CN107709808A - 扭转刚性的补偿联轴器和具有这种补偿联轴器的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扭转刚性的补偿联轴器(21)，其用于将用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的调节促动器的电动机的输出轴与调节促动器的至少单级的变速器的输入轴(20)传动连接，其中补偿联轴器(21)设置用于补偿在该输出轴和该设备的可与调节促动器以传动方式连接的调节轴之间的轴偏移。为了提供这种扭转刚性的补偿联轴器(21)，借助该补偿联轴器能更紧凑地构造调节促动器，借助本发明提出：扭转刚性的补偿联轴器(21)具有至少一个能够无相对转动地与输出轴连接的驱动元件(22)，该驱动元件具有至少一个与输出轴径向间隔开设置的接合部段(27)，并且一方面设有至少一个设置在输入轴(20)上的或设置在能够与输入轴(20)无相对转动连接的构件(24)上的、朝输入轴(20)的纵向中轴线敞开的径向容纳部(31)，或另一方面设有至少一个设置在输入轴(20)上的或设置在该构件上的径向伸展的长孔，接合部段(27)至少部分地以径向间隙接合到所述径向容纳部或长孔中。

Description

扭转刚性的补偿联轴器和具有这种补偿联轴器的设备

技术领域

本发明涉及一种扭转刚性的补偿联轴器，其用于将设备的调节促动器的电动机的输出轴与该调节促动器的至少单级的变速器的输入轴传动连接，所述设备用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比，其中补偿联轴器设置用于补偿在设备的输出轴和可与调节促动器以传动方式连接的调节轴之间的轴偏移。

此外，本发明涉及一种用于驱动设备的调节轴的调节促动器，该设备用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比，调节促动器具有至少一个电动机和与该电动机以传动方式连接的、至少单级的变速器，其中电动机的输出轴以传动方式与变速器的输入轴连接。

背景技术

用往复式活塞内燃机的压缩比ε表示整个气缸空间的体积与压缩空间的体积的比例。通过提高压缩比，能够提高效率，从中整体上在往复式活塞内燃机的功率相同的情况下降低燃料消耗。当然要考虑的是：外源点火的往复式活塞内燃机中，随着压缩比的升高，在全负荷运行中其爆震倾向增加。

爆震为气缸空间中的燃料空气混合物的不受控的自燃。与之相对，为了改进往复式活塞内燃机的相应的部分负荷效率，能够提高部分负荷运行中的压缩比，而没有由此出现之前提及的爆震，其中在所述部分负荷运行中气缸空间的填充较小。从中得出适当的是：往复式活塞内燃机在部分负荷运行中以相对高的压缩比并且在全负荷运行中以相对于其减小的压缩比运行。

此外，改变压缩比对于外源点火的增压的往复式活塞内燃机是尤其有利的，因为在该往复式活塞内燃机中考虑到增压，整体上预设低的压缩比，其中为了改进热动力效率在相应的发动机特征曲线的不利的区域中能够提高压缩。此外，存在如下可能性：通常根据往复式活塞内燃机的另外的运行参数改变压缩比，例如根据机动车的行驶状态、往复式活塞内燃机的运行点、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，其中往复式活塞内燃机的压缩比通过将往复式活塞内燃机的曲轴支承在可调节的偏心环中来调节。这种设备例如从DE 297 19 343 U1中已知。偏心环能够借助于调节轴来调节。

从DE 10 2011 101 780 A1中已知一种设备，其中称作为偏心轴的调节轴可转动地设置在往复式活塞内燃机的曲轴壳体中，其中偏心轴的每个偏心件接合在各一个联接元件上。相应的联接元件另一方面与杠杆元件的一个端部连接，所述端部可枢转地在曲轴的曲柄销上被引导。在杠杆元件的另一端部上构成有连杆支承件，使得通过在曲柄销上枢转杠杆元件引起连杆相对于曲柄销的位置变化，从所述位置变化中得出相应的气缸单元的压缩比的变化。调节轴借助于经由变速器有效地与调节轴连接的电动机驱动。由变速器和电动机形成的调节促动器通常设计成，使得由电动机扭矩和变速器传动比构成的组合实现驱动扭矩，所述驱动扭矩高于最大施加在调节轴上的负载扭矩。由此能够可靠地在往复式活塞内燃机的每个运行点对调节轴进行调节。在此，能够使用高传动比的变速器，例如谐波变速器，以便借助电动机的相对小的扭矩达到所需要的高的驱动扭矩。

发明内容

本发明的目的是：提供开始提出类型的扭转刚性的补偿联轴器，借助所述补偿联轴器能够更紧凑地构成开始提出类型的调节促动器。

所述目的通过独立权利要求来实现。有利的设计方案尤其在从属权利要求中说明，所述从属权利要求分别本身或以彼此间不同组合的方式为本发明的一个方面。

根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器用于将设备的调节促动器的电动机的输出轴与调节促动器的至少单级的变速器的输入轴传动连接，该设备用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比，根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器设置用于补偿在该输出轴和该设备的可与调节促动器以传动方式连接的调节轴之间的轴偏移。扭转刚性的补偿联轴器包括至少一个能够无相对转动地与输出轴连接的驱动元件，该驱动元件具有至少一个与输出轴径向间隔开设置的接合部段。此外，扭转刚性的补偿联轴器一方面包括：至少一个设置在输入轴上的或设置在能够与输入轴无相对转动连接的构件上的、朝输入轴的纵向中轴线敞开的径向容纳部，或另一方面包括至少一个设置在输入轴上的或设置在构件上的径向伸展的长孔，接合部段至少部分地以径向间隙接合到所述径向容纳部或长孔中。

根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器与例如借助DE 10 2011 101 780 A1提出的奥德姆(Oldham)联轴器相比显著更紧凑地构成，而为了构成根据本发明的补偿联轴器仅需要两个联轴器部件，即驱动元件和具有至少一个锁定容纳部或至少一个长孔的联轴器构件。这尤其随之产生降低根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器的轴向结构大小和节约重量。

在用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的情况下，在补偿联轴器的输出侧上在调节促动器的变速器和电动机之间允许转动不一致性，尤其因为调节促动器在往复式活塞内燃机运行时大多时间静止并且仅相对少地被调节，其中所述设备形成多铰链曲柄传动机构，如其例如在DE 60 2004 009 353 T2中描述并且在所附的图1中示出。此外，调节促动器的驱动转速极其小，因此在补偿联轴器的输出侧上的转动不一致性是不重要的。在根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器中，能够通过驱动元件和具有至少一个锁定容纳部的输入轴或具有至少一个锁定容纳部的构件之间的相对移动进行沿一个方向的补偿。在横向于此伸展的方向上，补偿能够通过在驱动元件和变速器的输入轴或与其无相对转动连接的构件的输入轴之间的角偏移来进行。

驱动元件也能够具有两个关于电动机的输出轴的纵向中轴线在直径上相对彼此设置的接合部段。相应地，在输入轴处或与其无相对转动连接的构件处也能够设置有两个锁定容纳部或长孔。

根据一个有利的设计方案，驱动元件具有至少一个质量补偿部段，所述质量补偿部段关于输出轴的纵向中轴线至少部分地与接合部段在直径上相对置地设置。由此能够抑制或消除驱动元件的在调节过程或调节运动期间的振动，所述振动能够由驱动元件的不平衡引起，该不平衡在没有质量补偿部段的情况下通过驱动元件的接合部段构成。

根据另一有利的设计方案，接合部段具有两个在环周上彼此间隔开设置的径向的接合面，所述接合面分别具有凸面(Balligkeit)。由此，在借助于扭转刚性的补偿联轴器进行偏移补偿时通过与其关联的枢转运动不造成在接合部段的棱边上的接触，该接触会引起强的磨损。因此，由此改进扭转刚性的补偿联轴器的耐用性。

有利地，所述凸面关于与输出轴的纵向中轴线平行且间隔开设置的轴线具有大于或等于20mm的半径。

另一有利的设计方案提出：在环周方向上在接合部段和径向容纳部或长孔之间存在间隙，所述间隙的大小位于大约20角秒至大约180角秒的范围中。为了确保扭转刚性的补偿联轴器的无缺点的功能和装配，接合部段的环周宽度必须小于长孔的或锁定容纳部的宽度。由此在环周方向上在接合部段和径向容纳部或长孔之间构成间隙，所述间隙的大小优选位于所提出的范围内。

根据另一有利的设计方案，接合部段和/或构成径向容纳部或长孔的部段至少部分地由塑料或掺有塑料的材料制造。该塑料部件固定在分别由金属制造的构件中。由此防止：在驱动元件和锁定容纳部或长孔之间的由运行所引起的间隙造成鸣音噪声。代替塑料材料部件也能够设有陶瓷部件，由此防止：在补偿联轴器的相应的构件处出现磨损。

用于驱动用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的调节轴的、根据本发明的调节促动器包括至少一个电动机、与该电动机以传动方式连接的至少单级的变速器，和至少一个根据上述设计方案之一或其任意的组合的扭转刚性的补偿联轴器，其中电动机的输出轴以传动方式与变速器的输入轴连接。上面参考扭转刚性的补偿联轴器提出的优点相应地与该调节促动器关联。

根据一个有利的设计方案，变速器通过谐波变速器形成，其中驱动元件至少部分设置在谐波变速器的径向内部。这随之产生调节促动器的还更大程度上节约结构空间的构成方案。

本发明不限制于独立权利要求和从属权利要求的特征的已说明的组合。此外，产生将各个特征彼此组合的其他的可行性，尤其如果所述特征从权利要求、实施例的下面的描述或直接从附图中得出。此外，通过应用附图标记，权利要求对附图的参引不应在任何情况下将权利要求的保护范围限制在所示出的实施例上。

附图说明

下面，根据所附的附图详细阐述本发明的优选的实施方式。其示出：

图1示出用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的一个实施例的示意图；

图2示出根据本发明的调节促动器的一个实施例的示意的立体剖视图；

图3示出根据本发明的调节促动器的另一实施例的示意性立体分解图；

图4示出图3中示出的调节促动器的细节的示意剖视图；

图5示出图3和4中示出的调节促动器的细节的示意俯视图；

图6示出具有转动了90°的驱动元件的图5中示出的细节的示意俯视图；

图7示出图2或图3至6中示出的驱动元件的示意的立体图；和

图8示出根据本发明的调节促动器的另一实施例的示意的立体分解图。

具体实施方式

在附图中，相同的或功能相同的构件设有相同的附图标记。

图1示出设备1的一个实施例的示意图，该设备用于改变未详细示出和阐述的往复式活塞内燃机的气缸单元4的压缩比，所述气缸单元具有气缸2和工作活塞3。该设备1构成多铰链曲柄传动机构。

往复式活塞内燃机包括曲轴5，在示意图中可见所述曲轴的曲柄臂6和曲柄销7。曲柄销7可转动地支承在耦联杠杆8中，其中耦联杠杆8经由第一铰链9容纳连杆10和经由第二铰链11容纳推杆12。连杆10在其背离耦联杠杆8的端部处设有未示出的连杆孔眼，未示出的活塞栓可转动地支承在所述连杆孔眼中。活塞栓将连杆10与气缸单元4的工作活塞3连接，使得在工作活塞3中可枢转地引导连杆10。

推杆12经由推杆孔眼13径向地在调节轴15的偏心件14上被引导，使得通过转动调节轴15将推运动或拉运动传递到推杆12上进而传递到在其第二铰链11处的耦联杠杆8上。该推运动或拉运动引起耦联杠杆8在曲柄销7上的枢转，使得所述曲柄销和活塞栓之间的间距发生变化进而气缸单元4的压缩比发生变化。在设备1的所示出的位置中，调节轴15占据0°的调节角，由此气缸单元43具有高的压缩比。

图2示出用于驱动用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的调节轴15的根据本发明的调节促动器16的一个实施例的示意性立体剖面图，其中该设备的其余部分能够根据图1构成。

调节促动器16包括电动机17和与其以传动方式连接的单级的变速器18，其中电动机17的输出轴19以传动方式与变速器18的输入轴20连接。变速器18通过谐波变速器形成。调节促动器16或电动机17和变速器18的普遍的结构对于本领域技术人员是已知的，因此在此放弃对电动机17和变速器18的细节的详述。

调节促动器16包括用于将电动机17的输出轴19与变速器18的输入轴20传动连接的扭转刚性的补偿联轴器21。扭转刚性的补偿联轴器21设置用于补偿在输出轴19和与调节促动器16以传动方式连接的调节轴15之间的轴偏移。

扭转刚性的补偿联轴器21包括无相对转动地与输出轴19连接的驱动元件22，该驱动元件具有至少一个与输出轴19径向间隔开设置的接合部段，所述接合部段在图2中被输出轴19遮盖进而不可见。驱动元件22能够根据在图3至8中示出的实施方式构成。驱动元件22部分地设置在构成为谐波变速器的变速器18的径向内部。驱动元件22根据图3至7能够具有未示出的质量补偿部段，所述质量补偿部段关于输出轴19的纵向中轴线与接合部段至少部分地在直径上相对置地设置。接合部段包括两个在环周上彼此间隔开设置的未示出的径向的接合面，所述接合面分别具有凸面。该凸面关于与输出轴19的纵向中轴线平行且间隔开设置的轴线可具有大于或等于20mm的半径。

扭转刚性的补偿联轴器21还包括两个设置在构件24上且彼此沿直径设置的、朝输入轴20的纵向中轴线敞开的未示出的径向容纳部，所述构件经由固定机构23无相对转动地与变速器18的输入轴20连接。接合部段至少部分地以径向间隙接合到所述径向容纳部中的一个中，如这结合在图4至6中的根据本发明的调节促动器16的另一实施例示出的那样。构件24的径向容纳部在图2中通过输出轴19遮挡进而不可见。构件24的结构基本上对应于图8中示出的构件24的结构。

在环周方向上，在接合部段和相应的径向容纳部之间能够存在间隙，所述间隙的大小位于大约20角秒至大约180角秒的范围中。接合部段和/或构件24的构成径向容纳部的部段能够至少部分地由塑料或掺有塑料的材料制造。

图3示出用于驱动用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的调节轴15的根据本发明的调节促动器16的一个实施例的示意性立体分解图，其中该设备的其余部分能够根据图1构成。

调节促动器16包括电动机17和与其以传动方式连接的单级的变速器18，其中电动机17的在图3中不可见的输出轴以传动方式与变速器18的输入轴20连接。变速器18通过谐波变速器形成。调节促动器16或电动机17和变速器18的普遍的结构对于本领域技术人员是已知的，因此在此放弃对电动机17和变速器18的细节的详述。

调节促动器16包括用于将电动机的输出轴与变速器18的输入轴20传动连接的扭转刚性的补偿联轴器21。补偿联轴器21设置用于补偿在该输出轴和与调节促动器16以传动方式连接的调节轴15之间的轴偏移。

扭转刚性的补偿联轴器21包括能够无相对转动地与所述输出轴连接的驱动元件22，该驱动元件具有与所述输出轴径向间隔开设置的接合部段27。驱动元件22包括质量补偿部段28，所述质量补偿部段关于所述输出轴的纵向中轴线与接合部段27至少部分在直径上相对置地设置。接合部段27包括两个在环周上彼此间隔开设置的径向的接合面29和30，所述接合面分别具有凸面。该凸面关于与所述输出轴的纵向中轴线平行且间隔开设置的轴线可具有大于或等于20mm的半径。驱动元件22能够至少部分地设置在构成为谐波变速器的变速器18的径向内部。

扭转刚性的补偿联轴器21还包括两个设置在变速器18的输入轴20上和彼此沿直径设置的、朝输入轴20的纵向中轴线敞开的径向容纳部31，其中接合部段27能够至少部分地以径向间隙接合到径向容纳部31中的一个中，如这在图4至6中示出。椭圆形的滚道32设置在输入轴20的外侧面上，变速器18的滚动体25能够在所述滚道上滚动。在环周方向上，在接合部段27和相应的径向容纳部31之间能够存在间隙，所述间隙的大小位于大约20角秒至大约180角秒的范围中。接合部段27和/或输入轴20的构成径向容纳部31的部段能够至少部分地由塑料或掺有塑料的材料制造。

图4示出图3中示出的调节促动器16的细节的示意剖面图。驱动元件22的接合部段27接合到设置在变速器18的输入轴20上的径向容纳部31中的一个中。变速器18的滚动体25在设置在输入轴20的外侧面上的椭圆形的滚道32上运转。

图5示出图3和4中示出的调节促动器的细节的示意俯视图。示出驱动元件22和输入轴20，其中驱动元件22的接合部段27接合到径向容纳部31中的一个中。所述径向容纳部31与驱动元件22构成根据本发明的扭转刚性的补偿联轴器21。驱动元件22的转动轴线33相对于输入轴20的纵向中轴线移位地设置。

图6示出具有沿逆时针方向转动90°的驱动元件22的图5中示出的细节的示意俯视图。由此也将输入轴20逆时针方向转动90°。

图7示出图5和6中示出的驱动元件22的示意性立体图。尤其可见接合部段27的接合面29和30的凸面。

图8示出用于驱动用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元的压缩比的设备的调节轴15的根据本发明的调节促动器16的另一实施例的示意性立体分解图，其中该设备的其余部分能够根据图1构成。

调节促动器16包括电动机17和与其以传动方式连接的单级的变速器18，其中电动机17的不可见的输出轴能够以传动方式与变速器18的输入轴20连接。调节促动器16的或电动机17的和变速器18的普遍的结构对于本领域技术人员是已知的，因此在此放弃对电动机17和变速器18的细节的详述。

调节促动器16包括用于将电动机17的输出轴与变速器18的输入轴20传动连接的扭转刚性的补偿联轴器21。扭转刚性的补偿联轴器21设置用于补偿在该输出轴和可与调节促动器16以传动方式连接的调节轴15之间的轴偏移。

扭转刚性的补偿联轴器21包括无相对转动地与输出轴19连接的驱动元件22，该驱动元件具有两个彼此沿直径设置的、与该输出轴径向间隔开设置的接合部段27。驱动元件22能够至少部分地设置在构成为谐波变速器的变速器18的径向内部。每个接合部段27包括两个环周上彼此间隔开设置的、出于清楚的原因未设有附图标记的径向的接合面，所述接合面分别具有凸面。该凸面关于与输出轴的纵向中轴线平行且间隔开设置的轴线具有大于或等于20mm的半径。

扭转刚性的补偿联轴器21还包括两个设置在构件24上和在直径上彼此相对设置的、朝输入轴20的纵向中轴线敞开的径向容纳部31，构件24能经由固定机构23无相对转动地与变速器18的输入轴20连接，各一个接合部段27能够至少部分地以径向间隙接合到所述径向容纳部中。构件24的结构基本上对应于图2中示出的构件24的结构。在环周方向上，在相应的接合部段27和相应的径向容纳部31之间能够存在间隙，所述间隙的大小位于大约20角秒至大约180角秒的范围中。每个接合部段27和/或构件24的构成相应的径向容纳部31的部段能够至少部分地由塑料或掺有塑料的材料制造。构件24包括空腔结构。

附图标记列表

1 设备

2 气缸

3 工作活塞

4 气缸单元

5 曲轴

6 曲柄臂

7 曲柄销

8 耦联杠杆

9 铰链

10 连杆

11 铰链

12 推杆

13 推杆孔眼

14 偏心件

15 调节轴

16 调节促动器

17 电动机

18 变速器

19 输出轴

20 输入轴

21 补偿联轴器

22 驱动元件

23 固定机构

24 构件

25 滚动体

26 钻孔

27 接合部段

28 质量补偿部段

29 接合面

30 接合面

31 径向容纳部

32 滚道

33 转动轴线

Claims (8)

1.一种扭转刚性的补偿联轴器(21)，所述补偿联轴器用于将设备(1)的调节促动器(16)的电动机(17)的输出轴(19)与所述调节促动器(16)的至少单级的变速器(18)的输入轴(20)传动连接，所述设备用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元(4)的压缩比，其中所述补偿联轴器(21)设置用于补偿在所述输出轴(19)和所述设备(1)的能与所述调节促动器(16)以传动方式连接的调节轴(15)之间的轴偏移，

其特征在于，设有至少一个能够无相对转动地与所述输出轴(19)连接的驱动元件(22)，所述驱动元件具有至少一个与所述输出轴(19)径向间隔开设置的接合部段(27)，并且一方面设有至少一个设置在所述输入轴(20)上的或设置在能够与所述输入轴(20)无相对转动连接的构件(24)上的径向容纳部(31)，所述径向容纳部(31)朝所述输入轴(20)的纵向中轴线敞开，或者另一方面设有至少一个设置在所述输入轴(20)上的或设置在所述构件(24)上的径向伸展的长孔，所述接合部段(27)至少部分地以径向间隙接合到所述径向容纳部或长孔中。

2.根据权利要求1所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)，其特征在于，所述驱动元件(22)具有至少一个质量补偿部段(28)，所述质量补偿部段关于所述输出轴(19)的纵向中轴线与所述接合部段(27)至少部分在直径上相对置地设置。

3.根据权利要求1或2所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)，其特征在于，所述接合部段(27)具有两个在环周上彼此间隔开设置的径向的接合面(29，30)，所述接合面分别具有凸面。

4.根据权利要求3所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)，其特征在于，所述凸面关于与所述输出轴(19)的所述纵向中轴线平行且间隔开设置的轴线具有大于或等于20mm的半径。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)，其特征在于，在环周方向上在所述接合部段(27)和所述径向容纳部(31)或所述长孔之间存在间隙，所述间隙的大小位于大约20角秒至大约180角秒的范围中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)，其特征在于，所述接合部段(27)和/或构成所述径向容纳部(31)或所述长孔的部段至少部分地由塑料或掺有塑料的材料制造。

7.一种调节促动器(16)，所述调节促动器用于驱动设备(1)的调节轴(15)，所述设备用于改变往复式活塞内燃机的至少一个气缸单元(4)的压缩比，所述调节促动器具有至少一个电动机(17)和与该电动机以传动方式连接的至少单级的变速器(18)，其中所述电动机(17)的输出轴(19)以传动方式与所述变速器(18)的输入轴(20)连接，其特征在于，设有至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的扭转刚性的补偿联轴器(21)。

8.根据权利要求7所述的调节促动器(16)，其特征在于，所述变速器(18)通过谐波变速器形成，其中所述驱动元件(22)至少部分设置在所述谐波变速器的径向内部。