EP1085184A2 - Vorrichtung und Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine Download PDF

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EP1085184A2
EP1085184A2 EP00117326A EP00117326A EP1085184A2 EP 1085184 A2 EP1085184 A2 EP 1085184A2 EP 00117326 A EP00117326 A EP 00117326A EP 00117326 A EP00117326 A EP 00117326A EP 1085184 A2 EP1085184 A2 EP 1085184A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
sleeve
connecting rod
locking element
cylinder unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00117326A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1085184A3 (de
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Kloft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP1085184A2 publication Critical patent/EP1085184A2/de
Publication of EP1085184A3 publication Critical patent/EP1085184A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the compression of a Reciprocating internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method to change the compression of a reciprocating internal combustion engine according to Preamble of claim 9.
  • DE 197 03 948 C1 discloses a device with a connecting rod, in the a large connecting rod eye associated with a crankshaft rotatably arranged a sleeve is.
  • the sleeve has a crankshaft through opening arranged eccentrically to the large connecting rod eye and two circumferential edge flanges overlapping the connecting rods.
  • the Compression of the reciprocating internal combustion engine is due to a change in Rotational position of the sleeve possible, the sleeve in the respective rotational position by means of one which can be brought into engagement with locking recesses in the edge flanges Locking member can be locked, which is part of a locking device.
  • the locking member is connected to a lever which can be pivoted about an axis and is guided by a cam device so that it occupy two positions can, the locking member in a first position in the Locking recess of the first edge flange of the sleeve and in the other Position engages in the locking recess in the other edge flange. Because of the complex mechanics for moving the locking member are the cost of Device up. In addition, the parts are subject to the locking device mechanical wear, which adversely affects the functional reliability of the Device can impact.
  • This is characterized in that the locking element with the help a piston and cylinder unit is displaceable.
  • the locking element with a piston of the piston and cylinder unit coupled, which is guided displaceably in a cylinder attached to the connecting rod and divided the cylinder into two work rooms.
  • the piston and Cylinder unit the piston is displaced relative to the cylinder, whereby the Locking element in the direction of the sleeve in a locking position or in opposite direction is disengaged from the sleeve.
  • the locking element is coupled to the cylinder, which is relatively movable compared to the piston attached to the connecting rod.
  • the device is subject to very little wear, so that a high level of functional reliability can be guaranteed.
  • the piston and cylinder unit simple and compact structure can be realized.
  • An embodiment of the device is particularly preferred which is characterized by distinguishes that the piston and cylinder unit is a hydraulic piston and Cylinder unit is, that is, that to move the piston relative to the Cylinder or the cylinder relative to the piston at least one the working spaces of the cylinder with a pressurized fluid, for example Pressure oil from the engine lubricating oil circuit, can be acted upon.
  • a pressurized fluid for example Pressure oil from the engine lubricating oil circuit
  • the pushing back and forth the piston in the cylinder can be realized, for example, that the Workrooms are filled alternately with the pressure medium.
  • Another one The embodiment of the device is the piston and cylinder unit with compressed air operated, the structure and mode of operation essentially with that of the hydraulic Piston and cylinder unit matches.
  • a compressive force acting spring element for example a compression spring
  • the Spring element serves the piston and thereby also that connected to the piston Locking element in the depressurized state of the piston and cylinder unit or at Falling below a threshold pressure of that in the other work space Relocate the print medium independently.
  • the arrangement of the spring element in the cylinder can be chosen so that it is the locking element out of engagement with the sleeve brings so that a rotation of the sleeve to change the compression of the Reciprocating internal combustion engine is possible.
  • the locking element from the spring element for fixing the rotational position of the sleeve into a through opening, blind hole or open-edged recess in the sleeve crowded is advantageous in these embodiments that only for one of the two Working spaces of the cylinder a pressure medium supply is required, which the Structure of the device can be simplified.
  • Claim 9 has.
  • the procedure for changing the compression of a Reciprocating piston internal combustion engine in which one for the determination of the rotational position is large Connecting rod eye of a connecting rod rotatably arranged sleeve at least one with the sleeve engageable locking element is used, that the Locking element is displaced by means of a gaseous or fluid pressure medium.
  • the process is characterized by a high level of functional reliability and enables a simple structure of a device used for this.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 1 in a perspective view to change the compression of a reciprocating internal combustion engine, namely a Connecting rod 3, which has a small connecting rod eye 5 for mounting a piston pin and a large one Connecting rod eye 7 for supporting a connecting rod bearing journal of a crankshaft.
  • the Connecting rod 3 is in two parts to form a split bearing for the connecting rod bearing journal formed and comprises a connecting rod upper part 9 and a connecting rod lower part 11, which means by not shown fasteners are releasably connectable.
  • the big connecting rod eye 7 is a two-part sleeve 13 is arranged, the first bearing shell 15 and one second bearing shell 17.
  • the preferably made of steel, at her Inner circumference coated with a bearing material sleeve 13 has a crankshaft through opening 19, which is arranged eccentrically to the large connecting rod eye 7.
  • the Bearing shells 15, 17 of the sleeve 13 rotatable in the connecting rod eye 7 are on it Outside shaped differently, which will be discussed in more detail below.
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of the one described with reference to FIG. 1 first bearing shell 15 of the sleeve 13, the outer contour partially to the Inner contour of the large connecting rod eye 7 is adapted.
  • the inner contour of the connecting rod eye 7 is uniform over its entire circumference, as can be seen from FIGS. 2 and 3, each of which is a perspective view of the connecting rod upper part 9 or the connecting rod lower part 11 emerges without the sleeve 13.
  • FIGS. 2 and 3 each of which is a perspective view of the connecting rod upper part 9 or the connecting rod lower part 11 emerges without the sleeve 13.
  • FIGS. 2 and 3 each of which is a perspective view of the connecting rod upper part 9 or the connecting rod lower part 11 emerges without the sleeve 13.
  • Appropriately adapted grooves 21 are introduced with different depths, whereby a first bearing shoulder 23 and a second bearing shoulder 25 are formed.
  • the first bearing shell 15 contact surfaces 27 and 27 'with which they are in the assembled state abuts
  • Figure 5 shows a perspective view of the second bearing shell 17 of the sleeve 13 obliquely from above.
  • the second bearing shell 17 is completely adapted on its outer contour to the inner contour of the large connecting rod eye 7, like the first bearing shell 15, and has stop surfaces 29 and 29 ', which in the assembled state of the sleeve 13 on the contact surface 27 and 27' of the first Bearing shell 15 abut.
  • stop surfaces 29, 29 ' open-edge depressions 31 and 31' are provided, which are provided for distributing a printing medium.
  • the stop surfaces 29, 29 also act the second bearing shell 17 together with a stop 35 shown in Figure 3, which is formed here by a stop plate 37.
  • the stop plate 37 is arranged between the upper and lower connecting rod parts and has stop surface regions 38 and 38 'protruding into the connecting rod eye 7, shown in dashed lines in FIG. 3, which interact with the stop surfaces 29, 29' of the second bearing shell 17.
  • the top 49 of one of the stop surface areas 38, 38 ′ forms a first piston surface for a first working chamber 45, which is formed between the outer back of the first bearing shell 15 and the connecting rod lower part 11.
  • the underside 50 of the other stop surface area forms a second piston surface for a second working chamber 47, which is formed between the outer back of the first bearing shell 15 and the connecting rod upper part 9.
  • the sleeve is 13 Can be rotated by approximately 175 ° in the connecting rod eye 7, the two rotational positions of the sleeve 13 are determined by the stop 35.
  • the Angular range of the sleeve 13 determined by the thickness of the stop 35.
  • the second bearing shell 17 strikes with a their stop surfaces 29, 29 'from above against the stop 35 or the Stop surface areas 38, 38 'and in the other, opposite the first rotational position rotated clockwise by approximately 175 ° from the bottom against the Stop surface areas 38, 38 '.
  • annular groove sections 41 and 43 are introduced, which extend in the circumferential direction of the crankshaft penetration opening 19 and extend through the stop surfaces 29, 29 'into the respective recess 31, 31'.
  • the annular groove sections 41, 43 form collecting chambers which can be acted upon by a pressure medium.
  • the cavity located in the assembled state between the bearing shell 15 and the connecting rod lower part 11 and the connecting rod upper part 9 represents the working chamber 45 and 47, respectively.
  • the working chambers 45, 47 are circumferential by the stop plate 37 and the stop surfaces 29, 29 or the depressions 31, 31 limited.
  • the working chambers 45, 47 are with pressure oil can be loaded from the engine lubricating oil circuit, the working chambers 45, 47 have separate pressurized oil supplies.
  • the pressure oil supply for example via a multi-way valve, not shown in the figures, and two main oil galleries in a crankcase receiving the crankshaft with tap holes to the Main crankshaft bearings realized.
  • the crankshaft main bearings are above each at least one channel in the crankshaft with the connecting rod bearing journals and arranged in this channel openings with the working chambers 45, 47 in Flow connection.
  • the device 1 also includes a locking device 52 with one in the Figures 1 and 6 shown locking element 51, here on the connecting rod lower 11th is arranged and serves the sleeve 13 against in its two rotational positions Secure twisting.
  • a hydraulic piston and Cylinder unit 54 is provided to move the locking element 51 in the direction of the Sleeve 13 and in the opposite direction.
  • the locking element 51 perpendicular to the longitudinal central axis of the connecting rod eye 7 or arranged to the crankshaft axis of rotation and in the direction of a Double arrow 57 relocatable.
  • the locking element 51 is of one here cylindrical locking bolt 55 formed in one piece with a piston 53 of the Piston and cylinder unit 54 is formed.
  • the locking bolt 55 engages in one first functional position in one of the circumference of the first bearing shell 15 introduced through openings 59, 61 or into a through opening 60 in the second bearing shell 17 (FIG. 5).
  • Locking bolt 55 moved out of the through opening 59, 60, 61, so that the sleeve 13 is rotatable.
  • 61 of the Locking bolt 55 is retractable to prevent rotation of the sleeve 13 is dependent from the respective rotational position of the sleeve 13.
  • the piston 53 divides a cylinder 63, which is attached here to the connecting rod lower part 11 Piston and cylinder unit 54 in two working spaces 65 and 67, of which the Working space 65 can be acted upon with a hydraulic pressure medium.
  • the exemplary embodiment is the pressure oil from the engine lubricating oil circuit as the pressure medium used.
  • a compression spring Spring element 69 is arranged, which falls below a certain pressure (Threshold pressure) in the working space 65 displaces the piston 53 within the cylinder 63 so that the locking bolt 55 is displaced away from the sleeve 13 and, if necessary, from one of the through openings 59, 60, 61 is pulled out.
  • this is Locking element arranged parallel to the axis of rotation of the crankshaft and engages in one in one of the bearing shoulders of the two bearing shells 15, 17 of the sleeve 13 introduced recess.
  • the rotational position of the sleeve 13 shown in FIG. 1 corresponds to the minimum compression of the reciprocating piston internal combustion engine. In this Rotational position abuts the second bearing shell 17 against the stop 35 from above Rotation of the sleeve 13 clockwise (arrow 72) in its second rotational position, in the the second bearing shell 17 abuts the stop 35 from below, it will Locking element 51 out of engagement with the sleeve 13 or the Bearing cups 15, 17 brought.
  • the device 1 described with reference to the figures is characterized in particular by a cost-effective construction and also has a high level of functional reliability.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfaßt mindestens ein Pleuel, in dessen einer Kurbelwelle zuordenbaren Pleuelauge eine Hülse mit einer Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung verdrehbar angeordnet ist, wobei die Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung exzentrisch zum Pleuelauge angeordnet ist, und eine mindestens ein mit der Hülse zu deren Drehstellungsfestlegung in Eingriff bringbares Verriegelungselement umfassenden Verriegelungseinrichtung. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß das Verriegelungselement (51) mit Hilfe einer Kolben- und Zylindereinheit (54) verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
Vorrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, die Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine an deren Betriebszustände, also Teillast oder Vollast, anzupassen. Hierzu wird der Hub eines Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine entsprechend verändert.
Aus der DE 197 03 948 C1 geht eine Vorrichtung mit einem Pleuel hervor, in dessen einer Kurbelwelle zugeordneten, großen Pleuelauge eine Hülse verdrehbar angeordnet ist. Die Hülse weist eine zum großen Pleuelauge exzentrisch angeordnete Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung und zwei das Pleuel übergreifende, umlaufende Randflansche auf. Die Verdichtung der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist durch eine Veränderung der Drehstellung der Hülse möglich, wobei die Hülse in der jeweiligen Drehstellung mittels eines in Eingriff mit Verriegelungsausnehmungen der Randflansche bringbaren Verriegelungsglieds arretierbar ist, das Teil einer Verriegelungseinrichtung ist. Das Verriegelungsglied ist hierzu mit einem Hebel verbunden, der um eine Achse schwenkbar und durch eine Nockeneinrichtung derart geführt ist, daß er zwei Stellungen einnehmen kann, wobei in einer ersten Stellung das Verriegelungsglied in die Verriegelungsausnehmung des ersten Randflansches der Hülse und in der anderen Stellung in die Verriegelungsausnehmung im anderen Randflansch eingreift. Aufgrund der aufwendigen Mechanik zur Verlagerung des Verriegelungsglieds sind die Kosten der Vorrichtung hoch. Außerdem unterliegen die Teile der Verriegelungseinrichtung mechanischem Verschleiß, was sich nachteilig auf die Funktionssicherheit der Vorrichtung auswirken kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen und somit kostengünstigen Aufbau aufweist. Ein weiteres Ziel besteht darin, ein Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine anzugeben, bei dem eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß das Verriegelungselement mit Hilfe einer Kolben- und Zylindereinheit verlagerbar ist. Nach einer ersten Ausführungsvariante ist das Verriegelungselement mit einem Kolben der Kolben- und Zylindereinheit gekoppelt, der in einem an dem Pleuel angebrachten Zylinder verschieblich geführt ist und den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt. Bei Betätigung der Kolben- und Zylindereinheit wird der Kolben relativ gegenüber dem Zylinder verschoben, wodurch das Verriegelungselement in Richtung auf die Hülse in eine Verriegelungsstellung oder in entgegengesetzter Richtung außer Eingriff mit der Hülse verlagert wird. Nach einer zweiten Ausführungsvariante ist das Verriegelungselement mit dem Zylinder gekoppelt, der gegenüber dem am Pleuel befestigten Kolben relativ beweglich ist. Die Vorrichtung ist nur einem sehr geringen Verschleiß unterworfen, so daß eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden kann. Überdies kann durch die Kolben- und Zylindereinheit ein einfacher und kompakter Aufbau realisiert werden.
Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Verdrehung" der Hülse zum Einnehmen verschiedener Drehstellungen sowohl ein Verschwenken der Hülse im und entgegen dem Uhrzeigersinn als auch eine Rotation der Hülse in eine Richtung verstanden.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, das sich dadurch auszeichnet, daß ist die Kolben- und Zylindereinheit eine hydraulische Kolben- und Zylindereinheit ist, das heißt, daß zum Verschieben des Kolbens relativ gegenüber dem Zylinder beziehungsweise des Zylinders relativ gegenüber dem Kolben mindestens einer der Arbeitsräume des Zylinders mit einem unter Druck stehenden Fluid, beispielsweise Drucköl aus dem Motorschmierölkreislauf, beaufschlagbar ist. Das Hin- und Herschieben des Kolbens im Zylinder kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Arbeitsräume abwechselnd mit dem Druckmedium gefüllt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die Kolben- und Zylindereinheit mit Druckluft betrieben, deren Aufbau und Funktionsweise im wesentlichen mit der der hydraulischen Kolben- und Zylindereinheit übereinstimmt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in mindestens einem der beiden Arbeitsräume des Zylinders mindestens ein den Kolben mit einer Druckkraft beaufschlagendes Federelement, zum Beispiel eine Druckfeder, angeordnet ist. Das Federelement dient dazu, den Kolben und dadurch auch das mit dem Kolben verbundene Verriegelungselement im drucklosen Zustand der Kolben- und Zylindereinheit oder bei Unterschreiten eines Schwelldrucks des in dem anderen Arbeitsraum befindlichen Druckmediums selbständig zu verlagern. Die Anordnung des Federelements im Zylinder kann so gewählt sein, daß es das Verriegelungselement außer Eingriff mit der Hülse bringt, so daß eine Verdrehung der Hülse zur Veränderung der Verdichtung der Hubkolbenbrennkraftmaschine möglich ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Verriegelungselement von dem Federelement zur Drehstellungsfestlegung der Hülse in eine Durchgangsöffnung, Sackbohrung oder randoffene Ausnehmung in der Hülse gedrängt. Vorteilhaft bei diesen Ausführungsformen ist, daß nur für einen der beiden Arbeitsräume des Zylinders eine Druckmediumzuführung benötigt wird, wodurch der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren vorgeschlagen, das die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist. Das Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei dem zur Drehstellungsfestlegung einer im großen Pleuelauge eines Pleuels verdrehbar angeordneten Hülse mindestens ein mit der Hülse in Eingriff bringbares Verriegelungselement eingesetzt wird, sieht vor, daß das Verriegelungselement mittels eines gasförmigen oder fluiden Druckmittels verlagert wird. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Funktionssicherheit aus und ermöglicht einen einfachen Aufbau einer hierfür verwendeten Vorrichtung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1
eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mehrteiligen Pleuels einer Hubkolbenbrennkraftmaschine;
Figur 2
eine perspektivische Darstellung eines Oberteils des in Figur 1 dargestellten Pleuels;
Figur 3
eine perspektivische Darstellung eines Unterteils des in Figur 1 dargestellten Pleuels;
Figur 4
eine perspektivische Darstellung eines ersten Teils eines Ausführungsbeispiels einer mehrteiligen Lagerhülse;
Figur 5
eine perspektivische Darstellung eines zweiten Teils der Lagerhülse und
Figur 6
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Verriegelungselements zur Verdrehsicherung der Lagerhülse.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, nämlich ein Pleuel 3, der ein kleines Pleuelauge 5 zur Lagerung eines Kolbenbolzens und ein großes Pleuelauge 7 zur Lagerung eines Pleuellagerzapfens einer Kurbelwelle umfaßt. Das Pleuel 3 ist zur Ausbildung eines geteilten Lagers für den Pleuellagerzapfen zweiteilig ausgebildet und umfaßt ein Pleueloberteil 9 und ein Pleuelunterteil 11, die mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel lösbar miteinander verbindbar sind. Im großen Pleuelauge 7 ist eine zweigeteilte Hülse 13 angeordnet, die eine erste Lagerschale 15 und eine zweite Lagerschale 17 aufweist. Die vorzugsweise aus Stahl bestehende, an ihrem Innenumfang mit einem Lagermaterial beschichtete Hülse 13 weist eine Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung 19 auf, die exzentrisch zum großen Pleuelauge 7 angeordnet ist. Die Lagerschalen 15, 17 der im Pleuelauge 7 verdrehbaren Hülse 13 sind an ihrer Außenseite unterschiedlich ausgeformt, worauf im folgenden näher eingegangen wird.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der anhand von Figur 1 beschriebenen ersten Lagerschale 15 der Hülse 13, die an ihrer äußeren Kontur teilweise an die Innenkontur des großen Pleuelauges 7 angepaßt ist. Die Innenkontur des Pleuelauges 7 ist über dessen gesamten Umfang gleichmäßig, wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, aus denen jeweils eine perspektivische Darstellung des Pleueloberteils 9 beziehungsweise des Pleuelunterteils 11 ohne die Hülse 13 hervorgeht. In den Außenumfang der ersten Lagerschale 15 sind an die Innenkontur des Pleuelauges 7 entsprechend angepaßte Nuten 21 mit unterschiedlicher Tiefe eingebracht, wodurch eine erste Lagerschulter 23 und eine zweite Lagerschulter 25 gebildet sind. Überdies weist die erste Lagerschale 15 Anlageflächen 27 und 27' auf, mit denen sie im montierten Zustand an der zweiten Lagerschale 17 anliegt. Die Anlageflächen 27, 27' können plan ausgebildet sein und weisen keine Vertiefungen auf.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der zweiten Lagerschale 17 der Hülse 13 schräg von oben. Die zweite Lagerschale 17 ist an ihrer äußeren Kontur vollkommen an die Innenkontur des großen Pleuelauges 7 angepaßt, wie die erste Lagerschale 15, und weist Anschlagflächen 29 und 29' auf, die im zusammengesetzten Zustand der Hülse 13 an den Anlagefläche 27 beziehungsweise 27' der ersten Lagerschale 15 anliegen. In die Anschlagflächen 29, 29' sind randoffene Vertiefungen 31 und 31' eingebracht, die zur Verteilung eines Druckmediums vorgesehen sind. Des weiteren wirken die Anschlagflächen 29, 29
Figure 00050001
der zweiten Lagerschale 17 mit einem in Figur 3 dargestellten Anschlag 35 zusammen, der hier von einer Anschlagplatte 37 gebildet ist. Die Anschlagplatte 37 ist im montierten Zustand zwischen dem Pleueloberteil und -unterteil angeordnet und weist in das Pleuelauge 7 hineinragende -in Figur 3 gestrichelt dargestellte- Anschlagflächenbereiche 38 und 38' auf, die mit den Anschlagflächen 29, 29' der zweiten Lagerschale 17 zusammenwirken. Die Oberseite 49 eines der Anschlagflächenbereiche 38, 38' bildet eine erste Kolbenfläche für eine erste Arbeitskammern 45, die zwischen dem Außenrücken der ersten Lagerschale 15 und dem Pleuelunterteil 11 gebildet ist. Die Unterseite 50 des anderen Anschlagflächenbereichs bildet eine zweite Kolbenfläche für eine zweite Arbeitskammer 47, die zwischen dem Außenrücken der ersten Lagerschale 15 und dem Pleueloberteil 9 gebildet ist.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist die Hülse 13 um circa 175° im Pleuelauge 7 verdrehbar, wobei die beiden Drehstellungen der Hülse 13 durch den Anschlag 35 festgelegt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Drehwinkelbereich der Hülse 13 durch die Dicke des Anschlags 35 bestimmt. In einer ersten, in Figur 1 dargestellten Drehstellung schlägt die zweite Lagerschale 17 mit einer ihrer Anschlagflächen 29, 29' von oben gegen den Anschlag 35 beziehungsweise die Anschlagflächenbereiche 38, 38' und in der anderen, gegenüber der ersten Drehstellung um circa 175° im Uhrzeigersinn verdrehten zweiten Drehstellung von unten gegen die Anschlagflächenbereiche 38, 38'.
In die Innenumfangsfläche 39 der zweiten Lagerschale 17 sind Ringnutabschnitte 41 und 43 eingebracht, die in Umfangsrichtung der Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung 19 verlaufen und sich durch die Anschlagflächen 29, 29' bis in die jeweilige Vertiefung 31, 31' erstrecken. Die Ringnutabschnitte 41, 43 bilden Auffangkammern, die mit einem Druckmedium beaufschlagbar sind. Der im zusammengebauten Zustand zwischen der Lagerschale 15 und dem Pleuelunterteil 11 beziehungsweise dem Pleueloberteil 9 befindliche Hohlraum stellt die Arbeitskammer 45 beziehungsweise 47 dar. Die Arbeitskammern 45, 47 werden an ihrem Umfang jeweils von der Anschlagplatte 37 und den Anschlagflächen 29, 29 beziehungsweise den Vertiefungen 31, 31 begrenzt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitskammern 45, 47 mit Drucköl aus dem Motorschmierölkreislauf beaufschlagbar, wobei die Arbeitskammern 45, 47 getrennte Druckölversorgungen aufweisen. Die Druckölversorgung wird beispielsweise über ein in den Figuren nicht dargestelltes Mehrwegeventil und zwei Hauptölgalerien in einem die Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse mit Stichbohrungen zu den Kurbelwellenhauptlagern realisiert. Die Kurbelwellenhauptlager stehen über jeweils mindestens einen in die Kurbelwelle eingebrachten Kanal mit den Pleuellagerzapfen und in diesem angeordneten Kanalöffnungen mit den Arbeitskammern 45, 47 in Strömungsverbindung.
Die Vorrichtung 1 umfaßt außerdem eine Verriegelungseinrichtung 52 mit einem in den Figuren 1 und 6 dargestellten Verriegelungselement 51, das hier am Pleuelunterteil 11 angeordnet ist und dazu dient, die Hülse 13 in ihren beiden Drehstellungen gegen Verdrehen zu sichern. Zur Verlagerung des Verriegelungselements 51 in Richtung auf die Hülse 13 und in entgegengesetzter Richtung ist eine hydraulische Kolben- und Zylindereinheit 54 vorgesehen. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement 51 senkrecht zur Längsmittelachse des Pleuelauges 7 beziehungsweise zur Kurbelwellendrehachse angeordnet und in Richtung eines Doppelpfeils 57 verlagerbar. Das Verriegelungselement 51 ist hier von einem zylinderförmigen Verriegelungsbolzen 55 gebildet, der einstückig mit einem Kolben 53 der Kolben- und Zylindereinheit 54 ausgebildet ist. Der Verriegelungsbolzen 55 greift in einer ersten Funktionsstellung in eine der in den Umfang der ersten Lagerschale 15 eingebrachten Durchgangsöffnungen 59, 61 beziehungsweise in eine Durchgangsöffnung 60 in der zweiten Lagerschale 17 (Figur 5) ein. In einer zweiten Funktionsstellung ist der Verriegelungsbolzen 55 aus der Durchgangsöffnung 59, 60, 61 herausgefahren, so daß die Hülse 13 verdrehbar ist. In welche der in Umfangsrichtung der Lagerschale 15 in einem Abstand von circa 5° angeordneten Durchgangsöffnungen 59, 61 der Verriegelungsbolzen 55 zur Verdrehsicherung der Hülse 13 einfahrbar ist, ist abhängig von der jeweiligen Drehstellung der Hülse 13.
Der Kolben 53 unterteilt einen hier am Pleuelunterteil 11 angebrachten Zylinder 63 der Kolben- und Zylindereinheit 54 in zwei Arbeitsräume 65 und 67, von denen der Arbeitsraum 65 mit einem hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Druckmedium das Drucköl aus dem Motorschmierölkreislauf verwendet. Im anderen Arbeitsraum 67 ist ein von einer Druckfeder gebildetes Federelement 69 angeordnet, das bei Unterschreiten eines bestimmten Drucks (Schwelldruck) im Arbeitsraum 65 den Kolben 53 innerhalb des Zylinders 63 so verlagert, daß der Verriegelungsbolzen 55 von der Hülse 13 wegverlagert und gegebenenfalls aus einer der Durchgangsöffungen 59, 60, 61 herausgezogen wird.
Aus Figur 6 ist ersichtlich, daß der Kolben 53 und der Verriegelungsbolzen 55 von einer Durchgangsbohrung 71 durchdrungen sind, durch die Drucköl vom Pleuellager in den mit gestrichelter Linie angedeuteten Arbeitsraum 65 des Zylinders 63 geleitet werden kann. Der Kolben 53 weist bei diesem Ausführungsbeispiel auf seiner dem Arbeitsraum 65 zugewandten Seite ein Ausnehmung auf, wodurch eine Ringfläche 73 gebildet ist, die mit dem Drucköl beaufschlagbar ist, so daß der Verriegelungsbolzen 55 in eine Verriegelungs-/Rastposition verlagert wird, in der er in eine der Durchgangsöffungen 59, 61 in der Lagerschale 15 beziehungsweise in die Durchgangsöffnung 60 in der Lagerschale 17 eingreift.
Anstelle der Durchgangsöffnungen 59, 60 und 61 in den Lagerschalen 15, 17, in die das Verriegelungselement 51 in seiner Verriegelungsstellung eingreift, können auch randoffene Ausnehmungen oder Sacklöcher vorgesehen sein, wobei die Druckölzuführung in der Hülse 13 für die Kolben- und Zylindereinheit 54 entsprechend angepaßt ist.
Bei einem weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement parallel zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet und greift in eine in einer der Lagerschultern der beiden Lagerschalen 15, 17 der Hulse 13 eingebrachten Ausnehmung ein.
Im folgenden wird die Funktion der anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebenen Vorrichtung 1 näher beschrieben: Die in Figur 1 dargestellte Drehstellung der Hülse 13 entspricht der minimalen Verdichtung der Hubkolbenbrennkraftmaschine. In dieser Drehstellung stößt die zweite Lagerschale 17 von oben gegen den Anschlag 35. Zur Verdrehung der Hülse 13 im Uhrzeigersinn (Pfeil 72) in seine zweite Drehstellung, in der die zweite Lagerschale 17 von unten an den Anschlag 35 anstößt, wird das Verriegelungselement 51 außer Eingriff mit der Hülse 13 beziehungsweise den Lagerschalen 15, 17 gebracht. Dann wird die eine Druckkammer 47 mit Drucköl beaufschlagt, wodurch die Hülse 13 vom Anschlag 35 weggedrückt wird, so weit, bis sie ihre andere Drehstellung erreicht hat, in der die zweite Lagerschale 17 von unten gegen den Anschlag 35 schlägt. Schließlich wird das Verriegelungselement 51 zur Fixierung der Hülse 13 verlagert und der Verriegelungsbolzen 55 in die entsprechende Durchgangsöffung 59, 60, 61 eingefahren. Eine Rückdrehung der Hülse 13 von der einen Drehstellung in die andere Drehstellung erfolgt dadurch, daß das Verriegelungselement 51 aus seiner Rastposition in eine Warteposition verlagert und die andere Druckkammer 45 nunmehr mit Drucköl gefüllt wird, wodurch die Hülse 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre in Figur 1 dargestellte Drehstellung zurückverdreht wird. Dabei wird gleichzeitig das in der anderen, drucklosen Arbeitskammer befindliche Druckmedium herausgedrückt und kann, beispielsweise über den Kanal in der Kurbelwelle, erneut dem Motorschmierölkreislauf zugeführt werden.
Die anhand der Figuren beschriebene Vorrichtung 1 zeichnet sich insbesondere durch einen kostengünstigen Aufbau aus und weist überdies eine hohe Funktionsicherheit auf.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit mindestens einem Pleuel, in dessen einer Kurbelwelle zuordenbaren Pleuelauge eine Hülse mit einer Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung verdrehbar angeordnet ist, wobei die Kurbelwellen-Durchgriffsöffnung exzentrisch zum Pleuelauge angeordnet ist, und mit einer mindestens ein mit der Hülse zu deren Drehstellungsfestlegung in Eingriff bringbares Verriegelungselement umfassenden Verriegelungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (51) mit Hilfe einer Kolben- und Zylindereinheit (54) verlagerbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben- und Zylindereinheit (54) eine pneumatische Kolben- und Zylindereinheit oder hydraulische Kolben- und Zylindereinheit ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (51) mit einem einen Zylinder (63) der Kolben- und Zylindereinheit (54) in zwei Arbeitsräume (65;67) unterteilenden Kolben (53) gekoppelt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Arbeitsräume (65;67) mit einem unter Druck stehenden hydraulischen Medium, vorzugsweise Schmieröl, beaufschlagbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Arbeitsraum (65;67) mindestens ein den Kolben (53) mit einer Druckkraft beaufschlagendes Federelement (69) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (51) bei Unterschreiten eines Schwelldrucks des Druckmediums im Arbeitsraum (65;67) mit Hilfe des Federelements (69) außer Eingriff mit der Hülse (13) verlagerbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (51) parallel oder radial zur Kurbelwellendrehachse verlagerbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (51) und der Kolben (53) von einem Zuführungskanal (Durchgangsbohrung (71)) für das Druckmedium durchdrungen sind, über den mindestens einem der Arbeitsräume (65;67) das Druckmedium zuführbar ist.
  9. Verfahren zur Veränderung der Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei dem zur Drehstellungsfestlegung einer in einem einer Kurbelwelle zugeordneten Pleuelauge eines Pleuels verdrehbar angeordneten Hülse mindestens ein Verriegelungselement in Eingriff mit der Hülse gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement mittels eines gasförmigen oder fluiden Druckmittels verlagert wird.
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