AT519798B1

AT519798B1 - Connecting rod with an eccentric

Info

Publication number: AT519798B1
Application number: ATA50297/2018A
Authority: AT
Inventors: Latz Steffen; Heller Malte
Original assignee: Avl List Gmbh; Iwis Motorsysteme Gmbh & Co Kg
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-12-15
Also published as: CN108691647A; AT519798A2; DE102017107698A1; AT519798A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung der effektiven Länge einer Pleuelstange (6.1) für einen Verbrennungsmotor umfassend eine Pleuelstange (6.1) mit einem ersten Pleuelauge (9.1) zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (10.1) und einem zweiten Pleuelauge (8.1) zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfen (7.1), eine in einem der Pleuelaugen drehbar angeordnete Exzenterscheibe (17.1) und einen Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung der Exzenterscheibe (17.1) in dem Pleuelauge (9.1) in mindestens zwei unterschiedlichen Verdrehstellungen mit mindestens zwei Sperrkonturen (21.1, 22.1) und Sperrelementen (23.1, 24.1), wobei entweder Sperrkonturen (21.1, 22.1) oder Sperrelemente (23.1, 24.1) in radialer Richtung in der Exzenterscheibe (17.1) angeordnet sind und Sperrelemente (23.1, 24.1) bzw. Sperrkonturen (21.1, 22.1) in der Pleuelstange (6.1) angeordnet sind und jeder Sperrkontur (21.1, 22.1) ein Sperrelement (23.1, 24.1) zugeordnet ist. Um eine solche Vorrichtung bereitzustellen, die unabhängig von Druckschwankungen des Motoröls ist und eine einfache und sichere Ausgestaltung ermöglicht, ist erfindungsgemäß jedes Sperrelement (23.1, 24.1) in Richtung der zugeordneten Sperrkontur (21.1, 22.1) vorgespannt und mittels einer hydraulischen Freigabeeinrichtung (31.1) durch Beaufschlagung mit Motoröl freigebbar, wobei die Sperrkonturen (21.1, 22.1) unterschiedlich ausgebildet sind und die Form der Sperrelemente (23.1, 24.1) der Form der zugehörigen Sperrkontur (21.1, 22.1) entspricht.The invention relates to a device for adjusting the effective length of a connecting rod (6.1) for an internal combustion engine, comprising a connecting rod (6.1) with a first connecting rod eye (9.1) for receiving a piston pin (10.1) and a second connecting rod eye (8.1) for receiving a crankshaft pin ( 7.1), an eccentric disc (17.1) rotatably arranged in one of the connecting rod eyes and a locking mechanism for locking the eccentric disc (17.1) in the connecting rod eye (9.1) in at least two different rotational positions with at least two locking contours (21.1, 22.1) and locking elements (23.1, 24.1 ), whereby either locking contours (21.1, 22.1) or locking elements (23.1, 24.1) are arranged in the radial direction in the eccentric disc (17.1) and locking elements (23.1, 24.1) or locking contours (21.1, 22.1) are arranged in the connecting rod (6.1) and a locking element (23.1, 24.1) is assigned to each locking contour (21.1, 22.1). In order to provide such a device, which is independent of pressure fluctuations in the engine oil and enables a simple and safe design, according to the invention each locking element (23.1, 24.1) is prestressed in the direction of the assigned locking contour (21.1, 22.1) and by means of a hydraulic release device (31.1) Motor oil can be released, the locking contours (21.1, 22.1) being designed differently and the shape of the locking elements (23.1, 24.1) corresponding to the shape of the associated locking contour (21.1, 22.1).

Description

PLEUEL MIT EXZENTER [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung der effektiven Länge einer Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor mit einer Pleuelstange mit einem ersten Pleuelauge zur Aufnahme eines Kolbenbolzens und mit einem zweiten Pleuelauge zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfens, mit einer in einem der beiden Pleuelaugen drehbar angeordneten Exzenterscheibe und mit einem Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung der Exzenterscheibe in dem Pleuelauge in mindestens zwei unterschiedlichen Verdrehstellungen mit mindestens zwei Sperrkonturen und mindestens zwei Sperrelementen, wobei entweder die Sperrkonturen oder die Sperrelemente in radialer Richtung an bzw. in der Exzenterscheibe angeordnet sind und die jeweils anderen Elemente, d.h. die Sperrelemente bzw. Sperrkonturen, an bzw. in der Pleuelstange angeordnet sind und jeder Sperrkontur ein Sperrelement zugeordnet ist.CONNECTING ROD WITH Eccentric The present invention relates to a device for adjusting the effective length of a connecting rod for an internal combustion engine with a connecting rod with a first connecting rod eye for receiving a piston pin and with a second connecting rod eye for receiving a crankshaft pin, with one in one of the two connecting rod eyes rotatably arranged eccentric disc and with a locking mechanism for locking the eccentric disc in the connecting rod eye in at least two different rotational positions with at least two locking contours and at least two locking elements, either the locking contours or the locking elements being arranged in the radial direction on or in the eccentric disc and the other Elements, ie the locking elements or locking contours are arranged on or in the connecting rod and each locking contour is assigned a locking element.

[0002] Der thermische Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors ist abhängig vom Verdichtungsverhältnis ε, d.h. dem Verhältnis vom Gesamtvolumen vor der Verdichtung zum Kompressionsvolumen (ε = (Hubvolumen V_H + Kompressionsvolumen V_c) / Kompressionsvolumen V_c). Mit steigendem Verdichtungsverhältnis nimmt der thermische Wirkungsgrad zu. Die Zunahme des thermischen Wirkungsgrades über das Verdichtungsverhältnis ist degressiv, allerdings im Bereich heute üblicher Werte noch relativ stark ausgeprägt.The thermal efficiency of an internal combustion engine depends on the compression ratio ε, ie the ratio of the total volume before compression to the compression volume (ε = (stroke volume V _H + compression volume V _c ) / compression volume V _c ). The thermal efficiency increases as the compression ratio increases. The increase in thermal efficiency via the compression ratio is degressive, but is still relatively pronounced in the range of today's values.

[0003] In der Praxis kann das Verdichtungsverhältnis nicht beliebig gesteigert werden, da ein zu hohes Verdichtungsverhältnis zu einer unbeabsichtigten Selbstentzündung des Verbrennungsgemischs durch Druck- und Temperaturerhöhung führt. Diese frühzeitige Verbrennung führt nicht nur zu einem unruhigen Lauf und dem sogenannten Klopfen bei Ottomotoren, sondern kann auch zu Bauteilschäden am Motor führen. Im Teillastbereich ist die Gefahr der Selbstentzündung geringer, die neben dem Einfluss von Umgebungstemperatur und Druck auch vom Betriebspunkt des Motors abhängig ist. In der Entwicklung von modernen Verbrennungsmotoren gibt es daher Bestrebungen, das Verdichtungsverhältnis an den jeweiligen Betriebspunkt des Motors anzupassen.In practice, the compression ratio can not be increased arbitrarily, since too high a compression ratio leads to an unintentional self-ignition of the combustion mixture by pressure and temperature increase. This premature combustion not only leads to restless running and knocking in gasoline engines, but can also lead to component damage to the engine. In the partial load range, the risk of spontaneous combustion is lower, which depends not only on the influence of the ambient temperature and pressure, but also on the operating point of the engine. In the development of modern internal combustion engines, there are therefore efforts to adapt the compression ratio to the respective operating point of the engine.

[0004] Für die Realisierung eines solchen variablen Verdichtungsverhältnisses (VOR - variable compression ratio) existieren unterschiedliche Lösungen, mit denen die Lage des Hubzapfens der Kurbelwelle oder des Kolbenbolzens des Motorkolbens verändert oder die effektive Länge der Pleuelstange variiert wird. Die effektive Länge der Pleuelstange ist der Abstand zwischen der Achse des Kolbenbolzens und der Achse des Kurbelwellenzapfens. Die effektive Länge der Pleuelstange beeinflusst das Kompressionsvolumen. Das Hubvolumen ist durch die Position des Kurbelwellenzapfens und der Zylinderbohrung vorgegeben. Eine kurze effektive Länge der Pleuelstange führt daher zu einem geringeren Verdichtungsverhältnis als eine lange effektive Länge der Pleuelstange bei ansonsten gleichen geometrischen Abmessungen (Kurbelwelle, Zylinderkopf, Ventilsteuerung, etc.).For the implementation of such a variable compression ratio (VOR - variable compression ratio) there are different solutions with which the position of the crank pin of the crankshaft or the piston pin of the engine piston is changed or the effective length of the connecting rod is varied. The effective length of the connecting rod is the distance between the axis of the piston pin and the axis of the crankshaft journal. The effective length of the connecting rod affects the compression volume. The stroke volume is determined by the position of the crankshaft journal and the cylinder bore. A short effective length of the connecting rod therefore leads to a lower compression ratio than a long effective length of the connecting rod with otherwise the same geometrical dimensions (crankshaft, cylinder head, valve control, etc.).

[0005] Aus der DE 38 18 357 A1 ist bereits eine Pleuelstangenanordnung bekannt, die eine Veränderung der effektiven Länge der Pleuelstange ermöglicht. Dabei ist im kleinen Pleuelauge der Pleuelstange eine Exzenterscheibe drehbar angeordnet. In der Exzenterscheibe ist der Kolbenbolzen aufgenommen. Durch die Drehung der Exzenterscheibe in dem Pleuelauge wird somit die relative Lage des Kolbens zur Pleuelstange und somit das Verdichtungsverhältnis verändert. In der Pleuelstange sind mindestens zwei Führungen ausgebildet, in denen je ein Blockierstift angeordnet ist. Die Exzenterscheibe weist zwei Blockierlöcher auf, in die je einer der Blockierstifte eingreifen kann. Über Leitungen in der Pleuelstange kann je einer der Blockierstifte mit Motoröl beaufschlagt und in das entsprechende Blockierloch in der Exzenterscheibe geschoben werden. Gleichzeitig wird über eine Nut in der Exzenterscheibe Öl in Richtung des jeweils anderen Blockierstifts gedrückt. Dadurch wird dieser Blockierstift zurückgeschoben und außer Eingriff mit dem zugehörigen Blockierloch gebracht. Die effektive Länge der Pleuelstange kann so in zwei unterschiedlichen Stellungen fixiert werden.From DE 38 18 357 A1 a connecting rod arrangement is already known which enables a change in the effective length of the connecting rod. An eccentric washer is rotatably arranged in the small connecting rod eye of the connecting rod. The piston pin is received in the eccentric disc. The rotation of the eccentric disc in the connecting rod eye thus changes the relative position of the piston to the connecting rod and thus the compression ratio. At least two guides are formed in the connecting rod, in each of which a blocking pin is arranged. The eccentric disc has two locking holes, in each of which one of the locking pins can engage. One of the locking pins can be charged with engine oil via lines in the connecting rod and pushed into the corresponding locking hole in the eccentric disc. At the same time, oil is pressed in the direction of the other locking pin via a groove in the eccentric disc. As a result, this locking pin is pushed back and disengaged from the associated locking hole. The effective length of the connecting rod can be fixed in two different positions.

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AT 519 798 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt [0006] Vergleichbare Lösungen zeigen auch JP H061 29272 A, JP H061 37175 A, DE 3018357 A1, DE 10 2011 111 816 A1, DE 10 2004 053225 A1 und US 2,897,804 A.AT 519 798 B1 2019-12-15 Austrian Patent Office [0006] Comparable solutions are also shown in JP H061 29272 A, JP H061 37175 A, DE 3018357 A1, DE 10 2011 111 816 A1, DE 10 2004 053225 A1 and US 2,897,804 A.

[0007] Nachteilig an derartigen Lösung ist häufig, dass permanent ein hoher Öldruck aufrecht erhalten werden muss, um die Blockierung der Exzenterscheibe in der gewünschten Position sicherzustellen. Durch die freie Verschiebbarkeit der Blockierstifte reagiert das System sehr stark auf Öldruckschwankungen.A disadvantage of such a solution is often that a high oil pressure must be maintained permanently to ensure the blocking of the eccentric in the desired position. Due to the free movement of the locking pins, the system reacts very strongly to fluctuations in oil pressure.

[0008] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verstellung der effektiven Länge einer Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beseitigt und insbesondere unabhängig von Öldruckschwankungen eine sichere Längeneinstellung der Pleuelstange ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a device for adjusting the effective length of a connecting rod for an internal combustion engine, which eliminates the disadvantages known from the prior art and in particular enables a reliable length adjustment of the connecting rod regardless of oil pressure fluctuations.

[0009] Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedes Sperrelement in Richtung der zugeordneten Sperrkontur vorgespannt ist und mittels einer hydraulischen Freigabeeinrichtung durch eine Beaufschlagung mit Motoröl freigebbar ist, wobei die Sperrkonturen unterschiedlich ausgebildet sind und die Form der Sperrelemente der Form der zugehörigen Sperrkontur entspricht.For this purpose, it is provided according to the invention that each locking element is biased in the direction of the associated locking contour and can be released by means of a hydraulic release device by applying motor oil, the locking contours being of different designs and the shape of the locking elements corresponding to the shape of the associated locking contour.

[0010] Durch die hydraulische Freigabeeinrichtung wird ein gutes NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) erzielt und eine einfache, platzsparende Aktivierung ermöglicht. Das System ist im Wesentlichen unabhängig von Öldruckschwankungen, der Kraftfluss erfolgt direkt von der Exzenterscheibe auf die Pleuelstange, der benötigte Systemdruck ist geringer und das System reagiert unsensibel auf Öl-Leckagen.The hydraulic release device achieves good NVH behavior (noise, vibration, harshness) and enables simple, space-saving activation. The system is essentially independent of oil pressure fluctuations, the power flow takes place directly from the eccentric disc to the connecting rod, the system pressure required is lower and the system is insensitive to oil leaks.

[0011] In einer einfachen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jedes Sperrelement mit einer Feder in Richtung der zugeordneten Sperrkontur vorgespannt ist.In a simple embodiment, it can be provided that each locking element is biased with a spring in the direction of the associated locking contour.

[0012] Es kann ferner vorgesehen sein, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung derart ausgebildet ist, dass jedes der Sperrelemente separat durch eine Erhöhung des Öldrucks des Motoröls freigebbar ist. Das jeweilige Sperrelement wird dann durch die Freigabeeinrichtung mit Motoröl beaufschlagt und entgegen der Vorspannkraft von der Sperrkontur weg verschoben. War dieses Sperrelement das aktuell aktive, so dreht sich die Exzenterscheibe durch die wirkenden Beschleunigungs-, Zug- und Druckkräfte im Pleuelauge, bis der andere Sperrmechanismus einrastet. War der angesprochene Sperrmechanismus der inaktive, so geschieht nichts. Beim Umschalten der Pleuellänge muss das angesteuerte Sperrelement nur so lange ausgeschaltet werden, bis das andere Sperrelement einrastet. Danach kann der Hydraulikdruck auf das Sperrelement wieder abnehmen. Somit kann der Druckverlust beispielsweise durch Leckagen reduziert werden.It can further be provided that the hydraulic release device is designed such that each of the locking elements can be released separately by increasing the oil pressure of the engine oil. The respective locking element is then acted upon by the release device with engine oil and displaced away from the locking contour against the pretensioning force. If this locking element was the currently active one, the eccentric disc rotates in the connecting rod eye due to the acting acceleration, tensile and compressive forces until the other locking mechanism engages. If the locking mechanism mentioned was inactive, nothing happens. When switching the connecting rod length, the activated locking element only has to be switched off until the other locking element engages. The hydraulic pressure on the locking element can then decrease again. The pressure loss can thus be reduced, for example, by leaks.

[0013] Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung derart ausgebildet ist, dass beide Sperrelemente zusammen durch einen gemeinsamen Druckimpuls freigebbar sind. Durch den Druckimpuls werden beide Sperrelemente gleichzeitig kurz gelöst. Durch die wirkenden Beschleunigungs-, Zug- und Druckkräfte dreht sich die Exzenterscheibe dann im Pleuelauge. Nach Abklingen des Druckimpulses sind beide Sperrelemente wieder eingeschaltet, d.h. vorgespannt. Das Sperrelement, das zuerst auf seine jeweilige Sperrkontur trifft, rastet ein. Es rastet also zufällig eines der Sperrelemente ein. Es muss dann detektiert werden, ob die gewünschte effektive Länge der Pleuelstange vorliegt und gegebenenfalls erneut geschaltet werden. Dabei muss also jede Pleuelstange im Motor separat angesteuert werden können.But it can also be provided that the hydraulic release device is designed such that both locking elements can be released together by a common pressure pulse. Both blocking elements are released briefly at the same time by the pressure pulse. The eccentric disc then rotates in the connecting rod eye due to the acting acceleration, tensile and compressive forces. After the pressure pulse has subsided, both blocking elements are switched on again, i.e. biased. The locking element, which first meets its respective locking contour, engages. So one of the locking elements snaps into place. It must then be detected whether the desired effective length of the connecting rod is present and, if necessary, switched again. Each connecting rod in the engine must be able to be controlled separately.

[0014] In noch einer weiteren Variante kann vorgesehen werden, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung ein hydraulisches 3/2-Wegeventil umfasst, über das je eines der Sperrelemente mit Motoröl beaufschlagt wird. Dadurch wird eine einfache und sichere Ausgestaltung der Freigabeeinheit ermöglicht.In yet another variant it can be provided that the hydraulic release device comprises a hydraulic 3/2-way valve, via which one of the locking elements is acted upon with engine oil. This enables a simple and secure configuration of the release unit.

[0015] Vorteilhafterweise kann das hydraulische 3/2-Wegeventil hydraulisch, mechanisch oder elektrisch betätigt sein. Dadurch wird eine einfache und sichere Ausgestaltung ermöglicht.[0015] The hydraulic 3/2-way valve can advantageously be operated hydraulically, mechanically or electrically. This enables a simple and safe configuration.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Überdruckventil inIn a further embodiment it can be provided that a pressure relief valve in

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Strömungsrichtung vor der hydraulischen Freigabeeinrichtung angeordnet ist. Es können auch mehrere Überdruckventile vorgesehen sein. Dadurch kann die Steuerung vor Öldruckschwankungen geschützt werden und es kann eine Schaltschwelle festgelegt werden.Flow direction is arranged in front of the hydraulic release device. Several pressure relief valves can also be provided. This enables the control system to be protected against oil pressure fluctuations and a switching threshold to be set.

[0017] In noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Exzenterscheibe derart im Pleuelauge gelagert ist, dass eine Drehung der Exzenterscheibe nur in eine Richtung möglich ist. Dies kann beispielsweise durch ein Sperrklinkensystem, eine Ratsche oder einen Freilauf geschehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nach Freigabe des oder der Sperrelemente das gewünschte Sperrelement in die zugehörige Sperrkontur greift.In yet another advantageous embodiment it can be provided that the eccentric disc is mounted in the connecting rod eye such that rotation of the eccentric disc is only possible in one direction. This can be done, for example, by means of a pawl system, a ratchet or a freewheel. This can ensure that after the blocking element or elements are released, the desired blocking element engages in the associated blocking contour.

[0018] Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Sperrkonturen und die zugehörigen Sperrelemente axial beanstandet zueinander angeordnet sind. Sowohl die beiden Sperrkonturen als auch die jeweiligen Sperrelemente weisen somit einen axialen Abstand voneinander auf. Somit kann jedes der Sperrelemente nur auf genau die zugeordnete Sperrkontur wirken. Es ist jeweils nur ein Sperrmechanismus aktiv. D.h. in einer ersten gesperrten Stellung der Exzenterscheibe ist der erste Sperrmechanismus aktiv, in der zweiten Stellung der zweite Sperrmechanismus. Der jeweils andere Sperrmechanismus ist inaktiv. Es wird eine sichere Verriegelung der Exzenterscheibe in der jeweils gewünschten Stellung ermöglicht, so dass die gewünschte effektive Länge der Pleuelstange eingestellt ist.Furthermore, it can also be provided that the two locking contours and the associated locking elements are arranged axially spaced apart. Both the two locking contours and the respective locking elements are therefore axially spaced from one another. Thus, each of the locking elements can only act on exactly the assigned locking contour. Only one locking mechanism is active at a time. That in a first locked position of the eccentric disc, the first locking mechanism is active, in the second position the second locking mechanism. The other locking mechanism is inactive. A secure locking of the eccentric disc in the desired position is made possible, so that the desired effective length of the connecting rod is set.

[0019] Ferner kann auch vorgesehen werden, dass die beiden Sperrkonturen eine unterschiedliche Form aufweisen und die zugehörigen Sperrelemente komplementär zur entsprechenden Sperrkontur ausgebildet sind. Durch dieses Schlüssel-Schloss-Prinzip kann jedes Sperrelement nur in die zugehörige Sperrkontur eingreifen. Beispielsweise kann die eine Sperrkontur V-förmig nach vorne, die andere V-förmig nach hinten gepfeilt sein. Auch hierdurch wird wieder eine sichere Verriegelung der Exzenterscheibe in der jeweils gewünschten Stellung ermöglicht, sodass die gewünschte effektive Länge der Pleuelstange eingestellt wird.It can also be provided that the two locking contours have a different shape and the associated locking elements are complementary to the corresponding locking contour. This key-lock principle means that each locking element can only engage in the associated locking contour. For example, one blocking contour can be swept forward in a V-shape, the other in a V-shape to the rear. This also enables a secure locking of the eccentric disc in the desired position, so that the desired effective length of the connecting rod is set.

[0020] In noch einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass sich die Sperrelemente an ihrem der Sperrkontur zugewandten Ende verjüngen. Die Sperrelemente können beispielsweise keil- oder kegelförmig sein. Dadurch legen sich die Sperrelemente spielfrei in die Sperrkonturen, der Verschleiß wird reduziert.In yet another variant it can be provided that the locking elements taper at their end facing the locking contour. The locking elements can be wedge-shaped or conical, for example. As a result, the locking elements lie in the locking contours without play, and wear is reduced.

[0021] Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die erste Sperrkontur mit dem zugehörigen Sperrelement die Pleuelstange in einer Minimalposition arretiert. Dadurch wird die minimale Länge der Pleuelstange und somit eine minimale Verdichtung eingestellt. Dies ist bei hohen Motorlasten erwünscht.It can also be provided that the first locking contour with the associated locking element locks the connecting rod in a minimum position. This will set the minimum length of the connecting rod and thus minimal compression. This is desirable at high engine loads.

[0022] Zudem kann auch vorgesehen sein, dass die zweite Sperrkontur mit dem zugehörigen Sperrelement die Pleuelstange in einer Maximalposition arretiert. Dadurch wird die maximale Länge der Pleuelstange und somit eine maximale Verdichtung eingestellt. Dies ist bei niedrigen Motorlasten erwünscht.In addition, it can also be provided that the second locking contour with the associated locking element locks the connecting rod in a maximum position. This sets the maximum length of the connecting rod and thus maximum compression. This is desirable at low engine loads.

[0023] Es kann auch vorgesehen werden, dass mehrere Sperrkonturen und entsprechend mehrere zugehörige Sperrelemente vorgesehen sind. Die effektive Länge der Pleuelstange kann dann in mehreren unterschiedlichen Positionen verriegelt werden.It can also be provided that several locking contours and correspondingly several associated locking elements are provided. The effective length of the connecting rod can then be locked in several different positions.

[0024] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to figures. Show it:

[0025] Figur 1: FIG. 1: einen schematischen Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor, 2 shows a schematic cross section through an internal combustion engine, [0026] Figur 2: FIG. 2: eine Pleuelstange aus Fig. 1, a connecting rod from Fig. 1, [0027] Figur 3: FIG. 3: ein Pleuelauge der Pleuelstange aus Figur 2 mit einer darin angeordneten Exzenterscheibe in Seitenansicht, und a connecting rod eye of the connecting rod from Figure 2 with an eccentric disc arranged therein in side view, and [0028] Figur 4: FIG. 4: Freigabeeinrichtung für die Exzenterscheibe der Pleuelstange aus Figur 2 und 3. Release device for the eccentric disk of the connecting rod from Figures 2 and 3.

[0029] In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Verbrennungsmotor (Ottomotor) 1 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 hat drei Zylinder 2.1, 2.2, 2.3, in denen sich jeweils ein Hubkol3/12In Fig. 1, an internal combustion engine (gasoline engine) 1 is shown in a schematic representation. The internal combustion engine 1 has three cylinders 2.1, 2.2, 2.3, in each of which there is a reciprocating piston 3/12

AT 519 798 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt ben 3.1, 3.2, 3.3 auf und ab bewegt. Des Weiteren umfasst der Verbrennungsmotor 1 eine Kurbelwelle 4, die mittels Kurbelwellenlager 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 4 ist mittels der Pleuelstangen 6.1, 6.2, 6.3 jeweils mit den zugehörigen Hubkolben 3.1, 3.2, 3.3 verbunden. Für jede Pleuelstange 6.1, 6.2, 6.3 weist die Kurbelwelle 4 einen exzentrisch angeordneten Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2, 7.3 auf. Jede Pleuelstange 6.1, 6.2, 6.3 weist ein großes Pleuelauge 8.1, 8.2, 8.3 und ein kleines Pleuelauge 9.1, 9.2, 9.3 auf. Das große Pleuelauge 8.1, 8.2, 8.3 ist jeweils auf dem zugehörigen Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2, 7.3 gelagert. Das kleine Pleuelauge 9.1, 9.2, 9.3 ist jeweils auf einem Kolbenbolzen 10.1, 10.2, 10.3 gelagert und so mit dem zugehörigen Hubkolben 3.1, 3.2, 3.3 schwenkbar verbunden.AT 519 798 B1 2019-12-15 Austrian patent office ben 3.1, 3.2, 3.3 moved up and down. Furthermore, the internal combustion engine 1 comprises a crankshaft 4 which is rotatably supported by means of crankshaft bearings 5.1, 5.2, 5.3, 5.4. The crankshaft 4 is connected to the associated reciprocating pistons 3.1, 3.2, 3.3 by means of the connecting rods 6.1, 6.2, 6.3. For each connecting rod 6.1, 6.2, 6.3, the crankshaft 4 has an eccentrically arranged crankshaft journal 7.1, 7.2, 7.3. Each connecting rod 6.1, 6.2, 6.3 has a large connecting rod eye 8.1, 8.2, 8.3 and a small connecting rod eye 9.1, 9.2, 9.3. The large connecting rod eye 8.1, 8.2, 8.3 is mounted on the associated crankshaft journal 7.1, 7.2, 7.3. The small connecting rod eye 9.1, 9.2, 9.3 is each mounted on a piston pin 10.1, 10.2, 10.3 and thus pivotably connected to the associated piston 3.1, 3.2, 3.3.

[0030] Die Exzentrizität der Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2, 7.3 gibt maßgeblich den Hubweg H_Kvor, insbesondere wenn, wie im vorliegenden Fall, die Kurbelwelle 4 exakt zentrisch unter den Zylindern 2.1, 2.2, 2.3 angeordnet ist. Der linke Hubkolben 3.1 ist in Fig. 1 in seiner untersten Stellung dargestellt, während der mittlere Hubkolben 3.2 in seiner obersten Stellung dargestellt ist. Die Differenz ergibt im vorliegenden Fall den Hubweg H_K. Die verbleibende Höhe H_c (siehe Zylinder 2.2) ergibt die verbleibende Kompressionshöhe im Zylinder 2.2. In Verbindung mit dem Durchmesser des Hubkolbens 3.1, 3.2, 3.3 bzw. der zugehörigen Zylinder 2.1, 2.2, 2.3 ergibt sich aus dem Hubweg H_K das Hubvolumen V_H und aus der verbleibenden Kompressionshöhe H_c errechnet sich das Kompressionsvolumen V_c. Selbstverständlich hängt das Kompressionsvolumen V_c maßgeblich von der Gestaltung des Zylinderdeckels ab. Aus diesen Volumen V_Hund V_c berechnet sich das Verdichtungsverhältnis ε. ε errechnet sich aus der Summe des Hubvolumens V_H und des Kompressionsvolumens V_c dividiert durch das Kompressionsvolumen V_c. Heute übliche Werte für das Verdichtungsverhältnis von Ottomotoren ε liegen zwischen 10 undThe eccentricity of the crankshaft journals 7.1, 7.2, 7.3 essentially determines the stroke distance H _K , in particular if, as in the present case, the crankshaft 4 is arranged exactly centrally under the cylinders 2.1, 2.2, 2.3. The left-hand piston 3.1 is shown in its lowest position in FIG. 1, while the middle piston 3.2 is shown in its uppermost position. In the present case, the difference results in the stroke H _K. The remaining height H _c (see cylinder 2.2) gives the remaining compression height in cylinder 2.2. In conjunction with the diameter of the reciprocating piston 3.1, 3.2, 3.3 or the associated cylinder 2.1, 2.2, 2.3, the stroke volume V _H results from the stroke distance H _K and the compression volume V _{c is} calculated from the remaining compression height H _c . Of course, the compression volume V _c largely depends on the design of the cylinder cover. The compression ratio ε is calculated from these volumes V _H and V _c . ε is calculated from the sum of the stroke volume V _H and the compression volume V _c divided by the compression volume V _c . Current values for the compression ratio of gasoline engines ε are between 10 and

14.14th

[0031] Damit in Abhängigkeit vom Betriebspunkt (Drehzahl n, Temperatur T, Drosselklappenstellung) des Verbrennungsmotors 1 das Verdichtungsverhältnis ε angepasst werden kann, sind die Pleuelstangen 6.1, 6.2, 6.3 erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass ihre effektive Länge verstellbar ist. Die effektive Länge der Pleuelstange 6.1, 6.2, 6.3 ist der Abstand von der Längsachse des Kolbenbolzens 10.1, 10.2, 10.3 zur Längsachse des jeweiligen KurbelwellenzapfensSo that depending on the operating point (speed n, temperature T, throttle valve position) of the internal combustion engine 1, the compression ratio ε can be adjusted, the connecting rods 6.1, 6.2, 6.3 are designed according to the invention such that their effective length is adjustable. The effective length of the connecting rod 6.1, 6.2, 6.3 is the distance from the longitudinal axis of the piston pin 10.1, 10.2, 10.3 to the longitudinal axis of the respective crankshaft journal

7.1, 7.2, 7.3. Durch die Längenverstellung kann z.B. im Teillastbereich mit einem höheren Verdichtungsverhältnis gefahren werden als im Volllastbereich.7.1, 7.2, 7.3. The length adjustment can e.g. in the partial load range with a higher compression ratio than in the full load range.

[0032] Die Kurbelwelle 4 ist mit einem Kurbelwellenkettenrad 11 versehen und mittels einer Steuerkette 12 mit einem Nockenwellenkettenrad 13 gekoppelt. Das Nockenwellenkettenrad 13 treibt eine Nockenwelle 14 mit ihren zugehörigen Nocken zur Betätigung der Ein- und Auslassventile (nicht näher dargestellt) eines jeden Zylinders 2.1, 2.2 und 2.3 an. Das Leertrum der Steuerkette 12 wird mittels einer schwenkbar angeordneten Spannschiene 15 gespannt, die mittels eines Kettenspanners 16 an diese angedrückt wird. Das Zugtrum der Steuerkette 12 kann entlang einer Führungsschiene gleiten. Die wesentliche Funktionsweise dieses Steuertriebs einschließlich der Kraftstoffeinspritzung und Zündung mittels Zündkerze wird nicht näher erläutert und als bekannt vorausgesetzt.The crankshaft 4 is provided with a crankshaft sprocket 11 and coupled to a camshaft sprocket 13 by means of a timing chain 12. The camshaft sprocket 13 drives a camshaft 14 with its associated cams for actuating the intake and exhaust valves (not shown in detail) of each cylinder 2.1, 2.2 and 2.3. The empty strand of the control chain 12 is tensioned by means of a pivotably arranged tensioning rail 15 which is pressed onto it by means of a chain tensioner 16. The tension strand of the control chain 12 can slide along a guide rail. The essential functioning of this control drive, including fuel injection and ignition by means of a spark plug, is not explained in detail and is assumed to be known.

[0033] In Figur 1 sind die Pleuelstangen 6.1, 6.2, 6.3 nur schematisch dargestellt. In Fig. 2 ist beispielhaft die Pleuelstange 6.1 detaillierter dargestellt. Die Pleuelstange 6.1 ist identisch zu den beiden anderen Pleuelstangen 6.2, 6.3 ausgestaltet. Die folgende Beschreibung gilt daher entsprechend für alle Pleuelstangen. Die Pleuelstange 6.1 umfasst ein kleines Pleuelauge 9.1 und ein großes Pleuelauge 8.1. Üblicherweise ist die Pleuelstange 6.1 im Bereich des großen Pleuelauges 8.1 geteilt bzw. zweiteilig ausgebildet. In Fig. 1 ist das große Pleuelauge 8.1 der Pleuelstange 6.1 der Einfachheit halber einteilig gezeigt. Im kleinen Pleuelauge 9.1 ist der Kolbenbolzen 10.1 gelagert. Zwischen dem Kolbenbolzen 10.1 und dem kleinen Pleuelauge 9.1 ist eine Exzenterscheibe 17.1 angeordnet. Die Exzenterscheibe ist in dem kleinen PleuelaugeIn Figure 1, the connecting rods 6.1, 6.2, 6.3 are shown only schematically. 2, the connecting rod 6.1 is shown in more detail by way of example. The connecting rod 6.1 is identical to the other two connecting rods 6.2, 6.3. The following description therefore applies accordingly to all connecting rods. The connecting rod 6.1 comprises a small connecting rod eye 9.1 and a large connecting rod eye 8.1. The connecting rod 6.1 is usually divided or formed in two parts in the area of the large connecting rod eye 8.1. In Fig. 1, the large connecting rod eye 8.1 of the connecting rod 6.1 is shown in one piece for the sake of simplicity. The piston pin 10.1 is mounted in the small connecting rod eye 9.1. An eccentric disk 17.1 is arranged between the piston pin 10.1 and the small connecting rod eye 9.1. The eccentric disc is in the small connecting rod eye

9.1 drehbar gelagert. An ihrem Umfang ist die Exzenterscheibe 17.1 mit Rampen 18.1 versehen. An der Pleuelstange 6.1 ist im Bereich des kleinen Pleuelauges 9.1 eine Sperrklinke 19.1 schwenkbar gelagert. Die Sperrklinke 19.1 wird mit einer Feder 20.1 gegen die Exzenterscheibe gedrückt und greift in die Rampen 18.1 ein. Durch die Rampen 18.1 und die Sperrklinke 19.1 wird ein Rampen- bzw. Sperrklinkensystem ausgebildet, dass eine Drehung der Exzenterschei9.1 rotatably mounted. The eccentric disk 17.1 is provided with ramps 18.1 on its circumference. A pawl 19.1 is pivotally mounted on the connecting rod 6.1 in the area of the small connecting rod eye 9.1. The pawl 19.1 is pressed against the eccentric disc by a spring 20.1 and engages in the ramps 18.1. A ramp or pawl system is formed by the ramps 18.1 and the pawl 19.1 so that the eccentric disc rotates

4/124.12

AT 519 798 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt be 17.1 nur in eine Richtung zulässt. Dieses Sperrklinkensystem ist optional und muss nicht unbedingt vorhanden sein.AT 519 798 B1 2019-12-15 Austrian patent office be 17.1 only allows in one direction. This pawl system is optional and does not necessarily have to be present.

[0034] Es ist ferner einen Verriegelungsmechanismus vorgesehen, mit dem die Exzenterscheibe 17.1 in mindestens zwei verschiedenen Positionen in der Pleuelstange 6.1 verriegelt werden kann. Dieser Verriegelungsmechanismus weist eine erste Sperrkontur 21.1 und eine zweite Sperrkontur 22.1 auf. Die erste Sperrkontur 21.1 und die zweite Sperrkontur 22.1 sind als Vertiefungen in der Exzenterscheibe 17.1 ausgebildet, die sich ausgehend vom Umfang der Exzenterscheibe 17.1 in radialer Richtung nach innen erstrecken. Die beiden Sperrkonturen 21.1,There is also a locking mechanism provided with which the eccentric 17.1 can be locked in at least two different positions in the connecting rod 6.1. This locking mechanism has a first locking contour 21.1 and a second locking contour 22.1. The first locking contour 21.1 and the second locking contour 22.1 are formed as depressions in the eccentric disk 17.1, which extend inwards in the radial direction from the circumference of the eccentric disk 17.1. The two locking contours 21.1,

22.1 sind an unterschiedlichen Stellen des Umfangs der Exzenterscheibe 17.1 angeordnet. An der Pleuelstange 6.1 sind ferner ein erstes Sperrelement 23.1 und ein zweites Sperrelement22.1 are arranged at different points on the circumference of the eccentric disc 17.1. A first locking element 23.1 and a second locking element are also on the connecting rod 6.1

24.1 angeordnet. Das erste Sperrelement 23.1 ist der ersten Sperrkontur 21.1 zugeordnet, das zweite Sperrelemente 24.1 ist der zweiten Sperrkontur 22.1 zugeordnet. Dies bedeutet, dass jedes Sperrelement 23.1, 24.1 nur in die jeweils zugeordnete Sperrkontur 21.1, 22.1 eingreifen kann. Dies kann zum Beispiel nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip erfolgen. Dabei sind die beiden Sperrkonturen 21.1, und 22.1 unterschiedlich ausgebildet, d.h. sie weisen eine unterschiedliche Form auf. Die Form der Sperrelemente 23.1, 24.1 entspricht der Form der zugehörigen Sperrkontur 21.1, 22.1. Jedes Sperrelemente 23.1, 24.1 kann daher nur in die zugehörige Sperrkontur 21.1, 22.1 eingreifen. Die Form der Sperrelemente bzw. Sperrkonturen verhindert, dass die Sperrelemente 23.1, 24.1 in die jeweils andere Sperrkontur 22.1, 21.1 eingreifen können. Es kann auch oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Sperrkonturen 21.1, 22.1 und die zugehörigen Sperrelemente 23.1, 24.1 in Richtung der Längsachse des Kolbenbolzens 10.1 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.24.1 arranged. The first locking element 23.1 is assigned to the first locking contour 21.1, the second locking element 24.1 is assigned to the second locking contour 22.1. This means that each blocking element 23.1, 24.1 can only engage in the respectively assigned blocking contour 21.1, 22.1. This can be done, for example, according to the key-lock principle. The two locking contours 21.1 and 22.1 are designed differently, i.e. they have a different shape. The shape of the locking elements 23.1, 24.1 corresponds to the shape of the associated locking contour 21.1, 22.1. Each locking element 23.1, 24.1 can therefore only engage in the associated locking contour 21.1, 22.1. The shape of the blocking elements or blocking contours prevents the blocking elements 23.1, 24.1 from engaging in the respective other blocking contour 22.1, 21.1. It can also or additionally be provided that the locking contours 21.1, 22.1 and the associated locking elements 23.1, 24.1 are arranged at a distance from one another in the direction of the longitudinal axis of the piston pin 10.1. This is shown in FIG. 3.

[0035] Jedes der Sperrelemente 23.1, 24.1 ist mittels einer Feder 25.1, 26.1 vorgespannt und wird durch die jeweilige Feder 25.1, 26.1 auf die Exzenterscheibe 17.1 in Richtung der jeweiligen Sperrkontur 21.1, 22.1 gedrückt. Die Sperrelemente 23.1, 24.1 werden in einer ersten und einer zweiten Führung 27.1, 28.1 geführt, die in der Pleuelstange 6.1 ausgebildet sind. Dies können beispielsweise zylindrische Bohrungen sein. Über eine erste und eine zweite Ölzuführung 29.1, 30.1 können die Sperrelemente 23.1, 24.1 mit Motoröl beaufschlagt werden und entgegen der Vorspannung, d.h. der Federkraft der Federn 25.1, 26.1, von der ExzenterscheibeEach of the locking elements 23.1, 24.1 is biased by a spring 25.1, 26.1 and is pressed by the respective spring 25.1, 26.1 onto the eccentric disk 17.1 in the direction of the respective locking contour 21.1, 22.1. The locking elements 23.1, 24.1 are guided in a first and a second guide 27.1, 28.1, which are formed in the connecting rod 6.1. These can be cylindrical bores, for example. Via a first and a second oil feed 29.1, 30.1, the blocking elements 23.1, 24.1 can be acted upon by engine oil and counter to the bias, i.e. the spring force of the springs 25.1, 26.1, from the eccentric disc

17.1 wegbewegt werden. Im dargestellten Fall sind die beiden Sperrelemente 23.1, 24.1 zylindrisch und verjüngen sich an ihrer zu Exzenterscheibe 17.1 weisenden Spitze. Dadurch können die Sperrelemente 23.1, 24.1 spielfrei in die zugehörige Sperrkontur 21.1, 22.1 eingreifen, der Verschleiß wird vermindert. Die Sperrelemente können auch eine andere Form aufweisen und beispielsweise keilförmig sein. Vorteilhaft ist ist, dass sich die Sperrelemente zu ihrer Spitze hin verjüngen, sodass ein spielfreier Eingriff in die Sperrkontur möglich und dadurch der Verschleiß verringert wird.17.1 are moved away. In the case shown, the two locking elements 23.1, 24.1 are cylindrical and taper at their tip facing eccentric disk 17.1. As a result, the locking elements 23.1, 24.1 can engage in the associated locking contour 21.1, 22.1 without play, and wear is reduced. The locking elements can also have a different shape and, for example, be wedge-shaped. It is advantageous that the locking elements taper towards their tip, so that play-free engagement in the locking contour is possible and wear is reduced.

[0036] Befindet sich das erste Sperrelement 23.1 in Eingriff mit der zugehörigen SperrkonturThe first locking element 23.1 is in engagement with the associated locking contour

21.1, so weist der dicke Bereich der Exzenterscheibe 17.1 zum großen Pleuelauge 8.1. Die Exzenterscheibe 17.1 ist dann so im kleinen Pleuelauge 9.1 bzw. in der Pleuelstange 6.1 verriegelt, dass eine große effektive Länge der Pleuelstange 6.1 eingestellt ist. Dadurch wird eine hohe Verdichtung erzielt. Befindet sich das zweite Sperrelement 24.1 in Eingriff mit der zugehörigen zweiten Sperrkontur 22.1, so weist die dünne Seite der Exzenterscheibe 17.1 zum großen Pleuelauge 8.1 und die Pleuelstange 6.1 ist in einer kurzen Stellung verriegelt. Hierdurch wird eine geringere Verdichtung erzielt. Es ist auch denkbar, mehr als zwei Sperrelemente mit zugehörigen Sperrkonturen vorzusehen. Die Pleuelstange könnte dann in mehreren verschiedenen Längenpositionen verriegelt werden.21.1, the thick area of the eccentric disc 17.1 faces the large connecting rod eye 8.1. The eccentric disc 17.1 is then locked in the small connecting rod eye 9.1 or in the connecting rod 6.1 such that a large effective length of the connecting rod 6.1 is set. This results in a high compression. If the second locking element 24.1 is in engagement with the associated second locking contour 22.1, the thin side of the eccentric disc 17.1 faces the large connecting rod eye 8.1 and the connecting rod 6.1 is locked in a short position. As a result, less compression is achieved. It is also conceivable to provide more than two locking elements with associated locking contours. The connecting rod could then be locked in several different length positions.

[0037] Im großen Pleuelauge 8.1 ist der Kurbelwellenzapfen 7.1 gelagert (nicht dargestellt). Es wäre auch denkbar, dass die Exzenterscheibe im großen Pleuelauge 8.1 drehbar gelagert ist und den Kurbelwellenzapfen aufnimmt. Die oben beschriebenen Vorrichtungen wären dann an der Pleuelstange im Bereich des großen Pleuelauges angeordnet.In the large connecting rod eye 8.1, the crankshaft journal 7.1 is mounted (not shown). It would also be conceivable for the eccentric disc to be rotatably mounted in the large connecting rod eye 8.1 and to receive the crankshaft journal. The devices described above would then be arranged on the connecting rod in the area of the large connecting rod eye.

[0038] Fig. 3 zeigt nur den oberen Bereich der Pleuelstange 6.1 aus Figur 2. Es ist nur der Bereich der Pleuelstange 6.1 gezeigt, in dem das kleine Pleuelauge 9.1 ausgebildet ist, sowieFig. 3 shows only the upper area of the connecting rod 6.1 from Figure 2. Only the area of the connecting rod 6.1 is shown, in which the small connecting rod eye 9.1 is formed, and

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AT 519 798 B1 2019-12-15 österreichisches patentamt die im kleinen Pleuelauge 9.1 gelagerte Exzenterscheibe 17.1 und der Verriegelungsmechanismus. Wie bereits beschrieben, ist Exzenterscheibe 17.1 drehbar im kleinen Pleuelauge 9.1 gelagert und nimmt den Kolbenbolzen 10.1 auf. Im äußeren Bereich der Exzenterscheibe 17.1 sind die Rampen 18.1 des Sperrklinkenmechanismus angeordnet. An der Pleuelstange 6.1 sind die beiden Sperrelemente 23.1, 24.1 angeordnet, die mittels der Federn 25.1, 26.1 auf die Exzenterscheibe 17.1 in Richtung der zugehörigen Sperrkonturen (nicht dargestellt) gedrückt werden. Die Sperrelemente 23.1, 24.1 sind in Richtung der Längsachse L des KolbenbolzensAT 519 798 B1 2019-12-15 Austrian patent office the eccentric disc 17.1, which is mounted in the small connecting rod eye 9.1, and the locking mechanism. As already described, the eccentric disc 17.1 is rotatably mounted in the small connecting rod eye 9.1 and receives the piston pin 10.1. The ramps 18.1 of the pawl mechanism are arranged in the outer region of the eccentric disk 17.1. The two locking elements 23.1, 24.1 are arranged on the connecting rod 6.1 and are pressed onto the eccentric disk 17.1 in the direction of the associated locking contours (not shown) by means of the springs 25.1, 26.1. The locking elements 23.1, 24.1 are in the direction of the longitudinal axis L of the piston pin

10.1 beanstandet zueinander angeordnet und weisen einen Abstand A voneinander auf.10.1 objected to each other and have a distance A from each other.

[0039] Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 4 die Funktion des Verriegelungsmechanismus genauer beschrieben. Der Einfachheit halber ist die Pleuelstange weggelassen und nur die Exzenterscheibe 17.1 mit dem Verriegelungsmechanismus gezeigt. Wie bereits beschrieben, sind in der Exzenterscheibe 17.1 eine erste Sperrkontur 21.1 und eine zweite Sperrkontur 22.1 ausgebildet. An der Pleuelstange sind ein erstes Sperrelement 23.1 und ein zweites Sperrelement 24.1 angeordnet. Die beiden Sperrelemente 23.1, 24.1 sind mittels je einer ersten und einer zweiten Feder 25.1, 26.1 vorgespannt und werden durch die Federkraft in Richtung der Exzenterscheibe 17.1 gedrückt. Befindet sich nun eine der Sperrkonturen 21.1, 22.1 gegenüber des zugehörigen Sperrelements 23.1, 24.1, so wird das jeweilige Sperrelement 23.1, 24.1 in die zugehörige Sperrkontur 21.1, 22.1 gedrückt. Dadurch wird die Exzenterscheibe 17.1 in dieser Position verriegelt. Die Pleuelstange 6.1 ist daher in einer bestimmten effektiven Länge verriegelt. Soll nun die effektive Länge der Pleuelstange 6.1 verändert werden, so muss das aktive Sperrelemente 23.1,24.1 freigegeben werden.The function of the locking mechanism is described in more detail below with reference to FIG. 4. For the sake of simplicity, the connecting rod is omitted and only the eccentric disc 17.1 with the locking mechanism is shown. As already described, a first locking contour 21.1 and a second locking contour 22.1 are formed in the eccentric disc 17.1. A first locking element 23.1 and a second locking element 24.1 are arranged on the connecting rod. The two locking elements 23.1, 24.1 are prestressed by means of a first and a second spring 25.1, 26.1 and are pressed by the spring force in the direction of the eccentric disc 17.1. If one of the blocking contours 21.1, 22.1 is now opposite the associated blocking element 23.1, 24.1, the respective blocking element 23.1, 24.1 is pressed into the associated blocking contour 21.1, 22.1. As a result, the eccentric disc 17.1 is locked in this position. The connecting rod 6.1 is therefore locked in a certain effective length. If the effective length of the connecting rod 6.1 is now to be changed, the active blocking element 23.1, 24.1 must be released.

[0040] Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen. In einer ersten Ausführungsform ist eine Freigabeeinrichtung 31.1 vorgesehen. Es kann sich dabei zum Beispiel um ein 3/2-Wegeventil handeln. Bekommt die Freigabeeinrichtung 31.1 beispielsweise überein Steuerventil 32.1 einen Schaltimpuls, so wird eines der beiden Sperrelemente 23.1, 24.1 mit Motoröl beaufschlagt. Dadurch wird dieses Sperrelement 23.1, 24.1 entgegen der Kraft der Feder 25.1, 26.1 verschoben. War dieses Sperrelement das inaktive Sperrelement 24.1, 23.1, so passiert nichts. Wird hingegen das aktive Sperrelement 23.1, 24.1 mit Motoröl beaufschlagt, so wird es aus der entsprechenden Sperrkontur 21.1, 22.1 geschoben und die Exzenterscheibe 17.1 wieder freigegeben. Durch die im Betrieb herrschenden Beschleunigungs-, Zug- und Druckkräfte in der Pleuelstange 6.1 dreht sich die Exzenterscheibe 17.1, bis das bisher inaktive SperrelementThis can be done in different ways. In a first embodiment, a release device 31.1 is provided. For example, it can be a 3/2-way valve. If the release device 31.1 receives, for example, a switching pulse via a control valve 32.1, one of the two blocking elements 23.1, 24.1 is acted upon by engine oil. As a result, this locking element 23.1, 24.1 is moved against the force of the spring 25.1, 26.1. If this blocking element was the inactive blocking element 24.1, 23.1, nothing happens. If, on the other hand, the active blocking element 23.1, 24.1 is acted upon by motor oil, it is pushed out of the corresponding blocking contour 21.1, 22.1 and the eccentric disk 17.1 is released again. Due to the acceleration, tensile and compressive forces in the connecting rod 6.1 during operation, the eccentric disc 17.1 rotates until the previously inactive blocking element

24.1, 23.1 in die zugehörige Sperrkontur 22.1, 21.1 eingreift und die Exzenterscheibe 17.1 in der anderen Position in der der Pleuelstange 6.1 verriegelt. Die Pleuelstange 6.1 ist dadurch in der anderen effektiven Länge verriegelt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass vor der Freigabeeinrichtung 31.1 ein Überdruckventil 33.1 angeordnet ist. Dadurch lässt sich eine Schaltschwelle festlegen, um die Steuerung vor Druckschwankungen zu schützen. Es können auch mehrere Überdruckventile vorgesehen sein.24.1, 23.1 engages in the associated locking contour 22.1, 21.1 and the eccentric disc 17.1 is locked in the other position in which the connecting rod 6.1. The connecting rod 6.1 is thereby locked in the other effective length. It can further be provided that an overpressure valve 33.1 is arranged in front of the release device 31.1. This enables a switching threshold to be set to protect the control system from pressure fluctuations. Several pressure relief valves can also be provided.

[0041] In einer zweiten Ausführungsform kann die Exzenterscheibe 17.1 freigegeben werden, indem ein kurzer Druckimpuls gleichzeitig auf beide Sperrelemente 23.1, 24.1 gegeben wird. Beide Sperrelemente 23.1, 24.1 werden also kurzzeitig mit Motoröl beaufschlagt. Hierdurch werden beide Sperrelemente 23.1, 24.1 kurzzeitig gelöst. Durch die im Betrieb herrschenden Beschleunigungs-, Zug- und Druckkräfte in der Pleuelstange 6.1 dreht sich die ExzenterscheibeIn a second embodiment, the eccentric disc 17.1 can be released by simultaneously giving a short pressure pulse to both locking elements 23.1, 24.1. Both locking elements 23.1, 24.1 are therefore briefly acted upon by engine oil. As a result, both locking elements 23.1, 24.1 are released briefly. The eccentric disc rotates as a result of the acceleration, tensile and compressive forces in the connecting rod 6.1

17.1 weiter. Nach Abklingen des Druckimpulses sind beide Sperrelemente 23.1, 24.1 wieder eingeschaltet und werden durch die Kraft der Federn 25.1, 26.1 wieder auf die Exzenterscheibe17.1 further. After the pressure pulse has subsided, both locking elements 23.1, 24.1 are switched on again and are again pressed onto the eccentric disk by the force of the springs 25.1, 26.1

17.1 gedrückt. Es rastet nun zufällig das Sperrelemente 23.1, 24.1 ein, das zuerst auf seine jeweilige Sperrkontur 21.1, 22.1 trifft. Es muss nun detektiert werden, ob die gewünschte Pleuelstellung vorliegt und gegebenenfalls erneut geschaltet werden. In diesem Fall muss jede Pleuelstange im Motor separat angesteuert werden können. Durch das Sperrklinkensystem, das die Drehrichtung der Exzenterscheibe 17.1 vorgibt, kann gesteuert geschalten werden, wenn die Dauer des Druckimpulses kurz ist im Verhältnis zur Dauer der Drehung des Pleuels zwischen den beiden Schaltpositionen.17.1 pressed. The locking elements 23.1, 24.1, which first meets its respective locking contour 21.1, 22.1, now snap into place. It must now be detected whether the desired connecting rod position is present and, if necessary, switched again. In this case, it must be possible to control each connecting rod in the engine separately. The pawl system, which specifies the direction of rotation of the eccentric disc 17.1, can be used for controlled switching if the duration of the pressure pulse is short in relation to the duration of the rotation of the connecting rod between the two switching positions.

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BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

I 2.1.2.2, 2.3 3.1, 3.2, 3.3 4 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 6.1.6.2, 6.3 7.1, 7.2, 7.3 8.1, 8.2, 8.3 9.1, 9.2, 9.3 10.1, 10.2, 10.3 II 12 13 14 15 16 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1 22.1 23.1 24.1 25.1 26.1 27.1 28.1 29.1 30.1 31.1 32.1 33.1 I 2.1.2.2, 2.3 3.1, 3.2, 3.3 4 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 6.1.6.2, 6.3 7.1, 7.2, 7.3 8.1, 8.2, 8.3 9.1, 9.2, 9.3 10.1, 10.2, 10.3 II 12 13 14 15 16 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1 22.1 23.1 24.1 25.1 26.1 27.1 28.1 29.1 30.1 31.1 32.1 33.1 Verbrennungsmotor Zylinder Hubkolben Kurbelwelle Kurbelwellenlager Pleuelstange Kurbelwellenzapfen großes Pleuelauge kleines Pleuelauge Kolbenbolzen Kurbelwellenketterad Steuerkette Nockenwellenkettenrad Nockenwelle Spannschiene Kettenspanner Exzenterscheibe Rampen Sperrklinke Feder erste Sperrkontur zweite Sperrkontur erstes Sperrelement zweites Sperrelement erste Feder zweite Feder erste Führung zweite Führung erste Ölzuführung zweite Ölzuführung Freigabeeinrichtung Steuerventil Überdruckventil Combustion engine, cylinder, reciprocating piston, crankshaft, crankshaft bearing, connecting rod, crankshaft pin, large connecting rod, small connecting rod, piston pin, crankshaft sprocket, timing chain, camshaft sprocket, camshaft, tensioning rail, chain tensioner, eccentric disc, ramps, pawl, spring, first locking contour, second locking contour, first locking element, second locking element, first spring, second spring, first guide, second guide, first oil supply, control valve, second oil supply v_hv_cH_cH_Kε n T L Av _h v _c H _c H _K ε n TLA Hubvolumen Kompressionsvolumen Kompressionshöhe Hubweg Verdichtungsverhältnis Drehzahl Temperatur Längsachse Kolbenbolzen Abstand Sperrelemente displacement compression volume Compression height stroke compression ratio rotational speed temperature Longitudinal axis piston pin distance locking elements

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Claims

1. Vorrichtung zur Verstellung der effektiven Länge einer Pleuelstange (6.1,6.2, 6.3) für einen Verbrennungsmotor umfassend:1. Device for adjusting the effective length of a connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) for an internal combustion engine, comprising:

eine Pleuelstange (6.1, 6.2, 6.3) mit einem ersten Pleuelauge (9.1, 9.2, 9.3) zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (10.1, 10.2, 10.3) und mit einem zweiten Pleuelauge (8.1, 8.2, 8.3) zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfens (7.1, 7.2, 7.3), eine in einem der beiden Pleuelaugen drehbar angeordnete Exzenterscheibe (17.1) und einen Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung der Exzenterscheibe (17.1) in dem Pleuelauge (9.1) in mindestens zwei unterschiedlichen Verdrehstellungen mit mindestens zwei Sperrkonturen (21.1, 22.1) und mindestens zwei Sperrelementen (23.1, 24.1), wobei entweder die Sperrkonturen (21.1, 22.1) oder die Sperrelemente (23.1, 24.1) in radialer Richtung an der Exzenterscheibe (17.1) angeordnet sind und die Sperrelemente (23.1, 24.1) bzw. die Sperrkonturen (21.1, 22.1) an der Pleuelstange (6.1) angeordnet sind und jeder Sperrkontur (21.1, 22.1) ein Sperrelement (23.1, 24.1) zugeordnet ist, wobei jedes Sperrelement (23.1, 24.1) in Richtung der zugeordneten Sperrkontur (21.1, 22.1) vorgespannt ist und mittels einer hydraulischen Freigabeeinrichtung (31.1) durch Beaufschlagung mit Motoröl freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkonturen (21.1, 22.1) unterschiedlich ausgebildet sind und die Form der Sperrelemente (23.1, 24.1) der Form der zugehörigen Sperrkontur (21.1, 22.1) entspricht.a connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) with a first connecting rod eye (9.1, 9.2, 9.3) for receiving a piston pin (10.1, 10.2, 10.3) and with a second connecting rod eye (8.1, 8.2, 8.3) for receiving a crankshaft journal (7.1, 7.2, 7.3), an eccentric disc (17.1) rotatably arranged in one of the two connecting rod eyes and a locking mechanism for locking the eccentric disc (17.1) in the connecting rod eye (9.1) in at least two different rotational positions with at least two locking contours (21.1, 22.1) and at least two Locking elements (23.1, 24.1), either the locking contours (21.1, 22.1) or the locking elements (23.1, 24.1) being arranged in the radial direction on the eccentric disc (17.1) and the locking elements (23.1, 24.1) or the locking contours (21.1, 22.1) are arranged on the connecting rod (6.1) and each locking contour (21.1, 22.1) is assigned a locking element (23.1, 24.1), each locking element (23.1, 24.1) in the direction of the assigned locking contour (21.1, 22 .1) is pre-tensioned and can be released by means of a hydraulic release device (31.1) by applying motor oil, characterized in that the locking contours (21.1, 22.1) are designed differently and the shape of the locking elements (23.1, 24.1) matches the shape of the associated locking contour ( 21.1, 22.1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sperrelement (23.1, 24.1) mit einer Feder (25.1, 26.1) in Richtung der zugeordneten Sperrkontur (21.1, 22.1) vorgespannt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that each locking element (23.1, 24.1) with a spring (25.1, 26.1) is biased in the direction of the associated locking contour (21.1, 22.1).

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung (31.1) derart ausgebildet ist, dass jedes der Sperrelemente (23.1,24.1) einzeln durch eine Erhöhung des Öldrucks freigebbar ist.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic release device (31.1) is designed such that each of the locking elements (23.1,24.1) can be released individually by increasing the oil pressure.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung (31.1) derart ausgebildet ist, dass beide Sperrelemente (23.1, 24.1) gleichzeitig durch einen gemeinsamen Druckimpuls des Motoröls freigebbar sind.4. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic release device (31.1) is designed such that both locking elements (23.1, 24.1) can be released simultaneously by a common pressure pulse of the engine oil.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Freigabeeinrichtung (31.1) ein hydraulisches 3/2-Wegeventil umfasst, über das je eines der Sperrelemente (23.1,24.1) mit Motoröl beaufschlagt wird.5. The device according to claim 3, characterized in that the hydraulic release device (31.1) comprises a hydraulic 3/2-way valve, via which one of the locking elements (23.1,24.1) is acted upon with engine oil.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische 3/2Wegeventile hydraulisch, mechanisch oder elektrisch betätigt ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the hydraulic 3/2-way valve is actuated hydraulically, mechanically or electrically.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruckventil (33.1) in Strömungsrichtung vor der hydraulischen Freigabeeinrichtung (31.1) angeordnet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a pressure relief valve (33.1) is arranged in the flow direction in front of the hydraulic release device (31.1).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterscheibe (17.1) derart im Pleuelauge (9.1) gelagert ist, dass eine Drehung der Exzenterscheibe (17.1) nur in eine Richtung möglich ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the eccentric disc (17.1) is mounted in the connecting rod eye (9.1) such that rotation of the eccentric disc (17.1) is only possible in one direction.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrkonturen (21.1, 22.1) und die zugehörigen Sperrelemente (23.1, 24.1) jeweils axial beanstandet zueinander angeordnet sind.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the two locking contours (21.1, 22.1) and the associated locking elements (23.1, 24.1) are each axially spaced apart.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrkonturen (21.1, 22.1) eine unterschiedliche Form aufweisen und die zugehörigen Sperrelemente (23.1, 24.1) komplementär zur entsprechenden Sperrkontur (21.1, 22.1) ausgebildet sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the two locking contours (21.1, 22.1) have a different shape and the associated locking elements (23.1, 24.1) are complementary to the corresponding locking contour (21.1, 22.1).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sperrelemente (23.1, 24.1) an ihrem der Sperrkontur (21.1, 22.1) zugewandten Ende verjüngen.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the locking elements (23.1, 24.1) taper at their end facing the locking contour (21.1, 22.1).

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Sperrkonturen (22.1) mit dem zugehörigen Sperrelement (24.1) die Pleuelstange (6.1) in einer minimalen Position verriegelt.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that one of the locking contours (22.1) with the associated locking element (24.1) locks the connecting rod (6.1) in a minimal position.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Sperrkontur (21.1) mit dem zugehörigen Sperrelement (23.1) die Pleuelstange (6.1) in einer maximalen Position verriegelt.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the other locking contour (21.1) with the associated locking element (23.1) locks the connecting rod (6.1) in a maximum position.