用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备的制作方法

本发明涉及一种用于改变往复活塞式内燃机的气缸单元的压缩比的设备，所述设备具有偏心套筒，所述偏心套筒可扭转地设置在连杆的连杆轴承孔的容纳孔中，并且包围曲轴的曲柄销，所述连杆轴承孔由连杆上部件和连杆下部件形成，其中偏心套筒优选能够在两个位置中闭锁，所述位置在偏心套筒的环周方向上能够优选彼此大致偏移180°，其中偏心套筒在容纳孔中被可扭转地引导。

背景技术：

用往复活塞式内燃机的压缩比ε表示整个气缸室的体积与压缩室的体积之比。通过提高压缩比，能够提升往复活塞式内燃机的效率，进而整体上降低燃料消耗。然而，在外源点火的往复活塞式内燃机中，在满负荷运行中，随着压缩比的提高，所述往复活塞式内燃机的爆震倾向上升。爆震为燃料空气混合物的不受控的自燃。与之相对，能够提高在部分负荷运行中的压缩比，以提高相应的部分负荷效率，而不会由此出现之前提及的爆震，其中在所述部分负荷运行中进气程度更小。因此，适当的是：往复活塞式内燃机在部分负荷运行中以相对高的压缩比运行，并且在满负荷运行中以相对于在部分负荷运行中降低的压缩比运行。

此外，对于具有外源点火装置的增压的往复活塞式内燃机而言，改变压缩比是尤其有利的，因为在所述往复活塞式内燃机中，关于增压整体上预设低的压缩比，其中能够提高压缩，以便改进在相应的发动机特征曲线的不利的范围内的热力学效率。此外，存在如下可行性：通常根据往复活塞式内燃机的其他运行参数来改变压缩比，所述其他运行参数例如是机动车的行驶状态、内燃机的工作点、爆震传感器的信号、排气值等。

从现有技术中还已知如下设备，所述设备调节活塞销和曲轴的曲柄销之间的间距。在此，其为不同的设备，即，是能够用于相对于连杆改变活塞方位的设备，或者是相对于曲轴改变连杆方位的设备。

在权利要求1的前序部分中所描述的类型的、用于改变往复活塞式内燃机的压缩比的设备从DE 197 03 948 A1中已知。据此，连杆经由连杆轴承孔的孔部来容纳偏心的外罩，所述连杆在其连杆轴承孔的区域中被分割。所述外罩借助圆柱形的外环周面在连杆轴承孔的内壁上引导，并且明显地构成为滑动轴承。在外罩的内环周面上，外罩以滑动方式在往复活塞式内燃机的曲轴的曲柄销上引导。外罩在连杆轴承孔的孔部中的扭转应自动进行。应通过作用于所述外罩上的力来触发偏心外罩的这种运动，所述力从曲轴的或连杆运动的扭转中产生。此外，偏心的外罩在其端部处设有法兰，所述法兰搭接连杆轴承孔并且具有沿环周方向偏移180°的闭锁凹部。设在连杆上的闭锁单元经由曲线区段来操作，使得在外罩相应扭转之后，所述闭锁单元可选地接合到一个或另一闭锁凹部中。

此外，从DE 10 2008 032 665 A1中已知用于改变内燃机的压缩比的设备，其中偏心套筒同样应设置在曲轴的相应的曲柄销上。该偏心套筒在其端部处具有法兰，所述法兰设有外齿部。经由所述外齿部和齿轮实现一种用于偏心套筒的机械驱动系统，其中所述齿轮设置在曲轴的曲柄臂中并且在驱动侧和从动侧与外齿部相关联，其中在齿轮之间设置有与曲轴同轴的调节轴。在此，应由调节轴通过超越离合器驱动齿轮。

技术实现要素：

本发明的目的是：引起偏心套筒在连杆轴承孔的孔部中在闭锁位置之间有针对性地扭转。

所述目的通过独立权利要求1的特征部分中的特征来实现。有利的设计方案在其从属权利要求中描述，所述从属权利要求能够分别就本身而言或者以彼此间不同的组合成为本发明的一个方面。

据此，应在偏心套筒的外部的壳面和连杆轴承孔的容纳孔之间设置超越离合器。该超越离合器防止：偏心套筒由于惯性力或燃气压力以及由旋转的曲柄销产生的力矩以相反的转动方向进行短暂转动运动。转动方向反转能够在如下工作活塞的上止点或下止点的区域中实现，因为力矩作用于偏心套筒，所述力矩能够具有正的或负的数值，其中所述工作活塞与连杆连接。因此，相应的偏心套筒没有被扭转至其如下另外的位置中，所述另外的位置用于改变气缸单元的压缩比。这最终引起：气缸单元中的一些以高压缩比运行，并且气缸单元中的一些以低压缩比运行。该缺点根据本发明能够通过如下方式消除：设置在偏心套筒和连杆孔之间的超越离合器仅还允许沿一个转动方向有针对性地进行转动运动。

与之相对，根据DE 197 03 948 A1的偏心的外罩直接地设置在连杆轴承孔的容纳孔中。因此，不发生外罩沿一个转动方向有针对性的扭转。在根据DE 10 2008 032 665 A1的设备中，尽管设有超越离合器，但是，所述超越离合器位于被驱动的齿轮和各个调节轴之间。

在本发明的另一设计方案中，超越离合器构成为滚柱式超越离合器。所述滚柱式超越离合器的相应的夹紧滚柱构成为圆柱形，并且与夹紧斜坡共同作用，所述夹紧斜坡设置在偏心套筒的外部的壳面上。只要阻挡效果足够，就也能够代替圆柱形的夹紧滚柱设置球。替选于应用滚柱式超越离合器，也存在如下可行性：设有夹紧体超越离合器，其中内部的阻挡面还有外部的阻挡面都构成为圆柱形。因此，偏心套筒的外环周面不像在滚柱式超越离合器中那样设有夹紧斜坡。

此外，在应用滚柱式超越离合器时提出：所述滚柱式超越离合器的夹紧滚柱在保持架中引导，并且偏心套筒和保持架分别由两个半壳组成。在保持架的两个部件的半壳状的构成中，所述部件能够在其两个端部处分别在一侧构成为燕尾形，并且在另一侧设有容纳开口。在保持架安装好的状态下，一个半壳的燕尾状的端部件接合到另一半壳的相应的开口中，使得半壳相互引导。保持架也能够一件式地构成，并且在此仅在如下部位处切口，使得所述保持架能够向上弯曲，以安装到偏心套筒上。在此，所述保持架优选具有弯曲部位和保持架锁。

此外提出，在超越离合器两侧构成滚动轴承或滑动轴承，经由滚动轴承或滑动轴承，相对于容纳孔支承偏心套筒。由此，偏心轮应沿未被阻挡的转动方向平稳地在容纳孔中引导，使得相应的调节能够在没有特别的辅助措施的情况下在往复活塞式内燃机运行期间进行。

在本发明的另一设计方案中提出：偏心套筒设有径向向外伸展的侧板，所述侧板在连杆下部件的和连杆上部件的两个轴向定向的端面上滑动引导。在所述侧板上能够构成闭锁开口，所述侧板具有圆形法兰的形状，所述闭锁开口在偏心套筒的环周上相对彼此偏移180°。在此，将闭锁元件可移动地设置在引导孔中，所述引导孔平行于连杆轴承壳体的容纳孔，所述闭锁元件能够可选地移动到闭锁开口中的一个中。所述闭锁分别在偏心套筒用于低压缩比和高压缩比的两个位置中实现。

此外，替选于超越离合器作为滚柱式超越离合器或夹紧体超越离合器的所提出的设计方案，提出：所述超越离合器构成为抱簧式超越离合器，其中至少一个抱簧的一个端部耦联到连杆轴承孔上。例如，抱簧的所述端部能够固定在连杆上部件和连杆下部件之间的分型面中。抱簧的另一端部被推移到偏心轮上。在此重要的是：螺旋线状伸展的抱簧能够经由曲轴的拐弯部或曲柄销安装。对此提出：抱簧的横截面选择成，使得矩形带沿可向上弯曲的方向更薄弱地构成，进而能够置于曲柄销之上。如果第一螺圈移动经过曲柄销，那么能够将其余抱簧缠绕到曲柄销上。抱簧与形状或力配合的超越离合器相比所具有的优点是：抱簧能够吸收显著更高的过载。

此外，在本文中提出：抱簧式超越离合器由两个抱簧构成，所述抱簧的螺旋状伸展的螺圈彼此平行地伸展。

最后提出：抱簧式超越离合器设置在环形的凹部中，所述凹部在连杆上部件和连杆下部件之内延伸，并且具有矩形的横截面。替选于此，也存在如下可行性：将相应构成的容纳部设置在偏心套筒中。结合所述抱簧式超越离合器，偏心套筒也能够构成为，使得偏心套筒通过闭锁机构能够相对于连杆轴承孔固定在两个彼此偏移180°的位置中，所述闭锁机构轴向于曲柄销、即平行于曲柄销运动，或者相对于曲柄销径向地运动。

本发明不限制于独立权利要求1的特征与其从属权利要求的特征的组合。此外，其他的可行性、各个特征、尤其如果其从权利要求、实施例的如下描述或直接从附图中得出的话，就彼此组合。此外，在任何情况下，权利要求通过使用附图标记而对附图进行的参引都不将本发明的保护范围限制于所示出的实施例。

附图说明

为了进一步阐述本发明，参考附图，在所述附图中简化地示出多个不同的实施例。其示出：

图1示出曲轴与连杆的部分视图的立体图，所述连杆设置在曲柄销上并且容纳工作活塞，所述连杆在其推杆下部件的区域中被剖开，

图2示出连杆的部分视图和贯穿曲柄销以及凸轮的部分剖面图，

图3示出偏心套筒的立体图，所述偏心套筒在外部的壳面上容纳滚柱式超越离合器，

图4示出具有滚柱式超越离合器的偏心套筒，

图5示出滚柱式超越离合器，滚动轴承在两侧与所述滚柱式超越离合器相关联，

图6示出设有滚柱式超越离合器的偏心套筒的立体图，

图7示出为滚柱式超越离合器设置的保持架的立体图，

图7A示出为滚柱式超越离合器设置的保持架的另一变型形式的立体图，

图7B示出图7A中的放大的部分VII b，

图7C示出图7A中的放大的部分VII c，

图8示出纵向剖开的连杆的立体图，其中在连杆孔和偏心套筒之间设置有抱簧式超越离合器，

图9示出图7中示出的连杆的连杆轴承孔的放大图，

图10示出用于阐明抱簧在曲轴的曲柄销上的安装的立体图，

图11示出由两个相互缠绕的抱簧制造的抱簧式超越离合器，并且

图12示出偏心套筒的部分视图的纵截面图，所述偏心套筒设有双重缠绕的抱簧式超越离合器并且在所述偏心套筒的两侧设有滚动轴承。

具体实施方式

在图1中，用1表示往复活塞式内燃机的曲轴，仅示出所述曲轴的由四个曲柄臂2、3、4和5构成的子部段。曲柄臂2和5在此为了平衡重量设有配重6，并且就此而言与曲柄臂3和4不同。此外，在曲柄臂2和3之间构成用于容纳未详细示出的连杆的曲柄销7，而曲柄臂3和4在主轴承销8的两侧伸展，曲轴1经由主轴承销支承在活塞往复式内燃的未示出的曲柄壳体中。最后，在两个曲柄臂4和5之间又设有曲柄销，但是所述曲柄销在该视图中不可见，因为连杆9设置在所述曲柄销上。由于曲轴1的弯曲，该不可见的曲柄销与曲柄销7相比占据不同的部位。

该连杆9由连杆上部件10和连杆下部件11构成，所述连杆上部件和连杆下部件经由螺栓12彼此连接。连杆上部件10在其背离连杆下部件11的端部处具有工作活塞13，所述工作活塞经由活塞销14、经由未详细示出的活塞销轴承以及连杆孔固定在连杆上部件10上。连杆上部件10和连杆下部件11之间的分型面15经过连杆轴承孔，所述连杆轴承孔在图1的立体图中同样不可见，因为如已经说明的那样，连杆9安装在曲轴1的相应的曲柄销上。

偏心套筒16设置在该连杆轴承孔中，所述偏心套筒具有向外伸展的侧板17和18。经由侧板17和18，在连杆上部件10上还有在连杆下部件11上，在端侧引导偏心套筒16。从贯穿根据图1的连杆下部件11的部分剖视图中得出：圆柱形的闭锁元件19以可轴向移动的方式设置，轴向即平行于曲轴1的纵轴线。该闭锁元件19具有径向伸展的圆柱形的带动件20，所述带动件有时、即在工作活塞13的下止点的区域中接合到凸轮22的带动槽21中。该凸轮22以沿曲轴1的纵向方向可移动地的方式设置，并且相应地经由未示出的调节机构来移动，所述凸轮设置在往复活塞式内燃机的油底壳中。因此，所述凸轮能够经由其带动槽21朝向两个侧板之一17或18的方向移动闭锁元件19，所述带动槽容纳带动件20。带动槽21能够在用于带动件20的进入区域中扩宽，并且朝离开区域连续变细，以便补偿可能的公差。

在每个侧板中存在闭锁孔，闭锁元件19能够移动到所述闭锁孔中。在图1中，闭锁元件19的相应的端部处于侧板17的闭锁孔23中。结合下面的图3、4和6，还会详细研究侧板17的该闭锁孔23相对于设在侧板18中的闭锁孔的相应的方位。

在图2中示出连杆9在连杆轴承孔24的区域中的部段，所述连杆轴承孔通过整个连杆下部件11的端部部段和连杆上部件10的端部部段的半壳状构造形成。连杆上部件10和连杆下部件11经由螺栓相互固定，并且共同形成容纳孔25。在该容纳孔25中设置有偏心套筒16，所述偏心套筒因此可扭转地在容纳孔25中引导。此外，偏心套筒16由两个半壳16a和16b构成，其中因此，偏心套筒的两个侧板17和18也以相应方式与所述半壳关联，并且构成为用17a、17b以及18a、18b表示的圆环部段。但在图2中，仅可见侧板17，从而也仅示出一半圆环部段17a。

为了说明布置，在图2中示出连杆轴承孔24的半剖图，使得闭锁元件19与带动件20在连杆下部件11中的布置可见。闭锁元件19具有锁止轮廓26，所述锁止轮廓与弹簧加载的锁止球27共同作用。此外，能够从图2中获知凸轮22的布置和其与带动件22的共同作用。

如还从图3中得出：在偏心套筒16的外部的壳面28上设置有超越离合器29，所述超越离合器在该情况下构成为滚柱式超越离合器30。为了该目的，偏心套筒16的外部的壳面28设有径向倾斜向外伸展的夹紧斜坡，所述夹紧斜坡在图3中未详细地示出。此外，从该视图中得出：偏心套筒16在其外部的壳面28的轴向部段处，为了形成滑动支承而设有滑动面31和32。两个侧板17和18具有闭锁孔23和33，所述闭锁孔彼此偏移180°，所述侧板与偏心套筒16的空心圆柱形部段共同地半分成子部段17a和17b以及18a和18b。滚柱式超越离合器的夹紧滚柱30a可扭转地在保持架34中引导。此外，根据图3的设计方案具有带动件20a，所述带动件设有矩形横截面。在该情况下，凸轮22设有带动槽21a，所述带动槽在用于带动件20a的进入区域中相对宽地构成，并且朝离开区域连续变细，从而能够补偿公差。

如已经结合图2阐述的，偏心套筒16设置在连杆轴承孔24的容纳孔25中，其中侧板17和18以滑动的方式在连杆轴承孔24的端面处引导。此外，偏心套筒16经由滑动面31和32以及滚柱式超越离合器30在容纳孔25中引导。滚柱式超越离合器30用于：使偏心套筒16相对于连杆轴承孔24仅能沿一个转动方向扭转，而在滚柱式超越离合器30的另一转动方向上阻止转动运动。

从图4中还得出滚柱式超越离合器30在偏心套筒16的外部的壳面28上的布置，所述滚柱式超越离合器具有保持架34。在此，偏心套筒16在如下位置中示出，在所述位置中可见闭锁孔33。

在图5中示出保持架42的替选的构成方案，所述保持架在中部区域中构成，以容纳滚柱式超越离合器30的夹紧滚柱30a，并且在该区域旁边具有用于容纳圆柱形的滚动体44的凹口43。因此，在滚柱式超越离合器30的两侧实现滚动支承。

关于偏心套筒的构成参考图6，所述图6示出所述偏心套筒的另一立体图，其中可见侧板17的闭锁孔23。偏心套筒16在其内壳面35上构成为滑动轴承36，连杆9经由所述滑动轴承支承在曲轴1的相应的曲柄销上。

图7示出保持架34，所述保持架由保持架半部34a和34b构成，并且设置用于容纳滚柱式超越离合器30的夹紧滚柱30a。在此，保持架端部经由保持架锁37和38来相互引导。每个所述保持架锁37和38由端部件39和端部件41构成，所述端部件39构成为燕尾形件，并且所述端部件41具有容纳开口40。保持架半部34a和34b因此能够相对彼此实施沿径向的互补运动。

保持架34的另一设计实施例在图7A中结合图7B和7C示出。该保持架34一件式构成，并且具有弯曲部位34c以及保持架锁34d。

根据按照图8的另一根据本发明的设计例子，连杆45应由连杆上部件46和连杆下部件47构成，其中在连杆上部件46的端部处构成有活塞销轴承48。此外，连杆45具有连杆轴承孔49，在所述连杆轴承孔的容纳孔50中可转动地引导偏心套筒51。连杆下部件47和连杆上部件46在容纳孔50的区域中设有凹部52，所述凹部具有矩形横截面，所述凹部因此在外部的壳面53处包围偏心套筒51。

如从图8结合图9得出：在该凹部之内设置有抱簧式超越离合器54，所述抱簧式超越离合器因此在偏心套筒的外部的壳面53处包围偏心套筒51。相应的抱簧55在此在其一端固定在连杆轴承孔49上。相应的抱簧式超越离合器54实现偏心套筒51相对于连杆轴承孔49沿一个转动方向扭转，并且防止沿另一转动方向的扭转。偏心套筒51在该情况下整体构成为空心圆柱形，即没有侧板。

在连杆下部件47中设有引导孔56，在所述引导孔中设有滑杆57。滑杆57具有端部部段58和59，在所述端部部段中，所述滑杆设有凹部或减小的直径。此外，在活塞下部件中设有操作销60和61，所述操作销相对于滑杆57径向地伸展。所述操作销60和61与锁销62和63共同作用，所述锁销设置在偏心套筒51的径向的闭锁开口64和65中。在此，闭锁开口64和65优选构成为盲孔，锁销经由弹簧66和67支撑在所述盲孔中，其中所述闭锁开口位于偏心套筒51的轴向彼此偏移的环周轨道上。滑杆57在此同样具有带动件68，所述带动件以与图1中示出相同的方式经由可沿轴向方向移动的凸轮操作。

如果滑杆57具有如下位置，在所述位置中相应的操作销60或61位于端部部段58或59中的一个中，那么相应的锁销62或63从闭锁开口64或65中离开，并因此将偏心套筒51相对于连杆轴承孔49闭锁。根据图9，示出了锁销62从闭锁开口64中离开的情况。

另外的图10示出轴端68，根据所述附图示出抱簧69在曲柄销上的安装。据此，抱簧69的一个端部围绕轴端68引导，并且随后继续围绕轴端68缠绕。因为偏心套筒51根据图8和9由半壳51a和51b构成，并且所述半壳不具有侧板，所以所述半壳51a和51b随后接入抱簧69和相应的曲柄销之间。

根据图11提出：抱簧式超越离合器54除了已经提出的抱簧69之外具有另一抱簧70，并且这两个抱簧69和70螺旋形地相互嵌接缠绕。

根据图12，偏心套筒51以上面提出的方式设有双重缠绕的抱簧式超越离合器54，在所述抱簧式超越离合器旁在两侧设有滚动轴承71和72。代替两个滚动轴承，也能够设有滑动轴承。

附图标记列表

1 曲轴

2 曲柄臂

3 曲柄臂

4 曲柄臂

5 曲柄臂

6 配重

7 曲柄销

8 主轴承销

9 连杆

10 连杆上部件

11 连杆下部件

12 螺栓

13 工作活塞

14 活塞销

15 分型面

16 偏心套筒

16a 16的半壳

16b 16的半壳

17 侧板

17a 17的子部段

17b 17的子部段

18 侧板

18a 18的子部段

18b 18的子部段

19 闭锁元件

20 带动件

21 带动槽

22 凸轮

23 闭锁孔

24 连杆轴承孔

25 容纳孔

26 锁止轮廓

27 锁止球

28 16的外部的壳面

29 超越离合器

30 滚柱式超越离合器

30a 30的夹紧滚柱

31 滑动面

32 滑动面

33 闭锁孔

34 保持架

34a 34的半壳

34b 34的半壳

34c 34的弯曲部位

34d 保持架锁

35 内壳面

36 滑动轴承

37 保持架锁

38 保持架锁

39 34a和34b的燕尾状的端部件

40 容纳开口

41 34a和34b的端部件

42 保持架

43 凹口

44 圆柱形的滚动体

45 连杆

46 连杆上部件

47 连杆下部件

48 活塞销轴承

49 连杆轴承孔

50 容纳孔

51 偏心套筒

52 凹部

53 外部的壳面

54 抱簧式超越离合器

55 抱簧

56 引导孔

57 滑杆

58 端部部段

59 端部部段

60 操作销

61 操作销

62 锁销

63 锁销

64 闭锁开口

65 闭锁开口

66 弹簧

67 弹簧

68 轴端

69 抱簧

70 抱簧

71 滚动轴承

72 滚动轴承