(57)【要約】  本発明は、調整可能な可変圧縮比と、クランクシャフト中心軸（１７６）とクランクシャフト中心軸（１７６）から始まり外側のカウンタウェイト半径まで延びる少なくとも１つのカウンタウェイト（１７３）を有するクランクシャフト（１７２）と、少なくとも１つのコンロッド（９６）と、調整可能な可変圧縮比を調整するための調整機構と、調整機構を切り換えるための、コンロッド（９６）上に配置された切換え要素と、切換え要素を第一の位置から第二の位置へと切り換えるための作動要素と、を有する内燃機関に関する。コンロッド（９６）の回転中に切換え要素は経路線（７１）を有し、これがカウンタウェイト（１７３）の外側のカウンタウェイト半径の経路線（１７１）と交差する。
2017517678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変圧縮比を有する往復ピストン機関、特に内燃機関において、
筐体（１）と、
前記筐体（１）に回転可能に取り付けられ、少なくとも１つのクランクピンとバランスウェイト（７３、１７３、２７３）を有する１つのクランクシャフト（２、７２、１７２、２７２）であって、その、クランクシャフト中心線（７６、１７６、２７６）から半径方向に最も離れた外周輪郭形状が、前記クランクシャフト（２、７２、１７２、２７２）が回転するときに軌道経路（７８、１７８、２７８）を描くクランクシャフト（２、７２、１７２、２７２）と、
コンロッド（３、６３、９６、１９６）によって支持され、前記筐体（１）内に形成されたシリンダ（１’）の中で双方向に移動可能となるような方法で案内される圧縮ピストン（３’）と、
前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）上に配置された、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）に関する前記圧縮ピストン（３’）の移動を選択的に解放及び／又は阻止すること、及び／又は支援することによって前記圧縮比を調整するための調整機構（４）と、
前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）の上及び／又は中に配置され、前記スイッチ（２０）を第一の圧縮比に対応する第一の切換え位置から前記第一の圧縮比とは異なる第二の圧縮比に対応する少なくとも１つの第二の切換え位置へと、及びその逆へと移動させるために、特に機械的に作動させることのできる切換え要素（５、５９、９１、１９１）を有するスイッチ（２０）と、
前記切換え要素（５、５９、６１、１９１）を作動させるため、特に機械的に作動させるための作動要素（７）と、
を有し、
前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）は、前記クランクシャフトコンロッドベアリングの周囲の領域内に、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）が湾曲線（９）に沿って、前記湾曲線（９）の少なくとも１つの区間（７１、１７１、２７１）にわたって回転する間に、前記バランスウェイト（７３、１７３、２７３）の前記軌道経路（７８、１７８、２７８）の外側にあるコンロッド部分を有し、
前記スイッチ（２０）のための前記切換え要素（５、５９、６１、１９１）が、前記接続ロッド部分の中に配置され、
前記作動要素（７）が、前記クランクシャフト（２、７２、１７２、２７２）を軸方向に投影して見たときに、前記湾曲線（９）の前記区間（７１、１７１、２７１）と整列する領域内に配置される往復ピストン機関。
【請求項２】
前記スイッチ（２０）のための前記切換え要素（５、５９、９１、１９１）は、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）の回転中に閉鎖湾曲線（９）を描くことと、この曲線（９）が、前記クランクシャフト（２、７２、１７２、２７２）の軸方向に投影して見たときに少なくとも２つの点において前記バランスウェイト（７３、１７３、２７３）の前記軌道経路（７８、１７８、２７８）と交差することを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機関。
【請求項３】
コンロッド（３、６３、９６、１９６）が、圧縮ピストン（３’）のための回転ベアリングを有するコンロッドシャンクと、コンロッド大端部と、コンロッドベアリングキャップと、を有し、前記コンロッド大端部と前記コンロッドベアリングキャップが前記クランクシャフトコンロッドベアリングと、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）の、前記クランクシャフトコンロッドベアリングの周囲の前記領域を形成することと、前記コンロッド大端部と前記コンロッドベアリングキャップが、前記クランクシャフトコンロッドベアリングのそれぞれの側に配置された少なくとも２つの接続要素により相互に機械的に接続されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の往復ピストン機関。
【請求項４】
前記筐体（１）が、直列型エンジンの方式で配置され、それぞれに関連付けられた圧縮ピストン（３’）とコンロッド（３、６３、９６、１９６）を有する複数のシリンダ（１’）を有することと、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）のうちの少なくとも１つが、前記コンロッドベアリングキャップの上及び特に、その、前記少なくとも２つの接続要素間の前記領域内に配置された切換え要素（５、５９、９１、１９１）を有するスイッチ（２０）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項５】
前記筐体（１）が、Ｖ型エンジンの方式で配置され、それぞれに関連付けられた圧縮ピストン（３’）とコンロッド（３、６３、９６、１９６）を有する複数のシリンダ（１’）を有することと、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）のうちの少なくとも１つが、前記コンロッドベアリングキャップの上及び特に、その、前記少なくとも２つの接続要素間の前記領域内か、前記接続要素のうちの少なくとも一方の、前記クランクシャフトコンロッドベアリングの反対側に、又は前記コンロッド大端部の、前記少なくとも１つの接続要素の、前記クランクシャフトコンロッドベアリングの反対側に配置された切換え要素（５、５９、９１、１９１）を有するスイッチ（２０）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項６】
前記筐体（１）が、水平対向エンジンの方式で配置され、それぞれに関連付けられた圧縮ピストン（３’）とコンロッド（３、６３、９６、１９６）を有する複数のシリンダ（１’）を有することと、前記コンロッド（３、６３、９６、１９６）のうちの少なくとも１つが、前記コンロッド大端部上の、前記接続要素のうちの少なくとも一方の、前記クランクシャフトコンロッドベアリングと反対側に配置された切換え要素（５、５９、９１、１９１）を有するスイッチ（２０）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１４年５月１５日付の独国特許出願第１０  ２０１４  ００７  ０５１．４号明細書の優先権を主張するものであり、ここに、同出願の内容を参照によって本特許出願の主旨に援用する。
【０００２】
本発明は、調整可能可変圧縮比と、クランクシャフト中心線とクランクシャフト中心線から最大距離のある範囲を有する少なくとも１つのカウンタウェイトを有するクランクシャフトと、少なくとも１つのコンロッドと、調整可能可変圧縮比を調整するための調整機構と、調整機構を切り換えるための、コンロッド上に配置された切換え要素と、切換え要素を第一の圧縮比に対応する第一の位置から第二の位置へと切り換えるための作動要素と、を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種の内燃機関は、国際公開第Ａ−２０１４／０１９６８４号パンフレット及び国際公開第Ａ−２０１４／０１９６８３号パンフレットから知られている。国際公開第Ａ−２０１４／０１９６８４号パンフレットによる内燃機関の場合、調整機構を切り換えるための切換え要素はコンロッドの下端に配置される。クランクシャフト又はコンロッドと一緒に移動しない、切換え要素を切り換えるための作動要素がさらに、コンロッドの下死点位置の領域内でコンロッドの側面に配置される。マスバランシングのためにクランクシャフト上に比較的大きいカウンタウェイトを有する内燃機関の場合、このような設計は、取付スペースが限られていることから、複雑すぎることがわかっている。さらに、このような設計では、十分な取付スペースが提供されないため、切換え要素の作動要素に関する可能な配置のし方の種類があまりにも少なく、コンロッドの回転中に切換え要素の描く軌跡に沿って、カムディスクとして設計された作動要素の幾何学形状を変更又は最適化すること、例えば切換え要素が作動要素に衝突した時の衝撃の軽減に関してそれを最適化することができない。
【０００４】
可変圧縮比を持つ別の内燃機関が、独国特許出願公開第Ａ−１０  ２０１１  １０８  ７９０号明細書、独国特許出願公開第Ａ−１０  ２０１２  ０１４  ９１７号明細書、及び米国特許出願公開第Ａ−２  ９８９  ９５４号明細書から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、調整機構を切り換えるための切換え要素の、及びそれに関連する作動要素の可能な配置のし方の種類が増加した往復ピストン機関、特に冒頭に記した種類の内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、この目的は、特許請求項１の特徴を有する内燃機関により達成される。本発明を好都合に発展させた有利な実施形態は、それ以外の特許請求項、説明、及び図面から明らかとなるであろう。
【０００７】
それゆえ、本発明による提案は、それ自体は圧縮比を調整するためのスイッチを切り換えるための手段である切換え要素を作動させる、特に機械的に作動させるための作動要素が、クランクシャフトの、前記クランクシャフトの回転中にその設計要素、例えばカウンタウェイト、クランクピン、ジャーナル軸受その他と共に占有する領域の外に配置されるようにすることである。すると、調整機構が設けられたコンロッドのうちのあるコンロッド部分が、コンロッドの回転中、より具体的にはコンロッドの回転の少なくとも一部について、上述の領域又はスペースの外の、クランクシャフトコンロッド軸受の、又は前記軸受の周囲の領域内にあることになる。今度は、本発明によれば、切換え手段が前記コンロッド部分の中に配置された場合、クランクシャフトの外から作動要素によってそれに作用することが可能となる。作動要素は、作動また接触面、特に２つのそのような面を有し、それによって、すなわち、切換え手段を第一の位置から第二の位置に、及びその逆に移動させる。切換え手段が前記切換え手段の２つの位置の各々においてコンロッドの異なる面の先まで延びていれば好都合である。今度は、作動要素が固定されたカムディスク、すなわちコンロッド又はクランクシャフトと共に回転しないカムディスクとして好都合に設計され、このカムディスクが、クランクシャフトにより占有されるスペースの外に配置されているために、クランクシャフト中心線と平行に前後に移動できる場合、切換え要素は、（作動要素の）カムディスクの２つの作動面のうちの毎回異なる一方によって機械的に作動させることができる。
【０００８】
本発明に関して、作動要素が機械的以外の方法で切換え要素に作用するようにすることが可能である。それゆえ、例えば、磁気的な解決手段（例えば、誘導式に動作するスイッチ又は、代替的に、その他の非接触式に動作するスイッチ、例えば容量式又は光学スイッチ）を使用でき、その場合、対応する作動要素と切換え要素もまた、それに応じて設計できる。
【０００９】
調整機構のスイッチのための切換え要素に関する作動要素の可能な配置のし方の種類が増加した内燃機関を提供するために、本発明の発展形／変化形による提案は、切換え要素がコンロッド上に、コンロッドの回転中に、それがクランクシャフトの中心線からのカウンタウェイトの最大距離と等しい半径の円（「軌道」）と交差する軌跡を描くような方法で配置されるようにすることである。その場合、切換え要素はカウンタウェイトの軌道経路の外にあり、作動要素は、コンロッドの回転中にその軌跡の曲線の特定区間について、比較的ほとんど問題なく収容できる（設計自由度）。作動要素の位置は、有利な点として、作動要素の上に形成され、それに沿って切換え要素がスライドするか、作動要素が切換え要素を作動させるために切換え要素の軌跡内へと移動された時にそれが当たる作動又は切換え面の実施形態と組み合わせることができる。作動面の実施形態に関して、本日、“Ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ  ｈａｖｉｎｇ  ａ  ｓｈｏｃｋ−ｒｅｄｕｃｅｄ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  ａ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｒａｔｉｏ”という名称で、代理人整理番号１５０８２８ｗｏとして欧州特許庁に同様に提出されたＰＣＴ特許出願に注目されたく、その内容をここに、参照によって本特許出願の主旨に援用する。
【００１０】
クランクシャフトは典型的に、少なくとも１つのシャフトジャーナルと１つのクランクピンを有する。内燃機関の動作中にクランクシャフトが受ける１次及び２次力とトルクのマスバランスを取るために、カウンタウェイトがクランクシャフト上に配置される。内燃機関のエンジン設計に応じて、カウンタウェイトの大きさは異なる。この場合、各カウンタウェイトのクランクシャフトの回転軸となるクランクシャフト中心線からの距離は大きく異なる。クランクシャフトの回転中、それぞれのカウンタウェイトは円形の領域にわたって移動する。本発明による意味において、カウンタウェイトの、クランクシャフト中心線からある距離又は最大距離にある点の形態によるある部分は、クランクシャフト中心線から最大距離の範囲を定義する。直列５気筒エンジンの場合、最大距離は比較的大きく、これは例えば、バランスをとるべき１次及び２次トルクが比較的大きいからである。クランクシャフトのカウンタウェイトは様々な形状にすることができ、カウンタウェイトの形状は、少なくとも１つのクランクシャフト中心線から最大距離の範囲を有する。部分的に円形の設計のカウンタウェイトの場合、このカウンタウェイトは同じ最大距離の範囲をいくつか有することもありうる。
【００１１】
この最大距離と等しい半径を持つ円は、コンロッドの回転中にカウンタウェイトの回転を横切る２次元平面内の各点を包囲する。３次元で見ると、最大距離と等しい半径とクランクシャフトの中心線上にある中心点を有する円により形成されるシリンダは、空間内でクランクシャフトが丸１回転する間にカウンタウェイトがカバーする各点を包囲する。
【００１２】
本発明によれば、切換え要素を切り換えるための作動要素、及びしたがってスイッチは、好ましくはこのシリンダの外側に配置され、前記作動要素はクランクシャフトの回転及びコンロッドの回転に関して固定されている。この作動要素に到達するために、切換え要素は、コンロッドが丸１回転する間に少なくとも１回、上記の円又はシリンダと交差する軌跡上を移動する。このように切換え要素をコンロッド上に配置することによって、作動要素をクランクシャフトの軸方向に、より大きくすることができ、したがって、作動要素の形状も最適化することができる。先行技術と異なり、このような最適化は、内燃機関の設計とは関係なく、特に内燃機関のカウンタウェイトの寸法とは関係なく行うことができる。
【００１３】
本発明の主旨の特に有利な実施形態において、コンロッドがコンロッドベアリングキャップを有し、切換え要素がコンロッドベアリングキャップの上に設置されることが想定される。コンロッドは、コンロッドベアリングアイを有し、その中に圧縮ピストンのピンが取り付けられる。コンロッドはさらに、コンロッドシャンクとコンロッド大端部を有し、コンロッドベアリングキャップはコンロッド大端部に固定され、コンロッドベアリングキャップとコンロッド大端部がコンロッドヘッドを形成して、その中にクランクシャフトが取り付けられる。コンロッドは好ましくは単独部品として鍛造され、コンロッドは好ましくは、例えばＣ  ３５及びＣ  ４５のカーボンスチール又は、高合金鋼、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、又はバナジウムを含み、特に好ましくは熱処理される。コンロッドはさらに、可鍛鋳鉄、例えばＧＴＳ  ７０で製作できる。発展形において、コンロッドは鍛造／焼結コンロッドとして具現化できる。特別な実施形態において、コンロッドはチタンを含む。特に好ましい選択肢として、切換え要素のための焼結受容部がコンロッドに設けられる。受容部により、好ましくは、切換え要素のための切換え要素がクランクシャフトの軸方向に、より具体的にはコンロッドの材料及び製造の選択に全く関係なく、移動できる。
【００１４】
本発明の主旨の発展形において、コンロッドベアリングキャップはコンロッド大端部に第一及び第二のねじによって固定され、切換え要素はコンロッドベアリングキャップ上の２つのねじ間に設けられる。特に好ましい選択肢として、切換え要素は２つのねじ頭をつなぐ線を越えて突出し、好ましくは少なくとも１／２ｃｍ、別の実施形態では１ｃｍ、それに関して改良された実施形態では２ｃｍ、他の実施形態では３ｃｍの間隔がある。
【００１５】
別の実施形態において、コンロッドがコンロッド大端部を有し、コンロッドベアリングキャップがコンロッド大端部に第一及び第二のねじによって固定され、２つのねじのうちの一方である第一又は第二のねじが、切換え要素と他方のねじである第二の、又は場合に応じて第一のねじとの間に設けられることが想定される。有利な方法で、切換え要素はコンロッドヘッドの狭い側面に配置され、コンロッドヘッドはクランクシャフトが通過する広い側面と、好ましくはクランクシャフト軸に平行な狭い側面を有する。この実施形態の特別な変化形では、切換え要素がコンロッド大端部に設けられることが想定される。特別な製造方法において、切換え要素のための受容部はコンロットベアリングキャップに、コンロッドヘッドを分割した後に製造できる。別の特別な実施形態では、切換え要素がコンロッドベアリングキャップ上と、同時に狭い側面上にも配置されることが想定され、切換え要素と第一又は第二のねじとの間に、それぞれのケースで他方のねじである第二の、又は場合に応じて第一のねじが設けられる。
【００１６】
好ましい実施形態において、切換え要素は、最も近いねじ、すなわち第一又は第二のねじ中心線から少なくとも１／２ｃｍ、別の実施形態では少なくとも１ｃｍ、それとは異なる改良形では少なくとも１．５ｃｍ、及び別の実施形態では少なくとも２ｃｍの距離だけ離間される。
【００１７】
有利な実施形態では、内燃機関が直列型エンジンであることが想定される。特に、内燃機関は、４、５、６、又は８気筒直列型エンジンとして具現化できる。特別な実施形態では、内燃機関が水平対向するエンジンとして具現化されることが想定される。内燃機関は、有利な態様では、４、６、又は８気筒水平対向エンジンとして具現化できる。
【００１８】
発展形では、内燃機関が２つのシリンダバンクを有することが想定され、これらは相互に関してＶ字形に配置される。より詳しくは、２つのシリンダバンクは９０°の角度を有することができ、内燃機関は４、５、６、又は８気筒エンジンとして具現化できる。
【００１９】
さらに、クランクシャフト中心線とクランクシャフト中心線から最大距離の範囲を有する少なくとも１つのカウンタウェイトを有するクランクシャフトと、コンロッドと、作動要素と、可変圧縮比を調整する調整機構と、を有し、調整機構を切り換えるための切換え要素がコンロッド上に配置されている内燃機関の調節可能な可変圧縮比を切り換える方法が提案される。この方法の第一のステップにおいて、作動要素は、それぞれのケースで第一から第二の、又は第二から第一の作動位置へと移動される。第二のステップにおいて、コンロッドは、作動要素の位置に応じて、コンロッドの切換え要素が第一の接触点において作動要素と接触できるまで回転できるようにされ、切換え要素は、コンロッドが丸１回転する間に、最大距離と等しい半径を持つ円と交差する軌跡を有する。圧縮比を変化させる場合、作動要素は、切換え要素が円周の外に延びるその曲線区間に沿って移動する間隔内で、切換え要素と動作的に接続した状態となる。
【００２０】
本発明のその他の利点、特徴、及び詳細は、好ましい例示的実施形態に関する以下の説明から、また下記のような図面を参照することにより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】調整可能な可変圧縮比と、クランクシャフトと、コンロッドと、調整可能な可変圧縮比を調整するための調整機構と、切換え要素と、を有する内燃機関の断面を示す。
【図２】切換え要素の断面を示す。
【図３】第一のクランクシャフト範囲の切換え要素の速度プロファイルを示す。
【図４】第二のクランクシャフト範囲の切換え要素の第二の速度プロファイルを示す。
【図５】直列型エンジンの場合のクランクシャフトコンロッドベアリングの領域の切換え要素の第一の可能な配置を示す。
【図６】図５に示されるコンロッドの切換え要素の軌跡を示す。
【図７】Ｖ型エンジンの場合のクランクシャフトコンロッドベアリングの領域上の領域内の切換え要素の第二の可能な配置を示す。
【図８】図７に示されるコンロッドの切換え要素の軌跡を示す。
【図９】水平対向エンジンの場合のクランクシャフトコンロッドベアリングの領域の切換え要素の第三の可能な配置を示す。
【図１０】図９に示されるコンロッドの切換え要素の軌跡を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、可変的に調整可能な圧縮比を持つ筐体１と、クランクシャフト２と、少なくとも１つのコンロッド３と、調整可能な圧縮比を調整するための調整機構４と、調整機構４を切り換えるためのスイッチ（図１には示されておらず、例えば図２参照）のための切り換え要素５と、を有する内燃機関を示している。切換え要素５は、コンロッド３上に配置されている。コンロッド３は、圧縮ピストン３’を支持するためのコンロッドアイが形成されているコンロッドシャンクと、クランクシャフトピンを取り囲むコンロッドキャップ３と、を有する。さらに、好ましくはコンロッド３の下死点位置に近い領域内にホルダ６が設けられ、これはクランクシャフト中心線の範囲に平行に前後に移動でき、その上には作動要素７が配置され、これは切換え要素５に対して、それがコンロッド３の回転中に作動要素７を通過する際に機械的に交互に作用する２つの作動面８、８’を有する。作動面８、８’は、切換え要素５を、したがってスイッチを、その第一の切換え位置からその第二の切換え位置へと切り換え、作動面８’は、切換え要素５を作動させることによって、スイッチをその第二の切換え位置からその第一の切換え位置へと移動させる。
【００２３】
特別な実施形態において、切換え要素５は、例えば独国特許出願公開第Ａ−１０  ２００５  ０５５  １９９号明細書の図１の中で作業室２９．１又は２９．２として具現化されているような作業室の油圧制御のための油圧方向制御弁の形態のスイッチ２０を作動させることができる。特に、切換え要素５は、各々のケースで１つの作業室に関連する流出穴へと開放する油圧式方向制御弁を作動させることができる。この種の流出穴は、例えば独国特許出願公開第Ａ−１０  ２００５  ０５５  １９９号明細書の図２において流出穴３６として示されている。油圧方向制御弁は少なくとも２つのスイッチコントロールを有し、これらはそれぞれスイッチ２０の第一の位置とスイッチ２０の第二の位置に対応する。独国特許出願公開第Ａ−１０  ２０１２  ０２０  ９９９号明細書には、油圧双方向制御弁を相互接続するための各種の可能性が記載されている。コンロッドの中の油圧回路のある可能な実施形態に関して、またコンロッドの回路の設計に関しては、本願の開示の一部として同文献の内容全体を参照するものとし、したがって、独国特許出願公開第Ａ−１０  ２０１２  ０２０  ９９９号明細書は本願の主旨に帰属する。
【００２４】
図２は、３／２方向弁１１として油圧方向制御弁を有する、又は、より一般的にはスイッチ２０を有する切換え要素５の相互作用を示す。ここで、３／２方向弁の機能は、第一の２／２方向弁１２と第二の２／２方向弁１３を通じて実現される。２／２方向弁１２及び１３はシートバルブとして、例えばボールチェックバルブによって具現化でき、これはタペットによって押し開くことができる。第一のタペット１４は、第一の２／２方向弁１２に関連付けられる。第二のタペット１５はさらに、第二の２／２方向弁に関連付けられる。２つのタペット１４及び１５は、切換え要素５によって制御可能である。切換え要素５は、ラッチ装置１６によって特定の切換え位置にしっかりと保持できる。ラッチ装置１６は、ばね圧付勢部品１７と、切換え要素５に形成された第一のラッチング形状１８によって実現できる。タペットが慣性力の影響を受けて意図せず２／２方向弁を開くことがないようにするために、タペットはばねによって切換え要素５に押し付けられる。第一のラッチング形状１８に加えて、ラッチング装置１６は第二のラッチング形状１９を有する。ばね圧付勢部品１７との相互作用において、ラッチング形状１８は切換え要素５を第一の位置に保持する。ばね圧付勢部品１７との相互作用において、ラッチング形状１９は切換え要素５を第二の位置に保持する。作動要素７を図２において二重矢印で示される２方向のうちの一方に移動させることによって、切換え要素５及びしたがってスイッチ２０は、コンロッド３０のうちの、切換え要素５を有するコンロッド部分が作動要素７を通過した時に、第一の切換え位置から第二の切換え位置に、及びその逆に移動する（図２の個々のケースを参照）。
【００２５】
運動条件、例えばクランクシャフトの半径、コンロッド３の押し棒の長さ、及びコンロッド３上の切換え要素５の位置により、切換え要素５は、コンロッド３の回転中、移動経路に沿って可変的な速度で移動する。図１において、切換え要素５の楕円形の軌跡９が特別に実施形態について示されている。内燃機関の事実上一定の速度で、得られる速度プロファイルは、切換え要素５の位置に応じて変化する。軌跡９上の切換え要素５の位置を以下に、クランクシャフト２の回転位置に関し、これはクランク角の度数の角度αで表される。ここで、コンロッド３の上死点位置における切換え要素５の位置は、クランク角０度の角度αの値に対応し、この点が図１の軌跡上の点１０によりプロットされる。軌跡９上にある切換え要素５の位置２１は、クランク角１８０度の角度αに対応する。
【００２６】
図３は、クランク角の度数である角度αに対する切換え要素５の絶対速度ｖ１の第一の定性的速度プロファイル４１を示す。切換え要素５の絶対速度は１７０度〜１９０度のクランク角範囲で厳格に単調に増加する。毎分約４５００回転の内燃機関の速度で、切換え要素５の絶対速度は好ましくは、最高３０ｍ／ｓの値に到達する。
【００２７】
図４は、角度αのクランク角の度数を考えた時の、切換え要素５の、その移動位置に対する絶対速度ｖ２の第二の定性的速度プロファイル４２を示す。２００度〜２２０度のクランク各範囲で、切換え要素５の絶対速度は厳格に単調に低下する。毎分約４５００回転の内燃機関の速度で、切換え要素５の絶対速度は好ましくは、最高３０ｍ／ｓの値に到達する。
【００２８】
特許請求項において定義するそれぞれのコンロッド位置における切換え要素５の位置により、切換え要素５の機械的作動のために機械的作動要素７をより柔軟に構成し、作動要素７をより柔軟に配置できるような追加の取付スペースが確保されるだけでなく、作動要素７を、作動要素７を例えば速度プロファイル４１又は４２によって示されるような種類の速度プロファイルにより適応させやすい領域に位置付けることが可能となる。
【００２９】
図５は、コンロッド６３のコンロッドベアリングキャップ５２上での切換え要素５１の第一の可能な配置を示しており、コンロッドベアリングキャップ５２はコンロッド大端部に第一のねじ５３及び第二のねじ５４によって固定される。図５はさらに、コンロッドヘッド５７の広い側面５６（破線で示される）も示しており、コンロッドヘッド５７はコンロッドベアリングキャップ５２とコンロッドの大端部５５によって形成される。広い側面５６をコンロッドベアリング受容部５８が貫通する。特別な実施形態において、切換え要素５の中心点５９は、ねじ５４のねじ頭端６１をねじ５３のねじ頭端６２につなぐ接続線６０から少なくとも１ｃｍの距離、他の実施形態では少なくとも１．５ｃｍの距離、それに関して改良された実施形態では少なくとも２ｃｍの距離にある。図５はさらに、切換え要素５１が第一のねじ５４と第二のねじ５３との間にどのように配置されるかを示している。切換え要素５１のこのような配置は、直列型エンジンに有利に提供できる。
【００３０】
図６は、切換え要素５１に関する例として、軌跡７１のうち、コンロッド６３の回転中にカウンタウェイトの軌道７８の外にある区間を示している。図６はさらに、クランクシャフト７２を示しており、その上にカウンタウェイト７３が配置されている。カウンタウェイト７３は、クランクシャフト中心線７６から最大距離７５を持つ少なくとも１つの範囲７４を有する。コンロッド６３の回転中に、切換え要素５１もまた軌跡７１に沿って移動し、これは、カウンタウェイト７３の範囲７４の最大距離７５と等しい半径を持つ軌道７８と交差する。軌跡７１が軌道７８と交差する点は、図６において点７９で示されている。
【００３１】
図７は、コンロッド９６のコンロッドベアリングキャップ９２上での切換え要素９１の第二の配置を示しており、これはコンロッド９６のコンロッド大端部９５に第一のねじ９３及び第二のねじ９４により固定されている。切換え要素９１は、コンロッドベアリングキャップ９２の上に、好ましくは、コンロッドベアリングキャップ９２とコンロッド大端部９５により形成されるコンロッドヘッド９８の狭い側面９７上に設けられる。コンロッドヘッド９８の広い側面は、破線９９で示されている。図７に示される切換え要素９１の配置は、例えばＶ字形に配置されたシリンダバンクを有する内燃機関に提供される。
【００３２】
好ましい実施形態において、切換え要素９１は、最も近いねじ９４のねじ中心線１００から少なくとも１／２ｃｍ、別の実施形態では少なくとも１ｃｍ、それとは異なる改良形では少なくとも１．５ｃｍ、別の実施形態では少なくとも２ｃｍの距離だけ離間されている。
【００３３】
Ｖ型エンジンの場合、コンロッドは、そのコンロッド大端部とそのコンロッドベアリングキャップとの間で斜めに分離でき、これは、分離線がそれら２つの間で実質的に垂直に延びるのではなく、コンロッドのその範囲に対して鋭角で延びることを意味する。この場合、すると、切換え要素はコンロッド大端部に、より具体的には、２つの接続要素のうちの少なくとも一方の、クランクシャフトコンロッドベアリングと反対側の面に配置できる。しかしながら、この種の斜めに分離されるコンロッドの上の切換え要素をコンロッドベアリングキャップ上の、２つの接続要素のうちの一方の側面に配置することは従来の方法である。
【００３４】
図８は、切換え要素９１についての例として、コンロッド９６の回転中の軌跡１７１を示している。図８はさらに、クランクシャフト１７２を示しており、そこにカウンタウェイト１７３が配置されている。カウンタウェイト１７３は、クランクシャフト中心線１７６から最大距離１７５の少なくとも１つの範囲１７４を有する。コンロッド９６が丸１回転する間に、切換え要素９１は軌跡１７１に沿って移動し、これは、カウンタウェイト１７３の範囲１７４の最大距離１７５と等しい半径を有する円１７８と交差する。軌跡１７１が円１７８と交差する点は、図８においては点１７９で示されている。
【００３５】
図９は、コンロッド１９６のコンロッドベアリングキャップ１９２上の切換え要素１９１の第三の配置を示しており、これはコンロッド１９６のコンロッド大型端１９５に第一のねじ１９３及び第二のねじ１９４によって固定される。切換え要素１９１は、コンロッド大端部１９５の上、好ましくはコンロッドベアリングキャップ１９２とコンロッド大端部１９５によって形成されたコンロッドヘッド１９８の狭い側面１９７上に設けられる。コンロッドヘッド１９８の広い側面は、破線１９９によって示されている。図９に示される切換え要素１９１の配置は、例えば水平対向エンジンとして具現化される内燃機関について提供される。
【００３６】
好ましい実施形態において、切換え要素１９１は、最も近いねじ１９４のねじ中心線２００から少なくとも１／２ｃｍ、別の実施形態では少なくとも１ｃｍ、それとは異なる改良形では少なくとも１．５ｃｍ、及び別の実施形態では少なくとも２ｃｍの距離だけ離間されている。
【００３７】
図１０は、切換え要素１９１に関する例として、コンロッド１９６の回転中の軌跡２７１を示す。図１０はさらに、クランクシャフト２７２を示しており、その上にカウンタウェイト２７３が配置されている。カウンタウェイト２７３は、クランクシャフト中心線２７６から最大距離２７５の少なくとも１つの範囲２７４を有する。コンロッド１９６が１回転する間に、切換え要素１９１は軌跡２７１に沿って移動し、これは、カウンタウェイト２７３の範囲２７４の最大距離２７５と等しい半径の円２７８と交差する。軌跡２７１が円２７８と交差する点は、図１０において点２７９で示されている。
【００３８】
代替案として、本発明は、後述の特徴群のうちの１つによって説明することができ、特徴群は、あらゆる所望の方法で組み合わせることができ、ある特徴群の中の個々の特徴もまた、１つ又は複数の他の特徴群の１つ又は複数の特徴と、及び／また本発明の上述の実施形態のうちの１つ又は複数と組み合わせることができる。
【００３９】
１．調整可能な可変圧縮比と、クランクシャフト中心線とクランクシャフト中心線から最大距離のある範囲を有する少なくとも１つのカウンタウェイトを有するクランクシャフト２と、少なくとも１つのコンロッド３と、調整可能な可変圧縮比を調整するための調整機構４と、調整機構４を切り換えるための、コンロッド３上に配置された切換え要素５と、切換え要素５を第一の位置から第二の位置へと切り換えるための作動要素と、を有する内燃機関において、切換え要素は、コンロッドが丸１回転する間に閉鎖曲線を描き、この曲線は、クランクシャフトの軸方向に投影して見た時に、クランクシャフト中心線からのカウンタウェイトの最大距離と等しい半径の円と交差する。
２．第１項による内燃機関において、コンロッドはコンロッドベアリングキャップを有し、切換え要素はコンロッドベアリングキャップ上に配置される。
３．第１項又は第２項による内燃機関において、コンロッドはコンロッド大端部を有し、コンロッドベアリングキャップはコンロッド大端部に第一及び第二のねじによって固定され、切換え要素はコンロッドベアリングキャップの、２つのねじ間に配置される。
４．第１項〜第３項の何れか１項による内燃機関において、コンロッドはコンロッド大端部を有し、コンロッドベアリングキャップはコンロッド大端部に第一及び第二のねじによって固定され、２つのねじのうちの一方、すなわち第一又は第二のねじは、切換え要素ともう一方のねじ、すなわち第二、又は場合に応じて第一のねじの何れかとの間に配置される。
５．第４項による内燃機関において、切換え要素はコンロッド大端部に配置される。
６．第１項〜第５項の何れか１項による内燃機関において、内燃機関は直列型エンジンである。
７．第１項〜第６項の何れか１項による内燃機関において、内燃機関は水平対向エンジンである。
８．第１項〜第７項の何れか１項による内燃機関において、内燃機関はＶ型に配置された２つのシリンダバンクを有する。
９．−クランクシャフト中心線とクランクシャフト中心線から始まり外側カウンタウェイト半径まで延びる少なくとも１つのカウンタウェイトを有するクランクシャフト２と、コンロッドと、可変圧縮比を調整するための調整機構と、を有し、調整機構を切り換えるための切り換え要素５がコンロッド３上に配置され、作動要素によって作動可能である
内燃機関の調整可能な可変圧縮比を切り換える方法において、
−以下のステップ：
ａ）作動要素７を第一から第二の切換え位置へ、又は第二から第一の切換え位置へと切り換えるステップと、
ｂ）コンロッド３を回転させるステップであって、切換え要素５が、コンロッドが丸１回転する間に閉鎖曲線を描き、この曲線は、カウンタウェイトの外側カウンタウェイト半径の円周と交差し、円周の外に延びる曲線区間を有するようなステップと、
ｃ）調整機構を切り換えるために、切換え要素が円周の外側に延びるその曲線区間に沿って移動する間隔内に調整要素が切換え要素５と動作的に接続される状態となるステップと、
を含む。
【符号の説明】
【００４０】
１  筐体
１’  シリンダ
２  クランクシャフト
３  コンロッド
３’  圧縮ピストン
４  調整機構
５  切換え要素
６  ホルダ
７  作動要素
８  作動面（複数）
８’  作動面（単数）
９  軌跡、湾曲線、曲線
１０  点
１１  ３／２方向弁
１２  スイッチ、２／２方向弁
１３  ２／２方向弁
１４  タペット
１５  タペット
１６  ラッチング装置
１７  圧力部品
１８  ラッチング形状
１９  ラッチング形状
２０  スイッチ
２１  位置
２９  作業室
３０  コンロッド
３６  流出穴
４１  速度プロファイル
４２  速度プロファイル
５１  切換え要素
５２  コンロッドベアリングキャップ
５３  ねじ
５４  ねじ
５５  コンロッド大端部
５６  側面
５７  コンロッドヘッド
５８  コンロッドベアリング受容部
５９  中心点
６０  接続線
６１  ねじ頭端
６２  ねじ頭端
６３  コンロッド
７１  軌跡
７２  クランクシャフト
７３  カウンタウェイト
７４  範囲
７５  距離
７６  クランクシャフト中心線
７８  カウンタウェイト軌道
７９  公差点
９１  切換え要素
９２  コンロッドベアリングキャップ
９３  ねじ
９４  ねじ
９５  コンロッド大端部
９６  コンロッド
９７  側面
９８  コンロッドヘッド
９９  線
１００  ねじ中心線
１７１  軌跡
１７２  クランクシャフト
１７３  カウンタウェイト
１７４  範囲
１７５  距離
１７６  クランクシャフト中心線
１７８  軌道経路
１７９  公差点
１９１  切換え要素
１９２  コンロッドベアリングキャップ
１９３  ねじ
１９４  ねじ
１９５  コンロッド大端部
１９６  コンロッド
１９７  側面
１９８  コンロッドヘッド
１９９  線
２００  ねじ中心線
２７１  軌跡
２７２  クランクシャフト
２７３  カウンタウェイト
２７４  範囲
２７５  距離
２７６  クランクシャフト中心線
２７８  軌道経路
２７９  交差点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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