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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 11. Juli 2012 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0075761, deren gesamter Inhalt für alle Zwecke durch diese Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung, und insbesondere eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung zum Variieren eines Kompressionsverhältnisses von Mischgas innerhalb einer Brennkammer entsprechend einem Betriebszustand eines Motors.
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Beschreibung bezogener Technik
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Im Allgemeinen wird der thermische Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine erhöht, wenn ein Kompressionsverhältnis hoch ist, und der thermische Wirkungsgrad eines Ottomotors wird erhöht, wenn ein Zündzeitpunkt bis zu einem vorbestimmten Niveau vorgerückt wird. Jedoch kann, wenn der Zündzeitpunkt bei einem hohen Kompressionsverhältnis vorgerückt wird, eine abnormale Verbrennung in dem Ottomotor erzeugt werden, was zu einer Beschädigung an einem Motor führt, so dass es eine Grenze beim Vorrücken des Zündzeitpunktes gibt und es somit unumgänglich ist, eine Leistungsverschlechterung hinzunehmen.
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Die variable Kompressionsverhältnis(VCR)-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Änderung eines Kompressionsverhältnisses von Mischgas entsprechend einem Betriebszustand eines Motors. Gemäß der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung wird durch Erhöhen des Kompressionsverhältnisses des Mischgases in einem Niedriglastzustand eines Motors der Kraftstoffwirkungsgrad verbessert, und durch Verringern des Kompressionsverhältnisses des Mischgases in einem Hochlastzustand eines Motors wird die Bildung von Klopfen verhindert und die Motorleistung verbessert.
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Bei der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung nach der bezogenen Technik wird eine Änderung eines Kompressionsverhältnisses durch Ändern der Länge einer Pleuelstange zum Verbinden eines Kolbens mit einer Kurbelwelle durchgeführt. Bei einem solchen Typ der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung weist ein Teil zum Verbinden des Kolbens mit der Kurbelwelle eine Mehrzahl von Gelenkstücken auf, so dass der Verbrennungsdruck direkt an die Gelenkstücke übertragen wird. Dementsprechend verschlechtert sich die Haltbarkeit der Gelenkstücke.
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Dementsprechend wurde ein Verfahren zum separaten Verbinden der Kurbelwelle mit dem Kolben ohne direkte Montage der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung an der Kurbelwelle erforscht. Als ein Ergebnis verschiedener Experimente zu der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung hat eine Vorrichtung zur Änderung eines Kompressionsverhältnisses mittels eines Exzenterlagers aufgrund der hohen Betriebsstabilität Beachtung gefunden. Jedoch gibt es ein Problem dadurch, dass es in Anbetracht einer Position und eines Betriebszustandes der Kurbelwelle schwierig ist, die Gelenkstücke zum Drehen des Exzenterlagers zu verbinden, ohne die Drehung zu beeinträchtigen.
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Die
DE 100 58 206 A1 offenbart eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung, aufweisend eine Exzenterlageranordnung, die über einen Kolbenbolzen mit dem Kolben eines Motors in Eingriff steht und einen Exzenterring, mit dem der Kolbenbolzen exzentrisch verbunden ist, und ein Exzentergelenk aufweist, das mit dem Exzenterring verbunden ist, eine Pleuelstange, die an dem Exzenterring drehbar installiert ist, und eine Steuerwelle, die mit dem Exzentergelenk verbunden ist.
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Die
US 8 714 134 B2 offenbart einen Motor, bei dem eine erste und eine zweite Pleuelstange an jeweils einem Kolbenbolzen eines Kolbens und an einem gemeinsamen Hubzapfen einer Kurbelwelle drehbar installiert sind.
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Die
DE 705 283 A offenbart eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung, bei der eine Pleuelstange mit zwei Armen an einem Kolbenbolzen eines Kolbens drehbar installiert ist.
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Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als ein Zugeständnis oder irgendeine Form der Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem technisch versierten Fachmann bereits bekannt ist.
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KURZFASSUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf die Schaffung einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung zum wirksamen Variieren eines Kompressionsverhältnisses gerichtet.
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Ferner sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung auf die Schaffung einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung mit einer einfachen Struktur und einem einfachen Montagevorgang gerichtet.
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Außerdem sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung auf die Schaffung einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gerichtet, welche wirksam betrieben wird, ohne die Drehung einer Kurbelwelle zu beeinträchtigen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung, die in einem Motor montiert ist, der eine Verbrennungskraft von Mischgas von einem Kolben aufnimmt, um eine Kurbelwelle zu drehen, und die derart konfiguriert ist, dass sie ein Kompressionsverhältnis des Mischgases ändert, eine Exzenterlageranordnung, die über einen Kolbenbolzen mit dem Kolben in Eingriff steht und einen Exzenterring, der eine Exzenteröffnung derart aufweist, dass der Kolbenbolzen durch diese hindurch drehbar installiert ist, während er exzentrisch zu dem Exzenterring ist, und ein Exzentergelenk aufweist, das mit dem Exzenterring derart verbunden ist, dass eine Drehkraft an den Exzenterring übertragen wird, eine erste Pleuelstange, die an der einen Seite in einer Axialrichtung des Exzenterringes drehbar installiert ist, eine zweite Pleuelstange, die an der anderen Seite in der Axialrichtung des Exzenterringes drehbar installiert ist, und eine Steuerwelle auf, die mit dem Exzentergelenk derart verbunden ist, dass die Exzenterlageranordnung durch Übertragen der Drehkraft an den Exzenterring gedreht wird, wobei der Exzenterring an beiden Seiten in der Axialrichtung davon erweiterte Abschnitte derart aufweist, dass die erste und die zweite Pleuelstange an den jeweiligen erweiterten Abschnitten drehbar installiert sind, und wobei die einen Enden der ersten und der zweiten Pleuelstange mit jeweiligen Montageöffnungen versehen sind, in welche die erweiterten Abschnitte drehbar eingesetzt sind, und die anderen Enden der ersten und der zweiten Pleuelstange mit der Kurbelwelle drehbar verbunden sind, während sie exzentrisch zu der Kurbelwelle sind.
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Der Exzenterring kann vorteilhafterweise einstückig mit dem Exzentergelenk ausgebildet sein.
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Der Exzenterring kann separat von dem Exzentergelenk derart vorgesehen sein, dass er mit dem Exzentergelenk gekuppelt werden kann.
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Eine Einsetzöffnung, die in einer Kreisform verläuft, kann an dem einen Ende des Exzentergelenks derart ausgebildet sein, dass der Exzenterring in die Einsetzöffnung eingesetzt und mit dieser gekuppelt ist.
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Das Exzentergelenk kann ein erstes Exzentergelenkstück, das mit dem Exzenterring verbunden ist, ein zweites Exzentergelenkstück, das mit der Steuerwelle verbunden ist, und ein drittes Exzentergelenkstück aufweisen, welches das erste Exzentergelenkstück und das zweite Exzentergelenkstück drehbar verbindet.
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Eine erste Gelenkstücköffnung kann an einem zu dem Exzenterring entgegengesetzten Ende des ersten Exzentergelenkstücks ausgebildet sein, und eine zweite Gelenkstücköffnung kann an einem Ende des dritten Exzentergelenkstücks ausgebildet sein, wobei das erste Exzentergelenkstück über ein erstes Achselement, das in die erste Gelenkstücköffnung und die zweite Gelenkstücköffnung eingesetzt ist, mit dem dritten Exzentergelenkstück drehbar gekuppelt sein kann.
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Das Ende des ersten Exzentergelenkstücks kann verzweigt und als ein Paar Platten ausgebildet sein, die mit einem vorbestimmten Zwischenraum einander gegenüberliegen, und jeweilige erste Gelenkstücköffnungen können in dem Paar Platten ausgebildet sein, wobei das Ende des dritten Exzentergelenkstücks in den Zwischenraum zwischen dem Paar Platten eingesetzt sein kann, und das erste Achselement in die ersten Gelenkstücköffnungen und die zweite Gelenkstücköffnung derart eingesetzt sein kann, dass es mit dem Ende des ersten Exzentergelenkstücks gekuppelt werden kann.
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Eine dritte Gelenkstücköffnung kann an einem zu der Steuerwelle entgegengesetzten Ende des zweiten Exzentergelenkstücks ausgebildet sein, und eine vierte Gelenkstücköffnung kann an dem anderen Ende des dritten Exzentergelenkstücks ausgebildet sein, wobei das zweite Exzentergelenkstück über ein zweites Achselement, das in die dritte Gelenkstücköffnung und die vierte Gelenkstücköffnung eingesetzt ist, mit dem dritten Exzentergelenkstück drehbar gekuppelt sein kann.
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Das andere Ende des dritten Exzentergelenkstücks kann verzweigt und als ein Paar verzweigter Abschnitte ausgebildet sein, die mit einem vorbestimmten Zwischenraum einander gegenüberliegen, und jeweilige vierte Gelenkstücköffnungen können in dem Paar verzweigter Abschnitte ausgebildet sein, wobei das Ende des zweiten Exzentergelenkstücks in den Zwischenraum zwischen dem Paar verzweigter Abschnitte eingesetzt sein kann, und das zweite Achselement in die dritte Gelenkstücköffnung und die vierte Gelenkstücköffnung derart eingesetzt sein kann, dass es mit dem anderen Ende des dritten Exzentergelenkstücks gekuppelt werden kann.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie ein Kompressionsverhältnis von Mischgas, das in einen Zylinder eines Motors strömt, entsprechend einem Betriebszustand des Motors ändert, einen Kolben, der sich in dem Zylinder gleitend bewegt, eine Kurbelwelle, die an einem unteren Ende des Zylinders derart vorgesehen ist, dass sie durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens gedreht werden kann, ein Ausgleichsgewicht, das mit der Kurbelwelle verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass eine während einer Drehung der Kurbelwelle erzeugte Schwingung reduziert wird, einen Exzenterring, der über einen Kolbenbolzen mit dem Kolben in Eingriff steht und eine Exzenteröffnung aufweist, die darin derart ausgebildet ist, dass der Kolbenbolzen durch diese hindurch drehbar installiert ist, während er exzentrisch zu dem Exzenterring ist, ein Exzentergelenk, das mit dem Exzenterring derart verbunden ist, dass eine Drehkraft an den Exzenterring übertragen wird, eine erste Pleuelstange, die an der einen Seite in einer Axialrichtung des Exzenterringes drehbar installiert ist, eine zweite Pleuelstange, die an der anderen Seite in der Axialrichtung des Exzenterringes drehbar installiert ist, und eine Steuerwelle auf, die mit dem Exzentergelenk derart drehbar verbunden ist, dass der Exzenterring gedreht wird, wobei die einen Enden der ersten und der zweiten Pleuelstange mit jeweiligen Montageöffnungen versehen sind, in die erweiterte Abschnitte drehbar eingesetzt sind, und die anderen Enden der ersten und der zweiten Pleuelstange mit der Kurbelwelle drehbar verbunden sind, während sie exzentrisch zu der Kurbelwelle sind.
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Das Exzentergelenk kann ein erstes Exzentergelenkstück, das mit dem Exzenterring verbunden ist, ein zweites Exzentergelenkstück, das mit der Steuerwelle verbunden ist, und ein drittes Exzentergelenkstück aufweisen, welches das erste Exzentergelenkstück und das zweite Exzentergelenkstück drehbar verbindet.
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Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Kompressionsverhältnis wirksam zu ändern.
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Ferner hat die vorliegende Erfindung eine einfache Struktur und einen einfachen Montagevorgang, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
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Außerdem kann ein wirksamer Betrieb erreicht werden, ohne die Drehung der Kurbelwelle zu beeinträchtigen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin einbezogen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ersichtlich sind oder darin ausführlicher dargelegt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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2 ist eine Explosionsansicht, die eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist eine Seitenansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein drittes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Pleuelstange gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist eine schematische Ansicht eines Vergleichs zwischen einem Betriebszustand bei niedrigem Kompressionsverhältnis und einem Betriebszustand bei hohem Kompressionsverhältnis einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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9 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun wird auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung(en) dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche im Sinn und Bereich der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.
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Wie technisch versierte Fachleute realisieren würden, können die beschriebenen Ausführungsformen in diversen unterschiedlichen Weisen modifiziert werden, ohne insgesamt von dem Sinn oder Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, 2 ist eine Explosionsansicht, die eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 ist eine Seitenansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein erstes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein drittes Exzentergelenkstück gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Pleuelstange gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Mit Bezug auf 1 ist eine variable Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Motor zum Drehen einer Kurbelwelle 20 durch Aufnehmen einer Verbrennungskraft von Mischgas von einem Kolben 10 montiert und ändert das Kompressionsverhältnis. Die variable Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 weist den Kolben 10, die Kurbelwelle 20, eine Exzenterlageranordnung 30, eine Pleuelstange 40 und eine Steuerwelle 50 auf.
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Der Kolben 10 bewegt sich vertikal in einem Zylinder, und eine Brennkammer ist zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder ausgebildet.
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Die Kurbelwelle 20 nimmt die Verbrennungskraft von dem Kolben 10 auf, wandelt die aufgenommene Verbrennungskraft in Drehkraft um und überträgt die Drehkraft an ein Getriebe. Die Kurbelwelle 20 ist in einem Kurbelgehäuse montiert, das an einem unteren Ende des Zylinders ausgebildet ist. Ferner ist eine Mehrzahl von Ausgleichsgewichten 22 an der Kurbelwelle 20 montiert. Die Ausgleichsgewichte 22 reduzieren die Drehschwingung, die während der Drehung der Kurbelwelle 20 erzeugt wird.
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Die Exzenterlageranordnung 30 ist über einen Kolbenbolzen 12 mit dem Kolben 10 verbunden und ändert ein Kompressionsverhältnis durch Aufnehmen der Drehkraft der Steuerwelle 50 und Verstellen einer Höhe des Kolbens 10 in dem Zylinder.
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Mit Bezug auf die 2 bis 4 weist die Exzenterlageranordnung 30 einen Exzenterring 100 und ein Exzentergelenk 200 auf.
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Der Exzenterring 100 ist in einer Ringform vorgesehen, die innerhalb eines Körpers eine Exzenteröffnung 110 aufweist, in welche der Kolbenbolzen 12 exzentrisch eingesetzt ist. Der Kolbenbolzen 12 ist in der Exzenteröffnung 110 drehbar. Jedoch ist der Kolbenbolzen 12 nicht darauf beschränkt und kann mit dem Exzenterring 100 fest gekuppelt sein.
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Der Exzenterring 100 weist zwei erweiterte Abschnitte 120 auf, die in Bezug auf eine Axialrichtung davon an beiden Seiten erweitert sind. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist eine erste Pleuelstange 41 mit dem erweiterten Abschnitt 120 gekuppelt, der in Bezug auf die Axialrichtung des Exzenterringes 100 an der einen Seite ausgebildet ist, und eine zweite Pleuelstange 42 ist mit dem erweiterten Abschnitt 120 gekuppelt, der an der anderen Seite ausgebildet ist.
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Das Exzentergelenk 200 ist mit dem Exzenterring 100 verbunden, um die Drehkraft an den Exzenterring 100 zu übertragen.
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Das Exzentergelenk 200 weist ein erstes Exzentergelenkstück 210, ein zweites Exzentergelenkstück 220 und ein drittes Exzentergelenkstück 230 auf.
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Das erste Exzentergelenkstück 210 ist mit dem Exzenterring 100 verbunden.
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Der Exzenterring 100 ist einstückig mit dem ersten Exzentergelenkstück 210 ausgebildet, so dass sich der Exzenterring 100 während der Drehung des Exzentergelenks 200 als eine Einheit dreht.
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Nach einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen zeigen die 3 und 4 ein Beispiel, bei welchem der Exzenterring 100 einstückig mit dem ersten Exzentergelenkstück 210 ausgebildet ist. Wie in 4 gezeigt, ist das erste Exzentergelenkstück 210 in einem mittleren Abschnitt des Exzenterringes 100 einstückig mit dem Exzenterring 100 ausgebildet, so dass die erweiterten Abschnitte 120 des Exzenterringes 100 an beiden Seiten des ersten Exzentergelenkstücks 210 ausgebildet sind.
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Indessen können, wie in 5 gezeigt, das Exzentergelenk 200 und der Exzenterring 100 separat ausgebildet und miteinander gekuppelt sein.
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5 zeigt lediglich eine beispielhafte Ausführungsform, bei welcher der Exzenterring 100 mit dem ersten Exzentergelenkstück 210 des Exzentergelenks 200 gekuppelt ist. Dementsprechend ist ein Verfahren zum Kuppeln des Exzenterringes 100 mit dem Exzentergelenk 200 nicht auf die in 5 gezeigte beispielhafte Ausführungsform beschränkt, und der Exzenterring 100 kann nach verschiedenen Verfahren mit dem Exzentergelenk 200 gekuppelt sein.
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Mit Bezug auf 5 ist eine Einsetzöffnung 240, die in einer Kreisform verläuft, an dem einen Ende des ersten Exzentergelenkstücks 210 des Exzentergelenks 200 ausgebildet, so dass der Exzenterring 100 in die Einsetzöffnung 240 eingesetzt und durch Schweißen und dergleichen mit dieser gekuppelt ist.
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Das zweite Exzentergelenkstück 220 ist mit der Steuerwelle 50 gekuppelt. Das zweite Exzentergelenkstück 220 wird durch die Drehkraft der Steuerwelle 50 gedreht. Das zweite Exzentergelenkstück 220 kann mit der Steuerwelle 50 fest gekuppelt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Das dritte Exzentergelenkstück 230 verbindet das erste Exzentergelenkstück 210 mit dem zweiten Exzentergelenkstück 220. Die an der Drehwelle 50 erzeugte Drehkraft wird über das zweite Exzentergelenkstück 220 und das dritte Exzentergelenkstück 230 an das erste Exzentergelenkstück 210 übertragen, und der Exzenterring 100 wird durch die an das erste Exzentergelenk 210 übertragene Drehkraft gedreht.
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Indessen ist eine erste Gelenkstücköffnung 211 an einem zu dem Exzenterring 100 entgegengesetzten Ende des ersten Exzentergelenkstücks 210 ausgebildet, eine zweite Gelenkstücköffnung 231 ist an einem Ende des dritten Exzentergelenkstücks 230 ausgebildet, und das erste Exzentergelenkstück 210 kann über ein erstes Achselement 250, das in die erste Gelenkstücköffnung 211 und die zweite Gelenkstücköffnung 231 eingesetzt ist, mit dem dritten Exzentergelenkstück 230 gekuppelt sein. Hier ist eine spezielle Form oder Anordnung der ersten Gelenkstücköffnung 211 oder der zweiten Gelenkstücköffnung 231 nicht beschränkt, so dass die erste Gelenkstücköffnung 211 und die zweite Gelenkstücköffnung 231 verschiedenartig ausgebildet sein können, sofern sie als eine Anordnung einander zugewandt sind. Die 2 bis 4 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform einer Gestalt und Anordnung der ersten Gelenkstücköffnung 211 und der zweiten Gelenkstücköffnung 231.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 ist nach einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen ein Ende des ersten Exzentergelenkstücks 210 derart verzweigt, dass es als ein Paar Platten 212 ausgebildet sein kann, die mit einem vorbestimmten Zwischenraum 212a einander gegenüberliegen, und die jeweiligen ersten Gelenkstücköffnungen 211 können in dem Paar Platten 212 ausgebildet sein.
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Ein Ende des dritten Exzentergelenkstücks 230 kann in einer Plattenform derart ausgebildet sein, dass es in den Zwischenraum 212a zwischen dem Paar Platten 212 eingesetzt werden kann. Das Ende des dritten Exzentergelenkstücks 230 wird in den Zwischenraum 212a eingesetzt, und dann wird das erste Achselement 250 in die erste Gelenkstücköffnung 211 und die zweite Gelenkstücköffnung 231 eingesetzt, so dass das erste Exzentergelenkstück 210 mit dem dritten Exzentergelenkstück 230 drehbar verbunden ist.
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Indessen ist eine dritte Gelenkstücköffnung 221 an einem zu der Steuerwelle 50 entgegengesetzten Ende des zweiten Exzentergelenkstücks 220 ausgebildet, eine vierte Gelenkstücköffnung 232 ist an dem mit dem Ende des zweiten Exzentergelenkstücks 220 korrespondierenden Ende des dritten Exzentergelenkstücks 230 ausgebildet, und das zweite Exzentergelenkstück 220 kann über ein zweites Achselement 260, das in die dritte Gelenkstücköffnung 221 und die vierte Gelenkstücköffnung 232 eingesetzt ist, mit dem dritten Exzentergelenkstück 230 gekuppelt sein.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, bei welcher die dritte Gelenkstücköffnung 221 über das zweite Achselement 260 mit der vierten Gelenkstücköffnung 232 verbunden ist.
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Mit Bezug auf die 2 und 6 ist nach einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen das Ende des dritten Exzentergelenkstücks 230 derart verzweigt, dass es als ein Paar verzweigter Abschnitte 233 ausgebildet sein kann, die mit einem vorbestimmten Zwischenraum 233a einander gegenüberliegen, und die jeweiligen vierten Gelenkstücköffnungen 232 können in dem Paar verzweigter Abschnitte 233 ausgebildet sein. Das mit dem dritten Exzentergelenkstück 230 korrespondierende Ende des zweiten Exzentergelenkstücks 220 ist in den Zwischenraum 233a zwischen dem Paar verzweigter Abschnitte eingesetzt, und das zweite Achselement 260 ist in die dritte Gelenkstücköffnung 221 und die vierte Gelenkstücköffnung 232 eingesetzt, so dass das dritte Exzentergelenkstück 230 mit dem zweiten Exzentergelenkstück 220 verbunden ist.
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Die Pleuelstange 40 ist ein Teil zum Aufnehmen der Verbrennungskraft von dem Kolben 10 und Übertragen der Verbrennungskraft an die Kurbelwelle 20, und nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Pleuelstange 40 aus einer ersten Pleuelstange 41 und einer zweiten Pleuelstange 42, die an beiden Seiten des Exzenterringes 100 montiert sind.
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Mit Bezug auf die 1, 2, 3 und 7 ist die erste Pleuelstange 41 an dem erweiterten Abschnitt 120 an der einen Seite des Exzenterringes 100 drehbar installiert, und die zweite Pleuelstange 42 ist an dem erweiterten Abschnitt 120 an der anderen Seite des Exzenterringes 100 drehbar installiert.
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Dementsprechend dreht sich die Exzenterlageranordnung 30 mit dem Exzenterring 100 zwischen der ersten Pleuelstange 41 und der zweiten Pleuelstange 42 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs.
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Indessen sind die einen Enden 411 und 421 der ersten und der zweiten Pleuelstange 41 und 42 als Montagedurchgangsöffnungen 411 und 421 derart ausgebildet, dass die erweiterten Abschnitte des Exzenterringes 100 darin drehbar eingesetzt sind, und die anderen Enden 412 und 422 der ersten und der zweiten Pleuelstange 41 und 42 sind mit der Kurbelwelle 20 drehbar verbunden, während sie exzentrisch zu der Kurbelwelle 20 sind.
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Die Steuerwelle 50 ist mit dem zweiten Exzentergelenkstück 220 derart verbunden, dass die Exzenterlageranordnung 30 gedreht wird, wie oben beschrieben ist. Ein Drehwinkel der Steuerwelle 50 wird entsprechend einem Kompressionsverhältnis geändert. Dementsprechend stellt die Exzenterlageranordnung 30 eine Höhe des Kolbens 10 entsprechend einer Änderung des Drehwinkels der Steuerwelle 50 ein. Die Steuerwelle 50 kann parallel zu der Kurbelwelle 20 vorgesehen sein. Jedoch ist die Steuerwelle 50 nicht darauf beschränkt und kann in verschiedenen Positionen entsprechend einer Gestaltung vorgesehen sein.
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Die variable Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung ändert ein Kompressionsverhältnis des Mischgases entsprechend einem Betriebszustand des Motors. Zu diesem Zweck dreht die Steuereinrichtung die Steuerwelle 50 über ein Antriebsmittel, wie einen Motor.
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Ferner dreht die oben genannte variable Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 den Exzenterring über die Verbindung mit dem ersten bis dritten Exzentergelenkstück, ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Exzentergelenkstücke können verschiedenartig kombiniert werden.
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Außerdem ist die Ausgestaltung vorgeschlagen, bei welcher die jeweiligen Exzentergelenkstücke 210, 220 und 230 der oben genannten variable Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 mit den Achselementen 250 und 260 gekuppelt sind und die Achselemente in die Exzentergelenkstück derart eingesetzt sind, dass die Exzentergelenkstücke gekuppelt sind, jedoch sind die jeweiligen Exzentergelenkstücke nicht darauf beschränkt und können in verschiedenen Ausgestaltungen gekuppelt werden.
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Darüber hinaus können bei der oben genannten variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung 1 der Exzenterring 100 und das erste Exzentergelenkstück 210 einstückig ausgebildet sein, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, oder können gekuppelt sein, wie in 5 gezeigt ist, und können ferner durch verschiedene Verfahren gekuppelt sein.
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8 ist eine schematische Ansicht eines Vergleichs zwischen einem Betriebszustand bei niedrigem Kompressionsverhältnis und einem Betriebszustand bei hohem Kompressionsverhältnis einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 9 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand einer variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die 8 und 9 ein Betrieb der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
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Mit Bezug auf 8 werden, wenn die Steuereinrichtung ein Kompressionsverhältnis des Mischgases entsprechend einem Betriebszustand des Motors bestimmt, ob die Steuerwelle 50 zu drehen ist und ein Winkel der Drehung der Steuerwelle 50 bestimmt. Dementsprechend werden, ob das zweite Exzentergelenkstück 220 zu drehen ist und ein Winkel der Drehung des zweiten Exzentergelenkstücks 220 entsprechend, ob die Steuerwelle 50 zu drehen ist und dem Winkel der Drehung der Steuerwelle 50 bestimmt. Wenn das zweite Exzentergelenkstück gedreht wird, werden das dritte Exzentergelenkstück 230 und das erste Exzentergelenkstück 210 gedreht, und daher wird der Exzenterring 100 gedreht, und eine Höhe des Kolbens 10 wird geändert. Das heißt, wenn die Kurbelwelle 20 in derselben Position positioniert ist, wird die Höhe des Kolbens 10 entsprechend dem Kompressionsverhältnis geändert.
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Speziell dreht sich bei der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung 1, wenn in einem Betriebszustand bei niedrigem Kompressionsverhältnis A die Steuerwelle 50 in einer Uhrzeigerrichtung gedreht wird, das zweite Exzentergelenkstück 220 in der Uhrzeigerrichtung derart, dass das dritte Exzentergelenkstück 230 gezogen wird. Dementsprechend dreht sich das erste Exzentergelenkstück 210 in der Uhrzeigerrichtung, und eine Position des Kolbenbolzens 12 wird angehoben. Dementsprechend wird ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und einem Kurbelzapfen vergrößert, so dass ein Betriebszustand bei hohem Kompressionsverhältnis B realisiert wird.
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Ferner dreht sich im Gegensatz dazu bei der variablen Kompressionsverhältnisvorrichtung 1, wenn in dem Betriebszustand bei hohem Kompressionsverhältnis B die Steuerwelle 50 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung gedreht wird, das zweite Exzentergelenkstück 220 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung derart, dass das dritte Exzentergelenkstück 230 gedrückt wird. Dementsprechend dreht sich das erste Exzentergelenkstück 210 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung, und eine Position des Kolbenbolzens 12 wird abgesenkt. Dementsprechend wird ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und einem Kurbelzapfen verringert, so dass der Betriebszustand bei niedrigem Kompressionsverhältnis A realisiert wird.
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Gemäß dem oben genannten Vorgang wird die Exzenterlageranordnung 30 entsprechend dem bestimmten Kompressionsverhältnis positioniert. Mit Bezug auf 9 wird ein Winkel des zweiten Exzentergelenkstücks 220 entsprechend der Drehung der Steuerwelle 50 bestimmt, und das erste Exzentergelenkstück 210, das mit dem Exzenterring 100 verbunden ist, wird während der Drehung der Kurbelwelle 20 zusammen mit dem dritten Exzentergelenkstück 230 gedreht, das mit dem ersten Exzentergelenkstück 210 verbunden ist, so dass die Exzenterlageranordnung 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Höhe des Kolbens 10 einstellt, wodurch ein hohes Kompressionsverhältnis oder ein niedriges Kompressionsverhältnis realisiert wird.
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Zur Erleichterung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“ und „außen“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie in den Figuren gezeigt ist, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen der speziellen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Erläuterung und Beschreibung dargelegt. Sie sind nicht dazu bestimmt, vollständig zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es dadurch anderen technisch versierten Fachleuten zu ermöglichen, sowohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als auch verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Bereich der Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
