(19)
(11) EP 1 205 652 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
15.05.2002  Patentblatt  2002/20

(21) Anmeldenummer: 00124773.3

(22) Anmeldetag:  14.11.2000
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7F02B 75/04, F02D 15/02
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK RO SI

(71) Anmelder: Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company
Dearborn, Michigan 48126 (US)

(72) Erfinder:
  • Weiss, Edwin
    51647 Gummersbach (DE)

(74) Vertreter: Drömer, Hans-Carsten, Dipl.-Ing. 
Ford-Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung NH/DRP, Henry-Ford-Strasse 1
50725 Köln
50725 Köln (DE)

   


(54) Variables Kompressionsverhältnis, zwei durch Öldruck betätigte Ventile in der Kurbelwelle


(57) Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei auf dem Kurbelzapfen (11) eine exzentrische Hülse (10) angeordnet ist, durch deren Drehung relativ zum Kurbelzapfen der wirksame Hub einer Kurbelwelle verändert werden kann. Die Hülse (10) ist über zwei Verriegelungselemente (7, 14) in zwei um 180° gedrehten Positionen arretierbar. Die Verriegelungselemente sind in der Kurbelwelle angeordnet und werden über ebenfalls in der Kurbelwelle verlaufende Zufuhrleitungen (2, 4) mit einem Hydraulikmittel versorgt. Weiterhin kann eine Zufuhrleitung (3) für ein Fluid vorgesehen sein, welches so der Innenfläche der Hülse (10) zugeleitet wird, dass auf diese ein Drehmoment um den Wellenzapfen (11) ausgeübt werden kann.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelle für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, enthaltend einen Kurbelzapfen sowie eine auf dem Kurbelzapfen mit ihrer zylindrischen Innenfläche drehbar gelagerte exzentrische Hülse, wobei die Hülse mindestens eine Verriegelungsausnehmung aufweist, in welche ein Verriegelungselement eingreifen kann, um die Drehbarkeit der Hülse um den Kurbelzapfen aufzuheben.

[0002] Eine Kurbelwelle der eingangs genannten Art ist aus der DE 197 03 948 C1 bekannt. Eine derartige Kurbelwelle dient dazu, die Verdichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dadurch zu verändern, dass wie nachfolgend beschrieben die wirksame Länge der Pleuelstange verkürzt oder verlängert wird.

[0003] Die Pleuelstange ist in bekannter Weise mit ihrem ersten Ende gelenkig am Kolben befestigt, welcher sich im Zylinder des Motors auf und ab bewegt, und mit ihrem zweiten Ende ist die Pleuelstange gelenkig am Kurbelzapfen der Kurbelwelle angeordnet. Über die Pleuelstange wird die lineare Auf- und Abbewegung des Kolbens in eine kontinuierliche Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt. Gemäß der DE 197 03 948 C1 ist die Pleuelstange dabei mit ihrem zweiten Ende über eine zwischengeschaltete exzentrische Hülse auf dem Kurbelzapfen gelagert. Die exzentrische Hülse weist eine zylindrische Innenfläche und eine hierzu exzentrische zylindrische Außenfläche auf. Je nach Drehung dieser exzentrischen Hülse relativ zum Kurbelzapfen ergibt sich für den Hub ein unterschiedlich wirksamer Hubradius, welcher zusammen mit der Pleuelstange als Abstand zwischen der Drehachse der Pleuelstange am Kolben und der Drehachse der Kurbelwelle definiert werden kann. Durch eine Drehung der exzentrischen Hülse kann somit die im Hubraum des Motorkolbens eintretende Verdichtung und damit das Motorverhalten verändert werden.

[0004] Um diese Veränderung der Verdichtung gezielt vornehmen zu können, weist die in der DE 197 03 948 C1 offenbarte Hülse an ihren beiden axialen Rändern je eine Ausnehmung auf, wobei die beiden Ausnehmungen sich bezüglich des Mittelpunktes der Hülse diametral gegenüberliegen. Ferner ist am Ende der Pleuelstange ein Verriegelungselement angeordnet, welches parallel zur Hülsenachse zwischen zwei Positionen verschiebbar ist. In der ersten Position greift dieses Verriegelungselement arretierend in die erste Ausnehmung der Hülse ein, in der zweiten Position arretierend in die zweite Ausnehmung. Da sich die beiden Ausnehmungen diametral an der Hülse gegenüberliegen, muss sich die Hülse für einen Wechsel zwischen den beiden Eingriffstellungen des Verriegelungselementes um 180° um den Kurbelzapfen drehen. Die Ausnehmungen der Hülse sind dabei in Bezug auf die Exzentrizität der Hülse so angeordnet, dass sich in den eingerasteten Positionen des Verriegelungselementes die maximal beziehungsweise minimal mögliche wirksame Länge der Pleuelstange einstellt.

[0005] Zur Betätigung des Verriegelungselementes am Ende der Pleuelstange ist gemäß der DE 197 03 948 C1 ein von der Pleuelstange unabhängiger beweglicher Mechanismus vorgesehen, welcher mit einer bogenförmigen Anschlagfläche am Rand des Bewegungsraumes der Pleuelstange angeordnet ist. Es ist eine große Ausdehnung der Anschlagfläche erforderlich, da sich das Ende der Pleuelstange beim Betrieb des Motors bewegt und in jeder möglichen Position eine Umschaltung des Verriegelungselementes möglich sein muss. Demnach ergibt sich bei der DE 197 03 948 C1 ein verhältnismäßig aufwendiger, teurer und störanfälliger Mechanismus zur Betätigung des Verriegelungselementes bzw. zur Veränderung der wirksamen Länge der Pleuelstange.

[0006] Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kurbelwelle der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass sie mit geringeren Kosten herstellbar ist und einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Kurbelwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0008] Die Kurbelwelle für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine enthält demnach einen Kurbelzapfen, welcher in üblicher Weise exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet ist. Weiterhin enthält die Kurbelwelle eine exzentrische Hülse, die mit ihrer zylindrischen Innenfläche drehbar auf dem Kurbelzapfen gelagert ist und deren zylindrische Außenfläche exzentrisch zur Innenfläche liegt. An der Außenfläche der Hülse kann das eine Ende einer Pleuelstange gelagert werden, wobei durch eine Drehung der Hülse um den Kurbelzapfen aufgrund der Exzentrizität der Hülse die wirksame Länge der Pleuelstange mit Hubradius verändert werden kann. Die Hülse weist mindestens eine Verriegelungsausnehmung oder Tasche auf, in welche ein Verriegelungselement eingreifen kann, um die Drehbarkeit der Hülse aufzuheben und die Hülse somit auf dem Kurbelzapfen zu arretieren. Die Arretierung der Hülse bewirkt die Fixierung der aktuellen wirksamen Länge der Pleuelstange.

[0009] Die Kurbelwelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verriegelungselement an der Kurbelwelle angeordnet ist und dass die Kurbelwelle Ansteuerungsmittel für die Betätigung des Verriegelungselementes enthält. Anders als beim Stand der Technik ist das Verriegelungselement somit nicht in der Pleuelstange angeordnet, sondern an beziehungsweise in der Kurbelwelle. Dies hat den Vorteil, dass Ansteuerungsmittel für eine Betätigung des Verriegelungselementes ebenfalls an beziehungsweise in der Kurbelwelle vorgesehen werden können, wo sie sich herstellungstechnisch einfacher unterbringen lassen und wo sie vor Störeinflüssen geschützt sind. Ferner sind im Raum unterhalb der Pleuelstange keine aufwendigen und sperrigen Zusatzelemente zur Betätigung des Verriegelungselementes erforderlich. Die erfindungsgemäße Kurbelwelle erlaubt somit auch einen kompakteren Aufbau des Motors.

[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Kurbelwelle sind die Ansteuerungsmittel, die in der Kurbelwelle vorgesehen sind, Zufuhrleitungen für ein Hydraulikmittel, und die Verriegelungselemente sind hydraulisch betätigbar. In der Kurbelwelle müssen demnach lediglich Kanäle für ein Hydraulikmittel vorgesehen werden, die zu den druckbetätigten Verriegelungselementen führen. Für derartige Kanäle ist in der Kurbelwelle ausreichend Platz vorhanden, und die Anordnung der Kanäle ist nicht zuletzt deshalb herstellungstechnisch günstig, da meistens in der Kurbelwelle ohnehin Ölkanäle zur Schmierung der Lager vorzusehen sind.

[0011] Die hydraulisch betätigbaren Verriegelungselemente können in bekannter Weise einen Hubraum zur Aufnahme des Hydraulikmittels und einen durch eine Volumenveränderung des Hubraumes bewegbaren Kolben enthalten. Die Verriegelungselemente sind vorzugsweise mechanisch in eine Ruheposition vorgespannt, aus der sie bei Anwendung eines hydraulischen (Über-)Druckes heraus bewegt werden können. Die Ruheposition des Verriegelungselementes kann sowohl einem Eingriff des Verriegelungselementes in die Ausnehmung der Hülse als auch einem Rückzug des Verriegelungselementes aus der Hülse entsprechen.

[0012] Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Kurbelwelle mindestens einen zur Außenfläche des Kurbelzapfens (und damit zur Innenfläche der Hülse) führenden Fluidzufuhrkanal auf, und die Hülse ist an ihrer Innenfläche so geformt, dass die Zufuhr eines Fluides über den Fluidzufuhrkanal an der Hülse ein Drehmoment um den Kurbelzapfen erzeugt. Das heißt, dass die für eine Veränderung der wirksamen Länge der Pleuelstange notwendige Drehung der Hülse um den Kurbelzapfen durch die gezielte Zufuhr eines Fluides über den Fluidzufuhrkanal aktiv ausgeführt bzw. unterstützt werden kann. Die erfindungsgemäße Kurbelwelle ist somit nicht darauf angewiesen, dass die Drehung der Hülse nach Freigabe der Arretierung aufgrund der wirkenden Kräfte von allein auftritt, sondern diese Drehung kann aktiv und in eine vorgegebene Richtung vorgenommen werden.

[0013] Für eine Formgebung der Hülse an ihrer Innenfläche, die zu dem gewünschten Drehmoment bei Zufuhr eines Fluides führt, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Insbesondere kann die Hülse an ihrer Innenfläche eine umlaufende Sägezahnform aufweisen, wobei die Sägezähne radial verlaufen. Bei Zufuhr eines Fluides in die asymmetrischen Aussparungen zwischen den Sägezähnen werden verschieden große Kraftkomponenten in die positive und die negative Umlaufrichtung erzeugt, wodurch im Gesamtergebnis der gewünschte Vortrieb in einer Umlaufrichtung entsteht.

[0014] Gemäß einer Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform weist die Kurbelwelle einen Fluidabflusskanal auf, über welchen Fluid abgeführt werden kann, das der Innenfläche der Hülse über den oben genannten Fluidzufuhrkanal zugeführt wurde. Das Fluid wird somit in einer Strömung über den Fluidzufuhrkanal und die Innenfläche der Hülse in den Fluidabflusskanal geleitet, wobei es vorzugsweise in einem Kreislauf geführt werden kann. Auf seinem Weg zwischen Fluidzufuhrkanal und Fluidabflusskanal tritt das Fluid in Wechselwirkung mit der Hülse und ruft dort das gewünschte Drehmoment hervor.

[0015] Die Kurbelwelle enthält vorzugsweise zwei um 180° versetzt am Kurbelzapfen angeordnete Verriegelungselemente. Die Anordnung "am Kurbelzapfen" beinhaltet dabei, dass die Verriegelungselemente im Kurbelzapfen selbst oder an dessen Rand, das heißt in den sogenannten Wangen der Kurbelwelle, angeordnet sind, von wo sie in die Verriegelungsausnehmung an der Hülse eingreifen können. Vorzugsweise ist dabei nur eine einzige Verriegelungsausnehmung an der Hülse vorgesehen, so dass zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur eines der Verriegelungselemente in diese Ausnehmung eingreifen kann. Da sich die Verriegelungselemente um 180° gegenüberliegen, ist mit ihnen eine entsprechende Verriegelung von zwei zueinander um 180° gedrehten Positionen der Hülse möglich. Dabei wird die Anordnung der Ausnehmung an der Hülse und der Verriegelungselemente vorzugsweise so gewählt, dass in den verriegelten Positionen jeweils die maximal mögliche beziehungsweise minimal mögliche wirksame Länge der Pleuelstange erzielt wird.

[0016] Zur effizienten Unterbringung der Zufuhrleitungen zu den Verriegelungselementen und gegebenenfalls des Fluidzufuhrkanals weist die Kurbelwelle vorzugsweise eine entlang ihrer Erstreckung laufende Innenbohrung auf, in welcher separate Kanäle für die oben genannten Leitungen angeordnet sind.

[0017] Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Querschnitt durch die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Kurbelwelle;
Fig. 2
eine perspektivische Darstellung der Hülse der Kurbelwelle von Figur 1;
Fig. 3
eine Aufsicht auf den Rand der Hülse aus der Richtung III von Figur 1.


[0018] In Figur 1 ist in einem Querschnitt schematisch ein Teil einer Kurbelwelle dargestellt. Die Kurbelwelle besteht in an sich bekannter Weise aus Wellenzapfen 1, welche konzentrisch zur Drehachse A der Kurbelwelle liegen, sowie aus exzentrisch bezüglich der Drehachse A angeordneten zylindrischen Kurbelzapfen 11. Die Kurbelzapfen 11 und die Wellenzapfen 1 sind über Kurbelwangen 13 verbunden, welche durch ihre Form und Materialverteilung für eine symmetrische, ausgewuchtete Gewichtsverteilung bezüglich der Drehachse A sorgen. Der in Figur 1 dargestellte Ausschnitt der Kurbelwelle ist für jeden Zylinder des zugeordneten Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei die entsprechenden Kurbelzapfen jedoch relativ zueinander einen Winkelversatz um die Drehachse A aufweisen.

[0019] Um den Kurbelzapfen 11 herum ist das Ende einer Pleuelstange (nicht dargestellt) drehbeweglich angeordnet, wobei das andere Ende der Pleuelstange gelenkig mit dem Kolben des Motors verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Kurbelwelle erfolgt die Lagerung der Pleuelstange auf dem Kurbelzapfen 11 über eine zwischengeschaltete Hülse 10. Diese weist die Besonderheit auf, dass ihre zylindrische Innenfläche, mit der sie auf dem Kurbelzapfen 11 gelagert ist, gegenüber der ebenfalls zylindrischen Außenfläche exzentrisch versetzt ist. In der Darstellung von Figur 1 äußert sich dies darin, dass die Hülse 10 im oberen Schnitt eine größere Dicke aufweist als im unteren Schnitt. Durch eine Drehung der Hülse 10 um den Kurbelzapfen 11 kann somit die Lage der effektiven Drehachse einer aufgesetzten Pleuelstange und damit der wirksame Hub der Kurbelwelle sowie die Lage des oberen Totpunktes des Kolbens im Motor verändert werden. Hierdurch lässt sich wiederum das Kompressionsverhältnis im Hubraum des Motors variieren, da sich je nach Position der Hülse 10 das Volumen der Brennkammer im Zylinder erhöht oder verringert.

[0020] Damit sich die drehbar auf dem Wellenzapfen 11 angeordnete Hülse 10 zur Einstellung eines gewünschten wirksamen Hubes der Kurbelwelle in bestimmten Positionen arretieren lässt, sind die Verriegelungselemente 7 und 14 vorgesehen. Diese Verriegelungselemente sind in der Kurbelwelle angeordnet, und zwar bei der Ausführungsform nach Figur 1 insbesondere in einer der Wangen 13, die den Wellenzapfen 1 mit dem Kurbelzapfen 11 verbindet.

[0021] Die Hülse 10 weist an ihrem den Verriegelungselementen 7, 14 zugewandten Rand eine Ausnehmung 8 auf (vgl. Figuren 2 und 3), in welche die Verriegelungselemente eingreifen können. Bei der in Figur 1 dargestellten Situation greift in diese Ausnehmung 8 das radial außen gelegene Verriegelungselement 7 ein. Durch diesen Eingriff wird die Drehung der Hülse 10 um den Kurbelzapfen 11 blockiert. In der Grundfunktion bei nicht laufendem Motor ist der federbelastete Kolben von dem Verriegelungselement 7 wie in Figur 1 dargestellt in Eingriff mit der Ausnehmung 8 in der Hülse 10. Das gegenüber gelegene zweite Verriegelungselement 14 wird durch eine Feder in gegensätzliche Richtung vorgespannt, so dass sein Kolben von der Hülse 10 weggezogen wird. Da die Hülse 10 nur eine einzige Ausnehmung 8 hat, kann zu gegebener Zeit immer nur eines der beiden Verriegelungselemente 7 oder 14 in diese eingreifen.

[0022] Um die Verriegelungselemente 7 und 14 aus ihren durch Federn vorgespannte Ruhepositionen heraus umzuschalten, ist ein zweiter Kolben mit dem ersten Kolben über eine Stange verbunden (nicht dargestellt). Der zweite Kolben kann mit einem dem Verriegelungselement zugeführten Öldruck beaufschlagt werden, woraufhin er über die Stange einen Zug auf den anderen Kolben ausübt und diesen bei hinreichend großem Druck aus seiner Ruhestellung herausbewegt. Auf diese Weise kann ausgehend von der Situation nach Figur 1 der Kolben des äußeren Verriegelungselementes 7 außer Eingriff mit der Ausnehmung 8 an der Hülse 10 gebracht werden, so dass sich die Hülse 10 um den Kurbelzapfen 11 drehen kann. Nach Ausführung einer Drehung um 180° kommt die Ausnehmung 8 vor dem radial inneren Verriegelungselement 14 zu liegen, dessen Kolben dann durch einen entsprechenden hydraulischen Druck in Eingriff mit der Ausnehmung 8 gebracht werden kann. Danach ist die Hülse 10 in ihrer zweiten Position relativ zum Kurbelzapfen 11 verriegelt, wodurch das andere Extremum (in Fig. 1 das Minimum) des wirksamen Hubes der Kurbelwelle eingestellt wird.

[0023] Zur hydraulischen Betätigung der Verriegelungselemente 7 und 14 sind Zufuhrleitungen 2, 4 für ein Hydrauliköl vorgesehen, welche sich entlang der Kurbelwelle durch diese hindurch erstrecken. Von den beiden Zufuhrleitungen 2 und 4 zweigen bei bei jedem Zylinder Leitungen 5 beziehungsweise 15 ab, welche das entsprechende Verriegelungselement 7 beziehungsweise 14 mit Hydrauliköl aus der Hauptleitung versorgen. Über den Öldruck in den Zufuhrleitungen 2 und 4 können somit die Verriegelungselemente 7 und 14 gezielt betätigt werden. Damit lässt sich dann über eine Drehung der Hülse 10 das Kompressionsverhältnis des Motors gemäß der Motordrehzahl und Motorbelastung einstellen.

[0024] In Figur 1 ist ferner ein weiterer Ölkanal 3 erkennbar, welcher parallel zu den Kanälen 2 und 4 entlang der Erstreckung der Kurbelwelle verläuft. Dieser Kanal 3 ist über eine Leitung 12 mit der Außenfläche des Kurbelzapfens 11 verbunden, so dass hierüber der Lagerfläche der Hülse 10 auf dem Kurbelzapfen 11 Schmieröl zugeführt werden kann.

[0025] Insbesondere kann jedoch auch über diesen Kanal ein Fluid, vorzugsweise Öl, derart der Innenfläche der Hülse 10 zugeführt werden, dass dort ein Drehmoment um die Achse des Lagerzapfens 11 herum erzeugt wird. Dieses Drehmoment kann eine gewünschte Drehung der Hülse in deren nicht arretiertem Zustand unterstützen beziehungsweise erzeugen. Zu diesem Zweck ist die Innenfläche der Hülse 10 in geeigneter Weise ausgestaltet, z.B. indem sie eine umlaufende sägezahnförmige Kontur mit Kammern 9 aufweist (siehe Figuren 2 und 3). Nach Durchlaufen der Kammern 9 wird das zugeführte Fluid über einen Kanal 6 in der Wange 13 der Kurbelwelle abgeführt. Da es sich bei dem Fluid vorzugsweise um ein Schmieröl handelt, kann der Kanal 6 frei im Außenraum der Kurbelwelle enden.

[0026] In der Kurbelwelle sind somit zwei unabhängige Ölkanäle integriert, um Öl separat den Lagerungen und den Steuerungsventilen 7, 14 zuzuleiten. Das Öl kann über die Hauptlager der Lagerhülse ebenso wie über eine eingegossene Röhre in der Kurbelwelle an der Vorderseite der Kurbelwelle zugeführt werden. Die lokalen Verbindungen für die Hülsen und die Steuerungsventile werden für jeden Verbraucher gebohrt. Die Ölversorgung an der Vorderseite der Kurbelwelle beim Eingang in die Kurbelwelle muss lediglich mit einem einfachen Dichtungsring abgedichtet werden. Für eine einfache Installation und Herstellung werden die Steuerungsventile 7 und 14 vorzugsweise in zwei longitudinalen Bohrungen in der Kurbelwelle angeordnet.

[0027] Das Steuerventil 7, 14 ist eine zweiseitige Kolbenanordnung mit Rückholfeder. Das Ventil besteht aus einer geraden Röhre mit einer Öffnung zwischen den Kolben. Die Röhre verbessert die Anordnung des Ventils in der Kurbelwelle. Zur Fixierung der Röhre kann zusätzlich ein kleiner Zapfen vertikal in die Wange eingeführt werden, welcher die Verdrehung der Röhre in der Bohrung verhindert. Die zwei Kolben eines Ventils sind durch eine Stange verbunden. Sie werden geschweißt, hartgelötet oder gestanzt.

[0028] Die Kontrolle des Ölflusses zu den Steuerungsventilen 7, 14 wird vorzugsweise über elektromagnetische Ventile vorgenommen. Der Öldruck wird von einer vergrößerten Ölpumpe oder einer dualen Ölpumpe erzeugt.

[0029] In Figur 2 ist die Hülse 10 perspektivisch dargestellt. Zu erkennen ist ein sich radial erstreckender Flansch der Hülse 10, welcher die halbkreisförmige Ausnehmung 8 sowie an seiner Innenseite einen sägezahnförmigen Verlauf mit asymmetrischen Kammern 9 aufweist. Die Ausnehmung 8 kann an einer Seite eine Rampe 16 aufweisen, welche über eine gewisse Länge verteilt eine stetige Verdünnung des Flansches zur Ausnehmung 8 hin beinhaltet. Durch die Rampe 16 kann sich ein gegen den Flansch drückendes Verriegelungselement bei einer Drehung der Hülse 10 über einen längeren Bereich hinweg axial in Richtung der Ausnehmung verschieben, so dass es nicht auf einen Schlag in dem Moment einrasten muss, in dem ihm die Ausnehmung 8 genau gegenübersteht.

[0030] Figur 3 zeigt eine Aufsicht aus der Blickrichtung III von Figur 1. Dabei ist ein Stück des Flansches der Hülse 10 sowie ein Teilschnitt durch den Wellenzapfen 11 zu sehen. Zu erkennen ist insbesondere, dass der Fluidzufuhrkanal 12, welcher im Wellenzapfen 11 ausgebildet ist, zu einer Kammer 9 an der Innenseite der Hülse 10 führt. Bei Einleitung eines Fluides wie insbesondere eines Öles über den Zufuhrkanal 12 wird aufgrund der Form der Kammer 9 in Umfangsrichtung ein asymmetrischer Druck erzeugt, welcher zu einem Nettodrehmoment (in Figur 3 gegen Uhrzeigerrichtung, vgl. Pfeil) führt. Wenn die Hülse entriegelt ist, kann über dieses Drehmoment eine aktive Drehung der Hülse 10 um den Kurbelzapfen 11 erzeugt werden.

[0031] Weiterhin ist in Figur 3 gestrichelt die Lage des Fluidabflusskanals 6 angedeutet. Über diesen Kanal 6 kann das über den Zufuhrkanal 12 einer Kammer 9 zugeführte Fluid nach einer Weiterdrehung der Hülse in Pfeilrichtung wieder abfließen.


Ansprüche

1. Kurbelwelle für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, enthaltend einen Kurbelzapfen (11) sowie eine auf dem Kurbelzapfen mit ihrer zylindrischen Innenfläche drehbar gelagerte exzentrische Hülse (10), wobei die Hülse mindestens eine Verriegelungsausnehmung (8) aufweist, in welche ein Verriegelungselement eingreifen kann, um die Drehbarkeit der Hülse um den Kurbelzapfen aufzuheben,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (7, 14) an der Kurbelwelle angeordnet ist, und dass die Kurbelwelle Ansteuerungsmittel (2, 4, 5, 15) für die Betätigung des Verriegelungselementes enthält.
 
2. Kurbelwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (7, 14) hydraulisch betätigbar und die Ansteuerungsmittel Zufuhrleitungen (2, 4, 5, 15) für ein Hydraulikmittel sind.
 
3. Kurbelwelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (7, 14) mechanisch in eine Ruheposition vorgespannt sind und bei Anwendung eines hydraulischen Druckes aus der Ruheposition heraus bewegt werden können.
 
4. Kurbelwelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen zur Außenfläche des Kurbelzapfens (11) führenden Fluidzufuhrkanal (3, 12) aufweist, und dass die Hülse (10) an ihrer Innenfläche so geformt ist, dass die Zufuhr eines Fluides über den Fluidzufuhrkanal an der Hülse ein Drehmoment um den Kurbelzapfen erzeugt.
 
5. Kurbelwelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) an ihrer Innenfläche umlaufend eine radiale Sägezahnform aufweist.
 
6. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Fluidabflusskanal (6) aufweist, über welchen Fluid abgeführt werden kann, das der Innenfläche der Hülse über den Fluidzufuhrkanal (3, 12) zugeführt wurde.
 
7. Kurbelwelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei um 180° versetzt am Kurbelzapfen (11) angeordnete Verriegelungselemente (7, 14) enthält, welche alternierend in eine Verriegelungsausnehmung (8) an der Hülse (10) eingreifen können.
 
8. Kurbelwelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine entlang der Kurbelwelle verlaufende Innenbohrung aufweist, in welcher separate Kanäle (2, 3, 4) für Zufuhrleitungen zu den Verriegelungselementen (7, 14), für einen Fluidzufuhrkanal (12) oder dergleichen angeordnet sind.
 




Zeichnung










Recherchenbericht