JPH10220260A - 内燃機関の圧縮を変化させる装置 - Google Patents

内燃機関の圧縮を変化させる装置

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JPH10220260A
JPH10220260A JP10015438A JP1543898A JPH10220260A JP H10220260 A JPH10220260 A JP H10220260A JP 10015438 A JP10015438 A JP 10015438A JP 1543898 A JP1543898 A JP 1543898A JP H10220260 A JPH10220260 A JP H10220260A
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connecting rod
bush
actuator
crankshaft
eccentric
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JP10015438A
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Peter Dr Ing Kreuter
クロイター ペーター
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Meta Motoren und Energie Technik GmbH
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Meta Motoren & Energ Technik G
Meta Motoren und Energie Technik GmbH
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    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C7/06—Adjustable connecting-rods
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    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い機能をもった安全性およびシンプル設計
を備えた往復ピストン内燃機関の圧縮を変化させる装置
を提供する。 【解決手段】 内燃機関の圧縮を変化させる装置は、ク
ランクピンにはめ合わされた内円筒面と、内円筒面に対
し偏心し、コネクティングロッドにはめ合わされた外円
筒面とを有する偏心ブッシュ(6) を備えている。コネク
ティングロッド(2) に対してブュシュを回転させること
により、コネクティングロッドの有効長さを変化させう
るようになっている。偏心ブッシュ(6) に少なくとも２
つのロック凹所(12,14) が形成されている。ロック部材
(20)がコネクティングロッド(2) に連結され、ロック部
材がその一方向への移動により一方のロック凹所に噛合
わされるとともに、その他方向への移動により他方のロ
ック凹所に噛合わされ、もって、ブッシュの一方のロッ
クされた回転位置がコネクティングロッドの最大有効長
さにほぼ対応させられ、ブッシュの他方のロックされた
回転位置がコネクティングロッドの最小有効長さにほぼ
対応させられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の圧縮
を変化させる装置、詳しくは、ハウジンクに支持された
クランクシャフトと、クランクシャフトのクランクピン
に支持されたコネクティングロッドと、ハウジングに設
けられたシリンダ内を往復動しかつコネクティングロッ
ドに支持されたピストンと、クランクピンにはめ合わさ
れた内円筒面および内円筒面に対し偏心し、コネクティ
ングロッドにはめ合わされた外円筒面を有する偏心ブッ
シュとを備えており、コネクティングロッドに対してブ
ュシュを回転させることにより、コネクティングロッド
の有効長さを変化させうるようになっている装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】往復ピストン内燃機関の様々な作動状
態、とくに、往復ピストン内燃機関が作動する負荷状態
に圧縮を適合させることは、長年望まれている。例え
ば、低負荷では圧縮が増加させられ、全負荷では圧縮が
減少させられると、相当な燃料削減および出力配分がよ
り大きい可能な割合で達成されうる。
【０００３】ドイツ特許42 26 361 C2から、この種の内
燃機関の圧縮を変化させる装置が既知であり、それは、
コネクティングロッドに、偏心器によって油圧的に調節
されるクランクピン軸受が備えられている。偏心器は、
回転ピストンとして形成された偏心ディスクであり、回
転ピストンは、偏心ディスク軸受の半径方向延長におい
て油圧的にスライドしうる少なくとも１つの半径方向に
突き出したピストンを有している。ピストンを作動させ
るための油圧の供給は、クランクシャフトからのオイル
供給によって達成され、それは、相当に複雑なものとな
っている。さらなる既知の装置においては、油圧ピスト
ンはその両側から油圧媒体によって荷重され、もって、
コネクティングロッドの押す力を支持する圧力チャンバ
は、ピストンの吸気ストロークの間に、油圧ピストンの
最小の変位によって圧力媒体を充満するために開かれ、
その圧縮ストロークの間に、油圧ピストンによる圧力媒
体排気のために開かれる。作動ストロークの間は、圧力
チャンバは閉じられる。開きパラメータの調節は、好ま
しい圧縮程度に応じて、油圧媒体排気が圧力媒体充満と
同一となるようになっている。このやり方においては、
あらかじめ定められた最適な圧縮が保持される。圧力チ
ャンバの制御は、しかしながら、相当に複雑である。ま
た、偏心ディスクは、クランクピン軸受がコネクティン
グロッドに対して非中心的に配列されるように回転させ
られ、これは好ましくない荷重配分をもたらす。
【０００４】ドイツ特許出願38 18 357 A1から、往復ピ
ストン内燃機関の圧縮を変化させる装置は、コネクティ
ングロッドの輪が偏心スリーブによってピストンピンに
支持されているものを開示する。偏心スリーブは、その
外側円筒面に複数の切取りを有しており、切取りは、コ
ネクティングロッド内に配列されかつ油圧媒体によって
移動しうるプランジャと噛み合うことができ、それで、
スリーブの回転位置がロックされる。オイル供給および
制御のために必要なバルブは、相当複雑な設計となって
いる。さらに、相当なスペースがピストン内に必要であ
る。
【０００５】この発明の目的は、高い機能をもった安全
性およびシンプル設計を備えた往復ピストン内燃機関の
圧縮を変化させる装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、ハウ
ジンクに支持されたクランクシャフトと、クランクシャ
フトのクランクピンに支持されたコネクティングロッド
と、ハウジングに設けられたシリンダ内を往復動しかつ
コネクティングロッドに支持されたピストンと、クラン
クピンにはめ合わされた内円筒面および内円筒面に対し
偏心し、コネクティングロッドにはめ合わされた外円筒
面を有する偏心ブッシュとを備えており、コネクティン
グロッドに対してブュシュを回転させることにより、コ
ネクティングロッドの有効長さを変化させうるようにな
っている内燃機関の圧縮を変化させる装置において、偏
心ブッシュに少なくとも２つのロック凹所が形成されて
いることと、ロック部材がコネクティングロッドに連結
され、ロック部材がその一方向への移動により一方のロ
ック凹所に噛合わされるとともに、その他方向への移動
により他方のロック凹所に噛合わされ、もって、ブッシ
ュの一方のロックされた回転位置がコネクティングロッ
ドの最大有効長さにほぼ対応させられ、ブッシュの他方
のロックされた回転位置がコネクティングロッドの最小
有効長さにほぼ対応させられることとを特徴とする内燃
機関の圧縮を変化させる装置によって達成される。
【０００７】この発明による装置は、１つだけのロック
部材でもって偏心ブッシュを２つの回転位置にロックす
ることができ、偏心ブッシュの一方に回転位置が実質的
に最大圧縮に対応し、偏心ブッシュの他方に回転位置が
実質的に最小圧縮に対応するものである。ロック部材の
作動は、外部から機械的に好都合に行われ、それでもっ
て、油圧バルブおよび油圧媒体のための付加的供給通路
が無用となった。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照してつぎに説明する。
【０００９】図１および２を参照すると、コネクティン
グロッド２は、ピストンピンを支持するための輪４を有
している。輪４と反対側の端部で、コネクティングロッ
ド２は、２つの部分で構成されかつクランクシャフトの
クランクピンを支持するための開口を備えている。クラ
ンクピンの支持は、直接的ではなくて、偏心ブッシュ６
を介してであり、偏心ブッシュの円筒状外周面はコネク
ティングロッドの開口の内壁にはめられ、その内周面は
モータハウジング内に支持された図示しないクランクシ
ャフトのクランクピンの外周面に偏心的にはめられてい
る。
【００１０】偏心ブッシュ６は、コネクティングロッド
２の両側に係合された２つの円周状フランジ８および10
を有している。フランジ８および10に、ロック凹所12お
よび14が形成されている。ロック凹所12および14は、円
周方向にほぼ１８０度の間隔をおいて互い違いとなって
おりかつ偏心ブッシュ６の外および内周面の中心線を結
ぶ面内にある。
【００１１】ブッシュ６は、貫通孔16を備えており、こ
れにより、ブッシュ６の外周面の潤滑およびコネクティ
ングロッド２のシャフトに形成された通路17へのオイル
供給がクランクシャフトから行われる。通路17は、コネ
クティングロッド２の輪にオイルを供給する。
【００１２】図１および２は、孔18を示しており、これ
は、コネクティングロッド２のブッシュ６より下側に形
成されかつその軸受軸と平行にのびており、孔18の中に
は、中空ボルト20の形をしたロック部材が摺動自在には
め入れられている。
【００１３】ボルト20内には、２つのスプリング22およ
び24が同軸配列されており、これらは、ボルト20のそれ
ぞれの端面およびレバー28の受金26で支持されている。
【００１４】受金26を備えたレバー28は、軸受軸を横切
ってコネクティングロッド２に揺動自在に支持されてい
る。これは、コネクティングロッド２にスリーブをイン
サートすることにより達成されている。スリーブは、内
ねじおよびレバー28を貫通してのびた横断孔を備えてい
る。レバーの支持および固定のために、スリーブのそれ
ぞれの端にはレバー28と噛み合ったセットスクリューが
備えられている。レバー28は、２つの定まった位置をも
つ既知のカム装置によって案内される。図１および２
は、レバー28が時計方向に回転させられる位置を示して
いる。もう一方の位置は、図１および２に示す位置に対
称である。カムフォロワ装置は、上向き弾性的に予荷重
されたカムフォロワ32を有している。カムフォロワ32
は、カム面33をとらえており、これは、突き出た部分に
よって互いに連結された２つの傾斜面を有している。
【００１５】図１および２に示す一方の位置において、
作動部材として作用するレバーヘ28は、右側のスプリン
グ24に荷重し、ボルト20が右向きに予荷重されかつ偏心
ブッシュ６が対応する半径方向位置（図１および２に示
す）にあるときにロツク凹所12と噛み合う。この位置
は、最大有効コネクティングロッド長さに対応しかつ最
大圧縮比となる。レバー28がもう一方の位置に位置する
ときに、スプリング22が圧縮され、ボルト20が左向きに
予荷重され、ブッシュ６がほぼ１８０度回転したとき
に、ロック凹所14と噛み合う。この位置は、最小有効コ
ネクティングロッド長さに対応しかつ最小圧縮比とな
る。
【００１６】ボルト20の長さがコネクティングロッド２
の厚みにほぼ相当し、ボルト20がどちらのロック凹所12
および14にも噛み合っていないときに、偏心ブッシュ６
の回転がボルト20によって妨げられないことが理解され
よう。さらに、コネクティングロッドに対して真っ直ぐ
一直線にさせようとするコネクティングロッドの運動に
よってもたらされるいかなる力によっても荷重されない
ようにレバー28が設計されていることが理解されよう。
レバー28の重力中心は、好ましくは、ベアリング30の軸
の中にあることである。
【００１７】レバー28を一方および他方の位置に動かす
ために部材36が備えられており、これは、スイッチ装置
に属しかつ図１および２に二重矢印で示すように右また
は左に移動しうる。この部材36は２つの支え38および40
を有している。右への移動が起こるときに、支え38はヘ
ッド34と噛み合いかつレバー28を中央の位置へ持ってい
き、中央の位置からレバー28は自動的に他の位置へ移動
する。レバー28に対する部材36の相対的移動は、図１お
よび２に示す状態と良く似ているように、他の位置にあ
るレバーが２つの支え38および40のそれぞれから離れて
おり、それで、コネクティングロッドが支えの間を自由
に移動できるようになっている。
【００１８】記述した装置の機能が図５に関連して説明
されるが、そこでは、内燃機関50に搭載されたコネクテ
ィングロッド２が往復部材36と一緒に示されている。こ
の部材36は、例えば、内燃機関のオイルパンの中に配置
されかつ一方または他方の位置に２つの流体または磁気
的作用制御シリンダ52および54によってクランクシャフ
トの軸方向に移動しうる。制御シリンダの制御のために
制御ユニット56が備えられており、これは、負荷、回転
数のような様々なパラメータが与えられる制御装置58に
よって制御される。
【００１９】図５による配列において、最高レベルにあ
る内燃機関の圧縮を減少させることが好ましいときに、
部材36が移動させられてレバー28が他の位置に動かされ
る。それで、ボルト20は、現在噛み合っているロック凹
所から抜け出しかつブッシュ６がコネクティングロッド
２に対しほぼ１８０度回転すると直ちに、他のロック凹
所と噛み合う方向に予荷重される。
【００２０】複雑なユニットによって圧縮を変えるため
に、ブッシュ６の偏心の具体化としては、伝統的エンジ
ンにとって数ミリメートルで充分である。
【００２１】ブッシュの回転は、一般的に、クランクシ
ャフトの回転およびコネクティングロッドの運動によっ
てもたらされる力によって自動的に行われる。付加的
に、ギヤポンプ60（図５）が備えられ、これは、クラン
クシャフトを経由して通路17に供給されるオイルによっ
て駆動される。ギヤポンプ60は、歯車と噛合わされ、こ
の歯車は、ギヤポンプ60の歯車と同軸に配列されかつフ
ランジ８または10の外歯と噛合わされている。ブッシュ
６が回転方向の位置に対してロックされているときに、
ギヤポンプ60は回転できない。充分に大きい流れの横断
面部分がピストンピンへのオイルの供給を可能とする。
【００２２】記述した装置が様々に変更しうることは理
解できよう。ロック部材としてのボルト20は、例えば、
ブッシュ６の対応して変形させられた凹所に噛合わされ
るレバーとして変形させうる。ブッシュ６に多数のロッ
ク凹所が形成され、ブッシュ６の回転方向多数の位置で
のロックが可能となり、圧縮を段階的に変更することが
可能となる。最大値と最小値間の圧縮の切り替えは、輪
４の軸とともに、ブッシュの内外面の中心線が１つの面
内にあることが有利である。部材36は、レバー28を作動
させるためにマグネットに置き換えうる。ボルト20とロ
ック凹所12，14の噛み合い動作に代えて、ブッシュ６と
コネクティングロッド２間の相対的な回転を制動する装
置を備えることも可能であろう。
【００２３】ボルト20とロック凹所12，14間の噛み合い
動作が起こる範囲で、ブッシュ６とコネクティングロッ
ド２の相対的回転にブレーキをかける装置を備えること
も可能である。この装置は、摩擦、例えば、コネクティ
ングロッドに円周溝を形成し、ブッシュに連結されかつ
円周溝に入り込んだ突起のための流れ抵抗がとくにこの
範囲で高くなるように円周溝にオイルを供給することに
より作動させられる。図３および４は、コネクティング
ロッド２に組み込まれた調節装置の具体例を示してい
る。図３および４の具体例は、図１および２の具体例か
ら中空ボルト20の動作とかけ離れている。図面の簡素化
のために、図３および４においては、図１および２に関
して変更されたものにのみ符号が付けられている。図３
および４における中空ボルト20のための作動部材は揺動
レバーの形ではなくて、レバー28に良く似たピン62の形
をしており、これは、中空ボルト20内のスプリング間に
突起64を突出させている。ピン62は、ボルト66に挿入さ
れ、これは、コネクティングロッドのベアリング軸と平
行にのびた貫通孔68内を移動しうる。ボルト66は、コネ
クティングロッドの側面（端面）から突き出している。
ボルト66とともにピン62は、弾性荷重によって中空ボル
ト20に作用するスライド67を提供する。レバー28と同じ
ようにボルト66を定まった場所にロックするために、ボ
ルト66には横向きの湾曲部70および72が形成され、これ
らには、湾曲部70および72に向かう方向にスプリング78
および80によって荷重されたボール74および76が噛合わ
されている。湾曲部70および72の具体例をさまざまに設
計することに対応して、ボルト66が右の位置（図３に示
す）および左の位置にロックしうることが達成される。
もしくは、ボルト66の機能および制御は、図１および２
の具体例のレバー28にそれに対応する。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、高い機能をもった安
全性およびシンプル設計を備えた往復ピストン内燃機関
の圧縮を変化させる装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による装置を備えたコネクティングロ
ッドの第１具体例であり、その軸受軸と平行方向に見た
縦断面図である。
【図２】同第１具体例の同軸受軸と横断方向に見た縦断
面図である。
【図３】この発明による装置を備えたコネクティングロ
ッドの第２具体例であり、軸受軸と平行方向に見た縦断
面図である。
【図４】同第２具体例の同軸受軸と横断方向に見た縦断
面図である。
【図５】この発明による装置を備えた往復ピストン内燃
機関の概略横断面である。
【符号の説明】
２ コネクティングロッド ６ ブッシュ 12 ロック凹所 14 ロック凹所 20 ロック部材

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジンクに支持されたクランクシャフ
    トと、 クランクシャフトのクランクピンに支持されたコネクテ
    ィングロッド(2) と、 ハウジングに設けられたシリンダ内を往復動しかつコネ
    クティングロッド(2)に支持されたピストンと、 クランクピンにはめ合わされた内円筒面および内円筒面
    に対し偏心し、コネクティングロッドにはめ合わされた
    外円筒面を有する偏心ブッシュ(6) と、 を備えており、 コネクティングロッドに対してブュシュを回転させるこ
    とにより、コネクティングロッドの有効長さを変化させ
    うるようになっている、 内燃機関の圧縮を変化させる装置において、 偏心ブッシュ(6) に少なくとも２つのロック凹所(12,1
    4) が形成されていることと、 ロック部材(20)がコネクティングロッドに連結され、ロ
    ック部材がその一方向への移動により一方のロック凹所
    に噛合わされるとともに、その他方向への移動により他
    方のロック凹所に噛合わされ、もって、ブッシュの一方
    のロックされた回転位置がコネクティングロッドの最大
    有効長さにほぼ対応させられ、ブッシュの他方のロック
    された回転位置がコネクティングロッドの最小有効長さ
    にほぼ対応させられることと、 を特徴とする、内燃機関の圧縮を変化させる装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置であって、 ２つの作動位置の１つに移動可能である、ロック部材(2
    0)のためのアクチュエータ(28;67) が備えられ、アクチ
    ュエータが、ロック部材を、ロック凹所(12,14) の一方
    との噛み合いのための一方の作動位置およびロック凹所
    (12,14) の他方との噛み合いのための他方の作動位置に
    向かって予荷重することを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２の装置であって、 ブュシュ(8) が、コネクティングロッド(2) 噛合わされ
    かつ少なくとも１つのロック凹所(12,14) を形成したフ
    ランジ(8,10)をその両端面に有していることを特徴とす
    る装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つの装置であ
    って、 ロック部材が、孔(18)内を案内されるボルト(20)のよう
    に形成され、孔は、クランクシャフト軸と実質的に平行
    にのびかつピストンの支持側から遠いブッシュの側にお
    いてコネクティングロッド(2) に形成されていることを
    特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項４の装置であって、 ボルト(20)が、中空でありかつ互いに接近して同軸に配
    列された２つのスプリング(22,24) を収納しており、両
    スプリング間にアクチュエータ(28;67) が噛合わされて
    いることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項２の装置であって、 アクチュエータが、クランクシャフトの軸と直交しての
    びた軸を有しかつコネクティングロッドのピストンから
    遠い端に形成されたレバー(28)であることを特徴とする
    装置。
  7. 【請求項７】 請求項２の装置であって、 アクチュエータが、コネクティングロッドのピストンか
    ら離れた端部にスライドしうるように配列されかつコネ
    クティングロッドの端面を超えた作動位置の双方に突き
    出すスライド(67)であることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項６または７の装置であって、 アクチュエータ(28;67) の２つの作動位置が、受け面の
    それぞれと噛み合う弾性荷重スナップ要素(32;74,76)に
    よって定められることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項２に記載の装置であって、 アクチュエータ(28;67) を一方から他方の位置に往復動
    させるための切換え装置(36;,52,54) が、ピストンが下
    死点にあるときにコネクティングロッドのピストンから
    遠い端部が位置する位置に備えられていることを特徴と
    する装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９の装置であって、 切換え装置(36;,52,54) が、アクチュエータを一方と他
    方の位置の間で往復動させるためにアクチュエータ(26;
    67) と機械的に噛み合う位置に移動しうる部材(36)を有
    していることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか１つの装置
    であって、 コネクティングロッド(2) に対してブッシュ(6) を回転
    させるための装置(60,62) が備えられていることを特徴
    とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１の装置であって、 クランクシャフトによってオイルを供給される溝が、コ
    ネクティングロッド(2) に形成されかつブッシュ(6) と
    回転駆動式に連結されたギヤポンプ(60)を通ってのびて
    いることを特徴とする装置。
JP10015438A 1997-02-03 1998-01-28 内燃機関の圧縮を変化させる装置 Withdrawn JPH10220260A (ja)

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