, wobei die Schneckenwelle mittels eines Kegelradgetriebes und eines, vorzugsweise unmittelbar auf das Kegelradgetriebe wirkenden Elektromotors angetrieben wird. Durch die Verwendung eines Kegelradgetriebes zum Antrieb einer Schneckenwelle wird einerseits eine hohe Laufruhe bei der Kraftübertragung erzielt und darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer hohen Leistungsübertragung, das heißt eines hohen Wirkungsgrades, einen Vorteil dar.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich dann, wenn das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine mittels mindestens einer die exzentrische Kurbelwellenlagerung torsionssteif verbindenden Verbindungslasche eingestellt wird. Eine torsionssteife Verbindungslasche, die mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, nebeneinander angeordnete Kurbelwellenlager verbindet, bietet den Vorteil, dass eine parallele Verschiebung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung mit nur einem Antrieb durchgeführt werden kann.
Dies wiederum wirkt sich positiv auf die eine mögliche Integration in bestehende Konstruktionen und auf die Herstellungskosten einer Verbrennungskraftmaschine aus.
Ein weiterer Vorteil wird dann erreicht, wenn ein kraft- und/oder formschlüssig mit einer Verbindungslasche verbundenes, die Verzahnung bildendes Schneckenradsegment in einem separaten Gehäuse der Schneckenwelle oder im Zylinderkurbelgehäuse mittels Führungsflächen geführt wird. Die Führung des Schneckenradsegments bietet den Vorteil, dass axiale Kräfte, die sich aus dem Zusammenspiel zwischen Schneckenwelle und Schneckenradsegment ergeben, durch das Gehäuse der Schneckenwelle oder das Zylinderkurbelgehäuse aufgenommen werden können. Dies wiederum bietet den Vorteil, dass die Verbindungslaschen keiner oder nur einer sehr geringen axialen Kraft ausgesetzt sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine ist das Mittel aus einer mit einer variablen Verdichtung und mindestens einem in einer Kurbelwelle gelagerten, einen Hubkolben tragenden Pleuel und mit mindestens einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung und einer zur Übertragung eines Drehmoments und zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung auf die Kurbelwellenlagerung einwirkenden Hebelmechanik, wobei die Hebelmechanik mittels einer Spindel antreibbar ist, gebildet. Durch eine derartig ausgebildete Verbrennungskraftmaschine wird die Aufgabe der Erfindung ebenfalls gelöst. Durch den Einsatz einer Spindel zum Antrieb der Hebelmechanik wird ein konstruktiv einfaches und kostengünstig zu beschaffendes Antriebsmittel zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung zur Verfügung gestellt. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes einer Spindel liegt darin, dass mittels eines Spindelantriebs große Momente übertragen und in dem Fall, in dem der Spindelantrieb selbsthemmend ausgelegt ist, große Momente gehalten werden können. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mittels eines Spindelantriebs die exzentrische Kurbelwellenlagerung sehr leicht und hoch präzise positionierbar ist. Zusätzlich wird für einen Spindelantrieb in vorteilhafter Weise lediglich ein geringer Platz benötigt, so dass ein Spindelantrieb leicht in vorhandene Konstruktionen integrierbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Hebelmechanik aus einer auf der Spindel geführten Spindelmutter und mindestens einer bewegbar in der Spindelmutter und einem Anlenkstück der exzentrischen Kurbelwellenlagerung gelagerten Koppelstange gebildet. Als Spindelmutter ist hierbei eine über die Spindel geführte, mit der Spindel zusammenwirkende Mutter und als Anlenkstück ein Teil der exzentrischen Kurbelwellenlagerung beschrieben, über das eine Kraft oder ein Moment derart auf die exzentrische Kurbelwellenlagerung übertragbar ist, dass die exzentrische Kurbelwellenlagerung einstellbar ist. Das Anlenkstück ist folglich Teil der exzentrischen Kurbelwellenlagerung oder zumindest in der Weise mit der exzentrischen Kurbelwellenlagerung verbunden, dass die exzentrische Kurbelwellenlagerung zur Einstellung einer variablen Verdichtung bewegbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei Koppelstangen zwischen der Spindelmutter und dem Anlenkstück angeordnet, wobei die Koppelstangen an gegenüberliegenden Seiten der Spindelmutter bewegbar gelagert befestigt sind. Der Einsatz zweier Koppelstangen bietet den Vorteil einer guten Führung des Anlenkstücks, so dass Quer- oder Axialkräfte in der exzentrischen Kurbelwellenlagerung und/oder dem Spindelantrieb, vorzugsweise der Spindelmutter, vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Spindelmutter mittels eines Schlittens und über eine Führungsschiene geführt ist. Eine Führungsschiene bietet den Vorteil, dass die Spindelmutter zusätzlich geführt ist. Hierzu ist es möglich, dass parallel zur Spindel des Spindelantriebs eine Traverse angeordnet ist und die Spindelmutter mit einem an die Spindelmutter angebauten oder angeformten Schlitten mit hoher Genauigkeit geführt ist. Hierbei bilden der Schlitten und die Traverse eine Führungsschiene. Die Spindelmutter kann mit dem Schlitten kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. Beim Antrieb der Spindel, zum Beispiel mit einem Elektromotor wird die Spindelmutter über die Spindel bewegt und mittels des Schlittens der Führungsschiene lagegerecht während der Bewegung gehalten. Eine Stabilisierung der Spindelmutter wirkt direkt auf die Koppel oder Koppelstangen, so dass durch die Führungsschiene ein weiteres Mittel zur Verhinderung und/oder Verminderung wirkender Einflüsse von Querkräften verfügbar ist.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn in einem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine mehrere exzentrische Kurbelwellenlagerungen vorhanden sind und die Kurbelwellenlagerungen mittels torsionssteifer Verbindungslaschen verbunden sind und mindestens eine Verbindungslasche mittelbar oder unmittelbar mit mindestens einer Koppelstange in Verbindung steht. Durch eine Verbindung torsionssteifer Verbindungslaschen ist die Möglichkeit geschaffen, mehrere exzentrische Kurbelwellenlagerung mittels lediglich eines Spindelantriebs verstellen zu können. Als Anlenkstück zur mittelbaren Übertragung eines Moments oder einer Kraft auf die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen kann hierbei beispielsweise eine in einer Verbindungslasche gehaltene Buchse, Achse oder ein Stift dienen. Wird hierbei der Spindelantrieb mit zwei Koppelstangen ausgebildet, so ist es vorteilhaft, die Koppelstangen ebenfalls beidseitig der Verbindungslasche oder zumindest symmetrisch an die Verbindungslaschen anzubinden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wirkt ein unteres Ende der Traverse mit einem in einer Klammer gehaltenen Gleitstück zusammen, so dass die Spindelmutter auf der Traverse vorspannbar ist. Durch die Verwendung eines Gleitstücks ist die Möglichkeit gegeben, die Spindelmutter auf der Traverse vorzuspannen. Eine Vorspannung bringt den Vorteil mit sich, dass die Spindelmutter sicher auf der Traverse führbar ist. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass Kräfte, die nicht unmittelbar in Richtung der Spindel auf die Spindelmutter wirken und somit Querkräfte bilden, auffangbar sind. So dient die Traverse nicht nur zum Abstützen der Momente auf die Spindel, sondern gleichzeitig dem Entgegenwirken von Kippmomenten auf die Spindelmutter.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Spindel unmittelbar oder mittels eines Getriebes, vorzugsweise mittels eines Kegelradgetriebes, über einen Elektromotor antreibbar ist. Die Verwendung eines Elektromotors ermöglicht eine sehr genaue Steuerung des Spindelhubs und somit der Einstellung der Exzentrizität der exzentrischen Kurbelwellenlagerung. Der Vorteil wird dadurch verbessert, dass die Spindel mittelbar über ein Getriebe angetrieben ist. Die Verwendung eines Getriebes ermöglicht den Einsatz kleinerer Elektromotoren und gleichzeitig den Vorteil eines leichten Positionierens des Elektromotors am Zylinderkurbelgehäuse. Ein bevorzugt eingesetztes Getriebe ist ein Kegelradgetriebe, da dieses andererseits eine hohe Laufruhe aufweist und andererseits eine Anordnung des Motors in einem Winkel von ca. 90° ermöglicht. Ein Winkel von 90° ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Koppel-Spindeleinheit um 90° versetzt zur Mittelachse der Kurbelwelle und horizontal zu einer Ebene der Montage der Ölwanne in der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Insbesondere in dieser Anordnung ist eine um 90° versetzte Anordnung des Elektromotors vorteilhaft, da dieser dann zum Beispiel in etwa parallel zu einer äußeren Oberfläche des Zylinderkurbelgehäuses anordbar ist. Darüber hinaus lassen sich mittels eines Einsatzes eines zusätzlichen Getriebes größere Übersetzungsverhältnisse einstellen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Spindelmutter die Traverse zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt. Das formschlüssige Umschließen der die Spindelmutter tragenden Traverse bietet den Vorteil, dass Momente oder Kräfte, die nicht in Richtung der Spindel auf die Spindelmutter wirken und somit eine Querkraft auf die Spindelmutter ausüben, aufgefangen werden können. Im Zusammenspiel des Einsatzes zweier Koppelstangen, die beidseitig an der Spindelmutter befestigt sind und somit eine möglichst symmetrische Einleitung der Kraft auf die Spindelmutter ermöglichen, dienen die an die Spindelmutter angeformten Erhebungen einer zusätzlichen Stabilisierung der Spindelmutter auf der Traverse.
Darüber hinaus wird auf die Beschreibung und die Merkmale des Antriebs für die exzentrische Kurbelwellenlagerung gemäß der Kombination aus Schneckenwelle und Kegelradgetriebe verwiesen, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die möglichen Vorteile aus den vorteilhaften Ausführungsformen des Schneckenwellen-Kegelradgetriebeantriebs auch auf den Spindelantrieb übertragbar sind. Dies gilt insbesondere für eine Anordnung des Spindelantriebs, der ebenfalls horizontal zu einer unteren Ebene des Zylinderkurbelgehäuses anordbar ist und darüber hinaus für die Ausbildung der Verbindungslaschen zur Übertragung der Momente auf die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen.
Die Aufgabe der Erfindung wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, bei dem eine exzentrische Kurbelwellenlagerung mittels einer mit der exzentrischen Kurbelwellenlagerung in Wirkverbindung stehenden Hebelmechanik verstellt wird, wobei die Hebelmechanik mittels eines Elektromotors angetrieben wird und wobei die Hebelmechanik mittels eines Spindelantriebs angetrieben wird. Die Verwendung eines Spindelantriebs zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses im laufenden Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine und somit einer variablen Anpassung oder Einstellung des Verdichtungsverhältnisses an die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs bietet die Vorteile, dass eine sehr genaue Positionierung und ein Übertragen eines Moments mit einfachsten Mitteln und leicht möglich ist. Neben einer präzisen Führung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung zur Verstellung oder Einstellung des Verdichtungsverhältnisses bietet ein zum Beispiel ein mit einem elektrischem Antrieb versehender Spindelantrieb den Vorteil, dass auch große Momente oder Kräfte auf die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen ausgeübt werden können.
Ein weiterer Vorteil beim Einsatz eines Spindelantriebs ergibt sich dann, wenn das Verdichtungsverhältnis mittels mindestens einer die exzentrische Kurbelwellenlagerung torsionssteif verbindenden Verbindungslasche eingestellt wird. Vorteilhaft wirkt sich beim Spindelantrieb die Eigenschaft aus, dass sehr leicht sehr hohe Momente ausgeübt werden können. Während nun im Hubraum oder mit einer Vielzahl von Zylindern ausgebildeten Motoren eine Vielzahl von exzentrischen Kurbelwellenlagerungen eingesetzt, so sind die Kurbelwellenlagerungen mittels der Verbindungslaschen verbindbar und über den Spindelantrieb ist eine ausreichende Kraft zur Verfügung stellbar, so dass die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen sicher positionierbar sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen hervorgehen. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht beschränkend, vielmehr können die dort jeweils beschriebenen Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auch auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verweisen. Es zeigt:
1: eine dreidimensionale Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung einer Exzentereinheit und einer Antriebseinheit in einer Explosionsdarstellung,
2: eine Querschnitt durch eine zusammengebaute Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung, wobei als Schnittebene die Schneckenwellenachse gewählt ist,
3: einen Längsschnitt durch eine zusammengebaute Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung, wobei als Schnittebene die Mittelachse der Kurbelwelle gewählt ist,
4: eine exzentrische Kurbelwellenlagerung mit Verbindungslaschen und einem Schneckenwellenradsegment als separates Bauteil,
5: eine dreidimensionale Ansicht auf ein Gehäuse einer Schneckenwelle,
6: eine dreidimensionale Ansicht auf einen Spindelantrieb mit Exzentereinheit und Verbindungslaschen,
7: eine weitere von der Verbrennungskraftmaschine losgelöste Darstellung eines Spindelantriebs zur Verstellung einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung in den jeweiligen Extremstellungen,
8: eine Explosionszeichnung des Schlittens der Führungsschiene sowie der Spindelmutter und der Koppeln und
9: eine dreidimensionale Darstellung der Verbindung zwischen Koppel und exzentrischer Kurbelwellenlagerung.
In der 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 in einer dreidimensionalen Ansicht in einer Explosionsdarstellung wiedergegeben. Die Darstellung zeigt das Zylinderkurbelgehäuse 2 von seiner Unterseite 3 her und aus der Richtung, aus der eine Kupplung und/oder ein Getriebe mit dem Zylinderkurbelgehäuse verschraubt werden. Dargestellt ist eine Exzentereinheit 4, mittels welcher die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 einstellbar sind. Die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 lagern eine nicht dargestellte Kurbelwelle in den Kurbelwellenlagerpunkten 10. Hierbei ist zur besseren Übersichtlichkeit lediglich der dem Kurbelwellenlager 9 zugeordnete Kurbelwellenlagerpunkt 10 mit einem Bezugszeichen versehen. Die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 sind mittels Verbindungslaschen 11, 12, 13, 14 torsionssteif miteinander verbunden. Die unteren Hälften der exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 bilden mit den Verbindungslaschen 11, 12, 13, 14 eine torsionssteife Drehmomentübertragungseinheit 15, wie sie als separates Bauteil in der 4 dargestellt ist. Die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 nehmen die Kurbelwelle auf, wobei die Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 mittels Hauptlagerkappen 16, 17, 18, 19, 20 mit dem Zylinderkurbelgehäuse 2 verschraubt werden.
Die Antriebseinheit 21 besteht aus einem Schneckenradsegment 22, einer Schneckenwelle 23, einem Gehäuse 24 für die Schneckenwelle 23, einem ersten Kegelrad 25 und einem mit dem ersten Kegelrad 25 zusammenwirkenden zweiten Kegelrad 26 und einem Elektromotor 27. Das Schneckenradsegment 22 ist kraft- und/oder formschlüssig zur Übertragung eines Moments mit der Verbindungslasche 14 verbunden. Das Schneckenradsegment 22 greift in die Schnecke 28 der Schneckenwelle 23 ein, wie dies besonders deutlich in der 2 erkennbar ist. Die Schneckenwelle 23 wiederum ist zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmoment kraft- und/oder formschlüssig mit dem ersten Kegelrad 25 verbunden. In das erste Kegelrad 25 greift das zweite Kegelrad 26 in Form ein und bildet ein 90°-Kegelradgetrieb. Das zweite Kegelrad 26 kann fest mit der Ausgangswelle 29 des Elektromotors 27 verbunden sein.
Um das Verdichtungsverhältnis am Verbrennungsmotor beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine zu variieren, treibt der Elektromotor 27 über das Kegelradgetriebe 30 die Schneckenwelle 23 an. Die Schnecke 28 der Schneckenwelle 23 wiederum überträgt ihr Drehmoment als Moment auf das Schneckenradsegment 22. Das Schneckenradsegment 22 ist kraft- und/oder formschlüssig mit der Verbindungslasche 14 verbunden, so dass durch die Drehung der Schneckenwelle und die daraus resultierende Drehbewegung des Schneckenradsegments 22 die Exzentereinheiten 5, 6, 7, 8, 9 verdreht werden können. Eine Verdrehung der exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 bewirkt eine Verschiebung der Mittelachse der Kurbelwelle und führt somit zu einer Veränderung des Verdichtungsverhältnisses in der Verbrennungskraftmaschine 1.
Die im weiteren in der 1 dargestellten Bestandteile des Zylinderkurbelgehäuses 2, wie beispielsweise die Kühl- und/oder Versteifungsrippen 31 oder das an das Zylinderkurbelgehäuse 2 angeformte Kupplungs- und/oder Getriebegehäuse 32 sind bekannte und übliche Bestandteile eines Zylinderkurbelgehäuses 2 und werden hier nicht näher erläutert. Die Integration der Exzentereinheit 4 sowie der Antriebseinheit 21 zur Einstellung einer variablen Verdichtung einer Verbrennungskraftmaschine in einer im Wesentlichen einem üblichen Zylinderkurbelgehäuse 2 entsprechenden Ausführungsform eines Zylinderkurbelgehäuses 2 verdeutlicht die Geringfügigkeit der Änderungen an einem Zylinderkurbelgehäuse 2 bei der Integration einer variablen Verdichtung gemäß der Erfindung.
Das Zylinderkurbelgehäuse 2 besitzt eine Oberseite 33 und eine Unterseite 3. Als Vorderseite 34 des Zylinderkurbelgehäuses wird die Seite bezeichnet, die dem Getriebegehäuse 32 entgegengesetzt angeordnet ist. Als axial zum Zylinderkurbelgehäuse 2 ist die Richtung der Lage einer Mittelachse einer in der 2 dargestellten Kurbelwelle 35 im Zylinderkurbelgehäuse 2 bezeichnet. Somit sind die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 5, 6, 7, 8, 9 axial nebeneinander im Zylinderkurbelgehäuse 2 angeordnet. Als horizontale Ebene ist die Oberseite 33 zur Montage des Zylinderkopfs und die Unterseite 3 zur Montage der Ölwanne bezeichenbar. Üblicherweise sind die horizontalen Flächen der Oberseite 33 sowie der Unterseite 3 parallel zueinander ausgerichtet. In der in der 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor 27 rechtwinklig zur Unterseite 3 des Zylinderkurbelgehäuses 2 in der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Das fest mit der Antriebswelle 29 des Elektromotors 27 befestigtes zweites Kegelrad 26 bildet mit dem ersten Kegelrad 25 ein um 90° versetztes Winkelgetriebe. Das erste Kegelrad 25 ist koaxial zur Schneckenwelle 23 im Gehäuse 24 der Schneckenwelle 23 angeordnet. Die Schneckenwelle 23 ist in der Verbrennungskraftmaschine 1 um 90° versetzt zu Mittelachse der Kurbelwelle und bevorzugt parallel zur Unterseite 3 des Zylinderkurbelgehäuses in der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet.
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Verbrennungskraftmaschine 36, wobei der Querschnitt rechtwinklig zur Mittelachse der Kurbelwelle 35 und durch eine Mittelachse 37 der Schneckenwelle 38 verläuft. Die 2 zeigt die Verbrennungskraftmaschine 36 in einem zusammengebauten Zustand mit Kurbelwelle 35, Pleuel 39 und Hubkolben 40. Es handelt sich hierbei um eine wassergekühlte, mit einer Zylinderlaufbuchse 41 versehende Verbrennungskraftmaschine 36. Die Kurbelwelle 35 ist in der aus einer oberen Exzenterhälfte 42 und einer unteren Exzenterhälfte 43 gebildeten exzentrischen Kurbelwellenlagerung 44 lagert. Die Verbindungslasche 45 umschließt die Kurbelwelle 35 U-förmig und über ein Kreissegment hinweg. Die als U-förmiges Kreissegment ausgebildete Verbindungslasche 45 verbindet gleich mehrere Vorteile in sich. Erstens ist ein U-förmiges Kreissegment äußerst stabil und eignet sich besonders zur Übertragung von Momenten, zweitens ist die Übertragung eines Moments ohne Behinderung der Bewegung der Kurbelwelle 35 möglich, drittens ist durch die Symmetrie des U-förmigen Kreissegments eine optimale Einleitung der Momente auf die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen möglich und viertens dient das U-förmige Kreissegment in Form einer Schale als Ölreservoir zur Schmierung der bewegten Teile der Verbrennungskraftmaschine 36. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass durch eine Befestigung des Schneckenradsegments 46 unmittelbar an der Verbindungslasche 45 ein minimaler Platzbedarf in der Verbrennungskraftmaschine 36 zur Einleitung eines Moments auf die exzentrischen Kurbelwellenlagerung 44 ermöglicht wird. Der Einsatz einer Schneckenwelle 38 in Kombination mit dem Schneckenradsegment 46 ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einen minimalen Platzbedarf benötigende Momentenübertragung auf die exzentrische Kurbelwellenlagerung 44.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die aus Schneckenradsegment 46 und Schneckenwelle 38 gebildete Schneckenradstufe 47 selbsthemmend ausgeführt. Die selbsthemmende Ausführungsform der Schneckenradstufe 47 bietet den Vorteil, dass die auf die Schneckenradstufe 47 wirkenden Exzentermomente der exzentrischen Kurbelwellenlagerung 44 nicht zum Beispiel von dem Elektromotor 48 aufgenommen werden müssen. Zur Einstellung einer variablen Verdichtung und somit der Lage der Mittelachse der Kurbelwelle 35 wird die Schneckenwelle 38 mittels des Elektromotors 48 und über das Kegelradgetriebe 49 angetrieben und gedreht. Die Drehbewegung der Schneckenwelle 38 erzeugt ein Moment, wodurch das Schneckenradsegment 46 in Richtung des Pfeils P hin und her verstellbar ist. Je nach Lastzustand am Verbrennungsmotor 36 ist somit ein unterschiedliches Verdichtungsverhältnis einstellbar.
Wird ein Achsabstand A zwischen einer Mittelachse 37 durch die Schneckenwelle 38 und einer Mittelachse durch die exzentrische Kurbelwellenlagerung 44 dem 1,2 bis 1,7 fachen eines Hubes eines die exzentrische Kurbelwellenlagerung 44 antreibenden Elektromotors entspricht. Dieser Achsabstand A gewährleistet einerseits einen optimalen Wirkradius der Schneckwelle 38 zur Momentenübertragung auf die Kurbelwellenlagerung 38 und andererseits eine günstige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse in der Verbrennungskraftmaschine 36.
Die Schneckenwelle 38 ist in einem offenen Gehäuse 50 gelagert. An der dem Kegelradgetriebe 49 entgegen gesetzten Seite 51 des Gehäuses 50 ist die Schneckenwelle 38 in einem Radiallager 52 gelagert. An der das erste Kegelrad 53 tragenden Seite 54 des Gehäuses 50 ist die Schneckenwelle 38 in einem zweireihigen Lager 55, das als Axial- und/oder Radiallager ausführbar ist, gelagert. Zur Positionierung und Fixierung der Schneckenwelle 38 ist eine Spannmutter 56 im Gehäuse 50 vorgesehen. Das erste Kegelrad 53 ist kraft- und/oder formschlüssig mit der Schneckenwelle 38 verbunden. Das erste Kegelrad wirkt mit dem zweiten Kegelrad 57 zusammen und bildet ein Kegelradgetriebe 49.
Der Elektromotor 48 ist mit dem Zylinderkurbelgehäuse 57 verschraubt, wie insbesondere in der 1 zu erkennen. Ein Schaft des Motors 48 ragt durch das Zylinderkurbelgehäuse 57 und insbesondere durch den Flansch 59 zur Montage der Ölwanne hindurch bis in den Bereich des Gehäuses 50 der Schneckenwelle 38. Das Gehäuse 50 bildet hierbei eine Führung 60 zur Positionierung und Ausrichtung des Motors 48 und des zweiten Kegelrads 57. Das Gehäuse 50 dient somit in vorteilhafter Weise und zusätzlich zur Ausrichtung der Kegelräder 53, 57 des Kegelradgetriebes 49 zueinander, so dass Einstell- und/oder Justierarbeiten entfallen oder zumindest minimiert werden.
In der 3 ist ein Längsschnitt, das heißt ein Schnitt entlang einer Mittelachse 61 einer Kurbelwelle 63 durch die Verbrennungskraftmaschine 61 dargestellt. Die Kurbelwelle 63 ist in oberen Exzenterhälften 64, 65 und unteren Exzenterhälften 66, 67 gelagert. Die oberen und unteren Exzenterhälften 64, 65, 66, 67 bilden hierbei die exzentrische Kurbelwellenlagerung. Exzentrische Kurbelwellenlagerung bedeutet hierbei, dass eine in die exzentrischen Kurbelwellenlager 64, 65, 66, 67 eingebrachte Bohrung 70, 71 außermittig zu den durch das Zylinderkurbelgehäuse 72 gebildeten Kurbelwellenlagerpunkten 73, 74, die ebenfalls Durchmesser bilden, ausgebildet sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass eine Mittelachse der Bohrungen 70, 71 der exzentrischen Kurbelwellenlager 64, 65, 66, 67 in Bezug auf eine Mittelachse der durch die Kurbelwellenlager 64, 65, 66, 67 und deren Durchmesser gebildete Mittelachse verschiebbar ist. Durch ein Verschieben der Mittelachse der Bohrungen 70, 71 der exzentrischen Kurbelwellenlager 64, 65, 66, 67 wird auch die Mittelachse 61 der Kurbelwelle 63 verschoben und somit das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 62 einstellbar.
An den unteren Exzenterhälften 66, 67 sind Verbindungslaschen 75, 76 befestigt. Die Verbindungslaschen 75, 76 sind zum Beispiel mit den unteren Exzenterhälften 66, 67 verschweißt oder einstückig mit den unteren Exzenterhälften 66, 67 ausgebildet. Bevorzugt bestehen die Verbindungslaschen 75, 76 aus Stahlblech, wobei in die Verbindungslaschen 75, 76 eine Sicke 77 eingeformt ist, die einerseits stabilisierend wirkt und andererseits einen ausreichenden Freiraum für das auf der Kurbelwelle 63 geführte Pleuel 78 zur Verfügung stellt. An den Blechrippenbögen 78, 79 der Verbindungslasche 76 ist das Schneckenradsegment 80 befestigt.
Das Schneckenradsegment 80 ist als Globoid-Schneckenradsegment ausgebildet. Bevorzugt ist das Schneckenradsegment 80 aus Bronze gefertigt. Das globoide Schneckenradsegment 80 greift in eine zylinderförmige Schnecke 81 der Schneckenwelle 82 ein. Die Schneckenwelle 82 und/oder die Zylinderschnecke 81 sind bevorzugt aus gehärtetem Stahl, noch bevorzugter aus einem Vergütungsstahl der Form C45 gebildet und noch bevorzugter einstückig ausgebildet. Zur Gewichtsersparnis ist die Schneckenwelle 82 hohl ausgeführt.
Das Gehäuse 83 dient einerseits zur Lagerung der Schneckenwelle 82 und andererseits zur axialen Führung des Schneckenradsegments 80. Die Führung des Schneckenradsegments 80 erfolgt durch Führungsflächen 84, 85 des Gehäuses 83. Die seitlichen Flächen 86, 87 des Schneckenradsegments 80 bilden hierbei Abstützflächen 86, 87 zur Aufnahme axialer Kräfte, die zum Beispiel durch das Zusammenspiel der Schneckenwelle 82 und des Schneckenradsegments 80 hervorgerufen werden. Als axiale Kräfte werden hierbei Kräfte bezeichnet, die in Richtung der Mittelachse 61 der Kurbelwelle 63 gerichtet sind.
Die oberen Exzenterhälften 64, 65 weisen zur zusätzlichen Führung der exzentrischen Kurbelwellenlager 64, 65, 66, 67 Nuten 88, 89 auf, die mit Führungsstiften 90, 91 zusammenwirken, die im Zylinderkurbelgehäuse 72 angeordnet sind. Bei einer Drehung der Schneckenwelle 82 wird das Schneckenradsegment 80 über die Führungsflächen 84, 85 geführt, wobei das Schneckenradsegment 80 die Verbindungslaschen 75, 76 zueinander fluchtend bewegt und wobei die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 64, 65, 66, 67 mittels der Führungsstifte 90, 91 im Zusammenspiel mit den Nuten 88, 89 zusätzlich geführt sind.
Die 4 zeigt die Drehmomentenübertragungseinheit 93 losgelöst von der Verbrennungskraftmaschine als separate Einheit. Die Drehmomentübertragungseinheit 92 ist aus den exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 93, 94, 95, 96, 97 der Hauptlager der Kurbelwelle, den Verbindungslaschen 98, 99, 100, 101 und dem Schneckenradsegment 102 gebildet. Dabei erzeugt eine in das Schneckenradsegment 102 eingeleitete Kraft ein Drehmoment in den Kurbelwellenlagerungen 93, 94, 95, 96, 97. Die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 93, 94, 95, 96, 97 werden hierbei aus einer oberen Exzenterhälfte 103 und einer unteren Exzenterhälfte 104 gebildet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist lediglich das exzentrische Kurbelwellenlager 93 mit Bezugszeichen für die obere und untere Exzenterhälfte 103, 104 versehen. Die Verbindungslaschen 98, 99, 100, 101 sind symmetrisch ausgebildet, wie dies durch die Symmetrielinie 105 in der Verbindungslasche 100 angedeutet ist. Die Verbindungslaschen 98, 99, 100, 101 sind im Wesentlichen als U-förmiges Kreissegment ausgebildet, wobei das U-förmige Kreissegment die Kurbelwelle in einem Winkel von ca. 45° bis 150° umschließt. Vorzugsweise umschließt das mit dem Schneckenradsegment 102 versehene U-förmige Kreissegment 101 eine nicht dargestellte Kurbelwelle in einem Winkel von ca. 120°, wohingegen die Verbindungslaschen 98, 99, 100 einen geringeren Überdeckungswinkel aufweisen.
Die Verbindungslasche 101 weist Blechrippenstege 105, 106 auf, mittels derer das Schneckenradsegment 102 fixier- und/oder einpassbar und/oder mit der Verbindungslasche 101 verbindbar ist. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Schneckenradsegment 102 durch die Blechrippenbögen 105, 106 hindurch mit der Verbindungslasche 101 verschraubt.
Die exzentrischen Kurbelwellenlager 93, 94, 95, 96, 97 sind zweiteilig ausgeführt und wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt mittels Schraubverbindungen 107 miteinander verbunden. Zur Lagerung der Kurbelwelle werden die oberen und unteren Exzenterhälften 103, 104 um die Kurbelwelle herum verschraubt. Hingewiesen sei hierbei darauf, dass lediglich dieses Ausführungsbeispiel eine Drehmomentübertragungseinheit 92 für eine Vierzylinderhubkolbenmaschine zeigt. Die Erfindung ist natürlich auch auf ein-, zwei-, drei-, fünf-, sechs- oder mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen übertragbar. Die Verschraubung 107 der unteren und oberen Exzenterhälften 103, 104 ist in die exzentrische Kurbelwellenlagerung 93, 94, 95, 96, 97 eingelassen beziehungsweise versenkt, so dass eine einen ebenen und einheitlichen Durchmesser aufweisende Oberfläche 108 zur Montage im Zylinderkurbelgehäuse und mit den Hauptlagerkappen zur Verfügung steht. Zusätzlich sind in die oberen Exzenterhälften 103 Nuten 109 eingeformt und/oder eingearbeitet, die zur zusätzlichen Führung der exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 93, 94, 95, 96, 97 dienen.
In der 5 ist das Gehäuse 110 der Schneckenwelle in einer dreidimensionalen Darstellung als Einzelteil dargestellt. Die nicht dargestellte Schneckenwelle wird in Richtung der Mittellinie 111 in das Gehäuse 110 eingebaut. Zur Aufnahme der Lager und/der Spannmuttern der Schneckenwelle sind in das Gehäuse 110 Bohrungen 112, 113 eingearbeitet. Die Bohrungen 112, 113 fixieren die Schneckenwelle derart, dass einerseits ein Zusammenspiel der Schnecke und der Schneckenwelle mit dem Schneckenradsegment ermöglicht wird und andererseits das erste Kegelrad optimal zum zweiten Kegelrad ausgerichtet ist. Darüber hinaus dient das Gehäuse 110 zur Führung des Motors, wobei zum Beispiel ein Schaft eines Motors in einer Führung 114 des Gehäuses 110 fixiert und gehalten ist.
Neben der Aufgabe des genauen Ausrichtens der Getriebepartner zueinander dient das Gehäuse 110 zur axialen Führung des Schneckenradsegments. Zur Führung des Schneckenradsegments sind an das Gehäuse 110 Führungsflächen 115, 116 angeformt oder angearbeitet, mittels derer das Schneckenradsegment an einer seitlichen Bewegung gehindert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich die Führungsflächen 115, 116 zu beschichten und/oder mit schmierenden Gleit- und/oder Führungselementen zu versehen. Ein weiterer Vorteil in der Ausbildung des Gehäuses liegt darin, dass das Gehäuse 110 mit der Schneckenwelle und den die Schneckenwelle positionierenden und lagernden Bauteile ein Modul bildet, das zum Beispiel vormontierbar ist. Der modulare Aufbau beschleunigt den Zusammenbau der Verbrennungskraftmaschine und vermindert den Einstell- und Justieraufwand der Getriebekomponenten zueinander.
Das Gehäuse 110 ist derart aufgebaut, dass die Schneckenwelle unmittelbar von einem Schmiermittel umströmbar ist. Bevorzugt liegt ein Eingriffspunkt E, wie in 3 dargestellt, unterhalb eines Ölspiegels in einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine, so dass durch die offene Bauweise des Gehäuses der Schneckenwelle eine optimale Schmierung der Getriebepaare aus Schneckenradstufe und Kegelradgetriebe gewährleistet ist.
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung 117 zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine. Dargestellt sind die Kurbelwellenlagerungen 118, 119, 120, 121, die aus einer oberen Exzenterhälfte 122 und einer unteren Exzenterhälfte 123 gebildet sind. Lediglich zur besseren Übersichtlichkeit ist lediglich das exzentrische Kurbelwellenlager 118 mit Bezugszeichen für die obere und untere Exzenterhälfte 122, 123 versehen. Die exzentrischen Kurbelwellenlager 118, 119, 120, 121 sind mittels Verbindungslaschen 124, 125, 126 verbunden. An der Verbindungslasche 124 zwischen den exzentrischen Kurbelwellenlagern 118, 119 ist ein Anlenkstück 127 angeordnet. Das Anlenkstück 127 dient zur Übertragung eines Moments auf die die exzentrischen Kurbelwellenlagerungen 118, 119, 120, 121 torsionssteif verbindenden Verbindungslaschen 124, 125, 126. Mit dem Anlenkstück 127 sind zwei Koppelstangen 128, 129 drehbar verbunden. Ebenfalls drehbar sind die Koppelstangen 128, 129 mit einer Spindelmutter 130 verbunden. Die Spindelmutter 130 wirkt mit einer Spindel 131 zusammen. Die Spindel 131 besitzt bevorzugt ein Trapezgewinde in der Auslegung 12 × 3. Die Spindelmutter weist einen Schlitten 132 auf, mit dem die Spindelmutter 130 über eine Traverse 133 führbar ist. Der Schlitten 132 ist einstückig mit der Spindelmutter 130 oder als separates Bauteil mit der Spindelmutter 130 kraft- und/oder formschlüssig verbindbar. Die Traverse 133 wird von einer Federstahlklammer 134 umschlossen, der den Schlitten 132 und/oder die Spindelmutter 130 zusätzlich führt. Die Traverse 133 dient hierbei als Biegebalken, durch die auf die Spindel 131 wirkende Vertikalkräfte aufnehmbar sind.
In der 7 sind die Extremstellungen der exzentrischen Kurbelwellelager 134 bis 138 und des Koppel-Spindel-Antrieb 139 wiedergegeben. Hierbei sind die Extremstellungen P1 und P2 überlagert dargestellt. Durch die überlagerte Darstellung der Extremstellungen P1, P2 ergibt sich eine ellipsenförmige Öffnung 140 des exzentrischen Kurbelwellenlagers 141. Die elliptische Öffnung 114 ist hierbei aus zwei Kreishälften 142, 143 gebildet, die jeweils die Lagen eines Mittelpunkts der Halbkreise 142, 143 beschreiben, wobei die Lage eines Mittelpunkts der Halbkreise 142, 143 in Bezug auf die Extrempositionen P1, P2 unterschiedlich ist. So definiert beispielsweise der Halbkreis 142, der der Extremposition P1 zugeordnet ist, und der Halbkreise 143 eine Lage eines Mittelpunkts des exzentrischen Kurbelwellenlagers 142, der der Extramposition P2 zugeordnet ist. Die Lage des Mittelpunkts des dem Halbkreis 142 zugeordneten Durchmessers liegt hierbei in einer geringeren Entfernung zur Spindel 144 als eine Lage eines Mittelpunkts eines dem Halbkreis 143 zugeordneten Kreises der Extremposition P2. Die Verschiebung des Mittelpunkts des exzentrischen Kurbellagers 141 verändert dabei das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine. Ein Verfahrweg L zwischen den beiden Extrempositionen P1 und P2 ist hierbei beispielsweise mit 148 mm angebbar. Beispielhaft kann die Spindel 144 derart ausgelegt sein, dass für den Verfahrweg L von 148 mm 49 Spindelumdrehungen notwendig sind. Antreibbar ist die Spindel 144 hierbei entweder unmittelbar durch einen Elektromotor oder aber mit einem Winkelgetriebe, vorzugsweise eine Kegelradgetriebe mit einem Elektromotor. Vorstellbar ist hierbei ein Gesamtübersetzungsverhältnis von 200:1.
In einer bevorzugten Ausführungsform stützen die Koppelstangen das in den exzentrischen Kurbelwellenlagern 141 entstandene Exzentermoment ab. Die hierbei entstandenen Koppelstangenkräfte stützen sich wiederum über die Spindel 144 ab. In einer Ausführungsform ist die Spindel 144 entsprechend biegesteif ausgebildet, so dass die auftretenden vertikalen und horizontalen Kraftkomponenten über die Spindel 144 abstützbar sind. In einer alternativen Ausführungsform sind die auftretenden Vertikalkraftkomponenten durch die Traverse 147 abstütztbar. Die Traverse 147 wirkt dabei als Biegebalken. Die auf die Kurbelwelle wirkenden Kräfte aus dem Verbrennungsprozess der Verbrennungskraftmaschine erzeugen bei exzentrischer Lagerung der Kurbelwelle ein Moment, das über die Verbindungslaschen 134, 135, 136, 137 138 auf eine Verlängerung 148, die auch als Anlenkstück bezeichenbar ist, an einer Verbindungslasche 134 übertragen wird. Das Moment wird über einen die Verlängerung 148 mit den Koppelstangen 145, 146 verbindenden Bolzen 149 an die Koppelstangen 145, 146 übertragen. Aufgenommen werden die in die Koppelstangen 145, 146 übertragenen Kräfte von der Spindelmutter 150, in der die Koppelstangen 145, 146 drehbar gelagert sind. Dass die Verstelleinheit 151 bildende System aus Spindel 144 und Spindelmutter 150 kann hierbei selbsthemmend oder nicht selbsthemmend ausgeführt sein, wobei die Verstelleinheit 151 bevorzugt selbsthemmend ausgebildet ist. Zur Stabilisierung, Führung und zur Kraft- und/oder Momentaufnahme ist die Spindelmutter 150 mit einer Klammer 152 kraft- und/oder formschlüssig verbunden, wobei die Klammer 152 die Traverse 147 umschließt und beidseitig an der Spindelmutter 150 befestigt ist. Mit der Klammer 152 kann die Spindelmutter 150 gegen die Traverse 147 vorgespannt werden, um ein Abheben unter wechselnder Last zu verhindern. Ein Abheben der Spindelmutter 150 von der Traverse 147 könnte zu einer Geräuschentwicklung führen, das als Klappern hörbar wäre und mittels der Klammer 152 verhinderbar ist. Zur Spielarmut zwischen Spindelmutter 150 und Traverse 147 kann die Spindelmutter 150 mittels der Klammer 152 gegen die Traverse 147 vorgespannt sein. Die Spindel 144 wird beidseitig durch Spindellager 153, 154 gehalten.
Die 8 zeigt eine Explosionsdarstellung im Bereich der Spindelmutter 155. Die Spindelmutter 145 ist schlittenförmig ausgebildet, wobei die Spindelmutter 155 die Traverse 156 zumindest teilweise formschlüssig umschließt. Durch das formschlüssige Umschließen der Traverse 156 in Form zweier sich beidseitig der Traverse 156 erstreckenden Erhebungen 157, 158 wird die Spindelmutter 155 auf der Traverse 156 geführt. Die Spindelmutter 155 kann hierbei eben auf einer Oberfläche 159 der Traverse 156 aufliegen und die Traverse 156 mittels der Erhebungen 157, 158 beidseitig umschließen, so dass ein Gleiten der Spindelmutter 155 über die Oberfläche 159 der Traverse 156 möglich ist. Zur weiteren Stabilisierung der Spindelmutter 155 ist eine Klemme 160 einsetzbar, die einerseits die Traverse 156 hufeisenförmig oder U-förmig umschließt und mittels zum Beispiel einer Nietverbindung, mittels der Nieten 161, 162 mit der Spindelmutter 155 verbindbar ist. Die Klammer 160 ist hierbei als Federstahlklammer ausführbar und beispielsweise mit einem Gleitschuh 163 ausrüstbar. Das untere, der Spindelmutter 155 entgegengesetzte Ende 164 der Traverse 156 ist abgerundet oder halbkreisförmig oder zumindest profiliert ausführbar, so dass ein mit dem unteren Ende 164 der Traverse 156 zusammenwirkender und mit einem kooperierenden Profil ausgestatteter Gleitschuh 163 über die Traverse 156 führbar ist. Der Gleitschuh ist beispielsweise aus Teflon herstellbar oder beschichtbar. Das formschlüssige Ineinandergreifen von Gleitschuh und unterem Ende 164 der Traverse ermöglicht einerseits ein Vorspannen der Spindelmutter 155 auf der Traverse und dient gleichzeitig zur Stabilisierung der Spindelmutter 155 bei zum Beispiel auftretenden Querbelastungen auf die Spindelmutter 155. Als Querbelastungen werden hierbei Belastungen beschrieben, die parallel zu einer Mittelachse einer Kurbelwelle auf die Spindelmutter 155 wirken. Mit anderen Worten werden Kräfte auf die Spindelmutter als Querkräfte bezeichnet, wenn die Kräfte parallel zur Kurbelwellenachse verlaufen. Die Koppelstangen 165, 166 sind als Stanzteile zum Beispiel aus Stahlblech herstellbar. Die Koppelstangen 165, 166 sind mittels Gelenkbolzen 167 an der Spindelmutter 155 schwenkbar befestigbar. Das Befestigen der Klammer 160 an der Spindelmutter 155 ist alternativ auch über Spannstifte, Schraubenmutter oder Stift-Sicherungsring-Verbindung darstellbar.
Die 9 zeigt die Verbindung zwischen der Verlängerung 168 beziehungsweise Anlenkstück und den Koppelstangen 169, 170. Die an eine Verbindungslasche 171 angeformte oder befestigte Verlängerung 168 weist eine Bohrung 172 auf, in der die Koppelstangen 169, 170 mittels eines Bolzens 173 und eines Wellensicherungsrings 174 drehbeweglich aufnehmbar sind. Alternativ sind drehbewegliche Verbindungen zwischen Verlängerungen 168 und Koppelstangen 169, 170 auch als Schraubenverbindung, Nietverbindungen, mittels eines an die Verlängerung angeformten Bolzens vorstellbar.
Ein Vorteil einer derartigen Einrichtung zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine bietet den Vorteil, dass die Koppel-Spindeleinheit 175 vormontierbar ist. Dies reduziert die Zeit während der Montage der Koppel-Spindeleinheit 175 in der Verbrennungskraftmaschine und gleichzeitig sind Einstell- oder Einrichtarbeiten vor dem Einbau durchführbar.
Wie in 9 ersichtlich, ist die Koppel-Spindeleinheit 175 in Bezug auf eine durch die Kurbelwelle verlaufende Mittelachse 176 um 90° versetzt in der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die entstehenden Momente in der Kurbelwelle und auf die Verlängerung 172 optimal auffangbar sind. Darüber hinaus wird durch eine derartige Anordnung der Koppel-Spindeleinheit 175 und Lage der Koppel-Spindeleinheit 175 zur Kurbelwelle eine Verstellung der exzentrischen Kurbellager erleichtert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0345366 A1 [0003]
DE 4226361 A1 [0004]
US 4860702 [0005]
DE 19841381 A1 [0006]

Claims

Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) mit einer variablen Verdichtung mit mindestens einem auf einer Kurbelwelle (35, 63) gelagerten, einen Hubkolben (40) tragenden Pleuel (39) mit mindestens einer exzentrischen Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97), einem zur Übertragung eines Drehmoments und zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) auf die Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) einwirkenden Mittel.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) und eine in eine Verzahnung des Schneckenradsegments (22, 46, 80, 102) eingreifende Schneckenwelle (23, 38, 81) umfasst, wobei die Schneckenwelle (23, 38, 81) mittelbar über ein Getriebe (30, 49) angetrieben ist und wobei das die Schneckenwelle (23, 38, 82) antreibende Getriebe ein Kegelradgetriebe (30, 49) ist und das Kegelradgetriebe (30, 49) unmittelbar mittels eines Elektromotors (27, 48) angetrieben ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis einer aus Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) und Schneckenwelle (23, 38, 81) gebildeten Schneckenradstufe (47) zwischen 30 und 60 liegt.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtübersetzungsverhältnis aus Schneckenradstufe (47) und Kegelradgetriebe (30, 49) zwischen 100 und 250 liegt.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittensteigungswinkel einer Verzahnung der Schneckenwelle (23, 38, 82) zwischen 2° und 8°, vorzugsweise zwischen 3° und 7° und noch bevorzugter zwischen 3,43° und 6,84° liegt.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenradstufe (47) und/oder das Kegelradgetriebe (30, 49) selbsthemmend ausgeführt ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul der Verzahnung der Schneckenradstufe (47) zwischen 3 und 5 liegt.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) der Verbrennungskraftmaschine mehrere exzentrische Kurbelwellenlagerungen (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) vorhanden sind und die Kurbelwellenlagerungen (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) mittels torsionssteifer Verbindungslaschen (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) verbunden sind.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) als separates Bauteil ausgebildet und zur Übertragung eines Drehmoments fest mit einer Verbindungslasche (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) verbunden ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungslasche (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) Blechrippenbögen (78, 79, 105, 106) vorhanden sind und das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) mittels der Blechrippenbögen (78, 79, 105, 106) mit der Verbindungslasche (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) kraft- und/oder formschlüssig verbunden, vorzugsweise verschraubt ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) einteilig mit mindestens einer Verbindungslasche (1 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) ausgebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) als Globoid-Schneckenradsegment und eine Schnecke (28) der Schneckenwelle (23, 38, 81) als Zylinderschnecke ausgebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) aus Bronze, vorzugsweise CuSn12, und die Schneckenwelle (23, 38, 81) aus gehärtetem Stahl, vorzugsweise C45, bebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (23, 38, 81) in einem separaten Gehäuse (24, 50, 83, 110) aufgenommen und gelagert ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (23, 38, 81) im Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) gelagert ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (23, 38, 81) mittels ein-, zwei- oder mehrteiliger Lager, vorzugsweise Kugel- und/oder Wälz- und/oder Gleitlager und/oder Radial- und/oder Axiallager, im Gehäuse (24, 50, 83, 110) oder im Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) gelagert ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24, 50, 83, 110) der Schneckenwelle (23, 38, 81) oder das Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) das Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) zumindest bereichsweise umschließt, wobei am Gehäuse (24, 50, 83, 110) oder am Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) mindestens eine Führungsfläche (84, 85, 115, 116) ausgebildet ist und die Führungsfläche (84, 85, 115, 116) mit einer Abstützfläche (86, 87) am Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) zusammenwirkt, so dass eine in Bezug auf eine Kurbelwellenlängsachse (61) axiale Führung des Schneckenradsegments (22, 46, 80, 102) ermöglicht ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) beidseitig zwischen Führungsflächen (84, 85, 115, 116) des Gehäuses (24, 50, 83, 110) oder des Zylinderkurbelgehäuses (2, 57, 72) und mittels Abstützflächen (86, 87) geführt ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kegelrad (23, 53) des Kegelradgetriebes (30, 49) kraft- und/oder formschlüssig mit der Schneckenwelle (23, 38, 81) verbunden und im Gehäuse (24, 50, 83, 110) der Schneckenwelle (23, 38, 81) oder im Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) positioniert ist und ein zweites Kegelrad (26, 57) des Kegelradgetriebes (30, 49) fest mit einer Antriebswelle (29) des Elektromotors (27, 48) verbunden und mittels des Gehäuses (24, 50, 83, 110) der Schneckenwelle (23, 38, 81) oder im Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) zum ersten Kegelrad (25, 53) positioniert ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen den Achsen der Kegelräder (25, 26, 53, 57) des Kegelradgetriebes (30, 49) 90° beträgt.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (27, 48) ein Gleichstrommotor ist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (27, 48) eine Leistung, insbesondere eine Dauerleistung von 100 bis 500 W aufweist.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Achsabstand (A) zwischen einer Mittelachse durch die Schneckenwelle (23, 38, 81) und einer Mittelachse durch die exzentrische Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) dem 1,2-fachen bis 1,7-fachen eines Hubes des Elektromotors (27, 48) entspricht.
Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangspunkt (E) vom Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) und Schneckenwelle (23, 38, 81) unterhalb einer Höhe eines Ölpegels in der Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62) liegt.
Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine (1, 36, 62), bei dem eine exzentrische Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) mittels einer mit der exzentrischen Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) in Wirkverbindung stehenden Verzahnung und einer auf die Verzahnung wirkenden Schneckenwelle (23, 38, 81) verstellt wird und bei dem die Schneckenwelle (23, 38, 81) über ein Getriebe (30, 49) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (23, 38, 81) mittels eines Kegelradgetriebes (30, 49) und eines unmittelbar auf das Kegelradgetriebe (30, 49) wirkenden Elektromotors (27, 48) angetrieben wird.
Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungsverhältnis mittels mindestens einer die exzentrische Kurbelwellenlagerung (5, 6, 7, 8, 9, 44, 64, 65, 66, 67, 93, 94, 95, 96, 97) torsionssteif verbindende Verbindungslasche (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) eingestellt wird.
Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein kraft- und/oder formschlüssig mit einer Verbindungslasche (11 bis 14, 45, 76, 98 bis 101) verbundenes, die Verzahnung bildendes Schneckenradsegment (22, 46, 80, 102) in einem separaten Gehäuse (24, 50, 83, 110) der Schneckenwelle (23, 38, 81) oder im Zylinderkurbelgehäuse (2, 57, 72) mittels Führungsflächen (84, 85, 115, 116) geführt wird.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine auf die Kurbelwellenlagerung (118 bis 121, 141) einwirkende Hebelmechanik umfasst, wobei die Hebelmechanik mittels einer Spindel (131, 144) antreibbar ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelmechanik aus einer auf der Spindel (131, 144) geführten Spindelmutter (130, 150, 155) und mindestens einer bewegbar in der Spindelmutter (130, 150, 155) und einem Anlenkstück (127, 148, 168) der exzentrischen Kurbelwellenlagerung (118 bis 121, 141) gelagerten Koppelstange (128, 129, 145, 146, 165, 166, 169, 170) gebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Koppelstangen (128, 129, 145, 146, 165, 166, 169, 170) zwischen der Spindelmutter (130, 150, 155) und dem Anlenkstück (127, 148, 168) angeordnet sind, wobei die Koppelstangen (128, 129, 145, 146, 165, 166, 169, 170) an sich gegenüberliegenden Seiten der Spindelmutter (130, 150, 155) bewegbar gelagert befestigt sind.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (130, 150, 155) mittels einer eine Traverse (133, 147, 164) umgreifende Klammer (134, 52, 160) geführt ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderkurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine mehrere Kurbelwellenlagerungen (118 bis 121, 141) vorhanden sind und die Kurbelwellenlagerungen (118 bis 121, 141) mittels torsionssteifer Verbindungslaschen (124, 125, 126, 171) verbunden sind.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein unteres Ende (164) der Traverse (133, 47, 164) mit einem in der Klammer (134, 152, 160) gehaltenen Gleitstück (163) zusammenwirkt, so dass die Spindelmutter (130, 150, 155) auf der Traverse (133, 147, 164) vorspannbar ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (131, 144) unmittelbar oder mittels eines Getriebes, vorzugsweise mittels eines Kegelradgetriebes, über einen Elektromotor antreibbar ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (130, 150, 155) die Traverse (133, 147, 164) zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt.
Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses bei einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem eine exzentrische Kurbelwellenlagerung (118 bis 121, 141) mittels einer mit der exzentrischen Kurbelwellenlagerung (118 bis 121, 141) in Wirkverbindung stehenden Hebelmechanik verstellt wird, wobei die Hebelmechanik mittels eines Elektromotors angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelmechanik mittels eines Koppel-Spindelantriebs (151, 175) angetrieben wird.
Verfahren zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungsverhältnis mittels mindestens einer die exzentrische Kurbelwellenlagerung (118 bis 121, 141) torsionssteif verbindenden Verbindungslaschen (124, 125, 126, 171) eingestellt wird.