往复活塞式发动机的制作方法

使用具有可变压缩比的内燃机，例如从而提高内燃机在偏离最佳值的运行范围内的效率。

往复活塞式发动机通常具有连杆，该连杆能够在连杆轴承中围绕曲轴的曲轴销枢转。活塞销轴承设置在连杆的远离连杆轴承的端部处。连杆通过布置在活塞销轴承中的活塞销可枢转地连接到活塞。活塞在气缸中在其上死点和下死点之间来回移动。

长度调节装置能机械地设计、例如通过螺纹主轴和主轴螺母，或者通过连杆中的液压腔室也能液压地设计，该液压腔室能通过来自连杆轴承的液压管线填充液压介质。

切换单元是能够将长度调节装置从保持其位置切换到伸长或缩短连杆的任何装置。

这里的切换脉冲是来自连杆外部、用于切换长度调节装置的脉冲。

需要致动机构来使切换单元移动到期望的位置。

在此，可操作连接理解为用于传递力和位移的连接。

从de102013113432a1中已知一种具有致动模块的切换阀单元，该致动模块具有用于从外部致动到连杆上的线性可位移的拾取元件。在这种情况下，致动模块在活塞销轴承的方向上布置在位于连杆轴承的区域中的连杆中。所示实施例中的拾取元件能够平行于一个平面移动。该平面由活塞销轴承和连杆轴承的旋转轴线限定。通过使拾取元件移位，液压路径由两个阀释放和阻塞，这两个阀由于拾取元件的斜面而移位。

没有准确地揭示拾取元件的位移是如何发生的。在布置有其的区域中，难以引入切换脉冲。缺少从易于接触(进入)的位置致动拾取元件的致动机构。

本发明的目的是避免这些缺点并且详述一种往复活塞式发动机，这种往复活塞式发动机具有用于引入切换脉冲的坚固且简单的致动机构。

根据本发明，该目的通过以下方式实现：致动机构具有偏转元件，该偏转元件具有至少一个第一力施加区域和至少一个第二力施加区域，并且第一力施加区域和第二力施加区域能与至少一个致动装置选择性地接触。该偏转元件使得仅通过连杆的枢转运动就能够调节致动机构。

由于偏转元件而不需要复杂的致动装置，但是切换脉冲能够仅通过连杆自身运动由致动装置从外部引入长度调节装置中。

如果偏转元件具有偏转杆，则该偏转元件特别容易实施。

当偏转元件布置在连杆轴承支架上并且优选地能在连杆的下死点附近与致动装置接触时，实现了偏转元件的易接触性或可达性。当致动装置位于曲轴箱中时导致相同的优点。致动装置也可以位于油盘中或底板上。

这里，连杆具有围绕连杆轴承的背离活塞的连杆轴承支架和面向活塞的连杆本体。

有利的是，致动机构具有传动装置，该传动装置可操作地连接到偏转元件并且布置在连杆轴承的区域中。这里使用传动装置将力和位移从偏转元件传递到切换单元。这产生的优点是，能够克服切换单元和偏转元件之间的距离，并且切换单元和偏转元件不一定必须彼此邻接布置。

为了获得尽可能简单的实施例，这样是有利的：传动装置在连杆的远离连杆轴承支架的一侧上，具有拾取单元，该拾取单元用于致动用于长度调节装置的切换单元，并且该拾取单元具有斜面以及通过斜面可位移的推力元件；或者拾取单元具有长孔，销正交于其纵向轴线(即销轴线)可位移地布置在该长孔中。

这样是有利的：偏转元件具有至少一个第一驱动件，该至少一个第一驱动件连接到传动装置，并且当第一驱动件与偏转杆接合时该至少一个第一驱动件优选为叉形，以及偏转元件具有至少一个优选地是叉形的第二驱动件。设计为叉形为了能够尽可能远地从两侧夹住偏转杆。因此，偏转杆布置在叉臂之间，并且两个叉臂都作用在偏转杆上。以这种方式，沿两个方向的位移均能够从驱动件传递到偏转杆并且反之亦然。第二驱动件在偏转元件的背离第一驱动件的一侧上与偏转杆接合。

如果传动装置设计为环形滑动件并且环形滑动件用作将切换脉冲从连杆轴承支架传递到连杆本体，则实现了具有很少的单独部件的特别简单的实施例。环形滑动件是环形盘，该环形盘围绕连杆轴承旋转并且能够被偏转元件移动。

在这种情况下，环形滑动件有利地分开用以组装。有利的是，环形滑动件由连杆轴承的节平面(分割面，teilungsebene)分开。

替代地，传动装置可包括至少第一推杆、第二推杆和第三推杆，其中第一推杆可操作地连接到第二推杆，而第二推杆可操作地连接到第三推杆。在这种情况下，运动传递在运动学上特别简单，因为不需要旋转运动。

当传动装置具有至少第一推杆、倾斜杆和第三推杆，并且第一推杆可操作地连接到倾斜杆而后者可操作地连接到第三推杆时，产生相同的优点。

为了尽可能简单地切换液压可操作的长度调节装置，有利的是，切换单元设计为切换阀。

为了锁定或释放机械长度调节装置，有利的是，切换单元设计为可位移的楔形元件。

楔形元件用于例如机械地阻止螺纹主轴的旋转，该旋转使连杆伸长或缩短。

能够将多个固定元件、例如凹槽应用于连杆和连杆轴承支架以固定环形滑动件。

为了实现具有第一力施加区域和第二力施加区域的快速可部署的致动的实施例，有利的是，致动装置包括第一致动元件和第二致动元件，其中第一力施加区域与第一致动元件可选择地接触，而第二力施加区域与第二致动元件可选择地接触。这意味着致动元件能彼此独立地移动，并且力施加区域能更快地被接触。特别有利的是，致动元件线性可位移或可旋转地布置在轴上。

为了使致动元件和力施加区域之间的接触尽可能良好，有利的是，第一致动元件和第二致动元件各自具有用于接触第一力施加区域和第二力施加区域的滑动表面。

滑动表面能优选地凹入地布置在致动元件上，以允许轻微的接合。

为了确保位置，有利的是，致动机构具有闭锁元件，该闭锁元件布置成使得力作用在传动装置上以防止位移。

闭锁元件是具有弹簧的球以及在传动装置上的相对表面，该相对表面横向于与传动装置布置于其中的平面正交的位移。

在下文中，使用若干实施例示例中的非限制性附图更详细地描述了本发明，其中：

图1以斜视图示出了在第一实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆；

图2以侧视图示出了该连杆；

图3以仰视图示出了该连杆；

图4以仰视图示出了带有致动装置的该连杆；

图5以平面图示出了处于第一位置中的该连杆的拾取单元；

图6以平面图示出了处于第二位置中的连杆的该拾取单元；

图7以平面图示出了在替代实施例中根据本发明的往复活塞式发动机的连杆的拾取单元；

图8以侧视图示出了该拾取单元；

图9以斜视图示出了在第一实施例中的连杆的致动机构；

图10以斜视图示出了该连杆的带有切换单元的致动机构；

图11以平面图示出了如图10所示的致动机构；

图12以仰视图示出了类似于图10的致动机构；

图13以斜视图示出了在第二实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆；

图14以通过中心平面的局部剖面示出了该连杆；

图15以侧视图示出了该连杆；

图16以侧视图示出了在第三实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆；

图17以侧视图示出了在第四实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆；以及

图18以斜视图示出了该连杆；

图19以根据图20中的线xix的剖面示出了在第五实施例中的、根据本发明的往复活塞式发动机的连杆；

图20以根据图19中的线xx的剖面示出了该连杆；以及

图21以根据图19中的线xxi-xxi的剖面示出了该连杆。

图1示出了具有可变压缩比的内燃机1的一部分。它包括连杆2。

连杆2布置在曲轴腔室4中的连杆轴承3中，使得该连杆2能够围绕曲轴销(未示出)枢转。曲轴腔室4是围绕连杆2并围绕曲轴的空腔，曲轴腔室4由曲轴箱1a界定，其中曲轴未示出，而曲轴箱仅在连杆2下方(背向未示出的活塞)示意性地示出。连杆2具有邻接连杆轴承3的活塞销轴承5。借助活塞销，连杆2可枢转地连接到活塞，活塞布置在气缸中以便能够来回移动。平面ε穿过圆柱形套状轴承3、5的旋转轴线。中心平面δ布置为正交于轴承3、5的旋转轴线。连杆2的纵向轴线2a是中心平面δ和平面ε的相交线。

图示的连杆2在连杆轴承3中分成连杆轴承支架6和连杆本体7。连杆本体7面向连杆2上的活塞销轴承5，而连杆轴承支架6布置为背离活塞销轴承5。

为了实现可变压缩比，在连杆2中设有长度调节装置8。该长度调节装置8可以是液压或机械可操作的。连杆2借助于长度调节装置8沿着其纵向轴线2a改变其长度。

切换单元9布置在连杆本体7中以控制长度调节装置8。切换单元9由致动机构10致动。所述机构布置在连杆轴承3的区域中并且用作将切换脉冲从连杆轴承支架6传递到连杆本体7中并传递至切换单元9。切换单元9在每个情况下示出的实施例中布置在连杆本体7中，面向活塞销轴承5，在连杆轴承3附近。

致动机构10具有拾取单元20、传动装置30和偏转元件50。偏转元件50能够与致动装置60接触。致动装置60作用在偏转元件50的第一力施加区域51上或第二力施加区域52上。

在附图中，连杆2处于其下死点中，这意味着活塞呈现其离曲轴的最小距离。

如图3中所示，偏转元件50具有第一力施加区域51。它位于第一驱动件53上，该第一驱动件53是叉形的。第二力施加区域52位于第二驱动件54上的中心平面δ的相对侧上。第二驱动件54也具有叉形。在驱动件53、54的叉臂之间有偏转杆55，该偏转杆55能围绕枢转点55a在第一杆位置和第二杆位置之间转动。第二驱动件54是可位移的。

第一致动元件61能接合第一力施加区域51，而第二致动元件62能接合第二力施加区域52。第一致动元件61和第二致动元件62是图4所示的致动装置60的一部分。致动元件61、62能够或者沿着轴63移动或者能围绕轴63旋转脱离接合。致动元件61、62各自具有用于相应的驱动件53、54的弯曲的滑动表面61a、62a。

在第一实施例中，如图5和图6中详细所示的，拾取单元20具有在传动装置30上的斜面21和推力元件22。推力元件22继续借助引导表面23作用在切换单元9上。

在拾取单元20的一替代实施例中，如图7和图8中所示，所述单元具有在传动装置30上的长圆孔(langloch)24，销25在该长孔24中能沿着其纵向轴线、即销轴线25a正交地位移。销25牢固地连接到切换单元9并在传动装置30运动时使其运动。在图8中，传动装置30设计为环形滑动件31。

在附图图9、图10、图11和图12中，详细示出了致动机构10。在这种情况下，拾取单元20的斜面21布置在环形滑动件31上。第一驱动件53布置在环形滑动件31上。第一驱动件53和环形滑动件31制成一体。驱动件53位于环形滑动件31上与斜面21相对、在背离连杆本体7的一侧。偏转元件50的基体56牢固地连接到连杆2。在所示的实施例中，第二驱动件54布置在该基体56上，使得它能够移动。

致动机构10具有闭锁元件70并且环形滑动件31具有两个闭锁凹槽71，闭锁元件70以抵抗环形滑动件31的位移的力f作用在闭锁凹槽71上。力f由止动元件(rastelement)70的压缩弹簧72产生，并且在所示的实施例中，力f通过球形闭锁体73作用在环形滑动件31上。在第一实施例中，切换单元9设计为切换阀11，该切换阀11释放或阻塞到长度调节装置8的液压连接。

在第二实施例中，如图13至图15中所示，传动装置30未设计为环形滑动件31。这里的传动装置30具有第一推杆32、第二推杆33和第三推杆34。第一推杆32可位移地安装在连杆轴承支架6上。其纵向轴线在此布置为正交于平面ε。第一驱动件53牢固地连接到第一推杆32。

第一推杆32能够通过偏转元件50沿着其纵向轴线移动。第一推杆32作用在第二推杆33上。该第二推杆33正交地布置在第一推杆32上，并且其纵向轴线平行于中心平面δ，其中所示实施例中的该纵向轴线甚至位于中心平面δ中。

第二推杆33以第一端35接合到第一推杆32的第一杆引导表面36上。在沿第一推杆32的第一位移方向32a轴向位移期间，该第一杆引导表面36确保第二推杆33沿第二位移方向33a的轴向位移。第二推杆33又在面向连杆本体7的第二端37处具有第二杆引导表面38，第二杆引导表面38作用在第三推杆34上。通过使第二推杆33轴向位移，第二杆引导表面38使第三推杆34沿第三位移方向34a轴向位移。杆引导表面36、38具有倾斜的表面部分。

在所示的实施例中，第三推杆34永久连接到切换阀11。

在第二实施例中，第二推杆33可位移地布置在空心连杆轴承螺钉39中。与此相反，在图16中所示的第三实施例中，第二推杆33可位移地安装在连杆轴承支架6上或安装在邻接连杆轴承螺钉39的连杆本体7上。

在第四实施例(图17、图18)中，不同于第二推杆33，类似于第三实施例的倾斜杆33b可旋转地安装在连杆轴承支架6上或在连杆本体7上。不同于第一杆引导表面36和第二杆引导表面38，第一推杆32和第三推杆34连接到接头40。

图19、图20和图21示出了往复活塞式发动机的第五实施例。在这种情况下，切换单元9设计为楔形元件12。楔形元件12通过拾取单元20在两个楔形位置13之间移动。在楔形位置13中的一个中，具有长度调节装置8的两个螺纹主轴14各自沿一个旋转方向锁定，而在另一个楔形位置13中，螺纹主轴14能够彼此相反地转动。

第一实施例更详细地描述了操作模式：为了改变连杆2在纵向轴线2a方向上的长度，使第一致动元件61或第二致动元件62与相应的驱动件53、54接触。

在这种情况下，例如，第一致动元件61移动或扭转到如附图中所示的接合位置中，同时连杆2与曲轴一起移动。在下死点的区域中，第一驱动件53与第一致动元件61的滑动表面61a接触。连杆2的枢转运动使第一驱动件53移位，偏转杆55枢转到图3中示出的第一杆位置中。借助第一驱动件53，环形滑动件31围绕连杆轴承3旋转，其中力f作用在传动装置30、环形滑动件31上，抵抗闭锁元件70的旋转。该力f足够大以防止扭转，该扭转不是由致动元件60的作用引起的。

通过转动环形滑动件31，推力元件22被环形滑动件31沿其轴向方向(推力元件22的纵向轴线)推离拾取单元20的斜面21进入第二位置中(图6)。切换阀11也通过推力元件22上的引导表面23位移(图9)。

通过使第一驱动件53移动和连杆2的进一步枢转运动，第一驱动件53在滑动表面61a之上移动。

类似地，第二驱动件54与第二滑动表面62a接合。在这种情况下，偏转杆55移位到第二杆位置，并且偏转杆55用于使第一驱动件53移位或扭转，并且然后用于使环形滑动件31扭转。推力元件22沿着其纵向轴线在更靠近环形滑动件31的斜面21之上移位进入第一位置中(图5)，并且引导表面23确保切换阀11的移位。

类似于第一实施例的操作，参见图7和图8，当环形滑动件31与其一起转动时，拾取单元20的替代实施例的销25位移。长孔24确保销25在环形滑动件31旋转时仅执行平移运动并且该运动不具有旋转分量，使得销25和切换阀11也能牢固地连接。

在第二实施例、第三实施例和第四实施例中，杆32、33、33b、34承担环形滑动件31的功能。

在第五实施例中，楔形元件12通过环形滑动件31而不是第一实施例中的切换阀11移动。在这种情况下，楔形元件12直接布置在斜面21上。单独的推力元件22不是必需的，因为楔形元件12自身执行拾取单元20的这项任务。在未示出的实施例中，可以设有附加的推力元件22。