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Die Erfindung betrifft einen Mehrgelenkskurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Mehrgelenkskurbeltriebe werden bei Brennkraftmaschinen mit variablem Verdichtungsverhältnis (variable compression ratio engines) eingesetzt, bei denen durch die Anpassung des Verdichtungsverhältnisses an die Lastanforderungen beträchtliche Kraftstoffeinsparungen erzielt werden können. Brennkraftmaschinen mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb der eingangs genannten Art sind zum Beispiel aus der
US 8 397 683 B2 , der
DE 10 2005 054 760 A1 , der
DE 10 2010 004 588 A1 , der
WO 2013/ 060 433 A1 oder der
EP 1 197 647 B1 bekannt.
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Der aus der
DE 10 2010 004 588 A1 bzw. der
WO 2013/ 060 433 A1 bekannte Mehrgelenkskurbeltrieb für eine 4-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine umfasst eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl von Koppelgliedern, die jeweils drehbar auf einem Hubzapfen der Kurbelwelle gelagert sind und zwei nach entgegengesetzten Seiten über die Kurbelwelle überstehende, an ihrem Ende jeweils mit einem Schwenkgelenk versehene Arme aufweisen. Eines der beiden Schwenkgelenke jedes Koppelgliedes dient zur Anlenkung eines Kolbenpleuels, der einen benachbarten Kolben der Brennkraftmaschine über das Koppelglied mit der Kurbelwelle verbindet. Das andere Schwenkgelenk dient zur Anlenkung eines Anlenkpleuels, dessen entgegengesetztes Ende auf einem Exzenter einer Exzenterwelle drehbar gelagert ist. Bei dem Mehrgelenkskurbeltrieb aus der
DE 10 2010 004 588 A1 weist die Exzenterwelle einen Drehantrieb auf, mit dem sich die Drehwinkelstellung der Exzenterwelle und damit die Winkelposition der Exzenter verändern lässt. Dadurch verändert der Neigungswinkel des jeweils zugehörigen Koppelglieds. Dies führt zu einer Verlagerung des Schwenkgelenks des Kolbenpleuels, wodurch wiederum das Verdichtungsverhältnis im zugehörigen Zylinder verändert wird. Somit kann das Verdichtungsverhältnis nach Bedarf verändert werden, insbesondere in Abhängigkeit vom Betriebspunkt und/oder vom Arbeitstakt der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kann die Exzenterwelle beim Umschalten von Volllastbetrieb in Teillastbetrieb verdreht und dadurch die Exzenter in eine dem gewünschten Verdichtungsverhältnis entsprechende Winkelposition gebracht werden.
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Bei Mehrgelenkskurbeltrieben der eingangs genannten Art wird infolge des Gas- oder Verbrennungsdrucks in den Zylindern der Brennkraftmaschine ein mehr oder weniger großes Rückdrehmoment auf die Exzenterwelle ausgeübt. Um dieses Rückdrehmoment aufzunehmen, ist bei dem Mehrgelenkskurbeltrieb aus der
EP 1 197 647 B1 der Dreh- oder Stellantrieb zum Drehen der Exzenterwelle selbsthemmend ausgebildet. Dies gestattet jedoch nur eine relativ langsame Veränderung der Drehwinkelstellung der Exzenterwelle und damit der Winkelposition der Exzenter.
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Zur schnelleren Verstellung der Drehwinkelstellung kann ein geregelter elektrischer Stellantrieb verwendet werden, bei dem das vom Gas- oder Verbrennungsdruck auf die Exzenterwelle ausgeübte Rückdrehmoment durch eine entsprechende Regelung des Stellantriebs kompensiert wird. Jedoch steigt dadurch der Energieverbrauch, was sich nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Bilanz des Kraftfahrzeugs auswirkt.
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Um dies zu vermeiden, umfasst der in der
WO 2013/ 060 433 A1 der Anmelderin beschriebene Mehrgelenkskurbeltrieb der eingangs genannten Art zusätzlich zum Stellantrieb noch eine Feststellvorrichtung oder Sperrvorrichtung, mit der sich die Exzenterwelle in definierten Drehwinkelstellungen feststellen oder blockieren lässt. Die Feststellvorrichtung oder Sperrvorrichtung kann dort einen Magnetaktuator umfassen, dessen Anker zwischen einer Freigabestellung und einer Sperr- oder Raststellung verlagert werden kann. In der Sperr- oder Raststellung greift der Anker in eine von mehreren Ausnehmung am Umfang eines drehfest mit der Exzenterwelle verbundenen Sperrrades ein und verhindert so ein Drehen der Exzenterwelle, während er in der Freigabestellung aus der Ausnehmung ausgerückt ist und ein Verdrehen der Exzenterwelle mittels des Stellantriebs zulässt.
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Für die Ansteuerung des Magnetaktuators sind zwei Alternativen möglich:
- 1) Der Anker befindet sich im stromlosen Zustand des Magnetaktuators in der Freigabestellung. Dies hat den Vorteil, dass es im Fehlerfall, z.B. bei einem Ausfall der Strom- oder Energieversorgung der Sperrvorrichtung, nicht zu einer Einschränkung des Fahrbetriebs kommt, sondern der volle Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ausgenutzt werden kann. Der Nachteil besteht darin, dass der Magnetaktuator mit Strom beaufschlagt werden muss, um den Anker in die Sperr- oder Raststellung zu bewegen und dort festzuhalten. Dafür wird Energie benötigt, was den Nutzen der Sperrvorrichtung schmälert.
- 2) Der Anker befindet sich im stromlosen Zustand des Magnetaktuators in der Sperr- oder Raststellung. Dies hat den Vorteil, dass während der Nutzung der Sperrvorrichtung, d.h. während der überwiegenden Zeit im Betrieb des Mehrgelenkskurbeltriebs, keine Energie benötigt wird, um den Anker festzuhalten. Jedoch kann bei dieser Alternative im Fehlerfall das gerade eingestellte Verdichtungsverhältnis nicht mehr verändert werden, was unter Umständen zu einer Einschränkung des Betriebsbereichs der Brennkraftmaschine führt.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mehrgelenkskurbeltrieb und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Feststellvorrichtung im ersten Betätigungszustand, in dem sie die Exzenterwelle blockiert und ein Drehen der Exzenterwelle verhindert, keine Energie benötigt, dass jedoch trotzdem im Fehlerfall die Exzenterwelle freigegeben werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei dem Mehrgelenkskurbeltreib erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stellantrieb im ersten Betätigungszustand der Feststellvorrichtung ansteuerbar ist, um ein Entsperrmoment auf die Exzenterwelle aufzubringen, das größer ist als ein zum Verstellen der Drehwinkelstellung vom Stellantrieb aufgebrachtes Verstellmoment und größer als ein von der Feststellvorrichtung aufgebrachtes Blockiermoment, wobei ein Stellglied in der ersten Endstellung des bistabilen Elements in einer Eingriffsstellung in einer Ausnehmung der Exzenterwelle oder eines zusammen mit der Exzenterwelle drehbaren Sperrrades festgehalten wird und in der zweiten Endstellung vom bistabilen Element in einer Ausrückstellung außerhalb des Eingriffs mit der Exzenterwelle bzw. dem Sperrrad festgehalten wird, wobei das Stellglied und die Ausnehmung der Exzenterwelle oder des Sperrrades so aneinander angepasst sind, dass sie in der ersten Endstellung des bistabilen Elements die Exzenterwelle in einer Drehrichtung blockieren und in der entgegengesetzten Drehrichtung durch Aufbringen des Entsperrmoments auf die Exzenterwelle das Stellglied aus der Eingriffstellung in die Ausrückstellung bewegen. Grundsätzlich ist es dabei vorgesehen, dass die Feststellvorrichtung ein bistabiles Element umfasst, das sich im ersten und im zweiten Betätigungszustand in einer ersten bzw. zweiten stabilen Endstellung befindet und das sich zwischen den beiden Endstellungen durch eine instabile Zwischenstellung bewegt.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht; dass die Feststellvorrichtung in jedem der beiden Betätigungszustände stromlos gehalten werden kann und nur bei einer Veränderung des Betätigungszustands kurzzeitig Energie benötigt wird, so dass der Energiebedarf sehr niedrig ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das bistabile Element eine Blattfeder umfasst, die in den beiden Endstellungen in entgegengesetzte Richtungen konvex gewölbt und in der instabilen Zwischenstellung eben ist. Die beiden Enden der Blattfeder können fest eingespannt sein, werden jedoch vorzugsweise schwenkbar gehalten, wodurch die Blattfeder bei gleichem Krümmungsradius in den Endstellungen kürzer ausgebildet werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist der Stellantrieb im ersten Betätigungszustand der Feststellvorrichtung ansteuerbar, um ein Entsperrmoment auf die Exzenterwelle aufzubringen, das ausreicht, um das bistabile Element aus der ersten stabilen Endstellung durch die instabile Zwischenstellung in die zweite stabile Endstellung zu bewegen. Bei einem Ausfall der Feststellvorrichtung kann auf diese Weise im ersten Betätigungszustand der Feststellvorrichtung dem Stellantrieb die Energie zugeführt werden, die benötigt wird, um die Feststellvorrichtung in den zweiten Betätigungszustand zu überführen, in dem die Exzenterwelle freigegeben wird. Dadurch kann die Exzenterwelle im Fehlerfall freigegeben und durch den Gas- oder Verbrennungsdruck in den Zylindern der Brennkraftmaschine in einen unkritischen Zustand gedreht werden, aus dem sie sich anschließend mit Hilfe des Stellantriebs verdrehen lässt, um die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses zu verändern. Um es im Fehlerfall zu ermöglichen, das auf die Exzenterwelle einwirkende Rückdrehmoment zu kompensieren, ist der Stellantrieb vorzugsweise ein geregelter Stellantrieb, der in Abhängigkeit von dem auf die Exzenterwelle einwirkenden Rückdrehmoment angesteuert wird.
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Die Erfindung sieht vor, dass das vom Stellantrieb aufgebrachte Entsperrmoment größer ist als ein zum Verstellen der Drehwinkelstellung aufgebrachtes Verstellmoment und größer als ein von der Feststellvorrichtung aufgebrachtes Blockiermoment. Auf diese Weise kann die Feststellvorrichtung nicht nur in jedem der beiden Betätigungszustände stromlos gehalten werden, sondern auch beim Übergang vom ersten in den zweiten Betätigungszustand. Dadurch kommt es im Fehlerfall, z.B. bei einem Ausfall der Strom- oder Energieversorgung der Feststellvorrichtung , nicht zu einer Einschränkung des Fahrbetriebs, weil die Feststellvorrichtung mit Hilfe des Stellantriebs gelöst und die Exzenterwelle freigegeben werden kann. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs einer Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen der Feststellvorrichtung vom Stellantrieb auf die Exzenterwelle ein Entsperrmoment aufgebracht wird, das größer ist als ein zum Verstellen der Drehwinkelstellung vom Stellantrieb aufgebrachtes Verstellmoment und größer als ein von der Feststellvorrichtung aufgebrachtes Blockiermoment.
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Gemäß einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung wirkt das bistabile Element direkt auf die Exzenterwelle oder ein zusammen mit der Exzenterwelle drehbares Sperrrad ein, indem es in der ersten Endstellung in eine Ausnehmung oder Ausbuchtung der Exzenterwelle oder des Sperrrades eingreift und in der zweiten Endstellung aus dem Eingriff mit der Exzenterwelle bzw. des Sperrrades ausgerückt ist.
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Eine zweite alternative Ausgestaltung sieht vor, dass das bistabile Element auf ein Stellglied der Feststellvorrichtung einwirkt und das Stellglied in der ersten Endstellung in einer Eingriffsstellung in einer Ausnehmung der Exzenterwelle oder des Sperrrades festhält. In der zweiten Endstellung hält das bistabile Element das Stellglied in einer Ausrückstellung fest, in der es nicht im Eingriff mit der Exzenterwelle bzw. dem Sperrrad steht. Das Stellglied ist zweckmäßig ein Anker eines elektrisches Stellorgans, vorzugsweise eines Magnetaktuators, der stromlos ist, wenn sich die Feststellvorrichtung im ersten und im zweiten Betätigungszustand befindet.
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Bei dieser zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung können das Stellglied und die Ausnehmung der Exzenterwelle oder des Sperrrades so aneinander angepasst werden, dass sie in der ersten Endstellung des bistabilen Elements die Exzenterwelle in einer Drehrichtung blockieren und dass in der entgegengesetzten Drehrichtung durch eine kurzzeitige Momentenüberhöhung in Form eines Entsperrmoments das Stellglied aus dem Eingriff mit der Exzenterwelle bzw. mit dem zusammen mit der Exzenterwelle drehbaren Sperrrad ausgerückt werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Mehrgelenkskurbeltriebs einer 4-Zylinder-Reihen-Brennkraftmaschine;
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Mehrgelenkskurbeltriebs;
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stellantriebs und einer Feststellvorrichtung zum Drehen bzw. Blockieren einer Exzenterwelle des Mehrgelenkskurbeltriebs;
- die 4a bis 4d zeigen schematische Ansichten von Teilen einer ersten Ausführungsform der Feststellvorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen;
- die 5a und 5b zeigen schematische Ansichten von Teilen einer zweiten Ausführungsform der Feststellvorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen;
- 6 zeigt eine schematische Ansicht von Teilen einer dritten Ausführungsform der Feststellvorrichtung;
- 7 zeigt eine schematische Ansicht von Teilen einer vierten Ausführungsform der Feststellvorrichtung.
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Die in den 1 und 2 dargestellte Viertakt-4-Zylinder-Brennkraftmaschine 1 in Reihenanordnung umfasst eine Kurbelwelle 2 und vier Kolben 3, von denen jeder in einem der vier Zylinder (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 auf und ab beweglich und durch ein Kolbenpleuel 4 mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Die Kurbelwelle 2 ist in Wellenlagern eines Zylinderkurbelgehäuses (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 drehbar gelagert und weist fünf zur Lagerung dienende zentrische Wellenzapfen 5 sowie vier Hubzapfen 6 (2) auf, deren Längsmittelachsen in unterschiedlichen Winkelausrichtungen parallel zur Drehachse 7 der Kurbelwelle 2 versetzt sind.
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Die Brennkraftmaschine 1 umfasst weiter eine Exzenterwelle 8, die eine zur Drehachse 7 der Kurbelwelle 2 parallele Längsmittelachse 9 aufweist, neben der Kurbelwelle 2 und beispielsweise etwas unterhalb von dieser im Zylinderkurbelgehäuse drehbar gelagert und über einen Mehrgelenkskurbeltrieb 10 mit der Kurbelwelle 2 gekoppelt ist.
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Neben der Kurbelwelle 2 und der Exzenterwelle 8 umfasst der Mehrgelenkskurbeltrieb 10 insgesamt vier Koppelglieder 11, die jeweils auf einem der Hubzapfen 6 der Kurbelwelle 2 drehbar gelagert sind. Jedes Koppelglied 11 besteht aus einem Oberteil 12 und einem Unterteil 13, die entlang einer Trennebene 14 gegeneinander anliegen und jeweils angrenzend an die Trennebene 14 mit einer halbzylindrischen Ausnehmung zur Aufnahme des Hubzapfens 6 sowie von zwei den Hubzapfen 6 umgebenden Lagerschalen eines zwischen dem Hubzapfen 6 und dem Koppelglied 11 angeordneten Gleitlagers 15 versehen sind. Das Oberteil 12 und das Unterteil 13 jedes Koppelglieds 11 werden von zwei Schrauben 16 zusammengehalten. Jedes Koppelglied 11 weist einen kürzeren Hubarm 17 auf, der über ein Schwenkgelenk 18 schwenkbar mit dem unteren Ende von einem der Kolbenpleuel 4 verbunden ist, dessen oberes Ende über ein weiteres Schwenkgelenk 19 am zugehörigen Kolben 3 angelenkt ist.
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Der Mehrgelenkskurbeltrieb 10 umfasst weiter eine der Anzahl der Kolbenpleuel 4 und der Koppelglieder 11 entsprechende Anzahl von Anlenkpleueln 20, die ungefähr parallel zu den Kolbenpleueln 4 ausgerichtet und in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 und der Exzenterwelle 8 jeweils etwa in derselben Ebene wie der zugehörige Kolbenpleuel 4, jedoch auf der entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle 2 angeordnet sind. Jeder Anlenkpleuel 20 umfasst eine Pleuelstange 21 und zwei an entgegengesetzten Enden der Pleuelstange 21 angeordnete Pleuelaugen 22, 23 mit unterschiedlichen Innendurchmessern. Das größere Pleuelauge 23 jedes Anlenkpleuels 20 am unteren Ende der Pleuelstange 21 umgibt einen in Bezug zur Drehachse 7 der Exzenterwelle 8 exzentrischen Hubzapfen 24 der Exzenterwelle 8, auf dem der Anlenkpleuel 20 mittels eines Drehlagers 25b drehbar gelagert ist. Das kleinere Pleuelauge 22 am oberen Ende der Pleuelstange 21 jedes Anlenkpleuels 20 bildet einen Teil eines Schwenkgelenks 25a zwischen dem Anlenkpleuel 20 und einem längeren Koppelarm 26 des benachbarten Koppelglieds 11, der auf der zum Hubarm 17 entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle 2 über diese übersteht. Die Exzenterwelle 8 weist zwischen den benachbarten exzentrischen Hubzapfen 24 sowie an ihren Stirnenden zur Lagerung der Exzenterwelle 8 in Wellenlagern dienende, zur Drehachse 9 koaxiale Wellenabschnitte 27 auf.
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Abgesehen von einer variablen Verdichtung kann durch die zuvor beschriebene Anordnung auch die Neigung der Kolbenpleuel 4 in Bezug zur Zylinderachse der zugehörigen Zylinder während der Drehung der Kurbelwelle 2 verringert werden, was zu einer Verringerung der Kolbenseitenkräfte und damit der Reibkräfte zwischen den Kolben 3 und Zylinderwänden der Zylinder führt. Insgesamt kann mit dem hier beschriebenen Mehrgelenkskurbeltrieb 10 ein Arbeitshub der Kolben 3 in Abhängigkeit von einem momentanen Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 1 gewählt werden.
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Weiter weist die Brennkraftmaschine 1 bzw. der Mehrgelenkskurbeltrieb 10 einen Aktuator oder Stellantrieb 28 (3) auf, mit dem die Exzenterwelle 8 bei Bedarf innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereichs in eine gewünschte Drehwinkelstellung gedreht werden kann. Der Stellantrieb 28 ist hier ein Elektromotor mit integriertem Untersetzungsgetriebe. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stellantrieb 28 neben einem Stirnende der Exzenterwelle 8 angeordnet, wobei das Untersetzungsgetriebe durch ein von einem Getriebegehäuse 29 umschlossenes kämmendes Zahnradpaar (nicht sichtbar) treibend mit der Exzenterwelle 8 verbunden ist. Ein erstes Zahnrad des Zahnradpaars ist drehfest mit einer Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes des Stellantriebs 28 verbunden, während das zweite Zahnrad drehfest mit der Exzenterwelle 8 verbunden ist.
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Neben dem Stellantrieb 28 verfügt der Mehrgelenkskurbeltrieb 10 zudem über eine Feststellvorrichtung 30, mit der die Exzenterwelle 8 in wenigstens einer definierten Drehwinkelstellung festgehalten oder blockiert werden kann. Bei den Ausführungsbeispielen in den 4 bis 7 sind beispielhaft jeweils acht derartige Drehwinkelstellungen vorgesehen.
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Die gegenüber vom Stellantrieb 28 am Getriebegehäuse 29 angeflanschte Feststellvorrichtung 30 umfasst ein topfförmiges Gehäuse 31, ein innerhalb des Gehäuses 31 angeordnetes Sperrrad 34, das drehfest mit dem ersten Zahnrad des Zahnradpaars im Getriebegehäuse 29 verbunden ist, ein elektrisches Stellorgan 32, sowie ein bistabiles Element 38.
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Bei den Ausführungsbeispielen in den 3 bis 6 ist das Stellorgan ein am Umfang des Gehäuses 31 angeflanschter Magnetaktuator 32. Der Magnetaktuator 32 umfasst eine Magnetspule (nicht sichtbar) innerhalb eines zylindrischen Aktuatorgehäuses 33 und einen Anker 35, der an dem zum Sperrrad 34 benachbarten Ende des Aktuatorgehäuses 33 übersteht. Durch Anlegen einer Spannung an der Magnetspule kann der Anker 35 innerhalb des Aktuatorgehäuses 33 in axialer Richtung hin und her bewegt werden, so dass er unterschiedlich weit über das Aktuatorgehäuse 33 übersteht.
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Das bistabile Element besteht aus einer Blattfeder 38, die zwischen zwei Endstellungen (4a und 4b bzw. 5a und 5b) elastisch verformbar ist. In den beiden Endstellungen ist die Blattfeder 38 jeweils in entgegengesetzte Richtungen konvex gewölbt, während sie in einer instabilen Mitten- oder Zwischenstellung (4d) eben ist. Das Sperrrad 34 ist an seinem äußeren Umfang mit insgesamt acht Ausnehmungen 36 versehen, deren Lage den gewünschten Drehwinkelstellungen entspricht, in denen die Exzenterwelle 8 blockiert werden soll.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in den 4a bis 4d ist die Blattfeder 38 als ein vom Stellorgan bzw. Magnetaktuator 32 getrenntes Bauteil ausgebildet. Die Blattfeder 38 wird dort in einem ersten Betätigungszustand der Feststellvorrichtung 30 mittels des Magnetaktuators 32 in Eingriff mit einer der Ausnehmungen 36 des Sperrrades 34 gebracht, die dazu als Einbuchtungen mit einer konkav gewölbten Form ausgebildet sind. Die Blattfeder 38 ist so in der Nähe des Umfangs des Sperrrades 34 im Gehäuse 31 montiert, dass sie in einer ersten Endstellung in eine der Ausnehmungen 36 ragt und gegen die Begrenzung der Ausnehmung 36 anliegt, wie in den 4b und 4c dargestellt. In dieser Endstellung blockiert die Blattfeder 38 das Sperrrad 34 und verhindert ein Drehen der Exzenterwelle 8. In ihrer zweiten Endstellung ist die Blattfeder dagegen in entgegengesetzter Richtung vom Sperrrad 34 weg gebogen, wie in 4a dargestellt, so dass sie nicht im Kontakt mit dem Sperrrad 34 steht und dieses zusammen mit der Exzenterwelle 8 durch Aktivierung des Stellantriebs 28 gedreht werden kann. In dieser Endstellung befindet sich die Feststellvorrichtung 30 in einem zweiten Betätigungszustand. Die beiden entgegengesetzten Enden der Blattfeder 38 sind umgebördelt und auf Schwenkbolzen 39 schwenkbar gelagert, um die Verformung der Blattfeder 38 zu erleichtern und ihren Krümmungsradius in den Endstellungen zu verkleinern.
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Wenn im zweiten Betätigungszustand der Feststellvorrichtung 30 (4a) die Exzenterwelle 8 blockiert werden soll, wird der Magnetaktuator 32 durch Stromzufuhr zur Magnetspule kurzzeitig aktiviert, um den Anker 35 entgegen der Kraft der gebogenen Blattfeder 38 in Richtung des Sperrrades 34 auszufahren. Dabei wird die Blattfeder 38 vom Anker 35 verformt und aus der zweiten Endstellung durch die Zwischenstellung in die erste Endstellung bewegt, in der sie in die gegenüberliegende Ausnehmung 36 eingreift ( 4b). Bei Beendigung der Stromzufuhr zur Magnetspule bewegt sich der Anker 35 wieder zurück (4c), während die Feststellvorrichtung 30 den ersten Betätigungszustand einnimmt, in dem die Exzenterwelle 8 blockiert ist. Wenn die Feststellvorrichtung 30 zur Freigabe der Exzenterwelle 8 wieder in den zweiten Betätigungszustand gebracht werden soll, wird mittels des Stellantriebs 28 kurzzeitig ein erhöhtes Entsperrmoment auf das Sperrrad 34 aufgebracht. Die Größe des Entsperrmoments ist größer ist als ein zum Verstellen der Drehwinkelstellung vom Stellantrieb 28 aufgebrachtes Verstellmoment und größer als ein von der Feststellvorrichtung 30 aufgebrachtes Blockiermoment, so dass sich das Sperrrad 34 in Bezug zur Blattfeder 38 dreht. Dabei wird die Blattfeder 38 verformt und wieder in die zweite Endstellung zurückbewegt (4d). Um dies zu erleichtern, können zwischen den benachbarten Ausnehmungen 36 kleine Vorsprünge 40 am äußeren Umfang des Sperrrades 34 vorgesehen sein. Der Anker 35 ist dabei so weit zurückgezogen, dass er die Bewegung der Blattfeder 38 in die zweite Endstellung nicht behindert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in 7 ist an Stelle des Magnetaktuators 32 ein drehbarer Nocken 41 vorgesehen, der um eine zur Drehachse 9 parallele Achse 42 gedreht werden kann, um die Blattfeder 38 mit einer der Ausnehmungen 36 des Sperrrades 34 in Eingriff zu bringen. Das Ausrücken der Blattfeder 38 erfolgt in einer Drehstellung des Nockens 41, in welcher dieser einen größeren Abstand von der Blattfeder 38 besitzen, so dass sich diese ungehindert in die zweite Endstellung bewegen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in den 5a und 5b sowie bei dem Ausführungsbeispiel in 6 ist die Blattfeder 38 ein integraler Teil des Stellorgans bzw. Magnetaktuators 32. Die beiden entgegengesetzten Enden der unter Vorspannung stehenden Blattfeder 38 werden dort in gegenüberliegenden V-förmigen Nuten 46 des Aktuatorgehäuses 33 gehalten, während die Mitte der Blattfeder 38 am Anker 35 befestigt ist. Durch Stromzufuhr zur Magnetspule des Magnetaktuators 32 mit umgekehrter Polung kann der Anker 35 in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, um die Blattfeder 38 aus jeder der beiden Endstellungen durch die instabile Zwischenstellung in die jeweils andere Endstellung zu bewegen. In der in 4b dargestellten ersten Endstellung ragt der Anker 35 mit seinem dem Sperrrad 34 zugewandten freien Ende in eine der Ausnehmungen 36 des Sperrrades 34, während er in der in 5a dargestellten zweiten Endstellung nicht im Eingriff mit der Ausnehmung 36 steht, so dass das Sperrrad 34 und die Exzenterwelle 8 mittels des Stellantriebs 28 gedreht werden können.
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Anders als bei dem Ausführungsbeispiel in den 4a bis 4d wird hier die bistabile Blattfeder 38 mittels des Stellorgans bzw. Magnetaktuators 32 nicht nur in die gegenüberliegende Ausnehmung 36 des Sperrrades 34 eingerückt, um im ersten Betätigungszustand die Exzenterwelle 8 zu blockieren, sondern auch aus der Ausnehmung 36 ausgerückt, um im zweiten Betätigungszustand die Exzenterwelle 8 freizugeben. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass im ersten Betätigungszustand zwischen dem Sperrrad 34 und dem Anker 35 größere Kräfte übertragen werden können und somit die Blattfeder 38 kleiner bzw. schwächer dimensioniert werden kann. Hingegen ist es hier nicht möglich, die Blockierung der Exzenterwelle 8 durch ein vom Stellantrieb 28 kurzzeitig auf das Sperrrad 34 aufgebrachtes erhöhtes Entsperrmoment zu lösen.
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Wie in 6 dargestellt, können jedoch zu diesem Zweck das freie Ende des Ankers 35 und die Form der Ausnehmungen 36 des Sperrrades 34 so aneinander angepasst werden, dass der Anker 35 entgegen der Kraft der Blattfeder 38 durch ein in einer Drehrichtung (Pfeil A in 6) vom Stellantrieb 28 kurzzeitig auf das Sperrrad 34 aufgebrachtes erhöhtes Entsperrmoment aus der gegenüberliegenden Ausnehmung 36 ausgerückt werden kann. Dazu ist das freie Ende des Ankers 35 ebenso abgeschrägt wie eine der Begrenzungen jeder Ausnehmung 36.
