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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis, insbesondere auf eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis, bei der ein Verdichtungsverhältnis eines Gemischs in einer Brennkammer entsprechend einem Betriebszustand eines Motors variiert wird.
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BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN SACHSTANDES
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Im Allgemeinen wird die Wärmeeffizienz einer Wärmemaschine erhöht, wenn ein Verdichtungsverhältnis hoch ist, und im Falle eines Fremdzündungsmotors, wenn ein Zündzeitpunkt auf ein bestimmtes Niveau vorverlegt wird, wird die Wärmeeffizienz erhöht. Wenn jedoch ein Zündzeitpunkt eines Fremdzündungsmotors bei einem hohen Verdichtungsverhältnis vorverlegt wird, tritt eine abnormale Verbrennung auf, so dass der Motor beschädigt wird, so dass es eine Einschränkung beim Vorverlegen eines Zündzeitpunkts gibt und eine entsprechende Verschlechterung einer Ausgangsleistung toleriert werden kann.
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Eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR) ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um das Verdichtungsverhältnis eines Gemischs gemäß einem Betriebszustand eines Motors zu ändern. Gemäß der VCR-Vorrichtung wird ein Verdichtungsverhältnis eines Gemischs in einem Niedriglastzustand erhöht, um die Laufleistung (oder den Kraftstoffverbrauch) zu erhöhen, und das Verdichtungsverhältnis des Gemischs wird in einem Hochlastzustand gesenkt, um ein Klopfen zu verhindern und die Motorleistung zu erhöhen.
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Die VCR-Vorrichtung des verwandten Sachstandes bewirkt eine Änderung im Kompressionsverhältnisses durch Änderung der Länge einer Pleuelstange, die einen Kolben mit einer Kurbelwelle verbindet. In der VCR-Vorrichtung kann der Abschnitt, der den Kolben und die Kurbelwelle verbindet, mehrere Glieder beinhalten, die den Verbrennungsdruck direkt auf die Glieder übertragen. Dadurch wird die Haltbarkeit der Verbindungen geschwächt.
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Verschiedene Versuchsergebnisse in Bezug auf die VCR-Vorrichtung des Standes der Technik zeigten, dass die Betriebszuverlässigkeit hoch ist, wenn ein Abstand zwischen dem Rangstift und dem Kolbenbolzen durch den Einsatz eines exzentrischen Nockens verändert wird. Wenn der Hydraulikdruck zum Drehen eines exzentrischen Nockens verwendet wird, sind der Betrag der Drehgeschwindigkeit und der Betrag des hydraulischen Abflusses des exzentrischen Nockens jedes Zylinders unterschiedlich, was zu Problemen dahingehend führt, dass ein Verdichtungsverhältnis jedes Zylinders ungleichmäßig ist und sich eine Zeit, in der ein Verdichtungsverhältnis geändert wird, je nach den Betriebsbedingungen des Motors verändert. Darüber hinaus kann eine Steuerung zum Verriegeln einer exzentrischen Nocke möglicherweise nicht einfach sein.
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Aus der US 2017 / 0 211 470 A1 kennt man in diesem Zusammenhang eine Baugruppe mit einer Pleuelstange, einer Buchse und einem Sicherungsstift, die in der Lage ist, verschiedene Verdichtungsverhältnisse in einem Motor bereitzustellen. Die Buchse ist in einer Bohrung der Pleuelstange angeordnet. Eine Außenfläche der Buchse enthält ein Paar Kerben, und eine Innenfläche der Pleuelstange enthält eine entsprechende Kerbe zur Aufnahme des Sicherungsstifts. Die Kerben sind um mehr als 180° und um nicht mehr als 190° voneinander beabstandet. Der Sicherungsstift ist in der Kerbe derart beweglich, dass die Buchse von einer Position mit geringer Kompression in eine Position mit hoher Kompression oder umgekehrt gedreht werden kann. Die Buchse hat eine unterschiedliche Dicke, so dass eine Mittelachse einer Öffnung der Buchse näher an der Welle des Pleuelkörpers liegt, wenn sich die Buchse in der Ausrichtung mit geringer Kompression befindet als in der Ausrichtung mit hoher Kompression. Aus der
US 4 864 975 A ist eine Vorrichtung zur Änderung des Kompressionsverhältnisses für einen Verbrennungsmotor bekannt, die ein Drehexzenterelement, das drehbar zwischen einem Kolben und einer Pleuelstange angeordnet ist, einen Verriegelungsstift zum Verriegeln des Drehexzenterelements an der Pleuelstange und eine Vorrichtung zum Antreiben des Verriegelungsstifts, um das rotierende exzentrische Element selektiv an der Pleuelstange zu halten und es von dieser zu lösen, bekannt. Eine in der Pleuelstange ausgebildete Gleitnut ist zur parallelen Ausrichtung mit einer in dem Drehexzenterelement ausgebildeten Führungsnut angeordnet, wenn das Drehexzenterelement eine erste Winkelposition zur Verringerung des Volumens einer Verbrennungskammer des Motors an einer oberen Totpunktposition des Kolbens einnimmt, um ein höheres Verdichtungsverhältnis zu erhalten, oder eine zweite Winkelposition zur Vergrößerung des Volumens der Verbrennungskammer an der Totpunktposition des Kolbens, um ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis zu erhalten. Der Verriegelungsstift ist so angeordnet, dass er zwischen der Führungsnut und der Gleitnut gehalten wird, wenn sich die Führungsnut in paralleler Ausrichtung mit der Gleitnut befindet, wodurch das rotierende exzentrische Element an der Pleuelstange verriegelt wird. Schließlich offenbart die
DE 691 08 572 T2 noch eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders hin- und herbewegbar angeordneten Kolben, einem Pleuel, der mit einem Ende an dem Kolben und mit dem anderen Ende an einer Kurbelwelle angelenkt ist, und mit einer Vorrichtung mit variablem Kompressionsverhältnis, die eine exzentrische Hülse, die drehbar in dem Schwenkabschnitt des großen Endes des Pleuels angeordnet ist und eine Lageröffnung des Pleuels bildet, einen Kurbel zapfen, der sich durch die Lageröffnung erstreckt, wobei der Kurbelzapfen und die Lageröffnung exzentrisch zueinander sind, und eine Sperreinrichtung für die exzentrische Hülse aufweist, die die Drehung der exzentrischen Hülse feststellen kann.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf ausgerichtet, eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis bereitzustellen, die die Vorteile hat, ein Verdichtungsverhältnis einer Mischung zu ändern, indem sie einen exzentrischen Nocken in einem kleinen Endabschnitt einer Pleuelstange montiert und den exzentrischen Nocken selektiv an Positionen verriegelt, die sich voneinander unterscheiden.
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Darüber hinaus sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung auf die Bereitstellung einer Kompressionsverhältnisvorrichtung ausgerichtet, die weitere Vorteile aufweist, nämlich die Vermeidung von Störungen durch Rotationsträgheit beim Verriegeln der exzentrischen Nocke und die Reduzierung der Kosten, da ein Verriegelungsstift mit einer einfachen Zusammensetzung, der in eine Richtung bewegt werden kann, die parallel zu einer Kurbelwelle angeordnet ist, vorgesehen ist.
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Die Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR), die in einem Motor angeordnet ist, der eine Kurbelwelle dreht, wenn er die Verbrennungskraft eines Gemischs von einem Kolben erhält, und die konfiguriert ist, um ein Verdichtungsverhältnis eines Gemischs gemäß einem Fahrzustand des Motors zu ändern.
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Die VCR-Vorrichtung beinhaltet Folgendes: eine Pleuelstange, an der ein kleiner Endabschnitt, der ein Loch mit einer kreisförmigen Form bildet, das drehbar mit einem Kolbenbolzen verbunden werden soll, der sich zusammen mit dem Kolben bewegt, und ein großer Endabschnitt, der drehbar mit einem Kurbelbolzen verbunden ist, der exzentrisch in Bezug auf die Kurbelwelle angeordnet ist, gebildet sind; einen exzentrischen Nocken, der konzentrisch angeordnet und drehbar in dem Loch des kleinen Endabschnitts angeordnet und konfiguriert ist, so dass der Kolbenbolzen exzentrisch in ihn eingesetzt und einen Verriegelungsstift, der in dem kleinen Endabschnitt angeordnet ist, um eine reziproke geradlinige Bewegung in einer Drehrichtung des kleinen Endabschnitts auszuführen, und der betätigt wird, um den kleinen Endabschnitt mit dem Exzenternocken selektiv in einer von mindestens zwei relativen Positionen zwischen dem kleinen Endabschnitt und dem Exzenternocken zu verriegeln; und einen wirkenden Ölkanal, der an der Pleuelstange ausgebildet ist, so dass ein hydraulischer Druck zum Betätigen des Verriegelungsstifts vom großen Endabschnitt zum Verriegelungsstift zugeführt wird.
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Dabei umfasst die VCR-Vorrichtung einen ersten hohlen Vorsprungsabschnitt, der von einer Seite der Pleuelstange zu einer Außenseite hin vorsteht, so dass ein Abschnitt davon mit einer geöffneten Oberfläche des Lochs des kleinen Endabschnitts überlappt ist, in den der exzentrische Nocken eingesetzt und aufgenommen und konfiguriert ist, um einen Hohlraum zu haben, der parallel zu einer Drehrichtung des exzentrischen Nockens gebohrt ist; einen zweiten hohlen Vorsprungsabschnitt, der von der anderen Seite der Pleuelstange zu einer Außenseite hin vorsteht, so dass ein Abschnitt davon mit der anderen geöffneten Oberfläche der Bohrung des kleinen Endabschnitts überlappt ist, in die der exzentrische Nocken eingesetzt und aufgenommen und konfiguriert ist, um einen Hohlraum aufzuweisen, der parallel zu einer Richtung der Drehachse des exzentrischen Nockens gebohrt ist; und einen hohlen Verbindungsabschnitt, der an der Pleuelstange ausgebildet ist, um an einer Innenseite in Bezug auf die eine geöffnete Oberfläche und die andere geöffnete Oberfläche des kleinen Endabschnitts angeordnet zu sein, um den Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts mit dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts zu verbinden.
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Das Loch des kleinen Endabschnitts kann teilweise mit dem Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts und dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts überlappt sein.
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Die wirkenden bzw. arbeitenden Ölkanäle können Folgendes beinhalten: einen ersten Ölkanal, der sich vom großen Endabschnitt zum ersten hohlen Vorsprungsabschnitt in Längsrichtung der Pleuelstange erstreckt, um einen durch die Kurbelwelle übertragenen hydraulischen Druck aufzunehmen; einen ersten horizontal verlaufenden Kanal, der sich zu einer Außenseite parallel zu einer Drehrichtung des kleinen Endabschnitts von einem verlängerten Endabschnitt des ersten Ölkanals erstreckt; einen ersten vertikal verlaufenden Kanal, der sich vertikal mit einer Drehrichtung des kleinen Endabschnitts von einem verlängerten Endabschnitt des ersten horizontalen Verlängerungskanals aus erstreckt, um mit dem Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts zu kommunizieren; einen zweiten Ölkanal, der sich vom großen Endabschnitt zum zweiten hohlen Vorsprungsabschnitt in Längsrichtung der Pleuelstange erstreckt, um einen durch die Kurbelwelle übertragenen hydraulischen Druck aufzunehmen; einen zweiten horizontalen verlaufenden Kanal, der sich zu einer Außenseite parallel zu einer Drehrichtung des kleinen Endabschnitts von einem verlängerten Endabschnitt des zweiten Ölkanals erstreckt; und einen zweiten vertikalen verlaufenden Kanal, der sich vertikal mit einer Drehrichtung des kleinen Endabschnitts von einem verlängerten Endabschnitt des zweiten horizontalen Verlängerungskanals erstreckt, um mit dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts zu kommunizieren.
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Der Verriegelungsstift kann Folgendes beinhalten: einen ersten Steg, der an einem Endabschnitt des Verriegelungsstifts in Richtung einer geradlinigen Bewegung ausgebildet und in der Vertiefung des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts angeordnet ist; einen zweiten Steg, der an dem anderen Endabschnitt des Verriegelungsstifts in Richtung einer geradlinigen Bewegung ausgebildet und in der Vertiefung des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts angeordnet ist; und eine Spulenwelle, die dünner als der erste Steg und der zweite Steg ausgebildet und konfiguriert ist, um den ersten Steg mit dem zweiten Steg zu verbinden.
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Der Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts kann so geformt werden, dass er länger als der erste Steg in einer Richtung ist, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts ausgeführt wird, und dass er eine Größe aufweist, die dem ersten Steg in einer Richtung entspricht, die vertikal mit einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts ausgeführt wird, angeordnet ist, und so konfiguriert ist, dass er eine erste Kammer aufweist, die mit dem ersten vertikal verlaufenden Kanal bzw. Durchgang an einer Außenseite in Bezug auf eine Außenfläche des ersten Stegs verbunden ist, und der Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts kann so geformt werden, dass er länger als der zweite Steg in einer Richtung ist, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts ausgeführt wird, und dass er eine Größe aufweist, die dem zweiten Steg in einer Richtung entspricht, die vertikal mit einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts ausgeführt wird, angeordnet ist, und so konfiguriert ist, dass er eine zweite Kammer aufweist, die mit dem zweiten vertikal verlaufenden Kanal bzw. Durchgang an einer Außenseite in Bezug auf eine Außenfläche des zweiten Stegs verbunden ist.
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Eine Kraft zum Bewegen des ersten Steges in Richtung des exzentrischen Nockens kann erzeugt werden, wenn der in der ersten Kammer fließende Hydraulikdruck eine Außenfläche des ersten Steges drückt, falls der Hydraulikdruck, der nacheinander durch den ersten Ölkanal, den ersten horizontalen Verlängerungskanal und den ersten vertikalen Verlängerungskanal strömt, der ersten Kammer zugeführt wird.
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Wenn eine erste Verriegelungsnut, die von einer Oberfläche des exzentrischen Nockens ausgespart ist, so positioniert ist, dass sie der ersten Kammer entspricht, abhängig von der Drehung des exzentrischen Nockens in einem Zustand, in dem die Kraft zum Schiebens des ersten Stegs in Richtung des exzentrischen Nockens aufrechterhalten wird, kann der Verriegelungsstift so bewegt werden, dass der erste Steg in die erste Verriegelungsnut eingeführt wird.
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Ein Zustand mit niedrigem Verdichtungsverhältnis des Motors kann erreicht werden, da der obere Totpunkt des Kolbens relativ niedrig sein muss, wenn der erste Steg in die erste Verriegelungsnut eingeführt wird, so dass der kleine Endabschnitt mit dem exzentrischen Nocken verriegelt ist.
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Das Zurückführen des Verriegelungsstiftes in einen Zustand, in dem der kleine Endabschnitt nicht mit dem exzentrischen Nocken verriegelt ist, kann durchgeführt werden, da der in der zweiten Kammer fließende Hydraulikdruck eine Außenfläche des zweiten Steges in einem Zustand drückt, bei dem der erste Steg in die erste Verriegelungsnut eingeführt ist.
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Die erste Verriegelungsnut kann in einer teilkreisförmigen Form mit einem Kreisbogen ausgebildet werden und der erste Steg kann als Teilkreis mit einem Kreisbogen eingesetzt werden.
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Eine Kraft zum Bewegen des zweiten Steges in Richtung des exzentrischen Nockens kann erzeugt werden, wenn der in der zweiten Kammer fließende Hydraulikdruck eine Außenfläche des zweiten Steges drückt, falls der Hydraulikdruck nacheinander durch den zweiten Ölkanal, den zweiten horizontalen Verlängerungskanal und den zweiten vertikalen Verlängerungskanal der zweiten Kammer zugeführt wird.
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Wenn eine zweite Verriegelungsnut, die von einer Oberfläche des exzentrischen Nockens ausgespart ist, so positioniert ist, dass sie der zweiten Kammer entspricht, abhängig von der Drehung des exzentrischen Nockens in einem Zustand, in dem die Kraft zum Schiebens des zweiten Stegs in Richtung des exzentrischen Nockens aufrechterhalten wird, kann der Verriegelungsstift so bewegt werden, dass der zweite Steg in die zweite Verriegelungsnut eingeführt wird.
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Ein Zustand mit hohem Verdichtungsverhältnis des Motors kann erreicht werden, da der obere Totpunkt des Kolbens relativ hoch sein sollte, wenn der zweite Steg in die zweite Verriegelungsnut eingeführt wird, so dass der kleine Endabschnitt mit dem exzentrischen Nocken verriegelt wird.
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Ein Vorgang Zurückführen des Verriegelungsstiftes in einen Zustand hinein, bei dem der kleine Endabschnitt nicht mit dem exzentrischen Nocken verriegelt ist, kann durchgeführt werden, da der in der ersten Kammer fließende Hydraulikdruck auf eine Außenfläche des ersten Steges in einen Zustand drückt, bei dem der zweite Steg in die zweite Verriegelungsnut eingeführt ist.
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Die zweite Verriegelungsnut kann in einer teilkreisförmigen Form mit einem Kreisbogen ausgebildet werden und der zweite Steg kann als Teilkreis mit einem Kreisbogen eingesetzt werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die sich aus den beigefügten Zeichnungen, die hier aufgenommen sind, und sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung näher ergeben oder ausführlicher dargelegt sind, wobei diese zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Pleuelstange gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine perspektivische Ansicht einer exzentrischen Nocke gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6, 7, 8 und 9 Betriebsansichten einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 10 ein schematisches Diagramm zum Vergleichen einer Position in einem niedrigen Verdichtungsverhältnis mit einer Position in einem hohen Verdichtungsverhältnis eines Kolbens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier enthalten sind, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden teilweise durch die besonders vorgesehene Anwendungs- und Einsatzumgebung bestimmt.
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In den Abbildungen beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder gleichwertige Teile der vorliegenden Erfindung in den einzelnen Abbildungen der Zeichnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) verwiesen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die vorliegende(n) Erfindung(en) in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die vorliegende(n) Erfindung(en) auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Andererseits soll/sollen die vorliegende(n) Erfindung(en) nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in den Grundgedanken und den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung im Sinne der beigefügten Ansprüche einbezogen werden können.
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Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Pleuelstange gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 ist eine Querschnittsansicht einer Pleuelstange gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4 ist eine perspektivische Ansicht einer exzentrischen Nocke gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1, 2, 3, 4 und 5 veranschaulichen einen Abschnitt eines Motors zur Verdeutlichung einer Zusammensetzung einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1, 2, 3, 3, 4 und 5 dargestellt, ist eine Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Motor vorgesehen, der eine Kurbelwelle 30 dreht, nachdem er die Verbrennungskraft einer Mischung von einem Kolben 10 erhalten hat, um ein Verdichtungsverhältnis der Mischung gemäß den Fahrbedingungen des Motors zu ändern.
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Der Kolben 10 führt eine vertikale Bewegung innerhalb eines Zylinders aus, und zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder wird eine Brennkammer gebildet. Darüber hinaus erhält die Kurbelwelle 30 Verbrennungsenergie vom Kolben 10, wandelt die Verbrennungsenergie in Drehkraft um und überträgt die Drehkraft auf ein Getriebe. Die Kurbelwelle 30 ist in einem Kurbelgehäuse angeordnet, das in einem unteren Endabschnitt des Zylinders ausgebildet ist. Außerdem sind eine Vielzahl von Ausgleichsgewichten 32 in der Kurbelwelle 30 gekoppelt oder ausgebildet, um die durch deren Drehung erzeugten Vibrationen zu reduzieren. Die grundlegende Zusammensetzung und Funktion eines Motors ist einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet gut bekannt.
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Die Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Pleuelstange 20, einen exzentrischen Nocken 40 und wirkende bzw. arbeitende Ölkanäle 24, 25, 26, 27, 28 und 29.
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Die Pleuelstange 20 nimmt die Verbrennungskraft vom Kolben 10 auf, um die empfangene Verbrennungskraft auf die Kurbelwelle 30 zu übertragen. Zur Übertragung der Verbrennungskraft ist ein Endabschnitt der Pleuelstange 20 mit dem Kolben 10 durch einen Kolbenbolzen 12 verbunden und der andere Endabschnitt der Pleuelstange 20 ist mit der Kurbelwelle 30 und dem Ausgleichsgewicht 32 durch einen Kurbelbolzen 34 drehbar verbunden, der gegenüber der Kurbelwelle 30 exzentrisch angeordnet ist. Im Allgemeinen wird der eine Endabschnitt der Pleuelstange 20, der mit dem Kolben 10 verbunden ist, als kleiner Endabschnitt 21 bezeichnet, und der andere Endabschnitt der Pleuelstange 20, der mit der Kurbelwelle 30 verbunden ist, um einen Schwingungsradius zu haben, der größer als ein kleiner Endabschnitt 21 ist, wird als großer Endabschnitt 23 bezeichnet. Weiterhin wird am kleinen Endabschnitt 21 eine Bohrung in einer Drehrichtung gebildet. Das Loch des kleinen Endabschnitts 21 ist kreisförmig ausgebildet, so dass der kleine Endabschnitt 21 drehbar mit dem Kolbenbolzen 12 verbunden ist. Dabei ist es einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet bekannt, dass der Kolbenbolzen 12 zusammen mit dem Kolben 10 eine vertikale Bewegung ausführt, und in der vorliegenden Beschreibung ist eine Kolbenbolzeneinführungsbohrung 14, in die der Kolbenbolzen 12 eingesetzt und positioniert wird, und der Kolbenbolzen 12 mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In diesem Zusammenhang ist eine gesamte Form der Pleuelstange 20 der Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis 1 nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einer gewöhnlichen Pleuelstange ähnlich, und Formen des kleinen Endabschnitts 21 und des großen Endabschnitts 23, die so konfiguriert sind, dass der Kolbenbolzen 12 und der Kurbelbolzen 34 jeweils mit der Pleuelstange 20 verbunden sind, können gleich einer gewöhnlichen Pleuelstange sein. Daher ist es möglich, dass eine Konstruktionsänderung bei einem gewöhnlichen Motor minimiert wird, obwohl die Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis darin angeordnet ist.
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Der Exzenternocken 40 ist am kleinen Endabschnitt 21 der Pleuelstange 20 angeordnet, um drehbar in die Bohrung bzw. das Loch des kleinen Endabschnitts 21 eingesetzt zu werden. Darüber hinaus ist der exzentrische Nocken 40 in kreisförmiger Form mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der einem Innendurchmesser der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 entspricht, und ist konzentrisch in die Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 eingesetzt. Weiterhin ist die Kolbenbolzen-Einsatzbohrung 12, in die der Kolbenbolzen 12 eingesetzt wird, an der Exzenternocke 40 exzentrisch ausgebildet. Das heißt, der Kolben 10 ist drehbar mit dem Exzenternocken 40 verbunden, da der Kolbenbolzen 12 in die am Kolben 10 und am Exzenternocken 40 ausgebildeten Kolbenbolzen-Einsatzbohrungen 12 eingesetzt ist. Somit dreht sich der Exzenternocken 40 um dessen Kreismitte und dreht sich gleichzeitig um eine axiale Mitte C2 des Kolbenbolzens 12, der außerhalb der Kreismitte des Exzenternockens 40 angeordnet ist. Dabei werden, da der Kolbenbolzen 12 exzentrisch in den Exzenternocken 40 eingesetzt wird, die Relativpositionen zwischen der axialen Mitte C2 des Kolbenbolzens 12 und einer Mitte der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 je nach Drehung des Exzenternockens 40 in der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 geändert. Mit anderen Worten, wenn sich der exzentrische Nocken 40 in der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 dreht, so dass eine relative Position des Kolbens 10 für den kleinen Endabschnitt 21 der Pleuelstange 20 verändert wird, wird ein Verdichtungsverhältnis des Gemischs geändert.
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Die wirkenden bzw. arbeitenden Ölkanäle 24, 25, 26, 27, 28 und 29 sind an der Pleuelstange 20 ausgebildet und liefern Hydraulikdruck zum selektiven Verriegeln des Exzenters 40 am kleinen Endabschnitt 21 der Pleuelstange 20. In diesem Zusammenhang wird der exzentrische Nocken 40 selektiv mit dem kleinen Endabschnitt 21 in einer von mindestens zwei relativen Positionen zwischen dem Kolben 10 und dem kleinen Endabschnitt 21 der Pleuelstange 20 verbunden, die je nach Antriebszustand eines Motors unterschiedlich benötigt wird. Ferner sind die wirkenden Ölkanäle 24, 25, 26, 27, 28 und 29 ausgebildet, um einen Hydraulikdruck von den Ölkanälen 35 aufzunehmen, die an der Kurbelwelle 30, dem Ausgleichsgewicht 32 und dem Kurbelzapfen 34 ausgebildet sind. Hierbei sind die an der Kurbelwelle 30, dem Ausgleichsgewicht 32 und dem Kurbelzapfen 34 gebildeten Ölkanäle 35 und die Bereitstellung von Hydraulikdruck durch sie einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet alt-bekannt, so dass auf eine ausführliche Beschreibung dieser verzichtet wird.
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6, 7, 8 und 9 sind Betriebsansichten einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 5, 6, 7, 8 und 9 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 1 mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner einen ersten hohlen Vorsprungsabschnitt 20a, einen zweiten hohlen Vorsprungsabschnitt 20b, einen hohlen Verbindungsabschnitt 22 und einen Verriegelungsstift 50, und die wirkenden Ölkanäle 24, 25, 26, 27, 28 und 29 umfassen einen ersten Ölkanal 24, einen ersten horizontalen verlaufenden Kanal 25, einen ersten vertikalen verlaufenden Kanal 26, einen zweiten Ölkanal 27, einen zweiten horizontalen verlaufenden Kanal 28 und einen zweiten vertikalen verlaufenden Kanal 29.
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Der erste hohle Vorsprungsabschnitt 20a ragt von einer Seite der Pleuelstange 20 zu einer Außenseite hin vor, so dass ein Abschnitt davon mit einer geöffneten Oberfläche der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21, in den der exzentrische Nocken 40 eingesetzt und aufgenommen wird, überlappt ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird eine Richtung der Entfremdung von einer Mitte der Pleuelstange 20 in einer Drehrichtung des Exzenternockens 40 auf die „Außenseite“ hin definiert, und eine Richtung der Annäherung an die Mitte der Pleuelstange 20 in einer Richtung der Drehachse des Exzenternockens 40 wird auf die „Innenseite“ hin definiert. Darüber hinaus weist der erste hohle Vorsprungsabschnitt 20a einen Hohlraum auf, der parallel zu einer Richtung der Drehachse der exzentrischen Nocke 40 gebohrt ist. So kann beispielsweise der erste hohle Vorsprungsabschnitt 20a in einer hohlzylindrischen Form ausgebildet werden. Darüber hinaus sind die Bohrung des kleinen Endabschnitts 21, in die der exzentrische Nocken 40 eingesetzt und aufgenommen ist, und der Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a teilweise überlappt.
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Der zweite hohle Vorsprungsabschnitt 20b ragt von der anderen Seite der Pleuelstange 20 zu einer Außenseite vor, dass ein Abschnitt davon mit der anderen geöffneten Oberfläche der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21, in den der exzentrische Nocken 40 eingesetzt und aufgenommen wird, überlappt ist. Darüber hinaus weist der zweite hohle Vorsprungsabschnitt 20b einen Hohlraum auf, der parallel zu einer Drehrichtung des Exzenternockens 40 gebohrt ist. So kann beispielsweise der zweite hohle Vorsprungsabschnitt 20b in einer hohlzylindrischen Form geformt werden, die konzentrisch mit dem ersten hohlen Vorsprungsabschnitt 20a angeordnet ist. Darüber hinaus ist der Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b teilweise mit dem Loch des kleinen Endabschnitts 21 überlappt, in den der exzentrische Nocken 40 eingesetzt und aufgenommen ist.
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Der hohle Verbindungsabschnitt 22 ist an der Pleuelstange 20 ausgebildet, um den Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a mit dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b zu verbinden. Darüber hinaus ist der hohle Verbindungsabschnitt 22 an einer Innenseite in Bezug auf die eine geöffnete Oberfläche und die andere geöffnete Oberfläche der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 ausgebildet. Da ein Loch, das in den hohlen Verbindungsabschnitt 22 gebohrt wird, um den Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a und den Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b zu verbinden, gebildet wird, um einen Querschnitt aufzuweisen, der kleiner ist als der Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a und der Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b, wird eine Stufe an dem hohlen Verbindungsabschnitt 22 gebildet.
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Der erste Ölkanal 24 ist in einer Längsrichtung der Pleuelstange 20 ausgebildet. Darüber hinaus erstreckt sich der erste Ölkanal 24 vom großen Endabschnitt 23 bis zum ersten hohlen Vorsprungsabschnitt 20a, um eine Verriegelung des Exzenternockens 40 mit dem kleinen Endabschnitt 21 durch Verwendung von Hydraulikdruck zu erreichen, der aus den an der Kurbelwelle 30 gebildeten Ölkanälen 35, dem Ausgleichsgewicht 32 und dem Kurbelzapfen 34 zugeführt wird. Der hydraulische Druck, der zum Verriegeln des Exzenternockens 40 mit dem kleinen Endabschnitt 21 verwendet wird, wird unterdessen natürlich über die an der Kurbelwelle 30 ausgebildeten Ölkanäle 35, das Ausgleichsgewicht 32, den Kurbelzapfen 34 und den ersten Ölkanal 24 abgelassen. Darüber hinaus ist der erste Ölkanal 24 so angeordnet, dass er relativ nahe am ersten hohlen Vorsprungsabschnitt 20a liegt.
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Der erste horizontal verlaufende Kanal 25 steht in Verbindung mit dem ersten Ölkanal 24 und erstreckt sich zu einer Außenseite parallel zu einer Richtung der Drehache des kleinen Endabschnitts 21 von einem Endabschnitt des ersten Ölkanals 24, der sich vom großen Endabschnitt 23 erstreckt.
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Der erste vertikale verlaufende Kanal bzw. Durchgang 26 steht in Verbindung mit dem ersten horizontal verlaufenden Durchgang 25 und erstreckt sich vertikal mit einer Richtung der Drehachse des kleinen Endabschnitts 21 von einem Endabschnitt des ersten horizontal verlaufenden Kanals 25, der sich vom ersten Ölkanal 24 erstreckt, um mit dem Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a in Verbindung zu stehen.
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Der zweite Ölkanal 27 ist in einer Längsrichtung der Pleuelstange 20 ausgebildet. Darüber hinaus erstreckt sich der zweite Ölkanal 27 vom großen Endabschnitt 23 zum zweiten hohlen Vorsprungsabschnitt 20b, um eine Verriegelung des Exzenternockens 40 mit dem kleinen Endabschnitt 21 durch Verwendung von Hydraulikdruck zu erreichen, der von den an der Kurbelwelle 30 gebildeten Ölkanälen 35, dem Ausgleichsgewicht 32 und dem Kurbelzapfen 34 zugeführt wird. Das heißt, der zweite Ölkanal 27 ist parallel zum ersten Ölkanal 24 ausgebildet. Unterdessen wird der Hydraulikdruck, der zum Verriegeln des exzentrischen Nockens 40 mit dem kleinen Endabschnitt 21 verwendet wird, natürlich über die an der Kurbelwelle 30, dem Ausgleichsgewicht 32 und dem Kurbelzapfen 34 und dem zweiten Ölkanal 27 gebildeten Ölkanäle 35 abgelassen, und in diesem Zusammenhang kann der Hydraulikdruck, der durch den ersten Ölkanal 24 zugeführt wurde, durch den zweiten Ölkanal 27 abgelassen werden und der Hydraulikdruck, der durch den zweiten Ölkanal 27 zugeführt wurde, kann durch den ersten Ölkanal 24 abgelassen werden. Darüber hinaus ist der zweite Ölkanal 27 so angeordnet, dass er relativ nahe zum zweiten hohlen Vorsprungsabschnitt 20b liegt.
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Der zweite horizontale verlaufende Kanal 28 steht in Verbindung mit dem zweiten Ölkanal 27 und erstreckt sich zu einer Außenseite parallel zu einer Richtung der Drehachse des kleinen Endabschnitts 21 von einem Endabschnitt des zweiten Ölkanals 27, der sich vom großen Endabschnitt 23 erstreckt.
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Der zweite vertikale verlaufende Kanal 29 steht in Verbindung mit dem zweiten horizontalen verlaufenden Kanal 28 und erstreckt sich vertikal zu einer Richtung der Drehachse des kleinen Endabschnitts 21 von einem Endabschnitt des zweiten horizontalen verlaufenden Kanals 28, der sich von dem zweiten Ölkanal 27 erstreckt, um mit dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b verbunden zu sein.
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Der Verriegelungsstift 50 ist in dem Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a, dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b und der Bohrung des hohlen Verbindungsabschnitts 22 angeordnet, die miteinander in Verbindung stehen. Darüber hinaus ist der Verriegelungsstift 50 so angeordnet, dass er eine reziproke geradlinige Bewegung in einer Richtung ausführt, die parallel zu einer Richtung der Drehachse der exzentrischen Nocke 40 angeordnet ist. Dabei wird der Verriegelungsstift 50 durch den durch den ersten Ölkanal 24 zugeführten Hydraulikdruck in eine Richtung bewegt und wird durch den durch den zweiten Ölkanal 27 zugeführten Hydraulikdruck in eine entgegengesetzte Richtung bewegt, wodurch eine reziproke geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 realisiert wird. Darüber hinaus wird der Exzenternocken 40 selektiv mit dem kleinen Endabschnitt 21 verriegelt, da der Verriegelungsstift 50 durch Hydraulikdruck bewegt wird.
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Die Vorrichtung 1 mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass der Verriegelungsstift 50 einen ersten Steg 51, einen zweiten Steg 52 und eine Spulenwelle 53 bildet, der Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a eine erste Kammer 26c bildet und der Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b eine zweite Kammer 29c bildet.
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Der erste Steg 51 ist an einem Endabschnitt des Verriegelungsstifts 50 in Richtung einer geradlinigen Bewegung ausgebildet und ist in dem Hohlraum bzw. der Aussparung des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a angeordnet. Darüber hinaus ist eine Innenfläche des ersten Steges 51 und die eine geöffnete Fläche des Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 auf einer gleichen Ebene in einem Zustand angeordnet, in dem der exzentrische Nocken 40 nicht mit dem kleinen Endabschnitt 21 verriegelt ist.
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Der zweite Steg 52 ist am anderen Endabschnitt des Verriegelungsstifts 50 in Richtung einer geradlinigen Bewegung ausgebildet und ist in dem Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b angeordnet. Darüber hinaus ist eine Innenfläche des zweiten Steges 52 und die andere geöffnete Fläche der Bohrung des kleinen Endabschnitts 21 auf einer gleichen Ebene in einem Zustand angeordnet, bei dem der exzentrische Nocken 40 nicht mit dem kleinen Endabschnitt 21 verriegelt ist.
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Die Spulenwelle 53 ist so ausgebildet, dass sie dünner ist als die erste Welle 51 und die zweite Welle 52 und ist so ausgebildet, dass sie die erste Welle 51 und die zweite Welle 52 verbindet. Wenn beispielsweise eine gesamte Form des Verriegelungsstifts 50 eine zylindrische Form ist, sind die Durchmesser des ersten Steges 51 und des zweiten Steges 52 gleich und ein Durchmesser der Spulenwelle 53 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Steges 51 und des zweiten Steges 52. Weiterhin ist die Spulenwelle 53 in der Bohrung des hohlen Verbindungsabschnitts 22 angeordnet. Darüber hinaus ist in einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird, eine Länge der Spulenwelle 53 gleich zu einer Länge der Exzenternocke 40 in einer Drehrichtung und ist länger als eine Länge des hohlen Verbindungsabschnitts 22.
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Die erste Kammer 26c ist ein Raum, der mit dem ersten vertikal verlaufenden Durchgang bzw. Kanal 26 verbunden ist. Darüber hinaus ist die erste Kammer 26c ein Abschnitt des Hohlraums des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a, der an einer Außenseite in Bezug auf eine Außenfläche des erstenStegs 51 ausgebildet ist. Das heißt, der Hohlraum des ersten hohlen Vorsprungsabschnitts 20a ist so ausgebildet, dass er länger ist als der erste Steg 51 in einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird, und ist so konfiguriert, dass er eine Größe aufweist, die dem ersten Steg 51 in einer Richtung entspricht, die vertikal mit einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird, angeordnet ist. Mit anderen Worten, wenn eine ganze Form des Verriegelungsstifts 50 eine zylindrische Form ist, entspricht ein Innendurchmesser der ersten Kammer 26c einem Außendurchmesser des ersten Steges 51. Zudem kann es je nach dem Entwurf eines Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet realisiert werden, dass eine Außenseite der ersten Kammer 26c geschlossen ist, wobei in der ersten Kammer 26c ein Hydraulikdruck erzeugt wird.
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Die zweite Kammer 29c ist ein Raum, der mit dem zweiten vertikal verlaufenden Durchgang/Kanal 29 in Verbindung steht. Darüber hinaus ist die zweite Kammer 29c ein Abschnitt des Hohlraums des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b, der an einer Außenseite in Bezug auf eine Außenfläche des zweiten Geländers 52 befestigt ist. Das heißt, der Hohlraum des zweiten hohlen Vorsprungsabschnitts 20b ist so ausgebildet, dass er länger ist als der zweite Steg 52 in einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird, ist und ist so konfiguriert, dass er eine Größe aufweist, die dem zweiten Steg 52 in einer Richtung entspricht, die vertikal mit einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird, angeordnet ist. Mit anderen Worten, wenn eine ganze Form des Verriegelungsstifts 50 eine zylindrische Form ist, entspricht ein Innendurchmesser der zweiten Kammer 29c einem Außendurchmesser des zweiten Steges 52. Dabei kann es nach dem Entwurf eines Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet realisiert werden, dass eine Außenseite der zweiten Kammer 29c geschlossen ist, um in der zweiten Kammer 29c Hydraulikdruck zu erzeugen.
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Das Loch des hohlen Verbindungsabschnitts 22 hat eine Größe, die der Spulenwelle 53 in einer Richtung entspricht, die vertikal angeordnet ist zu einer Richtung, in der eine geradlinige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 ausgeführt wird. Mit anderen Worten, wenn eine ganze Form des Verriegelungsstifts 50 eine zylindrische Form ist, ist ein Innendurchmesser der ersten Kammer 26c gleich zu einem Innendurchmesser der zweiten Kammer 29c und ein Innendurchmesser der Bohrung des hohlen Verbindungsabschnitts 22 ist kürzer als die Innendurchmesser der ersten Kammer 26c und der zweiten Kammer 29c und entspricht einem Außendurchmesser der Spulenwelle 53. Daher fungiert der erste Steg 51 oder der zweite Steg 52 als Stopper, um eine übermäßige Bewegung des Verriegelungsstifts 50 zu verhindern, indem er an der Stufe des hohlen Verbindungsabschnitts 22 blockiert wird, wenn der Verriegelungsstift 50 eine geradlinige Bewegung ausführt.
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Nachstehend wird der Betrieb der Vorrichtung 1 mit variablem Verdichtungsverhältnis 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 6, 7, 8 und 9 beschrieben.
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Wie in 6 dargestellt, drückt in der Vorrichtung 1 mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kraft zum Bewegen des Verriegelungsstifts 50 in Richtung der zweiten Kammer 29c, wenn in der ersten Kammer 26c Hydraulikdruck fließt, eine Außenfläche des ersten Steges 51, d.h. die Kraft zum Drücken des ersten Steges 51 in Richtung des exzentrischen Nockens 40 wird in dem Fall erzeugt, dass Hydraulikdruck, der sequentiell durch den ersten Ölkanal 24, den ersten horizontal verlaufenden Kanal 25 und den ersten vertikalen verlaufenden Kanal 26 fließt, der ersten Kammer 26c zugeführt wird.
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Wie in 7 dargestellt, wird der Verriegelungsstift 50 so bewegt, dass der erste Steg 51 in eine erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt wird, wenn die erste Verriegelungsnut 42, die von einer Oberfläche des exzentrischen Nockens 40 ausgespart ist, so positioniert ist, dass sie einem Abschnitt des ersten Stegs 51 entspricht, abhängig von der Drehung des exzentrischen Nockens 40 in einem Zustand, bei dem die Kraft zum Schieben des ersten Stegs 51 in Richtung des exzentrischen Nockens 40 aufrechterhalten wird (siehe 4). Dabei kann die erste Verriegelungsnut 42 in einer Form gebildet werden, die Teilen der ersten Kammer 26c und des ersten Steges 51 entspricht. Wenn beispielsweise die erste Kammer 26c und der erste Steg 51 kreisförmig ausgebildet sind, wird die erste Verriegelungsnut 42 in einer teilkreisförmigen Form mit einem Kreisbogen ausgebildet und der erste Steg 51 wird als Teilkreis mit einem Kreisbogen eingesetzt. In diesem Zusammenhang wird der kleine Endabschnitt 21 an der exzentrischen Nocke 40 verriegelt, wenn der erste Steg 51 bewegt wird, um in die erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt zu werden.
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Wie in 8 dargestellt, drückt in der Vorrichtung 1 mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kraft zum Bewegen des Verriegelungsstifts 50 in Richtung der ersten Kammer 26c als Hydraulikdruck, der in der zweiten Kammer 29c fließt, eine Außenfläche des zweiten Steges 52, d.h. die Kraft zum Drücken des Verriegelungsstifts 50 in Richtung der ersten Kammer 26c wird für einen Fall erzeugt, dass ein Hydraulikdruck, der sequentiell durch den zweiten Ölkanal 27, den zweiten horizontal verlaufenden Kanal 28 und den zweiten vertikal verlaufenden Kanal 29 fließt, an die zweite Kammer 25c geführt wird. In einem Zustand der Krafterhaltung wird der Verriegelungsstift 50 so bewegt, dass der zweite Steg 52 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt wird, wenn eine zweite Verriegelungsnut 44, die von der anderen Oberfläche des Exzenternockens 40 ausgespart ist, so positioniert ist, dass sie einem Abschnitt des zweiten Stegs 52 in Abhängigkeit vom Exzenternocken 40 entspricht (siehe 4). Dabei kann die zweite Verriegelungsnut 44 in einer Form gebildet werden, die Teilen der zweiten Kammer 29c und des zweiten Steges 52 entspricht. Wenn beispielsweise die zweite Kammer 29c und der zweite Steg 52 kreisförmig ausgebildet sind, wird die zweite Verriegelungsnut 44 in einer Teilkreisform mit einem Kreisbogen ausgebildet und der zweite Steg 52 wird als Teilkreis mit einem Kreisbogen eingesetzt. In diesem Zusammenhang wird der kleine Endabschnitt 21 an der exzentrischen Nocke 40 verriegelt, wenn der zweite Steg 52 bewegt wird, um in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt zu werden.
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Die Zeichnungen veranschaulichen, dass ein Zustand mit niedrigem Verdichtungsverhältnis eines Motors erreicht wird, da ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelbolzen 34 relativ nahe beieinander liegt, d.h. der Kolben 10 so positioniert wird, dass er relativ niedrig ist, wenn der Verriegelungsstift 50 in die erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt wird, so dass der kleine Endabschnitt 21 mit dem exzentrischen Nocken 40 verbunden ist, und ein Zustand mit einem hohen Verdichtungsverhältnis eines Motors erreicht wird, da ein Abstand zwischen dem Kolbenbolzen 12 und dem Kurbelbolzen 34 relativ weit sein soll, d.h. der Kolben 10 so positioniert ist, dass er relativ hoch ist, wenn der Verriegelungsstift 50 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt wird, so dass der kleine Endabschnitt 21 mit dem exzentrischen Nocken 40 verriegelt wird. Dabei kann ein niedriges Verdichtungsverhältnis und ein hohes Verdichtungsverhältnis eines Motors in Abhängigkeit von den Positionen zum Bilden der ersten Verriegelungsnut 42 und der zweiten Verriegelungsnut 44 an dem Exzenternocken 40 bestimmt werden (siehe 4 und 10).
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Wie in 7 dargestellt, erfolgt die Rückführung des Verriegelungsstiftes 50 in den Zustand, in dem der Exzenternocken 40 nicht mit dem kleinen Endabschnitt 21 verriegelt ist, wenn Hydraulikdruck durch den zweiten Ölkanal 27 in dem Zustand, bei dem der Verriegelungsstift 50 in die erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt ist, zugeführt wird, und Hydraulikdruck durch den ersten Ölkanal 24 in dem Zustand, bei dem der Verriegelungsstift 50 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt ist, zugeführt wird. Mit anderen Worten, der Verriegelungsstift 50 wird in Richtung einer Richtung bewegt, in die er in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird, wenn der Hydraulikdruck, der in der zweiten Kammer 29c fließt, auf eine Außenfläche des zweiten Steges 52 in dem Zustand drückt, bei dem der erste Steg 51 in die erste Verriegelungsnut 42 eingeführt ist, und der Verriegelungsstift 50 wird in Richtung einer Richtung bewegt, in die er in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird, wenn der Hydraulikdruck, der in der ersten Kammer 26c fließt, auf eine Außenfläche des ersten Steges 51 in dem Zustand drückt, bei dem der zweite Steg 52 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingeführt ist.
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10 ist ein schematisches Diagramm zum Vergleichen einer Position in einem niedrigen Verdichtungsverhältnis mit einer Position in einem hohen Verdichtungsverhältnis eines Kolbens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 10 dargestellt, unterscheidet sich der obere Totpunkt des Kolbens 10 in dem Zustand, bei dem ein Motor durch ein niedriges Verdichtungsverhältnis angetrieben wird, wenn der Verriegelungsstift 50 in die erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt ist, und der obere Totpunkt des Kolbens 10 in dem Zustand, bei dem ein Motor durch ein hohes Verdichtungsverhältnis angetrieben wird, wenn der Verriegelungsstift 50 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt ist, als ein vorgegebener Wert in 10, und der Differenzwert T zwischen dem oberen Totpunkt des Kolbens 10 in dem Zustand, bei dem ein Motor durch ein niedriges Verdichtungsverhältnis angetrieben wird, und dem oberen Totpunkt des Kolbens 10 in dem Zustand, bei dem ein Motor durch ein hohes Verdichtungsverhältnis angetrieben wird, ist als eine Differenz zwischen Linien dargestellt, die sich von der axialen Mitte C2 des Kolbenbolzeneinführungslochs 14 in jedem Zustand erstrecken. Es ist veranschaulicht, dass die erste Verriegelungsnut 42 und die zweite Verriegelungsnut 44 mit einem 90° Spalt in Umfangsrichtung des Exzenternockens 40 in den 4 und 10 ausgebildet ist, und somit kann eine Kreismitte C1 des exzentrischen Nockens 40 und die axiale Mitte C2 des Kolbenbolzens 12 in horizontaler Richtung angeordnet werden, wenn der Verriegelungsstift 50 in die erste Verriegelungsnut 42 eingesetzt wird und die Kreismitte C1 des exzentrischen Nockens 40 und die axiale Mitte C2 des Kolbenbolzens 12 können in vertikaler Richtung angeordnet werden, wenn der Verriegelungsstift 50 in die zweite Verriegelungsnut 44 eingesetzt wird.
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Nach einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Handhabbarkeit der Steuerung verbessert werden, da eine Zusammensetzung zur Begrenzung der Drehung des exzentrischen Nockens 40 einfach sein kann. Darüber hinaus können Störungen durch Rotationsträgheit beim Einrasten des Exzenternockens 40 vermieden werden und Kosten können reduziert werden, da der Verriegelungsstift 50 vorgesehen ist, der so konfiguriert ist, dass er einen einfachen Aufbau aufweist und in eine Richtung bewegt wird, die parallel zur Kurbelwelle 30 angeordnet ist. Darüber hinaus kann die Betriebszuverlässigkeit besser sein, da die wirkenden bzw. arbeitenden Ölkanäle 24, 25, 26, 27, 28 und 29 für den Verriegelungsstift 50 einfach sind.
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Zur Vereinfachung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „aufwärts“, „abwärts“, „oberer“, „unterer“, „nach oben“, „nach unten“, „nach vorne“, „nach hinten“, „rückwärtig“, „innerhalb“, „außerhalb“, „innerhalb“, „außerhalb“, „intern“, „extern“, „innen“, „außen“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen der in den Figuren dargestellten Merkmale zu beschreiben.
