EP0082996A1 - Hubkolbenmaschine - Google Patents

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Publication number
EP0082996A1
EP0082996A1 EP82111388A EP82111388A EP0082996A1 EP 0082996 A1 EP0082996 A1 EP 0082996A1 EP 82111388 A EP82111388 A EP 82111388A EP 82111388 A EP82111388 A EP 82111388A EP 0082996 A1 EP0082996 A1 EP 0082996A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
changer
machine according
reciprocating piston
reciprocating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP82111388A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Dr. H.C. Wankel
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0082996A1 publication Critical patent/EP0082996A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/044—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of an adjustable piston length

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston engine with a occurs at rest and during operation by controlling from the outside resizable Endverdichtungsraum, wherein the G rössen selectedung by a provided on the reciprocating changed by, which is adjustable relative to an overlying the piston pin main body of the reciprocating piston in the direction towards the Endverdichtungsraum.
  • a reciprocating piston machine of this type is known, for example, from DE-OS 1 925 473 and DE-OS 2 632 440.
  • the piston is changed telescopically by hydraulic means, so that the piston crown is relative to the base body of the reciprocating piston which supports the piston pin emotional. Since the lubricating oil circuit of the machine is used for the hydraulic actuation, precise regulation of the change movement is not possible because the bearing clearances and the viscosity of the oil are not constant. For this reason, hydraulically variable pistons are only proposed for damping excessively high gas forces in the compression chamber of the machine.
  • the present invention has for its object to find a reciprocating piston machine of the type mentioned, in which the acceleration forces acting on the piston do not adversely affect the function of the mechanism for moving the changer, in which the design means required for the movement of the changer are easy can be produced and assembled and only contribute to a slight increase in the piston weight.
  • a precise movement of the changer relative to the base body of the reciprocating piston should be possible by the invention in order to enable optimal control of the final compression space.
  • This problem is solved by a mechanical actuator acting on the changer, the drive connection between a helicopter mechanism arranged in the piston, which acts between the base body of the reciprocating piston and the changer, and the actuator via a telescopic shaft with a shaft part which is used for common movement is connected to the reciprocating piston.
  • FIGS. 1 to 4 wherein A is Enderer which is adjustable in the direction of the Endverdichtungsraum 205 and 206 relative to a base body 202 and 204, respectively (FIG. 3), of a lid-shaped, the piston base 207, 208 having part 209, 210 which is screwed onto the base body.
  • This changer 209 or 210 has a hollow cylindrical apron part 212 or 213 which adjoins the piston head downwards towards the base body of the piston and which has the usual piston rings on its outer circumference in grooves. So far, the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 3 correspond essentially.
  • a screw thread 215 is incorporated on the inside of the apron part 212 of the changer 209, which is in engagement with the external thread of a cylindrical, upward-pointing collar of the base body 202.
  • the change member 209 By rotating the change member 209 relative to the base body 202 thus the changer screw up or down to change the size of the final compression space 205.
  • the left part of the illustration of Fig. 1 is the Change screwed up in the top limit position and in the right part of the illustration screwed down in the bottom limit position. Since the piston stroke has a constant stroke due to the predetermined connection of the piston to the crankshaft, the size of the end compression space 205 is changed by rotating the change relative to the piston base body.
  • the two-part design of the piston ie with a base body 202 and a screwed-on one Aenderer 209, there are also significant manufacturing advantages. Both piston parts are of simpler design, and the opening on both sides of the base body with the changer removed results in a more precise casting with arrangement of the core parts of the casting mold from both sides.
  • the attachment of a separately produced gear wheel 218 from a different material to the underside of the piston crown 207 is also considerably facilitated by the two-part design and can take place in the casting mold when producing the changer 209, in that the hub part 219 has a shape which is not visible in the drawing and which ensures a form-fitting holder during casting in the casting mold for producing the changer.
  • the two-part design of the piston enables a different choice of material for the piston base body 202, for example made of light metal casting, and the changer made of cast iron that can withstand higher thermal loads. In this way, the advantages of a light metal piston are optimally combined with those of a cast iron piston.
  • a special actuating mechanism is provided.
  • This has the already mentioned externally toothed gear 218, which is fastened to the piston head and into which a pinion 22o engages.
  • the straight toothing of the gear wheel 218 corresponds to the maximum stroke movement of the changer 209 in the axial direction of the Gear longer than the toothing of the pinion 220 which is in engagement with it.
  • the pinion 220 is attached to the end of a part 221 of a telescopic shaft 222.
  • This shaft part 221 is rotatably mounted in a bearing 223 formed on the base body 202 of the piston and held in the axial direction, so that it executes the piston working movement together with the piston.
  • the pinion 220 is shaped out of the end of this shaft part 221 and bears against the bearing 223 in the axial direction.
  • a spring ring 225 is used for the axial holding of the shaft part 221.
  • the shaft part 221 of the telescopic shaft is hollow.
  • 1 and 2 show the arrangement of the pinion 220 laterally offset upwards in the piston and the lateral displacement of the telescopic shaft 222, so that the adjustment mechanism could be implemented despite the space requirement of the connecting rod and its range of motion.
  • a fixed part 228 of the telescopic shaft is rotatably supported and held axially in a fixed bearing 229, which is located in a bracket 230 which is fastened or molded in the lower part of the cylinder 231.
  • the shaft part 221 is axially displaceable in the shaft part 228, and the transmission of the rotary movement from the outer shaft part 228 to the inner moving shaft part 221 takes place either through interlocking outer and inner grooves or a cross-sectional shape of the shaft parts that deviates from the circular shape.
  • the outer, fixed shaft part 228 carries a gear 232 which is engaged by a second tooth 233 which is mounted outside of the cylinder and projects into it. This second gear 233 is driven by an actuator, not shown, which is controlled in a manner known per se based on manipulated values.
  • the shaft part 228 'of the telescopic shaft which is fixedly arranged in the axial direction can be driven by a chain 278 which is in engagement with the gearwheels 232' of the shaft part 228 'of a plurality of piston-cylinder units.
  • the arrangement of the actuator and the drive connection to this second gear 233 can be adapted to the conditions of a particular motor and does not directly affect the present invention.
  • the same second gear 233 also drives the telescopic shaft of a second cylinder-piston unit as shown in FIG. 1.
  • the embodiment of the invention according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that the external toothing of the pinion 220 'engages in an internal toothing 235 which is incorporated on the inside of the cylindrical apron 213 of the changer.
  • the changer 208 can also advantageously be made of cast iron.
  • the screw connection between the changer 208 and the base body 204 of the piston has a smaller diameter by it is provided on an inner hollow cylindrical part 237 or 238 of the base body or the changer.
  • an internally toothed hollow gear 239 made of steel is cast, which engages in the outer toothing of the hollow cylindrical extension 238 on the underside of the piston head 208.
  • the embodiment according to FIG. 3 leads, owing to the larger diameter of the toothing in which the pinion 220 ′ engages and the smaller diameter of the screw connection of the helicopter mechanism, to a more favorable translation ratio of the adjustment movement of the changer, so that lower stresses and lower frictional forces occur.
  • the telescopic shaft part 221 is provided on both sides with a bore 240, 241 for weight reduction.
  • FIG. 5 and 6 show two exemplary embodiments of the invention, in which the changer has smaller dimensions and a different cross-sectional shape than the cross-section of the piston, as can also be seen from the top view of the piston according to FIG. 7.
  • the elongate and ends at its L rounded. 5 and 246 according to FIG. 6 is in a a corresponding cross section having end-side recess 247, 248 of the base body of the piston inserted and maybe adjacent to its edge by D 249 opposite to the side wall of this depression 247, 248 slidably sealed.
  • the sealing limit consists, in a manner known per se, of sealing strips and butt joint closures, as is known for rotary piston machines (cf. "rotary piston internal combustion engines” from Bensinger, Springer-Verlag).
  • the helicopter movement of the changer 245, 246 takes place by the engagement of a threaded pin in a threaded bore.
  • FIGS. 5 and 6 differ essentially in that, according to FIG. 5, two threaded pins 252, 253 are rotatably mounted in the intermediate piston crown 254 and are each driven by a gear 255, 256, while in the example according to FIG. 6 two Threaded pins 258, 259 are rigidly attached to the underside of the changer 246 and the rotational movement is initiated in hollow gearwheels 260, 261, the internal thread of which is in engagement with these threaded pins 258 and 259, respectively.
  • two collar-shaped projections 263, 264 are formed with an internal thread 265, into which the external thread of the short threaded pins 252, 253 engages, so that a rotation of the threaded pins displaces the changer 245 relative to the piston base body causes.
  • the upper limit position of the adjustment movement and in the right part of the illustration the lower limit position of the adjustment movement of the changer is shown, corresponding to a smallest or largest final compression space.
  • the threaded pin lie on with its lower edge on the piston intermediate wall 254 by an integrally formed on it stub shaft 266, 267 has a smaller diameter than the threaded journal and olben solicit upset in the K 254 ge is stored.
  • the hollow toothed wheels 260, 261 enclose the threaded bolts 258, 259 of the changer with their internal thread and are driven, similarly to the toothed wheels 255, 256 of the exemplary embodiment according to FIG. 5, by a pinion 270 attached to the telescopic shaft.
  • the gear wheels 260, 261 rest on the intermediate base 272 of the piston, and their hollow pin 273, 274 is rotatably mounted in a bore in the intermediate base.
  • Spring rings 275, 276 engaging in the hollow pins hold the gear wheels 260, 261 in the axial direction via an intermediate plate on the intermediate base 272.

Abstract

Der Endverdichtungsraum (206) der Hubkolbenmaschine ist trotz konstanter Hubgrösse des Kolbens veränderbar, indem ein deckelförmiger, auf den Grundkörper (204) des Kolbens aufgeschraubter Aenderer (210) durch eine von aussen angetriebene Hubschraubmechanik gegenüber dem Grundkörper (204) verstellbar ist. Der Stellantrieb erfolgt über eine Teleskopwelle (221') mit einem von aussen angetriebenen, axial festgelegten Teil (228'), in dem ein an dem Kolben befestigter Wellenteil (241) eine Hubbewegung ausführt. Ein am Ende der Teleskopwelle vorgesehenes Ritzel (220') greift in die Innenverzahnung (235) des Aenderers (210) ein, um ihn zu verdrehen und damit aufgrund der Schraubverbindung (238, 239) mit dem Kolbengrundkörper (204) gegenüber diesem zu heben oder zu senken.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit einem im Ruhezustand und während ihres Betriebes durch Steuerung von aussen grössenveränderlichen Endverdichtungsraum, wobei die Grössenänderung durch einen am Hubkolben vorgesehenen Aenderer erfolgt, der relativ zu einem den Kolbenbolzen lagernden Grundkörper des Hubkolbens in Richtung zu dem Endverdichtungsraum verstellbar ist.
  • Eine Hubkolbenmaschine dieser Art ist beispielsweise bekannt durch die DE-OS 1 925 473 und DE-OS 2 632 440. Bei diesen bekannten Maschinen wird der Kolben durch hydraulische Mittel teleskopartig verändert, so dass der Kolbenboden sich relativ zu dem den Kolbenbolzen lagernden Grundkörper des Hubkolbens bewegt. Da für die hydraulische Betätigung der Schmierölkreislauf der Maschine verwendet wird, ist eine genaue Regelung der Aenderungsbewegung nicht möglich, denn die Lagerspiele und die Viskosität des Oels sind nicht konstant. Aus diesem Grunde werden hydraulisch grössenveränderliche Kolben nur zur Dämpfung von übermässig hohen Gaskräften im Verdichtungsraum der Maschine vorgeschlagen.
  • Durch die US-PS 1 386 114 ist weiterhin eine Hubkolbenmaschine bekannt, bei der eine Aenderung der Grösse des Endverdichtungsraumes auf mechanische Weise dadurch erfolgt, dass das Lager des Kolbenbolzens im Kolben in einem Exzenter vorgesehen ist, der in dem Kolben drehbar gelagert ist. Die Verstellung dieses Exzenters zur Veränderung des Abstandes zwischen dem Kolbenbolzen und der Kurbelwelle der Maschine erfolgt durch eine aufwendige Hebelmechanik mit Nocken und Anschlägen, die aufgrund der auftretenden Trägheits- und Schlagkräfte allenfalls nur für langsam laufende Maschinen anwendbar ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu finden, bei der die am Kolben wirkenden Beschleunigungskräfte sich nicht nachteilig auf die Funktion der Mechanik zur Bewegung des Aenderers auswirken, bei der die für die Bewegung des Aenderers erforderlichen konstruktiven Mittel leicht herstellbar und montierbar sind und nur zu einer geringen Erhöhung des Kolbengewichts beitragen. Ausserdem soll durch die Erfindung eine präzise Bewegung des Aenderers relativ zum Grundkörper des Hubkolbens möglich sein, um eine optimale Steuerung des Endverdichtungsraumes zu ermöglichen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen mechanisch auf den Aenderer wirkenden Stellantrieb, wobei die Antriebsverbindung zwischen einer im Kolben angeordneten Hubschraubmechanik, die zwischen dem Grundkörper des Hubkolbens und dem Aenderer wirkt, und dem Stellantrieb über eine Teleskopwelle mit einem Wellenteil erfolgt, der zur gemeinsamen Bewegung mit dem Hubkolben mit diesem verbunden ist.
  • Die Verwendung einer Hubschraubmechanik in Kombination mit einer Teleskopwelle ermöglicht eine optimale Anordnung der Welle ausserhalb des Bewegungsbereichs der Pleuelstange. Die Hubschraubmechanik ermöglicht neben einer besonders genauen Verstellbewegung des Aenderers auch ein günstiges Uebersetzungsverhältnis, um die auftretenden Verstellkräfte und die hierfür erforderlichen Elemente der Mechanik klein und leicht auszuführen. Weitere Vorteile neben der Lösung der genannten Aufgabe auch in fertigungstechnischer Hinsicht und hinsichtlich der mechanischen und thermischen Belastbarkeit des Kolbens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2, wobei im linken Teil der Darstellung sich der Kolbenboden in oberer Grenzposition und im rechten Teil in unterer Grenzposition der Verstellbewegung befindet,
    • Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II mit einer Ansicht des Kolbens von unten,
    • Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 4 eine Ansicht des Grundkörpers des Kolbens des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3,
    • Fig. 5 und 6 Querschnittsdarstellungen entsprechend Fig. 1 von zwei weiteren Ausführungsbeispielen, und
    • Fig. 7 eine Aufsicht auf den Kolben des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 und/oder 6.
  • Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 besteht der Aenderer, der relativ zu einem Grundkörper 202 bzw. 204 (Fig. 3) in Richtung zu dem Endverdichtungsraum 205 bzw. 206 verstellbar ist, aus einem deckelförmigen, den Kolbenboden 207, 208 aufweisenden Teil 209, 210, das auf dem Grundkörper aufgeschraubt ist. Dieser Aenderer 209 bzw. 210 hat einen sich an den Kolbenboden nach unten zu dem Grundkörper des Kolbens hin anschliessenden hohlzylindrischen Schürzenteil 212 bzw. 213, der an seinem äusseren Umfang in Nuten die üblichen Kolbenringe trägt. Soweit entsprechen sich die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 3 im wesentlichen.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist an der Innenseite des Schürzenteiles 212 des Aenderers 209 ein Schraubgewinde 215 eingearbeitet, das in Eingriff steht mit dem Aussengewinde eines zylindrischen, nach oben gerichteten Kragens des Grundkörpers 202. Durch Verdrehen des Aenderers 209 relativ zu dem Grundkörper 202 lässt sich somit der Aenderer auf- oder abwärts schrauben, um die Grösse des Endverdichtungsraumes 205 zu verändern. Im linken Teil der Darstellung der Fig. 1 befindet sich der Aenderer hochgeschraubt in oberster Grenzposition und im rechten Teil der Darstellung nach unten geschraubt in unterer Grenzposition. Da der Kolbenhub aufgrund der vorgegebenen Verbindung des Kolbens mit der Kurbelwelle einen konstanten Hub hat, ergibt sich somit durch Verdrehen des Aenderers relativ zum Kolbengrundkörper eine Aenderung der Grösse des Endverdichtungsraumes 205. Durch die zweiteilige Ausführung des Kolbens, d.h. mit einem Grundkörper 202 und einem aufgeschraubten Aenderer 209, ergeben sich auch wesentliche fertigungstechnische Vorteile. Beide Kolbenteile sind einfacher gestaltet, und durch die beidseitige Oeffnung des Grundkörpers bei abgenommenem Aenderer ergibt sich ein genauerer Abguss mit Anordnung der Kernteile der Giessform von beiden Seiten- Auch die Anbringung eines getrennt hergestellten Zahnrades 218 aus einem anderen Material an der Unterseite des Kolbenbodens 207 ist durch die zweiteilige Ausführung wesentlich erleichtert und kann in der Giessform beim Herstellen des Aenderers 209 erfolgen, indem der Nabenteil 219 eine in der Zeichnung nicht sichtbare Form hat, die eine formschlüssige Halterung beim Vergiessen in der Giessform zur Herstellung des Aenderers gewährleistet. Weiterhin ermöglicht die zweiteilige Ausführung des Kolbens eine verschiedene Materialwahl für den Kolbengrundkörper 202 z.B. aus Leichtmetallguss, und des Aenderers aus thermisch höher belastbarem Gusseisen. Auf diese Weise werden die Vorteile eines Leichtmetallkolbens mit denjenigen eines Gusseisenkolbens auf optimale Weise miteinander kombiniert.
  • Um den Aenderer 209 während des Betriebs der Kolbenmaschine relativ zu dem Kolbengrundkörper 202 zu verstellen, so dass die Maschine stets mit wirtschaftlichstem Kompressionsverhältnis betrieben werden kann, ist eine besondere Stellmechanik vorgesehen. Diese weist das bereits erwähnte, am Kolbenboden befestigte aussenverzahnte Zahnrad 218 auf, in das ein Ritzel 22o eingreift. Die Geradverzahnung des Zahnrades 218 ist entsprechend der maximalen Hubbewegung des Aenderers 209 in Achsrichtung des Zahnrades länger als die mit ihr in Eingriff stehende Verzahnung des Ritzels 220. Das Ritzel 220 ist am Ende eines Teiles 221 einer Teleskopwelle 222 angebracht. Dieses Wellenteil 221 ist in einem am Grundkörper 202 des Kolbens angeformten Lager 223 drehbar gelagert und in axialer Richtung gehalten, so dass es gemeinsam mit dem Kolben die Kolbenarbeitsbewegung ausführt. Im dargestellten Beispiel ist das Ritzel 220 aus dem Ende dieses Wellenteiles 221 herausgeformt und liegt in axialer Richtung an dem Lager 223 an. Am anderen Ende des Lagers ist für die axiale Halterung des Wellenteiles 221 ein Federring 225 eingesetzt. Um die Trägheitskräfte gering zu halten, ist das Wellenteil 221 der Teleskopwelle hohl ausgeführt. Die Fig. 1 zeigt, dass die gewählte Anordnung verhindert, dass Beschleunigungskräfte aufgrund der Arbeitsbewegung des Kolbens nicht unmittelbar auf den Verstellmechanismus einwirken, so dass der Verstellmechanismus im wesentlichen nur von Reibungskräften belastet ist, so dass er entsprechend klein und gewichtssparend dimensioniert werden kann, um die Massenkräfte des Arbeitskolbens gering zu halten. Die Massenkräfte des Kolbenbodens und die auf ihn wirkenden Gasdrücke werden direkt über das Schraubengewinde der beschriebenen Hubschraubmechanik an den Grundkörper 202 des Kolbens und damit auf den in der Bohrung 226 gelagerten Kolbenbolzen weitergeleitet.
  • Die Darstellungen der Fig. 1 und 2 zeigen die seitlich nach oben im Kolben versetzte Anordnung des Ritzels 220 und die seitliche Versetzung der Teleskopwelle 222, so dass die Verstellmechanik trotz des Raumbedarfes der Pleuelstange und ihres Bewegungsraumes verwirklicht werden konnte.
  • Ein feststehender Teil 228 der Teleskopwelle ist in einem feststehenden Lager 229 drehbar gelagert und axial gehalten, das sich in einer Konsole 230 befindet, die im unteren Teil des Zylinders 231 befestigt oder angeformt ist. Das Wellenteil 221 ist in dem Wellenteil 228 in axialer Richtung verschiebbar, und die Uebertragung der Drehbewegung von dem äusseren Wellenteil 228 auf den inneren sich bewegenden Wellenteil 221 erfolgt entweder durch ineinandergreifende Aussen- und Innennuten oder eine Querschnittsform der Wellenteile, die von der Kreisform abweicht. Der äussere, feststehende Wellenteil 228 trägt ein Zahnrad 232, in das ein ausserhalb des Zylinders gelagertes und in ihn hineinragendes zweites Zahn 233 eingreift. Dieses zweite Zahnrad 233 wird durch einen nicht dargestellten Stellantrieb angetrieben, der aufgrund von Stellwerten in an sich bekannter Weise gesteuert wird.
  • Wie in Fig. 3 angedeutet, kann der in axialer Richtung fest angeordnete Wellenteil 228' der Teleskopwelle durch eine Kette 278 angetrieben werden, die sich in Eingriff mit den Zahnrädern 232' des Wellenteiles 228' von mehreren Kolben-Zylindereinheiten befindet.
  • Die Anordnung des Stellantriebes und die Antriebsverbindung zu diesem zweiten Zahnrad 233 kann den Gegebenheiten eines bestimmten Motors angepasst werden und betrifft nicht unmittelbar die vorliegende Erfindung. Beispielsweise ist es möglich, dass das gleiche zweite Zahnrad 233 auch die Teleskopwelle einer zweiten Zylinder-Kolbeneinheit entsprechend der Darstellung in Fig. 1 antreibt.
  • Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 unterscheidet sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, dass die Aussenverzahnung des Ritzels 220' in eine Innenverzahnung 235 eingreift, die an der Innenseite der zylindrischen Schürze 213 des Veränderers eingearbeitet ist. Der Aenderer 208 kann in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft ebenfalls aus Gusseisen erfolgen.
  • Die Schraubverbindung zwischen dem Aenderer 208 und dem Grundkörper 204 des Kolbens hat einen geringeren Durchmesser, indem sie an einem inneren hohlzylindrischen Teil 237 bzw. 238 des Grundkörpers bzw. des Aenderers vorgesehen ist. In dem Aluminiumteil des Grundkörpers 204, d.h. in dem hohlzylindrischen inneren Teil 237 ist ein innenverzahntes Hohlzahnrad 239 aus Stahl eingegossen, das in die Aussenverzahnung des hohlzylindrischen Ansatzes 238 an der Unterseite des Kolbenbodens 208 eingreift. Die Ausführungsform nach Fig. 3 führt aufgrund des grösseren Durchmessers der Verzahnung, in die das Ritzel 220' eingreift und dem kleineren Durchmesser der Schraubverbindung der Hubschraubmechanik zu einem günstigeren Uebersetzungsverhältnis der Verstellbewegung des Aenderers, so dass geringere Beanspruchungen und geringere Reibungskräfte auftreten. Das Teleskopwellenteil 221 ist zur Gewichtsverringerung beidseitig mit je einer Bohrung 240, 241 versehen.
  • Damit die Anordnung des feststehenden Wellenteiles 228' der Teleskopwelle, wie auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, die Hubbewegung des Arbeitskolbens nicht begrenzt bzw. um die Teleskopwelle kürzer ausführen zu können, ist der Grundkörper 202 bzw. 204 des Kolbens in dem entsprechenden Bereich von unten her mit einer Aussparung 243, 243' versehen, in die der in axialer Richtung feststehende Wellenteil 228 der Teleskopwelle bei der Arbeitsbewegung des Kolbens eindringen kann.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen der Aenderer kleinere Abmessungen und eine andere Querschnittsform aufweist als der Querschnitt des Kolbens, wie auch der Aufsicht auf den Kolben nach Fig. 7 zu entnehmen ist. Bei diesen Ausführungsformen bleiben die den Endverdichtungsraum begrenzenden Stirnflächen im Randbereich des Kolbens und die Abstände der Antidetonationsspalten auch bei Aenderung der Grösse des Endverdichtungsraumes unverändert.
  • Der längliche und an seinen Lnden abgerundete. Arenaform aufweisende Aenderer 245 nach Fig. 5 und 246 nach Fig. 6 ist in einer einen entsprechenden Querschnitt aufweisenden stirnseitigen Vertiefung 247, 248 des Grundkörpers des Kolbens eingesetzt und an seinem Rand durch Dichtgrenzen 249 gegenüber der Seitenwand dieser Vertiefung 247, 248 verschiebbar abgedichtet. Die Dichtgrenze besteht in an sich bekannter Weise aus Dichtleisten und Stossstellenverschlüssen, wie es für Rotationskolbenmaschinen bekannt ist (vgl. "Rotationskolben-Verbrennungsmotoren" von Bensinger, Springer-Verlag). Die Hubschraubbewegung des Aenderers 245, 246 erfolgt durch den Eingriff eines Gewindezapfens in eine Gewindebohrung. Der Antrieb für die Verstellbewegung des Aenderers erfolgt, wie bei den Beispielen nach den rig.1 und 3, über eine Teleskopwelle, deren am Kolben gelagerter Teil 250, 251 in den Darstellungen der Fig. 5 und 6 sichtbar ist. Die Beispiele der Fig. 5 und 6 unterscheiden sich im wesentlichen dadurch, dass nach Fig. 5 zwei Gewindezapfen 252, 253 in dem Kolbenzwischenboden 254 drehbar gelagert sind und durch jeweils ein Zahnrad 255, 256 angetrieben werden, während im Beispiel nach Fig. 6 zwei Gewindezapfen 258, 259 starr an der Unterseite des Aenderers 246 befestigt sind und die Drehbewegung in Hohlzahnräder 260, 261 eingeleitet wird, deren Innengewinde in Eingriff mit diesen Gewindezapfen 258 bzw. 259 steht.
  • An der Unterseite des Aenderers 245 nach Fig. 5 sind zwei kragenförmige Ansätze 263, 264 mit einem Innengewinde 265 angeformt, in das das Aussengewinde der kurzen Gewindezapfen 252, 253 eingreift, so dass eine Verdrehung der Gewindezapfen eine Verschiebung des Aenderers 245 relativ zu dem Kolbengrundkörper bewirkt. Im linken Teil der Darstellung ist ebenso wie in Fig. 6 die obere Grenzposition der Verstellbewegung und im rechten Teil der Darstellung die untere Grenzposition der Stellbewegung des Aenderers dargestellt, entsprechend einem kleinsten oder grössten Endverdichtungsraum. Die Gewindezapfen liegen mit ihrem unteren Rand auf der Kolbenzwischenwand 254 auf, indem ein an sie angeformter Wellenzapfen 266, 267 einen kleineren Durchmesser als der Gewindezapfen hat und in dem Kolbenzwischenboden 254 gelagert ist. Das äussere Ende dieser Wellenzapfen 266, 267 trägt die bereits erwähnten Antriebsräder 255, 256. Diese werden von dem Ritzel 268 der Teleskopwelle angetrieben, und da sie sich in entgegengesetzter Richtung drehen, versteht es sich, dass die Gewindezapfen 252, 253 eine zueinander entgegengesetzte Steigungsrichtung aufweisen.
  • Beim Beispiel nach Fig. 6 umschliessen die Hohlzahnräder 260, 261 mit ihrem Innengewinde die Gewindebolzen 258, 259 des Aenderers und werden ähnlich wie die Zahnräder 255, 256 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 durch ein an der Teleskopwelle befestigtes Ritzel 270 angetrieben. Die Zahnräder 260, 261 liegen auf dem Zwischenboden 272 des Kolbens auf, und ihr Hohlzapfen 273, 274 ist in jeweils einer Bohrung des Zwischenbodens drehbar gelagert. In die Hohlzapfen eingreifende Federringe 275, 276 halten die Zahnräder 260, 261 in axialer Richtung über eine Zwischenscheibe am Zwischenboden 272.
  • Aus den Beispielen der Fig. 5 und 6 wird deutlich, dass die Querschnittsform des Aenderers sehr unterschiedlich gewählt werden kann und Gestaltungsmöglichkeiten des Endverdichtungsraumes zulässt.

Claims (16)

1. Hubkolbenmaschine mit einem im Ruhezustand oder während ihres Betriebs durch Steuerung von aussen grössenveränderlichen Endverdichtungsraum (205, 206), wobei die Grössenveränderung durch einen am Hubkolben vorgesehenen Aenderer (209, 210, 245, 246) erfolgt, der relativ zu einem den Kolbenbolzen lagernden Grundkörper (202, 204, 254, 272) des Hubkolbens in Richtung zu dem Endverdichtungsraum verstellbar ist, gekennzeichnet durch einen mechanischen, auf den Aenderer wirkenden Stellantrieb, wobei die Antriebsverbindung zwischen einer im Kolben angeordneten Hubschraubmechanik, die zwischen dem Grundkörper des Hubkolbens und dem Aenderer wirkt, und dem Stellantrieb über eine Teleskopwelle (222) mit einem Wellenteil (221, 221', 250, 251) erfolgt, der zur gemeinsamen Bewegung mit dem Hubkolben mit diesem verbunden ist.
2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aenderer (245, 246) in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens eine kleinere Querschnittsgrösse aufweist als der Kolbengrundkörper, wobei der Aenderer an seinem Umfang eine Abdichtung (249) aufweist, die ihn gegenüber dem Kolbengrundkörper abdichtet.
3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsgrösse des Aenderers in Richtung quer zur Kolbenachse einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, wobei die Abdichtung gegenüber dem Grundkörper durch eine Dichtgrenze (249) erfolgt.
4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hubschraubmechanik einen gegenüber dem Kolbengrundkörper drehfest angebrachten Teil (216, 239, 263, 264, 258Q 259) mit einem Schraubgewinde und einen über die Teleskopwelle angetriebenen Teil (209, 210, 252, 253, 260, 261) aufweist, der mit dem feststehenden Teil in Gewindeeingriff steht.
5. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare, in Gewindeeingriff stehende Teil der Hubschraubmechanik der Aenderer (209, 210) selbst ist.
6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei von der Kreisform abweichendem Querschnitt des Aenderers (245, 246) eine zweifache Hubschraubmechanik vorgesehen ist, so dass der Aenderer drehmomentfrei ist.
7. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aenderer (246) mindestens zwei Gewindezapfen (258, 259) verdrehfest vorgesehen sind, die einen Teil der Hubschraubmechanik bilden und durch die Gewindebohrung je eines Hohlzahnrades (260, 261) schraubbar sind, wobei beide Hohlzahnräder (260, 261) miteinander in Zahneingriff stehen und durch ein an der Teleskopwelle befestigtes Ritzel (270) antreibbar sind.
8. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aenderer (209, 210) einen an seinem äusseren Umfang die Kolbenringe tragenden hohlzylindrischen Schürzenteil (212, 213) aufweist, der von einem den Kolbenboden (207, 208) bildenden Teil des Aenderers sich weg erstreckt und an seiner Innenseite eine Eingriffsprofilierung (215, 235) der Hubschraubmechanik aufweist.
9. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsprofilierung eine Zahnradprofilierung (235) ist, in die ein an der Teleskopwelle befestigtes Ritzel (220') eingreift für die Verdrehung des Aenderers (210) um seine Achse, wobei der Gewindeeingriff der &iubschraubmechanik zwischen einem zu dem Schürzenteil (213) konzentrischen hohlzylindrischen Fortsatz (238) des Aenderers und einem zylindrischen Teil (239) des Grundkörpers (204) des Kolbens besteht.
10. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubschraubprofilierung an der Innenseite des Schürzenteiles (212) ein Schraubgewinde ist, das mit dem Aussengewinde eines zylindrischen Teiles (216) des Grundkörpers (202) des Kolbens in Eingriff steht, wobei an dem einen Teil des Aenderers (209) bildenden Kolbenboden (207) gleichachsig zur Kolbenachse ein Zahnrad (218) verdrehfest angebracht ist, das in Eingriff steht mit einem an der Teleskopwelle vorgesehenen Ritzel (220).
11. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aenderer aus Gusseisen und der Grundkörper aus Leichtmetall besteht.
12. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein zu der Aufnahmebohrung (226) des Kolbenbolzens und der Bewegungsebene des Pleuels seitlich versetzt in dem Grundkörper (202, 204, 253, 272) eingeformtes Lager für die drehbare Lagerung und axiale Halterung eines Wellenteiles (221, 221', 250, 251) der Teleskopwelle.
13. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine an der Unterseite des Grundkörpers des Hubkolbens vorgesehene Aussparung (243, 243') für die Aufnahme des feststehenden Wellenteiles (228, 228') der Teleskopwelle in unterer Hubposition des Kolbens.
14. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine in dem unteren Bereich des Zylinders (231) vorgesehene feststehende Konsole (230) mit einem Lager (229) für die drehbare Lagerung und axiale Halterung des feststehenden Wellenteiles (228, 228') der Teleskopwelle, wobei an dem feststehenden Wellenteil ein Zahnrad (233) vorgesehen ist, das in Eingriff steht mit einem ausserhalb des Zylinders angeordneten Antriebsorgan (233), das durch einen aussen angeordneten Stellmotor antreibbar ist.
15. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Zahnrad (232) des feststehenden Wellenteiles (228) der Teleskopwelle in Eingriff stehende Antriebsorgan (233) in Eingriff mit den Zahnrädern mehrerer Teleskopwellen von mehreren Zylinder-Kolbeneinheiten steht.
16. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan eine Kette (278) ist.
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