用於改變往復活塞式內燃機的氣缸單元的壓縮比的設備的製作方法

2023-11-03 18:55:28 3

本發明涉及一種用於改變往復活塞式內燃機的氣缸單元的壓縮比的設備，所述設備具有偏心套筒，所述偏心套筒可扭轉地設置在連杆的連杆軸承孔的容納孔中，並且包圍曲軸的曲柄銷，所述連杆軸承孔由連杆上部件和連杆下部件形成，其中偏心套筒優選能夠在兩個位置中閉鎖，所述位置在偏心套筒的環周方向上能夠優選彼此大致偏移180°，其中偏心套筒在容納孔中被可扭轉地引導。

背景技術：

用往復活塞式內燃機的壓縮比ε表示整個氣缸室的體積與壓縮室的體積之比。通過提高壓縮比，能夠提升往復活塞式內燃機的效率，進而整體上降低燃料消耗。然而，在外源點火的往復活塞式內燃機中，在滿負荷運行中，隨著壓縮比的提高，所述往復活塞式內燃機的爆震傾向上升。爆震為燃料空氣混合物的不受控的自燃。與之相對，能夠提高在部分負荷運行中的壓縮比，以提高相應的部分負荷效率，而不會由此出現之前提及的爆震，其中在所述部分負荷運行中進氣程度更小。因此，適當的是：往復活塞式內燃機在部分負荷運行中以相對高的壓縮比運行，並且在滿負荷運行中以相對於在部分負荷運行中降低的壓縮比運行。

此外，對於具有外源點火裝置的增壓的往復活塞式內燃機而言，改變壓縮比是尤其有利的，因為在所述往復活塞式內燃機中，關於增壓整體上預設低的壓縮比，其中能夠提高壓縮，以便改進在相應的發動機特徵曲線的不利的範圍內的熱力學效率。此外，存在如下可行性：通常根據往復活塞式內燃機的其他運行參數來改變壓縮比，所述其他運行參數例如是機動車的行駛狀態、內燃機的工作點、爆震傳感器的信號、排氣值等。

從現有技術中還已知如下設備，所述設備調節活塞銷和曲軸的曲柄銷之間的間距。在此，其為不同的設備，即，是能夠用於相對於連杆改變活塞方位的設備，或者是相對於曲軸改變連杆方位的設備。

在權利要求1的前序部分中所描述的類型的、用於改變往復活塞式內燃機的壓縮比的設備從DE 197 03 948 A1中已知。據此，連杆經由連杆軸承孔的孔部來容納偏心的外罩，所述連杆在其連杆軸承孔的區域中被分割。所述外罩藉助圓柱形的外環周面在連杆軸承孔的內壁上引導，並且明顯地構成為滑動軸承。在外罩的內環周面上，外罩以滑動方式在往復活塞式內燃機的曲軸的曲柄銷上引導。外罩在連杆軸承孔的孔部中的扭轉應自動進行。應通過作用於所述外罩上的力來觸發偏心外罩的這種運動，所述力從曲軸的或連杆運動的扭轉中產生。此外，偏心的外罩在其端部處設有法蘭，所述法蘭搭接連杆軸承孔並且具有沿環周方向偏移180°的閉鎖凹部。設在連杆上的閉鎖單元經由曲線區段來操作，使得在外罩相應扭轉之後，所述閉鎖單元可選地接合到一個或另一閉鎖凹部中。

此外，從DE 10 2008 032 665 A1中已知用於改變內燃機的壓縮比的設備，其中偏心套筒同樣應設置在曲軸的相應的曲柄銷上。該偏心套筒在其端部處具有法蘭，所述法蘭設有外齒部。經由所述外齒部和齒輪實現一種用於偏心套筒的機械驅動系統，其中所述齒輪設置在曲軸的曲柄臂中並且在驅動側和從動側與外齒部相關聯，其中在齒輪之間設置有與曲軸同軸的調節軸。在此，應由調節軸通過超越離合器驅動齒輪。

技術實現要素：

本發明的目的是：引起偏心套筒在連杆軸承孔的孔部中在閉鎖位置之間有針對性地扭轉。

所述目的通過獨立權利要求1的特徵部分中的特徵來實現。有利的設計方案在其從屬權利要求中描述，所述從屬權利要求能夠分別就本身而言或者以彼此間不同的組合成為本發明的一個方面。

據此，應在偏心套筒的外部的殼面和連杆軸承孔的容納孔之間設置超越離合器。該超越離合器防止：偏心套筒由於慣性力或燃氣壓力以及由旋轉的曲柄銷產生的力矩以相反的轉動方向進行短暫轉動運動。轉動方向反轉能夠在如下工作活塞的上止點或下止點的區域中實現，因為力矩作用於偏心套筒，所述力矩能夠具有正的或負的數值，其中所述工作活塞與連杆連接。因此，相應的偏心套筒沒有被扭轉至其如下另外的位置中，所述另外的位置用於改變氣缸單元的壓縮比。這最終引起：氣缸單元中的一些以高壓縮比運行，並且氣缸單元中的一些以低壓縮比運行。該缺點根據本發明能夠通過如下方式消除：設置在偏心套筒和連杆孔之間的超越離合器僅還允許沿一個轉動方向有針對性地進行轉動運動。

與之相對，根據DE 197 03 948 A1的偏心的外罩直接地設置在連杆軸承孔的容納孔中。因此，不發生外罩沿一個轉動方向有針對性的扭轉。在根據DE 10 2008 032 665 A1的設備中，儘管設有超越離合器，但是，所述超越離合器位於被驅動的齒輪和各個調節軸之間。

在本發明的另一設計方案中，超越離合器構成為滾柱式超越離合器。所述滾柱式超越離合器的相應的夾緊滾柱構成為圓柱形，並且與夾緊斜坡共同作用，所述夾緊斜坡設置在偏心套筒的外部的殼面上。只要阻擋效果足夠，就也能夠代替圓柱形的夾緊滾柱設置球。替選於應用滾柱式超越離合器，也存在如下可行性：設有夾緊體超越離合器，其中內部的阻擋面還有外部的阻擋面都構成為圓柱形。因此，偏心套筒的外環周面不像在滾柱式超越離合器中那樣設有夾緊斜坡。

此外，在應用滾柱式超越離合器時提出：所述滾柱式超越離合器的夾緊滾柱在保持架中引導，並且偏心套筒和保持架分別由兩個半殼組成。在保持架的兩個部件的半殼狀的構成中，所述部件能夠在其兩個端部處分別在一側構成為燕尾形，並且在另一側設有容納開口。在保持架安裝好的狀態下，一個半殼的燕尾狀的端部件接合到另一半殼的相應的開口中，使得半殼相互引導。保持架也能夠一件式地構成，並且在此僅在如下部位處切口，使得所述保持架能夠向上彎曲，以安裝到偏心套筒上。在此，所述保持架優選具有彎曲部位和保持架鎖。

此外提出，在超越離合器兩側構成滾動軸承或滑動軸承，經由滾動軸承或滑動軸承，相對於容納孔支承偏心套筒。由此，偏心輪應沿未被阻擋的轉動方向平穩地在容納孔中引導，使得相應的調節能夠在沒有特別的輔助措施的情況下在往復活塞式內燃機運行期間進行。

在本發明的另一設計方案中提出：偏心套筒設有徑向向外伸展的側板，所述側板在連杆下部件的和連杆上部件的兩個軸向定向的端面上滑動引導。在所述側板上能夠構成閉鎖開口，所述側板具有圓形法蘭的形狀，所述閉鎖開口在偏心套筒的環周上相對彼此偏移180°。在此，將閉鎖元件可移動地設置在引導孔中，所述引導孔平行於連杆軸承殼體的容納孔，所述閉鎖元件能夠可選地移動到閉鎖開口中的一個中。所述閉鎖分別在偏心套筒用於低壓縮比和高壓縮比的兩個位置中實現。

此外，替選於超越離合器作為滾柱式超越離合器或夾緊體超越離合器的所提出的設計方案，提出：所述超越離合器構成為抱簧式超越離合器，其中至少一個抱簧的一個端部耦聯到連杆軸承孔上。例如，抱簧的所述端部能夠固定在連杆上部件和連杆下部件之間的分型面中。抱簧的另一端部被推移到偏心輪上。在此重要的是：螺旋線狀伸展的抱簧能夠經由曲軸的拐彎部或曲柄銷安裝。對此提出：抱簧的橫截面選擇成，使得矩形帶沿可向上彎曲的方向更薄弱地構成，進而能夠置於曲柄銷之上。如果第一螺圈移動經過曲柄銷，那麼能夠將其餘抱簧纏繞到曲柄銷上。抱簧與形狀或力配合的超越離合器相比所具有的優點是：抱簧能夠吸收顯著更高的過載。

此外，在本文中提出：抱簧式超越離合器由兩個抱簧構成，所述抱簧的螺旋狀伸展的螺圈彼此平行地伸展。

最後提出：抱簧式超越離合器設置在環形的凹部中，所述凹部在連杆上部件和連杆下部件之內延伸，並且具有矩形的橫截面。替選於此，也存在如下可行性：將相應構成的容納部設置在偏心套筒中。結合所述抱簧式超越離合器，偏心套筒也能夠構成為，使得偏心套筒通過閉鎖機構能夠相對於連杆軸承孔固定在兩個彼此偏移180°的位置中，所述閉鎖機構軸向於曲柄銷、即平行於曲柄銷運動，或者相對於曲柄銷徑向地運動。

本發明不限制於獨立權利要求1的特徵與其從屬權利要求的特徵的組合。此外，其他的可行性、各個特徵、尤其如果其從權利要求、實施例的如下描述或直接從附圖中得出的話，就彼此組合。此外，在任何情況下，權利要求通過使用附圖標記而對附圖進行的參引都不將本發明的保護範圍限制於所示出的實施例。

附圖說明

為了進一步闡述本發明，參考附圖，在所述附圖中簡化地示出多個不同的實施例。其示出：

圖1示出曲軸與連杆的部分視圖的立體圖，所述連杆設置在曲柄銷上並且容納工作活塞，所述連杆在其推桿下部件的區域中被剖開，

圖2示出連杆的部分視圖和貫穿曲柄銷以及凸輪的部分剖面圖，

圖3示出偏心套筒的立體圖，所述偏心套筒在外部的殼面上容納滾柱式超越離合器，

圖4示出具有滾柱式超越離合器的偏心套筒，

圖5示出滾柱式超越離合器，滾動軸承在兩側與所述滾柱式超越離合器相關聯，

圖6示出設有滾柱式超越離合器的偏心套筒的立體圖，

圖7示出為滾柱式超越離合器設置的保持架的立體圖，

圖7A示出為滾柱式超越離合器設置的保持架的另一變型形式的立體圖，

圖7B示出圖7A中的放大的部分VII b，

圖7C示出圖7A中的放大的部分VII c，

圖8示出縱向剖開的連杆的立體圖，其中在連杆孔和偏心套筒之間設置有抱簧式超越離合器，

圖9示出圖7中示出的連杆的連杆軸承孔的放大圖，

圖10示出用於闡明抱簧在曲軸的曲柄銷上的安裝的立體圖，

圖11示出由兩個相互纏繞的抱簧製造的抱簧式超越離合器，並且

圖12示出偏心套筒的部分視圖的縱截面圖，所述偏心套筒設有雙重纏繞的抱簧式超越離合器並且在所述偏心套筒的兩側設有滾動軸承。

具體實施方式

在圖1中，用1表示往復活塞式內燃機的曲軸，僅示出所述曲軸的由四個曲柄臂2、3、4和5構成的子部段。曲柄臂2和5在此為了平衡重量設有配重6，並且就此而言與曲柄臂3和4不同。此外，在曲柄臂2和3之間構成用於容納未詳細示出的連杆的曲柄銷7，而曲柄臂3和4在主軸承銷8的兩側伸展，曲軸1經由主軸承銷支承在活塞往復式內燃的未示出的曲柄殼體中。最後，在兩個曲柄臂4和5之間又設有曲柄銷，但是所述曲柄銷在該視圖中不可見，因為連杆9設置在所述曲柄銷上。由於曲軸1的彎曲，該不可見的曲柄銷與曲柄銷7相比佔據不同的部位。

該連杆9由連杆上部件10和連杆下部件11構成，所述連杆上部件和連杆下部件經由螺栓12彼此連接。連杆上部件10在其背離連杆下部件11的端部處具有工作活塞13，所述工作活塞經由活塞銷14、經由未詳細示出的活塞銷軸承以及連杆孔固定在連杆上部件10上。連杆上部件10和連杆下部件11之間的分型面15經過連杆軸承孔，所述連杆軸承孔在圖1的立體圖中同樣不可見，因為如已經說明的那樣，連杆9安裝在曲軸1的相應的曲柄銷上。

偏心套筒16設置在該連杆軸承孔中，所述偏心套筒具有向外伸展的側板17和18。經由側板17和18，在連杆上部件10上還有在連杆下部件11上，在端側引導偏心套筒16。從貫穿根據圖1的連杆下部件11的部分剖視圖中得出：圓柱形的閉鎖元件19以可軸向移動的方式設置，軸向即平行於曲軸1的縱軸線。該閉鎖元件19具有徑向伸展的圓柱形的帶動件20，所述帶動件有時、即在工作活塞13的下止點的區域中接合到凸輪22的帶動槽21中。該凸輪22以沿曲軸1的縱向方向可移動地的方式設置，並且相應地經由未示出的調節機構來移動，所述凸輪設置在往復活塞式內燃機的油底殼中。因此，所述凸輪能夠經由其帶動槽21朝向兩個側板之一17或18的方向移動閉鎖元件19，所述帶動槽容納帶動件20。帶動槽21能夠在用於帶動件20的進入區域中擴寬，並且朝離開區域連續變細，以便補償可能的公差。

在每個側板中存在閉鎖孔，閉鎖元件19能夠移動到所述閉鎖孔中。在圖1中，閉鎖元件19的相應的端部處於側板17的閉鎖孔23中。結合下面的圖3、4和6，還會詳細研究側板17的該閉鎖孔23相對於設在側板18中的閉鎖孔的相應的方位。

在圖2中示出連杆9在連杆軸承孔24的區域中的部段，所述連杆軸承孔通過整個連杆下部件11的端部部段和連杆上部件10的端部部段的半殼狀構造形成。連杆上部件10和連杆下部件11經由螺栓相互固定，並且共同形成容納孔25。在該容納孔25中設置有偏心套筒16，所述偏心套筒因此可扭轉地在容納孔25中引導。此外，偏心套筒16由兩個半殼16a和16b構成，其中因此，偏心套筒的兩個側板17和18也以相應方式與所述半殼關聯，並且構成為用17a、17b以及18a、18b表示的圓環部段。但在圖2中，僅可見側板17，從而也僅示出一半圓環部段17a。

為了說明布置，在圖2中示出連杆軸承孔24的半剖圖，使得閉鎖元件19與帶動件20在連杆下部件11中的布置可見。閉鎖元件19具有鎖止輪廓26，所述鎖止輪廓與彈簧加載的鎖止球27共同作用。此外，能夠從圖2中獲知凸輪22的布置和其與帶動件22的共同作用。

如還從圖3中得出：在偏心套筒16的外部的殼面28上設置有超越離合器29，所述超越離合器在該情況下構成為滾柱式超越離合器30。為了該目的，偏心套筒16的外部的殼面28設有徑向傾斜向外伸展的夾緊斜坡，所述夾緊斜坡在圖3中未詳細地示出。此外，從該視圖中得出：偏心套筒16在其外部的殼面28的軸向部段處，為了形成滑動支承而設有滑動面31和32。兩個側板17和18具有閉鎖孔23和33，所述閉鎖孔彼此偏移180°，所述側板與偏心套筒16的空心圓柱形部段共同地半分成子部段17a和17b以及18a和18b。滾柱式超越離合器的夾緊滾柱30a可扭轉地在保持架34中引導。此外，根據圖3的設計方案具有帶動件20a，所述帶動件設有矩形橫截面。在該情況下，凸輪22設有帶動槽21a，所述帶動槽在用於帶動件20a的進入區域中相對寬地構成，並且朝離開區域連續變細，從而能夠補償公差。

如已經結合圖2闡述的，偏心套筒16設置在連杆軸承孔24的容納孔25中，其中側板17和18以滑動的方式在連杆軸承孔24的端面處引導。此外，偏心套筒16經由滑動面31和32以及滾柱式超越離合器30在容納孔25中引導。滾柱式超越離合器30用於：使偏心套筒16相對於連杆軸承孔24僅能沿一個轉動方向扭轉，而在滾柱式超越離合器30的另一轉動方向上阻止轉動運動。

從圖4中還得出滾柱式超越離合器30在偏心套筒16的外部的殼面28上的布置，所述滾柱式超越離合器具有保持架34。在此，偏心套筒16在如下位置中示出，在所述位置中可見閉鎖孔33。

在圖5中示出保持架42的替選的構成方案，所述保持架在中部區域中構成，以容納滾柱式超越離合器30的夾緊滾柱30a，並且在該區域旁邊具有用於容納圓柱形的滾動體44的凹口43。因此，在滾柱式超越離合器30的兩側實現滾動支承。

關於偏心套筒的構成參考圖6，所述圖6示出所述偏心套筒的另一立體圖，其中可見側板17的閉鎖孔23。偏心套筒16在其內殼面35上構成為滑動軸承36，連杆9經由所述滑動軸承支承在曲軸1的相應的曲柄銷上。

圖7示出保持架34，所述保持架由保持架半部34a和34b構成，並且設置用於容納滾柱式超越離合器30的夾緊滾柱30a。在此，保持架端部經由保持架鎖37和38來相互引導。每個所述保持架鎖37和38由端部件39和端部件41構成，所述端部件39構成為燕尾形件，並且所述端部件41具有容納開口40。保持架半部34a和34b因此能夠相對彼此實施沿徑向的互補運動。

保持架34的另一設計實施例在圖7A中結合圖7B和7C示出。該保持架34一件式構成，並且具有彎曲部位34c以及保持架鎖34d。

根據按照圖8的另一根據本發明的設計例子，連杆45應由連杆上部件46和連杆下部件47構成，其中在連杆上部件46的端部處構成有活塞銷軸承48。此外，連杆45具有連杆軸承孔49，在所述連杆軸承孔的容納孔50中可轉動地引導偏心套筒51。連杆下部件47和連杆上部件46在容納孔50的區域中設有凹部52，所述凹部具有矩形橫截面，所述凹部因此在外部的殼面53處包圍偏心套筒51。

如從圖8結合圖9得出：在該凹部之內設置有抱簧式超越離合器54，所述抱簧式超越離合器因此在偏心套筒的外部的殼面53處包圍偏心套筒51。相應的抱簧55在此在其一端固定在連杆軸承孔49上。相應的抱簧式超越離合器54實現偏心套筒51相對於連杆軸承孔49沿一個轉動方向扭轉，並且防止沿另一轉動方向的扭轉。偏心套筒51在該情況下整體構成為空心圓柱形，即沒有側板。

在連杆下部件47中設有引導孔56，在所述引導孔中設有滑杆57。滑杆57具有端部部段58和59，在所述端部部段中，所述滑杆設有凹部或減小的直徑。此外，在活塞下部件中設有操作銷60和61，所述操作銷相對於滑杆57徑向地伸展。所述操作銷60和61與鎖銷62和63共同作用，所述鎖銷設置在偏心套筒51的徑向的閉鎖開口64和65中。在此，閉鎖開口64和65優選構成為盲孔，鎖銷經由彈簧66和67支撐在所述盲孔中，其中所述閉鎖開口位於偏心套筒51的軸向彼此偏移的環周軌道上。滑杆57在此同樣具有帶動件68，所述帶動件以與圖1中示出相同的方式經由可沿軸向方向移動的凸輪操作。

如果滑杆57具有如下位置，在所述位置中相應的操作銷60或61位於端部部段58或59中的一個中，那麼相應的鎖銷62或63從閉鎖開口64或65中離開，並因此將偏心套筒51相對於連杆軸承孔49閉鎖。根據圖9，示出了鎖銷62從閉鎖開口64中離開的情況。

另外的圖10示出軸端68，根據所述附圖示出抱簧69在曲柄銷上的安裝。據此，抱簧69的一個端部圍繞軸端68引導，並且隨後繼續圍繞軸端68纏繞。因為偏心套筒51根據圖8和9由半殼51a和51b構成，並且所述半殼不具有側板，所以所述半殼51a和51b隨後接入抱簧69和相應的曲柄銷之間。

根據圖11提出：抱簧式超越離合器54除了已經提出的抱簧69之外具有另一抱簧70，並且這兩個抱簧69和70螺旋形地相互嵌接纏繞。

根據圖12，偏心套筒51以上面提出的方式設有雙重纏繞的抱簧式超越離合器54，在所述抱簧式超越離合器旁在兩側設有滾動軸承71和72。代替兩個滾動軸承，也能夠設有滑動軸承。

附圖標記列表

1 曲軸

2 曲柄臂

3 曲柄臂

4 曲柄臂

5 曲柄臂

6 配重

7 曲柄銷

8 主軸承銷

9 連杆

10 連杆上部件

11 連杆下部件

12 螺栓

13 工作活塞

14 活塞銷

15 分型面

16 偏心套筒

16a 16的半殼

16b 16的半殼

17 側板

17a 17的子部段

17b 17的子部段

18 側板

18a 18的子部段

18b 18的子部段

19 閉鎖元件

20 帶動件

21 帶動槽

22 凸輪

23 閉鎖孔

24 連杆軸承孔

25 容納孔

26 鎖止輪廓

27 鎖止球

28 16的外部的殼面

29 超越離合器

30 滾柱式超越離合器

30a 30的夾緊滾柱

31 滑動面

32 滑動面

33 閉鎖孔

34 保持架

34a 34的半殼

34b 34的半殼

34c 34的彎曲部位

34d 保持架鎖

35 內殼面

36 滑動軸承

37 保持架鎖

38 保持架鎖

39 34a和34b的燕尾狀的端部件

40 容納開口

41 34a和34b的端部件

42 保持架

43 凹口

44 圓柱形的滾動體

45 連杆

46 連杆上部件

47 連杆下部件

48 活塞銷軸承

49 連杆軸承孔

50 容納孔

51 偏心套筒

52 凹部

53 外部的殼面

54 抱簧式超越離合器

55 抱簧

56 引導孔

57 滑杆

58 端部部段

59 端部部段

60 操作銷

61 操作銷

62 鎖銷

63 鎖銷

64 閉鎖開口

65 閉鎖開口

66 彈簧

67 彈簧

68 軸端

69 抱簧

70 抱簧

71 滾動軸承

72 滾動軸承