DE102016120927B4

DE102016120927B4 - Längenvariable Pleuelstange und Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung

Info

Publication number: DE102016120927B4
Application number: DE102016120927.9A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Ezaki; Yoshiro Kamo; Akio Kidooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: DE102016120927A1; JP2017106343A; JP6319279B2

Abstract

Längenvariable Pleuelstange (6), aufweisend:
einen Pleuelstangenkörper (31), der mit einer Kurbelaufnahmeöffnung (41) zum Halten eines Kurbelzapfens (22) versehen ist;
ein exzentrisches Element (32), das mit einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) zum Halten eines Kolbenbolzens (21) versehen ist und so am Pleuelstangenkörper (31) angebracht ist, dass es in der Lage ist, sich zu drehen, um so eine Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung (41) zu ändern;
einen Kolbenmechanismus (33) mit einem Hydraulikzylinder (33a), der am Pleuelstangenkörper (31) ausgebildet ist und mit Hydrauliköl beliefert wird, und einen Hydraulikkolben (33b), der aufgrund der Lieferung von Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder (33a) und der Abführung von Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder (33a) im Hydraulikzylinder (33a) gleitet und sich in Verbindung mit dem exzentrischen Element (32) bewegt;
einen Strömungsrichtungswechselmechanismus (35), der innerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er umgeschaltet werden kann zwischen einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Hydraulikzylinder (33a) zulässt, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder (33a) durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) von einem am Pleuelstangenkörper (31) ausgebildeten Auslass (37) aus nicht zulässt, und einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Hydraulikzylinder (33a) nicht zulässt, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder (33a) durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) vom Auslass (37) aus zulässt; und
einen Rückstromverhinderungsmechanismus (100), der innerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er eine Bewegung von Hydrauliköl vom Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Auslass (37) zulässt, aber eine Bewegung von Fluid vom Auslass (37) zum Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) nicht zulässt, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) im zweiten Zustand ist.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine längenvariable Pleuelstange und eine Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung, die eine längenvariable Pleuelstange aufweist
Technischer Hintergrund
Bereits bekannt ist eine Verbrennungskraftmaschine, die einen verdichtungsvariierenden Mechanismus aufweist, der eine mechanische Verdichtung in der Verbrennungskraftmaschine ändern kann. Als solch ein verdichtungsvariierender Mechanismus wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen. Von diesen kann einer genannt werden, der die effektive Länge einer in der Verbrennungskraftmaschine verwendeten Pleuelstange ändern kann (beispielsweise WO 2014/ 019 683 A1 und JP 2015 - 527 518 A ). In diesem Zusammenhang bedeutet „effektive Länge einer Pleuelstange“ die Länge zwischen einer Mitte einer Kurbelaufnahmeöffnung, die einen Kurbelzapfen aufnimmt, und einer Mitte einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung, die einen Kolbenbolzen aufnimmt. Wenn die effektive Länge einer Pleuelstange länger wird, wird ein Volumen einer Brennkammer, wenn der Kolben am oberen Totpunkt des Verdichtungshubs steht, kleiner, und daher wird die mechanische Verdichtung größer. Wenn die effektive Länge einer Pleuelstange kürzer wird, wird das Volumen der Brennkammer, wenn der Kolben am oberen Totpunkt des Verdichtungshubs steht, dagegen größer, und daher wird die mechanische Verdichtung geringer.
Als längenvariable Pleuelstange, deren effektive Länge geändert werden kann, ist eine bekannt, die mit einem Pleuelstangenkörper versehen ist, der ein kleines Ende aufweist, an dem ein exzentrisches Element (ein exzentrischer Schenkel oder eine exzentrische Hülse) vorgesehen ist, das sich in Bezug auf den Pleuelstangenkörper drehen kann (beispielsweise WO 2014/ 019 683 A1 ). Das exzentrische Element weist eine Kolbenbolzenaufnahmeöffnung auf, die den Kolbenbolzen aufnimmt. Diese Kolbenbolzenaufnahmeöffnung ist so vorgesehen, dass sie in Bezug auf eine Drehachse des exzentrischen Elements versetzt ist. Bei einer solchen längenvariablen Pleuelstange kann die effektive Länge der Pleuelstange entsprechend geändert werden, wenn die Drehposition des exzentrischen Elements geändert wird.
Darüber hinaus offenbart die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2015 122 451 A1 eine Pleuelstange mit variabler Länge, die die effektive Länge ändern kann, mit einem Pleuelstangenkörper, einem exzentrischen Glied, das an dem kleinen Ende des Pleuelstangenkörpers angebracht ist, um in der Lage zu sein, sich zu drehen und das die effektive Länge einer Pleuelstange mit variabler Länge ändert, wenn es gedreht wird, einem Kolbenmechanismus, der einen hydraulischen Zylinder, der in dem Pleuelstangenkörper bereitgestellt ist, und einen hydraulischen Kolben, der in dem hydraulischen Zylinder gleitet, hat, einem Richtungsschaltmechanismus, der zwischen Lieferung und Abgabe von hydraulischem Fluid an bzw. von dem hydraulischen Zylinder schaltet, und einer hydraulischen Fluidversorgungsquelle, die den hydraulischen Zylinder mit hydraulischem Fluid beliefert. Der Kolbenmechanismus ist konfiguriert, so dass das exzentrische Glied in eine Richtung dreht, falls hydraulisches Fluid an den hydraulischen Zylinder geliefert wird, und so, dass das exzentrische Glied in die andere Richtung dreht, falls hydraulisches Fluid von dem hydraulischen Zylinder abgegeben wird.
Weiter offenbart die DE 31 48 193 A1 eine Kolbenbrennkraftmaschine, deren Zylinder jeweils einen in Abhängigkeit von der Belastung veränderlichen Verdichtungsraum aufweisen, wobei deren Kolben jeweils in gelenkiger Verbindung mit einem Stellhebel stehen, an dem das kleine Auge der am Kurbelzapfen angreifenden Pleuelstange angelenkt ist und dessen eines Hebelende durch eine Gelenkstange mit einem Stellkolben eines Stellzylinders verbunden ist, dem ein Druckmittel zugeführt wird, das durch ein Druckregelventil aus dem Stellzylinder abfließen kann, wobei das andere Hebelende des Stellhebels einen zylindrischen Ansatz aufweist, mit dem der Stellhebel im kleinen Pleuelauge drehbar gelagert ist und in dem der Kolbenbolzen exzentrisch angeordnet ist, und wobei ferner der Stellzylinder vom Schaft der Pleuelstange gebildet wird.
Darüber hinaus ist eine bekannte Vorrichtung für ein variables Verdichtungsverhältnis einer Verbrennungskraftmaschine in der US 2 989 954 A beschrieben.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der längenvariablen Pleuelstange, die in der WO 2014/ 019 683 A1 beschrieben ist, ist ein Kolbenmechanismus mit dem exzentrischen Element verbunden. Das exzentrische Element wird durch Liefern von Hydrauliköl zum Kolbenmechanismus und durch Abführen von Hydrauliköl aus dem Kolbenmechanismus in zwei Richtungen gedreht. Wenn Luft in das Hydrauliköl im Kolbenmechanismus strömt, kann es in diesem Fall leicht passieren, dass die Drehstellung des exzentrischen Elements nicht richtig gesteuert werden kann.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben gefunden, dass insbesondere dann, wenn der Auslass zum Abführen des Hydrauliköls aus dem Kolbenmechanismus zur Atmosphäre hin offen ist, Luft aus dem Auslass in den Lieferweg des Hydrauliköls strömt, nachdem das Hydrauliköl abgeführt worden ist, und infolgedessen Luft in den Kolbenmechanismus strömt.
Angesichts des geschilderten Problems ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Unterdrückung des Einströmens von Luft aus einem Hydraulikölauslass in einen Lieferweg des Hydrauliköls in einer längenvariablen Pleuelstange, deren effektive Länge durch Liefern des Hydrauliköls zu einem Kolbenmechanismus und Abführen des Hydrauliköls aus dem Kolbenmechanismus geändert wird.
Lösung des Problems
Um das genannte Problem zu lösen, wird in einer ersten Erfindung eine längenvariable Pleuelstange angegeben, die aufweist: einen Pleuelstangenkörper, der mit einer Kurbelaufnahmeöffnung zum Halten eines Kurbelzapfens versehen ist; ein exzentrisches Element, das mit einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung zum Halten eines Kolbenbolzens versehen ist und am Pleuelstangenkörper so angebracht ist, dass es in der Lage ist, sich zu drehen, um eine Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung und einer Mitte der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung zu ändern; einen Kolbenmechanismus, der einen am Pleuelstangenkörper ausgebildeten Hydraulikzylinder, der mit Hydrauliköl beliefert wird, und einen Hydraulikkolben aufweist, der aufgrund der Lieferung von Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder und der Abführung von Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder im Hydraulikzylinder gleitet und sich in Verbindung mit dem exzentrischen Element bewegt; einen Strömungsrichtungswechselmechanismus, der innerhalb des Pleuelstangenkörpers angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er umgeschaltet werden kann zwischen einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus zum Hydraulikzylinder gestattet, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus von einem am Pleuelstangenkörper ausgebildeten Auslass aus nicht zulässt, und einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung des Hydrauliköls durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus zum Hydraulikzylinder nicht zulässt, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus vom Auslass aus zulässt; und einen Rückstromverhinderungsmechanismus, der innerhalb des Pleuelstangenkörpers angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er eine Bewegung des Hydrauliköls aus dem Strömungsrichtungswechselmechanismus zum Auslass zulässt, aber eine Bewegung des Fluids vom Auslass zum Strömungsrichtungswechselmechanismus nicht zulässt, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus im zweiten Zustand ist.
In einer zweiten Erfindung beträgt die Zahl der Kolbenmechanismen gemäß der ersten Erfindung eins.
In einer dritten Erfindung umfasst der Rückstromverhinderungsmechanismus gemäß der ersten oder der zweiten Erfindung einen Rückstromverhinderungszapfen, und der Rückstromverhinderungszapfen ist dafür ausgelegt, sich parallel zu einer Achse der Kurbelaufnahmeöffnung zu bewegen, wenn er die Bewegung des Hydrauliköls vom Strömungsrichtungswechselmechanismus zum Auslass zulässt.
In einer vierten Erfindung umfasst der Rückstromverhinderungsmechanismus gemäß der dritten Erfindung eine Vorspannfeder, und der Rückstromverhinderungszapfen und die Vorspannfeder sind so gestaltet, dass eine Stirnfläche des Rückstromverhinderungszapfens aufgrund einer Vorspannkraft der Vorspannfeder einen Ölweg verschließt, der den Strömungsrichtungswechselmechanismus und den Auslass verbindet.
In einer fünften Erfindung ist der Strömungsrichtungswechselmechanismus gemäß einer der Erfindungen eins bis vier in einer axialen Richtung des Pleuelstangenkörpers zwischen dem Hydraulikzylinder und der Kurbelaufnahmeöffnung angeordnet und der Rückstromverhinderungsmechanismus ist in der axialen Richtung des Pleuelstangenkörpers zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Strömungsrichtungswechselmechanismus angeordnet.
In einer sechsten Erfindung weist der Strömungsrichtungswechselmechanismus gemäß einer der Erfindungen eins bis fünf einen Schaltstift auf, der so gestaltet ist, dass er den ersten Zustand und den zweiten Zustand durch einen Öldruck, der von außerhalb des Pleuelstangenkörpers zugeführt wird, umschalten kann.
In einer siebten Erfindung weist die längenvariable Pleuelstange gemäß einer der Erfindungen eins bis sechs ferner eine Stoppvorrichtung auf, die so gestaltet ist, dass sie eine Stoppposition einer Drehbetätigung des exzentrischen Elements in einer Richtung durch Öldruck, der von außerhalb des Pleuelstangenkörpers geliefert wird, in zwei Stufen umschaltet.
In einer achten Erfindung wird eine Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung angegeben, die in der Lage ist, eine mechanische Verdichtung zu ändern, und die eine längenvariable Pleuelstange der ersten bis fünften Erfindungen aufweist, wobei die längenvariable Pleuelstange die mechanische Verdichtung durch Ändern einer Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung ändert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Einströmen von Luft aus einem Hydraulikölauslass in einen Hydrauliköllieferweg in einer längenvariablen Pleuelstange, deren effektive Länge durch Liefern des Hydrauliköls zu einem Kolbenmechanismus und Abführen des Hydrauliköls aus dem Kolbenmechanismus geändert wird, zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische perspektivische Zerlegungsdarstellung der Umgebung eines Endteils des Pleuelstangenkörpers, der einen kleinen Durchmesser aufweist.
5 ist eine schematische perspektivische Zerlegungsdarstellung einer Umgebung eines Endteils eines Pleuelstangenkörpers, der einen kleinen Durchmesser aufweist.
6A ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6B ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Pleuelstange, in der die Region, in der ein Strömungsrichtungswechselmechanismus und ein Rückstromverhinderungsmechanismus vorgesehen sind, vergrößert dargestellt ist.
8A ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange entlang einer Linie A-A von 7.
8B ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange entlang einer Linie B-B von 7.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange entlang einer Linie C-C von 7.
10 ist eine schematische Darstellung, welche die Betriebsabläufe eines Strömungsrichtungswechselmechanismus und eines Rückstromverhinderungsmechanismus zeigt, wenn Öldruck von einer Öldrucklieferquelle zu einem Schaltstift geliefert wird.
11 ist eine schematische Darstellung, welche die Betriebsabläufe eines Strömungsrichtungswechselmechanismus und eines Rückstromverhinderungsmechanismus zeigt, wenn kein Öldruck von einer Öldrucklieferquelle zu einem Schaltstift geliefert wird.
12 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich 2, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht ähnlich 3, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Pleuelstange ähnlich 7, in der die Region, in der ein Strömungsrichtungswechselmechanismus und ein Rückstromverhinderungsmechanismus vorgesehen sind, vergrößert dargestellt ist.
15A ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange ähnlich 8A entlang einer Linie D-D von 14.
15B ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange ähnlich 8B entlang einer Linie E-E von 14.
16 ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange ähnlich 9 entlang einer Linie F-F von 14.
17A ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
17B ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
17C ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine längenvariable Pleuelstange gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
18 ist eine schematische Ansicht, welche die Betriebsabläufe eines Strömungsrichtungswechselmechanismus, eines Rückstromverhinderungsmechanismus und einer Stoppvorrichtung erläutert.
19 ist eine Ansicht, welche die Betriebsabläufe eines Strömungsrichtungswechselmechanismus, eines Rückstromverhinderungsmechanismus und einer Stoppvorrichtung erläutert.
20 ist eine Ansicht, welche die Betriebsabläufe eines Strömungsrichtungswechselmechanismus, eines Rückstromverhinderungsmechanismus und einer Stoppvorrichtung erläutert.
21 ist eine Ansicht, welche die Gestaltung einer längenvariablen Pleuelstange erläutert, die mit zwei Kolbenmechanismen ausgestattet ist.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Man beachte, dass in der folgenden Erläuterung ähnlichen Bauteilen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind.
<Erste Ausführungsform>
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1-11 eine längenvariable Pleuelstange gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
<Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung>
1 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 gibt 1 eine Verbrennungskraftmaschine an. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist auf: ein Kurbelgehäuse 2, einen Zylinderblock 3, einen Zylinderkopf 4, einen Kolben 5, eine längenvariable Pleuelstange 6, eine Brennkammer 7, eine mittig an der Oberseite der Brennkammer 7 angeordnete Zündkerze 8, ein Ansaugventil 9, eine Ansaugnockenwelle 10, eine Ansaugöffnung 11, ein Abgasventil 12, eine Abgasnockenwelle 13 einen und Abgasauslass 14.
Die längenvariable Pleuelstange 6 ist an einem kleinen ihrer Enden durch einen Kolbenbolzen 21 mit dem Kolben 5 verbunden und ist an einem großen ihrer Enden mit einem Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle verbunden. Die längenvariable Pleuelstange 6 kann den Abstand von der Achse des Kolbenbolzens 21 zur Achse des Kurbelzapfens 22, das heißt die effektive Länge ändern, wie weiter unten erläutert wird.
Wenn die effektive Länge der längenvariablen Pleuelstange 6 länger wird, wird die Länge vom Kurbelzapfen 22 zum Kolbenbolzen 21 länger, und daher wird das Volumen der Brennkammer 7, wenn der Kolben 5 am oberen Totpunkt steht, kleiner, wie von der durchgezogenen Linie in der Figur dargestellt ist. Aber obwohl sich die effektive Länge der längenvariablen Pleuelstange 6 ändert, ändert sich die Hublänge des Kolbens 5, der sich im Zylinder auf und ab bewegt, nicht. Daher ist dabei die mechanische Verdichtung in der Verbrennungskraftmaschine 1 größer.
Wenn die effektive Länge der längenvariablen Pleuelstange 6 dagegen kürzer wird, wird die Länge vom Kurbelzapfen 22 zum Kolbenbolzen 21 kürzer, und daher wird das Volumen der Brennkammer, wenn der Kolben 5 am oberen Totpunkt steht, größer, wie von der gestrichelten Linie in der Figur dargestellt ist. Wie oben erläutert, ist jedoch die Hublänge des Kolbens 5 konstant. Daher ist zu dabei die mechanische Verdichtung in der Verbrennungskraftmaschine 1 geringer.
<Gestaltung der längenvariablen Pleuelstange>
2 ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch die längenvariable Pleuelstange 6 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, während 3 eine seitliche Querschnittsansicht ist, die eine längenvariable Pleuelstange 6 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist die längenvariable Pleuelstange 6 auf: einen Pleuelstangenkörper 31, ein exzentrisches Element 32, das so am Pleuelstangenkörper 31 angebracht ist, dass es in der Lage ist sich zu drehen, einen Kolbenmechanismus 33, der am Pleuelstangenkörper 31 vorgesehen ist, und einen Strömungsrichtungswechselmechanismus 35, der den Strom des Hydraulikfluids zum Kolbenmechanismus 33 umschaltet.
Zunächst wird der Pleuelstangenkörper 31 erläutert. Der Pleuelstangenkörper 31 ist mit einer Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41, die den Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle aufnimmt, und einer Hülsenaufhahmeöffnung 42, welche die Hülse des später erläuterten exzentrischen Elements 32 aufnimmt, versehen. Die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 ist größer als die Hülsenaufhahmeöffnung 42, und daher wird das Ende des Pleuelstangenkörpers 31 auf der Seite, wo die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 vorgesehen ist, als großes Ende 31a bezeichnet, während das Ende des Pleuelstangenkörpers 31 auf der Seite, wo die Hülsenaufhahmeöffnung 42 vorgesehen ist, als kleines Ende 31b bezeichnet wird.
Man beachte, dass in dieser Beschreibung eine Achse X, die zwischen einer Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 (das heißt der Achse des Kurbelzapfens 22, der in der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 aufgenommen ist) und einer Mittelachse der Hülsenaufhahmeöffnung 42 (das heißt der Achse der Hülse, die in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 aufgenommen ist) (3) verläuft, das heißt die Linie, die durch die Mitte des Pleuelstangenkörpers 31 verläuft, als „Achse X der Pleuelstange 6 (des Pleuelstangenkörpers 31") bezeichnet wird. Das große Ende 31a und das kleine Ende 31b des Pleuelstangenkörpers 31 sind in der Richtung der X-Achse auf einander entgegengesetzten Seiten positioniert.
Ferner wird die Länge der Pleuelstange 6 in der Richtung, die senkrecht ist zur Achse X der Pleuelstange 6 und die senkrecht ist zur Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41, als „Breite der Pleuelstange 6“ bezeichnet. Außerdem wird die Länge der Pleuelstange 6 in der Richtung, die parallel ist zur Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41, als „Dicke der Pleuelstange 6“ bezeichnet. Wie aus 2 und 3 hervorgeht, ist die Breite des Pleuelstangenkörpers 31 im mittleren Teil zwischen dem großen Ende 31a und dem kleinen Ende 31b am geringsten. Ferner ist die Breite des großen Endes 31a größer als die Breite des kleinen Endes 31b. Dagegen ist die Dicke des Pleuelstangenkörpers 31 eine im Wesentlichen konstante Dicke, abgesehen von der Region, wo der Kolbenmechanismus 33 vorgesehen ist.
Nun wird das exzentrische Element 32 erläutert. 4 und 5 sind schematische perspektivische Darstellungen der Umgebung des kleinen Endes 31b des Pleuelstangenkörpers 31. In 4 und 5 ist das exzentrische Element 31 im zerlegten Zustand dargestellt. Wie in 2 bis 5 gezeigt ist, weist das exzentrische Element 32 auf: eine zylindrische Hülse 32a, die in einer im Pleuelstangenkörper 31 ausgebildeten Hülsenaufnahmeöffnung 42 aufgenommen wird; zwei erste Schenkel 32b, die von der Hülse 32a in einer Richtung der Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 ausgehen; und zwei zweite Schenkel 32c, die in der anderen Richtung der Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 (der Richtung, die der genannten einen Richtung im Allgemeinen entgegengesetzt ist) von der Hülse ausgehen. Die Hülse 32a kann sich in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 drehen, und daher wird das exzentrische Element 32 so angebracht, dass es in der Lage ist, sich in Bezug auf den Pleuelstangenkörper 31 im kleinen Ende 31b des Pleuelstangenkörpers 31 zu drehen. Die Drehachse des exzentrischen Elements 32 ist identisch mit der Mittelachse der Hülsenaufnahmeöffnung 42.
Der Endabschnitt des zweiten Schenkels 32c, der auf der von der Hülse 32a aus entgegengesetzten Seite positioniert ist, d.h. auf der Seite, die der Seite des ersten Schenkels entgegengesetzt ist, ist zum großen Ende 31a hin gebogen. Genauer ist in der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt des zweiten Schenkels 32c, der auf der von der Hülse 32a aus entgegengesetzten Seite positioniert ist, so ausgebildet, dass er sich in der tangentialen Richtung der Hülse 32a erstreckt.
Ferner ist die Hülse 32a des exzentrischen Elements 32 mit einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d versehen, die einen Kolbenbolzen 21 aufnimmt. Diese Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die zylindrische Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d weist eine Achse auf, die parallel ist zur Mittelachse der zylindrischen Form der Hülse 32a, ist aber so ausgebildet, dass sie nicht koaxial dazu wird. Daher ist die Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d von der Mitte der zylindrischen Außenform der Hülse 32a, d.h. der Drehachse des exzentrischen Elements 32 versetzt.
Genauer ist in der vorliegenden Ausführungsform die Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d von der Mitte der zylindrischen Außenform der Hülse 32a zur Seite des ersten Schenkels 32b hin versetzt. Wenn sich das exzentrische Element 32 dreht, ändert sich daher die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d in der Hülsenaufnahmeöffnung 42. Wenn die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d auf der Seite des großen Endes 31a in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 liegt, wird die effektive Länge der Pleuelstange 6 kürzer. Wenn die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d dagegen auf der zum großen Ende 31a entgegengesetzten Seite in der Hülsenaufhahmeöffnung 42 liegt, wird die effektive Länge der Pleuelstange länger. Daher ändert sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Drehen des exzentrischen Elements 32 die effektive Länge der Pleuelstange 6. Das heißt, das exzentrische Element 32 ist so am kleinen Ende 31b des Pleuelstangenkörpers 31 angebracht, dass es in der Lage ist sich zu drehen, um die effektive Länge der Pleuelstange 6 zu ändern.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3 der Kolbenmechanismus 33 erläutert. Der Kolbenmechanismus 33 weist auf: einen Hydraulikzylinder 33a, der im Pleuelstangenkörper 31 ausgebildet ist, einen Hydraulikkolben 33b, der im Hydraulikzylinder 33a gleitet, und eine Öldichtung 33c, die Hydrauliköl, das in den Hydraulikzylinder 33a geliefert wird, dicht abschließt. Der Hydraulikzylinder 33a ist in Bezug auf die Achse X der Pleuelstange 6 fast ganz oder aber ganz auf der Seite des ersten Schenkels 32b angeordnet. Ferner ist der Hydraulikzylinder 33a in einem gewissen Winkelmaß schräg in Bezug auf die X-Achse angeordnet, so dass er in der Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 umso weiter vorsteht, je näher er am kleinen Ende 31b liegt. Ferner ist der Hydraulikzylinder 33a über einen kolbenverbindenden Fluidweg 55 mit dem Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 verbunden. Man beachte, dass in 3 auch der Ölweg, der an einem anderen Querschnitt als dem Querschnitt, der in 3 gezeigt ist, ausgebildet ist, zur Orientierung durch die gestrichelte Linie gezeigt ist.
Der Hydraulikkolben 33b ist durch ein erstes Verbindungselement 45 mit dem ersten Schenkel 32b des exzentrischen Elements 32 verbunden. Der Hydraulikkolben 33b ist durch einen Stift so mit dem ersten Verbindungselement 45 verbunden, dass er in der Lage ist sich zu drehen. Der erste Schenkel 32b ist an dem Endteil, das der Seite, die mit der Hülse 32a verbunden ist, entgegengesetzt ist, durch einen Stift so mit dem ersten Verbindungselement 45 verbunden, dass er in der Lage ist sich zu drehen. Daher wird der Hydraulikkolben 33b in Verbindung mit dem exzentrischen Element 32 bewegt. Die Öldichtung 33c weist eine Ringform auf und ist am Umfang des unteren Abschnitts des Hydraulikkolbens 33b angebracht.
<Betätigung der längenvariablen Pleuelstange>
Nun werden unter Bezugnahme auf 6A und 6B die Betriebsabläufe des exzentrischen Elements 32 und des Kolbenmechanismus 33 erläutert. 6A zeigt den Zustand, wo Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder 33a des Kolbenmechanismus 33 geliefert wird. Dagegen zeigt 6B den Zustand, wo kein Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder 33a des Kolbenmechanismus 33 geliefert wird. Wie in 6A und 6B gezeigt ist, gleitet der Hydraulikkolben 33b durch die Lieferung von Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder 33a und die Abführung von Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder 33a innerhalb des Hydraulikzylinders 33a.
Wie weiter unten erläutert wird, wird hierbei der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 umgeschaltet zwischen einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 von einem am Pleuelstangenkörper 31 ausgebildeten Auslass 37 aus nicht zulässt, und einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a nicht zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vom Auslass 37 aus zulässt.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 die erste Stellung einnimmt, wie in 6A dargestellt ist, wird Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder 33a geliefert. Aus diesem Grund steigt der Hydraulikkolben 33b und der erste Schenkel 32b des exzentrischen Elements 32, der mit dem Hydraulikkolben 33b verbunden ist, steigt ebenfalls. Infolgedessen dreht sich in dem in 6A gezeigten Beispiel das exzentrische Element 32 in der Richtung des Pfeils in der Figur. Deswegen wird die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d höher. Daher wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, das heißt die effektive Länge der Pleuelstange 6 länger und erreicht in der Figur L1. Das heißt, wenn Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder 33a geliefert wird, wird die effektive Länge der Pleuelstange 6 länger. Man beachte, dass dabei bewirkt wird, dass die Drehbetätigung des exzentrischen Elements 32 in Richtung des Pfeils von 6A vom gebogenen Endteil des zweiten Schenkels 32c des exzentrischen Elements 32, das an die Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 stößt, angehalten wird.
Wenn sich in dem in 6A gezeigten Zustand der Kolben 5 innerhalb eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine 1 auf und ab bewegt und eine abwärts gerichtete Trägheitskraft auf den Kolben 5 wirkt, versucht der Hydraulikkolben 33b abzusteigen. Ferner versucht der Kolben 33b abzusteigen, wenn die Luft-Kraftstoff-Mischung innerhalb der Brennkammer 7 verbrennt und eine abwärts gerichtete Kraft auf den Kolben 5 wirkt. Jedoch lässt der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 die Abführung von Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder 33a nicht zu, so dass das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a gehalten wird. Infolgedessen wird die Position des Hydraulikkolbens 33b und dadurch auch die Drehstellung des exzentrischen Elements 32 gehalten.
Dagegen wird das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a aus dem Auslass 37 aus dem Pleuelstangenkörper 31 nach außen abgeführt, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist, der in 6B dargestellt ist. Aus diesem Grund sinkt der Hydraulikkolben 33b und der erste Schenkel 32b, der mit dem Hydraulikkolben 33b verbunden ist, sinkt ebenfalls. Infolgedessen wird in dem in 6B gezeigten Beispiel das exzentrische Element 32 in der Richtung des Pfeils in der Figur (in der Richtung, die dem Pfeil von 6A entgegengesetzt ist) gedreht. Deswegen wird die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d niedriger. Daher wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, das heißt die effektive Länge der Pleuelstange 6 in der Figur, zu L2, was kürzer ist als L1. Das heißt, wenn der Hydraulikzylinder 33a Hydrauliköl abführt, wird die effektive Länge der Pleuelstange 6 kürzer. Man beachte, dass dabei bewirkt wird, dass die Drehbetätigung des exzentrischen Elements 32 in Richtung des Pfeils von 6B vom Hydraulikkolben 33b aufgehalten wird, der am unteren Teil des Hydraulikzylinders 33a anstößt.
Wenn sich in dem in 6B gezeigten Zustand der Kolben 5 innerhalb des Zylinders der Verbrennungskraftmaschine 1 auf und ab bewegt und eine aufwärts gerichtete Trägheitskraft auf den Kolben 5 wirkt, versucht der Hydraulikkolben 33b zu steigen. Jedoch lässt der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 den Strom des Hydrauliköls zum Hydraulikzylinder 33a nicht zu, so dass kein Hydrauliköl mehr zum Hydraulikzylinder 33a geliefert wird. Aus diesem Grund wird im Hydraulikzylinder 33a ein Unterdruck erzeugt. Aufgrund dieses Unterdrucks wird die Position des Hydraulikkolbens 33b und dadurch auch die Drehstellung des exzentrischen Elements 32 gehalten.
Wie oben erläutert, ist es in der Pleuelstange 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Strömungsrichtungsumkehrmechanismus 35 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, wodurch die effektive Länge der Pleuelstange 6 zwischen L1 und L2 umgeschaltet wird. Infolgedessen kann in der Verbrennungskraftmaschine 1, in der die Pleuelstange 6 verwendet wird, die mechanische Verdichtung geändert werden.
<Gestaltung des Strömungsrichtungswechselmechanismus>
Nun wird unter Bezugnahme auf 7 und 8A und 8B die Gestaltung des Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 erläutert. 7 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6, in der die Region, in welcher der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 und der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 vorgesehen sind, vergrößert dargestellt ist. Man beachte, dass in 7 auch der Ölweg, der an einem anderen Querschnitt als dem Querschnitt, der in 7 gezeigt ist, ausgebildet ist, zur Orientierung durch die gestrichelte Linie gezeigt ist. Wie oben erläutert wurde, wird hierbei der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 umgeschaltet zwischen einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 von dem am Pleuelstangenkörper 31 ausgebildeten Auslass 37 aus nicht zulässt, und einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a verhindert, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vom Auslass 37 aus zulässt.
Wie in 7 dargestellt ist, weist der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zwei Schieberventile 71, 72 und ein einzelnes Rückschlagventil 63 auf. Die Schieberventile 71, 72 und das Rückschlagventil 63 sind innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet. Genauer sind die Schieberventile 71, 72 und das Rückschlagventil 63 in der X-Achsenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 gesehen zwischen dem Hydraulikzylinder 33a und der Kurbelaufnahmeöffnung 41 angeordnet. Ferner ist das Rückschlagventil 63 in der X-Achsenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 gesehen von den Schieberventilen 71, 72 aus zur Seite der Kurbelaufnahmeöffnung 41 hin angeordnet.
Ferner sind die beiden Schieberventile 71, 72 zu beiden Seiten der X-Achse des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet, während das Rückschlagventil 63 auf der X-Achse vorgesehen ist. Deswegen ist es möglich, der Verschlechterung des Gleichgewichts zwischen der linken und der rechten Seite des Pleuelstangenkörpers 31 aufgrund der Tatsache, dass die Schieberventile 71, 72 und das Rückschlagventil 63 im Pleuelstangenkörper 31 vorgesehen sind, entgegenzuwirken.
8A ist eine Querschnittsansicht der Pleuelstange 6 entlang der Linie A-A von 7, während 8B eine Querschnittsansicht der Pleuelstange 6 entlang der Linie B-B von 7 ist. Wie in 8A dargestellt ist, weisen die Schieberventile 71, 72 jeweils Schaltstifte 61, 62 auf. Die beiden Schaltstifte 61, 62 werden jeweils in röhrenförmigen Stiftaufnahmeräumen 64, 65 gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stiftaufnahmeräume 64, 65 so ausgebildet, dass ihre Achsen parallel zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 verlaufen. Die Schaltstifte 61, 62 können in den Stiftaufnahmeräumen 64, 65 in der Richtung gleiten, in der sich die Stiftaufnahmeräume 64, 65 erstrecken. Das heißt, die Schaltstifte 61, 62 sind so innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet, dass ihre Betätigungsrichtungen parallel werden zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41.
Ferner ist von den beiden Stiftaufnahmeräumen 64, 65 der erste Stiftaufnahmeraum 64, der den ersten Schaltstift 61 hält, wie in 8A dargestellt, als Stiftaufnahmeloch ausgebildet, das an einer Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 offen ist und an der anderen Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 geschlossen ist. Außerdem ist von den beiden Stiftaufnahmeräumen 64, 65 der zweite Stiftaufnahmeraum 65, der den zweiten Schaltstift 62 hält, wie in 8A dargestellt, als Stiftaufnahmeloch ausgebildet, das an der anderen Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 offen ist und an der oben genannten einen Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 geschlossen ist.
Der erste Schaltstift 61 weist zwei Umfangsnuten 61a, 61b auf, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken. Diese Umfangsnuten 61a und 61b stehen über einen Verbindungsweg 61c, der innerhalb des ersten Schaltstifts 61 ausgebildet ist, miteinander in Verbindung.
Das erste Schieberventil 71 weist ferner eine erste Vorspannfeder 67 und ein erstes Trägerelement 76 auf, das die erste Vorspannfeder 67 trägt. Die erste Vorspannfeder 67 wird innerhalb des ersten Stiftaufnahmeraums 64 gehalten. Das erste Trägerelement 76 ist beispielsweise ein C-Ring, ein E-Ring oder ein anderer Schnappring und ist in einer Umfangsnut angeordnet, die im ersten Stiftaufnahmeraum 64 ausgebildet ist. Der erste Schaltstift 61 wird von der ersten Vorspannfeder 67 in einer Richtung vorgespannt, die parallel ist zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41. In dem in 8A dargestellten Beispiel wird der erste Schaltstift 61 in Richtung auf den geschlossenen Endteil des ersten Stiftaufnahmeraums 64 vorgespannt.
Der zweite Schaltstift 62 weist eine Nut 62a, die sich in der Richtung der X-Achse des Pleuelstangenkörpers 31 erstreckt, und eine Umfangsnut 62b auf, die sich in der Umfangsrichtung des zweiten Schaltstifts 62 erstreckt. Die Umfangsnut 62b steht über einen Verbindungsweg 62c, der innerhalb des zweiten Schaltstifts 62 ausgebildet ist, mit der Seite des zweiten Stiftaufnahmeraums 65, wo das geschlossene Ende liegt, in Verbindung.
Das zweite Schieberventil 72 weist ferner eine zweite Vorspannfeder 68 und ein zweites Trägerelement 77 auf, das die zweite Vorspannfeder 68 trägt. Die zweite Vorspannfeder 68 wird innerhalb des zweiten Stiftaufnahmeraums 65 gehalten. Das zweite Trägerelement 77 ist beispielsweise ein C-Ring, ein E-Ring oder ein anderer Schnappring und ist in einer Umfangsnut angeordnet, die am zweiten Stiftaufnahmeraum 65 ausgebildet ist. Der zweite Schaltstift 62 wird von der zweiten Vorspannfeder 68 in einer Richtung vorgespannt, die parallel ist zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41. In dem in 8A dargestellten Beispiel wird der zweite Schaltstift 62 in Richtung auf den geschlossenen Endteil des zweiten Stiftaufnahmeraums 65 vorgespannt.
Infolgedessen wird der zweite Schaltstift 62 in der zum ersten Schaltstift 61 entgegengesetzten Richtung vorgespannt. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Ausführungsform die Betätigungsrichtungen des ersten Schaltstifts 61 und des zweiten Schaltstifts 62, wenn der erste Schaltstift 61 und der zweite Schaltstift 62 mit Öldruck beliefert werden, entgegengesetzt zueinander.
Das Rückschlagventil 63 wird innerhalb eines röhrenförmigen Rückschlagventilaufnahmeraums 66 gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist auch der Rückschlagventilaufnahmeraum 66 so ausgebildet, dass er sich parallel zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 erstreckt. Das Rückschlagventil 63 kann innerhalb des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 in der Richtung gleiten, in der sich der Rückschlagventilaufnahmeraum 66 erstreckt. Daher ist das Rückschlagventil 63 so innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet, dass seine Betätigungsrichtung parallel wird zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41. Ferner ist der Rückschlagventilaufnahmeraum 66 als Rückschlagventilaufnahmeloch ausgebildet, das an einer Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 offen ist und an der anderen Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 geschlossen ist. Der offene Endteil des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 wird von einem Dichtungselement 74 verschlossen. Das Rückschlagventil 63 ist so gestaltet, dass es den Strom von einer Primärseite (in 8B der oberen Seite) zu einer Sekundärseite (in 8B zur unteren Seite) zulässt, aber den Strom von der Sekundärseite zur Primärseite nicht zulässt.
Der erste Stiftaufnahmeraum 64, der den ersten Schaltstift 61 hält, steht über die beiden raumverbindenden Ölwege 51, 52 mit dem Rückschlagventilaufnahmeraum 66 in Verbindung. Wie in 8A dargestellt ist, steht der eine, erste raumverbindende Ölweg 51 in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 von der Mitte aus gesehen auf der Seite einer Seitenfläche (unten in 8B) mit dem ersten Stiftaufnahmeraum 64 und mit der Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 in Verbindung. Der andere, zweite raumverbindende Ölweg 52 steht in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 von der Mitte aus gesehen auf der Seite der anderen Seitenfläche (oben in 8B) mit der Primärseite des ersten Stiftaufnahmeraums 64 und dem Rückschlagventilaufnahmeraum 66 in Verbindung. Der Ölweg, mit dem der erste Stiftaufnahmeraum 64 in Verbindung steht, wird durch Verschieben des ersten Schaltstifts 61 innerhalb des ersten Stiftaufnahmeraums 64 zwischen dem ersten raumverbindenden Ölweg 51 und dem zweiten raumverbindenden Ölweg 52 umgeschaltet.
Ferner steht der zweite Stiftaufnahmeraum 65, der den zweiten Schaltstift 62 hält, über die beiden raumverbindenden Ölwege 53, 54 mit dem Rückschlagventilaufnahmeraum 66 in Verbindung. Wie in 8A dargestellt ist, steht ein dritter raumverbindender Ölweg 53 in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 von der Mitte aus gesehen auf der Seite einer Seitenfläche (unten in 8B) mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 66 und mit der Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 in Verbindung. Der andere, vierte raumverbindende Ölweg 54 steht in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 von der Mitte aus gesehen auf der Seite der anderen Seitenfläche (oben in 8B) mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 65 und der Primärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 in Verbindung. Der Ölweg, mit dem der zweite Stiftaufnahmeraum 65 in Verbindung steht, wird durch Verschieben des zweiten Schaltstifts 62 im zweiten Stiftaufnahmeraum 65 zwischen dem dritten raumverbindenden Ölweg 53 und dem vierten raumverbindenden Ölweg 54 umgeschaltet.
Ferner wird der erste Stiftaufnahmeraum 64 über den kolbenverbindenden Ölweg 55 mit dem Hydraulikzylinder 33a in Verbindung gebracht. Wie in 8A dargestellt ist, wird der kolbenverbindende Ölweg 55 in der Dickenrichtung gesehen in der Nähe der Mitte des Pleuelstangenkörpers 31 mit dem ersten Stiftaufnahmeraum 64 in Verbindung gebracht. Ferner ist der kolbenverbindende Ölweg 53 so angeordnet, dass der Abstand zwischen dem ersten raumverbindenden Ölweg 51 und dem kolbenverbindenden Ölweg 55 in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers und der Abstand zwischen dem zweiten raumverbindenden Ölweg 52 und dem kolbenverbindenden Ölweg 55 in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers dem Abstand zwischen den Umfangsnuten 61a, 61b in der Dickenrichtung des Pleuelstangenkörpers gleich sind.
Wie in 7 und 8A dargestellt ist, ist ferner ein Abführweg 56 an der in der Dickenrichtung und der Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers gleichen Position im dritten raumverbindenden Ölweg 53 ausgebildet. Der Abführweg 56 steht durch den Auslass 37 über einen später genannten Rückstromverhinderungsstiftaufnahmeraum 101 mit der Außenumgebung des Pleuelstangenkörpers 31 in Verbindung. Die Nut 62a des zweiten Schaltstifts 62 ist so ausgebildet, dass sie mit dem dritten raumverbindenden Ölweg 53 und dem Abführweg 56 in Verbindung steht, wenn kein Öldruck zum zweiten Schaltstift 62 geliefert wird (8A).
Die Ölwege 51 bis 56 sind jeweils so ausgebildet, dass die Kurbelaufnahmeöffnung 41 auf der Verlängerungslinie angeordnet ist. Aus diesem Grund ist es durch Aufbohren usw. der Kurbelaufnahmeöffnung 41 möglich, die Ölwege 51 bis 56 auf einfache Weise auszubilden. Ferner werden die Ölwege 51 bis 54 beispielsweise durch ein Lagermetall 80 verschlossen. Aus diesem Grund können die Ölwege 51 bis 56 schon durch die Verwendung des Lagermetalls 80 zum Zusammenbauen der Pleuelstange 6 und des Kurbelzapfens 22 verschlossen werden, ohne einen separaten Arbeitsschritt zum Schließen der Ölwege 51 bis 54 durchführen zu müssen.
Wie in 7 und 8A und 8B gezeigt ist, sind ferner innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 der erste Steuerungsölweg 57 zum Liefern eines Öldrucks zum ersten Schaltstift 61 und der zweite Steuerungsölweg 58 zum Liefern eines Öldrucks zum zweiten Schaltstift 62 ausgebildet. Der erste Steuerungsölweg 57 steht an dem Endteil auf der Seite, die dem Endteil, an dem die erste Vorspannfeder 67 vorgesehen ist, entgegengesetzt ist, mit dem ersten Stiftaufnahmeraum 64 in Verbindung. Der zweite Steuerungsölweg 58 steht an dem Endteil auf der Seite, die dem Endteil, an dem die zweite Vorspannfeder 68 vorgesehen ist, entgegengesetzt ist, mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 65 in Verbindung. Diese Steuerungsölwege 57, 58 sind so ausgebildet, dass sie mit der Kurbelaufnahmeöffnung 41 in Verbindung stehen und durch einen Ölweg, der im Kurbelzapfen 22 ausgebildet ist (nicht dargestellt), mit einer Öldrucklieferquelle auf der Außenseite in Verbindung stehen.
Wenn kein Öldruck von einer Öldrucklieferquelle auf der Außenseite geliefert wird, werden der erste Schaltstift 61 und der zweite Schaltstift 62 von der ersten Vorspannfeder 67 bzw. der zweiten Vorspannfeder 68 vorgespannt und auf den Seiten der geschlossenen Endteile innerhalb der Stiftaufnahmeräume 64, 65 positioniert, wie in 8A gezeigt ist. Dagegen werden der erste Schaltstift 61 und der zweite Schaltstift 62 jeweils entgegen den Vorspannkräften der ersten Vorspannfeder 67 bzw. der zweiten Vorspannfeder 68 bewegt und in den Stiftaufnahmeräumen 64 und 65 auf den Seiten der offenen Endteile innerhalb der Stiftaufnahmeräume 64, 65 positioniert, wenn eine Öldrucklieferquelle auf der Außenseite einen Öldruck liefert.
<Probleme beim Liefern Abführen von Hydrauliköl>
Wie oben erläutert wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform Hydrauliköl von einer Öldrucklieferquelle außerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 zum Hydraulikzylinder 33a geliefert, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist. Dagegen wird das Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder 33a zur Außenseite des Pleuelstangenkörpers 31 abgeführt, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist. Dabei wird das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a von dem Auslass 37, der sich zur Atmosphäre öffnet, aus dem Pleuelstangenkörper 31 nach draußen abgeführt.
Unmittelbar nachdem das Hydrauliköl im Hydraulikzylinder 33a abgeführt worden ist, ist immer noch Hydrauliköl innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 vorhanden. In diesem Zustand kann keine Luft von außerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 vom Auslass 37 zum Ölweg innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 strömen. Wegen der Betätigung der Pleuelstange 6, die mit der Drehung der Kurbelwelle einhergeht, nachdem das Hydrauliköl abgeführt worden ist, wirkt jedoch eine Trägheitskraft auf das Hydrauliköl innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31. Infolgedessen wird das Hydrauliköl im Pleuelstangenkörper 31 aus dem Auslass 37 abgeführt. Deswegen strömt Luft vom Auslass 37 in den Ölweg innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31.
Wenn Hydrauliköl von der Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 des Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 (unten in 8B) abgeführt wird, wird ferner die Vorspannkraft am Ventilkörper des Rückschlagventils 63 schwächer und die Abdichtungsfähigkeit des Rückschlagventils 63 wird geringer. Infolgedessen gelangt die Luft, die in den Rückschlagventilaufnahmeraum 66 strömt, manchmal durch das Rückschlagventil 63 und strömt von der Primärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 (oben in 8B) durch den ersten Stiftaufnahmeraum 64 in den Hydraulikzylinder 33a.
Wie weiter unten erklärt wird, kann ferner die Luft, die in die Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 strömt, selbst dann in den Hydraulikzylinder 33a strömen, wenn es möglich wäre, durch das Rückschlagventil 63 den Luftstrom zur Primärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 zu verhindern. Wenn Öldruck zum ersten Schaltstift 61 geliefert wird, wird der erste Stiftaufnahmeraum 64 mit dem ersten raumverbindenden Ölweg 51, das heißt mit der Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 in Verbindung gebracht. Infolgedessen strömt die Luft, die in die Sekundärseite des Rückschlagventilaufnahmeraums 66 strömt, bevor Öldruck geliefert wird, durch den ersten Stiftaufnahmeraum 64 in den Hydraulikzylinder 33a, nachdem Öldruck geliefert wird.
Wenn Luft in den Hydraulikzylinder 33a strömt, wird die Luft verdichtet, wenn eine abwärts wirkende Kraft an den Hydraulikkolben 33b angelegt wird, wodurch sich die Position des Hydraulikkolbens 33b ändert und es leicht sein kann, dass die Drehstellung des exzentrischen Elements 32 und damit auch die mechanische Verdichtung der Verbrennungskraftmaschine nicht ausreichend gesteuert werden können. Aus diesem Grund ist es zur Unterdrückung des Einströmens von Luft in den Hydraulikzylinder 33a notwendig, das Einströmen von Luft aus dem Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zu unterdrücken, nachdem das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a abgeführt worden ist.
<Gestaltung des Rückstromverhinderungsmechanismus>
Daher weist in der vorliegenden Ausführungsform die längenvariable Pleuelstange 6 ferner einen Rückstromverhinderungsmechanismus 100 auf. Nun wird unter Bezugnahme auf 7 und 9 die Gestaltung des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 erläutert. 9 ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6 entlang der Linie C-C von 7. Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist, lässt der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung des Hydrauliköls vom Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Auslass 37 zu, lässt aber die Bewegung von Fluid vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zu, wie nachstehend erläutert wird.
Der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 ist innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet. Genauer ist der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 in der X-Achsenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 zwischen dem Hydraulikzylinder 33a und dem Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 angeordnet. Ferner ist der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 auf der dem Hydraulikzylinder 33a entgegengesetzten Seite der X-Achse des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet. Infolgedessen ist es möglich, die Länge des Ölwegs, der innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 ausgebildet ist, zu verkürzen, und es ist nicht notwendig, die Form des Pleuelstangenkörpers 31 zu vergrößern, um den Rückstromverhinderungsmechanismus 100 bereitzustellen.
Der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 weist einen Rückstromverhinderungszapfen 102 auf. Der Rückstromverhinderungszapfen 102 wird in einem röhrenförmigen Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraum 101 gehalten. Wie in 9 gezeigt ist, ist der Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraum 101 als Zapfenaufnahmeloch ausgebildet, das an einer Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 offen ist und an der anderen Seitenfläche des Pleuelstangenkörpers 31 geschlossen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rückstromverhinderungszapfen 102 so ausgebildet, dass seine Achse parallel zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 verläuft. Der Rückstromverhinderungszapfen 102 kann innerhalb des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 in der Verlaufsrichtung des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 gleiten. Das heißt, der Rückstromverhinderungszapfen 102 ist so innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet, dass seine Betätigungsrichtung parallel wird zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41.
Der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 weist ferner eine dritte Vorspannfeder 103 und ein drittes Trägerelement 104 auf, das die dritte Vorspannfeder 103 trägt. Die dritte Vorspannfeder 103 wird im Rückstromverhinderungszapfenaunahmeraum 101 gehalten. Das dritte Trägerelement 104 ist beispielsweise ein C-Ring, ein E-Ring oder ein anderer Schnappring und ist an einer Umfangsnut angeordnet, die am Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraum 101 ausgebildet ist. Der Rückstromverhinderungszapfen 102 wird von der dritten Vorspannfeder 103 in einer Richtung vorgespannt, die parallel ist zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41. In dem in 9 dargestellten Beispiel wird der Rückstromverhinderungszapfen 102 in Richtung auf den geschlossenen Endteil des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 (nachstehend als „erster Endteil 101a“ bezeichnet) vorgespannt. Man beachte, dass der offene Endteil des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 durch ein Dichtungselement verschlossen werden kann.
Wie in 7 und 9 gezeigt ist, steht der Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraum 101 mit dem Abführweg 56 und dem Auslass 37 in Verbindung. Wie in 9 gezeigt ist, stößt der Rückstromverhinderungszapfen 102 gegen den ersten Endteil 101a, wenn der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, niedriger ist als die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103. Infolgedessen verschließt der Rückstromverhinderungszapfen 102 den Abführweg 56 und den Auslass 37. Daher kann der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 das Einströmen von Luft aus dem Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 und dadurch gleichzeitig das Einströmen von Luft aus dem Auslass 37 zum Hydraulikölzuführweg unterdrücken.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Rückstromverhinderungszapfen 102 eine Säulenform auf. Aus diesem Grund berührt die Stirnfläche des Rückstromverhinderungszapfens 102 den ersten Endteil 101a und verschließt den Abführweg 56 durch Oberflächenkontakt, wenn der Rückstromverhinderungszapfen 102 aufgrund der Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103 am ersten Endteil 101a anstößt. Anders ausgedrückt sind der Rückstromverhinderungszapfen 102 und die dritte Vorspannfeder 103 so gestaltet, dass die Stirnfläche des Rückstromverhinderungszapfens 102 aufgrund der Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103 den Ölweg verschließt, der den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 und den Auslass 37 verbindet. Dadurch, dass der Rückstromverhinderungszapfen 102 durch Oberflächenkontakt mit dem ersten Endteil 101a in Berührung kommt, ist es möglich, die Dichtfähigkeit des Rückstromverhinderungszapfens 102 im Vergleich zu einem Fall, wo bewirkt wird, dass der Rückstromverhinderungszapfen 102 durch Punktkontakt oder Linienkontakt mit dem ersten Endteil 101a in Berührung kommt, zu verbessern. Man beachte, dass der Rückstromverhinderungszapfen 102 auch eine andere Form, beispielsweise eine mehreckige Säulenform haben kann, solange er so gestaltet ist, dass die Stirnfläche den ersten Endteil 101a durch Oberflächenkontakt berührt und den Abführweg 56 verschließt. Um die Dichtfähigkeit des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 weiter zu verbessern, kann ferner ein zusätzliches Dichtungselement an der Stirnfläche des Rückstromverhinderungszapfens 102 angebracht werden, das den Abführweg 56 verschließt.
Andererseits bewegt sich der Rückstromverhinderungszapfen 102 zur Seite des offenen Endteils des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 und entfernt sich vom ersten Endteil 101a, wenn der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, höher ist als die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103. Infolgedessen steht der Abführweg 56 durch den Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraum 101 mit dem Auslass 37 in Verbindung und ermöglicht eine Abführung von Hydrauliköl aus dem Auslass 37. Die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103 ist so eingestellt, dass sie niedriger wird als der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, wenn das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a aufgrund der Verbrennung der Luft-Kraftstoff-Mischung oder trägheitsbedingt abgeführt wird und die anschließende abwärts gerichtete Kraft auf den Kolben 5 wirkt. Daher kann der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a abführen.
<Betriebsabläufe des Strömungsrichtungswechselmechanismus und des Rückstromverhinderungsmechanismus>
Nun werden unter Bezugnahme auf 10 und 11 die Betriebsabläufe des Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 und des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 erläutert. 10 ist eine schematische Darstellung, welche die Betriebsabläufe des Strömungsrichtungsumkehrmechanismus 35 und des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 zeigt, wenn die Öldrucklieferquelle 75 Öldruck zu den Schaltstiften 61 und 62 liefert. Ferner ist 11 eine schematische Darstellung, welche die Betriebsabläufe des Strömungsrichtungsumkehrmechanismus 35 und des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 zeigt, wenn die Öldrucklieferquelle 75 keinen Öldruck zu den Schaltstiften 61 und 62 liefert.
Die Verbrennungskraftmaschine mit variabler Verdichtung, welche die längenvariable Pleuelstange 6 aufweist, weist ferner eine Öldrucklieferquelle 75 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 auf. Die Öldrucklieferquelle 75 liefert einen Öldruck durch den ersten Steuerungsölweg 57 zum ersten Schaltstift 61 und liefert einen Öldruck durch den zweiten Steuerungsölweg 58 zum zweiten Schaltstift 62. Die Öldrucklieferquelle 75 ist an der Außenseite des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet und wird von der ECU 40 gesteuert. Daher kann die ECU 40 den Öldruck, der von der Öldrucklieferquelle 75 zum ersten Schaltstift 61 und zum zweiten Schaltstift 62 geliefert wird, steuern. Man beachte, dass in 10 und 11 Öldrucklieferquellen 75 zum Liefern von Öldruck zum ersten Schaltstift 61 und zum zweiten Schaltstift 62 separat gezeichnet sind, aber in der vorliegenden Ausführungsform ein und dieselbe Öldrucklieferquelle den Öldruck liefert.
Wenn die Öldrucklieferquelle 75 einen Öldruck liefert, werden die Schaltstifte 61 und 62, wie in 10 dargestellt ist, jeweils an den ersten Positionen positioniert, wo sie sich entgegen der Vorbelastung durch die Vorspannfedern 67 und 68 bewegen. Infolgedessen werden der kolbenverbindende Ölweg 55 und der erste raumverbindende Ölweg 51 durch den Verbindungsweg 61c des ersten Schaltstifts 61 miteinander in Verbindung gebracht. Ferner werden die Öldrucklieferquelle 75 und der vierte raumverbindende Ölweg 54 durch den Verbindungsweg 62c des zweiten Schaltstifts 62 miteinander in Verbindung gebracht. Daher wird der Hydraulikzylinder 33a mit der Sekundärseite des Rückschlagventils 63 verbunden, während die Öldrucklieferquelle 75 mit der Primärseite des Rückschlagventils 63 verbunden wird.
Hierbei ist das Rückschlagventil 63 so gestaltet, dass es zulässt, dass Hydrauliköl von der Primärseite, mit welcher der zweite raumverbindende Ölweg 52 und der vierte raumverbindende Ölweg 54 in Verbindung stehen, zur Sekundärseite, mit welcher der erste raumverbindende Ölweg 51 und der dritte raumverbindende Ölweg 53 miteinander in Verbindung stehen, strömt, und den entgegengesetzten Fluss nicht zulässt. Daher fließt in dem in 10 dargestellten Zustand Hydrauliköl aus dem vierten raumverbindenden Ölweg 54 in den ersten raumverbindenden Ölweg 51, aber es fließt kein Hydrauliköl rückwärts. Infolgedessen strömt das Hydrauliköl der Öldrucklieferquelle 75 durch die Ölwege in der Reihenfolge zweiter Steuerungsölweg 58, vierter raumverbindender Ölweg 54, erster raumverbindender Ölweg 51 und kolbenverbindender Ölweg 55 und wird zum Hydraulikzylinder 33a geliefert.
Wenn die Öldrucklieferquelle 75 Öldruck liefert, wird ferner vom zweiten Schaltstift 62 die Verbindung zwischen dem dritten raumverbindenden Ölweg 53 und dem Abführweg 56 verhindert. Aus diesem Grund wird das Hydrauliköl, das zum Hydraulikzylinder 33a geliefert wird, vom Hydraulikzylinder 33a abgeführt.
Wenn die Öldrucklieferquelle 75 Öldruck liefert, ist daher der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vom Auslass 37 aus nicht zulässt. Wie oben erläutert, steigt infolgedessen der Hydraulikkolben 33b, so dass die effektive Länge der Pleuelstange 6 lang wird, wie von L1 in 6A dargestellt ist. Man beachte, dass das Steigen des Hydraulikkolbens 33b zu dieser Zeit nicht nur auf den Druck des Hydrauliköls zurückgeht, das von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, sondern auch auf die Wirkung der aufwärts gerichteten Trägheitskraft auf den Kolben 5 durch die Auf-und-Abbewegung des Kolbens 5 im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 1.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist, wird ferner das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a nicht zum Abführweg 56 abgeführt, so dass der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, niedriger ist als die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103. Aus diesem Grund verschließt der Rückstromverhinderungszapfen 102 den Abführweg 56 und den Auslass 37 und verhindert eine Verbindung zwischen dem Abführweg 56 und dem Auslass 37. Daher lässt der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung von Fluid aus dem Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zu, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist.
Wenn dagegen, wie in 11 dargestellt, die Öldrucklieferquelle 75 keinen Öldruck liefert, werden die Schaltstifte 61 und 62 jeweils an den zweiten Positionen positioniert, wo sie von den Vorspannfedern 67 und 68 vorgespannt werden. Infolgedessen werden der kolbenverbindende Ölweg 55 und der zweite raumverbindende Ölweg 52 durch den Verbindungsweg 61c des ersten Schaltstifts 61 miteinander in Verbindung gebracht. Ferner werden der dritte raumverbindende Ölweg 53 und der Abführweg 56 durch die Nut 62a des zweiten Schaltstifts 62 miteinander in Verbindung gebracht. Daher wird der Hydraulikzylinder 33a mit der Primärseite des Rückschlagventils 63 verbunden, während der Abführweg 56 mit der Sekundärseite des Rückschlagventils 63 verbunden wird.
Aufgrund der oben genannten Wirkung des Rückschlagventils 63 läuft in dem in 11 dargestellten Zustand das Hydrauliköl innerhalb des Hydraulikzylinders 33a 1 nacheinander in der Reihenfolge kolbenverbindender Ölweg 55, zweiter raumverbindender Ölweg 52, dritter raumverbindender Ölweg 53 und Abführweg 56 durch die Ölwege und strömt in den Rückstromverhinderungsmechanismus 100. Dabei ist der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, höher als die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103. Aus diesem Grund bewegt sich der Rückstromverhinderungszapfen 102 zur Seite des offenen Endteils des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 und öffnet den Abführweg 56 und den Auslass 37. Aufgrund der Bewegung des Rückstromverhinderungszapfens 102 werden daher der Abführweg 56 und der Auslass 37 miteinander in Verbindung gebracht und das Hydrauliköl wird vom Auslass 37 aus dem Pleuelstangenkörper 31 nach außen geführt. Andererseits wird aufgrund der Wirkung des Rückschlagventils 63 kein Hydrauliköl von der Seite des Abführwegs 56 zum Hydraulikzylinder 33a geliefert.
Wenn die Öldrucklieferquelle 75 keinen Öldruck liefert, ist daher der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 in einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a nicht zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vom Auslass 37 aus zulässt. Wie oben erläutert, sinkt infolgedessen der Hydraulikkolben 33b, so dass die effektive Länge der Pleuelstange 6 kürzer wird, wie von L2 in 6B dargestellt wird. Man beachte, dass der Hydraulikkolben 33b dabei durch die Wirkung der abwärts gerichteten Kraft auf den Kolben 5 aufgrund der Verbrennung der Luft-Kraftstoff-Mischung oder durch die Wirkung der abwärts gerichteten Trägheitskraft des Kolbens 5 aufgrund der Auf-und-Abbewegung des Kolbens 5 im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 1 sinkt.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist, wird die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a beendet, wenn der Hydraulikkolben 33b an der Unterseite des Hydraulikzylinders 33a anstößt. Wenn die Hydraulikölabfuhr endet, wird der Öldruck, der auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, niedriger als die Vorspannkraft der dritten Vorspannfeder 103. Infolgedessen bewegt sich der Rückstromverhinderungszapfen 102 zur Seite des ersten Endteils 101a des Rückstromverhinderungszapfenaufnahmeraums 101 und verschließt den Abführweg 56 und den Auslass 37. Aufgrund der Bewegung des Rückstromverhinderungszapfens 102 wird daher die Verbindung zwischen dem Abführweg 56 und dem Auslass 37 verhindert und die Fluidbewegung vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 wird nicht zugelassen. Daher lässt der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung des Hydrauliköls vom Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Auslass 37 zu, lässt aber die Bewegung des Fluids vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zu, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist. Daher kann in der längenvariablen Pleuelstange 6 der vorliegenden Ausführungsform das Einströmen von Luft vom Auslass 37 des Hydrauliköls zum Öllieferweg des Hydrauliköls unterdrückt werden.
Was dies betrifft, so arbeitet der Pleuelstangenkörper 31 hauptsächlich in einer Richtung, die vertikal ist zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41, in Verbindung mit der Drehung der Kurbelwelle. Aus diesem Grund wirkt eine große Trägheitskraft in der Richtung, die vertikal ist zur Mittelachse der Kurbelaufnahmeöffnung 41, auf den Rückstromverhinderungszapfen 102. Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform der Rückstromverhinderungszapfen 102 dafür ausgelegt, sich parallel zur Achse der Kurbelaufnahmeöffnung 41 zu bewegen, wenn die Bewegung des Hydrauliköls vom Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Auslass 37 zugelassen ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die Trägheitskraft, die auf den Rückstromverhinderungszapfen 102 wirkt, zu verringern, und es ist möglich, das Einströmen von Luft vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 aufgrund eines fehlerhaften Betriebs des Rückstromverhinderungszapfens 102 zu unterdrücken.
Man beachte, dass in der ersten Ausführungsform die Öldrucklieferquelle 75 möglicherweise Öldruck in einem Maße liefert, durch das die Betriebspositionen des ersten Schaltstifts 61 und des zweiten Schaltstifts 62 nicht gewechselt werden, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist.
<Zweite Ausführungsform>
Nun wird unter Bezugnahme auf 12 bis 20 die längenvariable Pleuelstange 6' gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Die Gestaltung und die Betätigung der längenvariablen Pleuelstange 6' gemäß der zweiten Ausführungsform sind der Gestaltung und der Betätigung der längenvariablen Pleuelstange 6 gemäß der ersten Ausführungsform grundsätzlich gleich, außer in den nachstehend erläuterten Punkten.
<Gestaltung der längenvariablen Pleuelstange>
12 ist eine perspektivische Darstellung ähnlich 2, die schematisch die längenvariable Pleuelstange 6' gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 13 ist eine seitliche Querschnittsansicht ähnlich 3, die schematisch die längenvariable Pleuelstange 6' gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 14 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6' ähnlich 7, in der die Region, wo der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vorgesehen ist, vergrößert dargestellt ist. 15A ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6' ähnlich 8A entlang der Linie D-D von 14. 15B ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6' ähnlich 8B entlang der Linie E-E von 14. 16 ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange 6' ähnlich 9 entlang der Linie F-F von 14.
Wie in 12 und 13 dargestellt ist, weist die längenvariable Pleuelstange 6' der vorliegenden Ausführungsform ferner eine Stoppvorrichtung auf, die so gestaltet ist, dass sie die Stoppposition der Drehbetätigung des exzentrischen Elements 32 in einer Richtung (die Drehbetätigung im Uhrzeigersinn in 13) durch den Öldruck, der von außerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 geliefert wird (zum Beispiel von der Öldrucklieferquelle 75), in zwei Stufen schaltet.
Die Stoppvorrichtung 36 weist einen Stoppzylinder 81, der innerhalb des Pleuelstangenkörpers 31 ausgebildet ist, und ein Stoppelement 82 auf, das in der Lage ist, innerhalb des Stoppzylinders 81 zu gleiten. In dem in 13 gezeigten Beispiel sind der Stoppzylinder 81 und das Stoppelement 82 so angeordnet, dass sich ihre Achsen in der Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 erstrecken. Jedoch sind dieser Stoppzylinder 81 und dieses Stoppelement 82 mit einem gewissen Winkel in Bezug auf die Breitenrichtung des Pleuelstangenkörpers 31 angeordnet.
Das Stoppelement 82 kann gleiten zwischen einer ausgefahrenen Position, wo es auf der Seite des zweiten Schenkels 32c des exzentrischen Elements 32 zumindest zum Teil vom Pleuelstangenkörper 31 vorsteht, und einer eingefahrenen Position, wo es fast vollständig im Pleuelstangenkörper 31 (das heißt, innerhalb des Stoppzylinders 81) gehalten wird. Das Stoppelement 82 ist so angeordnet, dass es in den Positionen, die sowohl die ausgefahrene Position als auch die eingefahrene Position beinhalten, am zweiten Schenkel 32c des exzentrischen Elements 32 anstößt.
Die Stoppvorrichtung 36 weist eine vierte Vorspannfeder 83 auf, die das Stoppelement 82 in die eingefahrene Position vorspannt. Ferner wird der Stoppzylinder 81 der Stoppvorrichtung 36 durch den Öldrucklieferweg 59 mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 65 in Verbindung gebracht. Wie in 15A gezeigt ist steht der Öldrucklieferweg 59 an dem Endteil auf der Seite, wo der zweite Steuerungsölweg 58 mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 65 verbunden ist, mit dem zweiten Stiftaufnahmeraum 65 in Verbindung. Man beachte, dass der Öldrucklieferweg 59 auch durch Aufbohren usw. der Kurbelaufnahmeöffnung 41 ausgebildet wird. Wie in 14 dargestellt ist, erstreckt sich daher der Öldrucklieferweg 59 ebenfalls zur Kurbelaufnahmeöffnung 41 und wird durch Lagermetall 80 verschlossen.
Wenn in der auf solche Weise gestalteten Stoppvorrichtung 36 kein hoher Öldruck, der einen vorgegebenen Wert oder mehr aufweist, durch den Öldrucklieferweg 59 zum Stoppzylinder 81 geliefert wird, wird das Stoppelement 82 aufgrund der Wirkung der vierten Vorspannfeder 83 in die eingefahrene Position zurückgezogen. Wenn dagegen ein hoher Öldruck, der einen vorgegebenen Wert oder mehr aufweist, durch den Öldrucklieferweg 59 zum Stoppzylinder 81 geliefert wird, wird das Stoppelement 82 aufgrund der Wirkung des Hydrauliköls, das zum Stoppzylinder 81 geliefert wird, in die ausgefahrene Position bewegt.
Nun werden unter Bezugnahme auf 17A bis 17C die Betriebsabläufe des exzentrischen Elements 32, des Kolbenmechanismus 33 und der Stoppvorrichtung 36 gemäß dieser Gestaltung erläutert. 17A zeigt den Zustand, wo der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist und das Stoppelement 82 die eingefahrene Position einnimmt. 17B zeigt den Zustand, wo der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist und das Stoppelement 82 im ausgefahrenen Zustand ist. 17C zeigt den Zustand, wo der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im zweiten Zustand ist und das Stoppelement 82 die eingefahrene Position einnimmt.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist, wie in 17A und 17B gezeigt ist, wird der Hydraulikzylinder 33a zunächst mit Hydrauliköl beliefert. Aus diesem Grund steigt der Hydraulikkolben 33b und der erste Schenkel 32b des exzentrischen Elements 32, der mit dem Hydraulikkolben 33b verbunden ist, steigt ebenfalls, auf die gleiche Weise wie in dem Fall, der in 6A gezeigt ist.
Wenn die Stoppvorrichtung 36 dabei nicht mit einem Öldruck beliefert wird, der ausreicht, um zu bewirken, dass sich das Stoppelement 82 bewegt, wird das Stoppelement 82 in der eingefahrenen Position angeordnet. Wie in 17A gezeigt ist, wird infolgedessen bewirkt, dass sich das exzentrische Element 32 in eine Position dreht, die so weit wie es geht in die Richtung des Pfeils der Figur gedreht ist. Deswegen wird die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d so hoch wie es geht. Daher wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d, das heißt die effektive Länge der Pleuelstange 6' länger und erreicht in der Figur L1.
Wenn dagegen der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand ist und dabei die Stoppvorrichtung 36 mit einem Öldruck beliefert wird, der hoch genug ist, um zu bewirken, dass sich das Stoppelement 82 bewegt, wird das Stoppelement 82 in der ausgefahrenen Position angeordnet. Infolgedessen wird der Drehwinkel des exzentrischen Elements 32 in der von dem Pfeil 17B gezeigten Richtung etwas kleiner als der in 17A gezeigte Zustand. Deswegen wird bewirkt, dass die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d von der Position, wo sie so hoch wie möglich gestiegen ist, sinkt. Daher wird die effektive Länge der Pleuelstange 6' kürzer als der in 17A gezeigte Zustand und erreicht L2 in der Figur.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 dagegen die zweite Stellung einnimmt, wie in 17C dargestellt ist, wird Hydrauliköl vom Hydraulikzylinder 33a abgeführt. Aus diesem Grund sinkt der Hydraulikkolben 33b und der erste Schenkel 32b des exzentrischen Elements 32, der mit dem Hydraulikkolben 33b verbunden ist, sinkt ebenfalls, auf die gleiche Weise wie in dem Fall, der in 6B gezeigt ist. Wie in 17C gezeigt ist, wird infolgedessen bewirkt, dass sich das exzentrische Element 32 in die Position dreht, die so weit wie es geht in die Richtung des Pfeils in der Figur gedreht ist. Deswegen wird die Position der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung 32d so niedrig wie es geht. Daher wird die effektive Länge der Pleuelstange 6' kürzer und erreicht L3 in der Figur.
Wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 den ersten Zustand einnimmt, kann daher gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Anordnen des Stoppelements 82 der Stoppvorrichtung 36 in der ausgefahrenen Position bewirkt werden, dass das exzentrische Element 32 in einer Zwischenposition (15B) zwischen einer ersten Position, wo es so weit es geht zu einer Seite gedreht ist (15A), und einer zweiten Position, wo es so weit es geht zur entgegengesetzten Seite gedreht ist (15C), angehalten werden. Infolgedessen ist es möglich, die effektive Länge der Pleuelstange 6' in drei Stufen, nämlich L1, L2 und L3, zu ändern, und daher ist es möglich, die mechanische Verdichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 in drei Stufen zu ändern.
<Betriebsabläufe des Strömungsrichtungswechselmechanismus, des Rückstromverhinderungsmechanismus und der Stoppvorrichtung>
Nun werden unter Bezugnahme auf 18 bis 20 die Betriebsabläufe des Strömungsrichtungswechselmechanismus 35, des Rückstromverhinderungsmechanismus 100 und der Stoppvorrichtung 36 erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform werden hierbei der erste Schaltstift 61 und der zweite Schaltstift 62 des Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 und das Stoppelement 82 mit Hydrauliköl von derselben Öldrucklieferquelle 75 beliefert. Somit werden die Drücke des Hydrauliköls, das zu diesem ersten Schaltstift 61, diesem zweiten Schaltstift 62 und diesem Stoppelement 82 geliefert wird, im Wesentlichen gleich.
Hierbei wird der Druck des Hydrauliköls, bei dem die Betätigungspositionen des ersten Schaltstifts 61 und des zweiten Schaltstifts 62 wechseln, das heißt der Druck des Hydrauliköls, bei dem der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand wechselt, zum ersten Schwellenwert gemacht. Der erste Schwellenwert ändert sich gemäß den Querschnittsflächen der Schaltstifte 61, 62 (oder der Querschnittsflächen der Stiftaufnahmeräume 64, 65), der Elastizitätskoeffizienten der Vorspannfedern 67, 68 usw. Ebenso wird der Druck, bei dem die Betätigungsposition des Stoppelements 82 zwischen der ausgefahrenen Position und der eingefahrenen Position wechselt, zum zweiten Schwellenwert gemacht. Dieser zweite Schwellenwert ändert sich gemäß der Querschnittsfläche des Stoppelements 82 (oder der Querschnittsfläche des Stoppzylinders 81), dem Elastizitätskoeffizienten der vierten Vorspannfeder 83 usw. In der vorliegenden Ausführungsform wird als erster Schwellenwert ein Wert genommen, der kleiner ist als der zweite Schwellenwert. Wenn bewirkt wird, dass der Druck des Hydrauliköls, das von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, steigt, werden somit die Betätigungspositionen des ersten Schaltstifts 61 und des zweiten Schaltstifts 62 gewechselt, und der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 wechselt vom zweiten Zustand in den ersten Zustand. Wenn danach bewirkt wird, dass der Druck des Hydrauliköls, das von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, weiter steigt, bewegt sich das Stoppelement 82 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform die längenvariable Pleuelstange 6' ferner mit einem hydraulischen Schaltmechanismus 90 versehen. Der hydraulische Schaltmechanismus 90 ist zwischen der Öldrucklieferquelle 75 und den Steuerungsölwegen 57, 58 angeordnet. Der hydraulische Schaltmechanismus 90 weist ein Dreiwegeventil 91, das mit der Öldrucklieferquelle 75 in Verbindung steht, und drei Ölwege 92 bis 94 auf, die mit dem Dreiwegeventil 91 in Verbindung stehen. Die Öldrucklieferquelle 75 und das Dreiwegeventil 91 werden von der ECU 40 gesteuert.
Die drei Ölwege 92 bis 94 sind mit Entlastungsventilen versehen. Die Entlastungsdrücke dieser Entlastungsventile unterscheiden sich voneinander. In dem in 18 gezeigten Beispiel werden die Entlastungsdrücke in der Reihenfolge Entlastungsdruck P1 des Entlastungsventils, das im Ölweg 92 vorgesehen ist, Entlastungsdruck P2 des Entlastungsventils, das im Ölweg 93 vorgesehen ist, und Entlastungsdruck P3 des Entlastungsventils, das im Ölweg 94 vorgesehen ist, (P1>P2>P3) niedriger. Außerdem ist zwischen dem Ölweg 92 und dem Ölweg 93 ein Entlastungsventil vorgesehen, das sich öffnet, wenn der Druck innerhalb des Ölwegs 93 steigt, während zwischen dem Ölweg 93 und dem Ölweg 94 ein Entlastungsventil vorgesehen ist, das sich öffnet, wenn der Druck innerhalb des Ölwegs 94 steigt. Der Entlastungsdruck P4 der Entlastungsventile, die zwischen den Ölwegen vorgesehen sind, ist niedriger als der Entlastungsdruck P3 des Entlastungsventils, das im Ölweg 94 vorgesehen ist. Außerdem steht der Ölweg 92 mit dem Steuerungsölwegen 57, 58 in Verbindung.
Wenn in dem so gestalteten hydraulischen Schaltmechanismus 90 das Dreiwegeventil 91 die Öldrucklieferquelle 75 mit dem Ölweg 93 verbindet, wird der Öldruck, der zu den Steuerungsölwegen 57, 58 geliefert wird, mittelmäßig. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Öldruck dabei ein Druck, der höher ist als der erste Schwellenwert und niedriger ist als der zweite Schwellenwert. Der Öldruck ist dabei höher als der erste Schwellenwert, so dass, wie in 18 gezeigt ist, die Schaltstifte 61, 62 in den ersten Positionen angeordnet werden, wo sie sich entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfedern 67, 68 bewegen. Infolgedessen ist der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 ebenso wie in dem in 10 gezeigten Beispiel in einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls innerhalb des Hydraulikzylinders 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zu dem am Pleuelstangenkörper 31 ausgebildeten Auslass 37 nicht zulässt. Aus diesem Grund steigt der Hydraulikkolben 33b. Andererseits ist der Öldruck dabei niedriger als der zweite Schwellenwert, so dass, wie in 18 gezeigt ist, das Stoppelement 82 in die eingefahrene Position versetzt wird. Wenn ein mittelmäßiger Öldruck von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, wird aus diesem Grund die effektive Länge der Pleuelstange 6' am längsten, wie von L1 in 17A dargestellt ist. Man beachte, dass dabei der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung des Fluids vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zulässt.
Wenn dagegen, wie in 19 gezeigt ist, das Dreiwegeventil 91 im hydraulischen Schaltmechanismus 90 die Öldrucklieferquelle 75 mit dem Ölweg 92 verbindet, wird der Öldruck, der zu den Steuerungsölwegen 57, 58 geliefert wird, höher. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Öldruck dabei ein Druck, der höher ist als der zweite Schwellenwert. Daher ist der Öldruck dann höher als der erste Schwellenwert, so dass ebenso wie in dem in 18 gezeigten Zustand die Schaltstifte 61, 62 jeweils in den ersten Positionen angeordnet werden, wo sie sich entgegen den Vorspannkräften der Vorspannfedern 67, 68 bewegen. Infolgedessen ist der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 im ersten Zustand und der Hydraulikkolben 33b steigt. Andererseits ist der Öldruck dabei höher als der zweite Schwellenwert, so dass, wie in 19 gezeigt ist, das Stoppelement 82 in die ausgefahrene Position versetzt wird. Wenn die Öldrucklieferquelle 75 einen hohen Öldruck liefert, wird aus diesem Grund bewirkt, dass die effektive Länge der Pleuelstange 6' eine mittelmäßige Länge wird, wie durch L2 17B dargestellt ist. Man beachte, dass dabei der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung des Fluids vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zulässt.
Wenn dagegen, wie in 20 gezeigt ist, das Dreiwegeventil 91 im hydraulischen Schaltmechanismus 90 die Öldrucklieferquelle 75 mit dem Ölweg 94 verbindet, wird der Öldruck, der zu den Steuerungsölwegen 57, 58 geliefert wird, niedriger. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Öldruck dabei ein Druck, der niedriger ist als der erste Schwellenwert. Der Öldruck ist dann niedriger als der erste Schwellenwert, weswegen, wie in 20 gezeigt ist, die Schaltstifte 61, 62 jeweils in zweiten Positionen angeordnet werden, wo sie durch die Vorspannfedern 67, 68 vorgespannt werden. Infolgedessen ist der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 ebenso wie in dem in 11 gezeigten Beispiel im zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Hydraulikzylinder 33a nicht zulässt, aber die Abführung des Hydrauliköls im Hydraulikzylinder 33a durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 vom Auslass 37 aus zulässt. Infolgedessen sinkt der Hydraulikkolben 33b. Man beachte, dass das Stoppelement 82 in die eingefahrene Position versetzt wird, wenn der Öldruck dann niedriger ist als der zweite Schwellenwert, wie in 20 gezeigt ist. Wenn der Öldruck, der von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, niedrig ist oder wenn kein Öldruck geliefert wird, wird infolgedessen die effektive Länge der Pleuelstange 6' am kürzesten, wie von L3 in 17C gezeigt ist. Man beachte, dass dabei der Rückstromverhinderungsmechanismus 100 die Bewegung des Hydrauliköls vom Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 zum Auslass 37 zulässt, aber die Bewegung von Fluid vom Auslass 37 zum Strömungsrichtungswechselmechanismus 35 nicht zulässt.
Vorstehend wurden geeignete Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb der Beschreibung der Ansprüche können verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden. Solange die längenvariable Pleuelstange so gestaltet ist, dass Hydrauliköl, das zum Hydraulikzylinder geliefert wird, aus dem Pleuelstangenkörper nach außen abgeführt wird, können beispielsweise zwei Kolbenmechanismen vorgesehen werden.
Man beachte, dass ein Beispiel für die Gestaltung einer längenvariablen Pleuelstange, die zwei Kolbenmechanismen aufweist, kurz unter Bezugnahme auf 21 beschrieben wird. In dem in 21 gezeigten Beispiel weist der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' zwei Rückschlagventile 63'a, 63'b und zwei Schieberventile 71', 72' auf. Der erste Ölweg 60a, der mit dem ersten Kolbenmechanismus 33' in Verbindung steht, und der zweite Ölweg 60b, der mit dem zweiten Kolbenmechanismus 34 in Verbindung steht, stehen beide mit dem ersten Schieberventil 71' in Verbindung. Das erste Schieberventil 71' ist mit der Öldrucklieferquelle 75 verbunden. Durch Umschalten des ersten Schieberventils 71' wird der Ort, an den der Öldruck, der von der Öldrucklieferquelle 75 geliefert wird, geliefert wird, zwischen dem ersten Ölweg 60a und dem zweiten Ölweg 60b gewechselt.
Der erste Ölweg 60a und der zweite Ölweg 60b sind jeweils mit Rückschlagventilen 63'a, 63'b versehen. Diese Rückschlagventile 63'a, 63'b sind so gestaltet, dass sie eine Bewegung von Hydrauliköl vom ersten Schieberventil 71' zu den Kolbenmechanismen 33', 34 zulassen, aber eine Bewegung von Hydrauliköl von den Kolbenmechanismen 33', 34 zum ersten Schieberventil 71' nicht zulassen. Der dritte Ölweg 60c zweigt zwischen dem ersten Kolbenmechanismus 33' und dem ersten Rückschlagventil 63'a vom ersten Ölweg 60a ab, und der vierte Ölweg 60d zwischen dem zweiten Kolbenmechanismus 34 und dem zweiten Rückschlagventil 63'b vom zweiten Ölweg 60b ab. Dieser dritte Ölweg 60c und der vierte Ölweg 60d stehen beide mit dem zweiten Schieberventil 72' in Verbindung. Das zweite Schieberventil 72' steht durch den Abführweg 56 und den Rückstromverhinderungsmechanismus 100 mit dem Auslass 37 in Verbindung. Das zweite Schieberventil 72' ist mit der Öldrucklieferquelle 75 verbunden. Durch Umschalten des zweiten Schieberventils 72' wird der Ort, mit dem der Abführweg 56 verbunden ist, zwischen dem dritten Ölweg 60c und dem vierten Ölweg 60d gewechselt.
Wenn Öldruck zum ersten Schieberventil 71' und zum zweiten Schieberventil 72' geliefert wird, verbindet das erste Schieberventil 71' die Öldrucklieferquelle 75 mit dem ersten Ölweg 60a, während das zweite Schieberventil 72' den vierten Ölweg 60d mit dem Abführweg 56 verbindet. Deswegen wird der erste Kolbenmechanismus 33' mit Hydrauliköl beliefert, während der zweite Kolbenmechanismus 34 Hydrauliköl abführt. Man kann sagen, dass dabei der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' zum Hydraulikzylinder des ersten Kolbenmechanismus 33' zulässt, aber das Abführen von Hydrauliköl an der Innenseite des Hydraulikzylinders durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' vom Auslass 37 aus nicht zulässt.
Wenn dagegen die Lieferung von Öldruck zum ersten Schieberventil 71' und zum zweiten Schieberventil 72' angehalten wird, verbindet das erste Schieberventil 71' die Öldrucklieferquelle 75 mit dem zweiten Ölweg 60b, während das zweite Schieberventil 72' den dritten Ölweg 60c mit dem Abführweg 56 verbindet. Deswegen wird der zweite Kolbenmechanismus 34 mit Hydrauliköl beliefert und der erste Kolbenmechanismus 33' führt Hydrauliköl ab. Man kann sagen, dass dabei der Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' zum Hydraulikzylinder des ersten Kolbenmechanismus 33' nicht zulässt, aber das Abführen von Hydrauliköl in diesem Hydraulikzylinder durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus 35' vom Auslass 37 aus zulässt.
Bezugszeichenliste

1.: Verbrennungskraftmaschine
6, 6'.: Pleuelstange
21.: Kolbenbolzen
22.: Kurbelzapfen
31.: Pleuelstangenkörper
32.: exzentrisches Element
33.: Kolbenmechanismus
33a.: Hydraulikzylinder
33b.: Hydraulikkolben
35.: Strömungsrichtungswechselmechanismus
37.: Auslass
51.: erster raumverbindender Ölweg
52.: zweiter raumverbindender Ölweg
53.: dritter raumverbindender Ölweg
54.: vierter raumverbindender Ölweg
55.: kolbenverbindender Ölweg
56.: Abführweg
57.: erster Steuerungsölweg
58.: zweiter Steuerungsölweg
59.: Öldrucklieferweg
61.: erster Schaltstift
62.: zweiter Schaltstift
63.: Rückschlagventil
100.: Rückstromverhinderungsmechanismus
102.: Rückstromverhinderungszapfen

Claims

Längenvariable Pleuelstange (6), aufweisend: einen Pleuelstangenkörper (31), der mit einer Kurbelaufnahmeöffnung (41) zum Halten eines Kurbelzapfens (22) versehen ist; ein exzentrisches Element (32), das mit einer Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) zum Halten eines Kolbenbolzens (21) versehen ist und so am Pleuelstangenkörper (31) angebracht ist, dass es in der Lage ist, sich zu drehen, um so eine Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung (41) zu ändern; einen Kolbenmechanismus (33) mit einem Hydraulikzylinder (33a), der am Pleuelstangenkörper (31) ausgebildet ist und mit Hydrauliköl beliefert wird, und einen Hydraulikkolben (33b), der aufgrund der Lieferung von Hydrauliköl zum Hydraulikzylinder (33a) und der Abführung von Hydrauliköl aus dem Hydraulikzylinder (33a) im Hydraulikzylinder (33a) gleitet und sich in Verbindung mit dem exzentrischen Element (32) bewegt; einen Strömungsrichtungswechselmechanismus (35), der innerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er umgeschaltet werden kann zwischen einem ersten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Hydraulikzylinder (33a) zulässt, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder (33a) durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) von einem am Pleuelstangenkörper (31) ausgebildeten Auslass (37) aus nicht zulässt, und einem zweiten Zustand, in dem er die Lieferung von Hydrauliköl durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Hydraulikzylinder (33a) nicht zulässt, aber die Abführung von Hydrauliköl im Hydraulikzylinder (33a) durch den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) vom Auslass (37) aus zulässt; und einen Rückstromverhinderungsmechanismus (100), der innerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) angeordnet ist und so gestaltet ist, dass er eine Bewegung von Hydrauliköl vom Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Auslass (37) zulässt, aber eine Bewegung von Fluid vom Auslass (37) zum Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) nicht zulässt, wenn der Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) im zweiten Zustand ist.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Kolbenmechanismen (33) eins ist.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rückstromverhinderungsmechanismus (100) einen Rückstromverhinderungszapfen (102) aufweist und der Rückstromverhinderungszapfen (102) so gestaltet ist, dass er sich parallel zu einer Achse der Kurbelaufnahmeöffnung (41) bewegt, wenn die Bewegung von Hydrauliköl vom Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) zum Auslass (37) zugelassen ist.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach Anspruch 3, wobei der Rückstromverhinderungsmechanismus (100) eine Vorspannfeder (103) aufweist und der Rückstromverhinderungszapfen (102) und die Vorspannfeder (103) so ausgelegt sind, dass eine Stirnfläche des Rückstromverhinderungszapfens (102) aufgrund einer Vorspannkraft der Vorspannfeder (103) einen Ölweg verschließt, der den Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) und den Auslass (37) verbindet.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) in einer axialen Richtung des Pleuelstangenkörpers (31) zwischen dem Hydraulikzylinder (33a) und der Kurbelaufnahmeöffnung (41) angeordnet ist und der Rückstromverhinderungsmechanismus (100) in der axialen Richtung des Pleuelstangenkörpers (31) zwischen dem Hydraulikzylinder (33a) und dem Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) angeordnet ist.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Strömungsrichtungswechselmechanismus (35) einen Schaltstift aufweist, der so gestaltet ist, dass er den ersten Zustand und den zweiten Zustand durch einen Öldruck, der von außerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) geliefert wird, umschalten kann.
Längenvariable Pleuelstange (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner eine Stoppvorrichtung (36) aufweisend, die so gestaltet ist, dass sie eine Stoppposition einer Drehbetätigung in einer Richtung des exzentrischen Elements (32) durch einen Öldruck, der von außerhalb des Pleuelstangenkörpers (31) geliefert wird, in zwei Stufen schalten kann.
Verbrennungskraftmaschine (1) mit variabler Verdichtung, die in der Lage ist, eine mechanische Verdichtung zu ändern, eine längenvariable Pleuelstange (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweisend, wobei die längenvariable Pleuelstange (6) die mechanische Verdichtung durch Ändern einer Länge zwischen einer Mitte der Kolbenbolzenaufnahmeöffnung (32d) und einer Mitte der Kurbelaufnahmeöffnung (41) ändert.