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Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung für einen ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisenden Zylinder einer Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1.
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Eine solche Kolbenanordnung für einen ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisenden Zylinder einer beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise der
DE 10 2011 115 415 A1 , der
DE 10 2011 115 417 A1 und der
DE 10 2014 009 484 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Kolbenanordnung umfasst dabei wenigstens einen Kolben, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder anordenbar ist. Ferner umfasst die Kolbenanordnung einer Einrichtung zum variablen Einstellen des Kompressionsverhältnisses des Zylinders, wobei das Kompressionsverhältnis auch als Verdichtungsverhältnis oder aber als ε bezeichnet wird. Außerdem umfasst die Kolbenanordnung einen mit dem Kolben über jeweilige Verbindungsbereiche gekoppelten Kolbenbolzen, über welchen der Kolben mit einem Pleuel der Hubkolbenmaschinen koppelbar ist. Dabei umfasst die Einrichtung den Kolbenbolzen, welcher wenigstens einen bezogen auf den Verbindungsbereich des Kolbenbolzens exzentrisch angeordnetes Exzenterelement aufweist, über das der Kolbenbolzen mit dem Pleuel koppelbar ist. Dabei ist zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses der Kolbenbolzen relativ zu dem Kolben zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Drehstellungen verdrehbar. Mit anderen Worten, wird der Kolbenbolzen relativ zu dem Kolben und relativ zu dem Pleuel gedreht, so wird dadurch das Kompressionsverhältnis variiert, das heißt eingestellt.
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Dadurch, dass das Exzenterelement bezogen auf den Verbindungsbereich des Kolbenbolzens exzentrisch angeordnet ist, wird – wenn der Kolbenbolzen relativ zu dem Kolben und relativ zu dem Pleuel gedreht wird – eine translatorische Bewegung, das heißt eine Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu dem Pleuel bewirkt, wobei durch diese Verschiebung des Kolbens relativ zu dem Pleuel das Kompressionsverhältnis (Verdichtungsverhältnis) variiert, das heißt eingestellt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Einstellung des Kompressionsverhältnisses realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kolbenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Kolbenanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Kompressionsverhältnis auf besonders vorteilhafte und insbesondere präzise Weise eingestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einrichtung wenigstens zwei an dem Kolben verschwenkbar gehaltene Klinken umfasst. Die Klinken sind jeweils zwischen den wenigstens einer Arretierstellung und wenigstens einer Freigabestellung relativ zu dem Kolben verschwenkbar. Die Arretierstellung dient dem Arretieren des Kolbenbolzens in seiner jeweiligen Drehstellung. Mit anderen Worten ist der Kolbenbolzen mittels der jeweiligen, sich in der Arretierstellung befindenden Klinke in der jeweiligen Drehstellung relativ zu dem Kolben arretierbar und dadurch gegen eine unerwünschte Drehung relativ zu dem Kolben gesichert.
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In der Freigabestellung gibt die jeweilige Klinke eine Drehung des Kolbenbolzens frei, sodass der Kolbenbolzen von einer der Drehstellungen in die jeweils andere Drehstellung gedreht werden. Somit kann in der jeweiligen Freigabestellung der jeweiligen Klinke das Kompressionsverhältnis beziehungsweise dessen Wert verändert, das heißt eingestellt werden. Ferner umfasst die Einrichtung erfindungsgemäß wenigstens einen an dem Kolbenbolzen verschiebbar gehaltenen Schieber, mittels welchem die jeweilige Klinke aus der jeweiligen Arretierstellung in die jeweilige Freigabestellung verschwenkbar ist. Unter dem Verschwenken der jeweiligen Klinke aus der Arretierstellung in die Freigabestellung ist ein Entriegeln der jeweiligen Klinke zu verstehen. Durch Entriegeln der jeweiligen Klinke wird eine Drehung des Kolbenbolzens relativ zu dem Kolben zugelassen, sodass der Kolbenbolzen aus einer der Drehstellungen in die jeweils andere Drehstellung gedreht werden kann.
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Mittels der Klinken kann der Kolbenbolzen in der jeweiligen Drehstellung sicher arretiert werden, sodass dadurch das jeweilige Kompressionsverhältnis beziehungsweise ein jeweiliger Wert des Kompressionsverhältnisses sicher und fest eingestellt ist. Die jeweilige Arretierstellung der jeweiligen Klinke ist beispielsweise eine Verriegelungsposition, welche eindeutig vorgegeben ist, um dadurch das Kompressionsverhältnis eindeutig und präzise einstellen zu können. Ferner kann auch eine jeweilige Entriegelungsposition des Schiebers und der jeweiligen Klinke definiert werden, sodass durch Verschieben des Schiebers in die Entriegelungsposition die jeweilige Klinke definiert entriegelt werden kann. Dadurch kann das Kompressionsverhältnis beziehungsweise dessen Wert bedarfsgerecht eingestellt werden.
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Die Verwendung der als Sperrklinken fungierenden Klinken hat den Vorteil, dass ein Axialausgleich zwischen dem Kolbenbolzen und den Klinken entfallen beziehungsweise vermieden kann. Somit ist die Einrichtung unempfindlich gegenüber Axialtoleranzen. Darüber hinaus ist es möglich, die Einrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem nur geringen Änderungsaufwand und somit mit nur geringen Kosten in herkömmliche Kolben oder Kolbenanordnungen zu integrieren, um dadurch das Verdichtungsverhältnis variabel einstellen zu können. Darüber hinaus können Abstützkräfte besonders gering gehalten werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Kolbenanordnung für einen ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisenden Zylinders einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine, mit einem Kolben, und mit einer Einrichtung zum variablen Einstellen des Kompressionsverhältnisses des Zylinders, wobei die Einrichtung einen Kolbenbolzen, an dem Kolben verschwenkbar gehaltene Klinken und wenigstens einen an dem Kolben verschiebbar gehaltenen Schieber umfasst;
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2 eine weitere schematische Seitenansicht der Kolbenanordnung;
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3 eine weitere schematische Seitenansicht der Kolbenanordnung; und
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4 eine schematische Perspektivansicht des Kolbenbolzens.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Kolbenanordnung für einen ein veränderbares Kompressionsverhältnis aufweisenden Zylinder einer Hubkolbenmaschine, welche als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ausgebildet ist. Dabei ist das Kraftfahrzeug mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar. Das Kompressionsverhältnis wird auch als Verdichtungsverhältnis bezeichnet, welches variabel einstellbar, das heißt variierbar ist.
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Die Hubkolbenmaschine umfasst beispielsweise ein erstes Gehäuseelements in Form eines Zylindergehäuses, durch welches der Zylinder gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise ein zweites Gehäuseelement in Form eines Kurbelgehäuses. Das Kurbelgehäuse ist beispielsweise einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das Kurbelgehäuse als separat von dem Zylindergehäuse ausgebildetes und mit dem Zylindergehäuse verbundenes Bauteil ausgebildet ist. Die Hubkolbenmaschine umfasst in ihrem fertig hergestellten Zustand ferner eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle, welche an dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist. Dabei weist die Kurbelwelle wenigstens einen Hubzapfen auf.
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Die Kolbenanordnung 10 umfasst einen Kolben 12, welcher im fertig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist. Ferner umfasst die Kolbenanordnung 10 einen besonders gut aus 4 erkennbaren Kolbenbolzen 14, über welchen der Kolben 12 mit einem Pleuel der Hubkolbenmaschine, insbesondere gelenkig, koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist. Somit ist der Kolben 12 über den Kolbenbolzen 14 und das Pleuel gelenkig mit dem Hubzapfen koppelbar beziehungsweise gekoppelt, da das Pleuel drehbar an dem Hubzapfen gelagert ist. Durch diese gelenkige Kopplung des Kolbens über den Kolbenbolzen 14 und das Pleuel mit der Kurbelwelle sind die translatorischen Bewegungen des Kolbens 12 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umwandelbar. Mit anderen Worten werden infolge der gelenkigen Kopplung des Kolbens 12 mit der Kurbelwelle die translatorischen Bewegungen des Kolbens 12 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt.
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Die Kolbenanordnung 10 umfasst ferner eine im Ganzen mit 16 bezeichnete Einrichtung zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses des Zylinders, wobei die Einrichtung 16 den Kolbenbolzen 14 umfasst. Der Kolbenbolzen 14 ist mit dem Kolben 12 über jeweilige Verbindungsbereiche 22 und 24 gekoppelt, wobei der Kolbenbolzen 14 die Verbindungsbereiche 22 und der Kolben 12 den Verbindungsbereich 24 aufweist. Im fertig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine sind die Verbindungsbereiche 22 beispielsweise zumindest teilweise in jeweiligen Verbindungsbereichen des Kolbens 12 aufgenommen, wobei von diesen Verbindungsbereichen des Kolbens 12 der in 1 mit 24 bezeichnete Verbindungsbereich erkennbar ist. Die Verbindungsbereiche des Kolbens 12 sind beispielsweise durch jeweilige Aufnahmen für die Verbindungsbereiche 22 des Kolbenbolzens 14 gebildet.
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Ferner umfasst der Kolbenbolzen 14 wenigstens ein bezogen auf die Verbindungsbereiche 22 des Kolbenbolzens 14 exzentrisch angeordnetes Exzenterelement 26, über das der Kolbenbolzen 14 mit dem Pleuel, insbesondere gelenkig, koppelbar beziehungsweise gekoppelt wird. Zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses (Kompressionsverhältnisses) wird der Kolbenbolzen 14 relativ zu dem Kolben 12 und relativ zu dem Pleuel gedreht. Beispielsweise ist das Exzenterelement 26 zumindest teilweise in einem Pleuelauge des Pleuels angeordnet. Da das Exzenterelement 26 bezogen auf die Verbindungsbereiche 22 exzentrisch angeordnet ist, wird eine translatorische Bewegung, das heißt eine Verschiebung des Kolbens 12 relativ zu dem Pleuel bewirkt, wenn der Kolbenbolzen 14 relativ zu dem Kolben 12 und relativ zu dem Pleuel gedreht wird. Durch dieses Verschieben des Kolbens 12 relativ zu dem Pleuel wird das Verdichtungsverhältnis des Zylinders eingestellt, das heißt verändert beziehungsweise variiert.
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Dabei ist der Kolbenbolzen 14 zwischen wenigstens zwei Drehstellung relativ zu dem Kolben 12 drehbar, wobei in 1 beispielsweise eine erste der Drehstellungen gezeigt ist. In der ersten Drehstellung ist beispielsweise ein erstes Kompressionsverhältnis beziehungsweise ein erster Wert des Kompressionsverhältnisses eingestellt. In der zweiten Drehstellung ist beispielsweise ein von dem ersten Kompressionsverhältnis unterschiedliches, zweites Kompressionsverhältnis beziehungsweise ein von dem ersten Wert unterschiedlicher zweiter Wert des Kompressionsverhältnisses eingestellt. Beispielsweise ist der erste Wert größer als der zweite Wert.
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Um nun das Verdichtungsverhältnis auf besonders vorteilhafte und insbesondere einfache und präzise Weise einstellen zu können, umfasst die Einrichtung 16 wenigstens zwei Klinken 28 und 30, welche verschwenkbar an dem Kolben 12 gehalten sind. Dabei sind die Klinken 28 und 30 jeweils zwischen wenigstens einer in 1 gezeigten Arretierstellungen und wenigstens einer Freigabestellung relativ zu dem Kolben 12 verschwenkbar. Die jeweilige Arretierstellung wird zum Arretieren des Kolbenbolzens 14 in seiner jeweiligen Drehstellung genutzt. Beispielsweise ist die Klinke 28 der ersten Drehstellung zugeordnet. Befindet sich somit der Kolbenbolzen 14 in der ersten Drehstellung und befindet sich dabei die Klinke 28 in ihrer Arretierstellung, so ist der Kolbenbolzen 14 mittels der Klinke 28 in der ersten Drehstellung relativ zu dem Kolben 12 arretiert. Somit ist der Kolbenbolzen 14 mittels der Klinke 28 gegen eine Drehung relativ zu dem Kolben 12 gesichert, sodass das erste Kompressionsverhältnis beziehungsweise der erste Wert des Kompressionsverhältnisses sicher und fest eingestellt ist.
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Befindet sich der Kolbenbolzen 14 beispielsweise in seiner zweiten Drehstellung und befindet sich dabei die Klinke 30 in ihrer Arretierstellung, so ist der Kolbenbolzen 14 mittels der Klinke 30 in der zweiten Drehstellung relativ zum Kolben 12 arretiert. Somit ist der Kolbenbolzen 14 gegen eine Relativdrehung zum Kolben 12 mittels der Klinke 30 gesichert. Dadurch ist das zweite Kompressionsverhältnis beziehungsweise der zweite Wert sicher und fest eingestellt. Die Klinken 28 und 30 fungieren somit als Sperrklinken, mittels welchem der Kolbenbolzen 14 in der jeweiligen Drehstellung arretierbar ist.
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Ferner umfasst die Einrichtung 16 einen an dem Kolbenbolzen 14 verschiebbar gehaltenen Schieber 32, welcher beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Kolbenbolzen 14 aufgenommen ist. Mittels des Schiebers 32 sind die Klinken 28 und 30 aus der jeweiligen Arretierstellung in die jeweilige Freigabestellung verschwenkbar. Wird beispielsweise der Schieber 32 bezogen auf die Bildebenen von 1 nach rechts relativ zu dem Kolbenbolzen 14 verschoben, so wird dadurch die Klinke 28 mittels des Schiebers 32 aus der Arretierstellung in die Freigabestellung bewegt, wodurch die Klinke 28 entriegelt wird.
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Wird hingegen beispielsweise der Schieber 32 bezogen auf die Bildebene von 1 nach links relativ zu dem Kolbenbolzen 14 verschoben, so wird dadurch beispielsweise die Klinke 30 aus ihrer Arretierstellung in ihre Freigabestellung verschwenkt, das heißt entriegelt. 1 zeigt den Schieber 32 beispielsweise in einer Ruhestellung des Schiebers 32, wobei die Ruhestellung auch als Ausgangsstellung bezeichnet wird.
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Der Schieber 32 ist vorliegend als bistabiler Schieber ausgebildet und dabei zwischen zwei voneinander unterschiedlichen Schiebestellungen relativ zu dem Kolbenbolzen 14 verschiebbar. Dabei ist eine Arretiereinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Schieber 32 genau in den jeweiligen Schiebestellungen relativ zum Kolbenbolzen 14 arretierbar ist. Die Arretiereinrichtung umfasst dabei beispielsweise wenigstens eine Kugel, wenigstens eine Feder und wenigstens eine Ausnehmung, wobei die Feder einerseits an der Kugel und andererseits an dem Kolben 12 oder an dem Kolbenbolzen 14 abgestützt ist. In der jeweiligen Schiebestellung kann die Kugel beispielsweise in die korrespondierende Ausnehmung zumindest teilweise eingreifen, wobei die Kugel beispielsweise mittels der Feder in die Ausnehmung bewegt und in zumindest teilweise in Eingriff mit der Ausnehmung gehalten wird. Somit wirkt in der jeweiligen Schiebestellung die Kugel sowohl mit dem Schieber 32 als auch mit dem Kolbenbolzen 14 zusammen, sodass der Schieber 32 unter Vermittlung der Kugel in der jeweiligen Schiebestellung an dem Kolbenbolzen 14 arretiert ist. Die Schiebestellungen des Schiebers 32 sind somit bistabile Zustände, welche mittels Kugel und Feder fixiert werden.
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In Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass der jeweiligen, als Sperrklinke fungierenden Klinke 28 beziehungsweise 30 ein Federelement zugeordnet ist, wobei in 4 das der Klinke 28 zugeordnete und mit 34 bezeichnete Federelement erkennbar ist. Das jeweilige Federelement ist zumindest in der jeweiligen Freigabestellung der jeweiligen Klinke 28 beziehungsweise 30 gespannt und stellt somit eine Federkraft bereit, mittels welcher die jeweilige Klinke 28 beziehungsweise 30 aus der Freigabestellung in die Arretierstellung bewegbar ist. Vorzugsweise ist das jeweilige Federelement auch in ihrer Arretierstellung noch etwas gespannt, sodass die jeweilige Klinke 28 beziehungsweise 30 mittels des jeweiligen Federelements sicher in der Arretierstellung gehalten wird.
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Um den Schieber 32 zu verschieben, ist eine Stelleinrichtung 36 vorgesehen, welche eine Steuergabel 38 aufweist. Die Steuergabel 38 umfasst dabei Zinken 40 und 42, welche auch als Nasen bezeichnet werden. Die Stelleinrichtung 36 und somit die Nasen beziehungsweise Zinken 40 und 42 sind beispielsweise senkrecht zur Drehachse relativ zu dem Zylindergehäuse bewegbar, insbesondere verschiebbar, wobei die Stelleinrichtung 36 beispielsweise eine Ansteuerung ist, welche in dem Zylindergehäuse aufgenommen sein kann.
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Der Schieber 32 ist dabei zumindest teilweise zwischen die Zinken 40 und 42 bewegbar. Der Kolben 12 ist in dem Zylinder zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegbar. Vorzugsweise erfolgt eine Ansteuerung des Schiebers 32 in dem unteren Totpunkt beziehungsweise im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 12, sodass der Schieber 32 beispielsweise zumindest in dem unteren Totpunkt des Kolbens 12 zwischen den Zinken 40 und 42 angeordnet ist. Befindet sich der Schieber 32 zumindest mittelbar und zumindest teilweise zwischen den Zinken 40 und 42, und wird dann die Stelleinrichtung 36 relativ zu dem Kolben 12 verschoben, so kann dadurch der Schieber 32 beispielsweise aus der Ruhestellung in die jeweilige Schiebestellung bewegt werden.
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Wird die Stelleinrichtung 36 beispielsweise bezogen auf die Bildebene von 2 nach rechts bewegt, so kommt beispielsweise der Zinken 40 in Stützanlage mit dem Schieber 32, wodurch der Schieber 32 aus der Ruhestellung in eine erste der Schiebestellungen bewegt wird. Dadurch kommt der Schieber 32 in Stützanlage mit der Klinke 28, sodass die Klinke 28 entriegelt wird. Wird beispielsweise die Stelleinrichtung 36 bezogen auf die Bildebene in 2 nach links bewegt, so kommt beispielsweise der Zinken 42 in Stützanlage mit dem Schieber 32, sodass der Schieber 32 aus der Ruhestellung in die zweite Schiebestellung bewegt wird. Dadurch kommt der Schieber 32 in Stützanlage mit der Klinke 30, wodurch die Klinke 30 entriegelt wird. Durch das Entriegeln der jeweiligen Klinke 28 beziehungsweise 30 lassen die Klinken 28 und 30 ein freies Drehen des Kolbenbolzens 14 relativ zum Kolben 12, wodurch das Verdichtungsverhältnis eingestellt beziehungsweise variiert wird.
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Vorliegend ist die Drehung beziehungsweise Drehbarkeit des Kolbenbolzens 14 relativ zu dem Kolben 12 nach dem Entriegeln der jeweiligen Klinke 28 beziehungsweise 30 begrenzt, und zwar vorliegend auf 180°. Mit anderen Worten ist der Kolbenbolzen 14 nach dem Entriegeln der jeweiligen Klinke 28 beziehungsweise 30 um einen Drehwinkel drehbar, wobei dieser Drehwinkel vorliegend auf beispielsweise 180° begrenzt ist. Zum Begrenzen des Drehwinkels des Kolbenbolzens 14 ist beispielsweise eine aus 3 und 4 erkennbare Halteplatte 44 vorgesehen, welche beispielsweise an dem Kolben 12 gehalten ist. Die Halteplatte 44 bildet jeweilige Anschläge 46 und 48, wobei der Kolbenbolzen 14 einen Anschlag 50 aufweist. Wird beispielsweise die Klinke 30 entriegelt, so kann sich der Kolbenbolzen 14 aus der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung beziehungsweise in Richtung der ersten Drehstellung solange bewegen, bis der Anschlag 50 in Stützanlage mit dem korrespondierenden Anschlag 46 kommt. Wird demgegenüber die Klinke 28 entriegelt, so kann sich der Kolbenbolzen 14 beispielsweise aus der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung beziehungsweise in Richtung der zweiten Drehstellung solange bewegen, bis der Anschlag 50 in Stützanlage mit dem Anschlag 48 kommt.
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Ferner umfasst die Einrichtung 16 einen aus 2 erkennbaren Auswerfer 52, mittels welchem der Schieber 32 beispielsweise wieder in seine als Ausgangsposition ausgebildete Ruhestellung zurückbewegt werden kann. Dadurch kann die jeweils gegenüberliegende Klinke 28 beziehungsweise 30 einrasten und den Kolbenbolzen 14 fixieren. Zur erneuten Feststellung des Verdichtungsverhältnisses wird die als Ansteuerschieber ausgebildete Stelleinrichtung 36 verschoben, um dadurch den Schieber 32 aus der Ruhestellung in die jeweilige Schiebestellung zu verschieben, wodurch die jeweilige Klinke 28 beziehungsweise 30 ausgedrückt, das heißt entriegelt wird. Dann kann sich der Kolbenbolzen 14 wieder drehen. Wenn der Schieber 32 am Auswerfer 52 vorbeistreicht, kommt der Schieber 32 beispielsweise in formschlüssige Zusammenwirken mit dem Auswerfer 52, wodurch der Schieber 32 wieder in seine Ausgangsposition (auf Ruhestellung) zurückbewegt wird.
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Der Kolben 12 ist entlang einer Bewegungsrichtung in dem Zylinder translatorisch bewegbar. Aus 2 ist erkennbar, dass die als Nasen ausgebildeten Zinken 40 und 42 unterschiedliche, entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens 12 verlaufende Höhen beziehungsweise Erstreckungen aufweisen. Diese unterschiedlichen Höhen der als Ansteuernasen fungierenden Zinken 40 und 42 berücksichtigen die beiden Drehstellungen und somit die beiden Betriebszustände hinsichtlich des unterschiedlichen Kompressionsverhältnisses.
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Da der Kolbenbolzen 14 genau in den zwei Drehstellungen arretierbar ist, sind genau zwei unterschiedliche Werte des Kompressionsverhältnisses fest einstellbar. Somit ist der Kolbenbolzen 14 als zweistufiger Kolbenbolzen ausgebildet, wobei das Kompressionsverhältnis zweistufig variierbar beziehungsweise einstellbar ist. Die Ansteuerung erfolgt vorzugsweise außerhalb einer Zylinderlaufbahn, an welcher der Kolben 12 abstützbar ist. Ferner kann eine zentrale oder zylinderindividuelle Aktorik Verwendung finden, um beispielsweise dann, wenn die Hubkolbenmaschine mehrere Kolbenanordnungen umfasst, die jeweiligen Schieber gemeinsam oder unabhängig voneinander zu verschieben. Bei einem Reihen-6-Zylindermotor und einem Reihen-4-Zylindermotor sind beispielsweise zwei Aktoren tätig. Bei einem Reihen-4-Zylindermotor werden beispielsweise die Schieber der Zylinder 1 und 4 und die Schieber der Zylinder 2 und 3 gemeinsam mittels eines jeweiligen Aktors verschoben. Bei einem Reihen-6-Zylindermotor werden beispielsweise die Schieber der Zylinder 1, 3 und 5 und die Schieber der Zylinder 2, 4 und 6 mittels eines jeweiligen Aktors gemeinsam verschoben.
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Die Ansteuerung beziehungsweise das Verschieben des Schiebers 32 erfolgt vorzugsweise im unteren Totpunkt, sodass der Schieber 32 beispielsweise zumindest im unteren Totpunkt zumindest teilweise zwischen den Zinken 40 und 42 befindet. Die Ansteuerung des Schiebers 32 kann einseitig erfolgen, wobei die Steuergabel 38 senkrecht zur Drehachse verschoben wird.
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Besonders gut aus 3 und 4 ist erkennbar, dass die Einrichtung 16 ferner eine einerseits mittelbar an dem Kolben 12 und andererseits mittelbar an dem Kolbenbolzen 14 abgestützte Drehfeder 54 umfasst, mittels welcher der Kolbenbolzen 14 relativ zu dem Kolben 12 in wenigstens eine Drehrichtung drehbar ist. Dies bedeutet, dass die Drehfeder 54 die Drehung des Kolbenbolzens 14 relativ zu dem Kolben 12 unterstützt. Ist beispielsweise der erste Wert des Kompressionsverhältnisses größer als der zweite Wert, so wird mittels der Drehfeder 48 beispielsweise die Bewegung des Kolbenbolzens 14 in die erste Drehstellung unterstützt, in welcher der gegenüber dem zweiten Wert höhere erste Wert des Kompressionsverhältnisses eingestellt ist. Die Drehfeder 54 ist somit mit dem Kolbenbolzen 14 und dem Kolben 12 vorgespannt, und zwar in Richtung der ersten Drehstellung. Dabei nimmt die Halteplatte 44 die Drehfeder 54 auf. Ferner fixiert die Halteplatte 44 den Kolbenbolzen 14, sodass dieser nicht aus dem Kolben 12 herausrutschen kann.
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Um den Schieber 32 mittels der Stelleinrichtung 36, insbesondere mittels der Steuergabel 38, zu verschieben, weist der Schieber 32 beispielsweise eine Verschiebenase 33 auf, welche, beispielsweise im unteren Totpunkt des Kolbens 12, zumindest teilweise zwischen den Zinken 40 und 42 und somit in der Steuergabel 38 angeordnet ist. Der Schieber 32 ist beispielsweise entlang einer Schieberichtung relativ zu dem Kolbenbolzen 14 verschiebbar. Dabei ist die Verschiebenase 33 beispielsweise ein erster Längenbereich des Schiebers 32, wobei sich an den ersten Längenbereich ein zweiter Längenbereich anschließt. Der erste Längenbereich weist beispielsweise eine entlang der Schieberichtung verlaufende erste Erstreckung auf, wobei der zweite Teilbereich eine entlang der Schieberichtung verlaufende, zweite Erstreckung aufweist, welche größer als die erste Erstreckung ist. Dadurch kann die Verschiebenase 33 beispielsweise dann, wenn sich der Kolben in seinem unteren Totpunkt bewegt, besonders gut zwischen die Zinken 40 und 42 bewegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolbenanordnung
- 12
- Kolben
- 14
- Kolbenbolzen
- 16
- Einrichtung
- 18
-
- 20
-
- 22
- Verbindungsbereich
- 24
- Verbindungsbereich
- 26
- Exzenterelement
- 28
- Klinke
- 30
- Klinke
- 32
- Schieber
- 33
- Verschiebenase
- 34
- Federelement
- 36
- Stelleinrichtung
- 38
- Steuergabel
- 40
- Zinken
- 42
- Zinken
- 44
- Halteplatte
- 46
- Anschlag
- 48
- Anschlag
- 50
- Anschlag
- 52
- Auswerfer
- 54
- Drehfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011115415 A1 [0002]
- DE 102011115417 A1 [0002]
- DE 102014009484 A1 [0002]
