DE10213890B4 - Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses - Google Patents

Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (5) zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses (ε) bei einer Hubkolbenmaschine (1), insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über einen exzentrischen Lagerring (9) an einem Kurbelzapfen (10) einer Kurbelwelle (8) gelagerten Pleuelstange (7) pro Zylinder, wobei der Lagerring (9) relativ zur Pleuelstange (7) zwischen zumindest einer ersten Stellung (A) für minimales Verdichtungsverhältnis (εmin) und zumindest einer zweiten Stellung (B) für maximales Verdichtungsverhältnis (εmax) 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 mit der ersten und/oder zweiten Stellung (A, B) des Lagerringes (9) korrespondierenden Verriegelungsstellung in eine Rastöffnung (20, 21) des Lagerringes (9) eingreift, wobei der Riegelteil (17) über eine Entriegelungseinrichtung (23) aus der Rastöffnung (20, 21) bringbar ist, und wobei der zumindest einen Randflansch (12,...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses bei einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über einen exzentrischen Lagerring an einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagerten Pleuelstange pro Zylinder, wobei der Lagerring relativ zur Pleuelstange zwischen zumindest einer ersten Stellung für minimales Verdichtungsverhältnis und zumindest einer zweiten Stellung für maximales 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 Verriegelungsstellung belasteten Riegelteil aufweist, welcher in der mit der ersten und/oder zweiten Stellung des Lagerringes korrespondierenden Verriegelungsstellung in eine Rastöffnung des Lagerringes eingreift, wobei der Riegelteil über eine Entriegelungseinrichtung aus der Rastöffnung bringbar ist, und wobei der zumindest einen Randflansch aufweisende Lagerring bei entriegeltem Riegelteil durch eine Verdreheinrichtung von zumindest 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 Verriegelungsglied angebracht, welches bei Bewegung in einer Richtung in die eine Verriegelungsausnehmung der Hülse und bei Bewegung in einer anderen Richtung in die andere Verriegelungsausnehmung der Hülse eingreift, wobei die eine verriegelte Drehstellung der Hülse der maximalen und die andere verriegelte Drehstellung der minimalen wirksamen Pleuellänge entspricht. Die Entriegelung des Verriegelungsgliedes erfolgt über einen im Pleuel gelagerten Hebel oder Schieber. Die Verdrehung der Hülse erfolgt selbsttätig durch die auf sie von der Drehung der Kurbelwelle beziehungsweise der Pleuelbewegung her einwirkenden Kräfte. Zusätzlich ist eine Verdreheinrichtung mit einer Zahnradpumpe vorgesehen, 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 bekannte Vorrichtung ist allerdings relativ aufwendig. Die im Versorgungskanal zum Kolbenbolzenlager angeordnete Zahnradpumpe kann sich nachteilig auf die Ölversorgung des Kolbenbolzenlagers auswirken. Außerdem ist die sichere Funktion der Verdreheinrichtung für die Hülse nicht gewährleistet.
  • Die DE 42 32 191 C1 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung zum Verstellen der Exzentrizität eines exzentrischen Radialgases. Die Vorrichtung weist eine als Doppelkolben ausgebildete Mitnehmervorrichtung auf, welche hydraulisch aktivierbar ist, wobei die Kolben gegen an einen Exzenterring angrenzende Anlaufflächen gedrückt werden, so dass der Exzenterring bei ausgerückter, die Verdrehung des Exzenterringes freigebender Sperreinrichtung von den Anlauffflächen mitgenommen wird. Die Verdrehung des Exzenterringes erfolgt durch die auf ihn von der Drehung der Kurbelwelle bzw. der Pleuelbewegung einwirkenden Kräfte.
  • 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 einfachem Aufbau ein hohes Maß an Funktionssicherheit aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Verdreheinrichtung einen Verdrehteil mit zumindest einer radial zur Kurbelwelle bewegbaren Rampe aufweist, welche mit zumindest einer äußeren Umfangsfläche eines der Randflansche des Lagerringes in Wälzkontakt bringbar ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Rampe einen Entriegelungsteil der Entriegelungseinrichtung bildet, der während des Entriegelungsvorganges unmittelbar auf den Riegelteil entgegen der Feder einwirkt, und wobei die Rampe bezüglich der Kurbelwelle verdrehfest mit dem Gehäuse der Hubkolbenmaschine verbunden ist. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der vom Lagerring abgewälzte Bereich des Verdrehteils eine Länge aufweist, welche mindestens dem halben Umfang des Wälzbereiches des Lagerringes, vorzugsweise 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 Entriegelungseinrichtung 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 Kurbelwelle 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 vorzugsweise die Rampen unabhängig voneinander betätigbar sind. Alternativ dazu ist in einer besonders einfachen Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Rampen miteinander fest verbunden und gemeinsam betätigbar sind.
  • 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 einfache Bauweise ergibt sich, wenn die Verdreheinrichtung vorzugsweise über einen etwa parallel zum Randflansch angeordneten Profilschenkel auf den Randflansch einwirkt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil über eine pneumatisch, elektromotorisch oder hydraulisch betätigbare Versteileinrichtung radial oder tangential zur Kurbelwelle bewegbar ist.
  • Die Erfindung wir im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine Hubkolbenmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt,
  • 2 und 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsvariante in der ersten Stellung für minimales Verdichtungsverhältnis,
  • 4 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2 und 3,
  • 5 diese Vorrichtung in einem entriegelten Zustand,
  • 6 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 5,
  • 7 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung,
  • 8 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 7,
  • 9 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in 7,
  • 10 und 11 diese Vorrichtung während des Einrastens in die zweite Stellung für maximales Verdichtungsverhältnis,
  • 12 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in 10 und 11,
  • 13 und 14 diese Vorrichtung in der zweiten Stellung für maximales Verdichtungsverhältnis,
  • 15 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XV-XV in 13 und 14,
  • 16 diese Vorrichtung in einem entriegelten Zustand,
  • 17 diese Vorrichtung im Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in 16,
  • 18 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung,
  • 19 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XIX-XIX in 18,
  • 20 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XX-XX in 18,
  • 21 und 22 diese Vorrichtung während des Einrastens in eine zweite Stellung,
  • 23 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIII-XXIII in 21 und 22,
  • 23a eine Detailansicht dazu,
  • 24 und 25 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsvariante in einem entriegelten Zustand,
  • 26 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in 24 und 25,
  • 27 und 28 diese Vorrichtung in einer Zwischenstellung und
  • 29 diese Vorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie XXIX-XXIX in 28.
  • Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Hubkolbenmaschine 1 mit einem in einem Zylinder 2 hin und her gehenden Kolben 3. Die Hubkolbenmaschine 1 kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine sein. Mit Bezugszeichen 4 ist ein Gehäuse der Hubkolbenmaschine bezeichnet. Am Gehäuse 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 εmin und einer zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis εmax verdreht werden, wie im Folgenden noch eingehend erläutert wird. Der Lagerring 9 weist eine exzentrische Hülse 11 mit einem ersten und einem zweiten Randflansch 12, 13 auf. Der Lagerring 9 ist an sich frei im großen Pleuelauge 14 der Pleuelstange 7 verdrehbar. Durch die Verdrehung des exzentrischen Lagerringes 9 wird der Hub des Kolbens 3 und damit das geometrische Verdichtungsverhältnis ε der Hubkolbenmaschine 1 verändert.
  • Um den exzentrischen Lagerring 9 in der ersten beziehungsweise zweiten Stellung A, B zu fixieren, ist eine Fixiereinrichtung 15 vorgesehen. Die Fixiereinrichtung 15 besteht aus einem durch eine Feder 16 in Richtung der Verriegelungsstellung belasteten Riegelteil 17. Der Riegelteil 17 weist einen ersten Bolzen 18 und einen zweiten Bolzen 19 auf, wobei die Feder 16 sich an beiden Bolzen 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 Rastöffnung 20 ein und hält somit den Lagerring 9 in dieser Stellung fest. Diametral zur ersten Rastöffnung 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 Lagerringes 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 Rampen 24, 25 sind bezüglich der Kurbelwelle 8 drehfest mit dem Gehäuse 4 verbunden und können durch elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebene Verstelleinrichtungen (Stellzylinder 29, 30) radial bezüglich der Kurbelwelle 8 verschoben werden. Zur Ansteuerung der Stellzylinder 29, 30 ist eine Stelleinheit 31 vorgesehen, die wiederum von einem Steuergerät 32 angesteuert wird, wie aus 1 ersichtlich ist.
  • Die Rampen 24, 25 können entweder miteinander starr verbunden oder unabhängig 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 Entriegelungsschenkel 33, 34 im Wesentlichen normal zur Achse 17a des Riegelteiles 17 ausgebildet ist.
  • Um eine kontrollierte Verdrehung des exzentrischen Lagerringes 9 zu erreichen, ist bei den in den Fig. dargestellten Ausführungsvarianten eine Verdreheinrichtung 35 vorgesehen, welche zumindest einen form- oder kraftschlüssig mit dem Lagerring 9 verbindbaren Verdrehteil aufweist. Bei der in den 2 bis 23a gezeigten Vorrichtung 5 wird die Verdreheinrichtung 35 durch die Entriegelungseinrichtung 23 gebildet, wobei die Rampen 24, 25 sowohl Verdrehteile als auch Entriegelungsteile darstellen. Während der Verdrehung wird die erste Rampe 24 beziehungsweise die zweite Rampe 25 gegen den ersten Randflansch 12 beziehungsweise dem zweiten Randflansch 13 gepresst, wodurch ein Kraftschluss zwischen der Rampe 24, 25 und dem jeweiligen Randflansch 12, 13 entsteht. Während der Umlaufbewegung des Kurbelzapfens 10 durch die Drehung der Kurbelwelle 8 rollt der erste Randflansch 12 beziehungsweise der zweite Randflansch 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 des Kurbelzapfens 10 entsprechend dem Pfeil 37 verdreht wird. Um eine zwangsläufige Verdrehung des Lagerringes 9 zwischen 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 beziehungsweise 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 umgekehrt sind in den 2 bis 23a für eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 5 dargestellt.
  • In den 2 bis 4 befindet sich der Lagerring 9 in der ersten Stellung A für minimales geometrisches Verdichtungsverhältnis εmin, 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 Randflansches 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 2 und 4 sind verschiedene Positionen der Pleuelstange 7 angedeutet.
  • Zu Beginn des Schaltvorganges von der ersten Stellung A für minimales geometrisches Verdichtungsverhältnis εmin in die zweite Stellung B für maximales geometrisches Verdichtungsverhältnis εmax 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 Randflansches 12 drückt, wodurch der Lagerring 9 relativ zur Pleuelstange 7 freigegeben wird, wie in 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 Lagerring 9 durch Abwälzen des Randflansches 12 an der Rampe 24 verdrehen, wie in den 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 10 bis 12 zeigen das Ende des Schaltvorganges von der ersten in die zweite Stellung A, B. Der Schaltvorgang ist beendet, sobald die zweite Rastöffnung 21 den Bereich des Riegelteiles 17 erreicht und der zweite Bolzen 19 in die zweite Rastöffnung 21 durch die Kraft der Feder 16 einrastet. Der exzentrische Lagerring 9 ist somit in der zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis εmax gesichert. Die erste Rampe 24 wird wieder in die Ruhestellung bewegt, so dass die Hubkolbenmaschine stabil in der zweiten Stellung B betrieben werden kann, wie in den 13 bis 15 dargestellt ist. In den 13 und 14 sind verschiedene Positionen der Pleuelstange 7 angedeutet.
  • Die 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 Abflachung 27 des zweiten Bolzens 19 gedrückt, wodurch dieser entgegen der Kraft der Feder 16 verschoben und die zweite Rastöffnung 21 freigegeben wird. Dadurch 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 19) kann sich der exzentrische Lagerring 9 verdrehen, was eine Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses ε zur Folge hat. Wie in 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 Lagerringes 9 auf der zweiten Rampe 25. Die Verdrehrichtung des Lagerringes 9 ist mit dem Pfeil 37 angedeutet.
  • Die 21 bis 23 zeigen das Ende des Schaltvorganges in die erste Stellung A. Nachdem der Lagerring 9 um 180° gegenüber dem großen Pleuelauge 14 verdreht wurde, rastet der zweite Bolzen 19 in die zweite Rastöffnung 21 des zweiten 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 εmin betrieben werden.
  • Die 24 bis 29 zeigen eine alternative Ausführungsvariante einer Vorrichtung 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 minimales Verdichtungsverhältnis εmin in die zweite Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis εmax 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 εmax in die erste Stellung A für minimales Verdichtungsverhältnis εmin 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 24 bis 26 zeigen den Beginn des Schaltvorganges von der zweiten Stellung B für maximales Verdichtungsverhältnis εmax in die erste Stellung A für minimales Verdichtungsverhältnis εmin. 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 Randflansches 13 freigegeben und der Lagerring 9 entsichert ist. Wie in den 27 bis 29 gezeigt ist, kann sich der exzentrische Lagerring 9 durch den vollständig zusammengedrückten Riegelteil 17 durch die Ölfilmreibung zwischen Kurbelzapfen 10 und Lagerring 9 selbständig verdrehen. Die durch den Pfeil 37 angedeutete selbständige Verdrehung des Lagerringes 9 verläuft in entgegengesetzter Richtung zum im 18 gezeigten Schaltvorgang zwischen zweiter und erster Stellung B, A der ersten Ausführungsvariante.
  • Die beschriebene Vorrichtung 5 ermöglicht in beiden Ausführungsvarianten auf sehr einfache Weise eine funktionssichere Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses ε bei einer Hubkolbenmaschine 1.

Claims (12)

  1. Vorrichtung (5) zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses (ε) bei einer Hubkolbenmaschine (1), insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer über einen exzentrischen Lagerring (9) an einem Kurbelzapfen (10) einer Kurbelwelle (8) gelagerten Pleuelstange (7) pro Zylinder, wobei der Lagerring (9) relativ zur Pleuelstange (7) zwischen zumindest einer ersten Stellung (A) für minimales Verdichtungsverhältnis (εmin) und zumindest einer zweiten Stellung (B) für maximales Verdichtungsverhältnis (εmax) 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 mit der ersten und/oder zweiten Stellung (A, B) des Lagerringes (9) korrespondierenden Verriegelungsstellung in eine Rastöffnung (20, 21) des Lagerringes (9) eingreift, wobei der Riegelteil (17) über eine Entriegelungseinrichtung (23) aus der Rastöffnung (20, 21) bringbar ist, und wobei der zumindest einen Randflansch (12, 13) aufweisende Lagerring (9) bei entriegeltem Riegelteil (17) durch eine Verdreheinrichtung (35) von zumindest der einen in die andere Stellung (A, B) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (35) einen Verdrehteil mit zumindest einer radial zur Kurbelwelle (8) bewegbaren Rampe (24, 25) aufweist, welche mit zumindest einer äußeren Umfangsfläche eines der Randflansche (12, 13) des Lagerringes (9) in Wälzkontakt bringbar ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Rampe (24, 25) einen Entriegelungsteil der Entriegelungseinrichtung (23) bildet, der während des Entriegelungsvorganges unmittelbar auf den Riegelteil (17) entgegen der Feder (16) einwirkt, und wobei die Rampe (24, 25) bezüglich der Kurbelwelle (8) verdrehfest mit dem Gehäuse (4) der Hubkolbenmaschine (1) verbunden ist.
  2. Vorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Lagerring (9) abgewälzte Bereich des Verdrehteils eine Länge aufweist, welche mindestens dem halben Umfang des Wälzbereiches des Lagerringes (9), vorzugsweise dem halben Umfang der Umfangsfläche (12a, 13a) des Randflansches (12, 13) entspricht.
  3. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (23) während des Entriegelungsvorganges im Wesentlichen quer auf den Riegelteil (17) entgegen der Feder (16) einwirkt.
  4. Vorrichtung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegelteil (17) zumindest auf der dem Entriegelungsteil zugewandten Seite eine Abflachung (26, 27) im Kontaktbereich mit dem Entriegelungsteil aufweist.
  5. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (24, 25) ein im Wesentlichen L-, T- oder U-förmiges Profil aufweist.
  6. Vorrichtung (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung über einen etwa parallel zum Randflansch (12, 13) angeordneten Profilschenkel auf den Randflansch (12, 13) einwirkt.
  7. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rampe (24, 25) sowohl Verdrehteil als auch Entriegelungsteil ist.
  8. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Stellung (A, B) des Lagerringes (9) eine eigene Rampe (24, 25) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (24, 25) unabhängig voneinander betätigbar sind.
  10. Vorrichtung (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampen (24, 25) miteinander fest verbunden und gemeinsam betätigbar sind.
  11. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil im Wesentlichen 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 Kurbelwellenachse (8a) entspricht.
  12. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehteil und/oder der Entriegelungsteil über eine pneumatisch, elektromotorisch oder hydraulisch betätigbare Versteileinrichtung (29, 30) radial oder tangential zur Kurbelwelle (8) bewegbar ist.
DE10213890A 2001-03-29 2002-03-27 Vorrichtung zur Veränderung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses Expired - Fee Related DE10213890B4 (de)

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