WO2015070979A1 - Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine - Google Patents

Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine Download PDF

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WO2015070979A1
WO2015070979A1 PCT/EP2014/003036 EP2014003036W WO2015070979A1 WO 2015070979 A1 WO2015070979 A1 WO 2015070979A1 EP 2014003036 W EP2014003036 W EP 2014003036W WO 2015070979 A1 WO2015070979 A1 WO 2015070979A1
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WO
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axis
rotation
distance
coupling member
piston
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PCT/EP2014/003036
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Brendel
Markus Wild
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Audi Ag
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    • 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
    • F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/18—Eccentric-shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections

Definitions

  • the invention relates to a multi-joint crank drive of an internal combustion engine, with at least one rotatably mounted about a coupling member rotational axis on a crank pin of a crankshaft coupling member and at least one about a Exzentermosachse rotatably mounted on a crank pin of an eccentric Anlenkpleuelstange, wherein the coupling member is pivotable about a Kolbenpleuelwindachse with a Kolbenpleuelstange a piston Internal combustion engine and a Anlenkpleuelfilterse pivotally connected to the Anlenkpleuelstange, and wherein an axis of rotation of the eccentric shaft is above a plane of rotation, which receives a rotational axis of the crankshaft and is perpendicular to at least one ZylinderlFigsstoffachse.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with a multi-joint crank drive.
  • the multi-joint crank drive of the type mentioned is, for example, part of the internal combustion engine, but can also be found in other areas application.
  • the multi-joint crank mechanism comprises the eccentric shaft, the angle of rotation of which can preferably be adjusted by means of an adjusting device, in particular as a function of an operating point of the internal combustion engine.
  • the eccentric shaft can also be operatively connected to the crankshaft of the internal combustion engine and in this way be drivable by it.
  • the multi-link crank drive has the coupling member, in particular a number of coupling members corresponding to the number of pistons of the internal combustion engine.
  • the coupling member or the coupling members are each rotatably mounted on the corresponding crank pin of the crankshaft.
  • the coupling member on two opposite sides on the crankshaft projecting, at its end each provided with a pivot arms on.
  • the axis of rotation of the coupling member about the crankshaft or about the crank pin of the crankshaft is referred to as a coupling member axis of rotation.
  • One of the pivot joints is used for pivotal connection with the piston connecting rod, which connects one of the pistons of the internal combustion engine via the coupling member with the crankshaft.
  • the axis of rotation of this pivot joint is referred to as Kolbenpleuelwindachse. Due to the pivotability of the coupling member, the piston
  • the Anschpleuelstange has to form the pivot joints preferably via two connecting rods.
  • the first connecting rod eye is part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange interacts with the coupling member.
  • the first connecting rod eye comprises, for example, a coupling pin or bearing pin held on the coupling member.
  • the second connecting rod eye is analogous to part of the pivot joint, via which the Anlenkpleuelstange is connected to the eccentric shaft.
  • the second connecting rod eye surrounds the crank pin of the eccentric shaft at least partially.
  • the compression ratio achieved in the cylinder associated with the respective piston can be adjusted, in particular as a function of an operating point of the internal combustion engine and / or the present power stroke.
  • the eccentric shaft is brought into a specific, the desired compression ratio corresponding angular position or the phase angle between the eccentric shaft and the crankshaft to a certain value.
  • the publication DE 601 09 342 T2 which describes an internal combustion engine with variable compression ratio and displacement.
  • the document DE 10 2012 007 465 A1 shows an internal combustion engine, in which the lateral distance between a rotation axis and a crankshaft and a third joint in relation to the maximum stroke of a piston is at least -1, 0.
  • Known multi-joint crank drives are usually designed space-optimized. It follows that the kinematically effective lengths of the multi-link crank drive relative to the piston stroke of the piston are small. The forces in the pivot bearings of such a multi-joint crank mechanism are relatively large and have a large swivel angle and thus travel accordingly long way. The resulting friction work, which represents the product of force and displacement and is converted into heat, is therefore also high.
  • any combination of said distances may be provided. For example, at least two, in particular exactly two, of the distances mentioned or at least three, in particular exactly three, of the distances mentioned are realized.
  • the axis of rotation of the eccentric shaft should lie above the plane which receives the axis of rotation of the crankshaft and is perpendicular to the at least one longitudinal axis of the cylinder.
  • the plane is therefore jointly defined by the axis of rotation of the crankshaft and the cylinder longitudinal center axis.
  • the plane In the longitudinal direction of the internal combustion engine - with respect to the axis of rotation of the crankshaft - the plane has the same position and direction as this axis of rotation.
  • it should stand vertically on the at least one longitudinal axis of the cylinder, so that the cylinder longitudinal Central axis in the normal direction of the plane is present.
  • the cylinder longitudinal center axis is assigned to a cylinder of the internal combustion engine and extends in its longitudinal direction.
  • the cylinder longitudinal center axis is, for example, over the longitudinal extension of the cylinder in the center before.
  • the plane may also be present perpendicular to a plurality of cylinder longitudinal center axes of a plurality of cylinders of the internal combustion engine, particularly preferably perpendicular to the cylinder longitudinal center axes of all cylinders of the internal combustion engine.
  • the eccentric shaft should now be arranged such that its axis of rotation is arranged above this plane.
  • the entire eccentric shaft ie not just its axis of rotation, is above this plane.
  • the axis of rotation of the eccentric shaft is immediately adjacent to the plane, thus adjacent to this.
  • this is the case for the entire eccentric shaft.
  • the axis of rotation of the eccentric shaft or the entire eccentric shaft is arranged above the plane and is additionally spaced therefrom.
  • the eccentric shaft is now so no longer down with respect to a cylinder of the engine, but was rotated together with the Anurpleuelstange upwards.
  • the result of this is preferably that the Kolbenpleuelstange and the Anlenkpleuelstange show starting from the coupling member in substantially the same direction, namely in the direction of the piston or the cylinder. It is therefore not intended that the Anlenkpleuelstange has starting from the coupling lever of the cylinder or the piston away or opposite to the piston with respect to the coupling lever.
  • the individual elements of the multi-link crank mechanism for example, the coupling member, the Anlenkpleuelstange and / or Kolbenpleuelstange be greater than in other embodiments of Mehrgelenkskur- beltriebs, which are designed space-optimized.
  • the larger and thus heavier elements generate larger mass forces, especially at high speeds, but this would - at least in terms of friction - compensated by the advantage of reducing the swivel angle.
  • the distance between the piston rotation axis and the Kolbenpleuelfitachse - based on the Monkolbenhub - at least 1, 46 and at most 1, 56 or at least 1, 49 and at most 1, 53, more preferably 1, 51 amount.
  • the distance between the Kolbenpleuelwindachse and the coupling member axis of rotation - based on the Intelkolbenhub - at least 0.43 and at most 0.53, in particular at least 0.46 and at most 0.50, particularly preferably 0.48.
  • the distance between the coupling member rotational axis and the Anlenkpleuelfitachse - based on the Intelkolbenhub - at least 0.87 and at most 0.97, in particular at least 0.90 and at most 0.94, particularly preferably 0.92 is.
  • the distance between the Anlenkpleuelwindachse and the Exzentermosachse - based on the Intelkolbenhub - at least 1, 68 and at most 1, 78 or at most 1.81, in particular at least 1, 71 and at most 1, 75 or at least 1.75 and at most 1.81, more preferably 1.73 or 1.78.
  • a further embodiment of the invention provides that based on the Intelkolbenhub the horizontal distance between the axis of rotation of the eccentric shaft and the axis of rotation of the crankshaft - based on the Intelkolbenhub - is at least 0.64 and at most 0.84.
  • the horizontal distance is for example in a direction which is perpendicular to the cylinder longitudinal center axis.
  • the stated values are absolute values. For example, said distance is at least 0.69 and at most 0.79, in particular at least 0.72 and at most 0.76 or at least 0.71 and at most 0.75, particularly preferably 0.74 or 0.73.
  • a further embodiment of the invention provides that, based on the Intelkolbenhub the vertical distance between the axis of rotation of the eccentric shaft and the rotary axle of the crankshaft is at least 1, 67 and not more than 2.07.
  • the vertical distance is preferably in a direction parallel to the cylinder longitudinal center axis. Again, the values given are to be understood as absolute values.
  • the axis of rotation of the eccentric shaft is above the axis of rotation of the crankshaft, that is, starting from the crankshaft in the direction of the piston or of the cylinder.
  • Said distance is preferably at least 1.72 and at most 2.02, in particular at least 1.85 and at most 1.89 or at least 1.91 and at most 1.95, particularly preferably 1.87 or 1.93, in each case on the total piston stroke based.
  • a development of the invention provides that based on the Monkolbenhub the distance between the coupling member axis of rotation and the axis of rotation of the crankshaft is at least 0.23 and at most 0.43. Said distance corresponds to a crank radius of the crankshaft, ie the distance between the crankpin of the crankshaft and the axis of rotation of the crankshaft. Said distance is preferably at least 0.28 and at most 0.38, in particular at least 0.31 and at most 0.35, particularly preferably 0.33.
  • the offset is to be understood as meaning a parallel displacement of the axis of rotation of the crankshaft relative to the cylinder longitudinal center axis or a piston longitudinal center axis.
  • the axis of rotation of the crankshaft thus falls at a setting of zero on the cylinder longitudinal center axis or the piston longitudinal center axis. At a greater than zero, however, it is spaced therefrom.
  • the setting is preferably at least 0.16 and at most 0.26, in particular at least 0.19 and at most 0.23, particularly preferably 0.21.
  • the offset may be present to the counterpressure side, that is to say in particular for the axis of rotation of the crankshaft to be arranged on the side of the piston longitudinal center axis facing the eccentric shaft.
  • the limitation is provided either to the pressure side or to the counter-pressure side.
  • both embodiments can be realized within the scope of the invention.
  • the offset it is particularly preferable for the offset to be carried out towards the counterpressure side.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that a coupling angle between an imaginary straight line through the coupling member axis of rotation and the Anlenkpleuelwindachse on the one hand and an imaginary line through the coupling member axis of rotation and the Kolbenpleuelfilterse on the other hand at least 140 degrees and at most 180 degrees.
  • the coupling angle essentially describes the angulation of two arms of the coupling member to each other. A first of the arms connects the coupling member axis of rotation with the Anlenkpleuelfilterse, while another of the arms connecting the coupling member axis of rotation and the Kolbenpleuelfilterse with each other.
  • the coupling angle is characterized by two imaginary straight lines, these in each case extending through two of said axes of rotation, ie the coupling member axis of rotation and the Anlenkpleuelmosachse on the one hand and the coupling rotational axis and the Kolbenpleuelcardachse other.
  • the coupling angle is particularly preferably at least 150 degrees and at most 170 degrees, in particular at least 155 degrees and at most 165 degrees, particularly preferably exactly 160 degrees.
  • Essential for the reduction of the swivel angle are the large coupling angle described here in combination with a comparatively long Anschpleuelstange and also a relatively long Kolbenpleuelstange.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that based on the Monkolbenhub the distance between the axis of rotation of the eccentric shaft and the eccentric rotation axis is at least 0.045 and at most 0.065.
  • the distance characterizes the extent a crank radius of the eccentric shaft, ie a distance between the crank pin of the eccentric shaft and the axis of rotation of the eccentric shaft.
  • said distance is at least 0.050 and at most 0.060, in particular 0.051 and at most 0.057. It is particularly preferably 0.055.
  • the Monkolbenhub is at least 70 mm and at most 120 mm.
  • the Monkolbenhub basically be configured arbitrarily and be selected depending on an intended performance of the internal combustion engine. For example, however, it lies between the stated values (including these in each case) or is at least 80 mm and at most 1 10 mm, in particular at least 90 mm and at most 100 mm. However, it may also be at least 91 mm and at most 95 mm, particularly preferably 93.5 mm.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with a multi-joint crank mechanism. It is envisaged that the multi-joint crank mechanism according to the above Embodiments is formed. The advantages of such an embodiment of the multi-link crank drive or the internal combustion engine have already been pointed out. Both the internal combustion engine and the multi-joint crank drive can be developed according to the above statements, so that reference is made to this extent.
  • Figure a schematic representation of an internal combustion engine with a multi-joint crank drive.
  • the figure shows a portion of an internal combustion engine 1 with a multi-joint crank drive 2.
  • the internal combustion engine 1 also has at least one longitudinally movably arranged in a cylinder 3 piston 4.
  • the cylinder 3 and the piston 4 has a longitudinal central axis 5.
  • On the piston 4 engages a Kolbenpleuelstange 6, which is rotatably mounted on the piston 4 about a piston rotation axis 7.
  • the piston rotation axis 7 is preferably located on the longitudinal center axis 5 of the cylinder. 3
  • the Kolbenpleuelstange 6 On its side facing away from the piston 4, the Kolbenpleuelstange 6 is connected to a coupling member 8.
  • the Kolbenpleuelstange 6 is rotatably mounted on the coupling member 8 about a Kolbenpleuelwindachse 9.
  • the Kolbenpleuelstange 6 engages a first arm 10 of the coupling member 8.
  • This is ⁇ rigidly connected to a second arm 1 1 at an angle.
  • the angle ⁇ is in front of a coupling member axis of rotation 12 around. In this coupling member axis of rotation 12 so the two arms 10 and 11 run into each other.
  • the coupling member 8 is rotatably mounted about the coupling member axis of rotation 12 on a crank pin 13 of a crankshaft 14.
  • the crank pin 13 or the coupling member axis of rotation 12 is arranged eccentrically to a rotational axis 15 of the crankshaft 1.
  • the Anlenkpleuelstange 16 On the side facing away from the Kolbenpleuelstange 6 side of the coupling member 8 engages a Anlenkpleuelstange 16 on the coupling member 8, in particular on the second arm 11.
  • the Anlenkpleuelstange 16 is pivotally mounted about a Anlenkpleuelwindachse 17 on the coupling member 8.
  • the Anlenkpleuelstange 16 On the side facing away from the coupling member 8 of the Anlenkpleuelstange 16 is the Anlenkpleuelstange 16 about an eccentric axis of rotation 18th rotatably mounted on a crank pin 19 of an eccentric shaft 20.
  • the eccentric shaft 20 in turn has an axis of rotation 21.
  • the crank pin 19 and the eccentric rotation axis 18 are provided eccentrically to the rotation axis 21 of the eccentric shaft 20.
  • the axis of rotation 21 of the eccentric shaft 20 is arranged above a plane 22 which receives the axis of rotation 15 of the crankshaft 15 and is perpendicular to the cylinder longitudinal central axis 5. This arrangement is referred to as "overhead eccentric shaft”.
  • a distance between the piston rotation axis 7 and the Kolbenpleuelfilterse 9 is now designated.
  • the distance between the Kolbenpleuelwindachse 9 and the coupling member axis of rotation 12 is guided as l 2 .
  • the distance between the coupling member rotational axis 12 and the Anlenkpleuelfilterse 17 is referred to as l 3 and the distance between the Anlenkpleuelcardachse 17 and the eccentric rotation axis 18 as l 4 .
  • the values mentioned here are based on a total piston stroke of the piston 4, which is, for example, at least 70 mm and at most 120 mm.
  • a horizontal distance d x between the axis of rotation 21 of the eccentric shaft 20 and the axis of rotation 15 of the crankshaft 14 relative to the Monkolbenhub of the piston 4 is at least 0.64 and at most 0.84.
  • the vertical distance d y between the axis of rotation 21 of the eccentric shaft 20 and the axis of rotation 15 of the crankshaft 14 is at least 1, 64 and at most 2.07, again based on the Monkolbenhub.
  • the eccentric shaft 20 has a stroke, which is referred to as r 2 and as a distance between the eccentric rotation axis 18 and the axis of rotation 21 of the eccentric shaft 20 is defined.
  • the crank radius r 2 of the eccentric shaft 20 is - based on the Monkolbenhub - for example, at least 0.045 and at most 0.065.
  • a setback s may be provided, which extent is defined as a horizontal distance between the axis of rotation 15 of the crankshaft 14 and the cylinder longitudinal central axis 5.
  • the setback s is, for example, at least 0.11 and at most 0.31 in relation to the total piston stroke.
  • the offset s to the counter-pressure side is present.
  • the axis of rotation 15 of the crankshaft 14 is thus arranged on that side of the longitudinal central axis 5, on which also the axis of rotation 21 of the eccentric shaft 20 is present.
  • the above-mentioned coupling angle ⁇ is defined by the intersection angle between an imaginary straight line passing through the coupling member rotational axis 12 and the Anlenkpleuelwindachse 17, with an imaginary line passing through the coupling member axis of rotation 12 and the Kolbenpleuelwindachse 9.
  • the coupling angle ⁇ is for example at least 140 degrees and at most 180 degrees, but can of course be chosen arbitrarily in principle.
  • the internal combustion engine 1 shown here preferably has a plurality of cylinders 3 and consequently a plurality of pistons 3.
  • the multi-joint crank mechanism 2 has a plurality of its associated elements, in particular for each piston 4 a Kolbenpleuelstange 6, a coupling member 8 and a Anlenkpleuelstange 16. These elements mentioned are each configured according to the above statements.
  • the number of cylinders 3 or the piston 4 of the internal combustion engine 1 can be chosen arbitrarily. In particular, it is 2, 3, 4, 5, 6, 8 or 12. If the internal combustion engine 1 is equipped with four cylinders, then the crank angle of the crankshaft 14 is preferably 180 degrees.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrgelenkskurbeltrieb (2) einer Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens einem um eine Koppelglieddrehachse (12) drehbar auf einem Hubzapfen (13) einer Kurbelwelle (14) gelagerten Koppelglied (8) und wenigstens einer um eine Exzenterdrehachse (18) drehbar auf einem Hubzapfen (19) einer Exzenterwelle (20) gelagerten Anlenkpleuelstange (16), wobei das Koppelglied (8) um eine Kolbenpleueldrehachse (9) schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange (6) eines Kolbens (4) der Brennkraftmaschine (1) und um eine Anlenkpleueldrehachse (17) schwenkbar mit der Anlenkpleuelstange (16) verbunden ist, und wobei eine Drehachse (21) der Exzenterwelle (20) oberhalb einer Ebene (22) liegt, die eine Drehachse (15) der Kurbelwelle (14) aufnimmt und senkrecht auf wenigstens einer Zylinderlängsmittelachse (5) steht. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils bezogen auf einen Gesamtkolbenhub des Kolbens der Abstand (I1) zwischen der Kolbendrehachse (7) und der Kolbenpleueldrehachse (9) wenigstens 1,41 und höchstens 1,61 beträgt; und der Abstand (l2) zwischen der Kolbenpleueldrehachse (9) und der Koppelglieddrehachse (12) wenigstens 0,38 und höchstens 0,58 beträgt; und der Abstand (l3) zwischen der Koppelglieddrehachse (12) und der Anlenkpleueldrehachse (17) mindestens 0,82 und höchstens 1,02 beträgt; und der Abstand (l1) zwischen der Anlenkpleueldrehachse (17) und der Exzenterdrehachse (18) wenigstens 1,63 und höchstens 1,83 beträgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb (2).

Description

Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem um eine Koppelglieddrehachse drehbar auf einem Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagerten Koppelglied und wenigstens einer um eine Exzenterdrehachse drehbar auf einem Hubzapfen einer Exzenterwelle gelagerten Anlenkpleuelstange, wobei das Koppelglied um eine Kolbenpleueldrehachse schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange eines Kolbens der Brennkraftmaschine und um eine Anlenkpleueldrehachse schwenkbar mit der Anlenkpleuelstange verbunden ist, und wobei eine Drehachse der Exzenterwelle oberhalb einer Drehebene liegt, die eine Drehachse der Kurbelwelle aufnimmt und senkrecht auf wenigstens einer Zylinderlängsmittelachse steht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb.
Der Mehrgelenkskurbeltrieb der eingangs genannten Art ist beispielsweise Bestandteil der Brennkraftmaschine, kann jedoch auch in anderen Bereichen Anwendung finden. Der Mehrgelenkskurbeltrieb umfasst die Exzenterwelle, deren Drehwinkel vorzugsweise mittels einer Stelleinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, verstellt werden kann. Alternativ kann die Exzenterwelle auch mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkverbunden und auf diese Weise von ihr antreibbar sein.
Der Mehrgelenkskurbeltrieb verfügt über das Koppelglied, insbesondere über eine der Anzahl der Kolben der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Koppelgliedern. Das Koppelglied beziehungsweise die Koppelglieder sind jeweils drehbar auf der dem entsprechenden Hubzapfen der Kurbelwelle gelagert. Bevorzugt weist das Koppelglied zwei nach entgegengesetzten Seiten über die Kurbelwelle überstehende, an ihrem Ende jeweils mit einem Schwenkgelenk versehene Arme auf. Die Drehachse des Koppelglieds um die Kurbelwelle beziehungsweise um den Hubzapfen der Kurbelwelle wird als Koppelglieddrehachse bezeichnet.
Eines der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der Kolbenpleuelstange, die einen der Kolben der Brennkraftmaschine über das Koppelglied mit der Kurbelwelle verbindet. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks wird als Kolbenpleueldrehachse bezeichnet. Aufgrund der Verschwenkbarkeit des Koppelglieds ist die Kolben-
BESTÄTIGUNGSKOPIE pleueldrehachse nicht ortsfest, sondern wird zusammen mit dem Koppelglied verlagert beziehungsweise verschwenkt. Ein anderes der Schwenkgelenke dient zur schwenkbaren Verbindung mit der sogenannten Anlenkpleuelstange, welche mit ihrem anderen, dem Koppelglied gegenüberliegenden Ende drehbar auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle gelagert ist. Die Drehachse dieses Schwenkgelenks wird als Anlenkpleueldrehachse bezeichnet, während die Drehachse der Anlenkpleuelstange auf dem Hubzapfen der Exzenterwelle im weiteren Verlauf als Exzenterdrehachse geführt wird.
Die Anlenkpleuelstange verfügt zur Ausbildung der Schwenkgelenke bevorzugt über zwei Pleuelaugen. Das erste Pleuelauge ist Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit dem Koppelglied zusammenwirkt. Das erste Pleuelauge umfasst dabei beispielsweise einen an dem Koppelglied gehaltenen Koppelstift beziehungsweise Lagerbolzen. Das zweite Pleuelauge ist analog dazu Bestandteil des Schwenkgelenks, über welches die Anlenkpleuelstange mit der Exzenterwelle verbunden ist. Insbesondere umgreift das zweite Pleuelauge den Hubzapfen der Exzenterwelle wenigstens bereichsweise.
Mittels des Mehrgelenkskurbeltriebs kann das in dem, dem Kolben jeweils zugeordneten Zylinder erreichte Verdichtungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und/oder dem vorliegenden Arbeitstakt. Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird die Exzenterwelle in eine bestimmte, dem gewünschten Verdichtungsverhältnis entsprechende Drehwinkelstellung gebracht oder die Phasenlage zwischen der Exzenterwelle und der Kurbelwelle auf einen bestimmten Wert eingestellt.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 601 09 342 T2 bekannt, welche eine Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis und Hubraum beschreibt. Weiter zeigt die Druckschrift DE 10 2012 007 465 A1 eine Brennkraftmaschine, bei welcher der seitliche Abstand zwischen einer Rotationsachse und einer Kurbelwelle und einem dritten Gelenk im Verhältnis zum maximalen Hub eines Kolbens mindestens -1 ,0 beträgt.
Bekannte Mehrgelenkskurbeltriebe werden üblicherweise bauraumoptimiert ausgelegt. Daraus folgt, dass die kinematisch wirksamen Längen des Mehrgelenkskurbeltriebs in Relation zu dem Kolbenhub des Kolbens klein sind. Die Kräfte in den Schwenklagern eines derartigen Mehrgelenkskurbeltriebs sind vergleichsweise groß und müssen einen großen Schwenkwinkel und damit entsprechend langen Weg zurücklegen. Die entstehende Reibarbeit, die das Produkt aus Kraft und Weg darstellt und in Wärme umgewandelt wird, ist demzufolge ebenfalls hoch.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Mehrgelenkskurbeltrieben vorteilhaft ausgestaltet ist, insbesondere indem er die Reibung des Mehrgelenkkurbeltriebs und/oder die an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anliegende Torsionsbelastung reduziert.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils bezogen auf einen Gesamtkolbenhub des Kolbens der Abstand zwischen der Kolbendrehachse und der Kolbenpleueldrehachse wenigstens 1 ,41 und höchstens 1 ,61 beträgt, und der Abstand zwischen der Kolbenpleueldrehachse und der Koppelglieddrehachse wenigstens 0,38 und höchstens 0,58 beträgt, und der Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse und der Anlenkpleueldrehachse mindestens 0,82 und höchstens 1 ,02 beträgt, und der Abstand zwischen der Anlenkpleueldrehachse und der Exzenterdrehachse wenigstens 1 ,63 und höchstens 1 ,83 beträgt.
Selbstverständlich kann es alternativ vorgesehen sein, dass lediglich der genannte Abstand zwischen der Kolbendrehachse und der Kolbenpleueldrehachse oder lediglich der genannte Abstand zwischen der Kolbenpleueldrehachse und der Koppelglieddrehachse oder lediglich der genannte Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse und der Anlenkpleueldrehachse oder lediglich der genannte Abstand zwischen der Anlenkpleueldrehachse und der Exzenterdrehachse realisiert ist. Auch eine beliebige Kombination der genannten Abstände kann vorgesehen sein. Beispielsweise sind wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, der genannten Abstände oder wenigstens drei, insbesondere genau drei, der genannten Abstände realisiert.
Grundsätzlich soll die Drehachse der Exzenterwelle oberhalb derjenigen Ebene liegen, welche die Drehachse der Kurbelwelle aufnimmt und senkrecht auf der wenigstens einen Zylinderlängsmittelachse steht. Die Ebene wird mithin von der Drehachse der Kurbelwelle und der Zylinderlängsmittelachse gemeinsam definiert. In Längsrichtung der Brennkraftmaschine - bezogen auf die Drehachse der Kurbelwelle - weist die Ebene dieselbe Position und Richtung auf wie diese Drehachse. Gleichzeitig soll sie auf der wenigstens einen Zylinderlängsmittelachse senkrecht stehen, sodass die Zylinderlängs- mittelachse in Normalenrichtung der Ebene vorliegt. Die Zylinderlängsmittelachse ist einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet und erstreckt sich in dessen Längsrichtung. Die Zylinderlängsmittelachse liegt dabei beispielsweise über die Längserstreckung des Zylinders hinweg in dessen Mittelpunkt vor.
Selbstverständlich kann die Ebene auch senkrecht zu mehreren Zylinderlängsmittelachsen mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine vorliegen, besonders bevorzugt senkrecht auf den Zylinderlängsmittelachsen aller Zylinder der Brennkraftmaschine stehen. Die Exzenterwelle soll nun derart angeordnet sein, dass ihre Drehachse oberhalb dieser Ebene angeordnet ist. Besonders bevorzugt liegt die gesamte Exzenterwelle, also nicht lediglich ihre Drehachse, oberhalb dieser Ebene vor. Beispielsweise liegt die Drehachse der Exzenterwelle unmittelbar benachbart zu der Ebene vor, grenzt also an diese an. Alternativ ist dies für die gesamte Exzenterwelle der Fall. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Drehachse der Exzenterwelle beziehungsweise die gesamte Exzenterwelle oberhalb der Ebene angeordnet ist und zusätzlich von ihr beabstandet vorliegt.
Die Exzenterwelle liegt nun also bezüglich eines Zylinders der Brennkraftmaschine nicht mehr unten, sondern wurde mitsamt der Anlenkpleuelstange nach oben gedreht. Daraus resultiert vorzugsweise, dass die Kolbenpleuelstange und die Anlenkpleuelstange ausgehend von dem Koppelglied im Wesentlichen in dieselbe Richtung zeigen, nämlich in Richtung des Kolbens beziehungsweise des Zylinders. Es ist also nicht vorgesehen, dass die Anlenkpleuelstange ausgehend von dem Koppelhebel von dem Zylinder beziehungsweise dem Kolben weg weist beziehungsweise bezüglich des Koppelhebels dem Kolben gegenüberliegt.
Mithilfe der genannten Abständen zwischen den Drehachsen konnte überraschenderweise die Phasenlage der maximalen Massenkraft und der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Kurbelwellenhebelarm dahingehend verbessert werden, dass das massenkraft- bedingte Torsionsmoment in der Kurbelwelle deutlich abnimmt, insbesondere um mindestens 10%, mindestens 20% oder mindestens 30 %. Zusätzlich oder alternativ sind bei einem Mehrgelenkskurbeltrieb mit den genannten Abständen zwischen den Drehachsen die Schwenkwinkel der Gelenke im Vergleich zu anderen Ausgestaltungen kleiner. Dies führt bei gleichem Gesamtkolbenhub des Kolbens zu verringerter Reibung.
Es kann zwar der Fall auftreten, dass die einzelnen Elemente des Mehrgelenkskurbel- triebs, beispielsweise das Koppelglied, die Anlenkpleuelstange und/oder die Kolbenpleuelstange, größer ausfallen als bei anderen Ausführungsformen des Mehrgelenkskur- beltriebs, welche bauraumoptimiert ausgelegt sind. Die größeren und damit schwereren Elemente erzeugen vor allem bei hohen Drehzahlen zwar größere Massenkräfte, dies würde jedoch - zumindest hinsichtlich der Reibung - von dem Vorteil der Verringerung des Schwenkwinkels kompensiert.
Selbstverständlich kann der Abstand zwischen der Kolbendrehachse und der Kolbenpleueldrehachse - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - wenigstens 1 ,46 und höchstens 1 ,56 oder wenigstens 1 ,49 und höchstens 1 ,53, besonders bevorzugt 1 ,51 betragen.
Zusätzlich oder alternativ kann der Abstand zwischen der Kolbenpleueldrehachse und der Koppelglieddrehachse - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - wenigstens 0,43 und höchstens 0,53, insbesondere wenigstens 0,46 und höchstens 0,50, besonders bevorzugt 0,48 betragen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann zudem vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse und der Anlenkpleueldrehachse - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - mindestens 0,87 und höchstens 0,97, insbesondere mindestens 0,90 und höchstens 0,94, besonders bevorzugt 0,92 beträgt.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Anlenkpleueldrehachse und der Exzenterdrehachse - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - wenigstens 1 ,68 und höchstens 1 ,78 oder höchstens 1,81 , insbesondere wenigstens 1 ,71 und höchstens 1 ,75 oder wenigstens 1 ,75 und höchstens 1 ,81 , besonders bevorzugt 1 ,73 oder 1 ,78, beträgt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der horizontale Abstand zwischen der Drehachse der Exzenterwelle und der Drehachse der Kurbelwelle - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - mindestens 0,64 und höchstens 0,84 beträgt. Der horizontale Abstand liegt dabei beispielsweise in einer Richtung vor, welche auf der Zylinderlängsmittelachse senkrecht steht. Unter den angegebenen Werten sind dabei Absolutwerte zu verstehen. Beispielsweise beträgt der genannte Abstand mindestens 0,69 und höchstens 0,79, insbesondere mindestens 0,72 und höchstens 0,76 oder mindestens 0,71 und höchstens 0,75, besonders bevorzugt 0,74 oder 0,73.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der vertikale Abstand zwischen der Drehachse der Exzenterwelle und der Dreh- achse der Kurbelwelle mindestens 1 ,67 und höchstens 2,07 beträgt. Der vertikale Abstand liegt bevorzugt in einer Richtung vor, welche zu der Zylinderlängsmittelachse parallel ist. Auch hier sind die angegebenen Werte als Absolutwerte zu verstehen. Besonders bevorzugt liegt jedoch die Drehachse der Exzenterwelle über der Drehachse der Kurbelwelle, also ausgehend von der Kurbelwelle in Richtung des Kolbens beziehungsweise des Zylinders. Der genannte Abstand beträgt bevorzugt mindestens 1 ,72 und höchstens 2,02, insbesondere mindestens 1 ,85 und höchstens 1 ,89 oder mindestens 1 ,91 und höchstens 1 ,95 , besonders bevorzugt 1 ,87 oder 1 ,93, jeweils auf den Gesamtkolbenhub bezogen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse und der Drehachse der Kurbelwelle mindestens 0,23 und höchstens 0,43 beträgt. Der genannte Abstand entspricht einem Kurbelradius der Kurbelwelle, also dem Abstand zwischen dem Hubzapfen der Kurbelwelle und der Drehachse der Kurbelwelle. Der genannte Abstand beträgt bevorzugt mindestens 0,28 und höchstens 0,38, insbesondere mindestens 0,31 und höchstens 0,35, besonders bevorzugt 0,33.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub eine Schränkung mindestens 0,11 und höchstens 0,31 beträgt. Unter der Schränkung ist eine Parallelverlagerung der Drehachse der Kurbelwelle zu der Zylinderlängsmittelachse beziehungsweise einer Kolbenlängsmittelachse zu verstehen. Die Drehachse der Kurbelwelle fällt also bei einer Schränkung von Null auf die Zylinderlängsmittelachse beziehungsweise die Kolbenlängsmittelachse. Bei einer Schränkung von größer als Null liegt sie dagegen beabstandet zu dieser vor. Die Schränkung beträgt bevorzugt mindestens 0,16 und höchstens 0,26, insbesondere mindestens 0,19 und höchstens 0,23, besonders bevorzugt 0,21.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Schränkung zur Gegendruckseite vorliegt, insbesondere also die Drehachse der Kurbelwelle auf der der Exzenterwelle zugewandten Seite der Kolbenlängsmittelachse angeordnet ist. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Schränkung entweder zur Druckseite oder zur Gegendruckseite vorgesehen ist. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung beide Ausführungsformen realisierbar. Besonders bevorzugt ist jedoch die Schränkung hin zu der Gegendruckseite ausgeführt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein Koppelwinkel zwischen einer gedachten Geraden durch die Koppelglieddrehachse sowie die Anlenkpleueldrehachse einerseits und einer gedachten Geraden durch die Koppelglieddrehachse und die Kolbenpleueldrehachse andererseits mindestens 140 Grad und höchstens 180 Grad beträgt. Der Koppelwinkel beschreibt im Wesentlichen die Anwinkelung zweier Arme des Koppelglieds zueinander. Ein erster der Arme verbindet dabei die Koppelglieddrehachse mit der Anlenkpleueldrehachse, während ein weiterer der Arme die Koppelglieddrehachse und die Kolbenpleueldrehachse miteinander verbindet.
Der Koppelwinkel wird durch zwei gedachten Geraden charakterisiert, wobei sich diese jeweils durch zwei der genannten Drehachsen, also die Koppelglieddrehachse und die Anlenkpleueldrehachse einerseits sowie die Koppeldrehachse und die Kolbenpleueldrehachse andererseits, erstrecken. Der Koppelwinkel beträgt besonders bevorzugt mindestens 150 Grad und höchstens 170 Grad, insbesondere mindestens 155 Grad und höchstens 165 Grad, besonders bevorzugt genau 160 Grad. Wesentlich für die Reduzierung der Schwenkwinkel sind der hier beschriebene große Koppelwinkel in Kombination mit einer vergleichsweise langen Anlenkpleuelstange sowie einer ebenfalls relativ langen Kolbenpleuelstange.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der Abstand zwischen der Drehachse der Exzenterwelle und der Exzenterdrehachse mindestens 0,045 und höchstens 0,065 beträgt. Der Abstand charakterisiert insoweit einen Kurbelradius der Exzenterwelle, also einen Abstand zwischen dem Hubzapfen der Exzenterwelle und der Drehachse der Exzenterwelle. Beispielsweise beträgt der genannte Abstand mindestens 0,050 und höchstens 0,060, insbesondere 0,051 und höchstens 0,057. Besonders bevorzugt beträgt er 0,055.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Gesamtkolbenhub mindestens 70 mm und höchstens 120 mm beträgt. Selbstverständlich kann der Gesamtkolbenhub grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein und in Abhängigkeit von einer beabsichtigten Leistung der Brennkraftmaschine gewählt werden. Beispielsweise liegt er jedoch zwischen den genannten Werten (diese jeweils einschließend) oder beträgt mindestens 80 mm und höchstens 1 10 mm, insbesondere mindestens 90 mm und höchstens 100 mm. Er kann jedoch auch mindestens 91 mm und höchstens 95 mm, besonders bevorzugt 93,5 mm betragen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbel- trieb. Dabei ist vorgesehen, dass der Mehrgelenkskurbeltrieb gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Mehr- gelenkskurbeltriebs beziehungsweise der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Mehrgelenkskurbeltrieb können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb.
Die Figur zeigt einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb 2. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt zudem über wenigstens einen in einem Zylinder 3 längsbeweglich angeordneten Kolben 4. Der Zylinder 3 beziehungsweise der Kolben 4 weist eine Längsmittelachse 5 auf. An dem Kolben 4 greift eine Kolbenpleuelstange 6 an, die an dem Kolben 4 um eine Kolbendrehachse 7 drehbar gelagert ist. Die Kolbendrehachse 7 befindet sich dabei bevorzugt auf der Längsmittelachse 5 des Zylinders 3.
Auf ihrer dem Kolben 4 abgewandten Seite ist die Kolbenpleuelstange 6 mit einem Koppelglied 8 verbunden. Dabei ist die Kolbenpleuelstange 6 an dem Koppelglied 8 um eine Kolbenpleueldrehachse 9 drehbar gelagert. Insbesondere greift die Kolbenpleuelstange 6 an einem ersten Arm 10 des Koppelglieds 8 an. Dieser ist mit einem zweiten Arm 1 1 unter einem Winkel α starr verbunden. Der Winkel α liegt dabei um eine Koppelglieddrehachse 12 herum vor. In dieser Koppelglieddrehachse 12 laufen also die beiden Arme 10 und 11 ineinander. Das Koppelglied 8 ist um die Koppelglieddrehachse 12 drehbar auf einem Hubzapfen 13 einer Kurbelwelle 14 gelagert. Der Hubzapfen 13 beziehungsweise die Koppelglieddrehachse 12 ist dabei exzentrisch zu einer Drehachse 15 der Kurbelwelle 1 angeordnet.
Auf der der Kolbenpleuelstange 6 abgewandten Seite des Koppelglieds 8 greift eine Anlenkpleuelstange 16 an dem Koppelglied 8 an, insbesondere also an dem zweiten Arm 11. Dabei ist die Anlenkpleuelstange 16 um eine Anlenkpleueldrehachse 17 drehbar an dem Koppelglied 8 gelagert. Auf der dem Koppelglied 8 abgewandten Seite der Anlenkpleuelstange 16 ist die Anlenkpleuelstange 16 um eine Exzenterdrehachse 18 drehbar an einem Hubzapfen 19 einer Exzenterwelle 20 gelagert. Die Exzenterwelle 20 weist wiederum eine Drehachse 21 auf. Der Hubzapfen 19 beziehungsweise die Exzenterdrehachse 18 sind exzentrisch zu der Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 vorgesehen.
Es ist nun vorgesehen, dass die Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 oberhalb einer Ebene 22 angeordnet ist, die die Drehachse 15 der Kurbelwelle 15 aufnimmt und senkrecht auf der Zylinderlängsmittelachse 5 steht. Diese Anordnung wird als„obenliegende Exzenterwelle" bezeichnet.
In der Figur ist nun ein Abstand zwischen der Kolbendrehachse 7 und der Kolbenpleueldrehachse 9 mit bezeichnet. Der Abstand zwischen der Kolbenpleueldrehachse 9 und der Koppelglieddrehachse 12 ist als l2 geführt. Der Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse 12 und der Anlenkpleueldrehachse 17 ist als l3 und der Abstand zwischen der Anlenkpleueldrehachse 17 und der Exzenterdrehachse 18 als l4 bezeichnet. Besonders vorteilhaft gilt nun für diese Abstände:
• 1 ,41 < < 1 ,61 ,
• 0,38 < l2 < 0,58,
• 0,82 < l3 < 1 ,02, und
• 1 ,63 < |4 < 1 ,83.
Die genannten Werte sind dabei auf einen Gesamtkolbenhub des Kolbens 4 bezogen, welcher beispielsweise mindestens 70 mm und höchstens 120 mm beträgt.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass ein horizontaler Abstand dx zwischen der Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 und der Drehachse 15 der Kurbelwelle 14 bezogen auf den Gesamtkolbenhub des Kolbens 4 mindestens 0,64 und höchstens 0,84 beträgt. Zusätzlich oder alternativ beträgt der vertikale Abstand dy zwischen der Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 und der Drehachse 15 der Kurbelwelle 14 mindestens 1 ,64 und höchstens 2,07, wiederum bezogen auf den Gesamtkolbenhub.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass bezogen auf den Gesamtkurbelhub der Kurbelradius der Kurbelwelle 14, also der Abstand zwischen der Koppelglieddrehachse 12 und der Drehachse 15 der Kurbelwelle 14 mindestens 0,23 und höchstens 0,43 beträgt. Dieser Kurbelradius ist hier als bezeichnet. Auch die Exzenterwelle 20 weist einen Hub auf, welcher als r2 bezeichnet und als Abstand zwischen der Exzenterdrehachse 18 und der Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 definiert ist. Der Kurbelradius r2 der Exzenterwelle 20 beträgt - bezogen auf den Gesamtkolbenhub - beispielsweise mindestens 0,045 und höchstens 0,065.
Zusätzlich kann bei dem hier beschriebenen Mehrgelenkskurbeltrieb 2 eine Schränkung s vorgesehen sein, welche insoweit als horizontaler Abstand zwischen der Drehachse 15 der Kurbelwelle 14 und der Zylinderlängsmittelachse 5 definiert ist. Die Schränkung s beträgt bezogen auf den Gesamtkolbenhub beispielsweise mindestens 0,11 und höchstens 0,31. Dabei liegt die Schränkung s zur Gegendruckseite hin vor. Die Drehachse 15 der Kurbelwelle 14 ist also auf derjenigen Seite der Längsmittelachse 5 angeordnet, auf welcher auch die Drehachse 21 der Exzenterwelle 20 vorliegt.
Der vorstehend bereits erwähnte Koppelwinkel α definiert sich durch den Schnittwinkel zwischen einer gedachten Geraden, die durch die Koppelglieddrehachse 12 und die Anlenkpleueldrehachse 17 verläuft, mit einer gedachten Geraden, die durch die Koppelglieddrehachse 12 und die Kolbenpleueldrehachse 9 verläuft. Der Koppelwinkel α beträgt beispielsweise mindestens 140 Grad und höchstens 180 Grad, kann jedoch selbstverständlich grundsätzlich beliebig gewählt sein.
Die hier dargestellte Brennkraftmaschine 1 verfügt selbstverständlich bevorzugt über mehrere Zylinder 3 und mithin mehrere Kolben 3. Entsprechend weist der Mehrgelenkskurbeltrieb 2 mehrere der ihm zugeordneten Elemente auf, insbesondere für jeden Kolben 4 eine Kolbenpleuelstange 6, ein Koppelglied 8 sowie eine Anlenkpleuelstange 16. Diese genannten Elemente sind jeweils gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet. Grundsätzlich kann die Anzahl der Zylinder 3 beziehungsweise der Kolben 4 der Brennkraftmaschine 1 beliebig gewählt sein. Insbesondere beträgt sie 2, 3, 4, 5, 6, 8 oder 12. Ist die Brennkraftmaschine 1 mit vier Zylindern ausgestattet, so beträgt der Kröpfungswinkel der Kurbelwelle 14 bevorzugt 180 Grad.
BEZUGSZEICHENLISTE
Brennkraftmaschine
Mehrgelenkkurbeltrieb
Zylinder
Kolben
Längsmittelachse
Kolbenpleuelstange
Kolbendrehachse
Koppelglied
Kolbenpleueldrehachse
1. Arm
2. Arm
Koppelglieddrehachse
Hubzapfen
Kurbelwelle
Drehachse
Anlenkpleuelstange
Anlenkpleueldrehachse
Exzenterdrehachse
Hubzapfen
Exzenterwelle
Drehachse
Ebene

Claims

PAT E N T A N S P R Ü C H E
1. Mehrgelenkskurbeltrieb (2) einer Brennkraftmaschine (1 ) mit wenigstens einem um eine Koppelglieddrehachse (12) drehbar auf einem Hubzapfen (13) einer Kurbelwelle (14) gelagerten Koppelglied (8) und wenigstens einer um eine Exzenterdrehachse (18) drehbar auf einem Hubzapfen (19) einer Exzenterwelle (20) gelagerten Anlenkpleuelstange (16), wobei das Koppelglied (8) um eine Kolbenpleueldrehachse (9) schwenkbar mit einer Kolbenpleuelstange (6) eines Kolbens (4) der Brennkraftmaschine (1) und um eine Anlenkpleueldrehachse (17) schwenkbar mit der Anlenkpleuelstange (16) verbunden ist, und wobei eine Drehachse (21) der Exzenterwelle (20) oberhalb einer Ebene (22) liegt, die eine Drehachse (15) der Kurbelwelle (14) aufnimmt und senkrecht auf wenigstens einer Zylinderlängsmittelachse (5) steht, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils bezogen auf einen Gesamtkolbenhub des Kolbens der Abstand ( ) zwischen der Kolbendrehachse (7) und der Kolbenpleueldrehachse (9) wenigstens 1 ,41 und höchstens 1 ,61 beträgt, und der Abstand (l2) zwischen der Kolbenpleueldrehachse (9) und der Koppelglieddrehachse (12) wenigstens 0,38 und höchstens 0,58 beträgt, und der Abstand (l3) zwischen der Koppelglieddrehachse (12) und der Anlenkpleueldrehachse (17) mindestens 0,82 und höchstens 1 ,02 beträgt, und der Abstand (l4) zwischen der Anlenkpleueldrehachse (17) und der Exzenterdrehachse (18) wenigstens 1 ,63 und höchstens 1 ,83 beträgt.
2. Mehrgelenkskurbeltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der horizontale Abstand (dx) zwischen der Drehachse (21) der Exzenterwelle (20) und der Drehachse (15) der Kurbelwelle (14) mindestens 0,64 und höchstens 0,84 beträgt.
3. Mehrgelenkskurbeltrieb der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der vertikale Abstand (dy) zwischen der Drehachse (21) der Exzenterwelle (20) und der Drehachse (15) der Kurbelwelle (14) mindestens 1 ,67 und höchstens 2,07 beträgt.
4. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der Abstand (n) zwischen der Koppelglieddrehachse (12) und der Drehachse (15) der Kurbelwelle (14) mindestens 0,23 und höchstens 0,43 beträgt
5. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub eine Schränkung (s) mindestens 0,11 und höchstens 0,31 beträgt.
6. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schränkung (s) zur Gegendruckseite vorliegt.
7. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koppelwinkel (a) zwischen einer gedachten Geraden durch die Koppelglieddrehachse (12) sowie die Anlenkpleueldrehachse (17) einerseits und einer gedachten Geraden durch die Koppelglieddrehachse (12) und Kolbenpleueldrehachse (9) andererseits mindestens 140 Grad und höchstens 180 Grad beträgt.
8. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtkolbenhub der Abstand (r2) zwischen der Drehachse (21) der Exzenterwelle (20) und der Exzenterdrehachse (18) mindestens 0,045 und höchstens 0,065 beträgt.
9. Mehrgelenkskurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtkolbenhub mindestens 70 mm und höchstens 120 mm beträgt.
10. Brennkraftmaschine (1), gekennzeichnet durch einen Mehrgelenkskurbeltrieb (2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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