DE102013003813A1

DE102013003813A1 - Internal combustion engine for drive train of motor vehicle, has motor housing with combustion cylinder and with combustion chamber-symmetrical axis, where crankshaft has first crankshaft end with output-spur gear

Info

Publication number: DE102013003813A1
Application number: DE201310003813
Authority: DE
Inventors: Paul Breidenbach; Carsten Tauscher; Elke Redante
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2014-09-04

Abstract

The internal combustion engine has a motor housing with a combustion cylinder and with a combustion chamber-symmetrical axis (39). A crankshaft (3) has a first crankshaft end (12) with an output-spur gear. An eccentric adjustment drive is provided for the crankshaft for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine. The eccentric adjustment drive has two eccentric bearing bodies (4,5). A crankshaft adapter (15) has an output-hollow wheel (13) mounted on the motor housing, where the output-hollow wheel is meshed with the output-spur gear.

Description

Es wird ein Verbrennungsmotor mit einem Exzenterverstellantrieb einer Kurbelwelle für eine variable Verdichtung beschrieben. Dieser Verstellantrieb wird im Folgenden auch als Exzenterausgleichsantrieb bezeichnet.An internal combustion engine with an eccentric adjustment drive of a crankshaft for a variable compression is described. This adjustment is also referred to below as Exzenterausgleichsantrieb.

Aus der Druckschrift DE 10 2008 025 853 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach dem Prinzip der veränderbaren Lage der Kurbelwelle bekannt. Die veränderbare Lage der Kurbelwelle wird durch einen Exzenterausgleichsantrieb eingestellt. Der bekannte Verbrennungsmotor weist mindestens eine Kolbenzylindereinheit, eine Steuereinheit für Ventile der mindestens einen Kolbenzylindereinheit, eine Kurbelwelle, eine Abtriebswelle und mindestens eine erste die Kurbelwelle und die Abtriebswelle verbindende Momentübertragungseinrichtung auf, wobei die Kurbelwelle gegenüber der Abtriebswelle verlagerbar ausgebildet ist.From the publication DE 10 2008 025 853 A1 For example, an internal combustion engine with variable compression is known on the principle of the variable position of the crankshaft. The variable position of the crankshaft is adjusted by an eccentric compensation drive. The known internal combustion engine has at least one piston-cylinder unit, a control unit for valves of the at least one piston-cylinder unit, a crankshaft, an output shaft and at least one first crankshaft and the output shaft connecting torque transmission device, wherein the crankshaft is formed displaceable relative to the output shaft.

Weiterhin ist aus der US 7 631 620 ein Verbrennungsmotor mit verstellbarer Kurbelwelle bekannt, bei dem die verstellbare Kurbelwelle mit einem Abriebs-Hohlrad kämmt.Furthermore, from the US 7 631 620 an internal combustion engine with adjustable crankshaft known in which the adjustable crankshaft meshes with an abrasive ring gear.

Eine Drehmomentübertragungseinrichtung kann gemäß dem obigen Stand der Technik an einander gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle angeordnet sein. Außerdem kann gemäß dem obigen Stand der Technik der Steuerantrieb eine Steuerkette aufweisen. Darüber hinaus ist es im Stand der Technik vorgesehen, dass für bestimmte Betriebsbereiche des Motors die Exzentrizität der Kurbelwelle auf einen Wert nahe Null einstellbar ist.A torque transmitting device may be arranged according to the above prior art at opposite ends of the crankshaft. In addition, according to the above prior art, the control drive may have a timing chain. Moreover, it is provided in the prior art that for certain operating ranges of the engine, the eccentricity of the crankshaft is adjustable to a value close to zero.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, ergibt sich ein Bedarf, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der einen raumsparenden Übergang von der Exzentrizität der Kurbelwelle zu einer Zentrumsachse für alle einstellbaren Positionen der Exzentrizität der Kurbelwelle schafft.From this prior art, there is a need to provide an internal combustion engine that provides a space-saving transition from the eccentricity of the crankshaft to a center axis for all adjustable positions of the crankshaft eccentricity.

In diesem Zusammenhang wird unter Zentrumsachse das Zentrum der Exzentrizität der Kurbelwelle verstanden, so dass nach dem Übergang zu der Zentrumsachse Verbrennungsmotoraggregate wie Nockenwelle, Ölpumpe und andere von dem Außenumgang eines Übergangselementes angetrieben werden können.In this context, the center axis means the center of the eccentricity of the crankshaft, so that after the transition to the center axis internal combustion engine units such as camshaft, oil pump and others can be driven by the outer periphery of a transition element.

Aufgabe des Gegenstands der vorliegenden Patentansprüche ist es, einen Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung zu schaffen, wobei ein Exzenterausgleichsantrieb einer Kurbelwelle einen vorbestimmten horizontalen Versatz der Zentrumsachse zu einer Zylinderachse aufweist. Dieser vorbestimmte horizontale Versatz kann unter anderem eine verminderte Zylinderreibung bewirken.The object of the subject matter of the present claims is to provide a variable compression internal combustion engine, wherein a camshaft crankshaft eccentric drive has a predetermined horizontal offset of the center axis from a cylinder axis. This predetermined horizontal offset can, inter alia, cause a reduced cylinder friction.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the subject matter of the independent claims. Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Beschreibung wird ein Verbrennungsmotor mit einem variablen Verdichtungsverhältnis offenbart, der ein Motorgehäuse mit wenigstens einem Verbrennungszylinder mit einer Verbrennungszylinder-Symmetrieachse aufweist, sowie eine Kurbelwelle, die ein erstes Kurbelwellenende mit einem Abtriebs-Stirnrad aufweist, und einen Exzenterverstellantrieb für die Kurbelwelle zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors. Durch den Exzenterverstellantrieb kann durch Verdrehen der exzentrischen Lagerelemente dem Motor- bzw. Kurbelwellengehäuse die Verdichtung variiert werden, in dem durch die Verlagerung der Kurbelwelle eine Verschiebung der Lage eines oberen Totpunktes einer Zylinderbewegung bewirkt wird. Die Verdichtung wird zum Beispiel durch das Verdichtungsverhältnis beschrieben, das das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung angibt. Die Höhendifferenz der Kurbelwelle kann insbesondere so gewählt sein, dass eine Höhndifferenz des oberen Totpunktes ungefähr 7 mm beträgt, so dass das Verdichtungsverhältnis zwischen 7 und 14 variiert.According to a first aspect of the present description, there is disclosed a variable compression ratio internal combustion engine having a motor housing with at least one combustion cylinder having a cylinder axis of combustion and a crankshaft having a first crankshaft end with a driven spur gear and an eccentric cam for the cylinder Crankshaft for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine. By Exzenterverstellantrieb the compression can be varied by rotating the eccentric bearing elements of the engine or crankshaft housing, in which a displacement of the position of a top dead center of a cylinder movement is effected by the displacement of the crankshaft. The compression is described, for example, by the compression ratio, which indicates the ratio of the total cylinder space before compression to the remaining space after compression. In particular, the height difference of the crankshaft may be selected so that a head difference in top dead center is approximately 7 mm, so that the compression ratio varies between 7 and 14.

Der Exzenterverstellantrieb weist wenigstens zwei Exzenterlagerkörper auf, die in Exzenterlagersitzen des Motorgehäuses um eine äußere Symmetrieachse drehbar gelagert sind und die jeweils einen Kurbelwellenlagersitz mit einem Kurbelwellenlager aufweisen, in dem die Kurbelwelle um eine Kurbelwellen-Symmetrieachse drehbar gelagert ist, so dass eine Kurbelwellenachse der Kurbelwelle durch Verdrehen der Exzenterlagerkörper um die äußere Symmetrieachse rotierbar ist. Die äußere Symmetrieachse der Exzenterlager, die im Folgenden auch als Zentrumsachse bezeichnet wird, ist parallel zu der Kurbelwellen-Symmetrieachse angeordnet.The Exzenterverstellantrieb has at least two Exzenterlagerkörper which are rotatably mounted in eccentric bearing seats of the motor housing about an outer axis of symmetry and each having a crankshaft bearing seat with a crankshaft bearing in which the crankshaft is rotatably mounted about a crankshaft axis of symmetry, so that a crankshaft axis of the crankshaft Rotate the eccentric bearing body is rotatable about the outer axis of symmetry. The outer axis of symmetry of the eccentric bearing, which is also referred to below as the center axis, is arranged parallel to the crankshaft symmetry axis.

Ein Abtriebs-Hohlrad eines Kurbelwellenadapters kämmt mit dem Abtriebs-Stirnrad, wobei eine Symmetrieachse des Abtriebs-Hohlrads und die äußere Symmetrieachse miteinander fluchten. Die äußere Symmetrieachse ist um einen vorbestimmten seitlichen Versatz zu einer zu der äußeren Symmetrieachse parallelen Zylinderebene durch die Verbrennungszylinder-Symmetrieachse versetzt angeordnet, wobei ein seitlicher Versatz der Kurbelwellen-Symmetrieachse von der Zylinderebene abnimmt, wenn die Kurbelwelle von einer unteren Position in eine obere Position bewegt wird.An output ring gear of a crankshaft adapter meshes with the output spur gear, wherein an axis of symmetry of the output ring gear and the outer axis of symmetry are aligned. The outer axis of symmetry is offset by a predetermined lateral offset to a cylinder plane parallel to the outer axis of symmetry through the combustion cylinder axis of symmetry, wherein a lateral offset of the crankshaft axis of symmetry from the cylinder plane decreases as the crankshaft moves from a lower position to an upper position becomes.

Hierbei ist die die Kurbelwelle in der oberen Position der Kurbelwelle näher zu dem bzw. den Zylinderköpfen ist als in der unteren Position der Kurbelwelle. Eine Zylinderebene, die parallel zur Kurbelwellensymmetrieachse verläuft, ist bei einem Linearmotor durch die Richtung der Zylinderbohrungen bzw. die Bewegung der Zylinderkolben definiert. Wenn die Zylinderbohrungen geringfügig gegeneinander geneigt sind, ist eine Zylinderebene durch einen Mittelwert der Richtungen der Zylinderbohrungen definiert. In der unteren Position der Kurbelwelle liegt ein Eingriffsbereich zwischen dem Abtriebs-Stirnrad und dem Abtriebs-Hohlrad in einer unteren Hälfte des Abtriebs Hohlrads und vorzugsweise in einem unteren Bereich des Abtriebs Hohlrads, der beispielsweise in einem Bereich von plus oder minus 5 Grad vom tiefsten Punkt des Abtriebs Hohlrads liegen kann.Here, the crankshaft in the upper position of the crankshaft is closer to the cylinder heads than in the lower position of the Crankshaft. A cylinder plane which is parallel to the crankshaft axis of symmetry is defined in a linear motor by the direction of the cylinder bores or the movement of the cylinder pistons. When the cylinder bores are slightly inclined to each other, a cylinder plane is defined by an average of the directions of the cylinder bores. In the lower position of the crankshaft, an engagement portion between the output spur gear and the output ring gear is located in a lower half of the output ring gear, and preferably in a lower portion of the output ring gear, for example in a range of plus or minus 5 degrees from the lowest point the output ring gear can lie.

Der oben genannte seitliche Versatz kann beispielsweise so verwirklicht werden, dass die äußere Symmetrieachse der Exzenterlager in Blickrichtung vom Kurbelwelladapter aus relativ zur Zylinderebene nach links verschoben ist, wenn eine Bewegung der Kurbelwelle von der unteren zur oberen Position in der Blickrichtung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt. Er kann aber auch so verwirklicht werden dass die äußere Symmetrieachse der Exzenterlager in Blickrichtung vom Kurbelwelladapter aus relativ zur Zylinderebene nach rechts verschoben ist, wenn eine Bewegung der Kurbelwelle von der unteren zur oberen Position in der Blickrichtung im Uhrzeigersinn erfolgt.For example, the above-mentioned lateral offset can be realized such that the outer symmetry axis of the eccentric bearings is shifted to the left relative to the cylinder plane when viewed from the crankshaft adapter when the crankshaft is moved from the lower to upper position in the counterclockwise direction. But it can also be realized so that the outer axis of symmetry of the eccentric bearing is shifted in the direction from the crankshaft adapter relative to the cylinder plane to the right, when a movement of the crankshaft from the lower to the upper position in the direction of clockwise.

Dieser erste Aspekt einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Beschreibung hat den Vorteil, dass die exzentrische Lagerung der Kurbelwelle in Kombination mit dem Versatz der Zentrumsachse der Exzentrizität bei hoher Motorlast eine verminderte Kolbenreibung verursacht. Bei geringerer Motorlast und höherer Drehzahl ist ein verminderter Versatz günstiger.This first aspect of an embodiment according to the present description has the advantage that the eccentric bearing of the crankshaft in combination with the offset of the center axis of the eccentricity at high engine load causes a reduced piston friction. At lower engine load and higher speed a reduced offset is cheaper.

Da bei hoher Motorlast auch ein kleineres Verdichtungsverhältnis angestrebt wird, kann der Wirkungsgrad des Motors in vorteilhafter Weise verbessert werden. Außerdem werden die Reibungsverluste des Kolbens an den Wänden der Zylinderbohrungen verringert. Insbesondere kann die Zentrumsachse einen seitlichen Versatz im Bereich zwischen 6 mm ≤ V ≤ 16 mm bei der exzentrischen Lagerung aufweisen.Since a smaller compression ratio is sought at high engine load, the efficiency of the engine can be improved in an advantageous manner. In addition, the friction losses of the piston are reduced on the walls of the cylinder bores. In particular, the center axis may have a lateral offset in the range between 6 mm ≦ V ≦ 16 mm in the eccentric bearing.

Durch diese Anordnung der Exzenterlager gemäß der vorliegenden Beschreibung kann eine Schrägstellung einer Pleuelstange gegenüber der Zylinderebene in einem oberen Totpunkt in der oberen Position der Kurbelwelle, die ein höheres Verdichtungsverhältnis bewirkt, verringert werden. Eine Schrägstellung der Pleuelstange kann zu erhöhter Reibung oder zu einseitiger Reibung führen. Diese Reibung wirkt sich insbesondere bei hohen Drehzahlen aus, die vor allem bei niedriger Motorlast und hohem Verdichtungsverhältnis auftreten.By this arrangement of the eccentric bearings according to the present description, an inclination of a connecting rod against the cylinder plane at a top dead center in the upper position of the crankshaft, which causes a higher compression ratio can be reduced. An inclination of the connecting rod can lead to increased friction or unilateral friction. This friction has an effect especially at high speeds, which occur especially at low engine load and high compression ratio.

Eine Drehrichtung der Kurbelwelle um die Kurbelwellensymmetrieachse kann insbesondere entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwellensymmetrieachse von der unteren zur oberen Position gewählt sein, so dass das Abtriebs-Stirnrad bei der Verlagerung der Kurbelwelle von der unteren in die oberen Position auf dem Abtriebs-Hohlrad des Kurbelwellenadapters abrollt.A direction of rotation of the crankshaft about the crankshaft axis of symmetry may be chosen in particular opposite to the direction of rotation of the crankshaft axis of symmetry from the lower to the upper position, so that the output spur gear rolls off the lower to the upper position on the output ring gear of the crankshaft adapter during the displacement of the crankshaft.

Im Folgenden wird das Abtriebs-Stirnrad auch als Abtriebszahnrad mit Außenverzahnung bzw. Außenzahnkranz bezeichnet und das Abtriebs-Hohlrad wird auch als Innenverzahnung bzw. Innenzahnkranz des Kurbelwellenadapters bezeichnet. Die Kurbelwellen-Symmetrieachse wird auch als Kurbelwellenachse bezeichnet.In the following, the output spur gear is also referred to as an output gear with external teeth or outer ring gear and the output ring gear is also referred to as internal teeth or inner ring gear of the crankshaft adapter. The crankshaft symmetry axis is also referred to as crankshaft axis.

Insbesondere kann bei niedrigem Verdichtungsverhältnis und erhöhter Motorlast der Exzenter in seiner untersten Position stehen. Um ein höheres Verdichtungsverhältnis bei verringerter Motorlast einzustellen, wird der Exzenter derart verdreht, dass gleichzeitig der Versatz der Kurbelwellenachse gegenüber den Zylinderachsen kleiner wird.In particular, with low compression ratio and increased engine load, the eccentric can be in its lowermost position. In order to set a higher compression ratio with reduced engine load, the eccentric is rotated so that at the same time the offset of the crankshaft axis relative to the cylinder axes is smaller.

Des Weiteren kann durch eine Verlagerung der Kurbelwelle eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen einer Nockenwelle und der Kurbelwelle erzielt werden. Zum Beispiel können durch eine Zündung nach dem oberen Totpunkt eine tiefere Arbeitstemperatur und geringere Stickoxidemissionen erreicht werden. Eine negative Phasenverschiebung kann bei niedriger Verdichtung, niedrigen Drehzahlen und hoher Last bzw. Drehmoment günstig sein, weil dann Einlassventile früher öffnen und daher eine bessere Füllung des Zylinders mit Brenngas ermöglichen. Bei hoher Verdichtung, hohen Drehzahlen und kleiner Last bzw. Drehmoment, kann eine positive Phasenverschiebung günstig sein, weil dann der Motor mit weniger Füllung des Verbrennungszylinders mit Brenngas betrieben werden kann. Dementsprechend können die Einlassventile später öffnen. Eine Spülung mit länger geöffneten Auslassventilen ist dann ebenfalls günstig.Furthermore, a desired phase shift between a camshaft and the crankshaft can be achieved by a displacement of the crankshaft. For example, ignition after top dead center can result in a lower operating temperature and lower nitrogen oxide emissions. A negative phase shift may be beneficial at low compression, low speeds, and high load or torque because intake valves will open sooner and therefore allow better filling of the cylinder with fuel gas. At high compression, high speeds and small load or torque, a positive phase shift can be beneficial, because then the engine can be operated with less filling of the combustion cylinder with fuel gas. Accordingly, the intake valves can open later. A flush with longer open exhaust valves is then also cheap.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in dem Kurbelwellengehäuse eine Antriebswelle eines Exzenterausgleichsantriebs angeordnet ist, auf der gleichartige Zahnräder angeordnet sind, die mit Teilzahnkränzen der exzentrischen Lagerelemente in Eingriff stehen, wobei diese Teilzahnkränze in einem Kreissegment von bis zu 80° wirksam sind und somit den Exzenter um bis zu 80° um die Zentrumsachse verdrehen können. Außerdem können die Teilzahnkränze der exzentrischen Lagerelemente miteinander starr verbunden sein, so dass die exzentrischen Lagerelemente nur synchron und gemeinsam durch mindestens ein Zahnrad, das mit einem der Teilzahnkränze in Eingriff steht, verstellt werden können.A further embodiment provides that in the crankshaft housing, a drive shaft of a Exzenterausgleichsantriebs is arranged on the same gears are arranged, which are engaged with partial sprockets of the eccentric bearing elements, these partial sprockets are effective in a circular segment of up to 80 ° and thus the Eccentric can rotate up to 80 ° about the center axis. In addition, the partial toothed rings of the eccentric bearing elements can be rigidly connected to each other, so that the eccentric bearing elements only synchronously and jointly by at least one gear, which is in engagement with one of the partial sprockets, can be adjusted.

In einem anderen Ausführungsbeispiel können Teilzahnkränze mit einem Winkel von bis zu 90° vorgesehen sein, die eine Verdrehung der Kurbelwelle um bis zu 90° erlauben. In diesem Fall ist der maximale seitliche Versatz der Kurbelwellenachse im Wesentlichen gleich der Summe aus dem seitlichen Versatz der äußeren Symmetrieachse und dem Exzentrizätsabstand der Exzenterlager. Hierzu können Anschlagelemente vorgesehen sein, die einen Verdrehwinkel der Exzenterlagerkörper zwischen der unteren Position der Kurbelwelle und der oberen Position der Kurbelwelle begrenzen. Mit dieser Gestaltung zuzüglich richtiger Orientierung kann man sicherstellen, dass ein seitlicher Abstand der Kurbelwellen-Symmetrieachse von der Zylinderebene stets zunimmt, wenn die Kurbelwelle von einer untersten Position in eine oberste Position bewegt wird. In another embodiment, partial toothed rings can be provided with an angle of up to 90 °, which allow a rotation of the crankshaft by up to 90 °. In this case, the maximum lateral offset of the crankshaft axis is substantially equal to the sum of the lateral offset of the outer symmetry axis and the eccentricity distance of the eccentric bearings. For this purpose, stop elements may be provided which limit an angle of rotation of the Exzenterlagerkörper between the lower position of the crankshaft and the upper position of the crankshaft. With this design, plus proper orientation, one can ensure that a lateral distance of the crankshaft axis of symmetry from the cylinder plane always increases when the crankshaft is moved from a lowermost position to an uppermost position.

An die Antriebswelle kann ein Schrittmotor angeschlossen sein, der die Verdichtung zwischen einem minimalen und einem maximalen Verdichtungsverhältnis schrittweise unter Einhaltung einer Vorgabe variiert, wobei die Zentrumsachse bei minimaler Verdichtung einen maximalen seitlichen Versatz und bei maximaler Verdichtung einen minimalen seitlichen Versatz aufweist.To the drive shaft, a stepper motor may be connected, which varies the compression between a minimum and a maximum compression ratio stepwise in accordance with a specification, wherein the center axis with minimum compression has a maximum lateral offset and maximum compression a minimum lateral offset.

Weiterhin ist er vorgesehen, dass an mindestens einem Kurbelwellenende der exzentrisch gelagerten Kurbelwelle ein zur Zentrumsachse zentrierter Außenumfang eines Übergangselementes in Form eines Kurbelwellenadapters angeordnet ist. Dieser zentrierte Außenumfang steht mit Antriebselementen von Verbrennungsmotoraggregaten in Eingriff, wobei in dem Kurbelwellenadapter lediglich ein Kämmen von einem Außenzahnkranz eines Kurbelwellenendes in einem Innenzahnkranz des Kurbelwellenadapters erforderlich ist, um einen zuverlässigen Übergang von der Exzentrizität der Kurbelwelle zu einer Zentrierung des Übergangselementes in Form eines Kurbelwellenadapters zu schaffen.Furthermore, it is provided that at least one crankshaft end of the eccentrically mounted crankshaft centered on the center of an outer periphery of a transition element in the form of a crankshaft adapter is arranged. This centered outer periphery is engaged with drive elements of internal combustion engine assemblies, wherein in the crankshaft adapter only a combing of an outer ring gear of a crankshaft end in an inner ring gear of the crankshaft adapter is required to a reliable transition from the eccentricity of the crankshaft to a centering of the transition element in the form of a crankshaft adapter create.

Der Kurbelwellenadapter ist in einer weiteren Ausführungsform zwischen dem Kurbelwellengehäuse und einem Getriebe angeordnet, womit der Vorteil einer großen Kompaktheit des Verbrennungsmotors verbunden ist. Dazu kann der Kurbelwellenadapter in ein Schwungrad einer Getriebekupplung koaxial integriert sein.The crankshaft adapter is arranged in a further embodiment between the crankshaft housing and a transmission, whereby the advantage of a large compactness of the internal combustion engine is connected. For this purpose, the crankshaft adapter can be coaxially integrated in a flywheel of a transmission clutch.

Mit dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters als Übergang zwischen der exzentrisch gelagerten Kurbelwelle zu einer Zentrizität eines Abtriebs können somit die unterschiedlichsten Verbrennungsmotoraggerate in Eingriff stehen. Insbesondere kann auf dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters bereits eine Schwungscheibe eines Getriebes aufgeschrumpft sein, was sich als besonders raumsparend auswirkt.With the outer circumference of the crankshaft adapter as a transition between the eccentrically mounted crankshaft to a centricity of an output thus a variety of internal combustion engine digits can be engaged. In particular, a flywheel of a transmission can already be shrunk on the outer circumference of the crankshaft adapter, which has a particularly space-saving effect.

Bei Verdrehung der exzentrischen Lagerung wälzt die Verzahnung des Abtriebs Stirnrads auf der Verzahnung des Abtriebs-Hohlrads ab und somit kommt es zu einer Steuerzeiten-Verstellung, wenn eine Nockenwelle an das Abtriebs-Hohlrad angeschlossen ist. Gemäß der vorliegenden Beschreibung kann diese Phasenverschiebung, wie weiter oben bereits erwähnt wurde, in vorteilhafter Weise eingestellt werden.Upon rotation of the eccentric bearing, the toothing of the output spurs gear wheel on the toothing of the output ring gear and thus there is a timing adjustment when a camshaft is connected to the output ring gear. According to the present description, as already mentioned above, this phase shift can be advantageously set.

Gemäß einen Ausführungsbeispiel ist der Kurbelwellenadapter mechanisch mit einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Eingriffsbereich der Außenverzahnung des Abtriebs-Stirnrads mit der Innenverzahnung des Abtriebs-Hohlrads so gewählt ist, dass die Phasenverschiebung der Rotation der Nockenwelle relativ zu der Rotation der Kurbelwelle in einer oberen Position der Kurbelwellen-Symmetrieachse größer ist als in einer unteren Position der Kurbelwellen-Symmetrieachse.According to one embodiment, the crankshaft adapter is mechanically connected to a camshaft of the internal combustion engine, wherein the engagement portion of the external toothing of the output spur gear with the internal toothing of the output ring gear is selected so that the phase shift of the rotation of the camshaft relative to the rotation of the crankshaft in a upper position of the crankshaft axis of symmetry is greater than in a lower position of the crankshaft axis of symmetry.

Insbesondere kann ein Übersetzungsverhältnis von Abtriebs-Hohlrad zu Abtriebs-Stirnrad so gewählt sein, dass eine vorbestimmte Phasenverschiebung zwischen einer Rotation der Kurbelwelle und einer Nockenwelle erzeugt wird, die mechanisch mit dem Abtriebs-Hohlrad in Verbindung steht.In particular, a transmission ratio of output ring gear to output spur gear can be selected so that a predetermined phase shift between a rotation of the crankshaft and a camshaft is generated, which is mechanically connected to the output ring gear in combination.

Sollen weitere Verbrennungsmotoraggregate mit dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters in Eingriff gebracht werden, so ist in einer weiteren Ausführungsform ein Außenzahnkranz auf dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters fixiert. Dieser Außenzahnkranz kann in einer weiteren Ausführungsform zum Ansteuern mindestens einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors mit einer Außenverzahnung eines Kettenzahnrades kämmen, wobei ein Zugmittel wie zum Beispiel eine Kette oder ein Zahnriemen mit dem Kettenzahnrad und mit mindestens einem Antriebszahnrad der Nockenwelle in Eingriff steht.If further internal combustion engine units are to be brought into engagement with the outer circumference of the crankshaft adapter, then in a further embodiment an outer ring gear is fixed on the outer circumference of the crankshaft adapter. In a further embodiment, this external toothed ring can mesh with external teeth of a sprocket to drive at least one camshaft of the internal combustion engine, wherein a traction means, such as a chain or a toothed belt, meshes with the sprocket and with at least one drive gear of the camshaft.

Das Kettenrad weist dazu auf einer Drehachse den Außenzahnkranz und einen Kettenzahnkranz auf. Mit dem Kettenzahnkranz kann eine Kette in Eingriff stehen, deren Kettenglieder mit einem entsprechenden Antriebskettenrad mindestens einer Nockenwelle in Eingriff stehen. Das Kettenrad weist dazu zwei auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Zahnkränze auf, nämlich den Außenzahnkranz, der mit dem Außenzahnkranz auf dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters kämmt und einen Kettenzahnkranz, der mit der Kette in Eingriff steht.The sprocket has on a rotary axis on the outer ring gear and a sprocket. The chain sprocket may be engaged by a chain whose links mesh with a corresponding drive sprocket of at least one camshaft. For this purpose, the sprocket has two sprockets arranged on a common axis, namely the outer sprocket, which meshes with the outer sprocket on the outer circumference of the crankshaft adapter and a sprocket gear, which engages with the chain.

An den Außenzahnkranz des Außenumfangs des Kurbelwellenadapters können weitere Zwischenzahnräder angeordnet werden, wobei eines der Zwischenzahnräder mit einem Zahnkranz eines Ölpumpenantriebszahnrads in Eingriff steht und damit eine hängende Ölpumpe des Verbrennungsmotors antreiben kann. Alternativ kann in einer weiteren Ausführungsform auf dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters ein Keilriemenscheibenring als Abtrieb fixiert sein, der beispielsweise eine Zahnkeilriemenführung aufweist und mehrere Antriebskeilriemenscheiben von entsprechenden Verbrennungsmotoraggregaten antreibt.To the outer ring gear of the outer periphery of the crankshaft adapter further intermediate gears can be arranged, wherein one of the intermediate gears with a ring gear of an oil pump drive gear is engaged and thus can drive a hanging oil pump of the internal combustion engine. Alternatively, in another embodiment, a V-belt pulley ring may be fixed on the outer circumference of the crankshaft adapter as an output, which has, for example, a toothed V-belt guide and drives a plurality of drive V-belt pulleys of corresponding internal combustion engine units.

Andererseits ist es auch möglich, dass das erste Kurbelwellenende lediglich mit dem Außenzahnkranz auf dem Außenumfang des Kurbelwellenadapters versehen ist und an einem zweiten Kurbelwellenende eine Keilriemenscheibe angeordnet ist. Dabei muss deren Drehachse nicht auf eine Zentrumsachse der Exzentrizität der Kurbelwelle ausgerichtet sein, sondern kann mit der Achse der exzentrisch gelagerten Kurbelwelle in Verbindung stehen, indem die Keilriemenscheibe auf dem zweiten Kurbelwellenende fixiert ist. Die durch die Exzentrizitätspositionen einer derartigen Riemenscheibe erforderliche Korrektur der Keilriemenvorspannung kann mithilfe einer Keilriemenspannvorrichtung automatisch ausgeglichen werden.On the other hand, it is also possible that the first crankshaft end is provided only with the outer ring gear on the outer circumference of the crankshaft adapter and at a second crankshaft end, a V-belt pulley is arranged. In this case, the axis of rotation need not be aligned with a center axis of the eccentricity of the crankshaft, but may be in communication with the axis of the eccentrically mounted crankshaft by the V-belt pulley is fixed to the second end of the crankshaft. The correction of the V-belt bias required by the eccentricity positions of such a pulley can be automatically compensated by means of a V-belt tensioner.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Abtriebssystem für einen Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung und exzentrisch gelagerter Kurbelwelle geschaffen. Dabei ist auf einem ersten Kurbelwellenende ein Abtriebszahnrad mit Außenzahnkranz angeordnet, der mit einem Innenzahnkranz eines Kurbelwellenadapters kämmt. Die Achse des Kurbelwellenadapters ist fluchtend zu einer Zentrumssachse der exzentrisch gelagerter Kurbelwelle ausgerichtet, wobei der Kurbelwellenadapter als Drehmomentübertrager mit Antriebselementen von Motoraggregaten eines Verbrennungsmotors in Eingriff steht.In another aspect, an output system for a variable compression internal combustion engine with an eccentrically supported crankshaft is provided. In this case, an output gear with outer ring gear is arranged on a first end of the crankshaft, which meshes with an inner ring gear of a crankshaft adapter. The axis of the crankshaft adapter is aligned in alignment with a center axis of the eccentrically mounted crankshaft, wherein the crankshaft adapter engages as a torque transformer with drive elements of engine units of an internal combustion engine.

Ein derartiges Abtriebssystem weist die bereits oben erwähnten Vorteile auf, die im Zusammenhang mit einem Verbrennungsmotor erörtert wurden, so dass an dieser Stelle auf Wiederholungen verzichtet wird.Such an output system has the advantages already mentioned above, which have been discussed in connection with an internal combustion engine, so that is omitted at this point repetitions.

Für ein derartiges Abtriebssystem ist es vorgesehen, dass der Kurbelwellenadapter einen Außenzahnkranz aufweist, der mit einem Außenzahnkranz eines Kettenrades kämmt, wobei eine Kette des Kettenrades mit einem Antriebselement mindestens einer Nockenwelle in Eingriff steht. Dabei ist der Kurbelwellenadapter koaxial zur Eingangsachse eines Getriebes ausgerichtet.For such an output system, it is provided that the crankshaft adapter has an outer ring gear which meshes with an outer ring gear of a sprocket, wherein a chain of the sprocket is engaged with a drive element of at least one camshaft. The crankshaft adapter is aligned coaxially to the input axis of a transmission.

Außerdem kann ein Zwischenzahnrad, das mit einem Ölpumpenantriebszahnrad in Eingriff steht, mit dem Außenzahnkranz des Kurbelwellenadapter kämmen. Ferner ist für dieses Abtriebssystem vorgesehen, dass ein zweites Kurbelwellenende der exzentrisch gelagerten Kurbelwelle eine Keilriemenscheibe trägt. Dabei ist die Exzentrizität der Kurbelwelle beim Ändern der Verdichtung des Verbrennungsmotors durch eine Keilriemenspannvorrichtung automatisch ausgleichbar.In addition, an intermediate gear, which is in engagement with an oil pump drive gear mesh with the outer ring gear of the crankshaft adapter. Furthermore, it is provided for this output system that a second crankshaft end of the eccentrically mounted crankshaft carries a V-belt pulley. In this case, the eccentricity of the crankshaft when changing the compression of the internal combustion engine by a V-belt tensioning device is automatically compensated.

Ein Abtriebssystem des Verbrennungsmotors mit exzentrisch gelagerter Kurbelwelle, das auf beiden Enden der Kurbelwelle einen Kurbelwellenadapter aufweist, kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen werden.An output system of the internal combustion engine with an eccentrically mounted crankshaft, which has a crankshaft adapter on both ends of the crankshaft, can be provided in a further embodiment.

Des Weiteren offenbart die Anmeldung einen Antriebsstrang mit einem Getriebe und dem oben genannten Verbrennungsmotor, wobei eine Eingangsachse des Antriebsstrangs mechanisch mit einer Eingangsachse des Getriebes verbunden ist, und wobei die Eingangsachse des Antriebsstrangs konzentrisch zu der Symmetrieachse des Kurbelwellenadapters angeordnet und mechanisch mit dem Kurbelwellenadapter verbunden ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit diesem Antriebsstrang, wobei mindestens ein Rad des Kraftfahrzeugs mit einer Abtriebswelle des Antriebsstrangs verbunden ist.Further, the application discloses a powertrain having a transmission and the aforementioned internal combustion engine, wherein an input axis of the powertrain is mechanically connected to an input axis of the transmission, and wherein the input axis of the driveline is concentric with the axis of symmetry of the crankshaft adapter and mechanically connected to the crankshaft adapter , As well as a motor vehicle with this drive train, wherein at least one wheel of the motor vehicle is connected to an output shaft of the drive train.

Der Gegenstand der vorliegenden Beschreibung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The subject matter of the present description will now be explained in more detail with reference to the attached figures.

1 zeigt mit den 1A, 1B und 1C Prinzipskizzen eines Details eines Verbrennungsmotors mit exzentrisch angeordneter Kurbelwelle bei einem zusätzlichen Versatz einer Zentrumsachse in Bezug auf Zylinderachsen des Verbrennungsmotors; 1 shows with the 1A . 1B and 1C Schematic diagrams of a detail of an internal combustion engine with eccentrically arranged crankshaft with an additional offset of a center axis with respect to cylinder axes of the internal combustion engine;

2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer exzentrisch gelagerten Kurbelwelle mit Antriebswelle für exzentrische Lagerelemente; 2 shows a schematic perspective view of an eccentrically mounted crankshaft with drive shaft for eccentric bearing elements;

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Abtriebssystem gemäß einer Ausführungsform; 3 shows a schematic cross section through an output system according to an embodiment;

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit Zylinderblock und Kurbelwellengehäuse sowie angebrachter Abtriebsvorrichtung; 4 shows a schematic perspective view of an internal combustion engine with cylinder block and crankcase and attached output device;

5 zeigt eine Seitenansicht des Abtriebssystems gemäß 3. 5 shows a side view of the output system according to 3 ,

1 zeigt mit der 1A einen schematischen Querschnitt eines Details eines Verbrennungsmotors mit exzentrisch angeordneter Kurbelwelle 3 am Beispiel eines Pleuellagers 45, das zwischen zwei exzentrischen Lagerelementen 4 und 5 zur Lagerung eines in den 1B und 1C gezeigten Pleuelstange 46 angeordnet ist. Die Lagerelemente 4 und 5 sind in einem nicht gezeigten Kurbelwellengehäuse angeordnet und weisen eine Zentrumsachse 14 auf. Gegenüber dieser Zentrumsachse 14 ist in dem in 1A gezeigten Zustand der Exzentrizität die Kurbelwellenachse 19 nach unten versetzt, so dass in dieser Stellung die Verdichtung im Zylinderkopf einen minimalen Wert erreicht, da die Kurbelwellenachse 19 in einer unteren Position der exzentrischen Lagerung angeordnet ist. 1 shows with the 1A a schematic cross section of a detail of an internal combustion engine with eccentrically arranged crankshaft 3 using the example of a connecting rod bearing 45 that is between two eccentric bearing elements 4 and 5 for storage in the 1B and 1C shown connecting rod 46 is arranged. The bearing elements 4 and 5 are arranged in a crankcase, not shown, and have a center axis 14 on. Opposite this center axis 14 is in the in 1A shown state of eccentricity the crankshaft axis 19 offset down so that in this position the compression in the cylinder head reaches a minimum value, since the crankshaft axis 19 is arranged in a lower position of the eccentric bearing.

Ein erstes Kurbelwellenende 12 ragt über die Lagerelemente 4 und 5 aus dem Kurbelwellengehäuse heraus und weist ein Abtriebszahnrad 10 mit einem Außenzahnkranz 11 auf, der mit der Kurbelwelle 3 um die Kurbelwellenachse 19 rotiert. Zum Ausgleich der Exzentrizität der Kurbelwelle 3 steht der Außenzahnkranz 11 des Kurbelwellenendes 12 mit einem Innenzahnkranz 13 eines Kurbelwellenadapters 15 in Eingriff. Dieser Kurbelwellenadapter 15 weist einen Außenumfang 16 auf, der gegenüber der Zentrumsachse 14 zentriert gelagert ist, so dass dieser Außenumfang 16 des Kurbelwellenadapters 15 mit weiteren Verbrennungsmotoraggregaten in Eingriff bringbar ist.A first crankshaft end 12 protrudes over the bearing elements 4 and 5 out of the crankcase and has an output gear 10 with an external ring gear 11 on that with the crankshaft 3 around the crankshaft axis 19 rotates. To compensate for the eccentricity of the crankshaft 3 is the outer ring gear 11 of the crankshaft end 12 with an internal gear ring 13 a crankshaft adapter 15 engaged. This crankshaft adapter 15 has an outer circumference 16 on, the opposite to the center axis 14 is centered, so that this outer circumference 16 of the crankshaft adapter 15 can be brought into engagement with further internal combustion engine units.

Zusätzlich zu dem Versatz der Kurbelwellenachse 19 gegenüber der Zentrumsachse 14 weist die Zentrumsachse 14, wie in 1B und 1C gezeigt, einen seitlichen Versatz 49 gegenüber einer Zylinderachse 39 auf, die beispielsweise bei einem Reihenmotor zusammen mit anderen Zylinderachsen 39 in einer Zylinderachsenebene liegt, zu der die Zentrumsachse 14 parallel und um den Versatz 40 versetzt angeordnet ist. Wie das Schnittbild A-A in 1B zeigt, ist in diesem Ausführungsbeispiel der Versatz 40 der Kurbelwellenachse 19 gegenüber der Zylinderachsenebene 39 in der untersten Position der Kurbelwelle 3 gleich dem seitlichen Versatz 49 der Zentrumsachse 14 zur Zylinderachsenebene 39.In addition to the offset of the crankshaft axis 19 opposite the center axis 14 indicates the center axis 14 , as in 1B and 1C shown a lateral offset 49 opposite a cylinder axis 39 on, for example, an in-line engine along with other cylinder axes 39 is located in a cylinder axis plane to which the center axis 14 parallel and around the offset 40 is arranged offset. Like the sectional image AA in 1B shows is the offset in this embodiment 40 the crankshaft axis 19 opposite the cylinder axis plane 39 in the lowest position of the crankshaft 3 equal to the lateral offset 49 the center axis 14 to the cylinder axis plane 39 ,

Der Verbrennungsmotor 1 ist so angetrieben, dass eine Kurbellwellendrehrichtung 56 der Kurbelwelle 3 um die Kurbelwellen-Symmetrieachse 19 in der in 1 eingezeichneten Blickrichtung gesehen im Uhrzeigersinn ist. Somit ist die Kurbelwellendrehrichtung 56, die unterhalb von 1B angedeutet ist, in diesem Ausführungsbeispiel entgegengesetzt zur Verstellrichtung C der Kurbelwelle von einer unteren in eine obere Position.The internal combustion engine 1 is driven so that a Kurbelellwellenendrehrichtung 56 the crankshaft 3 around the crankshaft symmetry axis 19 in the in 1 drawn viewing direction is seen in a clockwise direction. Thus, the crankshaft rotation direction 56 that are below 1B is indicated, in this embodiment opposite to the adjustment direction C of the crankshaft from a lower to an upper position.

In der untersten Position der Kurbelwelle 3 ist ein oberer Totpunkt der Zylinderbewegung ebenfalls in einer untersten Position, so dass die Verdichtung minimal wird. Das heißt bei minimaler Verdichtung wird der maximale Versatz der Zentrumsachse 14 für die Kurbelwellenachse 19 erreicht. Werden nun die exzentrischen Lagerelemente 4 und 5 gleichsinnig in Pfeilrichtung C um einen Winkel α verstellt, wandert die Kurbelwellenachse 19 auf dem Exzenterkreis 47 in Pfeilrichtung C um den Exzenterwinkel α in eine Position mit vermindertem Versatz 40, wie es die nachfolgende 1C zeigt.In the lowest position of the crankshaft 3 is an upper dead center of the cylinder movement also in a lowermost position, so that the compression is minimal. That is, at minimum compression, the maximum offset of the center axis becomes 14 for the crankshaft axis 19 reached. Now become the eccentric bearing elements 4 and 5 in the same direction in the direction of arrow C adjusted by an angle α, the crankshaft axis moves 19 on the eccentric circle 47 in the direction of arrow C to the eccentric angle α in a position with a reduced offset 40 as the following 1C shows.

Eine Verstellung der Kurbelwellenposition von Position von 1C in die unterste Position von 1B um den Winkel α ist in 1B und 1C durch einen Pfeil D angezeigt.An adjustment of the crankshaft position from position of 1C in the lowest position of 1B around the angle α is in 1B and 1C indicated by an arrow D.

Die Verstellung der Kurbelwellenposition kann insbesondere aufgrund eines Signals von einer Motorsteuerung erfolgen, die auch als ”Engine Control Unit” (ECU) bezeichnet wird, und die eine Berechnungseinheit zur Berechnung eines Verdichtungsverhältnisses aufweist. Hierzu können zum Beispiel Abhängigkeiten zwischen Motorparametern wie beispielsweise Drosselklappenöffnung, Drehzahl oder Motordrehmoment und dem Verdichtungsverhältnis als Funktionswerte in einem Speicherbaustein der Motorsteuerung abgelegt sein.The adjustment of the crankshaft position may in particular be effected on the basis of a signal from an engine control, which is also referred to as "engine control unit" (ECU), and which has a calculation unit for calculating a compression ratio. For example, dependencies between engine parameters such as throttle opening, speed or engine torque and the compression ratio can be stored as function values in a memory component of the engine control system.

Der Exzenterwinkel α ist bei der exzentrischen Lagerung von Kurbelwellen 3 auf maximal 80° begrenzt, wobei in 1C eine Exzentrizität gegenüber der Ausgangslage in 1B um 70° verändert ist. Dabei erreicht der seitliche Versatz der Kurbelwellenachse 19 gegenüber der Zylinderachse 39 in der untersten Position der Kurbelwelle 3 ein Minimum, während die Verdichtung ein Maximum erreicht. Die Kombination der Einstellung 4 des Versatzes der Zentrumsachse 14 mit dem durch Exzentrizität erzeugten Versatz der Kurbelwelle 19 ist damit in dieser Ausführungsform durch einen maximalen Versatz bei minimaler Verdichtung und durch einen minimalen Versatz bei maximaler Verdichtung gekennzeichnet.The eccentric angle α is in the eccentric bearing of crankshafts 3 limited to a maximum of 80 °, where in 1C an eccentricity compared to the initial position in 1B changed by 70 °. The lateral offset of the crankshaft axis is achieved 19 opposite the cylinder axis 39 in the lowest position of the crankshaft 3 a minimum while the compression reaches a maximum. The combination of attitude 4 the offset of the center axis 14 with the offset of the crankshaft caused by eccentricity 19 is characterized in this embodiment by a maximum offset with minimal compression and by a minimum offset at maximum compression.

Dieses hat den oben bereits beschriebenen Vorteil einer Verminderung der Reibungsverluste zwischen Zylinderkolben und Zylinderbohrung in der untersten Position der Kurbelwelle 3.This has the advantage already described above of reducing the friction losses between the cylinder piston and the cylinder bore in the lowermost position of the crankshaft 3 ,

2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer exzentrisch gelagerten Kurbelwelle 3 mit einer Antriebswelle 29 für die Einstellung eines Exzenterwinkels mithilfe der Lagerelemente 4, 5, 6 und 7. Dazu weist die Antriebswelle 29, die mit einem Exzentermotor 48 verbunden ist, gleichartige Zahnräder 31, 32, 33 und 34 mit Außenverzahnungen auf, deren Außenverzahnungen mit Teilzahnkränzen 35, 36, 37 und 38 kämmen, die mit den exzentrischen Lagerelementen 4 bis 7 verbunden sind. Außerdem sind für eine gleichförmige Stellung der Lagerelemente 4 bis 7 die Teilzahnkränze 35 bis 38 über Verbindungsbügel 51, 52, 53 und 54 starr verbunden. 2 shows a schematic perspective view of an eccentrically mounted crankshaft 3 with a drive shaft 29 for adjusting an eccentric angle using the bearing elements 4 . 5 . 6 and 7 , For this purpose, the drive shaft 29 that with an eccentric motor 48 is connected, similar gears 31 . 32 . 33 and 34 with external teeth on whose external teeth with partial toothed rings 35 . 36 . 37 and 38 mesh with the eccentric bearing elements 4 to 7 are connected. In addition, for a uniform position of the bearing elements 4 to 7 the partial toothed rings 35 to 38 via connection bracket 51 . 52 . 53 and 54 rigidly connected.

Während das erste Ende 12 der Kurbelwelle mechanisch mit einem Kurbelwellenadapter 15 verbunden ist, der einen zentrierten Außenumfang 16 besitzt und somit über Zwischenzahnräder 24 oder über Außenzahnkränze 22 von Außenzahnrädern verfügt, ist ein derartiger Kurbelwellenadapter an einem zweiten Kurbelwellenende 27 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 nicht vorgesehen. Hier kann eine einfache Keilriemenscheibe die Übertragung der Kurbelwellenumdrehungen und der Drehmomente auf entsprechende Verbrennungsmotoraggregate verteilen. Dabei wird die Exzentrizität der Kurbelwelle 3 und somit der Keilriemenscheibe durch entsprechende Keilriemenscheibenvorspannungsvorrichtungen ausgeglichen.While the first end 12 the crankshaft mechanically with a crankshaft adapter 15 connected, which has a centered outer circumference 16 owns and thus via intermediate gears 24 or over external cogs 22 has external gears, is such a crankshaft adapter at a second crankshaft end 27 according to the embodiment of the 2 Not intended. Here a simple V-belt pulley can distribute the transmission of crankshaft revolutions and torques to corresponding internal combustion engine units. This is the eccentricity of the crankshaft 3 and thus the V-belt pulley balanced by respective V-belt pulley biasing devices.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Abtriebsvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform. Dazu wird wiederum ein Teilbereich eines Verbrennungsmotors im Querschnitt gezeigt, der bereits in 1A erörtert wurde, wobei ein Pleuellager 45 zwischen zwei exzentrischen Lagerelementen 4 und 5 einer Kurbelwelle 3 angeordnet ist. In 3 ist auch das erste Ende 12 der Kurbelwelle 3 mit einem Außenzahnkranz 11 zu sehen, der mit einem Innenzahnkranz 13 kämmt, welcher in dem Kurbelwellenadapter 15 angeordnet ist. 3 shows a schematic cross section through a driven device 20 according to one embodiment. For this purpose, in turn, a portion of an internal combustion engine is shown in cross section, which is already in 1A was discussed, with a connecting rod bearing 45 between two eccentric bearing elements 4 and 5 a crankshaft 3 is arranged. In 3 is also the first end 12 the crankshaft 3 with an external ring gear 11 to see that with an internal gear ring 13 meshes, which in the crankshaft adapter 15 is arranged.

Der Kurbelwellenadapter 15 weist auf seinem Außenumfang 16 einen Außenzahnkranz 21 auf, der in 3 mit einem Außenkranz 22 eines Kettenrades 25 kämmt. Das Kettenrad 25 hat neben oder an dem Außenzahnkranz 22 einen Kettenzahnkranz 55 und steht mit einer Kette 23 in Eingriff, die wiederum mindestens mit einem nicht gezeigten Antriebszahnrad einer Nockenwelle in Eingriff steht.The crankshaft adapter 15 indicates on its outer circumference 16 an outer ring gear 21 on that in 3 with an outside wreath 22 a sprocket 25 combs. The sprocket 25 has next to or on the outer ring gear 22 a sprocket 55 and stands with a chain 23 in turn, which in turn is at least in engagement with a drive gear of a camshaft, not shown.

Im unteren Bereich der 3 kämmt der Außenzahnkranz 21 mit einem Zwischenzahnrad 24, das seinerseits mit einem Ölpumpenantriebszahnrad 26 in Eingriff steht und eine hängende Ölpumpe 30 antreibt.At the bottom of the 3 meshes with the external ring gear 21 with an intermediate gear 24 , in turn, with an oil pump drive gear 26 engaged and a hanging oil pump 30 drives.

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors 1 mit einem Zylinderblock 8 und Kurbelwellengehäuse 9. Der Zylinderblock 8 weist vier Zylinderbohrungen 41 bis 44 mit ihren Zylinderachsen 39 auf. Auf dem hier gezeigten ersten Ende 12 der Kurbelwelle 3 ist ein Kurbelwellenadapter 15 angeordnet, der einen Außenzahnkranz 21 aufweist. Die Außenverzahnung kämmt mit einem Zwischenzahnrad 24, das seinerseits mit einem Ölpumpenantriebszahnrad 26 in Eingriff steht, welches eine hängende Ölpumpe 30 antreibt. Nach oben kämmt der Außenzahnkranz 21 mit einem Außenzahnkranz 22 des Kettenrades 25, das mit einer Kette in Eingriff steht, die hier in 4 nicht gezeigt wird und das Drehmoment des Kettenrades 25 auf mindestens eine Nockenwelle überträgt. 4 shows a schematic perspective view of an internal combustion engine 1 with a cylinder block 8th and crankshaft housing 9 , The cylinder block 8th has four cylinder bores 41 to 44 with their cylinder axes 39 on. On the first end shown here 12 the crankshaft 3 is a crankshaft adapter 15 arranged, which has an outer ring gear 21 having. The external toothing meshes with an intermediate gear 24 , in turn, with an oil pump drive gear 26 engaged, which is a hanging oil pump 30 drives. The outer ring gear combs upwards 21 with an external ring gear 22 of the sprocket 25 which is engaged with a chain that is in here 4 not shown and the torque of the sprocket 25 transmits to at least one camshaft.

5 zeigt eine Seitenansicht der Abtriebsvorrichtung 20 gemäß 3. Das Zentrum dieses Abtriebssystems bildet der Kurbelwellenadapter 15, in den ein Kurbelwellenende 12 mit einem Außenzahnkranz 11 hineinragt, wobei die Kurbelwelle 3 in einer Kurbelwellenachse 19 rotiert. Diese Kurbelwellenachse 19 kann mithilfe exzentrischer Lagerelemente derart verschoben werden, dass sich variable Verdichtungen im Zylinderkopf ergeben. Dabei können die exzentrischen Lagerelemente der Kurbelwelle 3 um eine Zentrumsachse 14 gedreht werden. 5 shows a side view of the output device 20 according to 3 , The center of this output system is the crankshaft adapter 15 into the one crankshaft end 12 with an external ring gear 11 protruding, the crankshaft 3 in a crankshaft axis 19 rotates. This crankshaft axis 19 can be moved by means of eccentric bearing elements such that result in variable compression in the cylinder head. In this case, the eccentric bearing elements of the crankshaft 3 around a center axis 14 to be turned around.

Zur Kompensation der Exzentrizität der Kurbelwelle rotiert der Außenzahnkranz 11 des Kurbelwellenendes 12 in einer Innenverzahnung 13 des Kurbelwellenadapters 15 um eine Zentrumsachse 14. Diese Zentrumsachse 14 kann, wie die 1A, 1B und 1C zeigen, parallel und versetzt zu einer Ebene der Zylinderachsen des Verbrennungsmotors angeordnet sein.To compensate for the eccentricity of the crankshaft rotates the outer ring gear 11 of the crankshaft end 12 in an internal toothing 13 of the crankshaft adapter 15 around a center axis 14 , This center axis 14 can, like that 1A . 1B and 1C show, be arranged parallel to and offset from a plane of the cylinder axes of the internal combustion engine.

Da der Innenzahnkranz 13 senkrecht zu der Zentrumsachse angeordnet ist, wirkt sich die Exzentrizität der Kurbelwelle nicht auf den Außenumfang 16 bzw. auf den Außenzahnkranz 21 des Kurbelwellenadapters 15 aus, so dass weitere Zwischenzahnräder 24 oder Außenzahnkränze 22 mit dem Außenzahnkranz 21 auf dem Außenumfang 16 des Kurbelwellenadapters 15 in Eingriff stehen können.As the inner ring gear 13 is arranged perpendicular to the center axis, the eccentricity of the crankshaft does not affect the outer circumference 16 or on the outer ring gear 21 of the crankshaft adapter 15 out, leaving more idler gears 24 or external cogs 22 with the outer ring gear 21 on the outer circumference 16 of the crankshaft adapter 15 can be engaged.

In dieser 5 ist oberhalb des Kurbelwellenadapters 15 ein Außenzahnkranz 22 eines Kettenrades 25 angeordnet, wobei das Kettenrad 25 einen weiteren Kettenzahnkranz 55 aufweist, mit dem eine Kette 23 zum Antrieb mindestens einer Nockenwelle in Eingriff steht.In this 5 is above the crankshaft adapter 15 an external cogwheel 22 a sprocket 25 arranged, with the sprocket 25 another chain sprocket 55 has, with which a chain 23 for driving at least one camshaft is engaged.

Im unteren Bereich der 5 ist ein Gehäuse einer hängenden Ölpumpe 30 angeordnet, die von einem Ölpumpenantriebszahnrad 26 angetrieben wird, welches mit dem Zwischenzahnrad 24 kämmt, das seinerseits mit dem Kurbelwellenadapters 15 in Eingriff steht.At the bottom of the 5 is a housing of a hanging oil pump 30 arranged by an oil pump drive gear 26 is driven, which with the intermediate gear 24 meshes, in turn, with the crankshaft adapter 15 engaged.

Auf der linken Seite der Darstellung der 5 unten ist darüber hinaus eine Antriebswelle 29 für eine Exzenterverstellung angeordnet, wobei auf der Antriebswelle 29 ein Zahnrad 34 zu sehen ist, das mit einem Teilzahnkranz 38 eines exzentrisches Lagerelementes kämmt, wodurch die hier gezeigte Position der Kurbelwellenachse 19 von einer untersten Stellung bei gleichzeitig niedrigster Verdichtung auf eine höhere Stellung gedreht werden kann, bei der eine höhere Verdichtung im Zylinderkopf erreicht wird.On the left side of the illustration of the 5 below is also a drive shaft 29 arranged for an eccentric adjustment, wherein on the drive shaft 29 a gear 34 You can see that with a partial sprocket 38 an eccentric bearing element meshes, whereby the position of the crankshaft axis shown here 19 can be rotated from a lowermost position at the same time lowest compression to a higher position, in which a higher compression in the cylinder head is achieved.

Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannte Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich und die Anwendbarkeit des Gegenstandes des ersten Anspruchs in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform des Verbrennungsmotors zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung des Verbrennungsmotors von dem in beispielhafter Ausführungsform beschriebenem Verbrennungsmotor gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although an exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The said embodiment is merely an example and is not intended to limit the scope and applicability of the subject matter of the first claim in any way. Rather, the foregoing description provides the skilled person with a plan for implementing at least one example embodiment of the internal combustion engine, wherein numerous changes in the function and arrangement of the internal combustion engine of can be made of the internal combustion engine described in exemplary embodiment, without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
22: ExzenterausgleichsantriebExzenterausgleichsantrieb
33: Kurbelwellecrankshaft
44: Lagerelement (exzentrisch)Bearing element (eccentric)
55: Lagerelement (exzentrisch)Bearing element (eccentric)
66: Lagerelement (exzentrisch)Bearing element (eccentric)
77: Lagerelement (exzentrisch)Bearing element (eccentric)
88th: Zylinderblockcylinder block
99: Kurbelwellengehäusecrankcase
1010: Abtriebszahnradoutput gear
1111: AußenzahnkranzExternal gear
1212: erstes Kurbelwellenendefirst end of crankshaft
1313: InnenzahnkranzInternal ring gear
1414: äußere Symmetrieachse, Zentrumsachseouter axis of symmetry, center axis
1515: Kurbelwellenadaptercrankshaft adapter
1616: Außenumfangouter periphery
1919: Kurbelwellenachse, Kurbelwellen-SymmetrieachseCrankshaft axis, crankshaft symmetry axis
2020: Abtriebsvorrichtungoutput device
2121: AußenzahnkranzExternal gear
2222: AußenzahnkranzExternal gear
2323: KetteChain
2424: Zwischenzahnradintermediate gear
2525: KettenradSprocket
2626: ÖlpumpenantriebszahnradOil pump drive gear
2727: zweites Kurbelwellenendesecond crankshaft end
2929: Antriebswelledrive shaft
3030: hängende Ölpumpehanging oil pump
3131: Zahnradgear
3232: Zahnradgear
3333: Zahnradgear
3434: Zahnradgear
3535: TeilzahnkranzPartial gear
3636: TeilzahnkranzPartial gear
3737: TeilzahnkranzPartial gear
3838: TeilzahnkranzPartial gear
3939: Zylinderachsecylinder axis
4040: Versatzoffset
4141: Zylinderbohrungbore
4242: Zylinderbohrungbore
4343: Zylinderbohrungbore
4444: Zylinderbohrungbore
4545: Pleuellagerconnecting rod bearing
4646: Pleuelstangeconnecting rod
4747: ExzenterkreisExzenterkreis
4848: Exzentermotoreccentric motor
4949: seitlicher Versatzlateral offset
5151: Verbindungsbügelconnecting brackets
5252: Verbindungsbügelconnecting brackets
5353: Verbindungsbügelconnecting brackets
5454: Verbindungsbügelconnecting brackets
5555: KettenzahnkranzChain sprocket
5656: KurbelwellendrehrichtungCrankshaft rotational direction
αα: Exzenterwinkeleccentric angle
A-AA-A: Schnittebenecutting plane
CC: Pfeilrichtungarrow
DD: Pfeilrichtungarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008025853 A1 [0002]
US 7631620 [0003]

Claims

Internal combustion engine having the following features: - a motor housing ( 9 ) with at least one combustion cylinder with a combustion cylinder axis of symmetry ( 39 ), - a crankshaft ( 3 ), which is a first crankshaft end ( 12 ) with a driven spur gear ( 10 ), - an eccentric adjustment drive ( 2 ) for the crankshaft ( 3 ) for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine, wherein the Exzenterverstellantrieb ( 2 ) at least two eccentric bearing bodies ( 4 to 7 ) in eccentric bearing seats of the motor housing ( 9 ) about an outer axis of symmetry ( 14 ) are rotatably mounted and each having a crankshaft bearing seat with a crankshaft bearing, in which the crankshaft ( 3 ) about a crankshaft symmetry axis ( 19 ) is rotatably mounted, wherein the crankshaft axis of symmetry ( 19 ) to the outer axis of symmetry ( 14 ) is offset by a predetermined eccentricity distance, - a crankshaft adapter ( 15 ) with one on the motor housing ( 9 ) mounted output ring gear ( 13 ), which with the output spur gear ( 10 ), wherein an axis of symmetry of the output ring gear ( 13 ) and the outer axis of symmetry ( 14 ) are aligned, the outer axis of symmetry ( 14 ) by a predetermined lateral offset ( 49 ) to one to the outer axis of symmetry ( 14 ) parallel cylinder plane through the combustion cylinder axis of symmetry ( 39 ) is arranged offset, and wherein a lateral offset of the crankshaft axis of symmetry ( 19 ) decreases from the cylinder level when the crankshaft ( 3 ) is moved from a lower position to an upper position.

Internal combustion engine according to claim 1, wherein stop elements are provided, which a rotation angle of the eccentric bearing body ( 4 to 7 ) between the lower position of the crankshaft ( 3 ) and the upper position of the crankshaft ( 3 ) to substantially 90 degrees.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 2, wherein a lateral offset of the crankshaft ( 3 ) in the lower position of the crankshaft ( 3 ) is between 6 and 16 mm.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, wherein the lateral offset ( 40 ) of the crankshaft axis ( 19 ) relative to the plane of the cylinder axes ( 39 ) in the lower position of the crankshaft ( 3 ) is between 13 and 15 mm.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, wherein a lateral offset of the crankshaft ( 3 ) in the upper position of the crankshaft ( 3 ) is between 6 and 8 mm.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein in the engine housing ( 9 ) a drive shaft ( 29 ) of the eccentric adjustment drive ( 2 ) is arranged on the same gears ( 31 to 34 ) arranged with partial toothed rings ( 35 to 38 ) the eccentric bearing body ( 4 to 7 ) are engaged.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the crankshaft adapter ( 15 ) between the motor housing ( 9 ) and a transmission is arranged.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, wherein the crankshaft adapter ( 15 ) Is coaxially integrated in a flywheel of a transmission clutch.

Internal combustion engine according to claim 5, wherein on an outer circumference ( 16 ) of the crankshaft adapter ( 15 ) an outer toothing ( 21 ) is arranged, which with an external toothing ( 22 ) of a sprocket ( 25 ), wherein a traction means ( 23 ) with the sprocket wheel ( 25 ) and is engaged with at least one drive gear of the camshaft.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the crankshaft adapter ( 15 ) has a connecting portion for flanging an input shaft of a drive train.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a second crankshaft end ( 27 ) of the eccentrically mounted crankshaft ( 3 ) carries a V-belt pulley.

Internal combustion engine according to claim 11, wherein the eccentricity of the crankshaft ( 3 ) when changing the compression of the internal combustion engine ( 1 ) is automatically compensated by a V-belt tensioner.

A powertrain having a transmission and an internal combustion engine as claimed in any one of the preceding claims, wherein an input axle of the drivetrain is mechanically connected to an input axle of the transmission, and wherein the input axle of the driveline is concentric with the axis of symmetry of the crankshaft adapter. 15 ) and mechanically with the crankshaft adapter ( 15 ) connected is.

Motor vehicle with a drive train according to claim 13, wherein at least one wheel of the motor vehicle is connected to an output shaft of the drive train.