DE102004053225A1 - Hubkolbenmaschine - Google Patents

Hubkolbenmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102004053225A1
DE102004053225A1 DE200410053225 DE102004053225A DE102004053225A1 DE 102004053225 A1 DE102004053225 A1 DE 102004053225A1 DE 200410053225 DE200410053225 DE 200410053225 DE 102004053225 A DE102004053225 A DE 102004053225A DE 102004053225 A1 DE102004053225 A1 DE 102004053225A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
eccentric
sleeve
locking
connecting rod
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200410053225
Other languages
English (en)
Inventor
Pieter De Backer
Markus Dipl.-Ing. Duesmann
Hubert Dipl.-Ing. Schnüpke
Dietmar Dipl.-Ing. Schröer
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE200410053225 priority Critical patent/DE102004053225A1/de
Publication of DE102004053225A1 publication Critical patent/DE102004053225A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Kolben, der über ein Pleuelauge (13) eines Pleuels (11) an einem Hubzapfen (14) einer Kurbelwelle (12) angelenkt ist, mit einem zwischen dem Hubzapfen (14) und dem Pleuelauge (13) drehbar angeordneten, hülsenartigen Exzenter (15), durch den ein Verdichtungsverhältnis des Kolbens veränderbar bzw. einstellbar ist, mit einer in das Pleuelauge (13) integrierten, hydraulisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung (16) für den hülsenartigen Exzenter (15), wobei die Verriegelungseinrichtung (16) einen parallel zu einer Kurbelwellenachse auf Grund eines hydraulischen Druckunterschieds verstellbaren Sperrbolzen aufweist. Erfindungsgemäß weist die Verriegelungseinrichtung (16) zwei relativ zueinander verstellbare Sperrbolzen (17, 18) auf, wobei zwischen den Sperrbolzen (17, 18) ein erstes Federelement (19) angeordnet ist, welches die Sperrbolzen (17, 18) auseinander drückt, wobei die Verriegelungseinrichtung (16) weiterhin einen an den Sperrbolzen (17, 18) angreifenden Steuerkolben (20) aufweist, wobei zwischen dem Steuerkolben (20) und dem Pleuelauge (13) ein zweites Federelement (21) angeordnet ist, wobei auf Grund eines am Steuerkolben (20) anliegenden hydraulischen Druckunterschieds die Sperrbolzen (17, 18) zur Entriegelung entgegen der Federkraft des ersten Federelements (19) unter Vorspannung desselben relativ zueinander verstellbar bzw. zusammendrückbar sind und wobei ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die EP 0 438 121 B1 offenbart eine Hubkolbenmaschine mit mindestens einem hin- und her bewegbaren Kolben, wobei der Kolben über ein Pleuel an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle angelenkt ist. Zwischen einem Pleuelauge, mit welchem das Pleuel am Hubzapfen der Kurbelwelle angreift, und dem Hubzapfen ist ein hülsenartiger Exzenter positioniert, durch den ein Verdichtungsverhältnis des Kolbens einstellbar ist. In das Pleuel der Hubkolbenmaschine gemäß EP 0 438 121 B1 ist eine hydraulisch betätigbare Verriegelungseinrichtung für den hülsenartigen Exzenter integriert. Die Verriegelungseinrichtung umfasst einen als Stiftelement ausgebildeten Verriegelungsbolzen, der in einer Achse parallel zur Kurbelwellenachse bewegbar ist. Über ein Hydrauliksystem ist ein Druckunterschied bzw. eine Druckdifferenz erzeugbar, wobei aufgrund der hydraulischen Druckdifferenz bzw. des hydraulischen Druckunterschieds der Verriegelungsbolzen zwischen zwei Positionen verstellt und damit letztendlich entweder ein hohes Verdichtungsverhältnis oder ein niedriges Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann. Die Betätigung der Verriegelungseinrichtung erfolgt bei der EP 0 438 121 B1 ausschließlich hydraulisch, weshalb die Verrieglungseinrichtung der dort offenbarten Hubkolbenmaschine nicht schnell genug reagieren kann, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Hubkolbenmaschine bei der Änderung des Verdichtungsverhältnisses zu gewährleisten.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Hubkolbenmaschine zu schaffen.
  • Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die eingangs genannte Hubkolbenmaschine durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß weist die Verriegelungseinrichtung zwei relativ zueinander verstellbare Sperrbolzen auf, wobei zwischen den Sperrbolzen ein erstes Federelement angeordnet ist, welches die Sperrbolzen auseinander drückt, wobei die Verriegelungseinrichtung weiterhin einen an den Sperrbolzen angreifenden Steuerkolben aufweist, wobei zwischen dem Steuerkolben und dem Pleuelauge ein zweites Federelement angeordnet ist, wobei auf Grund eines am Steuerkolben anliegenden hydraulischen Druckunterschieds die Sperrbolzen zur Entriegelung entgegen der Federkraft des ersten Federelements relativ zueinander verstellbar bzw. zusammendrückbar sind, und wobei eine Verriegelung der Sperrbolzen durch das hydraulisch vorgespannte, erste Federelement erfolgt.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung erfolgt die Betätigung der in das Pleuel integrierten Verriegelungseinrichtung auf einem hydraulisch-mechanischem Weg. Durch das Anlegen einer hydraulischen Druckdifferenz an den Steuerkolben der Verriegelungseinrichtung sind die beiden Sperrbolzen zur Entriegelung relativ zueinander verschiebbar, nämlich zusammendrückbar. Hierdurch wird das zwischen den beiden Sperrbolzen positionierte, erste Federelement gespannt, wobei das so gespannte, erste Federelement in einer entsprechenden Position des hülsenartigen Exzenters die beiden Sperrbolzen auseinander drückt, um so eine schnelle Einrastbewegung der Sperrbolzen in eine durch den hülsenartigen Exzenter bereitgestellte Kulissenführung und damit eine Verriegelung zu ermög lichen. Hierdurch wird eine sehr schnelle sowie äußerst sichere Rastbewegung der Sperrbolzen relativ zum hülsenartigen Exzenter bei der Änderung des Verdichtungsverhältnisses gewährleistet.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine in einer ersten Einstellung des Verdichtungsverhältnisses;
  • 2 das Detail II der Hubkolbenmaschine der 1;
  • 3 einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine in einer zweiten Einstellung des Verdichtungsverhältnisses;
  • 4 das Detail IV der Hubkolbenmaschine der 3;
  • 5 eine Verriegelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine in verscheiden Einstellungen zur Verdeutlichung der Funktionswiese der Hubkolbenmaschine;
  • 6 eine schematisierte Darstellung eines Ölkreislaufs der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine; und
  • 7 ein Detail des Ölkreislaufs der 6.
  • Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 in größerem Detail beschrieben.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 10 im Bereich eines nicht-dargestellten Zylinders bzw. Kolbens, wobei der Kolben über ein Pleuel 11 an einer Kurbelwelle 12 angelenkt ist. Wie 1 entnommen werden kann, ist das Pleuel 11 über ein Pleuelauge 13 an einem Hubzapfen 14 der Kurbelwelle 12 angelenkt. Zwischen dem Pleuelauge 13 des Pleuels 11 und dem Hubzapfen 14 ist, wie insbesondere 2 entnommen werden kann, ein hülsenartiger Exzenter 15 positioniert. Über den hülsenartigen Exzenter 15 ist ein Verdichtungsverhältnis der Hubkolbenmaschine zwischen zwei Einstellungen veränderbar bzw. einstellbar, wobei zwischen den zwei Verdichtungsverhältnissen hin- und hergeschaltet werden kann. 1 und 2 zeigen die Hubkolbenmaschine 10 bei gewähltem, hohem Verdichtungsverhältnis; 3 und 4 hingegen zeigen die Hubkolbenmaschine 10 bei gewähltem, niedrigem Verdichtungsverhältnis.
  • Um zwischen diesen beiden Verdichtungsverhältnissen hin- und herschalten zu können, ist in das Pleuel 11 eine Verriegelungseinrichtung 16 integriert. Die Verriegelungseinrichtung 16 ist, wie nachfolgend im größerem Detail beschrieben wird, hydraulisch-mechanisch betätigbar und ermöglicht so schnelle sowie exakte Schaltvorgänge zwischen einem hohen Verdichtungsverhältnis sowie einem niedrigen Verdichtungsverhältnis der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 10. Im Betreib der Hubkolbenmaschine 10 mit einem fest gewähltem Verdichtungsverhältnis ist der hülsenartige Exzenter 15 fest mit dem Pleuel 11 verriegelt.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung umfasst die Verriegelungseinrichtung 16 unter anderem zwei relativ zueinander verstellbare Sperrbolzen 17 und 18, wobei zwischen den beiden Sperrbolzen 17 und 18 ein erstes Federelement 19 positioniert ist. Das erste Federelement 19 drückt die beiden Sperrbolzen 17 und 18 auseinander. Weiterhin verfügt die Verriegelungseinrichtung 16 über einen Steuerkolben 20, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und zwischen dem Pleuelauge 13 und den Sperrbolzen 17 und 18 positioniert ist. Zwischen dem Pleuelauge 13 und dem Steuerkolben 20 greift ein zweites Federelement 21 an. An einem Ende wird die obige Konstruktion von einem Verschlussdeckel 22 verschlossen.
  • Bei der Einstellung des Verdichtungsverhältnisses des nichtdargestellten Kolbens wirken die Sperrbolzen 17 und 18 mit seitlichen Flanschen 23 und 24 des hülsenartigen Exzenters 15 zusammen, nämlich mit Innenflächen 25 bzw. 26 der Flansche 23 bzw. 24, wobei die Innenflächen 25 und 26 – wie am besten 5 entnommen werden kann – im Sinne einer Kulissenführung bzw. einer Kulissenbahn konturiert sind.
  • So zeigt 5 die Verrieglungseinrichtung 16, nämlich die beiden Sperrbolzen 17 und 18, das erste Federelement 19 sowie den Steuerkolben 20 der Verrieglungseinrichtung 16, in unterschiedlichen Schaltzuständen I, II, III, IV sowie V, wobei der Schaltzustand III dem Zustand der 2 und damit der Einstellung eines hohen Verdichtungsverhältnisses und der Schaltzustand V dem Zustand der 4 und damit der Einstellung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses entspricht. Die Betätigung der Verrieglungseinrichtung 16 bzw. der Sperrbolzen 17 und 18 zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt durch Anlegen einer hydraulischen Druckdifferenz Δp an den Steuerkolben 20. Hierzu sind in die Kurbelwelle 12, den Hubkolben 14 der Kurbelwelle 12, den hülsenartigen Exzenter 15 sowie das Pleuelauge 13 Ölleitungen 27, 28, 29 und 30 integriert, über welche letztendlich die Druckdifferenz Δp an den Steuerkolben 20 angelegt werden kann.
  • Im Zustand I der 5 liegt am Steuerkolben 20 der Verrieglungseinrichtung 16 kein Differenzdruck, sondern ein hydraulisches Druckgleichgewicht Δp = 0 an, wobei im Zustand I der 5 die Verrieglungseinrichtung 16 ein niedriges Verdichtungsverhältnis für den entsprechenden Kolben einstellt und in dieser Position die Drehbarkeit des hülsenartigen Exzen ters 15 gegenüber dem Pleuel in beiden Richtungen blockiert und so eine Verriegelung des Exzenters 15 mit dem Pleuel 11 bewirkt. Soll nun ausgehend vom Zustand I, der einem niedrigen Verdichtungsverhältnis entspricht, auf ein hohes Verdichtungsverhältnis umgeschaltet werden, so wird hierzu ein hydraulischer Differenzdruck +Δp an den Steuerkolben 20 der Verrieglungseinrichtung 16 angelegt. Wie dem Zustand II der 5 entnommen werden kann, wird durch Anlegen dieses Differenzdrucks +Δp der Sperrbolzen 17 entgegen der Federkraft des ersten Federelements 19 aus einer entsprechenden Ausnehmung 31 des Flansches 23 des Exzenters 15 herausbewegt und in Richtung auf den zweiten Sperrbolzen 18 gedrückt. Der zweite Sperrbolzen 18 liegt an der Kulissenführung des gegenüberliegenden Flansches 24 an. Die durch das Anlegen der Druckdifferenz +Δp bewirkte Verschiebung des Sperrbolzens 17 in Richtung auf den Sperrbolzen 18 ist in 5 durch den Pfeil 32 visualisiert und erfolgt in einer Richtung parallel zur Kurbelwellenachse. Der Sperrbolzen 17 gibt dabei den hülsenartigen Exzenter 15 auf seiner Seite frei, so dass sich derselbe in Kurbelwellendrehrichtung relativ zum Pleuel 11 drehen kann. Der gegenüberliegende Sperrbolzen 18 sperrt die Drehbarkeit des Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 in der Richtung entgegen der Kurbelwellendrehrichtung.
  • Nach Drehung des hülsenartigen Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 in Kurbelwellendrehrichtung um in etwa 180° stößt der Exzenter 15 mit der im Bereich des Flansches 24 ausgebildeten Kulissenführung an den Sperrbolzen 18 an, wobei der Sperrbolzen 18 bedingt durch die Vorspannung des ersten Federelements 19 selbsttätig im Sinne des Pfeils 33 in eine entsprechende Ausnehmung des Flansches 24 einschnappt bzw. einrastet und die Drehbarkeit des Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 blockiert. Nimmt der angelegte hydraulische Differenzdruck wieder ab, so bewegt sich der Steuerkolben 20 mit den beiden Sperrbolzen 17 und 18 wiederum in eine mittlere Position, die dem Zustand der 1 ähnelt. Hierdurch kann dann der Sperrbolzen 17 in die demselben zugeordnete Kulissenführung im Bereich des Flansches 23 einrasten und eine Rückdrehung des Exzenters 15 verhindern. Der Sperrbolzen 18 wird aus der Ausnehmung bzw. Rastöffnung zurückgezogen, sperrt aber immer noch die Drehung des Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 in Kurbelwellenrichtung. Somit ist dann durch Einsatz beider Sperrbolzen 17 und 18 die Drehbarkeit des Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 vollständig blockiert und der Exzenter 15 ist an das Pleuel 11 angekoppelt, und zwar solange, bis wieder ein Differenzdruck in entgegengesetzter Richtung aufgebracht wird.
  • So zeigt 5 mit den Zuständen IV und V das Anlegen eines entgegengesetzten hydraulischen Differenzdrucks –Δp zur Überführung der Verriegelungseinrichtung 16 vom Zustand III in den Zustand V und damit zum Umschalten von einem hohen Verdichtungsverhältnis auf ein niedriges Verdichtungsverhältnis. Hierbei wird gemäß dem Zustand IV der Sperrbolzen 18 im Sinne des Pfeils 34 unter Vorspannung des ersten Federelements 19 in Richtung auf den Sperrbolzen 17 gedrückt, wobei der Sperrbolzen 17 bedingt durch die Vorspannung des Federelements 19 in dem Zustand, in welchem derselbe in den Bereich der entsprechenden Ausnehmung im Flansch 23 gelangt, automatisch in diese Ausnehmung im Sinne des Pfeils 35 einrastet.
  • Das Betätigen der Verriegelungseinrichtung 16 erfolgt demnach auf hydraulisch-mechanischem Weg, wobei über Anlegen einer hydraulischen Druckdifferenz eine hydraulische Entriegelung der Sperrbolzen 17 bzw. 18 und eine hydraulische Vorspannung des ersten Federelements 19 etabliert wird, und wobei diese Vorspannung des ersten Federelements 19 anschließend zur mechanischen Verriegelung der Sperrbolzen 17 bzw. 18 und damit zur Durchführung des eigentlichen Schaltvorgangs zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen ausgenutzt wird.
  • Erfindungsgemäß wird zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Schaltvorgangs zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen bei Entriegelung des hülsenartigen Exzenters 15 und damit bei Freigabe der Drehbarkeit des Exzenters 15 relativ zum Pleuel 11 in Kurbelwellendrehrichtung, die Drehbewegung des Exzenters 15 durch Aufbringen eines zusätzlichen Reibmoments zwischen dem Exzenter 15 und dem Hubzapfen 14 unterstützt. Hierzu verfügt die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine 10 über eine Kupplungseinrichtung 36. Die Kupplungseinrichtung 36 erzeugt das zusätzliche Reibmoment zwischen dem hülsenartigen Exzenter 15 und dem Hubzapfen 14 lediglich bei Anliegen eines hydraulischen Differenzdrucks Δp, um so den Schaltvorgang durch eine geordnete Mitnahme des Exzenters 15 in Drehrichtung der Kurbelwelle 12 zu unterstützen.
  • Die Kupplungseinrichtung 36 verfügt hierzu über in die Kurbelwelle 12 integrierte Kupplungskolben 37. In die Kupplungskolben 37 sind Ausnehmungen 38 integriert, die mit den Ölleitungen 27, 28, 29 und 30 in Verbindung stehen. Wird über die Ölleitungen 27, 28, 29 bzw. 30 ein Differenzdruck Δp angelegt, so wirkt dieser Differenzdruck unmittelbar auf die Kupplungskolben 37 und bewirkt abhängig vom Druckgefälle eine Verschiebung der Kupplungskolben 37 in Axialrichtung, nämlich in Richtung der Kurbelwellenachse. Über sich an die jeweilige Kurbelwellenachse 37 anschließende Druckpilze 39 wird die Bewegung des jeweiligen Kupplungsbolzens 37 auf den hülsenartigen Exzenter 15 übertragen, so dass sich dieser in Richtung der Kurbelwellenachse axial verschiebt und vorzugsweise an einer der Kupplungsscheiben 40 (siehe 2 und 4) zur Anlage kommt. Hierdurch wird eine definierte Mitnahme des hülsenartigen Exzenters 15 in Kurbelwellendrehrichtung bei einem Schaltvorgang zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen realisiert.
  • Wie bereits mehrfach erwähnt, erfolgt das Betätigen der Sperrbolzen 17 und 18 der Verriegelungseinrichtung 16 zur Durchführung eines Schaltvorgangs zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen durch Anlegen einer hydraulischen Druckdifferenz an den Steuerkolben 20 der Verriegelungseinrichtung 16. Es liegt dabei im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die hydraulische Druckdifferenz gegenüber dem normalen Schmieröldruck in der Kurbelwelle 12 nur kurzzeitig, nämlich während Durchführung der Schaltvorgänge zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen, zu erzeugen sowie an dem Steuerkolben 20 anzulegen. Der hydraulische Differenzdruck wird in einer Ausführungsform der Erfindung über einen Druckmodulator 41 bereitgestellt, wobei 7 den Druckmodulator 41 in Alleindarstellung und 6 den Druckmodulator 41 im Zusammenhang mit einem Ölkreislauf 42 der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine 10 zeigt.
  • Wie 6 entnommen werden kann, zweigen von einer Ölleitung 43, die Öl von einem nicht dargestellten Ölfilter in Richtung auf einen Zylinderkopf der Hubkolbenmaschine führt bzw. leitet, zwei getrennte Ölversorgungsleitungen 44 und 45 ab. Bei der Ölversorgungsleitung 44 handelt es sich um die Versorgungsleitung für den normalen Schmieröldruck, die über die Ölleitungen 27 und 28 in die Kurbelwelle 12 mündet. Bei der Ölversorgungsleitung 45 handelt es sich um die Versorgungsleitung, die über die Ölleitungen 29 und 30 in die Kurbelwelle 12 der Hubkolbenmaschine 10 mündet und über welche der modulierte Differenzdruck Δp gegenüber dem normalen Schmieröldruck bereitgestellt wird. Der modulierte, hydraulische Differenzdruck Δp wird über den in die Ölversorgungsleitung 45 integrierten Druckmodulator 41 erzeugt, wobei hierzu ein Kol ben 46 in einem Ölraum 47 auf- und ab bewegt wird. Die Bewegung des Kolbens 46 wird über Elektromagnete 48 erzeugt, wobei ein durch die Elektromagnete 48 bewegter Anker 49 unter Zwischenschaltung eines Federelements 50 auf den Kolben 46 einwirkt. Durch diesen Druckmodulator 41 kann auf einfache Art und Weise dem normalen Schmieröldruck ein Differenzdruck überlagert werden, so dass die Ansteuerung der Verriegelungseinrichtung 16 und damit die Auslösung eines Schaltvorgangs zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen unabhängig von Veränderungen des Schmieröldrucks zum Beispiel über der Drehzahl der Hubkolbenmaschine ist.
  • Wie 6 entnommen werden kann, sind in beide Ölversorgungsleitungen 44 und 45 Drosselventile 51 und 52 integriert. Dabei hat die Drossel 52 die Aufgabe, einen unerwünschten Druckausgleich zum Schmierölsystem der Hubkolbenmaschine zu verhindern und den modulierten Druck möglichst vollständig über die Ölleitung 30 der Kurbelwelle zuzuführen. Im normalen Betrieb der Hubkolbenmaschine stellt sich über der Drossel 52 jedoch eine Druckdifferenz infolge des Ölverbrauchs im Schmierspalt der Kurbelwelle ein. Diese Druckdifferenz könnte am Steuerkolben 20 zu einer Auslenkung führen. Daher wird mittels der Drossel 51 in der Ölversorgungsleitung 44 ebenfalls ein Druckabfall erzeugt, so dass sich am Steuerkolben 20 wieder ein Druckgleichgewicht einstellt.
  • In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform sind anstatt der Drosselventile 51, 52 Schaltventile in den Ölversorgungsleitungen angeordnet. Der Druckmodulator kann dabei entfallen. Zur Erzeugung einer positiven Druckdifferenz in den Ölleitungen 29, 30 relativ zu den Ölleitungen 27, 28 und damit einer Schaltauslösung in Richtung hohe Verdichtung wird das Schaltventil in der Ölversorgungsleitung 44 kurzzeitig verschlossen. Der abfallende Öldruck in den Leitungen 27, 28 bewirkt eine Bewegung des Steuerkolbens nach rechts in 2 und damit den gewünschten Schaltvorgang. Ein Schaltvorgang in Richtung niedrige Verdichtung wird sinngemäß durch kurzzeitiges Verschließen des Schaltventils in der Ölversorgungsleitung 45 ausgelöst. Durch das Abschalten einer Versorgungsleitung steht der jeweils anderen Versorgungsleitung ein höheres Ölangebot von der Ölpumpe zur Verfügung, wodurch der Druck in dieser Leitung gegenüber dem Niveau bei Normalbetrieb der Hubkolbenmaschine ansteigt. Die Schmierölversorgung des Lagers ist also auch beim Umschaltvorgang gewährleistet. Außerdem ist die Druckdifferenz am Steuerkolben 20 noch höher.
  • Die hier vorliegende Erfindung schlägt demnach eine Hubkolbenmaschine mit mindestens einem Kolben vor, wobei der Kolben über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Zwischen einem Pleuelauge des Pleuels und einem Hubzapfen der Kurbelwelle ist ein hülsenartiger Exzenter positioniert, der im regulären Betrieb der Hubkolbenmaschine bei einem speziellen Verdichtungsverhältnis an den Pleuel gekoppelt bzw. mit dem Pleuel verriegelt ist und sich demnach gegenüber der Kurbelwelle dreht. Zur Verriegelung des hülsenartigen Exzenters mit dem Pleuel ist in das Pleuelauge eine Verriegelungseinrichtung integriert. Zur Durchführung eines Schaltvorgangs zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen ist durch eine hydraulische Differenzdruckansteuerung die Verriegelungseinrichtung, welche zwei gegeneinander verschiebbare Sperrbolzen umfasst, derart betätigbar, dass ein Sperrbolzen die Verriegelung des hülsenartigen Exzenters löst und so eine Drehung des Exzenters gegenüber dem Pleuel in Richtung der Kurbelwellendrehrichtung zulässt. Die beiden Sperrbolzen werden unter Vorspannung eines zwischen den Sperrbolzen positionierten Federelements zusammengedrückt, wobei dann, wenn einer der Sperrbolzen in den Bereich einer Ausnehmung einer der vom Exzenter bereitgestellten Kulissenführungen gelangt, bedingt durch die Vorspannung des Federelements dieser Sperrbolzen automatisch in die entsprechende Ausnehmung in der Kulissenführung gedrückt wird, um so den Exzenter wieder am Pleuel zu verriegeln. Die Entriegelung der Sperrbolzen wird demnach hydraulisch ausgelöst, die Verriegelung derselben erfolgt mechanisch über das hydraulisch vorgespannte Federelement, welches zwischen den Sperrbolzen positioniert ist. Der zur Entriegelung benötigte Differenzdruck wird über einen Druckmodulator erzeugt und dem normalen Schmieröldruck überlagert. Um beim Schalten den hülsenartigen Exzenter definiert in Kurbelwellendrehrichtung mit dem Hubzapfen der Kurbelwelle zu bewegen, wird durch den angelegten Differenzdruck ein Reibmoment zwischen dem Hubzapfen der Kurbelwelle und dem Exzenter aufgebaut. Hierzu ist eine Kupplungseinrichtung in die Kurbelwelle integriert.
  • Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine ermöglicht auf einfache und sichere Art und Weise ein Schalten zwischen zwei Verdichtungsverhältnissen, ohne den Hub der Hubkolbenmaschine zu verändern.
  • 10
    Hubkolbenmaschine
    11
    Pleuel
    12
    Kurbelwelle
    13
    Pleuelauge
    14
    Hubzapfen
    15
    Exzenter
    16
    Verriegelungseinrichtung
    17
    Sperrbolzen
    18
    Sperrbolzen
    19
    Federelement
    20
    Steuerkolben
    21
    Federelement
    22
    Verschlussdeckel
    23
    Flansch
    24
    Flansch
    25
    Innenfläche
    26
    Innenfläche
    27
    Ölleitung
    28
    Ölleitung
    29
    Ölleitung
    30
    Ölleitung
    31
    Ausnehmung
    32
    Pfeil
    33
    Pfeil
    34
    Pfeil
    35
    Pfeil
    36
    Kupplungseinrichtung
    37
    Kupplungskolben
    38
    Ausnehmung
    39
    Druckpilz
    40
    Kupplungsscheibe
    41
    Druckmodulator
    42
    Ölkreislauf
    43
    Ölleitung
    44
    Ölversorgungsleitung
    45
    Ölversorgungsleitung
    46
    Kolben
    47
    Ölraum
    48
    Elektromagnet
    49
    Anker
    50
    Federelement
    51
    Drossel
    52
    Drossel

Claims (9)

  1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Kolben, der über ein Pleuelauge (13) eines Pleuels (11) an einem Hubzapfen (14) einer Kurbelwelle (12) angelenkt ist, mit einem zwischen dem Hubzapfen (14) und dem Pleuelauge (13) angeordneten, hülsenartigen Exzenter (15), durch den ein Verdichtungsverhältnis des Kolbens veränderbar bzw. einstellbar ist, mit einer in das Pleuelauge (13) integrierten, hydraulisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung (16) für den hülsenartigen Exzenter (15), wobei die Verriegelungseinrichtung (16) mindestens einen parallel zu einer Kurbelwellenachse auf Grund eines hydraulischen Druckunterschieds verstellbaren Sperrbolzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Verriegelungseinrichtung (16) zwei relativ zueinander verstellbare Sperrbolzen (17, 18) aufweist, wobei zwischen den Sperrbolzen (17, 18) ein erstes Federelement (19) angeordnet ist, welches die Sperrbolzen (17, 18) auseinander drückt; b) die Verriegelungseinrichtung (16) einen an den Sperrbolzen (17, 18) angreifenden Steuerkolben (20) aufweist, wobei zwischen dem Steuerkolben (20) und dem Pleuelauge (13) ein zweites Federelement (21) angeordnet ist; c) auf Grund eines am Steuerkolben (20) anliegenden hydraulischen Druckunterschieds die Sperrbolzen (17, 18) zur Entriegelung entgegen der Federkraft des ersten Federelements (19) unter Vorspannung desselben relativ zueinander verstellbar bzw. zusammendrückbar sind; d) eine Verriegelung der Sperrbolzen (17, 18) durch das hydraulisch vorgespannte, erste Federelement (19) erfolgt.
  2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Exzenter (15) an Innenflächen (25, 26) von seitlichen Flanschen (23, 24), gegen welchen die Sperrbolzen (17, 18) gedrückt werden, jeweils in Form einer Kulissenführung konturiert ist.
  3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn am Steuerkolben (20) ein hydraulischer Druckunterschied anliegt, ein Sperrbolzen (17, 18) gegen eine Innenfläche (25, 26) eines seitlichen Flanschs (23, 24) gedrückt ist, der die Drehbarkeit des hülsenartigen Exzenters (15) relativ zum Pleuel (11) nur entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Kurbelwelle (12) sperrt.
  4. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn am Steuerkolben (20) ein hydraulisches Druckgleichgewicht anliegt, beide Sperrbolzen (17, 18) die Drehbarkeit des hülsenartigen Exzenters (15) relativ zum Pleuel (11) in beiden Richtung verriegeln.
  5. Hubkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinrichtung (36), die bei Anliegen eines hydraulischen Druckunterschieds ein Reibmoment zwischen dem hülsenartigen Exzenter (15) und dem Hubzapfen (14) erzeugt und so den hülsenartigen Exzenter in Drehrichtung der Kurbelwelle (12) zusammen mit der Kurbelwelle (12) bewegt.
  6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (36) in die Kurbelwelle (12) integrierte Kupplungskolben (37) aufweist, die bei Anliegen eines hydraulischen Druckunterschieds den hülsenartigen Exzenter (15) in einer Richtung parallel zu einer Kurbelwellenachse gegen den Hubzapfen (14) drücken und so das Reibmoment zwischen dem hülsenartigen Exzenter (15) und dem Hubzapfen (14) erzeugen.
  7. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hülsenartigen Exzenter (15) und dem Hubzapfen (14) zu beiden Seiten Kupplungsscheiben (40) angeordnet sind.
  8. Hubkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druckunterschied bzw. ein hydraulischer Differenzdruck über einen Druckmodulator (41) erzeugt wird.
  9. Hubkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druckunterschied bzw. ein hydraulischer Differenzdruck durch Schaltventile in den Ölversorgungsleitungen (44, 45) erzeugt wird.
DE200410053225 2004-11-04 2004-11-04 Hubkolbenmaschine Withdrawn DE102004053225A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410053225 DE102004053225A1 (de) 2004-11-04 2004-11-04 Hubkolbenmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410053225 DE102004053225A1 (de) 2004-11-04 2004-11-04 Hubkolbenmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004053225A1 true DE102004053225A1 (de) 2006-05-11

Family

ID=36217114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410053225 Withdrawn DE102004053225A1 (de) 2004-11-04 2004-11-04 Hubkolbenmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004053225A1 (de)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008031992A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 Audi Ag Vorrichtung zum Verstellen und Arretieren einer Exzenterbuchse in einem Lagerauge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine
DE102012008783A1 (de) * 2012-04-28 2013-10-31 Audi Ag Brennkraftmaschine
DE102013105391A1 (de) * 2013-05-27 2014-11-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111617A1 (de) * 2013-10-22 2015-04-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111616A1 (de) * 2013-10-22 2015-04-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102015224908A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Kupplungsvorrichtung und Schaltvorrichtung
WO2017097934A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
WO2017097936A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
WO2017207617A1 (de) * 2016-05-31 2017-12-07 Avl List Gmbh Kurbelwelle für eine hubkolbenmaschine, hubkolbenmaschine und fahrzeug mit einer hubkolbenmaschine
DE102017107718A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Ventilmechanismus für eine längenverstellbare Pleuelstange
DE102017107698A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Pleuel mit Exzenter
DE102011111816B4 (de) * 2011-08-27 2021-07-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung mit Exzenter-Kolbenbolzen zur Erzielung eines variablen Verdichtungsverhältnisses in einem Hubkolbenmotor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03213629A (ja) * 1990-01-17 1991-09-19 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変圧縮比装置
JPH05280382A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd 内燃機関の圧縮比制御装置
JPH05340277A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変圧縮比装置の緩衝機構
DE4316719A1 (de) * 1993-05-19 1994-07-07 Bayerische Motoren Werke Ag Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine
EP0438121B1 (de) * 1990-01-17 1995-04-05 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Vorrichtung zum Ändern des Kompressionverhältnisses für Brennkraftmaschine
JPH1162647A (ja) * 1997-08-08 1999-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の可変圧縮比機構
DE10309651A1 (de) * 2003-03-06 2004-09-23 Daimlerchrysler Ag Hubkolbenmaschine
DE10309652A1 (de) * 2003-03-06 2004-09-23 Daimlerchrysler Ag Hubkolbenmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03213629A (ja) * 1990-01-17 1991-09-19 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変圧縮比装置
EP0438121B1 (de) * 1990-01-17 1995-04-05 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Vorrichtung zum Ändern des Kompressionverhältnisses für Brennkraftmaschine
JPH05280382A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd 内燃機関の圧縮比制御装置
JPH05340277A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変圧縮比装置の緩衝機構
DE4316719A1 (de) * 1993-05-19 1994-07-07 Bayerische Motoren Werke Ag Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine
JPH1162647A (ja) * 1997-08-08 1999-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の可変圧縮比機構
DE10309651A1 (de) * 2003-03-06 2004-09-23 Daimlerchrysler Ag Hubkolbenmaschine
DE10309652A1 (de) * 2003-03-06 2004-09-23 Daimlerchrysler Ag Hubkolbenmaschine

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008031992A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 Audi Ag Vorrichtung zum Verstellen und Arretieren einer Exzenterbuchse in einem Lagerauge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine
DE102008031992B4 (de) * 2008-07-07 2015-02-12 Audi Ag Vorrichtung zum Verstellen und Arretieren einer Exzenterbuchse in einem Lagerauge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine
DE102011111816B4 (de) * 2011-08-27 2021-07-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung mit Exzenter-Kolbenbolzen zur Erzielung eines variablen Verdichtungsverhältnisses in einem Hubkolbenmotor
DE102012008783A1 (de) * 2012-04-28 2013-10-31 Audi Ag Brennkraftmaschine
DE102012008783B4 (de) * 2012-04-28 2017-12-07 Audi Ag Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung
DE102013105391A1 (de) * 2013-05-27 2014-11-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013105391B4 (de) 2013-05-27 2021-12-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111617A1 (de) * 2013-10-22 2015-04-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111616A1 (de) * 2013-10-22 2015-04-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111617B4 (de) 2013-10-22 2021-12-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
DE102013111616B4 (de) 2013-10-22 2021-12-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Umschaltventil und Verbrennungsmotor mit einem solchen Umschaltventil
CN108291589A (zh) * 2015-12-10 2018-07-17 大众汽车有限公司 联结装置和切换装置
US10774885B2 (en) 2015-12-10 2020-09-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Clutch device and switching device
CN108368775A (zh) * 2015-12-10 2018-08-03 大众汽车有限公司 内燃机
DE102015224908A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Kupplungsvorrichtung und Schaltvorrichtung
WO2017097935A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Kupplungsvorrichtung und schaltvorrichtung
WO2017097934A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
WO2017097936A1 (de) * 2015-12-10 2017-06-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
CN108291589B (zh) * 2015-12-10 2020-06-16 大众汽车有限公司 联结装置和切换装置
CN108368775B (zh) * 2015-12-10 2020-07-03 大众汽车有限公司 内燃机
WO2017207617A1 (de) * 2016-05-31 2017-12-07 Avl List Gmbh Kurbelwelle für eine hubkolbenmaschine, hubkolbenmaschine und fahrzeug mit einer hubkolbenmaschine
DE102017107698A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Pleuel mit Exzenter
AT519798B1 (de) * 2017-04-10 2019-12-15 Avl List Gmbh Pleuel mit Exzenter
AT519798A3 (de) * 2017-04-10 2019-11-15 Avl List Gmbh Pleuel mit Exzenter
CN108691647A (zh) * 2017-04-10 2018-10-23 伊威斯发动机***有限责任两合公司 具有偏心件的连杆
DE102017107718A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Avl List Gmbh Ventilmechanismus für eine längenverstellbare Pleuelstange

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3323363C2 (de)
EP3234320B1 (de) Hydraulikventil zum schalten eines stellkolbens eines pleuels
DE1576093A1 (de) Hydraulischer Servomotor
DE102004053225A1 (de) Hubkolbenmaschine
DE4442965A1 (de) Ventiltrieb mit mechanischer Verriegelung
DE2829368C2 (de)
DE102019103998A1 (de) Pleuel einer Verbrennungskraftmaschine zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses
DE102005010453A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
EP0717173B1 (de) Stössel für ein schaltbares Ventil einer Brennkraftmaschine
AT521256B1 (de) Hydraulisches Steuerventil für eine längenverstellbare Pleuelstange mit geteilter Drainage
AT518208B1 (de) Umschaltventil zum steuern eines fluidstromes
DE102019107710A1 (de) Schaltvorrichtung für ein Kraftübertragungselement eines Kraftfahrzeugs
DE2339529A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpenverstellvorrichtung
DE4232191C1 (de) Vorrichtung zum Verstellen der Exzentrizität eines exzentrischen Radiallagers
AT521269B1 (de) Hydraulisches Steuerventil für eine längenverstellbare Pleuelstange mit zwei Steuerdruckräumen
DE3329801C2 (de)
DE102018122117B3 (de) Pleuel für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis
DE69105009T2 (de) Druckluftzylinder mit Verriegelungseinrichtung.
DE1675510A1 (de) Selbsttaetiges Hydraulik-Steuerventil
AT521675B1 (de) Hydraulisches Steuerventil für eine längenverstellbare Pleuelstange mit zwei stirnseitigen Steuerkolben
AT521268B1 (de) Längenverstellbare Pleuelstange mit hydraulischer Steuereinrichtung
DD211840A1 (de) Schalteinrichtung für Zahnrädergetriebe mit schrägverzahnten Rädern
AT518265A4 (de) Pleuelstange mit hydraulischem Klemmkeil
DE2321352A1 (de) Hydraulische schaltungsanordnung zum selbsttaetigen umschalten eines automatischen kraftfahrzeuggetriebes
DE10334206B4 (de) Ventileinheit

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8130 Withdrawal
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20110225