WO2016026487A1

WO2016026487A1 - Vorrichtung zur veränderung des verdichtungsverhältnisses einer zylindereinheit einer hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2016026487A1
Application number: PCT/DE2015/200372
Authority: WO
Inventors: Markus Popp; Andreas MÖLLER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2016-02-25
Also published as: DE102014216532A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weist eine Exzenterbuchse (16) auf, die verdrehbar in einer Bohrung eines von einem Pleueloberteil und einem Pleuelunterteil (11) gebildeten Pleuellagerauges angeordnet ist und einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle umschließt. Dabei ist die in der Bohrung verdrehbar geführte Exzenterbuchse (16) mit radial nach außen verlaufenden Borden (17 und 18) versehen, in denen sich jeweils eine Verriegelungsöffnung (23) befindet, wobei die Verriegelungsöffnungen um vorzugsweise etwa 180° zueinander versetzt angeordnet sind. In einer parallel zur Bohrung innerhalb des Pleuelunterteils (11) verlaufenden Führungsbohrung ist ein im Wesentlichen zylindrisches Verriegelungselement (19) verschiebbar angeordnet. Um zu gewährleisten, dass die Exzenterbuchse stets nur von einer Position in die nächste überführt werden kann, sindan einer Außenmantelfläche des Verriegelungselements (19) zwei Rastnuten (19 und 30) mit einem zwischen diesen ausgebildeten Rastgebirge vorgesehen sind, wobei rechtwinklig zur Führungsbohrung eine Aufnahmebohrung (28) für eine Druckfeder (27) und einen Rastkörper (26) verläuft und wobei das Verriegelungselement (19) aufgrund einer rampenartigen Ausbildung des Rastgebirges in Richtung jeder der Rastnuten (29 und 30) in einer außermittigen Lage jeweils über den Rastkörper (26) in Richtung einer der Borde (17 oder 18) vorgespannt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Exzenterbuchse, die verdrehbar in einer Aufnahmebohrung eines von einem Pleueloberteil und einem Pleuelunterteil gebildeten Pleuellagerauges angeordnet ist und einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle umschließt, wobei die in der Aufnahmebohrung verdrehbar geführte Exzenterbuchsevorzugsweise in zwei Positionen, die in Umfangsrichtung um vorzugsweise etwa 180° zueinander versetzt sind, verriegelbar ist.

Stand der Technik Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses können der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert und somitinsgesamt der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftma- schinen nimmt allerdings mit der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zu. Bei dem Klopfenhandelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben. Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in un- günstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftma- schine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.

Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel ver- änderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen.

Eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben- brennkraftmaschineder im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 197 03 948 A1 bekannt. Danach nimmt ein im Bereich seines Pleuellagerauges geteiltes Pleuel über die Bohrung dieses Pleuellagerauges eineexzentrische Hülse auf. Diese ist mit einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche in der Bohrung des Pleuellagerauges geführt und soll offenbar als Gleitlager ausgebildet sein. An ihrer inneren Umfangsfläche, die exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche versetzt ist, ist die Hülse gleitend auf einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolbenbrenn- kraftmaschine geführt. Eine Verdrehung der Hülse in der Bohrung des Pleuellagerauges soll selbsttätig erfolgen. Ausgelöst werdensoll diese Bewegung der exzentrischen Hülse durch die auf sie einwirkenden Kräfte, die aus der Drehung der Kurbelwelle bzw. der Pleuelbewegung resultieren. Weiterhin ist die exzentrische Hülse an ihren Enden mit Flanschen versehen, die das Pleuellagerauge übergreifen und in Umfangs- richtung um 180° versetzte Verriegelungsausnehmungen aufweisen. Ein am Pleuel vorgesehenes Verriegelungsglied wird über ein Kurvensegment derart betätigt, dass es nach einer entsprechenden Verdrehung der Hülse wahlweise in die eine oder die andere Verriegelungsausnehmung eingreift. Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion des Verriegelungselements zu verbessern, um zu gewährleisten, dass die Exzenterbuchse stets nur von einer Position in die nächste überführt werden kann.

Diese Aufgabe wirddurch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesemabhängi- gen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Danach sollenan einer Außenmantelfläche des Verriegelungselements zwei Rastnuten mit einem zwischen diesen ausgebildeten Rastgebirge vorgesehen sein, wobei rechtwinklig zur Führungsbohrung eine Aufnahmebohrung für eine Druckfeder und einen Rastkörper verläuft und wobei das Verriegelungselement aufgrund einer rampenartigen Ausbildung des Rastgebirges in Richtung jeder der Rastnuten in einer außermittigen Lage jeweils über den Rastkörper in Richtung einer der Borde vorgespannt ist. Der durch eine Druckfeder vorgespannte Rastkörper, der vorzugsweise als Rast- kugel ausgebildet ist, erzeugt gemeinsam mit der entsprechenden rampenartig verlaufenden Flanke des Rastgebirges am Verriegelungselement eine axiale Vorspannung, sobald das Verriegelungselement aus einer Eingriffsstellung in eine Verriegelungsöffnung heraus und über seine Mittelstellung hinausbewegt wird. Das Verriegelungselement liegt dann mit seiner entsprechenden Stirnseite an dem dieser zugewandten Bord an und schnappt, nachdem die Exzenterhülse eine halbe Umdrehung ausgeführt hat, in die diese Verdrehung begrenzende Verriegelungsöffnung ein. Da diese Einrichtung aus baulich einfachen Elementen besteht, ist sie in besonderer Weise für eine Großserienfertigung entsprechender Hubkolbenbrennkraftmaschinen geeignet. Demgegenüber ist nach der DE 197 03 948 A1 ein als hohler Bolzen mit geschlossenen Stirnseiten ausgebildetes Verriegelungselement vorgesehen, der in seinem Inneren zwei, sich an den Stirnseiten abstützende Druckfedern aufnimmt. Ein schwenkbarer Hebel greift mit einem Ansatz zwischen diesen Druckfedern in die Hülse ein. Der Aufwand für die Herstellung einer derartigen Verriegelungseinheit ist relativ hoch. Au- ßerdem muss der schwenkbare Hebel ständig über die Kulisse in seiner Verriegelungsposition gehalten werden, damit dieser nicht seine eingenommene Lage verändert und somit das Verriegelungselement außer Eingriff gebracht wird. Auch das Entriegeln, also die Bewegung der Hülse aus der Verriegelungsöffnung erfolgt nicht ge- zielt, so dass unter Umständen eine Verdrehung der exzentrischen Hülse verhindert wird. Im Unterschied dazu wird das erfindungsgemäße Verriegelungselement gezielt in seine Positionen verstellt und in diesen verrastet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung solldas Rastgebirge mit spitzwinklig zueinan- der verlaufenden Flanken versehen sein. Dieses Rastgebirge kann als zwei radiale Ausnehmung in dem zylindrischen Verriegelungselement ausgeführt sein. Im Bereich eines zwischen den beiden Ausnehmungen verlaufenden Stegs sind die beiden spitzwinklig zueinander verlaufenden Flanken vorgesehen. Weiterhin ist vorgesehen, dass am Verriegelungselement ein radial verlaufender Mitnehmer befestigt ist, an welchem eine in Längsrichtung der Kurbelwelle verschiebbare Kurvenscheibe angreift. Der Mitnehmer kann dabei zur Verdrehsicherung des Verriegelungselements in einer Ausnehmung des Pleuelunterteils geführt sein. Folglich sind zwischen dem Mitnehmer und dem Verriegelungselement keine flexiblen Bauelemen- te vorgesehen, denn stattdessen ist der Mitnehmer starr mit dem Verriegelungselement verbunden. Daher kann der Mitnehmer auch zur Verdrehsicherung des Zylindrischen Verriegelungselements dienen.

Aufgrund des rechtwinklig zum Verriegelungselement verlaufenden Mitnehmers soll eine Mitnahmenut der Kurvenscheibe an dessen Verlauf angepasst sein. Daher ist vorgesehen, dass die Mitnahmenut der Kurvenscheibe einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Seitenwände der Mitnahmenut verlaufen also parallel zum Mitnehmer, Das führt dazu, dass der Fertigungsaufwand zur Herstellung der Kurvenscheibe verringert werden kann. Die Mitnahmenut weist dabei erfindungsgemäß eine derartige Breite auf, dass der Mitnehmer in dieser mit beidseitigem Spiel geführt ist.

Außerdem ist vorgesehen, dass zwischen einer äußeren Mantelfläche der Exzenterbuchse und der Bohrung des Pleuellagerauges ein Freilauf angeordnet ist. Dieser Freilauf verhindert, dass die Exzenterbuchse aufgrund der Massen- bzw. Gaskräfte sowie der vom rotierenden Kurbelzapfen erzeugten Momente in kurze Drehbewegungen in gegenläufigen Drehrichtungen versetzt wird. Eine Drehrichtungsumkehr könnte anderenfalls im Bereich des oberen oder unteren Totpunkts des mit dem Pleuel verbundenen Arbeitskolbens zustande kommen, da Momente auf die Exzenterbuchse wirken, die sowohl positive als auch negative Werte annehmen können. Die Folge davon wäre, dass die jeweilige Exzenterbuchse nicht bis in ihre andere zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses der Zylindereinheit dienende Position verdreht wird. Das würde letztendlich dazuführen, dass einige der Zylindereinheiten mit einem hohen und einige mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis betrieben werden. Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, dass der zwischen der Exzenterbuchse und dem Pleuelauge vorgesehene Freilauf nur noch eine gezielte Drehbewegung in einer Drehrichtung zulässt. Der Freilauf kann als Rollen-, Klemmkörper oder Schlingfederfreilauf ausgebildet sein. Im Falle eines Rollen- oder Klemmkörperfreilaufs sind die zylindrischen oder asymmetrisch ausgebildeten Sperrelemente in einem Käfig angeordnet, wobei dieser Käfig in zwei Halbschalen geteilt sein soll. Schließlich ist vorgesehen, dass die Exzenterbuchse in einer Längsebene geteilt ist. Dadurch lässt sich diese geteilte Exzenterbuchse, die vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet ist, gemeinsam mit den Halbschalen des Freilaufkäfigs auf dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle anordnen, bevor schließlich das Pleuel montiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 mit den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus denFiguren ergeben, miteinander zu kombi- nieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf dieZeichnung verwiesen, in der meh- rere unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1 als perspektivische Darstellung eine Teilansicht einer Kurbelwelle mit einem auf einem Kurbelzapfen angeordneten, einen Arbeitskolben aufnehmenden Pleuel, welches im Bereich seines Pleuelunterteils geschnitten ist,

Figur 2 eine vergrößerteTeilansicht des Pleuelunterteils im Bereich eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verriegelungselements,

Figur 3 eine Detailansicht des Verriegelungselements,

Figur 4 eine weitere Variante einer Anordnung eines Verriegelungselements in einem Pleuelunterteil,

Figur 5 einen Schnitt durch das in Figur 4 dargestellte Verriegelungselement ge- mäß Linie V - V,

Figur 6 eine perspektivische Darstellung einer mit einem Rollenfreilauf versehenen

Exzenterbuchse, Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines für den Rollenfreilauf vorgesehenen

Käfigs,

Figur 8 einen Rollenfreilauf, dem beidseitig Wälzlager zugeordnet sind und Figur 9 einen Schaltungsablauf des Verriegelungselements, ausgehend von einem

Eingriff in eine Verriegelungsöffnung eines linken Bords bis zu einem Eingriff in eine Verriegelungsöffnung eines rechten Bords. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

In der Figur 1 ist mit 1 eine Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeich- net, von der nur ein aus vier Kurbelwangen 2, 3, 4 und 5 bestehender Teilabschnitt dargestellt ist. Die Kurbelwangen 2 und 5 sind dabei zum Massenausgleich mit Gegengewichten 6 versehen und unterscheiden sich insofern von den Kurbelwangen 3 und 4. Weiterhin ist zwischen den Kurbelwangen 2 und 3 ein Kurbelzapfen 7 zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Pleuels ausgebildet, während die Kurbelwan- gen 3 und 4 beidseitig eines Hauptlagerzapfens 8, über den die Kurbelwelle 1 in einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelagert wird, verlaufen. Schließlich ist zwischen den beiden Kurbelwangen 4 und 5 wiederum ein Kurbelzapfen vorgesehen, der in dieser Darstellung aber nicht sichtbar ist, da auf diesem ein Pleuel 9 angeordnet ist. Aufgrund der Kröpfung der Kurbelwelle 1 nimmt dieser nicht sichtbare Kurbelzapfen im Vergleich zum Kurbelzapfen 7 eine andere Stellung ein.

Dieses Pleuel 9 besteht aus einem Pleueloberteil 10 und einem Pleuelunterteil 1 1 , die über Schrauben 12 miteinander verbunden sind. Das Pleueloberteil 10 nimmt an sei- nem vom Pleuelunterteil 1 1 abgewandten Ende einen Arbeitskolben 13 auf, der über einen Kolbenbolzen 14 über ein nicht näher dargestelltes Kolbenbolzenlager sowie ein Pleuelauge am Pleueloberteil 10 befestigt ist. Eine Trennebene 15 zwischen dem Pleueloberteil 10 und dem Pleuelunterteil 1 1 verläuft durch ein Pleuellagerauge, das in der perspektivischen Darstellung der Figur 1 ebenfalls nicht sichtbar ist, da, wie be- reits angegeben, das Pleuel 9 auf dem entsprechenden Kurbelzapfen der Kurbelwelle

I montiert ist.

In diesem Pleuellagerauge ist eine Exzenterbuchse 16 angeordnet, die nach außen verlaufende Borde 17 und 18 aufweist. Über die Borde 17 und 18 ist die Exzenter- buchse 16 stirnseitig sowohl an dem Pleueloberteil 10 als auch an dem Pleuelunterteil

I I geführt. Aus dem Teilschnitt durch das Pleuelunterteil 1 1 nach der Figur 1 geht hervor, dass in diesem ein zylindrisches Verriegelungselement 19 axial, also parallel zur Längsachse der Kurbelwelle 1 , verschiebbar angeordnet ist. Dieses Verriegelungselement 19 weist einen radial verlaufenden Mitnehmer 20 auf, welcher phasen- weise, d. h. im Bereich eines unteren Totpunkts des Arbeitskolbens 13 in eine Mitnahmenut 21 einer Kurvenscheibe 22 eingreift. Diese in einer Ölwanne der Hubkol- benbrennkraftmaschine angeordnete Kurvenscheibe 22 ist in Längsrichtung der Kurbelwelle 1 verschiebbar angeordnet und wird über nicht näher dargestellte Verstellmit- tel entsprechend verschoben. Sie kann somit über ihre den Mitnehmer 20 aufnehmende Mitnahmenut 21 das Verriegelungselement 19 in Richtung eines der beiden Borde 17 oder 18 bewegen. Die Mitnahmenut 21 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, d.h., deren Führungsflächen verlaufen parallel.Alternativ dazu kann die Mitnahmenut 21 im Einlaufbereich für den Mitnehmer 20 verbreitert sein und sich zum Aus- laufbereich hin kontinuierlich verjüngen, um eventuelle Toleranzen auszugleichen.

In jedem der Borde befindet sich eine Verriegelungsbohrung, in die das Verriegelungselement 19 hineinbewegt werden kann. In der Figur 1 befindet sich das Verriege- lungselement 19 mit seinem entsprechenden Ende in einer Verriegelungsbohrung 23 des Bords 17. Auf die entsprechende Lage dieser Verriegelungsbohrung 23 des Bords 17 zu einer im Bord 18 vorgesehenen Verriegelungsbohrung wird im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren 2 bis 5 noch eingegangen werden. In der Figur 2 ist der das Verriegelungselement 19 aufnehmende Abschnitt des Pleuelunterteils 1 1 der Figur 1 vergrößert dargestellt, um die Anordnung des Verriegelungselements zu erläutern. Weiterhin geht dessen Funktion und Ausbildung sehr detailliert aus dem vergrößerten Ausschnitt III in Figur 2 hervor, der in der Figur 3 dargestellt ist. In der Figur 3 befindet sich im Gegensatz zur Figur 2 das Verriegelungs- element 19 in einer Stellung, in der es in eine Verriegelungsöffnung 24, die im Bord 18 vorgesehen ist, eingreift. Das Verriegelungselement 19 weist eine Rastkontur 25 auf, die mit einer federbelasteten Rastkugel 26 zusammenwirkt. Die Rastkugel 26 ist gemeinsam mit einer Druckfeder27 in einer im Pleuelunterteil 1 1 vorgesehenen Aufnahmebohrung 28 angeordnet. Am Verriegelungselement 19 sind zwei Rastnuten 29 und 30 ausgebildet, zwischen den sich ein Rastgebirge befindet.Aus der Figur 2 geht ebenfalls die Anordnung der Kurvenscheibe 22 und deren Zusammenwirken mit dem Mitnehmer 20 hervor. Wie insbesondere der Figur 3 zu entnehmen ist, weist das Rastgebirge zwei schräg verlaufende Flanken 31 und 32 auf.Die durch die Druckfeder 26 vorgespannte Rastkugel erzeugt gemeinsam mit der entsprechenden rampenartig verlaufenden Flanke 31 oder 32 des Rastgebirges am Verriegelungselement 19 eine axiale Vorspannung, sobald das Verriegelungselement 19 aus einer Eingriffsstellung in eine Verriegelungsöffnung heraus und über seine Mittelstellung hinausbewegt wird. Das Verriegelungselement 19 liegt dann mit seiner entsprechenden Stirnseite an dem dieser zugewandten Bord 17 oder 18 an und schnappt, nachdem die Exzenterhülse 16 eine halbe Umdrehung ausgeführt hat, in die diese Verdrehung begrenzende Verriegelungsöffnung ein. Aus der Figur 3 geht auch die Anordnung der Exzenterbuchse 16, die eine äußere Mantelfläche 33 aufweist, innerhalb einer Bohrung 34 eines vom Pleueloberteil 10 und vom Pleuelunterteil 1 1 gebildeten Pleuellagerauges 35 hervor.

Im Gegensatz zu den Figuren 2 und 3 ist nach den Figuren 4 und 5 zwischen der äu- ßeren Mantelfläche 33 der Exzenterbuchse 16 und der Bohrung 34 des Pleuellagerauges 35 ein Freilauf 36 angeordnet, der in diesem Fall als Rollenfreilauf 37 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist die äußere Mantelfläche 33 der Exzenterbuchse 16 mit radial schräg nach außen verlaufenden Klemmrampen versehen, die in den Figuren im Einzelnen nicht dargestellt sind. In diesem Fall nimmt das Verriegelungselement 19 gegenüber der Anordnung der Figuren 1 bis 3eine um 90° verdrehte Lage ein, damit die Aufnahmebohrung 28, die Druckfeder 27 und die Rastkugel 26 untergebracht werden können. Dann verläuft der Mitnehmer 20 im rechten Winkel zur Aufnahmebohrung 28, in deren Verlängerung sich eine Bohrung 38 zur Montage der Druckfeder 27 und der Rastkugel 26 befindet. Aus der Figur 4, die im Bereich des Verriegelungselements 19 einen Längsschnitt durch das Pleuelunterteil 1 1 und die Exzenterbuchse 16 zeigt, wird deutlich, dass dieser und der Rollenfreilauf 37 nur mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Lage des Mitnehmers 20 zur Rastkontur 25 geht im Übrigen aus dem Schnitt durch das Verriegelungselement 19 hervor. Dieser verläuft auf der Linie V - V in Figur 4.

Aus der Figur 6 geht die Anordnung des einen Käfig 39 aufweisenden Rollenfreilaufs 37 an der äußeren Mantelfläche 33 der Exzenterbuchse 16 hervor. Die Exzenterbuchse 16 ist dabei in einer Position dargestellt, in der die Verriegelungsbohrung 23 sichtbar ist. Weiterhin weist die Exzenterbuchse 16 Gleitflächen auf, über die die Exzen- terbuchse 16 in den beiden seitlich des Rollenfreilaufs 37 liegenden Bereichen in der Aufnahmebohrung 28 des Pleuels 9 geführt sein soll. In der perspektivischen Darstellung ist nur die Gleitfläche 40 sichtbar. Die Exzenterbuchse 16 soll unmittelbar den entsprechenden Kurbelzapfen der Kurbelwelle 1 lagern und ist daher mit einer Gleitla- gerbeschichtung 41 versehen. Die Exzenterbuchse 16 wird in der Aufnahmebohrung 28 des Pleuellagerauges 35 angeordnet, wobei die Borde 17 und 18 gleitend an den Stirnflächen des Pleuellagerauges 35 geführt sind. Außerdem ist die Exzenterbuchse 16 über die Gleitflächen 40 und 41 sowie über den Rollenfreilauf 37 in der Aufnahmebohrung 28 geführt. Der Rollenfreilauf 37 sorgt dafür, dass eine Verdrehung der Ex- zenterbuchse 16 gegenüber dem Pleuellagerauge 24 nur in einer Drehrichtung möglich ist, während in der anderen Drehrichtung der Rollenfreilauf 37 deren Drehbewegung sperrt. Die beiden Borde 17 und 18, die gemeinsam mit dem hohlzylindrischen Abschnitt der Exzenterbuchse 16 halbiert sind, weisen jeweils neben der in der Darstellung sichtbarenVerriegelungsöffnung 23 die Verriegelungsöffnung 34 auf. Diese- sind im vorliegenden Fall als Ausnehmungen ausgebildet und um 180° zueinander versetzt. Klemmrollen 37a des Rollenfreilaufs sind drehbar in einem Käfig 34 geführt.

Die Figur 7 zeigt den Käfig 39, der aus Käfighälften 39a und 39b besteht und zur Aufnahme der Klemmrollen 37a des Rollenfreilaufs 37 vorgesehen ist. Dabei sind die Kä- figenden über Käfigschlösser 42 und 43 zueinander geführt. Jedes dieser Käfigschlösser 42 bzw. 43 besteht aus einem als Schwalbenschwanz ausgebildeten Endstück 44 und einem eine Aufnahmeöffnung 45 aufweisenden Endstück 46. Die Käfighälften 39a und 39b können somit zueinander radiale Ausgleichsbewegungen ausführen.

In der Figur 8 ist eine alternative Ausbildung eines Käfigs 47 dargestellt, der in einem mittleren Bereich zur Aufnahme von Klemmrollen 37a des Rollenfreilaufs 37 ausgebildet ist und der neben diesem Bereich Taschen 48 zur Aufnahme von zylindrischen Wälzkörpern 49 aufweist. Somit wird beidseitig des Rollenfreilaufs 37 eine Wälzlage- rung geschaffen.

Die Figur 9 zeigt einen Schaltungsablauf des Verriegelungselements 19, ausgehend von einem Eingriff in eine Verriegelungsöffnung 23 des linken Bords 17, der unter Ziffer I dargestellt ist. Die Bewegung der Kurvenscheibe 22 ist durch einen Pfeil 50 sym- bolisiert. Unter Ziffer II legt sich die Kurvenscheibe 22 an den Mitnehmer 20 an und bewegt das Verriegelungselement aus der Verriegelungsöffnung 23 heraus. Unter Ziffer III ist diese Entkopplung beendet und das Verriegelungselement 19 befindet sich in seiner Mittelstellung. Aus dieser heraus wird das Verriegelungselement 19 unter Ziffer IV in Richtung des Bords 18 vorgespannt, was, wie zu den Figuren 3 und 5 erläutert, durch das Rastgebirge und die federbelastete Rastkugel 26 geschieht. Unter Ziffer V ist das Verriegelungselement 19 in die Verriegelungsöffnung 24 eingerastet.

Bezuqszeichenliste

1 Kurbelwelle

2 Kurbelwange

3 Kurbelwange

4 Kurbelwange

5 Kurbelwange

6 Gegengewicht

7 Kurbelzapfen

8 Hauptlagerzapfen

9 Pleuel

10 Pleueloberteil

1 1 Pleuelunterteil

12 Schraube

13 Arbeitskolben

14 Kolbenbolzen

15 Trennebene

16 Exzenterbuchse

16a Halbschale von 16

16b Halbschale von 16

17 Bord

18 Bord

19 Verriegelungselement

20 Mitnehmer

21 Mitnahmenut

22 Kurvenscheibe

23 Verriegelungsöffnung

24 Verriegelungsöffnung

25 Rastkontur

26 Rastkugel

27 Druckfeder

28 Aufnahmebohrung

29 Rastnut

30 Rastnut 31 Flanke

32 Flanke

33 äußere Mantelfläche von 16

34 Bohrung

35 Pleuellagerauge

36 Freilauf

37 Rollenfreilauf

38 Bohrung

39 Käfig

39a Halbschale von 39

39b Halbschale von 39

40 Gleitfläche

41 Gleitlagerbeschichtung

42 Käfigschloss

43 Käfigschloss

44 schwalbenschwanzartiges Endstück von 39a und 39b

45 Aufnahmeöffnung

46 Endstück von 34a und 34b

47 Käfig

48 Taschen

49 zylindrische Wälzkörper

50 Pfeil

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Exzenterbuchse (16), die verdrehbar in einer Bohrung (34) eines von einem Pleueloberteil (10) und einem Pleuelunterteil (1 1 ) gebildeten Pleuellagerauges (35) angeordnet ist und einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle(l ) umschließt, wobei die in der Bohrung (34) verdrehbar geführte Exzenterbuchse (16) radial nach außen verlaufende Borde (17 und 18) aufweist, die jeweils mit einer Verriegelungsöffnung (23, 24) versehen sind, welche Verriegelungsöffnun- gen(23 und 24) um vorzugsweise etwa 180° zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei verschiebbar in einer parallel zur Bohrung (34) innerhalb des Pleuelunterteils (1 1 ) verlaufenden Führungsbohrung ein im Wesentlichen zylindrisches Verriegelungselement (19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenmantelfläche des Verriegelungselements (19) zwei Rastnuten (19 und 30) mit einem zwischen diesen ausgebildeten Rastgebirge vorgesehen sind, dass rechtwinklig zur Führungsbohrung eine Aufnahmebohrung (28) für eine Druckfeder (27) und einen Rastkörper (26) verläuft und dass das Verriegelungselement (19) aufgrund einer rampenartigen Ausbildung des Rastgebirges in Richtung jeder der Rastnuten (29 und 30) in einer außermittigen Lage jeweils über den Rastkörper (26) in Richtung einer der Borde (17 oder 18) vorgespannt ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rastgebirge mit spitzwinklig zueinander verlaufenden Flanken (31 und 32) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Verriegelungselement (19) ein radial verlaufender Mitnehmer (20) befestigt ist, an welchem eine in Längsrichtung der Kurbelwelle (1 ) verschiebbare Kurvenscheibe (22) angreift.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdrehsicherung des Verriegelungselements (19) der Mitnehmer (20) in einer Ausnehmung des Pleuelunterteils (1 1 ) geführt ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitnahmenut (22a) der Kurvenscheibe (22) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (20) mit beidseitigem Spiel in der Mitnahmenut (22a) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer äußeren Mantelfläche (33) der Exzenterbuchse (16) und der Bohrung (34) des Pleuellagerauges (35) ein Freilauf (36) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (36) als Rollenfreilauf (37) oder Klemmkörperfreilauf ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (36) als Schlingfederfreilauf ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterbuchse (16) in einer Längsebene geteilt ist.