DE10213890A1 - Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (5) zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses (epsilon) bei einer Hubkolbenmaschine (1), mit einer über einen exzentrischen Lagerring (9) an einem Kurbelzapfen (10) einer Kurbelwelle (8) gelagerten Pleuelstange (7), wobei der Lagerring (9) relativ zur Pleuelstange (7) zwischen zumindest einer ersten Stellung (a) für minimales Verdichtungsverhältnis (epsilon¶min¶) und zumindest einer zweiten Stellung (B) für maximales Verdichtungsverhältnis (epsilon¶max¶) verdrehbar ist, mit einer Fixiereinrichtung (15), um den Lagerring (9) in der ersten und/oder in der zweiten Stellung (A, B) zu fixieren, wobei die Fixiereinrichtung (15) zumindest einen durch eine Feder (16) in Richtung einer Verriegelungsstellung belasteten Riegelteil (17) aufweist, welcher in der Verriegelungsstellung in eine Rastöffnung (20, 21) des Lagerringes (9) eingreift, wobei der Riegelteil (17) über eine Entriegelungseinrichtung (23) aus der Rastöffnung (20, 21) bringbar und der Lagerring (9) bei entriegeltem Riegelteil (17) durch eine Verdreheinrichtung (35) von zumindest der einen in die andere Stellung (A, B) verdrehbar ist. Um auf möglichst einfache Weise eine funktionssichere Veränderung der Verdichtung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Verdreheinrichtung (35) einen form- und/oder kraftschlüssig mit dem Lagerring (9) verbindbaren Verdrehteil aufweist und dass der Verdrehteil (35) durch zumindest eine relativ zur Kurbelwelle (10) bewegbare Rampe (24, 25) ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Ver­ dichtungsverhältnisses bei einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brenn­ kraftmaschine, mit einer über einen exzentrischen Lagerring an einem Kurbel­ zapfen einer Kurbelwelle gelagerten Pleuelstange pro Zylinder, wobei der Lager­ ring relativ zur Pleuelstange zwischen zumindest einer ersten Stellung für mini­ males Verdichtungsverhältnis und zumindest einer zweiten Stellung für maxima­ les Verdichtungsverhältnis verdrehbar ist, mit einer Fixiereinrichtung, um den Lagerring in der ersten und/oder in der zweiten Stellung zu fixieren, wobei die Fixiereinrichtung zumindest einen durch eine Feder in Richtung einer Verriege­ lungsstellung belasteten Riegelteil aufweist, welcher in der mit der ersten und/oder zweiten Stellung des Lagerringes korrespondierenden Verriegelungs­ stellung in eine Rastöffnung des Lagerringes eingreift, wobei der Riegelteil über eine Entriegelungseinrichtung aus der Rastöffnung bringbar ist, und wobei der Lagerring bei entriegeltem Riegelteil durch eine Verdreheinrichtung von zumin­ dest der einen in die andere Stellung verdrehbar ist.

Aus der DE 197 03 948 C1 ist eine Vorrichtung zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der die Pleuelstange über eine exzentrische Hülse an der Kurbel einer Kurbelwelle gelagert ist. Die exzentrische Hülse weist zwei Verriegelungsausnehmungen auf. Am Pleuel ist ein Verriege­ lungsglied angebracht, welches bei Bewegung in einer Richtung in die eine Ver­ riegelungsausnehmung der Hülse und bei Bewegung in einer anderen Richtung in die andere Verriegelungsausnehmung der Hülse eingreift, wobei die eine verrie­ gelte Drehstellung der Hülse der maximalen und die andere verriegelte Dreh­ stellung der minimalen wirksamen Pleuellänge entspricht. Die Entriegelung des Verriegelungsgliedes erfolgt über einen im Pleuel gelagerten Hebel oder Schie­ ber. Die Verdrehung der Hülse erfolgt selbsttätig durch die auf sie von der Dre­ hung der Kurbelwelle beziehungsweise der Pleuelbewegung her einwirkenden Kräfte. Zusätzlich ist eine Verdreheinrichtung mit einer Zahnradpumpe vorgese­ hen, die von dem an das Kurbelzapfenlager zugeführten Öl angetrieben wird und über ein gleichachsig mit einem Zahnrad der Zahnradpumpe angebrachtes Zahnrad mit einer Außenverzahnung eines der Randflansche kämmt. Diese be­ kannte Vorrichtung ist allerdings relativ aufwendig. Die im Versorgungskanal zum Kolbenbolzenlager angeordnete Zahnradpumpe kann sich nachteilig auf die Öl­ versorgung des Kolbenbolzenlagers auswirken. Außerdem ist die sichere Funktion der Verdreheinrichtung für die Hülse nicht gewährleistet.

Die JP 2000038937 A zeigt eine Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses, bei der ein exzentrisches Pleuellager über Zahnräder und eine innerhalb der Kurbelwelle angeordnete Betätigungswelle verdreht wird. Zur Verstellung des Pleuellagers ist ein hoher konstruktiver Aufwand erforderlich. Durch die hohle Ausführung der Kurbelwelle wird diese empfindlich geschwächt.

Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenmaschine zu schaffen, die bei ein­ fachem Aufbau ein hohes Maß an Funktionssicherheit aufweist.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Verdreheinrichtung einen form- und/oder kraftschlüssig mit dem Lagerring verbindbaren Verdrehteil aufweist und dass der Verdrehteil durch zumindest eine relativ zur Kurbelwelle bewegbare Rampe gebildet ist. Vorzugsweise ist der Verdrehteil mit zumindest einem Rand­ flansch verbindbar, wobei besonders vorzugsweise der Verdrehteil auf eine äu­ ßere Umfangsfläche des Randflansches einwirkt. Der Randflansch des Lagerrin­ ges wälzt dabei beim Verdrehvorgang mit einer äußeren Umfangsfläche an dem durch die Rampe gebildeten Verdrehteil ab. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der vom Lagerring abgewälzte Bereich des Verdrehteils eine Länge aufweist, welche mindestens dem halben Umfang des Wälzbereiches des Lagerringes, vor­ zugsweise dem halben Umfang der Umfangsfläche des Randflansches entspricht.

Die Verdrehung des Lagerringes erfolgt durch die Relativdrehung der Kurbelwelle bezüglich des Verdrehteiles. Der Lagerring wird während des Verdrehvorganges durch den Verdrehteil praktisch angehalten, so dass der Lagerring um 180° um die Kurbelachse gedreht wird.

In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entriegelungsein­ richtung einen während des Entriegelungsvorganges im Wesentlichen quer direkt auf den Riegelteil entgegen der Feder einwirkenden Entriegelungsteil aufweist. Um eine einfache Entriegelung des Riegelteils zu ermöglichen, ist es günstig, wenn der Riegelteil zumindest auf der dem Entriegelungsteil zugewandten Seite eine Abflachung im Kontaktbereich mit dem Entriegelungsteil aufweist. Auch der Entriegelungsteil ist vorteilhafterweise durch zumindest eine relativ zur Kurbel­ welle verschiebbare Rampe gebildet. Besonders günstig ist es, wenn zumindest eine Rampe sowohl Verdrehteil als auch Entriegelungsteil ist.

Um eine hohe Flexibilität bei der Verstellung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn für jede Stellung des Lagerringes eine eigene Rampe vorgesehen ist, wobei vor­ zugsweise die Rampen unabhängig voneinander betätigbar sind. Alternativ dazu ist in einer besonders einfachen Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Ram­ pen miteinander fest verbunden und gemeinsam betätigbar sind.

Um eine hohe Funktionssicherheit zu gewährleisten ist es wesentlich, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil bezüglich der Kurbelwelle verdrehfest mit dem Gehäuse der Hubkolbenmaschine verbunden ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet ist, wobei besonders vorzugsweise der Radius des Kreisbogens mindestens dem äußeren Umlaufradius der äußeren Umfangsfläche des Randflansches um die Kurbelwellenachse entspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rampe ein im Wesentlichen U-, T- oder L-förmiges Profil aufweist. Eine sehr ein­ fache Bauweise ergibt sich, wenn die Verdreheinrichtung vorzugsweise über ei­ nen etwa parallel zum Randflansch angeordneten Profilschenkel auf den Rand­ flansch einwirkt.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil über eine pneumatisch, elektromotorisch oder hydraulisch be­ tätigbare Verstelleinrichtung radial oder tangential zur Kurbelwelle bewegbar ist.

Die Erfindung wir im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Hubkolbenmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 und 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausfüh­ rungsvariante in der ersten Stellung für minimales Verdichtungs­ verhältnis,

Fig. 4 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2 und 3,

Fig. 5 diese Vorrichtung in einem entriegelten Zustand,

Fig. 6 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung,

Fig. 8 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 7,

Fig. 10 und 11 diese Vorrichtung während des Einrastens in die zweite Stellung für maximales Verdichtungsverhältnis,

Fig. 12 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in Fig. 10 und 11,

Fig. 13 und 14 diese Vorrichtung in der zweiten Stellung für maximales Verdichtungsverhältnis,

Fig. 15 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XV-XV in Fig. 13 und 14,

Fig. 16 diese Vorrichtung in einem entriegelten Zustand,

Fig. 17 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in Fig. 16,

Fig. 18 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung,

Fig. 19 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XIX-XIX in Fig. 18,

Fig. 20 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XX-XX in Fig. 18,

Fig. 21 und 22 diese Vorrichtung während des Einrastens in eine zweite Stellung,

Fig. 23 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIII-XXIII in Fig. 21 und 22,

Fig. 23a eine Detailansicht dazu,

Fig. 24 und 25 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausfüh­ rungsvariante in einem entriegelten Zustand,

Fig. 26 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in Fig. 24 und 25,

Fig. 27 und 28 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung und

Fig. 29 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIX-XXIX in Fig. 28.

Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszei­ chen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Hubkolbenmaschine 1 mit einem in einem Zylinder 2 hin und her gehenden Kolben 3. Die Hubkolbenmaschine 1 kann beispielsweise eine Brenn­ kraftmaschine sein. Mit Bezugszeichen 4 ist ein Gehäuse der Hubkolbenmaschine bezeichnet. Am Zylinder-Kurbelgehäuse 4 ist eine Ölwanne 6 angeflanscht. Der Kolben 3 ist über eine Pleuelstange 7 mit einer Kurbelwelle 8 verbunden. Über eine Vorrichtung 5 zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnis kann die wirksame Länge der Pleuelstange 7 variiert werden. Die Pleuelstange 7 ist dabei über einen exzentrischen Lagerring 9 an einem Kurbelzapfen 10 der Kurbelwelle 8 gelagert. Der Lagerring 9 kann dabei relativ zur Pleuelstange 7 zwischen einer ersten Stellung A für minimales Verdichtungsverhältnis ε_min und einer zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis ε_max verdreht werden, wie im Folgenden noch eingehend erläutert wird. Der Lagerring 9 weist eine exzentrische Hülse 11 mit einem ersten und einem zweiten Rand­ flansch 12, 13 auf. Der Lagerring 9 ist an sich frei im großen Pleuelauge 14 der Pleuelstange 7 verdrehbar. Durch die Verdrehung des exzentrischen Lagerrin­ ges 9 wird der Hub des Kolbens 3 und damit das geometrische Verdichtungsver­ hältnis ε der Hubkolbenmaschine 1 verändert.

Um den exzentrischen Lagerring 9 in der ersten beziehungsweise zweiten Stel­ lung A, B zu fixieren, ist eine Fixiereinrichtung 15 vorgesehen. Die Fixiereinrich­ tung 15 besteht aus einem durch eine Feder 16 in Richtung der Verriegelungs­ stellung belasteten Riegelteil 17. Der Riegelteil 17 weist einen ersten Bolzen 18 und einen zweiten Bolzen 19 auf, wobei die Feder 16 sich an beiden Bol­ zen 18, 19 abstützt und diese voneinander wegdrückt. In der ersten Stellung A des Lagerringes 9 greift der Riegelteil 17 mit dem ersten Bolzen 18 in eine am ersten Randflansch 12 des Lagerringes 9 angeordnete erste Öffnung 20 ein und hält somit den Lagerring 9 in dieser Stellung fest. Diametral zur ersten Rastöff­ nung bezüglich der Achse 14a des großen Pleuelauges 14 gegenüberliegend weist auch der zweite Randflansch 13 eine zweite Rastöffnung 21 auf, in welche der Riegelteil 17 mit dem zweiten Bolzen 19 in der zweiten Stellung B des Lager­ ringes 9 eingreift. Der Riegelteil 17 selbst ist in einer etwa parallel zur Achse 14a des großen Pleuelauges 14 angeordneten Bohrung 22 axial verschiebbar.

Um die Verriegelung des Lagerringes 9 durch die Fixiereinrichtung 15 zu lösen, ist eine Entriegelungseinrichtung 23 vorgesehen, welche den Riegelteil 17 aus der ersten beziehungsweise zweiten Rastöffnung 20, 21 verschiebt.

Die Entriegelungseinrichtung 23 besteht aus einer ersten und einer zweiten Rampe 24, 25, welche Rampen 24, 25 quer zum Riegelteil 17 verschiebbar sind und auf eine erste Abflachung 26 beziehungsweise zweite Abflachung 27 des ersten Bolzen 18 beziehungsweise zweiten Bolzen 19 einwirken. Die Ram­ pen 24, 25 sind bezüglich der Kurbelwelle 8 drehfest mit dem Gehäuse 4 ver­ bunden und können durch elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch be­ triebene Verstelleinrichtungen 29, 30 radial bezüglich der Kurbelwelle 8 verscho­ ben werden. Zur Ansteuerung der Stellzylinder 29, 30 ist eine Stelleinheit 31 vorgesehen, die wiederum von einem Steuergerät 32 angesteuert wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Die Rampen 24, 25 können entweder miteinander starr verbunden oder unab­ hängig voneinander betätigt werden.

Die Rampen 24, 25 weisen vorteilhafterweise eine L-, T- oder U-förmige Gestalt auf, wobei der auf die Bolzen 18, 19 wirkende erste beziehungsweise zweite Ent­ riegelungsschenkel 33, 34 im Wesentlichen normal zur Achse 17a des Riegeltei­ les 17 ausgebildet ist.

Um eine kontrollierte Verdrehung des exzentrischen Lagerringes 9 zu erreichen, ist bei den in den Figur dargestellten Ausführungsvarianten eine Verdreheinrich­ tung 35 vorgesehen, welche zumindest einen form- oder kraftschlüssig mit dem Lagerring 9 verbindbaren Verdrehteil aufweist. Bei der in den Fig. 2 bis 23a ge­ zeigten Vorrichtung 5 wird die Verdreheinrichtung 35 durch die Entriegelungsein­ richtung 23 gebildet, wobei die Rampen 24, 25 sowohl Verdrehteile als auch Ent­ riegelungsteile darstellen. Während der Verdrehung wird die erste Rampe 24 be­ ziehungsweise die zweite Rampe 25 gegen den ersten Randflansch 12 bezie­ hungsweise dem zweiten Randflansch 13 gepresst, wodurch ein Kraftschluss zwi­ schen der Rampe 24, 25 und dem jeweiligen Randflansch 12, 13 entsteht. Wäh­ rend der Umlaufbewegung des Kurbelzapfens 10 durch die Drehung der Kurbel­ welle 8 rollt der erste Randflansch 12 beziehungsweise der zweite Rand­ flansch 13 an der ersten Rampe 24 beziehungsweise der zweiten Rampe 25 ab, so dass der Lagerring 9 relativ zum großen Pleuelauge 14 entgegen der durch den Pfeil 36 angedeuteten Umlaufbewegung der Kurbel 10 entsprechend dem Pfeil 37 verdreht wird. Um eine zwangsläufige Verdrehung des Lagerringes 9 zwi­ schen den beiden Stellungen A, B relativ zum großen Pleuelauge 14 um 180° zu erreichen, muss die Länge der ersten Rampe 24 beziehungsweise der zweiten Rampe 25 mindestens dem halben Umfang der äußeren Umfangsfläche 12a, 13a des ersten Randflansches 12 beziehungsweise des zweiten Randflansches 13 ent­ sprechen. Die als Kreisbogen geformte erste Rampe 24 beziehungsweise zweite Rampe 25 weist im Kontaktbereich mit dem ersten Randflansch 12 beziehungs­ weise dem zweiten Randflansch 13 einen Radius r₁ auf, welcher mindestens dem äußeren Umlaufradius r₂ des ersten Randflansches 12 beziehungsweise des zweiten Randflansches 13 um die Achse 8a der Kurbelwelle 8 entspricht.

Einzelne Phasen der Umschaltung von der ersten in die zweite Stellung und um­ gekehrt sind in den Fig. 2 bis 23a für eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 5 dargestellt.

In den Fig. 2 bis 4 befindet sich der Lagerring 9 in der ersten Stellung A für mi­ nimales geometrisches Verdichtungsverhältnis ε_min, wobei sich die erste Rampe 24 und die zweite Rampe 25 in einer Ruhestellung befindet. Der erste Bolzen 18 des Riegelteiles 17 ist in der ersten Rastöffnung 20 des ersten Rand­ flansches 12 eingerastet, wodurch die Stellung des exzentrischen Lagerringes 9 zur Stellung der Pleuelstange 7 gesichert ist. Die Hubkolbenmaschine kann in der ersten Stellung A stabil betrieben werden. In Fig. 2 und 4 sind verschiedene Po­ sitionen der Pleuelstange 7 angedeutet.

Zu Beginn des Schaltvorganges von der ersten Stellung A für minimales geomet­ risches Verdichtungsverhältnis ε_min in die zweite Stellung B für maximales geo­ metrisches Verdichtungsverhältnis ε_max wird die erste Rampe 24 quer gegen den Riegelteil 17 geschoben, wobei der Rand 24a der ersten Rampe 24 an der ersten Abflachung 26 des ersten Bolzens 18 aufliegt und den ersten Bolzen 18 entgegen der Kraft der Feder 16 verschiebt und aus der ersten Rastöffnung 20 des Rand­ flansches 12 drückt, wodurch der Lagerring 9 relativ zur Pleuelstange 7 freigege­ ben wird, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist.

Die erste Rampe 24 wird nach dem Entriegelungsvorgang weiter in radialer Richtung entsprechend dem Pfeil 38 bewegt, bis der Rand 24a der ersten Rampe 24 an der äußeren Umfangsfläche 12a des Randflansches 12 anliegt. Durch den vollständig zusammengedrückten Riegelteil 17 kann sich der Lager­ ring 9 durch Abwälzen des Randflansches 12 an der Rampe 24 verdrehen, wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist. Die zweite Rampe 25 kann dabei in der Ruhestellung verbleiben. Während der zwangsläufigen Drehbewegung des Lagerringes 9 liegt die erste Rampe 24 am Randflansch 12 mit einer vorbestimmten Kraft an. Dieser Kraftschluss zwischen der ersten Rampe 24 und dem exzentrischen Lagerring 9 führt zur Abrollbewegung des Lagerringes 9 auf der ersten Rampe 24.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen das Ende des Schaltvorganges von der ersten in die zweite Stellung A, B. Der Schaltvorgang ist beendet, sobald die zweite Rastöff­ nung 21 dem Bereich des Riegelteiles 17 erreicht und der zweite Bolzen 19 in die zweite Rastöffnung 21 durch die Kraft der Feder 16 in die zweite Rastöffnung 21 einrastet. Der exzentrische Lagerring 9 ist somit in der zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis ε_max gesichert. Die erste Rampe 24 wird wie­ der in die Ruhestellung bewegt, so dass die Hubkolbenmaschine stabil in der zweiten Stellung B betrieben werden kann, wie in den Fig. 13 bis 15 dargestellt ist. In den Fig. 13 und 14 sind verschiedene Positionen der Pleuelstange 7 ange­ deutet.

Die Fig. 16 und 17 zeigen den Beginn des Umschaltvorganges von der zweiten in die erste Stellung B, A. Die zweite Rampe 25 wird gegen die zweite Abfla­ chung 27 des zweiten Bolzens 19 gedrückt, wodurch dieser entgegen der Kraft der Feder 16 verschoben und die zweite Rastöffnung 21 freigegeben wird. Da­ durch wird der Lagerring 9 relativ zur Pleuelstange 7 entsichert. Die zweite Rampe 25 wird radial in Richtung des Lagerringes 9 bewegt, bis der Rand 25a der zweiten Rampe 25 an der äußeren Umfangsfläche 13a des Randflansches 13 anliegt. Durch den vollständig zusammengedrückten Riegelteil 17 (siehe Fig. 19) kann sich der exzentrische Lagerring 9 verdrehen, was eine Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses ε zur Folge hat. Wie in Fig. 18 und 20 angedeutet ist, liegt die zweite Rampe 25 mit einer vorbestimmten Kraft am zweiten Randflansch 13 an. Dieser Kraftschluss zwischen der zweiten Rampe 25 und dem zweiten Randflansch 13 führt zu einer Abrollbewegung des Lagerrin­ ges 9 auf der zweiten Rampe 25. Die Verdrehrichtung des Lagerringes 9 ist mit dem Pfeil 37 angedeutet.

Die Fig. 21 bis 23 zeigen das Ende des Schaltvorganges in die erste Stellung A. Nachdem der Lagerring 9 um 180° gegenüber dem großen Pleuelauge 14 ver­ dreht wurde, rastet der zweite Bolzen 19 in die zweite Rastöffnung 21 des zwei­ ten Randflansches 13 ein, wodurch der exzentrische Lagerring 9 wieder relativ zur Pleuelstange 7 gesichert ist. Die Hubkolbenmaschine 1 kann nun wieder in der ersten Stellung A mit dem minimalen Verdichtungsverhältnis ε_min betrieben werden.

Die Fig. 24 bis 29 zeigen eine alternative Ausführungsvariante einer Vorrich­ tung 5 zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses ε. Dabei wird der exzentrische Lagerring 9 zumindest während eines Schaltvorganges nur durch die Relativbewegung des Kurbelzapfens 8 zum Lagerring 9 verdreht. Zweckmäßigerweise wird das Umschalten zwischen erster Stellung A für mini­ males Verdichtungsverhältnis ε_min in die zweite Stellung B für maximales Ver­ dichtungsverhältnis ε_max in der beschriebenen Weise durch Zwangsverdrehung mittels der ersten Rampe 24 durchgeführt. Die Verdrehung des Lagerringes 9 von der zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis ε_max in die erste Stellung A für minimales Verdichtungsverhältnis ε_min kann dagegen selbsttätig durch die Ölfilmreibung zwischen Kurbelzapfen 10 und Lagerring 9 erfolgen. Die zweite Rampe 25 hat somit nur mehr die Funktion einer Entriegelungseinrich­ tung 23, nicht aber die Funktion einer Verdreheinrichtung 35. Dadurch kann die zweite Rampe 25 wesentlich kleiner beziehungsweise kürzer ausgeführt werden, als die erste Rampe 24.

Die Fig. 24 bis 26 zeigen den Beginn des Schaltvorganges von der zweiten Stel­ lung B für maximales Verdichtungsverhältnis ε_max in die erste Stellung A für mi­ nimales Verdichtungsverhältnis ε_min. Die zweite Rampe 25 drückt dabei gegen die zweite Abflachung 27 des zweiten Bolzens 19 und verschiebt diesen entgegen der Kraft der Feder 16, bis die zweite Rastöffnung 21 des zweiten Randflan­ sches 13 freigegeben und der Lagerring 9 entsichert ist. Wie in den Fig. 27 bis 29 gezeigt ist, kann sich der exzentrische Lagerring 9 durch den vollständig zusam­ mengedrückten Riegelteil 17 durch die Ölfilmreibung zwischen Kurbelzapfen 10 und Lagerring 9 selbständig verdrehen. Die durch den Pfeil 37 angedeutete selb­ ständige Verdrehung des Lagerringes 9 verläuft in entgegengesetzter Richtung zum im Fig. 18 gezeigten Schaltvorgang zwischen zweiter und erster Stel­ lung B, A der ersten Ausführungsvariante.

Die beschriebene Vorrichtung 5 ermöglicht in beiden Ausführungsvarianten auf sehr einfache Weise eine funktionssichere Veränderung des geometrischen Ver­ dichtungsverhältnisses ε bei einer Hubkolbenmaschine 1.

Claims (16)

1. Vorrichtung (5) zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhält­ nisses (ε) bei einer Hubkolbenmaschine (1), insbesondere einer Brenn­ kraftmaschine, mit einer über einen exzentrischen Lagerring (9) an einem Kurbelzapfen (10) einer Kurbelwelle (8) gelagerten Pleuelstange (7) pro Zy­ linder, wobei der Lagerring (9) relativ zur Pleuelstange (7) zwischen zumin­ dest einer ersten Stellung (A) für minimales Verdichtungsverhältnis (ε_min) und zumindest einer zweiten Stellung (B) für maximales Verdichtungsver­ hältnis (ε_max) verdrehbar ist, mit einer Fixiereinrichtung (15), um den La­ gerring (9) in der ersten und/oder in der zweiten Stellung (A, B) zu fixieren, wobei die Fixiereinrichtung (15) zumindest einen durch eine Feder (16) in Richtung einer Verriegelungsstellung belasteten Riegelteil (17) aufweist, welcher in der mit der ersten und/oder zweiten Stellung (A, B) des Lager­ ringes (9) korrespondierenden Verriegelungsstellung in eine Rastöff­ nung (20, 21) des Lagerringes (9) eingreift, wobei der Riegelteil (17) über eine Entriegelungseinrichtung (23) aus der Rastöffnung (20, 21) bringbar ist, und wobei der Lagerring (9) bei entriegeltem Riegelteil (17) durch eine Verdreheinrichtung (35) von zumindest der einen in die andere Stel­ lung (A, B) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreh­ einrichtung (35) einen form- und/oder kraftschlüssig mit dem Lagerring (9) verbindbaren Verdrehteil aufweist und dass der Verdrehteil (35) durch zu­ mindest eine relativ zur Kurbelwelle (10) bewegbare Rampe (24, 25) gebil­ det ist.

2. Vorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei der Lagerring (9) zumindest einen Randflansch (12, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver­ drehteil mit zumindest einem Randflansch (12, 13) verbindbar ist, wobei vorzugsweise der Verdrehteil auf eine äußere Umfangsfläche (12a, 13a) des Randflansches (12, 13) einwirkt.

3. Vorrichtung (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der La­ gerring (9) vorzugsweise mit seinem Randflansch (12, 13) am Verdrehteil abwälzbar ist.

4. Vorrichtung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Lagerring (9) abgewälzte Bereich des Verdrehteils eine Länge aufweist, wel­ che mindestens dem halben Umfang des Wälzbereiches des Lagerringes (9), vorzugsweise dem halben Umfang der Umfangsfläche (12a, 13a) des Rand­ flansches (12, 13) entspricht.

5. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass die Entriegelungseinrichtung (23) einen während des Entriege­ lungsvorganges im Wesentlichen quer direkt auf den Riegelteil (17) entge­ gen der Feder (16) einwirkenden Entriegelungsteil aufweist.

6. Vorrichtung (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rie­ gelteil (17) zumindest auf der dem Entriegelungsteil zugewandten Seite eine Abflachung (26, 27) im Kontaktbereich mit dem Entriegelungsteil auf­ weist.

7. Vorrichtung (5) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Entriegelungsteil durch zumindest eine relativ zur Kurbelwelle (8) be­ wegbare Rampe (24, 25) gebildet ist.

8. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Rampe (24, 25) ein im Wesentlichen L-, T- oder U-förmiges Profil aufweist.

9. Vorrichtung (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver­ dreheinrichtung über einen etwa parallel zum Randflansch (12, 13) ange­ ordneten Profilschenkel auf den Randflansch (12, 13) einwirkt.

10. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, dass zumindest eine Rampe (24, 25) sowohl Verdrehteil als auch Ent­ riegelungsteil ist.

11. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für jede Stellung (A, B) des Lagerringes (9) eine eigene Rampe (24, 25) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (24, 25) unabhängig voneinander betätigbar sind.

13. Vorrichtung (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (24, 25) miteinander fest verbunden und gemeinsam betätigbar sind.

14. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil bezüglich der Kurbelwelle (8) verdrehfest mit dem Gehäuse (4) der Hubkolbenma­ schine (1) verbunden ist.

15. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil im Wesentli­ chen kreisbogenförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Radius (r₁) des Kreisbogens mindestens einem äußeren Umlaufradius (r₂) der äußeren Umfangsfläche (12a, 13a) des Randflansches (12, 13) um die Kurbelwellen­ achse (8a) entspricht.

16. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil über eine pneumatisch, elektromotorisch oder hydraulisch betätigbare Verstellein­ richtung (29, 30) radial oder tangential zur Kurbelwelle (8) bewegbar ist.