DE102015015616A1

DE102015015616A1 - A multi-link crank drive for an internal combustion engine, a multi-link crank drive engine, and a method of operating a multi-link crank drive

Info

Publication number: DE102015015616A1
Application number: DE102015015616.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Wild; Jason Cox; René Thörmer; Andreas Weber
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrgelenkskurbeltrieb (2) für eine Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem auf einem Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagerten Koppelglied und wenigstens einer drehbar an einer Anlenkwelle (3) gelagerten Anlenkpleuelstange (5), wobei das Koppelglied schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine (1) und der Anlenkpleuelstange (5) verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Anlenkwelle (3) zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine (1) senkrecht zu ihrer Längsmittelachse (4) entlang eines Verstellwegs (6) verlagerbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb (2) sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs (2).The invention relates to a multi-link crank drive (2) for an internal combustion engine (1), with at least one coupling member mounted on a crank pin of a crankshaft and at least one articulated connecting rod (5) rotatably mounted on a link shaft (3), wherein the coupling member is pivotally connected to a piston rod of a piston the internal combustion engine (1) and the Anlenkpleuelstange (5) is connected. It is provided that the articulation shaft (3) for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine (1) perpendicular to its longitudinal central axis (4) along an adjustment path (6) is displaceable. The invention further relates to an internal combustion engine (1) with a multi-link crank drive (2) and to a method for operating a multi-link crank drive (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrgelenkskurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem auf einem Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagerten Koppelglied und wenigstens einer drehbar an einer Anlenkwelle gelagerten Anlenkpleuelstange, wobei das Koppelglied schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine und der Anlenkpleuelstange verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs.The invention relates to a multi-joint crank drive for an internal combustion engine, with at least one coupling member mounted on a crank pin of a crankshaft and at least one articulated connecting rod rotatably mounted on a link shaft, wherein the coupling member is pivotally connected to a Kolbenkolbenuelstange a piston of the internal combustion engine and the Anlenkpleuelstange. The invention further relates to an internal combustion engine with a multi-link crank drive and a method for operating a multi-link crank drive.

Der Mehrgelenkskurbeltrieb der eingangs genannten Art ist beispielsweise Bestandteil der Brennkraftmaschine, kann jedoch auch in anderen Bereichen Anwendung finden. Der Mehrgelenkskurbeltrieb umfasst die Anlenkwelle und verfügt weiterhin über das Koppelglied, insbesondere über eine der Anzahl der Kolben der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Koppelgliedern. Das Koppelglied beziehungsweise die Koppelglieder sind jeweils drehbar auf dem entsprechenden Hubzapfen der Kurbelwelle gelagert. Bevorzugt weist das Koppelglied zwei nach entgegensetzten Seiten über die Kurbelwelle überstehende, an ihrem Ende jeweils mit einem Schwenkgelenk versehene Arme auf. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich. Die Drehachse des Koppelglieds um die Kurbelwelle beziehungsweise um den Hubzapfen der Kurbelwelle kann als Koppelglieddrehachse bezeichnet werden.The multi-joint crank drive of the type mentioned is, for example, part of the internal combustion engine, but can also be found in other areas application. The multi-link crank drive comprises the articulation shaft and furthermore has the coupling element, in particular a number of coupling links corresponding to the number of pistons of the internal combustion engine. The coupling member or the coupling members are each rotatably mounted on the corresponding crank pin of the crankshaft. Preferably, the coupling member on two opposite sides over the crankshaft protruding, each provided at its end with a pivot arms on. Of course, other embodiments are possible. The axis of rotation of the coupling member about the crankshaft or about the crank pin of the crankshaft can be referred to as a coupling member axis of rotation.

Eines der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung des Koppelglieds mit der Kolbenpleuelstange, die einen der Kolben der Brennkraftmaschine über das Koppelglied mit der Kurbelwelle verbindet. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks wird beispielsweise als Kolbenpleueldrehachse bezeichnet. Aufgrund der Verschwenkbarkeit des Koppelglieds ist die Kolbenpleueldrehachse nicht ortsfest, sondern wird zusammen mit dem Koppelglied verlagert beziehungsweise verschwenkt. Ein anderes der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung des Koppelglieds mit der sogenannten Anlenkpleuelstange, welche mit ihrem anderen, dem Koppelglied gegenüberliegenden Ende an beziehungsweise auf der Anlenkwelle gelagert ist, insbesondere drehbar. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks kann als Anlenkpleueldrehachse bezeichnet werden.One of the pivot joints serves for the pivotable connection of the coupling member with the piston connecting rod, which connects one of the pistons of the internal combustion engine via the coupling member with the crankshaft. The axis of rotation of this pivot joint is referred to, for example, as Kolbenpleueldrehachse. Due to the pivotability of the coupling member, the Kolbenpleueldrehachse is not stationary, but is displaced or pivoted together with the coupling member. Another of the pivot joints is used for pivotal connection of the coupling member with the so-called Anlenkpleuelstange, which is mounted with its other, the coupling member opposite end to or on the pivot shaft, in particular rotatable. The axis of rotation of this pivot joint may be referred to as articulated-body pivot axis.

Die Anlenkpleuelstange verfügt zur Ausbildung der Schwenkgelenke bevorzugt über zwei Pleuelaugen. Das erste Pleuelauge ist Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit dem Koppelglied zusammenwirkt. Das erste Pleuelauge umgreift dabei beispielsweise einen an dem Koppelglied gehaltenen Koppelstift beziehungsweise Lagerbolzen. Das zweite Pleuelauge ist analog dazu Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit der Anlenkwelle verbunden ist. Insbesondere umgreift das zweite Pleuelauge die Anlenkwelle wenigstens bereichsweise.The Anlenkpleuelstange has to form the pivot joints preferably via two connecting rods. The first connecting rod eye is part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange interacts with the coupling member. In this case, the first connecting rod eye encompasses, for example, a coupling pin or bearing pin held on the coupling element. The second connecting rod eye is analogous to part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange is connected to the articulation shaft. In particular, the second connecting rod eye at least partially surrounds the articulation shaft.

Mittels des Mehrgelenkskurbeltriebs kann das in dem, dem Kolben jeweils zugeordneten Zylinder erreichte Verdichtungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und/oder dem vorliegenden Arbeitstakt. Beispielsweise ist die Anlenkwelle als Exzenterwelle ausgebildet, wobei in diesem Fall zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses die Exzenterwelle in eine bestimmte, dem gewünschten Verdichtungsverhältnis entsprechende Drehwinkelstellung, insbesondere eine relative Drehwinkelstellung bezüglich einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, gebracht wird. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 2 022 959 A2 bekannt.By means of the multi-joint crank drive, the compression ratio achieved in the cylinder associated with the respective piston can be set, in particular as a function of the operating point of the internal combustion engine and / or the present power stroke. For example, the articulation shaft is designed as an eccentric shaft, wherein in this case for adjusting the compression ratio, the eccentric shaft in a certain, the desired compression ratio corresponding rotational angle position, in particular a relative angular position with respect to a crankshaft of the internal combustion engine is brought. From the prior art, for example, the publication EP 2 022 959 A2 known.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Mehrgelenkskurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Mehrgelenkskurbeltrieben Vorteile aufweist, insbesondere ein Einstellen sowie ein Halten des Verdichtungsverhältnisses mit äußerst geringem Kraftaufwand ermöglicht.It is an object of the invention to propose a multi-joint crank drive for an internal combustion engine, which has advantages over known multi-link crank drives, in particular a setting and maintaining the compression ratio with extremely little effort possible.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem Mehrgelenkskurbeltrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Anlenkwelle zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine senkrecht zu ihrer Längsmittelachse entlang eines Verstellwegs verlagerbar ist. Es ist also nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die Anlenkwelle beziehungsweise Exzenterwelle auf unterschiedliche Drehwinkelstellungen einzustellen. Vielmehr soll die Anlenkwelle insgesamt verlagert werden, nämlich senkrecht zu ihrer Längsmittelachse. Die Verlagerung der Anlenkwelle ist dabei entlang des Verstellwegs vorgesehen. Den unterschiedlichen Positionen der Anlenkwelle entlang des Verstellwegs kann dabei jeweils ein Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine zugeordnet werden. Soll also nun eines der Verdichtungsverhältnisse eingestellt werden, so wird die korrespondierende Position der Anlenkwelle ermittelt und diese in die Position gebracht. Eine derartige Ausgestaltung des Mehrgelenkskurbeltriebs hat den Vorteil, dass die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses mit einer geringen Kraft vorgenommen werden kann.This is inventively achieved with the multi-link crank mechanism with the features of claim 1. It is provided that the pivot shaft for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine is perpendicular to its longitudinal central axis along a displacement displaced. It is therefore not, as known from the prior art, to adjust the articulation shaft or eccentric shaft to different rotational angle positions. Rather, the articulation shaft should be displaced as a whole, namely perpendicular to its longitudinal central axis. The displacement of the articulation shaft is provided along the adjustment. The different positions of the articulation shaft along the adjustment can be assigned in each case a compression ratio of the internal combustion engine. So now if one of the compression ratios are set, the corresponding position of the steering shaft is determined and this brought into position. Such an embodiment of the multi-link crank drive has the advantage that the adjustment of the compression ratio can be made with a small force.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verstellweg wenigstens bereichsweise, insbesondere über seine gesamte Erstreckung, gerade verläuft. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfach aufgebaute und zudem zuverlässige Lagerung der Anlenkwelle. Beispielsweise besteht der Verstellweg aus mehreren Verstellwegabschnitten, von welchen wenigstens einige gerade verlaufen, während zwischen den geraden Verstellwegabschnitten liegende Verstellwegabschnitte durchaus ungerade sein können beziehungsweise gekrümmt verlaufen können. Besonders bevorzugt soll der Verstellweg jedoch über seine gesamte Erstreckung hinweg gerade sein. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau einer zum Verlagern der Anlenkwelle verwendeten Verstelleinrichtung.In a further embodiment of the invention, provision is made for the adjustment path to be straight at least in regions, in particular over its entire extent. This allows a comparatively simple design and also reliable storage of the articulation shaft. For example, the adjustment consists of several Verstellwegabschnitten, of which at least some straight, while lying between the straight Verstellwegabschnitten Verstellwegabschnitte may be quite odd or may be curved. Particularly preferably, however, the adjustment should be straight across its entire extent. This allows a simple construction of an adjusting device used for displacing the articulation shaft.

In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlenkpleuelstange koaxial zu der Längsmittelachse der Anlenkwelle an der Anlenkwelle gelagert ist. Im Gegensatz zu der eingangserwähnten Exzenterwelle ist mithin keine exzentrische Lagerung der Anlenkpleuelstangen bezüglich der Längsmittelachse der Anlenkwelle vorgesehen. Vielmehr greifen die Anlenkpleuelstange koaxial zu der Längsmittelachse an der Anlenkwelle an. Insbesondere gilt dies für alle Anlenkpleuelstangen, die mit der Anlenkwelle zusammenwirken. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Anlenkwelle, weil keine Ausbildung von Hubzapfen wie im Falle der Exzenterwelle notwendig ist. Zudem wird von den während des Betriebs des Mehrgelenkskurbeltriebs auftretenden Kräften kein Drehmoment auf die Anlenkwelle ausgeübt.In a preferred further embodiment of the invention it is provided that the articulation connecting rod is mounted coaxially to the longitudinal center axis of the articulation shaft on the articulation shaft. In contrast to the above-mentioned eccentric shaft no eccentric mounting of the Anlenkpleuelstangen is therefore provided with respect to the longitudinal center axis of the articulation shaft. Rather, the Anlenkpleuelstange engage coaxially to the longitudinal central axis of the articulation shaft. In particular, this applies to all Anlenkpleuelstangen that cooperate with the articulation shaft. Such a configuration allows a particularly simple production of the articulation shaft, because no training of crank pins as in the case of the eccentric shaft is necessary. In addition, no torque is exerted on the link shaft by the forces occurring during operation of the multi-link crank drive.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anlenkwelle in einem Gehäuse angeordnet ist, das eine Führung der Anlenkwelle entlang des Verstellwegs bereitstellt. Der Mehrgelenkskurbeltrieb weist insoweit das Gehäuse auf, welches die Anlenkwelle zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, aufnimmt. Das Gehäuse weist wenigstens ein Lager beziehungsweise wenigstens eine Führung für die Anlenkwelle auf, welche eine Verlagerung der Anlenkwelle ausschließlich entlang des Verstellwegs zulässt. Beispielsweise ist die Verstellung der Anlenkwelle mittels einer Verstellspindel vorgesehen, die über eine oder mehrere Anlenkstangen mit der Anlenkwelle in Wirkverbindung steht. Bei lediglich einer Anlenkstange kann eine Führung der Anlenkwelle mittels des Gehäuses vorgesehen sein. Bei Verwendung mehrerer Anlenkstangen kann die Führung von den Anlenkstangen selbst bewirkt sein, sodass die Führung mittels des Gehäuses nicht notwendig ist. Selbstverständlich kann sie jedoch auch bei einer derartigen Ausgestaltung zusätzlich vorgesehen sein.A development of the invention provides that the articulation shaft is arranged in a housing which provides guidance of the articulation shaft along the adjustment path. The multi-joint crank drive has in this respect the housing, which accommodates the articulation shaft at least in regions, in particular completely. The housing has at least one bearing or at least one guide for the articulation shaft, which permits a displacement of the articulation shaft exclusively along the adjustment path. For example, the adjustment of the articulation shaft is provided by means of an adjusting spindle which is operatively connected to the articulation shaft via one or more articulation rods. In only one articulation rod can be provided by means of the housing a guide of the articulation shaft. When using multiple Anlenkstangen the guide can be effected by the Anlenkstangen itself, so that the guide by means of the housing is not necessary. Of course, however, it may also be provided additionally in such an embodiment.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse von einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine gebildet ist. Beispielsweise ist das Gehäuse einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ausgestaltet. Bei der Montage des Mehrgelenkskurbeltriebs beziehungsweise der Brennkraftmaschine müssen insoweit keine zusätzlichen Teile montiert werden. Zudem hat die Ausgestaltung des Gehäuses als Teil des Zylinderkurbelgehäuses den Vorteil, dass auch kleine Toleranzen, insbesondere für die Führung der Anlenkwelle, realisiert werden können.A further advantageous embodiment of the invention provides that the housing is formed by a cylinder crankcase of the internal combustion engine. For example, the housing is designed in one piece and / or of the same material as the cylinder crankcase of the internal combustion engine. When assembling the multi-joint crank drive or the internal combustion engine so no additional parts must be mounted. In addition, the design of the housing as part of the cylinder crankcase has the advantage that even small tolerances, in particular for the guidance of the articulation shaft, can be realized.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Anlenkstange einerseits mit der Anlenkwelle und andererseits mit einer Verstellspindel wirkverbunden ist, oder dass mehrere Anlenkstangen einerseits an der Anlenkwelle und andererseits beabstandet voneinander mit der Verstellspindel wirkverbunden sind. Das Verlagern der Anlenkwelle kann mithilfe der wenigstens einen Anlenkstange und der Verstellspindel vorgenommen werden. Die Anlenkstange beziehungsweise die Anlenkstangen greifen einerseits an der Anlenkwelle an und sind vorzugsweise drehbar an dieser gelagert. Insbesondere greifen die Anlenkstange beziehungsweise die Anlenkstangen koaxial zu der Längsmittelachse der Anlenkwelle an der Anlenkwelle an. Auf ihrer der Anlenkwelle abgewandten Seite sind die Anlenkstange beziehungsweise die Anlenkstangen mit der Verstellspindel wirkverbunden.In a further embodiment of the invention can be provided that a link rod is operatively connected on the one hand with the articulation shaft and on the other hand with an adjusting spindle, or that a plurality of articulation rods on the one hand to the articulation shaft and on the other hand from one another operatively connected to the adjusting spindle. The displacement of the articulation shaft can be carried out by means of the at least one articulation rod and the adjusting spindle. The articulation rod or the articulation rods, on the one hand, engage with the articulation shaft and are preferably rotatably mounted thereon. In particular, the connecting rod or the connecting rods engage coaxially with the longitudinal center axis of the articulation shaft on the articulation shaft. On its side facing away from the steering shaft, the connecting rod or the Anlenkstangen are operatively connected to the adjusting spindle.

Die Verstellspindel weist ein Außengewinde auf, mittels welchem das der Verstellspindel zugewandte Ende der jeweiligen Anlenkstange in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Verstellspindel verlagerbar ist. Das Außengewinde kann eine konstante Steigung aufweisen. Alternativ ist eine variable Steigung vorgesehen, sodass die Steigung über die Längserstreckung der Verstellspindel hinweg unterschiedliche Werte annimmt. Entsprechend kann beispielsweise bei einem ersten Verdichtungsverhältnis eine erste Steigung und bei einem von dem ersten Verdichtungsverhältnis verschiedenen zweiten Verdichtungsverhältnis eine zweite Steigung vorliegen, die wiederum von der ersten Steigung verschieden ist. Das Verstellspindel kann zusätzlich oder alternativ als Kugelspindel ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Wirkverbindung zwischen der Verstellspindel und der Anlenkstange beziehungsweise den mehreren Anlenkstangen jeweils über Wälzkörper hergestellt ist, die einerseits in das Außengewinde der Verstellspindel und andererseits in ein der jeweiligen Anlenkstange zugeordnetes Innengewinde eingreifen.The adjusting spindle has an external thread, by means of which the adjusting spindle facing the end of the respective connecting rod in the axial direction with respect to a longitudinal central axis of the adjusting spindle is displaced. The external thread can have a constant pitch. Alternatively, a variable pitch is provided so that the pitch assumes different values over the longitudinal extension of the adjusting spindle. Accordingly, for example, at a first compression ratio there may be a first slope and at a second compression ratio different from the first compression ratio there may be a second slope which, in turn, is different than the first slope. The adjusting spindle may additionally or alternatively be designed as a ball screw. This means that the operative connection between the adjusting spindle and the articulation rod or the plurality of articulation rods is produced in each case via rolling elements which, on the one hand, engage in the external thread of the adjusting spindle and, on the other hand, in an internal thread assigned to the respective articulation rod.

Die Verwendung der Anlenkstange sowie der Verstellspindel hat den Vorteil, dass eine große Übersetzung vorliegt beziehungsweise vorliegen kann, sodass zum Ausgleich der während des Betriebs des Mehrgelenkskurbeltriebs auftretenden, insbesondere auf die Anlenkwelle wirkenden Kräften keine oder allenfalls eine geringe Kraft aufzubringen ist.The use of the connecting rod and the adjusting spindle has the advantage that a large ratio exists or may be present, so that no or at most a small force is applied to compensate for the occurring during operation of the multi-joint crank mechanism, in particular acting on the pivot shaft forces.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlenkstange über eine Verstellmutter mit der Verstellspindel in Wirkverbindung steht, oder dass die Anlenkstangen jeweils über eine Verstellmutter mit der Verstellspindel in Wirkverbindung stehen. Jeder Anlenkstange ist insoweit eine separate Verstellmutter zugeordnet. Jede Verstellmutter weist ein Innengewinde auf, welches in einer Ausführungsform in das Außengewinde der Verstellspindel eingreift. Das Innengewinde kann eine konstante oder eine variable Steigung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die vorstehend erwähnten Wälzkörper in das Innengewinde eingreifen. In diesem Fall kann das Innengewinde als Kugelumlaufgewinde ausgestaltet sein. Durch eine Drehbewegung der Verstellspindel kann insoweit unabhängig von der Ausgestaltung eine axiale Verlagerung der Verstellmutter beziehungsweise der Verstellmuttern realisiert werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the connecting rod via an adjusting nut is operatively connected to the adjusting spindle, or that the connecting rods are in operative connection with the adjusting spindle via an adjusting nut. Each articulation rod is assigned a separate adjusting nut insofar. Each adjusting nut has an internal thread, which engages in one embodiment in the external thread of the adjusting spindle. The internal thread can have a constant or a variable pitch. Additionally or alternatively, it can be provided that the above-mentioned rolling elements engage in the internal thread. In this case, the internal thread can be configured as a ball screw thread. By a rotational movement of the adjusting spindle, an axial displacement of the adjusting nut or the adjusting nuts can be realized insofar independently of the configuration.

Die Anlenkstange beziehungsweise die Anlenkstangen sind jeweils mit einer derartigen Verstellmutter verbunden, insbesondere drehbeweglich an dieser gelagert. Es kann vorgesehen sein, dass der Verstellmutter eine zusätzliche Führung zugeordnet ist, welche eine Drehbewegung der Verstellmutter unterbindet beziehungsweise lediglich eine Verlagerung in axiale Richtung bezügliche der Längsmittelachse der Verstellspindel zulässt. Durch eine Drehbewegung der Verstellspindel kann nun die Position der Verstellmutter beziehungsweise der Verstellmuttern verändert werden. Dies bewirkt eine Verlagerung der Anlenkwelle entlang ihres Verstellwegs.The connecting rod or the Anlenkstangen are each connected to such adjusting nut, in particular rotatably mounted on this. It can be provided that the adjusting nut is associated with an additional guide, which prevents a rotational movement of the adjusting nut or only permits a displacement in the axial direction with respect to the longitudinal center axis of the adjusting spindle. By a rotational movement of the adjusting spindle, the position of the adjusting nut or the adjusting nuts can now be changed. This causes a displacement of the articulation shaft along its displacement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verstellspindel mittels wenigstens eines Lagers bezüglich des Gehäuses und/oder des Zylinderkurbelgehäuses drehbar gelagert ist. Das Lager ist an dem Gehäuse beziehungsweise dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt und nimmt die Verstellspindel wenigstens bereichsweise auf. Vorzugsweise setzt das Lager die Verstellspindel in axiale Richtung bezüglich ihrer Längsmittelachse fest und lässt lediglich eine Drehbewegung der Verstellspindel zu. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass zur Lagerung der Verstellspindel mehrere Lager vorliegen, die beidseitig der Verstellmutter oder der Verstellmuttern an der Verstellspindel angreifen. Um ein Verkippen der Verstellspindel zuverlässig zu vermeiden ist nicht lediglich ein Lager, sondern sind mehrere Lager vorgesehen. Diese nehmen die Verstellmutter beziehungsweise die Verstellmuttern in axiale Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Verstellspindel zwischen sich auf.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the adjusting spindle is rotatably supported by means of at least one bearing with respect to the housing and / or the cylinder crankcase. The bearing is attached to the housing or the cylinder crankcase and receives the adjusting spindle at least partially. Preferably, the bearing sets the adjusting spindle in the axial direction with respect to its longitudinal central axis and allows only a rotational movement of the adjusting spindle. It is particularly preferred that there are several bearings for supporting the adjusting spindle, which engage on both sides of the adjusting nut or the adjusting nuts on the adjusting spindle. To reliably avoid tilting of the adjusting spindle is not just a camp, but several camps are provided. These take the adjusting nut or the adjusting nuts in the axial direction with respect to the longitudinal center axis of the adjusting spindle between them.

Schließlich kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass zwischen der Verstellspindel und der Anlenkstange eine variable Übersetzung vorliegt. Diese kann beispielsweise mittels des Außengewindes und/oder Innengewindes mit variabler Steigung realisiert sein. Beispielsweise ist die variable Übersetzung dabei derart gewählt, dass bei kleineren Verdichtungsverhältnissen eine kleinere Kraft beziehungsweise ein kleineres Drehmoment zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses aufgebracht werden muss als bei größeren Verdichtungsverhältnissen. Insbesondere ist die Übersetzung derart vorgesehen, dass die Kraft beziehungsweise das Drehmoment zum Verstellen ausgehend von dem kleinsten Verdichtungsverhältnis bis hin zu dem größten Verdichtungsverhältnis stetig zunimmt.Finally, it can preferably be provided that there is a variable ratio between the adjusting spindle and the connecting rod. This can be realized for example by means of the external thread and / or internal thread with variable pitch. For example, the variable ratio is chosen such that at smaller compression ratios a smaller force or a smaller torque must be applied to adjust the compression ratio than with larger compression ratios. In particular, the translation is provided such that the force or the torque for adjusting, starting from the smallest compression ratio increases up to the largest compression ratio steadily.

Es kann zudem zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Verstellspindel mittels eines Elektromotors antreibbar ist. Dies ermöglicht ein äußerst präzises Verlagern der Anlenkwelle entlang des Verstellwegs und mithin ein präzises Einstellen des gewünschten Verdichtungsverhältnisses. Die Anordnung aus Verstellspindel, Verstellmutter und Anlenkstange kann selbsthemmend sein, sodass auch bei einer Kraftbeaufschlagung der Anlenkwelle beispielsweise über die Anlenkpleuelstange keine Drehbewegung der Verstellspindel induziert wird. Insoweit wird eine unbeabsichtigte Verlagerung der Anlenkwelle unterbunden. Auch ist bei einem Betrieb mit konstantem Verdichtungsverhältnis keine Haltekraft beziehungsweise kein Haltemoment notwendig.It can also be additionally or alternatively provided that the adjusting spindle can be driven by means of an electric motor. This allows a very precise displacement of the articulation shaft along the adjustment and thus a precise setting of the desired compression ratio. The arrangement of adjusting spindle, adjusting nut and connecting rod can be self-locking, so that even when a force is applied to the articulation shaft, for example via the Anlenkpleuelstange no rotational movement of the adjusting spindle is induced. In that regard, an unintentional displacement of the connecting shaft is prevented. Also, no holding force or no holding torque is necessary in an operation with a constant compression ratio.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb, insbesondere einem Mehrgelenkskurbeltrieb gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Mehrgelenkskurbeltrieb über wenigstens ein drehbar auf einem Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagertes Koppelglied und wenigstens eine drehbar an einer Anlenkwelle gelagerte Anlenkpleuelstange verfügt, wobei das Koppelglied schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine und einem der Anlenkpleuelstangen verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Anlenkwelle zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine senkrecht zu ihrer Längsmittelachse entlang eines Verstellwegs verlagerbar ist.The invention further relates to an internal combustion engine having a multi-link crank drive, in particular a multi-link crank drive according to the preceding embodiments, wherein the multi-link crank drive has at least one rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft coupling member and at least one rotatably mounted on a Anlenkwelle Anlenkpleuelstange, wherein the coupling member pivotally connected to a Kolbenpleuelstange a piston of the internal combustion engine and one of the Anlenkpleuelstangen is connected. It is provided that the pivot shaft for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine is perpendicular to its longitudinal central axis along a displacement displaced.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Mehrgelenkskurbeltriebs sowie der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Mehrgelenkskurbeltrieb können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the multi-link crank drive and the internal combustion engine have already been pointed out. Both the internal combustion engine and the multi-joint crank drive can be developed according to the above statements, so that reference is made to this extent.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs, insbesondere eines Mehrgelenkskurbeltriebs gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Mehrgelenkskurbeltrieb durch wenigstens ein drehbar auf einem Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagertes Koppelglied und wenigstens eine drehbar an einer Anlenkwelle gelagerte Anlenkpleuelstange verfügt, wobei das Koppelglied schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine und einem der Anlenkpleuelstangen verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Anlenkwelle zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine senkrecht zu ihrer Längsmittelachse entlang eines Verstellwegs verlagert werden kann. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen hingewiesen.The invention finally relates to a method for operating a multi-link crank drive, in particular a multi-link crank drive according to the preceding embodiments, wherein the multi-link crank mechanism by at least one rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft coupling member and at least one rotatably mounted on a Anlenkwelle Anlenkpleuelstange has, wherein the coupling member pivotally with a Piston connecting rod of a piston of the internal combustion engine and one of the Anlenkpleuelstangen is connected. It is provided that the articulation shaft for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine can be displaced perpendicular to its longitudinal central axis along a displacement. Again, reference is made to the above statements.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzigeThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing, without any limitation of the invention. The only one shows

1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine, welche einen Mehrgelenkskurbeltrieb aufweist, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a portion of an internal combustion engine having a multi-link crank drive. FIG.

2 eine weitere schematische Darstellung des Mehrgelenkskurbeltriebs, sowie 2 a further schematic representation of the multi-joint crank drive, as well

3 eine schematische Darstellung des Mehrgelenkskurbeltriebs in einer alternativen Ausgestaltung. 3 a schematic representation of the multi-joint crank drive in an alternative embodiment.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1. Diese weist einen Mehrgelenkskurbeltrieb 2 auf, von welchem die Anlenkwelle 3 mit einer Längsmittelachse 4 erkennbar ist. An der Anlenkwelle 3 ist wenigstens eine Anlenkpleuelstange 5 drehbeweglich gelagert. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Anlenkpleuelstangen 5 erkennbar. Die Anlenkpleuelstange 5 greift auf ihrer der Anlenkwelle 3 abgewandten Seite an einem Koppelglied 16 (nicht erkennbar) an, welches seinerseits schwenkbar auf einem hier nicht dargestellten Hubzapfen 17 einer ebenfalls nicht erkennbaren Kurbelwelle 18 der Brennkraftmaschine 1 gelagert ist. Neben der Anlenkpleuelstange 5 greift zudem eine nicht abgebildete Kolbenpleuelstange 19 an dem Koppelglied an. Die Kolbenpleuelstange 19 ist auf ihrer dem Koppelglied 16 abgewandten Seite mit einem nicht dargestellten Kolben 20 der Brennkraftmaschine wirkverbunden beziehungsweise greift an diesem an.The 1 shows a schematic sectional view through an area of an internal combustion engine 1 , This has a multi-joint crank drive 2 on, from which the articulation shaft 3 with a longitudinal central axis 4 is recognizable. At the steering shaft 3 is at least one Anlenkpleuelstange 5 rotatably mounted. In the embodiment shown here are two Anlenkpleuelstangen 5 recognizable. The articulated connecting rod 5 picks up on her the connecting shaft 3 opposite side to a coupling member 16 (not visible), which in turn pivotally mounted on a crank pin, not shown here 17 a likewise not recognizable crankshaft 18 the internal combustion engine 1 is stored. In addition to the Anlenkpleuelstange 5 also engages a non-illustrated Kolbenpleuelstange 19 on the coupling member. The piston connecting rod 19 is on her the coupling link 16 opposite side with a piston, not shown 20 the internal combustion engine operatively connected or attacks on this.

Zum Verstellen eines Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine 1 kann die Anlenkwelle 3 senkrecht zu ihrer Längsmittelachse 4 verlagert werden. Dieses Verlagern kann entlang eines durch den Doppelpfeil 6 angedeuteten Verstellwegs erfolgen. Die Anlenkwelle 3 ist in einem Gehäuse 7 angeordnet, das bevorzugt von einem Zylinderkurbelgehäuse 8 gebildet wird beziehungsweise einen Bestandteil des Zylinderkurbelgehäuses 8 darstellt. Das Gehäuse 7 ist insoweit vorzugsweise einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Zylinderkurbelgehäuse 8 ausgestaltet. Das Gehäuse 7 bewirkt bevorzugt eine Führung der Anlenkwelle 3 entlang des Verstellwegs 6. Diese Führung ist jedoch rein optional.For adjusting a compression ratio of the internal combustion engine 1 can the articulation shaft 3 perpendicular to its longitudinal central axis 4 be relocated. This relocating can be done along a double arrow 6 indicated adjustment made. The connecting shaft 3 is in a housing 7 arranged, preferably by a cylinder crankcase 8th is formed or a part of the cylinder crankcase 8th represents. The housing 7 is so far preferably in one piece and / or material with the cylinder crankcase 8th designed. The housing 7 preferably causes a guide of the articulation shaft 3 along the adjustment path 6 , However, this guide is purely optional.

Zur Verlagerung der Anlenkwelle 3 ist eine Verstelleinrichtung 9 vorgesehen. Diese weist eine Verstellspindel 10 auf, welche mittels wenigstens eines Lagers 11 (hier: zwei Lager 11) bezüglich des Zylinderkurbelgehäuses 8 drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung der Verstellspindel 10 ist beispielhaft durch den Pfeil 12 angedeutet. Auf der Verstellspindel 10 ist wenigstens eine Verstellmutter 13 (hier: zwei Verstellmuttern 13) angeordnet. Jede der Verstellmuttern 13 ist mit einer Anlenkstange 14 schwenkbeweglich verbunden. Auf ihrer der jeweiligen Verstellmutter 13 abgewandten Seite greift die Anlenkstange 14 an der Anlenkwelle 3 an. Insbesondere ist sie drehbeweglich bezüglich der Längsmittelachse 4 an der Anlenkwelle 3 gelagert. Während selbstverständlich lediglich eine einzige Verstellmutter 13 sowie eine einzige Anlenkstange 14 ausreichend ist, um die Verlagerung der Anlenkwelle 3 zu realisieren, sind vorzugsweise zwei Verstellmuttern 13 sowie zwei Anlenkstangen 14 in der Wirkverbindung zwischen der Verstellspindel 10 und der Anlenkwelle 3 angeordnet.For shifting the connecting shaft 3 is an adjusting device 9 intended. This has an adjusting spindle 10 on, which by means of at least one camp 11 (here: two camps 11 ) with respect to the cylinder crankcase 8th is rotatably mounted. The rotary movement of the adjusting spindle 10 is an example of the arrow 12 indicated. On the adjusting spindle 10 is at least one adjusting nut 13 (here: two adjusting nuts 13 ) arranged. Each of the adjusting nuts 13 is with a link rod 14 pivotally connected. On her the respective adjusting nut 13 the opposite side engages the link rod 14 at the steering shaft 3 at. In particular, it is rotatable with respect to the longitudinal central axis 4 at the steering shaft 3 stored. While of course only a single adjusting nut 13 as well as a single link rod 14 is sufficient to the displacement of the connecting shaft 3 To realize, are preferably two adjusting nuts 13 as well as two connecting rods 14 in the operative connection between the adjusting spindle 10 and the steering shaft 3 arranged.

Die Verstellmuttern 13 sind dabei mit gegenläufigen Gewinden ausgestattet, sodass sich die Verstellmuttern 13 bei einer Drehbewegung der Verstellspindel 10 in eine bestimmte Richtung in unterschiedliche Richtungen bewegen. Bei einer ersten Drehrichtung der Verstellspindel 10 bewegen sich insoweit die Verstellmuttern 13 in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse 15 der Verstellspindel 10 aufeinander zu, während sie sich in einer zweiten Drehrichtung voneinander entfernen. Die Anlenkstangen 14 bilden insoweit ein Scherengestell, welches ein zuverlässiges und verkippungsfreies Verlagern der Anlenkwelle 3 ermöglicht.The adjusting nuts 13 are equipped with opposing threads, so that the adjusting nuts 13 during a rotary movement of the adjusting spindle 10 move in a certain direction in different directions. For a first direction of rotation of the adjusting spindle 10 In this respect, the adjusting nuts move 13 in the axial direction with respect to a longitudinal central axis 15 the adjusting spindle 10 towards each other while moving away from each other in a second direction of rotation. The connecting rods 14 In this respect, form a scissor frame, which is a reliable and tilt-free displacement of the connecting shaft 3 allows.

Die Verstellmutter 13 weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde der Verstellspindel 10 zusammenwirkt beziehungsweise in dieses eingreift. Das Innengewinde sowie das Außengewinde sind bevorzugt mit einem geringen Wirkungsgrad, insbesondere selbsthemmend, ausgestaltet. Entsprechend können auf die Anlenkwelle 3 wirkende Kräfte kein oder zumindest ein lediglich geringes Drehmoment auf die Verstellspindel 10 bewirken, welches mittels einer Antriebseinrichtung, beispielsweise eines Elektromotors, kompensiert werden müsste. Umgekehrt reicht bereits ein geringes auf die Verstellspindel 10 mittels der Antriebseinrichtung aufgebrachtes Drehmoment aus, um eine Verlagerung der Anlenkwelle 3 entlang des Verstellwegs 6 zu bewirken.The adjusting nut 13 has an internal thread, which with an external thread of the adjusting spindle 10 cooperates or intervenes in this. The internal thread and the external thread are preferably designed with a low efficiency, in particular self-locking. Accordingly, on the articulation shaft 3 acting forces no or at least a low torque on the adjusting spindle 10 cause, which would have to be compensated by means of a drive device, such as an electric motor. Conversely, even a small enough on the adjusting spindle 10 Torque applied by means of the drive means to a displacement of the articulation shaft 3 along the adjustment path 6 to effect.

Die 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Mehrgelenkskurbeltriebs 2. Hier sind nun das Koppelglied 16, der Hubzapfen 17 der Kurbelwelle 18, die Kolbenpleuelstange 19 sowie der Kolben 20 erkennbar. Der Kolben 20 ist in einem Zylinder 21 längsbeweglich verlagerbar angeordnet. Es wird deutlich, dass die Anlenkpleuelstange 5 auf an einer Koppelstelle 21 angreift, die einer Koppelstelle 22 bezüglich der Hubzapfens 17 abgewandt ist. An der Koppelstelle 22 greift die Kolbenpleuelstange 19 an dem Koppelglied 16 an. Die Kurbelwelle 18 ist um eine Drehachse 23 drehbar gelagert. Eine beispielhafte Drehrichtung der Kurbelwelle 18 um die Drehachse 23 ist durch den Pfeil 24 angedeutet.The 2 shows a further schematic representation of the multi-joint crank drive 2 , Here are the coupling link 16 , the crankpin 17 of the crankshaft 18 , the piston connecting rod 19 as well as the piston 20 recognizable. The piston 20 is in a cylinder 21 arranged longitudinally movable. It becomes clear that the Anlenkpleuelstange 5 on at a coupling point 21 attacks, which is a coupling point 22 with respect to the crankpin 17 turned away. At the coupling point 22 grips the piston connecting rod 19 on the coupling member 16 at. The crankshaft 18 is about a rotation axis 23 rotatably mounted. An exemplary direction of rotation of the crankshaft 18 around the axis of rotation 23 is by the arrow 24 indicated.

Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Mehrgelenkskurbeltriebs 2. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Es ist nun vorgesehen, dass lediglich eine Anlenkstange 14 vorliegt, über welche eine Wirkverbindung zwischen der Anlenkwelle 3 und der Verstellspindel 10 hergestellt ist. Die Anlenkstange 14 greift über eine einzige Verstellmutter 13 an der Verstellspindel 10 an. Um weiterhin eine zuverlässige Verlagerung der Anlenkwelle 3 zu gewährleisten, ist eine Führung 24 für die Anlenkwelle 3 vorgesehen, welche beispielsweise von dem Gehäuse 7 gebildet ist.The 3 shows an alternative embodiment of the multi-joint crank drive 2 , Basically, reference is made to the above remarks and only discussed below the differences. It is now envisaged that only one articulation rod 14 is present, via which an operative connection between the articulation shaft 3 and the adjusting spindle 10 is made. The connecting rod 14 accesses a single adjusting nut 13 on the adjusting spindle 10 at. To continue a reliable displacement of the steering shaft 3 to ensure is a guide 24 for the connecting shaft 3 provided, for example, of the housing 7 is formed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2022959 A2 [0005]

Claims

Multi-link crank drive ( 2 ) for an internal combustion engine ( 1 ), with at least one coupling member mounted on a crank pin of a crankshaft and at least one rotatable on a connecting shaft ( 3 ) Anlenkpleuelstange mounted ( 5 ), wherein the coupling member pivotally connected to a piston connecting rod of a piston of the internal combustion engine ( 1 ) and the Anlenkpleuelstange ( 5 ), characterized in that the articulation shaft ( 3 ) for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine ( 1 ) perpendicular to its longitudinal central axis ( 4 ) along an adjustment path ( 6 ) is displaceable.

Multi-link crank drive according to claim 1, characterized in that the adjustment path ( 6 ) at least partially, in particular over its entire extension, straight.

Multi-link crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the articulated connecting rod ( 5 ) coaxial with the longitudinal central axis ( 4 ) of the connecting shaft ( 3 ) on the connecting shaft ( 3 ) is stored.

Multi-link crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the articulation shaft ( 3 ) in a housing ( 7 ), which is a guide of the articulation shaft ( 3 ) along the adjustment path ( 6 ).

More Crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 7 ) of a cylinder crankcase ( 8th ) of the internal combustion engine ( 1 ) is formed.

Multi-link crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that a connecting rod ( 14 ) on the one hand with the articulation shaft ( 3 ) and on the other hand with an adjusting spindle ( 10 ) is operatively connected, or that several Anlenkstangen ( 14 ) on the one hand at the articulation shaft ( 3 ) and on the other hand spaced from each other with the adjusting spindle ( 10 ) are operatively connected.

Multi-link crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting rod ( 14 ) via an adjusting nut ( 13 ) with the adjusting spindle ( 10 ) is in operative connection, or that the Anlenkstangen ( 14 ) in each case via an adjusting nut ( 13 ) with the adjusting spindle ( 10 ) are in operative connection.

Multi-link crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that between the adjusting spindle ( 10 ) and the connecting rod ( 14 ) there is a variable translation.

Internal combustion engine ( 1 ) with a multi-link crank drive ( 2 ), in particular a multi-link crank drive ( 2 ) according to one or more of the preceding claims, wherein the multi-link crank drive ( 2 ) via at least one rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft coupling member and at least one rotatable to a link shaft ( 3 ) mounted articulated connecting rod ( 5 ), wherein the coupling member pivotally connected to a piston connecting rod of a piston of the internal combustion engine ( 1 ) and the Anlenkpleuelstange ( 5 ), characterized in that the articulation shaft ( 3 ) for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine ( 1 ) perpendicular to its longitudinal central axis ( 4 ) along an adjustment path ( 6 ) is displaceable.

Method for operating a multi-link crank drive ( 2 ), in particular a multi-link crank drive ( 2 ) according to one or more of the preceding claims, wherein the multi-link crank drive ( 2 ) via at least one rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft coupling member and at least one rotatable on a connecting shaft ( 3 ) mounted articulated connecting rod ( 5 ), wherein the coupling member pivotally connected to a piston connecting rod of a piston of the internal combustion engine and the Anlenkpleuelstange ( 5 ), characterized in that the articulation shaft ( 3 ) for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine ( 1 ) perpendicular to its longitudinal central axis ( 4 ) along an adjustment path ( 6 ) can be relocated.