DE102008040459A1 - Adjustment device of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse über einen an einer Verstellwelle (27) der Verstellvorrichtung angeordneten Exzenter (28) verstellbar sind, wobei die Verstellvorrichtung von einem Verbrennungsmotor über ein Antriebselement (1) einer Antriebswelle (2) der Verstellvorrichtung antreibbar ist und trieblich zwischen dem Antriebselement (2) und dem Exzenter (27) ein Getriebe (25), eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet ist, wobei durch die Kupplung eine Verbindung zwischen dem Antriebselement (1) und der Antriebswelle (2) herstellbar ist und die Antriebswelle (2) durch die schaltbare Bremse festhaltbar ist, wobei die Verstellvorrichtung eine kombinierte Kupplungs- und Bremseinheit (24) aufweist, in welcher eine Kupplung mit einem ersten Teil (9) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) und eine Bremse mit einem ersten Teil (18, 19) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) angeordnet ist und der zweite Teil (12) der Kupplung und der Bremse aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe (12) besteht, welche drehfest auf der Antriebswelle (2) angeordnet ist.Adjusting device of an internal combustion engine whose compression ratios are adjustable via an eccentric (28) arranged on an adjusting shaft (27) of the adjusting device, wherein the adjusting device can be driven by an internal combustion engine via a drive element (1) of a drive shaft (2) of the adjusting device and driven between the drive element ( 2) and the eccentric (27) a transmission (25), a switchable clutch and a switchable brake is arranged, wherein by the coupling a connection between the drive element (1) and the drive shaft (2) can be produced and the drive shaft (2) is holdable by the switchable brake, wherein the adjusting device comprises a combined clutch and brake unit (24), in which a clutch with a first part (9) and a second switchable part (12) and a brake with a first part (18, 19) and a second switchable part (12) is arranged and the second part (12) of the Kupplun g and the brake consists of a common for the clutch and the brake armature disc (12), which is non-rotatably mounted on the drive shaft (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse veränderbar sind mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The The invention relates to an adjusting device of an internal combustion engine whose compression ratios are changeable with the features of the preamble of claim 1 and a method for Operation of an internal combustion engine having the features of the claim 9th
Aus
der
Der Verbrennungsmotor weist ein Gehäuse auf, in dem sich der Kolben und die Kurbelwelle bewegen. Der Kolben wird durch die Gaskraft nach unten bewegt und über trägt diese Bewegung über eine Hauptpleuelstange und einen Querhebel auf die Kurbelwelle. Der Querhebel ist über eine Nebenpleuelstange an einem Exzenter abgestützt, der seinerseits auf einer Verstellwelle angeordnet ist.Of the Internal combustion engine has a housing in which the Move the piston and the crankshaft. The piston is powered by the gas moved down and over carries this movement over a main connecting rod and a cross lever on the crankshaft. The cross lever is on a Nebenpleuelstange at one Supported eccentric, which in turn on a Verstellwelle is arranged.
Der Verbrennungsmotor weist weiterhin zwei Nockenwellen auf, die durch ein Umschlingungsgetriebe von der Kurbelwelle angetrieben werden. Das Umschlingungsgetriebe treibt weiterhin ein Antriebselement an, das über eine schaltbare Kupplung und zwei Planetengetriebe mit der Verstellwelle verbunden ist. Ein eingangsseitiges Wellenstück des Planetengetriebes ist sowohl über die Kupplung mit dem Antriebselement als auch über eine Bremse mit dem Gehäuse verbindbar. Das zweistufige Planetengetriebe übersetzt die Umdrehung des Antriebselements in eine geringe Verdrehung der Verstellwelle.Of the Internal combustion engine also has two camshafts, which through a belt drive are driven by the crankshaft. The belt drive continues to drive a drive element, that via a shiftable clutch and two planetary gears is connected to the adjusting shaft. An input shaft piece of the planetary gear is using both the clutch the drive element as well as a brake with the housing connectable. The two-stage planetary gear translated the rotation of the drive element in a slight rotation of the Adjusting.
Der Exzenter bzw. die Verstellwelle ist im Gehäuse gelagert und verändert die Lage und/oder die Richtung des Verstellhebels durch seine Drehung. Das Verdichtungsverhältnis wird durch Drehen einer Verstellwelle und damit durch Drehen des Exzenters verändert. Mittels der Bremse wird die Verstellwelle in einer Position gehalten, um ein festes Kompressionsverhältnis zu erreichen.Of the Eccentric or the adjusting shaft is mounted in the housing and changes the position and / or the direction of the adjusting lever through his turn. The compression ratio is through Turning an adjusting shaft and thus changed by turning the eccentric. By means of the brake, the adjusting shaft is held in a position to achieve a fixed compression ratio.
Nachteilig bei dieser Verstellvorrichtung ist, dass die doppelten Planetengetriebe viel Platz in dem engen Motorraum in Anspruch nehmen. Eine ausgereifte Konstruktion, die die gesamte Verstellvorrichtung mit Kupplung und Bremse umfasst, ist noch nicht vorhanden.adversely in this adjustment is that the double planetary gear take up a lot of space in the narrow engine compartment. A mature Construction, the whole adjusting device with clutch and Brake includes, does not exist yet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse verstellbar sind bereit zustellen, wobei die Verstellvorrichtung einen geringen Bauraum in Anspruch nehmen soll. Weiter soll ein Verfahren zum Schalten einer Verstelleinheit vorgeschlagen werden.task The invention is an adjusting device of an internal combustion engine whose compression ratios are adjustable ready set, wherein the adjusting a small space to claim. Next is a method of switching an adjustment be proposed.
Diese Aufgabe wird wie in dem unabhängigen Patentanspruch 1 und Patentanspruch 9 angegeben gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is as in the independent claim 1 and Claim specified 9 solved. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst ausgehend von einer aus dem Stand der Technik bekannte Verstellvorrichtung, bei welcher der Verbrennungsmotor über ein Antriebselement die Verstellvorrichtung antreibt. Trieblich zwischen einer Antriebswelle und einer Verstellwelle ist ein Getriebe, eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet. Bei geschlossener Kupplung bildet sich eine Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Antriebswelle. Durch eine geschlossene Bremse wird die Antriebswelle festgehalten.The Task is solved starting from one of the state of Technically known adjusting device, wherein the internal combustion engine via a Drive element drives the adjusting device. Drive between a drive shaft and an adjusting shaft is a transmission, a switchable clutch and a switchable brake arranged. When closed Clutch forms a connection between the drive element and the drive shaft. By a closed brake, the drive shaft recorded.
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, dass die Kupplung und die Bremse nie gleichzeitig in Eingriff sind, da die Kupplung geschlossen ist, um eine Veränderung der Kompressionsverhältnisse zu ermöglichen und die Bremse geschlossen ist, um ein eingestelltes Kompressionsverhältnis konstant zu halten. Somit wird eine Verstellvorrichtung mit einer kombinierten Kupplungs- und Bremseinheit vorgeschlagen, welche eine Kupplung mit einem ersten, mit dem Antriebelement fest angeordneten Kupplungsteil und einem zweiten schaltbaren Kupplungsteil und eine Bremse mit einem ersten gehäusefesten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil aufweist. Der zweite bewegliche Teil der Kupplung und der Bremse besteht aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe, welche drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist.The Solution to this problem is based on the knowledge that the The clutch and the brake are never engaged at the same time as the Clutch is closed to a change in the compression ratios to allow and the brake is closed to a set Keep compression ratio constant. Thus, a Adjustment device with a combined clutch and brake unit proposed which a coupling with a first, with the drive element fixedly arranged coupling part and a second switchable coupling part and a brake with a first housing fixed part and having a second switchable part. The second moving part The clutch and the brake consists of one for the clutch and the brake common armature disc, which rotatably with the Drive shaft is connected.
Dadurch dass die eine Ankerscheibe gleichzeitig als Kupplung und Bremse wirkt, wird ein platzsparender Schaltmechanismus dargestellt und somit nimmt die ganze Verstellvorrichtung wenig Bauraum in Anspruch.Thereby that one anchor plate at the same time as a clutch and brake acts, a space-saving switching mechanism is shown and Thus, the whole adjustment takes up little space to complete.
In einer bevorzugten Lösung der Erfindung wird die Kupplungs-Bremseinheit elektromagnetisch geschaltet. Dabei ist die Ankerscheibe aus einem magnetischen Material ausgebildet und je ein Elektromagnet ist der Kupplung und der Bremse zugeordnet. Die Elektromagnete weisen je einen Elektromagnetkörper und eine Spule auf. Durch eine Bestromung einer Spule wird die zugehörige Kupplung bzw. Bremse aktiviert, wodurch die Ankerscheibe zur Kupplung bzw. Bremse hingezogen wird und die Kupplung bzw. Bremse geschlossen wird. Bei der Schließung die Kupplung bzw. Bremse führt die Ankerscheibe somit eine kurze Hubbewegung aus.In A preferred solution of the invention is the clutch-brake unit switched electromagnetically. The armature disc is made of a magnetic Material is formed and an electromagnet is the clutch and assigned to the brake. The electromagnets each have an electromagnetic body and a coil on. By energizing a coil is the associated Clutch or brake activated, causing the armature disc to clutch or brake is pulled and the clutch or brake is closed becomes. When closing the clutch or brake leads the armature disc thus a short stroke movement.
Der zweite Teil der Kupplung bzw. Bremse weist zumindest einen zur Ankerscheibe korrespondierenden Reibbelag auf.The second part of the clutch or brake has at least one corresponding to the armature disc friction lining.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ankerscheibe derart an der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, dass sie axial schiebbar ist und zwischen zwei Rückstellfedern angeordnet ist, beispielsweise zwischen zwei Spiralfedern. Die Rückstellfedern wirken je mit einer gegeneinander wirkenden Federkraft an der Ankerscheibe und bewirken folglich die Ankerscheibe in ihrer Neutralposition. Somit wird die Ankerscheibe bei nicht beaufschlagten Elektromagneten in ihrer Neutralposition einstellen bzw. gehalten. Die Neutralposition der Ankerscheibe ist annährend in die Mitte zwischen einem Kupplungseingriff und einem Bremseingriff. Somit ist die Kupplungs-Bremseinheit immer schnell ansprechbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Kompressionsverhältnis sich automatisch zu einem niedrigen Kompressionsverhältnis rückstellt. Durch den Gasdruck im Zylinder des Motors, wirkt das gesamte System rückwirkend und stellt der Exzenter auf seine Startposition zurück.It It is suggested that the armature disk on the transmission input shaft is arranged so that it is axially slidable and between two return springs is arranged, for example, between two coil springs. The return springs each act with an opposing spring force on the armature disk and thus cause the armature disc in its neutral position. Thus, the armature disc is not acted upon electromagnet set or held in their neutral position. The neutral position the armature disk is approximately in the middle between one Clutch engagement and a brake intervention. Thus, the clutch-brake unit always responsive. Another advantage is that the compression ratio automatically resets to a low compression ratio. Due to the gas pressure in the cylinder of the engine, the entire system works retroactively and sets the eccentric to its starting position back.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist die Ankerscheibe ortsfest an der Getriebeeingangswelle angeordnet und derart ausgebildet, dass die Ankerscheibe in ihrer Axialrichtung federnd ist. Bei einer Bestromung einer der beiden Elektromagneten wird der federnde Teil der Ankerscheibe ausfedern bzw. ausbiegen und die Kupplung bzw. die Bremse wird geschlossen. Bei einem Ausschalten des Elektromagnetes federt die Ankerscheibe wieder in ihre aufrechte Neutralposition zurück. Somit werden keine Rückstellfedern benötigt. Des Weiteren führt die Ankerscheibe keine Hubbewegung aus, wodurch die für eine Hubbewegung notwendige Gleitfläche entfällt. Die eventuelle nicht lineare Bewegung der Reibbeläge der Ankerscheibe wird durch die Anordnung der Reibbeläge kompensiert, da die Reibbeläge derart angeordnet sind, dass sie trotz einer eventuell bogenförmigen Bewegung der Reibbeläge, parallel zu den gegenüberliegenden Reibbelägen der Kupplung bzw. der Bremse zum Eingriff kommt.at an alternative variant of the invention, the anchor plate is stationary arranged on the transmission input shaft and designed such that the armature disk is resilient in its axial direction. At a The energizing of one of the two electromagnets becomes the springy part the pressure plate spring or bend out and the clutch or the brake is closed. When switching off the electromagnet the armature disc springs back into its upright neutral position back. Thus, no return springs are needed. Furthermore, the armature disc does not perform any lifting movement, whereby the sliding surface necessary for a lifting movement eliminated. The possible non-linear movement of the friction linings The armature disk is characterized by the arrangement of the friction linings compensated, since the friction linings are arranged such that despite a possibly arcuate movement of the Friction linings, parallel to the opposite Friction linings of the clutch or the brake is engaged.
In einer vorteilhaften Variante der Verstellvorrichtung ist das Getriebe zwischen der Antriebswelle und des Exzenters als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Somit werden mit weniger Platzbedarf gleiche Übersetzungsverhältnisse erreicht als mit zwei Planetengetrieben.In an advantageous variant of the adjusting device is the transmission between the drive shaft and the eccentric as a spur gear educated. Thus, with less space required equal ratios achieved as with two planetary gears.
Im Gehäuse der Kupplungs-Bremseinheit sind die Magnetkörper angeordnet. Vorzugsweise ist das Antriebselement und die Antriebswelle im Magnetkörper und/oder in einem anderen gehäusefesten Bauteil gelagert.in the Housing of the clutch-brake unit are the magnetic body arranged. Preferably, the drive element and the drive shaft in the magnetic body and / or in another housing-fixed component stored.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Antriebselement auf einer Hohlwelle angeordnet ist, bzw. als eine Hohlwelle ausgebildet ist und zumindest eine Lagerung zu einem gehäusefesten Teil aufweist und die Antriebswelle in der Hohlwelle angeordnet ist und zusätzlich in ihr gelagert ist.Of Furthermore, it is proposed that the drive element on a Hollow shaft is arranged, or is designed as a hollow shaft and at least one storage to a housing-fixed part and the drive shaft is arranged in the hollow shaft and additionally stored in it.
Um eine Verstelleinheit der oben genannten Art zu schalten, ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Ankerscheibe in einen Eingriff mit dem zweiten Kupplungsteil gebracht wird durch Zuschalten eines ersten Elektromagnets, und die Ankerscheibe in einen Eingriff mit dem zweiten Teil der Bremse gebracht wird, indem der erste Elektromagnet weggeschaltet wird und ein zweiter Elektromagnet zugeschaltet wird.Around to switch an adjustment of the above type is a Proposed method in which the armature disk in an engagement is brought to the second coupling part by connecting a first electromagnet, and the armature disk into engagement with the second part of the brake is brought by the first electromagnet is switched off and a second solenoid is switched on.
Weitere Vorteile der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus einem unter Bezugnahme auf die Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenem Ausführungsbeispiel. Es zeigen:Further Advantages of the invention and advantageous developments arise a principle with reference to the drawings described embodiment. Show it:
In
Bei
geschlossener Kupplung wird eine Drehung auf die Antriebswelle
Die
Kupplung der Kupplungs-Bremseinheit
Der
erste Teil der Bremse bildet sich aus zwei gehäusefeste
Reibbeläge
Wenn
weder die Kupplung noch die Bremse aktiv sind, wird die Ankerscheibe
An
dem Ende der Antriebswelle
In
In
- 11
- Antriebselementdriving element
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Lagerungstorage
- 44
- Lagerungstorage
- 55
- Lagerungstorage
- 66
- ElektromagnetkörperSolenoid body
- 77
- ElektromagnetkörperSolenoid body
- 88th
- Lagerungstorage
- 99
- erste Kupplungsteilfirst coupling part
- 1010
- Reibbelagfriction lining
- 1111
- Reibbelagfriction lining
- 1212
- Ankerscheibearmature disc
- 1313
- Reibbelagfriction lining
- 1414
- Reibbelagfriction lining
- 1515
- SpuleKitchen sink
- 1616
- Reibbelagfriction lining
- 1717
- Reibbelagfriction lining
- 1818
- Reibbelagfriction lining
- 1919
- Reibbelagfriction lining
- 2020
- SpuleKitchen sink
- 2121
- RückstellfederReturn spring
- 2222
- RückstellfederReturn spring
- 2323
- Gehäusecasing
- 2424
- Kupplungs-BremseinheitClutch brake unit
- 2525
- Getriebetransmission
- 2626
- VorgelegewelleCountershaft
- 2727
- Verstellwelleadjusting
- 2828
- Exzentereccentric
- 2929
- federnde Bereichspringy Area
- 3030
- Bereich mit magnetischem MaterialArea with magnetic material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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