DE102014013382A1

DE102014013382A1 - Device for changing the dead center positions of a piston connected to a crankshaft via a connecting rod within a cylinder

Info

Publication number: DE102014013382A1
Application number: DE102014013382.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Kreuter
Original assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Current assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-03-10
Also published as: WO2016037696A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verändern der Totpunktstellungen eines über ein Pleuel 10 mit einer Kurbelwelle verbundenen Kolbens 12 innerhalb eines Zylinders 14 enthält eine mit einer Hülsenumfangsverzahnung 28 ausgebildete Exzenterhülse 22, über die ein Kolbenbolzen 16 in einem Pleuelauge 18 gelagert ist, eine an dem Pleuel 10 drehbar gelagerte Übersetzungsscheibe 24 mit einer Scheibenumfangsverzahnung 26, deren Radius größer ist als der der Hülsenumfangsverzahnung 28 und die in Eingriff mit der Hülsenumfangsverzahnung ist, einen ersten, an dem Pleuel gelagerten Betätigungshebel 30, der über ein erstes Koppelglied 34 gelenkig mit der Übersetzungsscheibe 24 verbunden ist und während bei sich drehender Kurbelwelle von einem ersten Betätigungselement 58 aus einer zweiten Schwenkstellung in eine zweite Schwenkstellung schwenkbar ist, einen zweiten, an dem Pleuel 10 gelagerten Betätigungshebel 32, der über ein zweites Koppelglied 36 bei sich drehender Kurbelwelle von einem zweiten Betätigungselement aus einer zweiten Schwenkstellung in eine erste Schwenkstellung verschwenkbar ist, wobei die Übersetzungsscheibe 24 durch Verschwenken des ersten Betätigungshebels 30 aus einer ersten Drehstellung in eine zweite Drehstellung drehbar ist und durch Verschwenken des zweiten Betätigungshebels 32 aus der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung drehbar ist und die Drehstellungen der Exzenterhülse 22 bei in erster Drehstellung befindlicher Übersetzungsscheibe bzw. in zweiter Drehstellung befindlicher Übersetzungsscheibe einer maximalen bzw. minimalen wirksamen Pleuellänge entsprechen.A device for changing the dead center positions of a connected via a connecting rod 10 with a crankshaft piston 12 within a cylinder 14 includes a formed with a sleeve peripheral toothing 28 eccentric sleeve 22, via which a piston pin 16 is mounted in a connecting rod 18, one rotatably mounted on the connecting rod 10 Translating disk 24 with a disk peripheral teeth 26 whose radius is greater than that of the sleeve peripheral teeth 28 and which is in engagement with the sleeve peripheral teeth, a first, mounted on the connecting rod actuating lever 30 which is pivotally connected via a first coupling member 34 to the transmission disc 24 and during when a rotating crankshaft of a first actuating element 58 from a second pivot position is pivotable in a second pivot position, a second, mounted on the connecting rod 10 actuating lever 32, via a second coupling member 36 at a rotating crankshaft of a second n actuator is pivotable from a second pivot position to a first pivot position, wherein the gear disc 24 is rotatable by pivoting the first actuating lever 30 from a first rotational position to a second rotational position and is rotatable by pivoting the second actuating lever 32 from the second rotational position to the first rotational position and the rotational positions of the eccentric sleeve 22 correspond to a maximum or minimum effective connecting rod length when located in the first rotational position of the translation disc or in the second rotational position befindliches translational.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Totpunktstellungen eines über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbundenen Kolbens innerhalb eines Zylinders.The invention relates to a device for changing the dead center positions of a connected via a connecting rod with a crankshaft piston within a cylinder.

Die geometrische Verdichtung eines Hubkolbenmotors, das heißt, das Verhältnis zwischen dem Volumen einer im Zylinder oberhalb des Kolbens ausgebildeten Arbeitskammer bei im unteren Totpunkt (UT) befindlichem Kolben zu bei im oberen Totpunkt (OT) befindlichen Kolben, ist ein durch viele Einflussparameter bedingter Kompromiss. Beim Ottomotor ist das Verdichtungsverhältnis durch die Klopfneigung begrenzt, wobei es bei Saugmotoren größer sein kann als bei aufgeladenen Motoren. Beim Dieselmotor ist insbesondere für ein sicheres Anlassen ein hohes Verdichtungsverhältnis erforderlich. Während des Betriebs des Dieselmotors ist für geringen Schadstoffgehalt im Abgas sowie aus Reibungsgründen eine Absenkung des Verdichtungsverhältnisses vorteilhaft.The geometric compression of a reciprocating engine, that is, the ratio between the volume of a working chamber formed in the cylinder above the piston at bottom dead center (UT) to piston at top dead center (TDC) is a compromise caused by many influencing parameters. When gasoline engine, the compression ratio is limited by the tendency to knock, and it may be larger in naturally aspirated engines than turbocharged engines. When diesel engine especially for a safe start a high compression ratio is required. During operation of the diesel engine lowering of the compression ratio is advantageous for low pollutant content in the exhaust gas and friction reasons.

Seit jeher ist es daher wünschenswert, das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine während des Betriebs zu verändern.Since time immemorial, therefore, it has been desired to change the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine during operation.

Aus der DE 10 2011 120 162 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung bekannt, die eine exzentrische Kurbelwellenlagerung aufweist, wobei zwischen der Kurbelwellenlagerung und einem zumindest ein Zahnradsegment und ein Zahnrad umfassendes Getriebe eine torsionssteife Verbindung angeordnet ist. Das Zahnradsegment ist an einem axial äußeren Kurbelwellenlager befestigt und mittels des Zahnrades ist zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung ein Drehmoment auf das Zahnradsegment einleitbar. In der Praxis konnte sich die vorbekannte Verbrennungskraftmaschine nicht durchsetzen.From the DE 10 2011 120 162 A1 a variable compression internal combustion engine is known, which has an eccentric crankshaft bearing, wherein a torsionally rigid connection is arranged between the crankshaft bearing and a gear comprising at least one gear segment and a gear. The gear segment is fixed to an axially outer crankshaft bearing and by means of the gear is for adjusting the eccentric crankshaft bearing torque on the gear segment can be introduced. In practice, the previously known internal combustion engine could not prevail.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich die Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine während des Betriebs die Hubraumbrennkraftmaschine verändern lässt.The invention has for its object to provide a device with which the compression of a reciprocating internal combustion engine during operation, the displacement engine can be changed.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Verändern der Totpunktstellungen eines über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbundenen Kolbens innerhalb eines Zylinders gemäß dem Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device for changing the dead center positions of a connected via a connecting rod with a crankshaft piston within a cylinder according to claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht während des Betriebs der Brennkraftmaschine, das heißt bei sich drehender Kurbelwelle, eine Exzenterhülse, über die ein Kolbenbolzen in einem Pleuelauge gelagert ist, zwischen zwei Drehstellungen zu verdrehen, wobei in der einen Drehstellung die wirksame Pleuellänge maximal ist und in der anderen Drehstellung die wirksame Pleuellänge minimal ist. Bei maximaler wirksamer Pleuellänge ist das Verdichtungsverhältnis größer als bei minimaler wirksamer Pleuellänge. Dadurch, dass die Umfangsverzahnung der Übersetzungsscheibe einen größeren Durchmesser hat als die Umfangsverzahnung der Exzenterhülse kann die Exzenterhülse bei einer Verdrehung der Übersetzungsscheibe von weniger als 180 Grad um 180 Grad verdreht werden, so dass die Verstellung der Verdichtung zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert durch eine Verdrehung der Übersetzungsscheibe mittels Koppelgliedern möglich ist.The device according to the invention allows during operation of the internal combustion engine, that is rotating crankshaft, an eccentric sleeve, via which a piston pin is mounted in a connecting rod to rotate between two rotational positions, wherein in one rotational position, the effective connecting rod length is maximum and in the other Rotary position the effective connecting rod length is minimal. At maximum effective connecting rod length, the compression ratio is greater than at the minimum effective connecting rod length. Due to the fact that the circumferential toothing of the translating disc has a larger diameter than the peripheral toothing of the eccentric sleeve, the eccentric sleeve can be rotated by 180 degrees during a rotation of the translating disc of less than 180 degrees, so that the adjustment of the compression between a maximum and a minimum value by one Rotation of the transmission disc by means of coupling links is possible.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.The subclaims are directed to advantageous embodiments and developments of the device according to the invention.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird erreicht, dass die Betätigungshebel während Drehung der Kurbelwelle jeweils sicher in ihre jeweilige Schwenkstellung verschwenkt werden, in der die wirksame Länge des Pleuels verändert wird.With the features of claim 2 ensures that the actuating lever during rotation of the crankshaft are each securely pivoted into their respective pivot position, in which the effective length of the connecting rod is changed.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird die Funktionssicherheit der Vorrichtung verbessert.With the features of claim 3, the reliability of the device is improved.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird erreicht, dass bei einem Verschwenken eines Betätigungshebels in seine zweite Schwenkstellung in dem zugehörigen Koppelglied durch Verkürzen Energie gespeichert wird, die dann zur Verdrehung der Exzenterhülse verfügbar ist.With the features of claim 4 it is achieved that is stored in a pivoting of an actuating lever in its second pivot position in the associated coupling member by shortening energy, which is then available for rotation of the eccentric sleeve.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird sichergestellt, dass die Exzenterhülse, wenn keine Verdichtungsverstellung erfolgen soll, sicher in ihren Drehstellungen bleibt, in denen die wirksame Pleuellänge maximal bzw. minimal ist.With the features of claim 5 it is ensured that the eccentric sleeve, if no compression adjustment is to take place safely in their rotational positions, in which the effective connecting rod length is maximum or minimum.

Die Ansprüche 6 und 7 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen der Betätigungshebel gerichtet.Claims 6 and 7 are directed to advantageous embodiments of the actuating lever.

Der Anspruch 8 ist auf eine vorteilhafte Möglichkeit zur rein mechanischen Betätigung der Betätigungshebel gerichtet.The claim 8 is directed to an advantageous possibility for purely mechanical actuation of the actuating lever.

Der Anspruch 9 kennzeichnet eine vorteilhafte konstruktive Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The claim 9 indicates an advantageous structural embodiment of the device according to the invention.

Die Erfindung, die für weitgehend jedwelche Art von Hubkolben der Brennkraftmaschine verwendet werden kann und wegen ihres geringen Bauraumbedarfes in vielen Fällen in vorhandene Motorgehäuse integriert werden kann, wird im Folgenden beispielsweise anhand schematischer Zeichnungen erläutert.The invention, which can be used for largely any kind of reciprocating piston engine and can be integrated into existing engine housing in many cases because of their low space requirement, is explained below, for example, with reference to schematic drawings.

In den Figuren stellen dar: In the figures represent:

1 eine schematische Seitenansicht eines Pleuels mit Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic side view of a connecting rod with parts of a device according to the invention,

2 eine Ansicht ähnlich der 1 mit detaillierter dargestellten Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 a view similar to the one 1 with more detailed parts of the device according to the invention,

3 eine Skizze einer „Pleuelgeige” und 3 a sketch of a "Pleuelgeige" and

4 und 5 Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 and 5 Sketches to explain the operation of the device according to the invention.

Gemäß 1 ist ein Pleuel 10 an seinem kurbelwellenseitigen Ende an einem nicht dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagert. In 1 ist der Mittelpunkt der Kurbelwelle mit M bezeichnet und eine Kreisbahn, auf der sich die Mitte des Kurbelzapfens bewegt, hat einen Radius R, gleich dem halben Hub eines Kolbens 12 (strichpunktiert angedeutet). Der Kolben 12 ist innerhalb eines Zylinders 14 linear hin und her beweglich ist. Der Kolben 12 weist einen Kolbenbolzen 16 auf, der in einem Pleuelauge 18 gelagert ist. Innerhalb des Zylinders 14 ist oberhalb des Kolbens 12 eine Arbeitskammer 20 ausgebildet, deren Volumen im unteren Totpunkt (UT) des Kolbens maximal und im oberen Totpunkt (OT) des Kolbens minimal ist.According to 1 is a connecting rod 10 stored at its crankshaft end on a crank pin, not shown, of a crankshaft. In 1 is the center of the crankshaft designated M and a circular path on which moves the center of the crank pin, has a radius R, equal to half the stroke of a piston 12 (indicated by dash-dotted lines). The piston 12 is inside a cylinder 14 linear reciprocating. The piston 12 has a piston pin 16 up in a connecting rod eye 18 is stored. Inside the cylinder 14 is above the piston 12 a working chamber 20 formed whose volume at the bottom dead center (UT) of the piston is maximum and at top dead center (TDC) of the piston is minimal.

Der bisher beschriebene Aufbau ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert.The structure described so far is known per se and is therefore not explained in detail.

Erfindungsgemäß ist der Kolbenbolzen 16 in dem Pleuelauge 18 nicht unmittelbar gelagert, sondern zwischen beiden ist eine Exzenterhülse 22 angeordnet, die außenseitig in dem Pleuelauge 18 verdrehbar gelagert ist und in der innenseitig der Kolbenbolzen 16 gelagert ist. Die Mitte des Außenumfangs der Exzenterhülse 22 bzw. des Pleuelauges ist in 1 mit ME bezeichnet. Die Mitte des Kolbenbolzens 16 bzw. der Innenseite der Exzenterhülse 22 ist mit MK bezeichnet. Der Abstand zwischen ME und MK entspricht der Exzentrizität der Exzenterhülse 22.According to the invention, the piston pin 16 in the connecting rod eye 18 not directly stored, but between the two is an eccentric sleeve 22 arranged on the outside in the connecting rod eye 18 is rotatably mounted and in the inside of the piston pin 16 is stored. The center of the outer circumference of the eccentric sleeve 22 or the connecting rod eye is in 1 denoted by ME. The center of the piston pin 16 or the inside of the eccentric sleeve 22 is called MK. The distance between ME and MK corresponds to the eccentricity of the eccentric sleeve 22 ,

In 1 befindet sich die drehbare Exzenterhülse 22 in der Stellung, in der ME genau unter MK liegt, das heißt in der Stellung, in der die wirksame Länge des Pleuels maximal ist. Wenn die Exzenterhülse 22 um 180 Grad verdreht wird, befindet sich ME über MK, so dass die wirksame Länge des Pleuels 10 minimal ist. Wenn der Abstand zwischen ME und MK mit e bezeichnet wird, ändert sich die wirksame Länge des Pleuels 10 zwischen der in 1 dargestellten Stellung und der um 180 Grad verdrehten Stellung der Exzenterhülse 22 um 2e. Durch eine Verdrehung der Exzenterhülse 22 ändert sich nicht der Hub des Kolbens, das heißt der Abstand zwischen seinem OT und seinem UT, jedoch das Verhältnis zwischen maximalem Volumen der Arbeitskammer 20 und minimalem Volumen der Arbeitskammer 20, das heißt die Verdichtung. Die Verdichtung ist bei minimaler Pleuellänge minimal und bei maximaler Pleuellänge maximal. Wegen des im Vergleich zum Kolbenhub kleinen Wertes von e ändert sich bei einem kleinen Wert von e die Verdichtung deutlich.In 1 is the rotatable eccentric sleeve 22 in the position where ME is exactly below MK, ie in the position in which the effective length of the connecting rod is maximum. If the eccentric sleeve 22 is twisted 180 degrees, ME is located above MK, so that the effective length of the connecting rod 10 is minimal. If the distance between ME and MK is denoted by e, the effective length of the connecting rod changes 10 between the in 1 shown position and rotated by 180 degrees position of the eccentric sleeve 22 around 2e. By a rotation of the eccentric sleeve 22 does not change the stroke of the piston, that is, the distance between its TDC and its UT, but the ratio between the maximum volume of the working chamber 20 and minimum volume of the working chamber 20 that is the compression. The compaction is minimal with minimum connecting rod length and maximum at maximum connecting rod length. Because of the small value of e compared to the piston stroke, the compression changes significantly with a small value of e.

Zur Drehung der Exzenterhülse 22 dient eine an dem Pleuel um eine pleuelfeste Achse drehbar gelagerte Übersetzungsscheibe 24, die eine Außenverzahnung bzw. Scheibenumfangsverzahnung 26 aufweist, die mit einer Außenverzahnung bzw. Hülsenumfangsverzahnung 28 der Exzenterhülse 22 in Eingriff ist. Der Durchmesser DS der Scheibenumfangsverzahnung ist größer als der Durchmesser DH der Hülsenumfangsverzahnung, so dass sich die Exzenterhülse 22 bei einer Drehung der Übersetzungsscheibe 24 um einen Winkel α_S (2) um einen Winkel α_H = α_S × DS/DH dreht. Für eine Drehung der Exzenterhülse 22 um 180 Grad ist somit eine kleinere Drehung der Übersetzungsscheibe 24 erforderlich.For rotation of the eccentric sleeve 22 serves a on the connecting rod about a pleuelfeste axis rotatably mounted translation disc 24 , which has an outer toothing or disk peripheral toothing 26 having, with an outer toothing or sleeve peripheral toothing 28 the eccentric sleeve 22 is engaged. The diameter DS of the disc peripheral teeth is larger than the diameter DH of the sleeve peripheral teeth, so that the eccentric sleeve 22 during a rotation of the transmission disc 24 by an angle α _S ( 2 ) rotates through an angle α _H = α _S × DS / DH. For a rotation of the eccentric sleeve 22 180 degrees is thus a smaller rotation of the pulley 24 required.

Zur Verdrehung der Übersetzungsscheibe 24 sind zwei um pleuelfeste Achsen schwenkbare, im dargestellten Beispiel als Kipphebel 30, 32 ausgebildete Betätigungshebel vorhanden. Ein Arm jedes Kipphebels ist gelenkig mit einem zugehörigen Koppelglied 34 bzw. 36 verbunden. Die stangenartig ausgebildeten Koppelglieder 34 und 36 sind im dargestellten Beispiel an der Übersetzungsscheibe 24 an sich bezüglich der Übersetzungsscheibe 24 diametral gegenüberliegenden Stellen um relativ zu der Übersetzungsscheibe 24 ortsfeste Achsen schwenkbar gelagert.For rotation of the translation disc 24 are two pivotable about pleuelfeste axes, in the example shown as a rocker arm 30 . 32 trained operating lever available. One arm of each rocker arm is hinged to an associated coupling link 34 respectively. 36 connected. The rod-like coupling links 34 and 36 are in the example shown on the translation disc 24 in itself with respect to the translation disc 24 diametrically opposite locations relative to the translation pulley 24 fixed axes pivotally mounted.

Die Kinematik der beschriebenen Anordnung ist derart, dass bei in Schwenkstellung I befindlichen Kipphebeln 30 bzw. 32 sich die Exzenterhülse 22 in der dargestellten Drehstellung befindet, in der die wirksame Pleuellänge maximal ist. Wenn sich die Kipphebel 30 bzw. 32 in ihren mit II bezeichneten Schwenkstellungen befinden (Kipphebel 30) in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt und Kipphebel 32 in Uhrzeigerrichtung verschwenkt, ist die Übersetzungsscheibe 24 um einen Winkel gedreht, der zu einer Drehung der Exzenterhülse 22 um 180 Grad, das heißt zu minimaler wirksamer Pleuellänge führt.The kinematics of the arrangement described is such that when in pivoting position I located rocker arms 30 respectively. 32 the eccentric sleeve 22 is in the illustrated rotational position in which the effective connecting rod length is maximum. When the rocker arms 30 respectively. 32 in her with II designated pivot positions are (rocker arm 30 ) pivoted counterclockwise and rocker arm 32 pivoted in the clockwise direction, is the translation disc 24 rotated by an angle that leads to a rotation of the eccentric sleeve 22 180 degrees, that is, leads to a minimum effective length of the connecting rod.

2 zeigt schematisch beispielhafte Details der Anordnung gemäß 1. Die Koppelglieder 34 und 36 sind teleskopisch ausgebildet und werden von jeweils einer Feder 38 bzw. 40 in Richtung ihrer maximalen Länge vorgespannt. Wenn nun der Kipphebel 30 aus seiner Stellung I in seine Stellung II (1) in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt wird, kann die Übersetzungsscheibe 24 einer solchen Verschwenkung normalerweise wegen der zwischen Kolben 12 und Pleuel 10 und damit auf die Exzenterscheibe 22 wirkenden Kraft nicht sofort folgen, so dass die Feder 38 gespannt wird. Die in der Feder 38 gespeicherte Energie führt, sobald die Exzenterscheibe 22 bei Abnahme der zwischen Kolben 12 und Pleuel 10 wirkenden Kraft während einer Umdrehung der Kurbelwelle verdrehbar ist, zu einer Drehung der Übersetzungsscheibe 24 um den Winkel α_S, wobei die maximale Länge der Koppelstange 34 vorteilhafterweise durch einen nicht dargestellten Anschlag innerhalb der Koppelstange begrenzt ist. Die Durchmesser der Verzahnungen 26 und 28 sind derart gewählt, dass die Drehung der Übersetzungsscheibe 24 in Uhrzeigerrichtung um im Winkel α_S zu einer Drehung der Exzenterscheibe 22 in Gegenuhrzeigerrichtung um 180 Grad führt, das heißt, die wirksame Länge des Pleuels 10 ändert sich von ihrem maximalen Wert auf ihren minimalen Wert bzw. die Verdichtung ändert sich ebenfalls von einem maximalen auf einen minimalen Wert. Bei der Drehung der Übersetzungsscheibe 24 gelangt der Kipphebel 32 aus seiner Stellung I in die Stellung II (1). Wenn zur Verdichtungsänderung die Exzenterscheibe 32 erneut um 180 Grad verdreht werden soll, wird der Kipphebel 32 aus der Stellung II in die Stellung I verschwenkt, wobei mit dieser Verschwenkung unter Umständen keine augenblickliche Drehung der Übersetzungsscheibe 24 in Gegenuhrzeigerrichtung folgt, sondern zunächst Energie in der Feder 40 gespeichert wird, die im geeigneten Moment frei wird und zur Drehung der Übersetzungsscheibe 24 bzw. zur Drehung der Exzenterscheibe 22 in Gegenuhrzeigerrichtung wiederum in die Stellung gemäß 2 folgt. 2 schematically shows exemplary details of the arrangement according to 1 , The coupling links 34 and 36 are telescopic and are each made of a spring 38 respectively. 40 biased in the direction of their maximum length. Now if the rocker arm 30 from his position I in his position II ( 1 ) is pivoted in the counterclockwise direction, the translation disc 24 such pivoting usually because of between pistons 12 and connecting rods 10 and thus on the eccentric disc 22 acting force does not immediately follow, leaving the spring 38 is tense. The one in the spring 38 stored energy leads as soon as the eccentric disc 22 at decrease of between piston 12 and connecting rods 10 acting force during a revolution of the crankshaft is rotatable, to a rotation of the transmission disc 24 by the angle α _S , where the maximum length of the coupling rod 34 is advantageously limited by a stop, not shown, within the coupling rod. The diameters of the gears 26 and 28 are chosen such that the rotation of the translation disc 24 in the clockwise direction at an angle α _S to a rotation of the eccentric disc 22 in the counterclockwise direction by 180 degrees, that is, the effective length of the connecting rod 10 changes from its maximum value to its minimum value or the compression also changes from a maximum to a minimum value. During the rotation of the transmission disc 24 arrives the rocker arm 32 from his position I in the position II ( 1 ). If for compression change the eccentric disc 32 will be rotated 180 degrees again, the rocker arm 32 out of position II in the position I pivoted, with this pivoting under certain circumstances, no instantaneous rotation of the pulley 24 in the counterclockwise direction, but first energy in the spring 40 is stored, which is released at the appropriate moment and the rotation of the transmission disc 24 or for rotation of the eccentric disc 22 in the counterclockwise direction again in the position according to 2 follows.

Wie bereits erläutert, sind die maximalen Längen der Koppelstangen 34 und 36 vorteilhafterweise derart begrenzt, dass nach einem Verschwenken des jeweiligen Kipphebels 30 bzw. 32 im Gegenuhrzeigerrichtung die Übersetzungsscheibe 24 ihre einer maximalen bzw. einer minimalen Verdichtung entsprechenden Drehstellungen einnimmt. Zur Festlegung dieser Drehstellungen können zwischen der Übersetzungsscheibe 24 und dem Pleuel 10 Verriegelungsvorrichtungen oder Rastvorrichtungen vorgesehen sein, die bei einem jeweils erneuten Verdrehen der Übersetzungsscheibe 24 überdrückt werden.As already explained, the maximum lengths of the coupling rods 34 and 36 advantageously limited such that after a pivoting of the respective rocker arm 30 respectively. 32 counterclockwise the translation disc 24 their rotational positions corresponding to a maximum or a minimum compression occupies. To determine these rotational positions can be between the translation disc 24 and the connecting rod 10 Locking devices or locking devices may be provided, which in each case a renewed rotation of the transmission disc 24 be overdriven.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, muss die Übersetzungsscheibe 24 nicht als eine volle Kreisscheibe ausgebildet sein, sondern kann als Segmentscheibe ausgebildet sein, wobei sich die Scheibenumfangsverzahnung 26 nur über einen Umfangswinkel α_S (2) erstreckt, der für eine Verdrehung der Exzenterhülse 22 um 180 Grad in die eine oder die andere Richtung erforderlich ist. Entsprechend muss sich die Hülsenumfangsverzahnung 28 der Exzenterhülse 22, die an einem axialen Endbereich der Exzenterhülse 22 axial außerhalb der Lagerung der Exzenterhülse 22 in dem Pleuelauge 18 ausgebildet ist, sich nicht über den gesamten Umfang erstrecken, sondern lediglich über einen Umfangswinkel von mindestens 180 Grad.As can be seen from the above, the translation disk must 24 not be formed as a full circular disk, but may be formed as a segment disc, wherein the disk peripheral teeth 26 only over a circumferential angle α _S ( 2 ), which is for a rotation of the eccentric sleeve 22 180 degrees in one direction or the other is required. Accordingly, the sleeve peripheral teeth must 28 the eccentric sleeve 22 at an axial end portion of the eccentric sleeve 22 axially outside the bearing of the eccentric sleeve 22 in the connecting rod eye 18 is formed, do not extend over the entire circumference, but only over a circumferential angle of at least 180 degrees.

3 stellt schematisch eine Pleuelgeige dar, das heißt, die Bewegungen der in 1 dargestellten Bauteile während einer Umdrehung der nicht dargestellten Kurbelwelle bzw. Bewegung der Mitte eines Kurbelzapfens der Kurbelwelle um den Mittelpunkt M (1) mit dem Radius R. Der Übersichtlichkeit halber sind in 3 keine Bezugszeichen eingetragen. 3 schematically represents a Pleuelgeige, that is, the movements of in 1 during a rotation of the crankshaft, not shown, or movement of the center of a crank pin of the crankshaft about the center M ( 1 ) with the radius R. For the sake of clarity, in 3 no reference numbers entered.

Anhand der 4 und 5 wird erläutert, wie beispielsweise der Kipphebel 30 aus seiner Stellung I in seine Stellung II verschwenkt werden kann. In 4 ist die Lagerung des Kipphebels 30 an dem Pleuel 10 mit 50 bezeichnet. Ein Gelenk zwischen dem Kipphebel 30 und der Koppelstange 34 ist mit 52 bezeichnet. Die Lagerung der Koppelstange 34 an der Übersetzungsscheibe 24 ist mit 54 bezeichnet. Eine an einem freien Ende des Kipphebels 30 gelagerte Abtastrolle ist mit 56 bezeichnet.Based on 4 and 5 is explained, such as the rocker arm 30 from his position I in his position II can be pivoted. In 4 is the storage of the rocker arm 30 on the connecting rod 10 With 50 designated. A joint between the rocker arm 30 and the coupling rod 34 is with 52 designated. The storage of the coupling rod 34 at the translation disk 24 is with 54 designated. One at a free end of the rocker arm 30 mounted cam follower is with 56 designated.

Wie aus 3 ersichtlich, folgt die Abtastrolle 56 je nach ihrer Position relativ zum Pleuel 10 unterschiedlichen eiförmigen Bewegungsbahnen B, die bei konstanter Lage der Abtastrolle 56 relativ zum Pleuel 10 in sich geschlossen sind. Mit 58 ist in 4 ein Betätigungselement 58, beispielsweise eine Stellschiene bezeichnet, das um eine ortsfeste bzw. motorgehäusefeste Lagerung 60 schwenkbar ist, wie durch den Doppelpfeil angedeutet. An dem Betätigungselement ist eine Kurvenbahn 62 ausgebildet.How out 3 can be seen, follows the cam follower 56 depending on their position relative to the connecting rod 10 different egg-shaped trajectories B, the constant position of the cam follower 56 relative to the connecting rod 10 are self-contained. With 58 is in 4 an actuator 58 , For example, called a rail, which is a stationary or motor housing fixed storage 60 is pivotable, as indicated by the double arrow. On the actuator is a curved path 62 educated.

Sei angenommen, die Abtastrolle 56 bewege sich in Schwenkstellung I des Kipphebels 30 längs der Bewegungsbahn B1 bei einer Drehung der Kurbelwelle in Uhrzeigerrichtung und das Betätigungselement 58 sei in seine in 4 dargestellte Wirkstellung bewegt. Die Abtastrolle 56 tastet dann bei ihrer weiteren Bewegung die Kurvenbahn 62 ab und gelangt in ihre in 5 dargestellte Stellung, in der, wie ersichtlich, der Kipphebel 30 gegenüber seiner Stellung gemäß 4 in Gegenuhrzeigerrichtung, das heißt, in seine Stellung II in 1 verschwenkt ist. Die Abtastrolle 56 bewegt sich dann längs der in sich geschlossenen Kurvenbahn B2 weiter. Das Betätigungselement 58 kann aus ihrer Wirkstellung in eine Ruhestellung verschwenkt werden, in der es mit der Abtastrolle 56 nicht in Eingriff kommt.Let's assume the cam follower 56 move in swivel position I of the rocker arm 30 along the trajectory B1 upon rotation of the crankshaft in the clockwise direction and the actuating element 58 be in his in 4 shown active position moves. The cam follower 56 then, as you move forward, feel the curved path 62 and get into their in 5 shown position, in, as can be seen, the rocker arm 30 according to its position according to 4 in the counterclockwise direction, that is, in its position II in 1 is pivoted. The cam follower 56 then moves along the self-contained curved path B2 on. The actuator 58 can be pivoted from its operative position to a rest position in which it is with the cam follower 56 does not engage.

Für eine Rückdrehung der Übersetzungsscheibe 24 aus ihrer Drehstellung gemäß 5 in die Drehstellung gemäß 4 kann in analoger Weise eine an einem weiteren Betätigungselement ausgebildete Kurvenbahn aus einer Ruhestellung in eine Wirkstellung gebracht werden, in der der Kipphebel 32 in analoger Weise aus seiner Stellung II in die Stellung I verschwenkt wird.For a reverse rotation of the transmission pulley 24 from its rotational position according to 5 in the rotational position according to 4 can be brought from a rest position into an operative position in an analogous manner formed on a further actuator cam track in which the rocker arm 32 in a similar way from his position II in the position I is pivoted.

Die Betätigungselemente 58 können elektrisch, hydraulisch oder sonst wie bedarfsweise aus ihrer Ruhestellung in ihre Wirkstellung gebracht werden, in der eine Verstellung der Verdichtung von einem maximalen zu einem minimalen Wert und umgekehrt erfolgt. Ein beispielsweise als Hubmagnet ausgebildeter Aktuator, der zwischen einem Motorgehäuse und dem Betätigungselement 58 wirkt, ist mit 64 bezeichnet.The actuators 58 can be brought from their rest position into their operative position electrically, hydraulically or otherwise as needed in which an adjustment of the compression takes place from a maximum value to a minimum value and vice versa. An example designed as a solenoid actuator, between a motor housing and the actuator 58 works, is with 64 designated.

Für die Betätigungshebel 30 und 32 sind vorteilhafterweise Rast- bzw. Verriegelungsvorrichtungen (nicht dargestellt) an dem Pleuel 10 ausgebildet, die den Betätigungshebel 30 in seiner Stellung II bzw. den Betätigungshebel 32 in seiner Stellung I verriegeln, wobei die Verriegelung bei Betätigung des jeweils nicht verriegelten Betätigungshebels mit dem zugehörigen Betätigungselement gelöst wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die bei der Verschwenkung eines Kipphebels in Gegenuhrzeigerrichtung in die zugehörige Feder eingebrachte Energie sicher für die Verdrehung der Übersetzungsscheibe bzw. Änderung der Verdichtung verfügbar ist.For the operating levers 30 and 32 are advantageously latching or locking devices (not shown) on the connecting rod 10 formed, which is the operating lever 30 in his position II or the operating lever 32 in his position I lock, wherein the lock is released upon actuation of the respective unlocked actuating lever with the associated actuating element. In this way, it is ensured that the energy introduced during the pivoting of a rocker arm in the counterclockwise direction into the associated spring is reliably available for the rotation of the transmission disk or for a change in the compression.

Die beispielhaft beschriebenen Vorrichtungen können vielfältig abgeändert werden.The devices described by way of example can be varied in many ways.

Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 kann beispielsweise die Exzenterhülse 22 an ihren beiden axialen Endbereichen mit Hülsenumfangsverzahnungen 28 ausgebildet sein. An jeder Seite des Pleuels 10 kann eine Übersetzungsscheibe gelagert sein, die als Segmentscheibe mit einer Segmentscheibenumfangsverzahnung ausgebildet ist. Weiter kann an jeder Seite des Pleuels ein Kipphebel gelagert sein, an dessen einem Ende jeweils eine Abtastrolle angeordnet ist. Die Koppelglieder zur Kopplung der Kipphebel mit den Übersetzungsscheiben können im Wesentlichen nur durch jeweils eine Schraubenfeder gebildet sein, die sich unter Vorspannung gelenkig an der jeweils zugehörigen Übersetzungsscheibe und dem zugehörigen Kipphebel abstützt, wobei innerhalb der Schraubenfeder vorteilhafterweise ein Kern vorgesehen ist, der ein Verbiegen der Schraubenfeder verhindert. Mit der beidseitig am Pleuel vorhandenen Lagerung je eines Kipphebels und vorteilhaft nur als Segmentscheibe ausgebildeten Übersetzungsscheibe wird ein einfacher und kompakter Aufbau der Vorrichtung erzielt. Die Funktion der beidseitigen Anordnung ist analog der beschriebenen Funktion.Unlike the embodiments according to 1 and 2 For example, the eccentric sleeve 22 at its two axial end portions with sleeve peripheral teeth 28 be educated. On each side of the connecting rod 10 may be stored a translation disc which is formed as a segment disc with a segment disc peripheral teeth. Further, a rocker arm may be mounted on each side of the connecting rod, at one end of each of which a scanning roller is arranged. The coupling members for coupling the rocker arms with the transmission plates may be formed substantially only by a respective coil spring, which is supported under prestress articulated to the respective associated pulley and the associated rocker arm, wherein within the coil spring advantageously a core is provided, which is a bending of the Helical spring prevented. With the existing on both sides of the connecting rod each a rocker arm and advantageously designed only as a segment disc translation disc a simple and compact construction of the device is achieved. The function of the two-sided arrangement is analogous to the function described.

Sei angenommen, ein Kipphebel werde von dem ihm zugeordneten Betätigungselement (nicht dargestellt) in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, um eine Verdichtungsänderung herbeizuführen. Der Kipphebel wird in seiner in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkten Stellung verriegelt, so dass die komprimierte Feder ein Drehmoment auf die zugehörige Übersetzungsscheibe ausübt. Sobald sich die Übersetzungsscheibe in Folge des von der Feder auf sie ausgeübten Drehmoments soweit verdreht hat, dass die Exzenterhülse um 180 Grad verdreht ist, kann die Übersetzungsscheibe verriegelt werden. Sobald eine erneute Verdichtungsänderung erfolgen soll und der andere Kipphebel in Gegenuhrzeigerrichtung zur Kompression der Feder des ihm zugeordneten Koppelgliedes verschwenkt wird, werden die Verriegelungen der Übersetzungsscheibe und des einen Betätigungshebels gelöst. Der andere Betätigungshebel wird in seiner angehobenen Stellung verriegelt und die Übersetzungsscheibe wird vorteilhafterweise verriegelt, sobald sie sich soweit verdreht hat, dass die Exzenterhülse um 180 Grad verdreht ist.Suppose a rocker arm is pivoted counterclockwise by its associated actuator (not shown) to effect a change in compression. The rocker arm is locked in its counterclockwise pivoted position, so that the compressed spring exerts a torque on the associated transmission disc. As soon as the translation disc has rotated as far as the torque applied to it by the spring so that the eccentric sleeve is rotated by 180 degrees, the translating disc can be locked. Once a new compression change is to take place and the other rocker arm is pivoted in the counterclockwise direction for compression of the spring of the associated coupling member, the latches of the transmission disc and the one operating lever are released. The other actuating lever is locked in its raised position and the translating disc is advantageously locked as soon as it has turned so far that the eccentric sleeve is rotated by 180 degrees.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Pleuelpleuel
1212: Kolbenpiston
1414: Zylindercylinder
1616: Kolbenbolzenpiston pin
1818: Pleuelaugeconnecting rod
2020: Arbeitskammerworking chamber
2222: Exzenterhülseeccentric
2424: Übersetzungsscheibetransmission disc
2626: ScheibenumfangsverzahnungWheel peripheral teeth
2828: HülsenumfangsverzahnungSleeve splines
3030: Kipphebelrocker arm
3232: Kipphebelrocker arm
3434: Koppelgliedcoupling member
3636: Koppelgliedcoupling member
3838: Federfeather
4040: Federfeather
5050: Lagerungstorage
5252: Gelenkjoint
5454: Lagerungstorage
5656: Abtastrollecam follower
5858: Betätigungselementactuator
6060: Lagerungstorage
6262: Kurvenbahncam track
6464: Aktuatoractuator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011120162 A1 [0004]

Claims

Device for changing the dead center positions of a via a connecting rod ( 10 ) connected to a crankshaft piston ( 12 ) within a cylinder ( 14 ), comprising one with a sleeve peripheral toothing ( 28 ) formed eccentric sleeve ( 22 ), via which a piston pin ( 16 ) in a connecting rod eye ( 18 ), one at the connecting rod ( 10 ) rotatably mounted translation disc ( 24 ) with a disk peripheral toothing ( 26 ), whose radius is greater than that of the sleeve peripheral teeth ( 28 ) and which is in engagement with the sleeve peripheral teeth, a first, mounted on the connecting rod actuating lever ( 30 ), which via a first coupling member ( 34 ) hinged with the translation disc ( 24 ) and while rotating crankshaft of a first actuating element ( 58 ) is pivotable from a first pivot position to a second pivot position, a second, to the connecting rod ( 10 ) mounted operating lever ( 32 ), which via a second coupling member ( 36 ) is pivotable with a rotating crankshaft of a second actuating element from a second pivot position to a first pivot position, wherein the translation disc ( 24 ) by pivoting the first operating lever ( 30 ) is rotatable from a first rotational position to a second rotational position and by pivoting the second actuating lever ( 32 ) is rotatable from the second rotational position in the first rotational position and the rotational positions of the eccentric sleeve ( 22 ) correspond to a maximum or minimum effective connecting rod length located in the first rotational position of the translation disc or in the second rotational position befindlicher translational.

Device according to claim 1, wherein the actuating levers ( 30 . 32 ) are lockable in one of their pivotal positions and the locking of an actuating lever is released in each case when the other operating lever is pivoted.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the translation disc ( 24 ) is lockable in its first and second rotational position and the locking during pivoting of an actuating lever ( 30 . 32 ) is solvable.

Device according to one of claims 1 to 3, wherein the coupling members ( 34 . 36 ) in the rotation of the translation disc ( 24 ) are subjected to pressure and are designed such that they can be shortened against an elastic force.

Device according to one of claims 1 to 4, wherein the eccentric sleeve ( 22 ) in their maximum and minimum connecting rod length corresponding rotational positions can be latched and the locking of the eccentric necks are releasable by acting on the eccentric sleeve torque.

Device according to one of claims 1 to 5, wherein each actuating lever as a rocker arm ( 30 . 32 ) is formed, the first arm articulated with the associated coupling rod ( 34 . 36 ) and the second arm thereof is in engagement with the associated actuating element ( 58 ) can be brought.

Apparatus according to claim 6, wherein on the second arm a cam follower ( 56 ) for scanning the actuating element ( 58 ) is stored.

Device according to one of claims 1 to 7, wherein each actuating element is movable from a rest position into an operative position and a curved path ( 58 ), which is scanned in the operative position of the actuating element of the actuating lever for pivoting.

Device according to one of claims 1 to 8, wherein the eccentric sleeve ( 22 ) on both sides of the connecting rod ( 10 ) is formed with sleeve peripheral teeth and on each side of the connecting rod ( 10 ) is mounted as a segment disc formed translational disc, which is connected via an associated coupling member with an associated operating lever.