EP1199452A1

EP1199452A1 - In ihrem Verdichtungsverhältnis einstellbare Kolbenbrennkraftmaschine mit integriertem Verstellaktuator

Info

Publication number: EP1199452A1
Application number: EP01112514A
Authority: EP
Inventors: Kurt Imren Dipl.-Ing. Yapici
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-04-24
Also published as: JP2002174132A; US20020043229A1; DE10051271A1; DE10051271B4; US6588384B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit in Reihe in einem Motorblock angeordneten Zylindern und darin geführten Kolben (6), die über Pleuel (5) mit einer Kurbelwelle (1) verbunden sind, deren Lager (2) in Exzenterringen (3) angeordnet sind, die ihrerseits in Traglagern (4) im Motorblock verdrehbar gelagert sind und von denen zumindest ein Teil jeweils mit einem Stellarm (8) verbunden ist, der an seinem freien Ende ein Zahnelement (9) aufweist, das jeweils mit einem Ritzelelement (10) im Eingriff steht, das mit einer im Motorblock seitlich und parallel zur Kurbelwelle (1) gelagerten Stellwelle (11) verbunden ist, die mit einem Stellantrieb (12) in Verbindung steht, wobei das Ritzelement (10) durch zwei Ritzel (10.1, 10.2) gebildet wird, von denen das erste Ritzel (10.1) fest mit der Stellwelle (11) verbunden ist und das zweite Ritzel (10.2) relativ zum ersten Ritzel (10.1) verdrehbar und federnd verspannbar angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Bei normalen Hubkolbentriebwerken ist die Stellung des Kolbens im Zylinder ausschließlich von der Stellung der Kurbelwelle abhängig. Um betriebsabhängig das Verdichtungsverhältnis verändern zu können, hat man eine Veränderungsmöglichkeit dadurch geschaffen, daß jeweils das Pleuel in zwei Pleuelteile unterteilt wird, die über ein Mittelgelenk miteinander verbunden sind, und wobei ferner ein Lenkerarm am Pleuel angelenkt ist, dessen anderes Ende über einen am Maschinengehäuse verschiebbaren Anlenkungspunkt befestigt ist. Derartige Konstruktionen sind beispielsweise bekannt aus DE-A-29 35 073, DE-A-29 35 977, DE-A-30 30 615 sowie DE-A-37 15 391. Bei diesen Konstruktionen ist der Lenkerarm unmittelbar an das Mittelgelenk gekoppelt, so daß sich hier erhebliche konstruktive und betriebstechnische Probleme ergeben. Das Mittelgelenk baut sehr breit und erreicht dabei ein hohes Gewicht, das bei den gegebenen Raumverhältnissen nicht mehr durch Gegengewichte an der Kurbelwelle ausgeglichen werden kann. Insgesamt besteht der Nachteil dieser Konstruktionen darin, daß die bewegten Massen, nämlich Kolben und Pleuel, größer werden und damit auch größere Massenkräfte zu beherrschen sind.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man versucht, eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses dadurch zu schaffen, daß man die Kurbelwelle in Exzenterringen gelagert hat, die ihrerseits drehbar im Motorblock gelagert sind und die mit einem Stellantrieb in Verbindung stehen. Durch ein Verdrehen der Exzenterringe ist es möglich, die Lage der Kurbelwelle so zu verschieben, daß jeweils in der oberen Totpunktlage eines Kolbens dieser mehr oder weniger Abstand zur Zylinderdecke einhält. Hierzu ist in DE-A-30 04 402 vorgesehen, daß jeder Exzenterring mit einem Zahnrad verbunden ist, das jeweils in ein Ritzel eingreift, das auf einer parallel zur Kurbelwelle verlaufenden Stellwelle angeordnet ist, die mit einem Stellantrieb in Verbindung steht. Neben einem erheblichen konstruktiven und baulichem Aufwand ergibt sich auch ein erhöhter Raumbedarf zur Unterbringung der Exzenterringe und der daneben angeordneten Zahnräder.

Aus DE-A-36 01 528 ist ferner eine Anordnung dieser Art bekannt, bei der die die Kurbelwellenlager tragenden Exzenterringe mit einer konzentrisch zu den Exzenterringen ausgerichteten und sich über die gesamte Länge des Motorblocks erstreckende Zylinderteilschale verbunden sind. Die Zylinderteilschale ist auf ihrer Außenseite mit einem Zahnsegment versehen, in das eine mit einem Stellantrieb verbundene, quer zur Kurbelwelle verlaufende Verstellschnecke eingreift. Dieses System hat trotz einer günstigen Baulänge für die Kurbelwellenlagerung den Nachteil, daß hier ein sehr kompaktes Bauteil für die synchrone Verstellung der Exzenterringe vorgesehen ist und daß die infolge der Exzentrizität der Kurbelwellenachse zur Lagerachse der Exzenterringe im Betrieb wirksam werdenden Momente nur über die Verstellschnecke aufgenommmen werden können. Da bei einer derartigen Verstellschnecke immer nur wenige Zähne mit einem geringen Überdeckungsgrad in Eingriff stehen, ergibt sich aufgrund der im Betrieb auftretenden pulsierenden Belastungen eine erhebliche Materialbeanspruchung. Schon ein geringes Spiel zwischen Zahnsegment und Verstellschnecke kann hier zu einem rasch fortschreitenden Verschleiß führen.

Aus DE-A-36 44 721 ist ferner ein System bekannt, bei dem jeder Exzenterring mit einem seitlich herausragenden Hebel verbunden ist, der an seinem freien Ende einen Gleitstein trägt. Seitlich parallel zur Kurbelwelle ist eine Stellwelle gelagert, die mit einem Stellantrieb versehen ist und die mit gabelförmigen Klauen versehen ist, die jeweils den Gleitstein eines Exzenterringes umfassen. Da Gleitsteine praktisch nicht spielfrei zu führen sind, besteht auch bei diesem System der Nachteil, daß aufgrund der im Betrieb über die Exzenterringe wirkenden pulsierenden Momente zu einer erheblichen Beanspruchung des Systems in diesem Bereich führen, die mit einem zunehmendem Verschließ im Bereich der Gleitsteinführung verbunden ist.

Aus DE-A-198 41 381 sind weitere Ausführungsformen für derartige Verstelleinrichtungen bekannt. Alle vorbekannten Ausführungsformen erfordern jedoch besondere Gestaltungen des Motorblocks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis zu schaffen, die kostruktiv einfacher aufgebaut und günstiger zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kolbenbrennkraftmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Eine Kolbenbrennkraftmaschine dieser Bauart hat den Vorteil, daß durch die seitlich neben der Kurbelwelle und parallel dazu gelagerte Stellwelle in einem Bereich des Motorblocks angeordnet werden kann, der durch die zwischen den Zylindern einerseits und der Kurbelwelle andererseits wirksamen Kräfte praktisch nicht belastet wird. Dies bietet den großen Vorteil, daß die für die Kraftdurchleitung ausgelegten Strukturen des Motorblockes nicht gestört werden und dementsprechend ein bereits vorhandener Motorblock durch geringe und verhältnismäßig einfache Änderung der Form durch Zufügen des Lagerbereichs für die Verstellwelle geändert werden kann. Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß die äußeren Abmessungen des Kurbelgehäuses praktisch nicht verändert werden und somit für das Fahrzeug keine Vergrößerung des Motorraumes notwendig wird. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Stellwelle mit ihrer Lagerung jeweils seitlich neben den Hauptlagern angeordnet ist.

Da im Betrieb die in Richtung der Zylinderachse laufenden und auf die Kurbelwelle einwirkenden Kraftkomponenten um das Maß der Exzentrizität ein entsprechendes Drehmoment in die Exzenterringe einleiten, das über die Stellarme und den Stellantrieb aufgenommen werden muß, weisen die vorstehend genannten Systeme, soweit die Übertragung der Stellkräfte über Zahnräder erfolgt, den Nachteil auf, daß die Verzahnungen im Laufe des Betriebes aufgrund des nicht zu vermeidenden Zahnspieles ausschlagen. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Ritzelelementes ist die Möglichkeit gegeben, durch ein Verspannen der beiden Ritzel des Ritzelelementes gegeneinander das Zahnspiel auszuschließen. Dies kann in der einfachsten Weise dadurch geschehen, daß dem Zahnelement jeweils eines Stellarmes jeweils ein derartiges Ritzelelement einwirkt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zahnelemente von benachbarten Stellarmen über ein Ritzelelement miteinander verbunden sind. Hierdurch erfolgt von einem Ende der Stellwelle bis zum anderen Ende der Stellwelle eine kettenartige Übertragung des Stellmomentes, da jeweils an einem Stellarm von der einen Seite her ein federnd verspanntes Ritzel und von der anderen Seite her ein mit der Stellwelle fest verbundenes Ritzel eingreift. Diese Anordnung erlaubt es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, daß die beiden Ritzel des Ritzelelementes über ein Torsionsfederrohr miteinander verbunden sind. Ein derartiges Ritzelelement ist einfach herzustellen und erlaubt eine günstige Gestaltung der für die Verspannung zwischen den beiden Ritzeln erforderlichen Federn ein Torsionsfederrohr einzusetzen, da die Länge des Ritzelelementes, d. h. der Abstand zwischen den beiden Ritzeln in etwa dem Abstand zwischen zwei Zylinderachsen bzw. zwischen zwei Hauptlagern entspricht.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stellwelle hohl ausgebildet ist und daß die Ritzelelemente jeweils durch lokales Aufweiten mit dieser fest verbunden sind. Das Aufweiten der Hohlwelle erfolgt bei dem Ritzelelement nur im Bereich des Ritzels, das fest mit der Welle verbunden werden soll. Damit ist die Möglichkeit gegeben, den Innendurchmesser des Torsionsfederrohres einerseits und den Außendurchmesser der unverformten Hohlwelle so zu bemessen, daß eine Gleitlagerpassung gegeben ist und dementsprechend das relativ verdrehbare Ritzel entsprechend auf der Hohlwelle gelagert ist, während das festzusetzende Ritzel durch das Aufweiten der Hohlwelle mit dieser fest verbunden ist.

In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stellwelle mit Lagerkörpern zur Lagerung im Motorblock versehen ist, deren Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Ritzel. Damit entfällt die Notwendigkeit für die Lagerung der Stellwelle den entsprechenden Bereich des Motorblockes zu teilen. Es ist vielmehr möglich, entsprechende Durchgangsbohrungen durch die entsprechenden Bereiche des Motorblockes einzuarbeiten. Da die Lager für die Stellwelle zweckmäßigerweise immer seitlich neben einem Kurbelwellenhauptlager angeordnet sind, besteht aber auch die Möglichkeit, bei einem die Unterseite des Motorblocks in voller Länge überdeckenden rahmen- bzw. gitterförmigen Lagerbauteil in Form einer sogenannten bed-plate, entsprechend auch die Lager für die Stellwelle mit vorzusehen.

Auch die Lagerkörper können durch Aufweitungstechnik mit der Stellwelle fest verbunden werden. Da die Stellwelle nicht kontinuierlich verdreht wird, ist die Anordnung besonderer Gleitlagerbuchsen oder Gleitlagerschalen nicht erforderlich. Die Stellwelle kann mit ihren Lagerkörpern direkt im Material des Motorblocks, der aus Grauguß oder auch Leichtmetallguß hergestellt sein kann, gelagert werden. Die Ölversorgung kann über sogenannten Fangbohrungen erfolgen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Exzenterring jeweils aus zwei Teilstücken zusammengesetzt ist, wobei die Teilungsebene durch die Drehachse der Kurbelwelle verläuft und daß wenigstens ein Teilstück mit einem Stellarm mit Zahnelement versehen ist. In Abwandlung hierzu ist es möglich, daß jedes Teilstück mit einem Stellarm mit Zahnelement versehen ist, wobei die beiden Stellarme das dem Exzenterring zugeordnete Traglagergehäuse seitlich übergreifen. Da durch die spezielle Ausgestaltung des Ritzelelementes ein vorhandenes Zahnspiel komponsiert werden kann, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß jeweils die Teilstücke der Exzenterringe mit Stellarm und Zahnelement einstückig stoffschlüssig ausgebildet sind, insbesondere als Sinterteil ausgeführt sind. Damit bietet sich eine deutliche Reduzierung der Kosten an, da für das Bauteil "Exzenterring mit Stellarm und Zahnelementen" eine Bearbeitung nur für den als Lagerfläche dienenden Außenumfang des Exzenterringes und des als Lagerfläche für die Kurbelwelle dienenden Innenumfangs des Exzenterringes zu bearbeiten sind. Die Genauigkeit der Verzahnung ist bei einer Herstellung als Sinterformteil ausreichen, zumal zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Stellarm nur um einen verhältnismäßig geringen Stellwinkel hin oder her verschwenkt werden muß.

Als Stellantrieb zum Betätigen der Stellwelle kann ein gesonderter, über eine Motorsteuereinrichtung ansteuerbarer Stellmotor mit Vorgelegegetriebe vorgesehen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stellantrieb vorgesehen, der gebildet wird durch ein mit der Stellwelle verbundenes Antriebsrad mit großen Außendurchmesser, dem zwei Antriebsräder mit kleinem Durchmesser im Dauereingriff zugeordnet sind, die jeweils mit einer schaltbaren Kupplung verbunden sind, die antriebsseitig gegenläufig wahlweise antreibbar und mit einem Antrieb mit konstanter Drehrichtung durch Schalten verbindbar ist, sowie durch eine schaltbare Feststellbremse, die jeweils beim Einschalten der Kupplung löst. Bevorzugt ist hierbei eine magnetische Schlupfkupplung, die zum einen eine ruckfreie Verdrehung der Stellwelle bewirkt und zum anderen zusätzlich zu der durch die kleinen Antriebsräder und das große Abtriebsrad gegebenen Übersetzung eine Reduzierung der Verstellgeschwindigkeit ermöglicht. Damit ist aber auch die Möglichkeit gegeben, den Stellabtrieb stirnseitig an der Kolbenbrennkraftmaschine in einen der Riementriebe zu integrieren und so über die Kurbelwelle anzutreiben. Im Betrieb laufen dann die treibenden Teile der Kupplung an den beiden kleinen Antriebsräder frei mit und erst beim Schalten einer der beiden Kupplungen erfolgt eine Drehmomenteinleitung an der geschalteten Kupplung. Nach der Freigabe durch die Feststellbremse erfolgt dann eine Verdrehung der Stellwelle und damit eine Veränderung des Hubraumvolumens.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Schemadarstellung eines Vierzylindermotors zur Erläuterung des Grundprinzips,
Fig. 2: einen Vertikalschnitt durch einen Motorblock im Bereich eines Kurbelwellenhauptlagers gem. der Linie II-II in Fig. 3,
Fig. 3: einen Horizontalschnitt gem. der Linie III-III in Fig. 2.
Fig. 4: ein Teilstück eines Exzenterringes in einer Stirnansicht,
Fig. 5: eine Aufsicht auf das Teilstück gem. Fig. 4,
fig. 6: ein zugeordnetes Teilstück eines Exzenterringes in einer Stirnansicht,
Fig. 7: eine Aufsicht auf das Teilstück gem. Fig. 6,
Fig. 8: schematisch als Stirnansicht auf eine Kolbenbrennkraftmaschine die Antriebsseite des Stellantriebs,
Fig. 9: einen Schnitt gem. der Linie IX-IX in Fig. 8.

Wie die schematische Darstellung in Fig. 1 erkennen läßt, ist eine Kurbelwelle 1 mit ihren Kurbelwellenlagern 2 in Exzenterringen 3 gelagert, die ihrerseits drehbar in entsprechenden Traglagern 4 eines angedeuteten Motorblocks gelagert sind. Mit der Kurbelwelle 1 sind über Pleuel 5 jeweils die hier nur schematisch angedeuteten Kolben 6 verbunden. Die Kurbelwelle 1 ist in einer Stellung gezeigt, in der die Kolben 6.1 und 6.4 sich in der oberen Totpunktstellung befinden, während sich die Kolben 6.2 und 6.3 in der unteren Totpunktstellen befinden.

Jeder Exzenterring 3 ist starr mit einem Stellarm 8 verbunden, der an seinem freien Ende mit einem Zahnelement 9 versehen ist. Die Zahnelemente 9 stehen jeweils mit einem Ritzelelement 10 im Eingriff, die mit einer im Motorblock seitlich und parallel zur Kurbelwelle 1 gelagerten Stellwelle 11 verbunden sind. Die Stellwelle 11 ist mit einem hier nur angedeuteten Stellantrieb 12 verbunden.

Durch Verdrehen der Stellwelle 11 um einen entsprechenden Stellwinkel α in jeweils eine der Richtungen des eingezeichneten Doppelpfeiles werden die Exzenterringe 3 jeweils um ihre ortsfeste Drehachse 14 im Motorblock entsprechend verdreht und hierdurch die exzentrisch in den Exzenterringen 3 gelagerte Kurbelwelle 1mit ihren Kurbelwellenlagern 2 entsprechend nach oben oder nach unten angehoben bzw. abgesenkt. Hierdurch wird erreicht, daß entsprechend einem Verschwenken der Exzenterringe 3 nach oben oder unten die Kolben 6 mit ihrem Kolbenboden sich entsprechend näher oder entfernter vom Brennraumdach befinden und somit um dieses Maß das Verdichtungsverhältnis gezielt verändert werden kann. In der jeweils durch die Betriebsbedingungen vorgegebenen Einstellungen wird dann die gesamte Anordnung über eine mit dem Stellantrieb 12 verbundene, hier nicht näher dargestellt Feststellbremse gehalten.

In Fig. 2 ist in einem Teilvertikalschnitt eine Stirnansicht auf einen Hauptlagerbereich der Kurbelwelle im Motorblock entsprechend Fig.1 dargestellt. Einer näheren Beschreibung bedarf es nicht, da die einzelnen Bauelemente anhand ihrer Bezugszeichen in Verbindung mit Fig. 1 identifizierbar sind.

Die Schnittdarstellung gem. Fig. 3 läßt die konstruktive Zuordnung der Stellwelle 10 und eine besondere Ausführungsform der Ritzelelemente erkennen.

Wie in Verbindung mit den Fig. 4, 5 sowie 5, 6 zu erkennen ist, sind die Exzenterringe 3 jeweils mit zwei parallelen Stellarmen 8.1 und 8.2 versehen, die jeweils an ihren Enden mit entsprechenden Zahnelementen 9 versehen sind. Die Zahnelemente 9 eines Exzenterringes 3 sind jeweils mit axialenem Abstand zueinander angeordnet. Lediglich der endseitige Exzenterring 3.1 ist mit nur einem Stellarm 8.0 und entsprechend nur einem Zahnelement versehen.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Ritzelelement 10 durch zwei Ritzel 10.1 und 10.2 gebildet, die über ein Torsionsfederrohr 15 fest miteinander verbunden sind. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß das Ritzelelement 10 jeweils im Bereich seines Ritzels 10.1 fest mit der Stellwelle 11 verbunden ist, beispielsweise durch ein Aufweiten der hohl ausgebildeten Stellwelle oder durch ein entsprechendes Verbindungsverfahren, während der anschließende Bereich der Torsionsfeder 15 sowie das Ritzel 10.2 auf der Stellwelle 11 gegenüber dem mit dieser fest verbundenen Ritzel 10.1 relativ verdrehbar gelagert ist.

Die Stellwelle 11 ist mit Lagerkörpern 16 verbunden, deren Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Ritzelelemente 10, so daß die Stellwelle 11 mit aufgesetzen Ritzelelementen 10 insgesamt durch entsprechende Bohrungen im Motorblock hindurchgeschoben werden kann.

Wie bereits vorstehend erwähnt, sind die Exzenterringe jeweils aus zwei Teilstücken 3.1 (Fig. 4) und 3.2 (Fig. 6) gebildet.

Wie die Aufsicht gem. Fig. 5 bzw. Fig. 7 erkennen läßt, sind die beiden Teilstücke 3.1 und 3.2 so ausgebildet, daß jedes Teilstück jeweils einen Stellarm 8.1 bzw. einen Stellarm 8.2 aufweisen. Die beiden Teilstücke 3.1 und 3.2 können dann um das zugeordnete Haupt- bzw. Grundlager der Kurbelwelle 1 zusammengeschraubt werden, so daß die beiden Stellarme 8.1 und 8.2 das Lager zu beiden Seiten in Richtung auf die Stellwelle 11 übergreifen. Endseitig sind beide Stellarme 8.1 und 8.2 jeweils mit einem Zahnelement 9 versehen, das jeweils mit einem Ritzel des Ritzelelementes im Eingriff steht.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist hierbei die Anordnung so getroffen, daß ausgehend vom Stellarm 8.0 das diesem zugesordnete Ritzel 10.1 fest mit der Stellwelle 11 verbunden ist und über das Torsionsfederrohr 15 das Ritzel 10.2 mit dem Zahnelement 9 am Stellarm 8.2 des benachbarten Exzenterringes 3 im Eingriff steht. Entsprechend fortlaufend sind die einzelnen aufeinanderfolgenden Exzenterringe 3 jeweils über Ritzelelemente 10 miteinander verbunden. Dadurch, daß die Verzahnung des Ritzels 10.1 gegenüber dem Ritzel 10.2 eines Ritzelelementes 10 um ein geringes Maß in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, bei der Montage jeweils die über das Ritzelelement miteinander verbundenen Zahnelemente gegeneinander zu verspannen und so das Zahnspiel auszuschließen. Damit ist es möglich, die Teilstücke für die Exzenterringe beispielsweise als Sinterbauteile herzustellen, wobei dann die Verzahnungen der Zahnelemente 9 nicht mehr bearbeitet zu werden brauchen. In gleicher Weise ist es auch möglich, zumindest die Ritzel 10.1 bzw.10.2 der Ritzelelemente 10 als Sinterteile herzustellen, die dann auf ein in seiner Wandstärke und seiner vom Material gegebenen Federungseigenschaft entsprechend domensioniertes Rohr fest aufgebracht sind, beispielsweise durch Schrumpfen.

In den Fig. 8 und 9 ist eine beispielshafte und vorteilhafte Ausführungsform für den Stellantrieb 12 dargestellt.

Wie die Stirnansicht gem. Fig. 8 sowie der zugeordnete Schnitt in Fig. 9 erkennen läßt, wird der Stellantrieb 12 im wesentlichen gebildet durch ein Abtriebsrad 17, beispielsweise ein Zahnrad, das mit der Stellwelle 11 fest verbunden ist. Dem Abtriebsrad 17 sind zwei Antriebsräder 18.1 und 18.2 mit kleinem Durchmesser zugeordnet, die im Dauereingriff mit dem Abtriebsrad 17 stehen.

Wie die Schnittdarstellung in Fig. 9 erkennen läßt, sind die beiden kleinen Antriebsräder 18.1 und 18.2 jeweils mit einer schaltbaren Kupplung 19.1 und 19.2 verbunden, die als magnetische Schlupfkupplungen ausgebildet sind. Der treibende Teil 20.1 und 20.2 der Schlupfkupplungen ist in ungeschaltetem Zustand frei drehbar gegenüber dem anzutreibenden Teil 21.1 und 21.2, der jeweils mit dem Antriebsrad 18.1 bzw. 18.2 verbunden ist.

Der treibende Teil 20 der beiden Schlupfkupplungen wird über eine mit der Kurbelwelle 1 verbundene Riemenscheibe 23 und einen Riemen 22 angetrieben, wobei der Riemen 22 an den beiden treibenden Teilen 20.1 und 20.2 so vorbeigeführt ist, daß bei gleichbleibender Durchlaufrichtung des Riemens 22 (Pfeil 24) durch Schalten der Kupplungen die Antriebsräder 18.1 bzw. 18.2 jeweils in entgegengesetzter Drehrichtung gedreht werden können. Die sich durch die Verlagerung der Drehachse 13 der Kurbelwelle 1 ergebende Änderung der Höhenlage der Riemenscheibe 23 gegenüber der motorblockfesten Schwenkachse 14 der Exzenterringe 3 wird durch eine entsprechende Riemenspanneinrichtung kompensiert, die hier nicht näher dargestellt ist.

Dem Abtriebsrad 17 ist, wie in Fig. 9 angedeutet, eine schaltbare Feststellbremse 25 zugeordnet, durch die im Betrieb über das Abtriebsrad 17 die Stellwelle 11 jeweils in ihrer eingestellten Position festgehalten wird und so das jeweils eingestellte Verdichtungsverhältnis fixiert ist. Soll das Verdichtungsverhältnis geändert werden, dann wird je nach der von der Steuereinrichtung vorgegebenen Verstellrichtung eine der beiden Kupplungen 20.1 oder 20.2 aktiviert und die Feststellbremse 25 gelöst, so daß die zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses von der Steuereinrichtung vorgegebene Verschwenkung durchgeführt werden kann. Sobald die Endposition erreicht ist, wird die Feststellbremse angelegt und die Kupplung abgeschaltet, so daß der treibende Teil 20.1 bzw. 20.2 sich wieder frei in der durch die Durchlaufrichtung des Riemens 22 vorgegebenen Drehrichtung drehen kann, ohne daß über die Antriebsräder 18.1 bzw. 18.2 eine Kraftwirkung auf das Abtriebsrad 17 erfolgt.

Claims

Kolbenbrennkraftmaschine mit in Reihe in einem Motorblock angeordneten Zylindern und darin geführten Kolben (6), die über Pleuel (5) mit einer Kurbelwelle (1) verbunden sind, deren Lager (2) in Exzenterringen (3) angeordnet sind, die ihrerseits in Traglagern (4) im Motorblock verdrehbar gelagert sind und von denen zumindest ein Teil jeweils mit einem Stellarm (8) verbunden ist, der an seinem freien Ende ein Zahnelement (9) aufweist, das jeweils mit einem Ritzelelement (10) im Eingriff steht, das mit einer im Motorblock seitlich und parallel zur Kurbelwelle (1) gelagerten Stellwelle (11) verbunden ist, die mit einem Stellantrieb (12) in Verbindung steht, wobei das Ritzelement (10) durch zwei Ritzel (10.1, 10.2) gebildet wird, von denen das erste Ritzel (10.1) fest mit der Stellwelle (11) verbunden ist und das zweite Ritzel (10.2) relativ zum ersten Ritzel (10.1) verdrehbar und federnd verspannbar angeordnet ist.
Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnelemente (9) von benachbarten Stellarmen (8) über ein Ritzelelement (10) miteinander in Verbindung stehen.
Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ritzel (10.1, 10.2) eines Ritzelelementes (10) über ein Torsionsfederrohr (15) miteinander verbunden sind.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (11) hohl ausgebildet ist und die Ritzelelemente (10) jeweils durch lokales Aufweiten mit dieser fest verbunden sind.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (11) mit Lagerkörpern (16) zur Lagerung im Motorblock versehen ist, deren Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Ritzelelemente (10).
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterring (3) jeweils aus zwei Teilstücken (3.1, 3.2) zusammengesetzt ist, wobei die Teilungsebene durch die Drehachse (13) der Kurbelwelle (1) verläuft und daß wenigstens ein Teilstück (3.1) mit einem Stellarm (8.1) mit Zahnelement (9) versehen ist.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilstück (3.1, 3.2) eines Exzenterrings mit einem Stellarm (8.1, 8.2) mit Zahnelement (9) versehen ist, wobei die beiden Stellarme (8.1, 8.2) das dem Exzenterring (3) zugeordnete Traglagergehäuse (4) seitlich übergreifen.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Teilstücke (3.1, 3.2) der Exzenterringe (3) mit Stellarmen (8.1, 8.2) und Zahnelement (9) einstückig stoffschlüssig ausgeführt sind, insbesondere als Sinterteil ausgebildet sind.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (12) gebildet wird durch ein mit der Stellwelle (11) verbundenes Abtriebsrad (17) mit großem Durchmesser, dem zwei Antriebsräder (18.1, 18.2) mit kleinem Durchmesser im Dauereingriff zugeordnet sind, die jeweils mit einer schaltbaren Kupplung (20) verbunden sind, die antriebsseitig gegenläufig wahlweise antriebbar mit einem Antrieb mit konstanter Drehrichtung durch Schalten verbindbar ist sowie durch eine schaltbare Feststellbremse, die jeweils beim Einschalten der Kupplungen löst.
Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20) als magnetische Schlupfkupplung ausgebildet ist.