DE10309649A1 - Internal combustion engine for motor vehicle, has eccentric cam rotatably arranged between lifting pin and piston rod, and lateral coil surrounding eccentric cam so that eccentric cam can be rotated with the use of adjuster - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a reciprocating engine with the features of the preamble of claim 1.
Aus der Patentschrift
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine Hubverstellung einer Hubkolbenmaschine mittels eines Exzenters auf dem Hubzapfen einer Kurbelwelle bereitzustellen, die einfach und betriebssicher bei beliebigen Drehzahlen und Reibbedingungen im Triebwerk funktioniert.The object of the invention is in contrast a Stroke adjustment of a reciprocating engine by means of an eccentric to provide the crankpin of a crankshaft, the simple and reliable at any speed and friction conditions in the Engine works.
Diese Aufgabe wird durch eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This task is performed by a reciprocating engine solved with the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine mit Kurbelwelle, Pleuel und Kolben zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen einem Hubzapfen der Kurbelwelle und einem großen Auge des Pleuels ein Exzenter drehbar angeordnet ist um den Hub des Kolbens zu verändern. Der Exzenter weist einen seitlichen Bund auf, über den der Exzenter durch eine Verstellvorrichtung verdrehbar ist. Durch Drehen des Exzenters wird der Hub des Kurbeltriebes verändert, und damit gleichzeitig die Verdichtung einer Hubkolbenmaschine variiert. Der Hub lässt sich zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert durch Drehen um 180° um den Hubzapfen verändern, wobei die Differenz der beiden Werte eine Funktion der Exzentrizität des Exzenters ist. Der seitliche Bund am Exzenter ist zwischen dem Pleuel und einer Kurbelwange angeordnet. Im Falle eines Verstellens des Exzenters auf einen anderen Hub verbindet sich die Verstellvorrichtung mit dem Bund am Exzenter durch Reib- oder Formschluss, wodurch der Exzenter in eine Drehung um den Hubzapfen versetzt wird. Der Reibschluss kann z.B. durch eine Kupplung oder eine Bremse hergestellt werden, der Formschluss z.B. durch ein Zahnradprofil auf dem Bund und einem Zahnsegment auf dem Kreisbogenabschnitt an der Verstelleinrichtung. Der Bund am Exzenter rollt dabei auf der Verstellvorrichtung ab und dreht den Exzenter um den Hubzapfen entsprechend dem Verhältnis des wirksamen Umfanges des Bundes zu einem wirksamen Kreisbogenabschnitt an der Verstellvorrichtung. Bei einer Verstellung des Exzenters um z.B. 180°, was einer Verstellung von maximalem Hub zu minimalem Hub oder umgekehrt entspricht, ist die wirksame Länge des Kreisbogenabschnittes so lang wie der halbe wirksame Umfang des Bundes am Exzenter.The reciprocating piston engine according to the invention with crankshaft, Connecting rod and piston is characterized by the fact that between a Crankshaft crankpin and a big eye of the connecting rod an eccentric is rotatably arranged to change the stroke of the piston. Of the Eccentric has a lateral collar over which the eccentric by an adjusting device is rotatable. By turning the eccentric the stroke of the crank mechanism is changed, and thus simultaneously the compression of a reciprocating engine varies. The hub can be between a maximum and a minimum value by turning 180 ° around the crankpin change, where the difference between the two values is a function of the eccentricity of the eccentric is. The lateral collar on the eccentric is between the connecting rod and arranged a crank arm. In case of adjustment of the eccentric on another hub, the adjustment connects with the collar on the eccentric by frictional or positive locking, causing the eccentric is set in rotation about the crankpin. The frictional connection can e.g. be made by a clutch or a brake, the positive connection e.g. by a gear profile on the collar and a toothed segment on the circular arc section on the adjusting device. The Bund on the eccentric rolls off while on the adjustment and rotates the eccentric about the crankpin according to the ratio of the effective The extent of the federal government to an effective arc section at the Adjustment. In an adjustment of the eccentric to e.g. 180 °, what an adjustment from maximum stroke to minimum stroke or vice versa corresponds, is the effective length of the circular arc section as long as half the effective circumference of the federal government at the eccentric.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Verstellvorrichtung in einem seitlichen Gehäuseteil der Hubkolbenmaschine verschiebbar angeordnet. Da die Verstellvorrichtung nur während des Verstellvorganges Reib- oder Formschluss mit dem Bund am Exzenter aufweist, ist während der restlichen Betriebszeit, d.h. bei Betrieb mit konstantem Hub bzw. Verdichtung, die Verstellvorrichtung außerhalb des Drehkreises angeordnet, den der Bund am Exzenter bei einer Kurbelwellenumdrehung beschreibt. Am einfachsten geschieht dies durch eine verschiebbare Anordnung der Verstelleinrichtung. Da bei üblichen Anordnungen von Hubkolbenmaschinen z.B. in Kraftfahrzeugen die Bauhöhe eingeschränkt ist, ist die Verstellvorrichtung seitlich des Kurbeltriebes im Gehäuse der Hubkolbenmaschine angeordnet. Auf diese Weise wir der zusätzliche Bauraumbedarf gering gehalten. Durch diese Vorrichtung zur Verstellung des Hubes mittels eines Exzenters auf dem Hubzapfen und einer gehäusefesten Verstellvorrichtung sind die bewegten Massen im Triebwerk gegenüber einem Triebwerk ohne Verstellmöglichkeit nur gering vergrößert und es treten keine zusätzlichen oszillierenden Massen auf, wodurch sich die Belastung der Hubkolbenmaschine durch bewegte Massen nicht wesentlich verschlechtert.In a further embodiment of the Invention is the adjustment in a lateral housing part the reciprocating engine slidably disposed. As the adjusting device only during the adjusting process frictional or positive locking with the collar on the eccentric is during the remaining operating time, i. when operating with constant stroke or compression, the adjustment arranged outside the turning circle, which describes the collar on the eccentric at a crankshaft revolution. The easiest way to do this is by a displaceable arrangement the adjustment. As usual Arrangements of reciprocating engines e.g. in motor vehicles, the height is restricted, is the adjustment laterally of the crank mechanism in the housing Reciprocating engine arranged. That way we get the extra Space requirements kept low. By this device for adjustment of the stroke by means of an eccentric on the crank pin and a housing-fixed Adjustment device are the moving masses in the engine over one Engine without adjustment only slightly enlarged and There are no additional ones oscillating masses, thereby increasing the load on the reciprocating engine not aggravated by moving masses.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Exzenter mit einer Verdrehsicherung gegen ungewolltes Verdrehen versehen. Außer während des Verstellvorganges ist es von Vorteil und wichtig, dass der Exzenter fest mit dem Hubzapfen bzw. der Kurbelwelle verbunden ist. Dadurch wird ein ungewolltes Verdrehen des Exzenters und damit ein Verstellen des Hubes bzw. der Verdichtung verhindert. Auf diese Weise bleibt ein eingestellter Hub erhalten und die Betriebsbedingungen der Hubkolbenmaschine bleiben konstant, bis auf Grund geänderter Drehzahl, Last oder weiterer Parameter eine Hubverstellung erforderlich ist.In a further embodiment of the Invention is the eccentric with a rotation against unwanted Provided twisting. Except during the Verstellvorganges it is advantageous and important that the eccentric is firmly connected to the crank pin or the crankshaft. Thereby is an unwanted twisting of the eccentric and thus an adjustment of the stroke or the compression prevented. This way it stays get a set stroke and the operating conditions of the reciprocating engine remain constant until changed speed, load or further parameters a stroke adjustment is required.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung besteht die Verdrehsicherung am Exzenter aus einer federbelasteten Kugel, die in eine Vertiefung fällt. Die federbelastete Kugel ist im Exzenter und die Vertiefung im Hubzapfen oder der Kurbelwange angeordnet, es ist aber auch möglich die Anordnung zu vertauschen. Durch die federbelastete Kugel, die in eine Vertiefung im gegenüberliegenden Bauteil fällt, werden die beiden Bauteile Exzenter und Hubzapfen am Verdrehen gegeneinander gehindert und damit wird ein ungewolltes Verstellen des Hubes verhindert. Wenn ein Verstellung des Hubes gewünscht wird, d.h. wenn die Verstelleinrichtung mit dem Bund am Exzenter in Verbindung tritt, wird die Kugel entgegen der Federkraft aus der Vertiefung gedrückt und ein Drehbewegung wird freigegeben.In a further embodiment of the invention, the anti-rotation device on the eccentric consists of a spring-loaded ball which falls into a depression. The spring-loaded ball is arranged in the eccentric and the depression in the crank pin or the crank arm, but it is also possible to swap the arrangement. Due to the spring-loaded ball, which falls into a recess in the opposite component, the two components eccentric and crank pins are prevented from rotating against each other and thus an unintentional adjustment of the stroke is prevented. If an adjustment of the stroke is desired, ie when the adjustment with the collar on the eccentric comes into contact, the ball is pressed against the spring force from the recess and a rotary motion is released.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle, einem drehbaren Exzenter auf einem Hubzapfen der Kurbelwelle und einem Pleuel, das den Exzenter umschließt, zeichnet sich dadurch aus, dass zur Hubverstellung die Verstellvorrichtung im seitlichen Gehäuseteil in Richtung der Kurbelwelle mit dem Exzenter auf deren Hubzapfen bewegt wird. Dadurch kommt die Verstelleinrichtung mit dem Bund des Exzenters in Reib- oder Formschluss, der Bund rollt auf der Verstelleinrichtung beim Drehen der Kurbelwelle ab und dreht auf diese Weise den Exzenter. Da die Kräfte aus der Verstelleinrichtung größer sind als die Haltekräfte der federbelasteten Kugel, wird die Kugel aus ihrer Vertiefung entgegen der Federkraft gehoben und gibt die Verdrehsicherung frei. Nach Beenden des Verstellvorganges wird die Verstellvorrichtung zurückbewegt und die Kugel wird durch die Feder in eine zweite Vertiefung gedrückt. Durch diese Verdrehsicherung wird der Exzenter drehfest in einer Endlage mit dem Hubzapfen der Kurbelwelle zu verbunden. Durch dieses Verfahren ist der Verstellvorgang innerhalb höchstens einer halben Umdrehung der Kurbelwelle abgeschlossen.The inventive method for operating a Reciprocating engine with a crankshaft, a rotatable eccentric on a crank pin of the crankshaft and a connecting rod, which surrounds the eccentric draws characterized by the fact that the stroke adjustment the adjustment in the lateral housing part in the direction of the crankshaft with the eccentric on the crank pin is moved. As a result, the adjustment comes with the federal government of the eccentric in frictional or form-fitting, the federal government rolls on the Adjustment when turning the crankshaft and turns on this way the eccentric. Since the forces from the adjustment are bigger as the holding forces the spring-loaded ball, the ball is out of its depression the spring force lifted and releases the anti-rotation device. After Finishing the adjustment, the adjustment is moved back and the ball is pushed by the spring into a second recess. By this rotation is the eccentric rotation in an end position connected to the crankpin of the crankshaft. By this procedure is the adjustment within a maximum of half a turn of the Crankshaft completed.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb einer Hubkolbenmaschine wird der Exzenter von der Verdrehsicherung in einer Endstellung für großen Hub oder in einer Endstellung für kleinen Hub gehalten. Bei der Beschränkung der Verstellmöglichkeit auf einen großen und einen kleinen Hub ist ein einfaches und betriebssicheres Verfahren zur Verstellung des Hubes möglich, da der Exzenter jeweils nur um 180° gedreht werden muss. Es sind keine Zwischenwerte notwendig, die gezielt angesteuert werden müssen. Für den Betrieb z.B. einer Brennkraftmaschine sind zwei Werte für die Verdichtung im Allgemeinen ausreichend und decken den Großteil der möglichen Betriebszustände ab.In a further embodiment of the Method for operating a reciprocating engine is the eccentric from the anti-rotation in a final position for a long stroke or in an end position for little ones Hub held. In the restriction the adjustment on a big one and a small stroke is a simple and reliable procedure for Adjustment of the stroke possible since the eccentric must be rotated only by 180 °. There are not any Intermediate values necessary, which must be targeted. For the business e.g. of an internal combustion engine are two values for compression in general sufficient and cover the bulk the possible operating conditions from.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further features and feature combinations arise from the description and the drawing. concrete embodiments The invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Dabei zeigen:Showing:
In der
In der
Anstatt einer federbelasteten Kugel
Es ist weiterhin möglich die
federbelastete Kugel
Claims (6)
Priority Applications (1)
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DE2003109649 DE10309649A1 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Internal combustion engine for motor vehicle, has eccentric cam rotatably arranged between lifting pin and piston rod, and lateral coil surrounding eccentric cam so that eccentric cam can be rotated with the use of adjuster |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2003109649 Ceased DE10309649A1 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Internal combustion engine for motor vehicle, has eccentric cam rotatably arranged between lifting pin and piston rod, and lateral coil surrounding eccentric cam so that eccentric cam can be rotated with the use of adjuster |
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- 2003-03-06 DE DE2003109649 patent/DE10309649A1/en not_active Ceased
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