DE102015203534A1

DE102015203534A1 - drive unit

Info

Publication number: DE102015203534A1
Application number: DE102015203534.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Zwahr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Eine Antriebseinheit (1) zum Antreiben einer Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weist wenigstens einen Elektromotor (2) und wenigstens eine diesem nachgeordnete, hochübersetzende Getriebestufe (3) auf, wobei eine Abtriebswelle (4) der Getriebestufe (3) drehmomentübertragend mit einer Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist. Um eine solche Antriebseinheit (1) derart weiterzubilden, dass sie einen sehr kompakten Aufbau und verbesserte Betriebseigenschaften aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Rotor (5) des Elektromotors (2) als integraler Bestandteil der Getriebestufe (3) ausbildet ist.A drive unit (1) for driving an adjusting device for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine has at least one electric motor (2) and at least one high-ratio gear stage (3), an output shaft (4) of the gear stage (3) transmitting torque with an adjusting shaft the adjusting device is connected. In order to develop such a drive unit (1) in such a way that it has a very compact construction and improved operating characteristics, it is proposed according to the invention that a rotor (5) of the electric motor (2) is formed as an integral part of the gear stage (3).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit zum Antreiben einer Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufweisend wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine diesem nachgeordnete hochübersetzende Getriebestufe, wobei eine Abtriebswelle der Getriebestufe drehmomentübertragend mit einer Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist.The invention relates to a drive unit for driving an adjusting device for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, comprising at least one electric motor and at least one subordinate transmission stage downstream thereof, wherein an output shaft of the gear stage is connected torque-transmitting with an adjusting shaft of the adjusting device.

Stand der TechnikState of the art

Mit dem Verdichtungsverhältnis ε einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses können der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert und somit insgesamt der Kraftstoffverbrauch reduziert werden.With the compression ratio ε of a reciprocating internal combustion engine, the ratio of the volume of the entire cylinder chamber to the volume of the compression chamber is designated. By increasing the compression ratio, the efficiency of the reciprocating internal combustion engine can be increased and thus overall fuel consumption can be reduced.

Bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen nimmt allerdings mit der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zu. Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, eine Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.In spark-ignited reciprocating internal combustion engines, however, the tendency to knock increases with the increase in the compression ratio in full-load operation. The knocking is an uncontrolled self-ignition of the fuel-air mixture. On the other hand, in the partial load operation in which the charge is lower, the compression ratio may be increased to improve the corresponding partial load efficiency without the aforementioned knocking occurring. As a result, it is expedient to operate a reciprocating internal combustion engine in part-load operation with a relatively high compression ratio and in full-load operation with a reduced compression ratio compared to this.

Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.A change in the compression ratio is also particularly advantageous for supercharged reciprocating internal combustion engines with spark ignition, as these overall in terms of charging a low compression ratio is specified. In addition, it is possible to change the compression ratio in dependence on further operating parameters of the reciprocating internal combustion engine, such. of driving conditions of the motor vehicle, operating points of the internal combustion engine, signals of a knock sensor, exhaust gas values, etc.

Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, bei denen zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses die Lage der Kurbelwelle in Bezug auf das Kurbelgehäuse variiert wird. Zu diesem Zweck können die einzelnen Kurbelwellenlager von Exzenterkörper aufgenommen sein, die wiederum drehbar im Kurbelgehäuse geführt sind und über eine Exzenter aufweisende Verstellwelle verdreht werden. Eine entsprechende Lageänderung der Kurbelwelle ist aber für Anwendungen in Kraftfahrzeugen nicht geeignet, da die Kurbelwelle abtriebsseitig stets eine fixe Lage zu einem über eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler angetriebenen Getriebe einnehmen muss.Among other things, devices are known from the prior art, in which the position of the crankshaft is varied with respect to the crankcase to change the compression ratio. For this purpose, the individual crankshaft bearings can be received by eccentric body, which in turn are rotatably guided in the crankcase and are rotated via an eccentric having adjusting shaft. However, a corresponding change in position of the crankshaft is not suitable for applications in motor vehicles, since the crankshaft must always assume a fixed position on the output side to a transmission driven via a clutch or a torque converter.

Daher wird bei weiterhin bekannten Vorrichtungen eine Verstellung an einem der Bauteile, die zwischen dem jeweiligen Kurbelzapfen der Kurbelwelle und dem Kolbenbolzen liegen, vorgenommen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen. Im Fall der letztgenannten Zuordnung einer Verstelleinrichtung zum Kurbelzapfen kann eine mit Exzentern versehene Verstellwelle vorgesehen sein.Therefore, in further known devices, an adjustment to one of the components which lie between the respective crank pin of the crankshaft and the piston pin made. These are different devices, namely those with which the position of the piston relative to the connecting rod is variable, or those that make a change in position of the connecting rod relative to the crankshaft. In the case of the latter assignment of an adjustment to the crank pin provided with an eccentric adjusting can be provided.

Eine Antriebseinheit zum Antreiben einer Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus DE 10 2011 101 780 A1 bekannt. Eine als Exzenterwelle bezeichnete Verstellwelle ist dabei drehbar im Kurbelgehäuse angeordnet, wobei jeder der Exzenter an einem Koppelelement angreifen soll. Das entsprechende Koppelelement ist andererseits mit einem Ende eines Hebelelements verbunden, welches verschwenkbar am Kurbelzapfen der Kurbelwelle geführt ist. Am anderen Ende des Hebelelements ist ein Pleuellager ausgebildet, so dass durch ein Verschwenken des Hebelelements auf dem Kurbelzapfen eine Lageänderung des Pleuels zum Kurbelzapfen bewirkt wird, aus der eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses resultiert.A drive unit for driving an adjusting device for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine of the type described in the preamble of claim 1 is made DE 10 2011 101 780 A1 known. An adjusting shaft designated as eccentric shaft is rotatably arranged in the crankcase, wherein each of the eccentric is to engage a coupling element. The corresponding coupling element is on the other hand connected to one end of a lever element, which is guided pivotably on the crank pin of the crankshaft. At the other end of the lever member, a connecting rod bearing is formed, so that a pivoting of the lever member on the crank pin, a change in position of the connecting rod is effected to the crank pin, resulting in a change in the compression ratio.

Dabei umfasst die Antriebseinheit ein innerhalb des Kurbelgehäuses angeordnetes Getriebe und einen außerhalb des Kurbelgehäuses liegenden Elektromotor, dessen Abtriebswelle über eine Steckverbindung mit einer Kupplung verbunden ist. Diese Kupplung soll einen Ausgleich eines gegebenenfalls vorhandenen Achsversatzes zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors und einer Eingangswelle des Getriebes ermöglichen. Wie weiterhin in der Druckschrift vorgeschlagen wird, kann die Kupplung auch zwischen einer Ausgangswelle des Getriebes und der Verstellwelle angeordnet sein. Ferner ist vorgesehen, die Kupplung als Oldham-Kupplung oder als Balgkupplung auszubilden.In this case, the drive unit comprises a transmission disposed within the crankcase and an electric motor located outside the crankcase, the output shaft of which is connected via a plug connection to a clutch. This coupling is intended to compensate for any existing axial offset between the output shaft of the electric motor and an input shaft of the transmission. As further proposed in the document, the clutch may also be arranged between an output shaft of the transmission and the adjusting shaft. Further, it is envisaged to form the clutch as Oldham coupling or bellows coupling.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie einen sehr kompakten Aufbau und verbesserte Betriebseigenschaften aufweist.The object of the invention is a drive unit of the type mentioned in the beginning to develop that it has a very compact design and improved operating characteristics.

Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are given in the dependent claims, each of which taken alone or in various combinations with each other can represent an aspect of the invention.

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit zum Antreiben einer Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine umfasst wenigstens einen Elektromotor und wenigstens eine diesem nachgeordnete hochübersetzende Getriebestufe. Eine Abtriebswelle der Getriebestufe ist drehmomentübertragend mit einer Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist. Dabei soll ein Rotor des Elektromotors als integraler Bestandteil der Getriebestufe ausbildet sein.The drive unit according to the invention for driving an adjusting device for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine comprises at least one electric motor and at least one subordinate transmission step downstream thereof. An output shaft of the gear stage is connected to transmit torque with an adjusting the adjusting device. In this case, a rotor of the electric motor is to be formed as an integral part of the gear stage.

Durch die erfindungsgemäße Integration des Rotors in die Getriebestufe kann die Schnittstelle zwischen dem Elektromotor und der Getriebestufe sehr raumsparend ausgebildet werden, was eine kompaktere Ausbildung der gesamten Antriebseinheit möglich macht. Mit der Erfindung wird somit eine in sich geschlossene, hochintegrierte Antriebseinheit geschaffen. Durch die Verwendung der hochübersetzenden Getriebestufe können hohe Drehgeschwindigkeiten des Rotors ins Langsame übersetzt werden, um eine sehr präzise Stellbewegung an der Verstellwelle mit dem für die Umschaltung der Verstelleinrichtung erforderlichen Drehmoment realisieren zu können.The inventive integration of the rotor in the gear stage, the interface between the electric motor and the gear stage can be made very space-saving, which makes a more compact design of the entire drive unit possible. With the invention thus a self-contained, highly integrated drive unit is created. By using the high-ratio gear, high rotational speeds of the rotor can be translated slowly to realize a very precise adjustment movement on the adjusting shaft with the torque required for the switching of the adjustment can.

Die Antriebseinheit gemäß DE 10 2011 101 780 A1 ist hingegen als Zweiwellengetriebe ausgebildet, bei dem die vom Rotor ausgehende Abtriebswelle des Elektromotors über eine Kupplung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Von der Getriebeeingangswelle aus wird die Abtriebswelle des Getriebes, die über eine Kupplung mit der Verstellwelle verbunden ist, angetrieben. Das Getriebe ist innerhalb des Kurbelgehäuses der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet und wird von dem dort befindlichen Öl geschmiert und gekühlt. Der Elektromotor sitzt koaxial vor dem Getriebe und ist an einer Außenseite des Kurbelgehäuses befestigt. Die Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die Getriebeeingangswelle soll über eine geeignete Kupplung erfolgen. Alternativ dazu kann der Elektromotor achsparallel, versetzt zu der Verstellwelle angeordnet sein. Die Kraftübertragung von der Abtriebswelle des Elektromotors auf die Getriebeeingangswelle des Getriebes kann dabei über einen Riemen, ein Zahngetriebe oder eine Kette erfolgen.The drive unit according to DE 10 2011 101 780 A1 is, however, designed as a two-shaft gear, in which the outgoing from the rotor output shaft of the electric motor is connected via a coupling with the transmission input shaft. From the transmission input shaft, the output shaft of the transmission, which is connected via a coupling with the adjusting shaft, driven. The transmission is disposed within the crankcase of the reciprocating internal combustion engine and is lubricated and cooled by the oil located there. The electric motor is located coaxially in front of the transmission and is attached to an outside of the crankcase. The power transmission from the drive shaft to the transmission input shaft should be made via a suitable coupling. Alternatively, the electric motor can be arranged axially parallel, offset from the adjusting shaft. The power transmission from the output shaft of the electric motor to the transmission input shaft of the transmission can take place via a belt, a toothed gear or a chain.

Somit beansprucht die bekannte Wellenverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe einen erheblichen Bauraum. Dieser würde bei einer achsparallel versetzten Anordnung von Elektromotor und Verstellwelle nochmals deutlich vergrößert werden. Zudem sind Übertragungselemente, die durch eine Kupplung, ein Zahnradgetriebe, eine Kette oder dergleichen gebildet werden, generell spielbehaftet und somit akustisch aktiv, wodurch im Vergleich zur erfindungsgemäßen Antriebseinheit eine deutliche Zunahme der Geräuschentwicklung zu erwarten ist. Die im Stand der Technik vorgeschlagene Kupplung ist entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment auszulegen und weist bei dem zu übertragenden Drehmoment Abmessungen auf, die einen relativ großen Einbauraum beanspruchen, der folglich nicht bei der Auslegung des Getriebes zur Erhöhung von dessen Lasttragfähigkeit genutzt werden kann.Thus, the known shaft connection between the electric motor and the transmission claimed a considerable amount of space. This would be significantly increased again in an axially parallel arrangement of the electric motor and the adjusting shaft. In addition, transmission elements, which are formed by a clutch, a gear transmission, a chain or the like, generally associated with play and thus acoustically active, which is expected in comparison to the drive unit according to the invention, a significant increase in noise. The proposed in the prior art coupling is interpreted according to the torque to be transmitted and has in the torque to be transmitted on dimensions that require a relatively large installation space, which consequently can not be used in the design of the transmission to increase its load capacity.

Alle diese Nachteile sind bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vermieden, da eine Verbindung des Elektromotors mit der Getriebestufe unmittelbar über den Rotor des Elektromotors erfolgt. Die Abtriebswelle der Getriebestufe kann einteilig mit der Verstellwelle ausgebildet oder lösbar mit dieser verbunden sein. Die Lagerung der durch den Rotor gebildeten Welle erfolgt innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses von Elektromotor und Getriebestufe, wobei gemeinsam mit dieser Lagerung eine Radialdichtung vorgesehen sein kann. Dies bedeutet, dass bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit eine herkömmlich erforderliche Lagerstelle für die Abtriebswelle des Elektromotors oder die Abtriebswelle der Getriebestufe entfällt und vom entsprechend anderen Lager übernommen wird.All these disadvantages are avoided in the drive unit according to the invention, since a connection of the electric motor with the gear stage takes place directly over the rotor of the electric motor. The output shaft of the gear stage can be integrally formed with the adjusting or detachably connected thereto. The bearing of the shaft formed by the rotor takes place within a common housing of electric motor and gear stage, which may be provided together with this storage a radial seal. This means that in the drive unit according to the invention, a conventionally required bearing point for the output shaft of the electric motor or the output shaft of the gear stage is eliminated and taken over by the corresponding other bearing.

Durch den erfindungsgemäßen Wegfall der herkömmlichen Schnittstelle zwischen Elektromotor und Getriebeeingangswelle kann eine üblicherweise eingesetzte berührende Radialdichtung auf der Abtriebswelle des Elektromotors entfallen. Dies erhöht den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Antriebseinheit deutlich, da nur noch eine einzige berührende Radialdichtung zwischen der Abtriebswelle der Getriebestufe und dem Gehäuse nötig ist. Typischerweise dreht sich diese Abtriebswelle sehr langsam. Daher ist auch die auftretende Reibverlustleistung relativ gering und hat nur einen geringen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad der Antriebseinheit.As a result of the omission of the conventional interface between the electric motor and the transmission input shaft according to the invention, a normally used contacting radial seal on the output shaft of the electric motor can be dispensed with. This significantly increases the efficiency of the drive unit according to the invention, since only a single contacting radial seal between the output shaft of the gear stage and the housing is necessary. Typically, this output shaft rotates very slowly. Therefore, the occurring friction loss is relatively low and has only a small effect on the overall efficiency of the drive unit.

Der Elektromotor kann beispielsweise als Stellmotor oder BLDC-Motor ausgebildet sein.The electric motor may be formed, for example, as a servomotor or BLDC motor.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Getriebestufe als Wellgetriebe ausgebildet, wobei die Getriebestufe ein feststehendes Gehäuse mit einer Innenverzahnung und ein flexibles Laufelement aufweist, das als Topf oder als Kragenhülse ausgebildet ist, an dessen einem axialen Ende eine mit der Innenverzahnung zusammenwirkende Außenverzahnung und radial innen hierzu eine Innenlaufbahn zur Führung von wenigstens einer Wälzkörperreihe vorgesehen sind und dessen anderes axiales Ende einen drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle verbunden Boden aufweist, wobei der Rotor als Topf oder als Kragenhülse mit einem elliptischen oder exzentrisch zum Gehäuse angeordneten Mantel ausgebildet ist, wobei an einem axialen Ende des Rotors eine Außenlaufbahn zur Führung der Wälzkörperreihe vorgesehen ist und das andere axiale Ende des Rotors einen Boden aufweist, der über eine Welle drehbar an einem radial innen zu dem Mantel des Rotors angeordneten, zylinderförmigen Stator des Elektromotors gelagert ist, und wobei eine Anzahl an Zähnen der Innenverzahnung um wenigstens zwei größer als eine Anzahl an Zähnen der Außenverzahnung ist. Der Rotor kann über wenigstens ein Radiallager drehbar an der Welle angeordnet sein. Alternativ kann der Rotor drehfest mit der Welle verbunden und die Welle über wenigstens ein Radiallager drehbar an dem Stator angeordnet sein. Auch können sowohl der Rotor drehbar an der Welle als auch die Welle drehbar an dem Stator angeordnet sein.According to an advantageous embodiment, the gear stage is designed as a wave gear, wherein the gear stage has a fixed housing with an internal toothing and a flexible running element, which is designed as a pot or collar sleeve, at one axial end cooperating with the internal teeth outer teeth and radially inside this an inner raceway to Guide of at least one row of rolling elements are provided and the other axial end has a torque transmitting connected to the output shaft bottom, wherein the rotor is designed as a pot or as a collar sleeve with an elliptical or eccentric arranged to the housing shell, wherein at one axial end of the rotor has an outer race is provided for guiding the row of rolling elements and the other axial end of the rotor has a bottom which is rotatably mounted via a shaft on a radially inwardly disposed to the shell of the rotor, cylindrical stator of the electric motor, and wherein a number of teeth of the internal toothing at least two is greater than a number of teeth of the external teeth. The rotor may be rotatably mounted on the shaft via at least one radial bearing. Alternatively, the rotor can be connected in a rotationally fixed manner to the shaft and the shaft can be rotatably arranged on the stator via at least one radial bearing. Also, both the rotor may be rotatably mounted on the shaft and the shaft rotatably mounted on the stator.

Ein Wellgetriebe, auch bekannt als Harmonic Drive^®-Getriebe, ist besonders geeignet, eine vom Elektromotor mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Last eingespeiste Antriebsleistung zu wandeln in eine Abtriebsleistung mit geringer Drehzahl und hoher Last, um das für eine Verdrehung der Verstellwelle erforderliche hohe Drehmoment erzeugen zu können. Das Wellgetriebe kann derart ausgelegt werden, dass sich in einer Stufe Übersetzungen bis zu 1:200 und somit sehr hohe Drehmomentkapazitäten realisieren lassen. Weiterhin baut ein Wellgetriebe sehr kompakt, was besonders vorteilhaft für die kleinen Einbauräume für Zusatzaggregate bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen ist. Im Bereich seiner einenends vorgesehenen Außenverzahnung wird das flexible Laufelement von innen her von dem elliptischen oder exzentrisch zum Gehäuse angeordneten Mantel des Rotors derart verformt, dass die Außenverzahnung partiell in die Innenverzahnung des Gehäuses eingreift. Aufgrund der hohen Anzahl an Zähne von Außen- und Innenverzahnung, die sich in dieser Hinsicht nur geringfügig voneinander unterscheiden, lässt sich eine große Übersetzung realisieren, so dass die Verstellwelle sehr präzise aktuiert werden kann. Das Gehäuse ist die Drehmomentabstützung der Getriebestufe.A wave gear device, also known as a Harmonic Drive ^® gearbox, is particularly suitable for an input from the electric motor at high speed and low load driving power to be converted to an output power with a low speed and high load, to produce the required rotation of the adjusting high torque to be able to. The harmonic drive can be designed in such a way that translations of up to 1: 200 and therefore very high torque capacities can be realized in one stage. Furthermore, a corrugated transmission builds very compact, which is particularly advantageous for the small installation space for additional units in reciprocating internal combustion engines in motor vehicles. In the region of its outer teeth provided at one end, the flexible running element is deformed from the inside by the elliptical or eccentrically arranged to the housing shell of the rotor such that the external teeth partially engages in the internal toothing of the housing. Due to the high number of teeth of external and internal teeth, which differ only slightly from each other in this respect, a large translation can be realized, so that the adjusting can be actuated very precisely. The housing is the torque support of the gear stage.

Die Topf- oder Kragenhülsenform des flexiblen Laufelements führt dazu, dass bei insgesamt kompakter Bauweise der Getriebestufe gleichzeitig eine elastische Kopplung der Verstellwelle an das Wellgetriebe geschaffen werden kann. Dadurch wird ermöglicht, einen eventuell auftretenden Achsversatz oder einen Fluchtungsfehler zwischen dem Verstellaktuator und der Verstellwelle auszugleichen. Im Falle einer Ausbildung des flexiblen Laufelements als Topf besteht dieser aus einem rohrförmigen Abschnitt, der an seinem einen axialen Ende an seiner Außenmantelfläche mit der Außenverzahnung versehen ist. Am anderen Ende geht der rohrförmige Abschnitt beispielsweise mit einem nach innen weisenden Radius in einen Boden über. Ist das flexible Laufelement als Kragenhülse ausgeführt, so läuft der rohrförmige Abschnitt mit einem nach außen weisenden Radius in den Boden aus, so dass ein über die radiale Erstreckung des rohrförmigen Abschnittes vorstehender Kragen gebildet wird.The pot or collar sleeve shape of the flexible running element results in that at an overall compact design of the gear stage at the same time an elastic coupling of the adjusting shaft can be created to the wave gear. This makes it possible to compensate for any axial misalignment or misalignment between the Verstellaktuator and the adjusting shaft. In the case of an embodiment of the flexible running element as a pot, this consists of a tubular portion which is provided at its one axial end on its outer circumferential surface with the external toothing. At the other end, for example, the tubular section merges with an inwardly facing radius into a floor. If the flexible running element is designed as a collar sleeve, then the tubular portion runs out into the ground with an outwardly pointing radius, so that a collar protruding beyond the radial extent of the tubular portion is formed.

Da in der Großserienfertigung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen nach Möglichkeit kostengünstige Fertigungstechnologien verwendet werden, treten gewisse Fertigungstoleranzen auf. Der dadurch eventuell gegebene Fluchtungs- bzw. Radialfehler zwischen der Getriebestufe und der Verstellwelle kann mehrere zehntel Millimeter Toleranz aufweisen. Werden, wie im Falle des Standes der Technik, diese Fehler von einer mechanisch arbeitenden Kupplung aufgenommen, so entstehen Gleitgeschwindigkeiten innerhalb der Bauteile der Kupplung, die zum Verschleiß der Kupplung über die Lebensdauer führen. Das Spiel in der Kupplung wird dadurch größer, so dass die Verstellgenauigkeit der Antriebseinheit sinkt. Gleichzeitig erhöht sich das Betriebsgeräusch der Antriebseinheit, da eine Anregung aus der gesamten der Kurbelwelle zugeordneten Verstelleinrichtung sehr hochfrequent und mit wechselnder Drehmomentrichtung wirkt.As cost-effective manufacturing technologies are used where possible in mass production of reciprocating internal combustion engines, certain manufacturing tolerances occur. The possibly given alignment or radial error between the gear stage and the adjusting shaft may have several tenths of a millimeter tolerance. If, as in the case of the prior art, these errors are absorbed by a mechanically operating clutch, sliding speeds occur within the components of the clutch, which lead to wear of the clutch over its service life. The play in the clutch is thereby increased, so that the adjustment accuracy of the drive unit decreases. At the same time, the operating noise of the drive unit increases, since an excitation from the entire adjusting device associated with the crankshaft acts with very high frequency and with changing torque direction.

Aufgrund des kompakten Aufbaus der Antriebseinheit und des guten Wärmetransports an deren Gehäuse kann die Antriebseinheit so an ein Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine angebunden werden, dass die im Betrieb der Antriebseinheit entstehende Wärme schnell über das Gehäuse abtransportiert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse nur an einem einzigen umlaufenden Bereich mit einer statischen Radialdichtung an das Kurbelgehäuse angeschraubt wird und ein Großteil der Gehäuseoberfläche für den Wärmeabtransport genutzt wird.Due to the compact design of the drive unit and the good heat transfer to the housing, the drive unit can be connected to a crankcase of the reciprocating internal combustion engine that the heat generated during operation of the drive unit heat can be removed quickly via the housing. This can be achieved, for example, in that the housing is screwed to the crankcase only at a single circumferential area with a static radial seal and a large part of the housing surface is used for heat removal.

In vorteilhafter Weise weist das flexible Laufelement an dem axialen Ende, an dem die Außenverzahnung und die Innenlaufbahn angeordnet sind, eine vergrößerte Wandstärke auf. Das flexible Laufelement wird in Bereichen mit geringerer Wandstärke elastisch ausgebildet, um zum einen eine entsprechende Elastizität für die Getriebefunktion, also die Verformung des zylindrischen Abschnitts im Bereich der Außenverzahnung zu ermöglichen, und um eine gezielte Elastizität im Übergangs- und Bodenbereich des Topfes oder der Kragenhülse zu schaffen, über die Konzentrizitätsfehler ausgeglichen werden können. Der dickwandigere Abschnitt des flexiblen Laufelements verleiht dem flexiblen Laufelement eine gesteigerte Robustheit in von mechanischem Verschleiß betroffenen Bereichen.Advantageously, the flexible running element at the axial end, on which the outer toothing and the inner race are arranged, an enlarged wall thickness. The flexible running element is formed elastically in areas with a smaller wall thickness, in order to allow for a corresponding elasticity for the transmission function, so the deformation of the cylindrical portion in the region of the external teeth, and a targeted elasticity in the transitional and bottom region of the pot or the collar sleeve over which concentricity errors can be compensated. The thicker walled portion of the flexible race member imparts increased ruggedness to the flexible race member in areas affected by mechanical wear.

Nach einer alternativen weiteren Ausgestaltung ist die Getriebestufe als Zykloidgetriebe ausgebildet, wobei die Getriebestufe ein feststehendes Gehäuse mit einer Innenverzahnung und wenigstens eine Zykloidenscheibe mit einer mit der Innenverzahnung zusammenwirkenden Außenverzahnung aufweist, wobei der Rotor einen Exzenterabschnitt aufweist, an dem die Zykloidenscheibe über wenigstens ein Radiallager drehbar gelagert ist, wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einer Getriebescheibe verbunden ist, an der axial abstehende Stifte angeordnet sind, die in Führungsöffnungen an der Zykloidenscheibe eingreifen, wobei ein Durchmesser jeder Führungsöffnung größer als ein Außendurchmesser jedes Stifts ist, wobei ein hohlzylinderförmiger Stator des Elektromotors radial außen zu einem Abschnitt des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor über eine Welle drehbar gelagert ist, und wobei eine Anzahl an Zähnen der Innenverzahnung um wenigstens Eins größer als eine Anzahl an Zähnen der Außenverzahnung ist. Auch mit einem solchen Zykloidgetriebe kann eine Übersetzung der Drehgeschwindigkeit des Rotors ins Langsame optimal erfolgen. Insbesondere kann das Zykloidgetriebe sehr raumsparend ausgebildet werden. According to an alternative further embodiment, the gear stage is designed as a cycloid gear, wherein the gear stage has a fixed housing with an internal toothing and at least one cycloidal disk with an external toothing cooperating with the internal toothing, wherein the rotor has an eccentric portion on which the cycloidal disc is rotatable via at least one radial bearing is mounted, wherein the output shaft is torque-transmitting connected to a gear disc, are arranged on the axially projecting pins which engage in guide holes on the cycloidal disc, wherein a diameter of each guide opening is greater than an outer diameter of each pin, wherein a hollow cylindrical stator of the electric motor radially outward is disposed to a portion of the rotor, wherein the rotor is rotatably supported via a shaft, and wherein a number of teeth of the internal teeth by at least one greater than a number of Z. is hnen the external teeth. Even with such a cycloidal gear, a translation of the rotational speed of the rotor can be done optimally in the slow. In particular, the cycloidal gear can be made very space-saving.

Der Rotor kann über wenigstens ein Radiallager drehbar an der Welle angeordnet sein. Alternativ kann der Rotor drehfest mit der Welle verbunden und die Welle über wenigstens ein Radiallager drehbar angeordnet sein. Auch können sowohl der Rotor drehbar an der Welle und die Welle drehbar angeordnet sein.The rotor may be rotatably mounted on the shaft via at least one radial bearing. Alternatively, the rotor can be connected in a rotationally fixed manner to the shaft and the shaft can be rotatably arranged via at least one radial bearing. Also, both the rotor can be rotatably mounted on the shaft and the shaft rotatably.

Eine weitere alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Getriebestufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei die Getriebestufe ein feststehendes Gehäuse mit einer Innenverzahnung und wenigstens zwei mit der Innenverzahnung zusammenwirkende Planetenräder aufweist, wobei der Rotor einen Getriebeabschnitt mit einer mit den Planetenrädern zusammenwirkenden Außenverzahnung aufweist, wobei die Abtriebswelle drehmomentübertragend mit einem Planetenträger verbunden ist, an der wenigstens zwei axial abstehende Lagerbolzen angeordnet sind, an denen jeweils ein Planetrad drehbar gelagert ist, wobei ein hohlzylinderförmiger Stator des Elektromotors radial außen zu einem Abschnitt des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor über eine Welle drehbar gelagert ist. Ein Planetengetriebe zeichnet sich ebenso durch seine sehr kompakte Bauweise aus und ermöglicht eine Übersetzung der Drehgeschwindigkeit des Rotors ins Langsame. Der Rotor kann über wenigstens ein Radiallager drehbar an der Welle angeordnet sein. Alternativ kann der Rotor drehfest mit der Welle verbunden und die Welle über wenigstens ein Radiallager drehbar an dem Stator angeordnet sein. Auch können sowohl der Rotor drehbar an der Welle als auch die Welle drehbar an dem Stator angeordnet sein.A further alternative embodiment provides that the gear stage is designed as a planetary gear, wherein the gear stage has a fixed housing with an internal toothing and at least two planetary gears cooperating with the internal toothing, wherein the rotor has a gear portion with an external toothing cooperating with the planetary gears, wherein the Output shaft torque transmitting is connected to a planet carrier, are arranged on the at least two axially projecting bearing pin, on each of which a planet gear is rotatably mounted, wherein a hollow cylindrical stator of the electric motor is disposed radially outward to a portion of the rotor, wherein the rotor rotatable about a shaft is stored. A planetary gear is also characterized by its very compact design and allows a translation of the rotational speed of the rotor into the slow. The rotor may be rotatably mounted on the shaft via at least one radial bearing. Alternatively, the rotor can be connected in a rotationally fixed manner to the shaft and the shaft can be rotatably arranged on the stator via at least one radial bearing. Also, both the rotor may be rotatably mounted on the shaft and the shaft rotatably mounted on the stator.

Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn die Antriebseinheit wenigstens einen das Gehäuse einseitig verschließenden Deckel aufweist, an dem der Stator befestigt ist. Der Stator kann monolithisch mit dem Deckel hergestellt sein. Der Deckel kann einen Teil der im Betrieb der Antriebseinheit entstehenden Verlustwärme an die Umgebung der Antriebseinheit abgeben kann. Der Deckel und das Gehäuse bilden eine geschlossene Kammer, in welcher der Elektromotor und die Getriebestufe angeordnet sind. Auf der Abtriebsseite kann das Gehäuse über ein einziges Radialdichtelement gegenüber der Abtriebswelle der Getriebestufe abgedichtet sein.It is furthermore advantageous if the drive unit has at least one cover which closes the housing on one side and to which the stator is fastened. The stator can be made monolithic with the lid. The lid can deliver part of the heat loss generated during operation of the drive unit to the environment of the drive unit. The lid and the housing form a closed chamber in which the electric motor and the gear stage are arranged. On the output side, the housing can be sealed off from the output shaft of the gear stage via a single radial sealing element.

Vorteilhafterweise ist das Gehäuse mit einem wärmeleitfähigen und schmierenden Medium gefüllt. Das Medium ist vorzugsweise so beschaffen, dass es zu keiner chemischen Reaktion zwischen den Elektromotorbauteilen und Getriebebauteilen kommt. Bevorzugt ist das Medium ein Öl oder ein Fett. Die Aufgaben des Mediums sind einerseits die Schmierung der Getriebestufe und andererseits der Wärmetransport aus der Getriebeverzahnung und dem Stator an das Gehäuse. Hierdurch kann der Elektromotor elektrisch sehr hoch belastet werden, ohne Schäden aufgrund der damit verbundenen thermischen Belastung zu nehmen.Advantageously, the housing is filled with a thermally conductive and lubricating medium. The medium is preferably such that there is no chemical reaction between the electric motor components and transmission components. Preferably, the medium is an oil or a fat. The tasks of the medium are on the one hand the lubrication of the gear stage and on the other hand the heat transfer from the gear teeth and the stator to the housing. In this way, the electric motor can be charged very high electrically, without taking damage due to the associated thermal stress.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs mit den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent patent claim with the claims dependent thereon. In addition, there are further possibilities of combining individual features, in particular if they result from the patent claims, the following description of the exemplary embodiments or directly from the figures. In addition, the reference of the claims to the figures by the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims to the illustrated embodiment examples.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the drawings, in which different embodiments are shown simplified. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit im Längsschnitt; 1 a schematic representation of an embodiment of a drive unit according to the invention in longitudinal section;

2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit im Längsschnitt; 2 a schematic representation of another embodiment of a drive unit according to the invention in longitudinal section;

3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit im Längsschnitt; 3 a schematic representation of another embodiment of a drive unit according to the invention in longitudinal section;

4 eine schematische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit versehenen Kurbelgehäuses. 4 a schematic representation of a provided with a drive unit according to the invention crankcase.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical components are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 zum Antreiben einer nicht gezeigten Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2 und eine diesem nachgeordnete, hochübersetzende Getriebestufe 3, wobei eine Abtriebswelle 4 der Getriebestufe 3 drehmomentübertragend mit einer nicht gezeigten Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist. Ein Rotor 5 des Elektromotors 2 ist als integraler Bestandteil der Getriebestufe 3 ausbildet, was aus dem Folgenden deutlicher wird. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a drive unit according to the invention 1 for driving an adjusting device, not shown, for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine. The drive unit 1 includes an electric motor 2 and a subordinate, highly translating gear stage 3 , where an output shaft 4 the gear stage 3 torque transmitting is connected to a not shown adjusting the adjusting device. A rotor 5 of the electric motor 2 is an integral part of the gear stage 3 forms what becomes clearer from the following.

Die Getriebestufe 3 ist als Wellgetriebe ausgebildet. Sie umfasst ein feststehendes Gehäuse 6 mit einer Innenverzahnung 7 und ein flexibles Laufelement 8 das als Topf ausgebildet ist. An einem axialen Ende des flexiblen Laufelements 8 sind eine mit der Innenverzahnung 7 zusammenwirkende Außenverzahnung 9 und radial innen hierzu eine Innenlaufbahn 10 zur Führung einer Wälzkörperreihe 11 vorgesehen. Das andere axiale Ende des flexiblen Laufelements 8 weist einen drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle 4 verbunden Boden 12 auf.The gear stage 3 is designed as a wave gear. It includes a fixed housing 6 with an internal toothing 7 and a flexible running element 8th which is designed as a pot. At one axial end of the flexible race element 8th are one with the internal teeth 7 co-operating external toothing 9 and radially inside an inner raceway 10 for guiding a row of rolling elements 11 intended. The other axial end of the flexible running element 8th has a torque transmitting with the output shaft 4 connected ground 12 on.

Der Rotor 5 kann als Topf mit einem elliptischen oder exzentrisch zum Gehäuse 6 angeordneten Mantel 13 ausgebildet sein. An einem axialen Ende des Rotors 5 ist eine Außenlaufbahn 14 zur Führung der Wälzkörperreihe 11 vorgesehen. Das andere axiale Ende des Rotors 5 weist einen Boden 15 auf, der über eine Welle 16 drehbar an einem radial innen zu dem Mantel 13 des Rotors 5 angeordneten, zylinderförmigen Stator 17 des Elektromotors 2 gelagert ist. Eine Anzahl an Zähnen der Innenverzahnung 7 ist um wenigstens zwei größer als eine Anzahl an Zähnen der Außenverzahnung 9. Das flexible Laufelement 8 weist an dem axialen Ende, an dem die Außenverzahnung 9 und die Innenlaufbahn 10 angeordnet sind, eine vergrößerte Wandstärke auf.The rotor 5 Can be used as a pot with an elliptical or eccentric to the housing 6 arranged coat 13 be educated. At one axial end of the rotor 5 is an outdoor career 14 for guiding the rolling element row 11 intended. The other axial end of the rotor 5 has a floor 15 up, over a wave 16 rotatable at a radially inward to the jacket 13 of the rotor 5 arranged, cylindrical stator 17 of the electric motor 2 is stored. A number of teeth of the internal teeth 7 is greater by at least two than a number of teeth of the external teeth 9 , The flexible running element 8th has at the axial end on which the external teeth 9 and the inner raceway 10 are arranged, an increased wall thickness.

Die Antriebseinheit 1 umfasst des Weiteren einen das Gehäuse 6 einseitig verschließenden Deckel 18, an dem der Stator 17 befestigt ist. Dabei ist der Stator 17 monolithisch mit dem Deckel 18 hergestellt. Die Welle 16 ist ortsfest an dem Deckel 18 und dem Stator 17 angeordnet. Der Rotor 5 ist über ein Radiallager 19 drehbar an der Welle 16 gelagert. Das Gehäuse 6 ist über ein Radialdichtelement 20 gegenüber der Abtriebswelle 4 abgedichtet. Die Abtriebswelle 4 ist über ein Radiallager 21 drehbar in einer abtriebsseitigen Öffnung 22 des Gehäuses 6 gelagert. Die Abtriebswelle 4 umfasst einen radial größer dimensionierten Abschnitt 23, der sich axial an der Radialdichtung 20 abstützt. Das Gehäuse 6 ist zumindest teilweise mit einem wärmeleitfähigen und schmierenden, nicht gezeigten Medium in Form eines Öls oder eines Fetts gefüllt.The drive unit 1 further includes a housing 6 one-sided closing lid 18 at which the stator 17 is attached. Here is the stator 17 monolithic with the lid 18 produced. The wave 16 is fixed to the lid 18 and the stator 17 arranged. The rotor 5 is about a radial bearing 19 rotatable on the shaft 16 stored. The housing 6 is about a radial sealing element 20 opposite the output shaft 4 sealed. The output shaft 4 is about a radial bearing 21 rotatable in a driven-side opening 22 of the housing 6 stored. The output shaft 4 includes a radially larger sized portion 23 , which is axially on the radial seal 20 supported. The housing 6 is at least partially filled with a thermally conductive and lubricating, not shown medium in the form of an oil or a fat.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 zum Antreiben einer nicht gezeigten Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2 und eine diesem nachgeordnete, hochübersetzende Getriebestufe 3, wobei eine Abtriebswelle 4 der Getriebestufe 3 drehmomentübertragend mit einer nicht gezeigten Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist. Ein Rotor 5 des Elektromotors 2 ist als integraler Bestandteil der Getriebestufe 3 ausbildet, was aus dem Folgenden deutlicher wird. 2 shows a schematic representation of another embodiment of a drive unit according to the invention 1 for driving an adjusting device, not shown, for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine. The drive unit 1 includes an electric motor 2 and a subordinate, highly translating gear stage 3 , where an output shaft 4 the gear stage 3 torque transmitting is connected to a not shown adjusting the adjusting device. A rotor 5 of the electric motor 2 is an integral part of the gear stage 3 forms what becomes clearer from the following.

Die Getriebestufe 3 ist als Zykloidgetriebe ausgebildet. Sie umfasst ein feststehendes Gehäuse 6 mit einer Innenverzahnung 7 und eine Zykloidenscheibe 24 mit einer mit der Innenverzahnung 7 zusammenwirkenden Außenverzahnung 25. Der Rotor 5 weist einen Exzenterabschnitt 26 auf, an dem die Zykloidenscheibe 24 über ein Radiallager 27 drehbar gelagert ist. Die Abtriebswelle 4 ist drehmomentübertragend mit einer Getriebescheibe 28 verbunden, an der axial abstehende Stifte 29 angeordnet sind, die in Führungsöffnungen 30 an der Zykloidenscheibe 24 eingreifen. Ein Durchmesser jeder Führungsöffnung 30 ist größer als ein Außendurchmesser jedes Stifts 29. Ein hohlzylinderförmiger Stator 17 des Elektromotors 5 ist radial außen zu einem Abschnitt 31 des Rotors 5 angeordnet. Der Rotor 5 ist über eine Welle 16 drehbar gelagert. Eine Anzahl an Zähnen der Innenverzahnung 7 ist um wenigstens Eins größer als eine Anzahl an Zähnen der Außenverzahnung 25.The gear stage 3 is designed as a cycloidal gear. It includes a fixed housing 6 with an internal toothing 7 and a cycloid disk 24 with one with the internal teeth 7 co-operating external toothing 25 , The rotor 5 has an eccentric section 26 on, on which the cycloidal disc 24 via a radial bearing 27 is rotatably mounted. The output shaft 4 is torque transmitting with a gear disc 28 connected to the axially projecting pins 29 arranged in guide holes 30 at the cycloidal disk 24 intervention. A diameter of each guide hole 30 is larger than an outside diameter of each pin 29 , A hollow cylindrical stator 17 of the electric motor 5 is radially outward to a section 31 of the rotor 5 arranged. The rotor 5 is about a wave 16 rotatably mounted. A number of teeth of the internal teeth 7 is at least one greater than a number of teeth of the external teeth 25 ,

Die Antriebseinheit 1 umfasst des Weiteren einen das Gehäuse 6 einseitig verschließenden Deckel 18, an dem der Stator 17 befestigt ist. Dabei ist der Stator 17 monolithisch mit dem Deckel 18 hergestellt. Die Welle 16 ist über ein Radiallager 32 drehbar an dem Deckel 18 gelagert. Der Rotor 5 ist drehfest mit der Welle 16 verbunden. Des Weiteren ist der Rotor 5 über ein Radiallager 33 drehbar an dem Stator 17 gelagert. Das Gehäuse 6 ist über ein Radialdichtelement 20 gegenüber der Abtriebswelle 4 abgedichtet. Die Abtriebswelle 4 ist über ein Radiallager 21 drehbar in einer abtriebsseitigen Öffnung 22 des Gehäuses 6 gelagert. Das Gehäuse 6 ist zumindest teilweise mit einem wärmeleitfähigen und schmierenden, nicht gezeigten Medium in Form eines Öls oder eines Fetts gefüllt.The drive unit 1 further includes a housing 6 one-sided closing lid 18 at which the stator 17 is attached. Here is the stator 17 monolithic with the lid 18 produced. The wave 16 is about a radial bearing 32 rotatable on the lid 18 stored. The rotor 5 is rotatable with the shaft 16 connected. Furthermore, the rotor 5 via a radial bearing 33 rotatably on the stator 17 stored. The housing 6 is about a radial sealing element 20 opposite the output shaft 4 sealed. The output shaft 4 is about a radial bearing 21 rotatable in a driven-side opening 22 of housing 6 stored. The housing 6 is at least partially filled with a thermally conductive and lubricating, not shown medium in the form of an oil or a fat.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 zum Antreiben einer nicht gezeigten Verstelleinrichtung zur Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2 und eine diesem nachgeordnete, hochübersetzende Getriebestufe 3, wobei eine Abtriebswelle 4 der Getriebestufe 3 drehmomentübertragend mit einer nicht gezeigten Verstellwelle der Verstelleinrichtung verbunden ist. Ein Rotor 5 des Elektromotors 2 ist als integraler Bestandteil der Getriebestufe 3 ausbildet, was aus dem Folgenden deutlicher wird. 3 shows a schematic representation of another embodiment of a drive unit according to the invention 1 for driving an adjusting device, not shown, for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine. The drive unit 1 includes an electric motor 2 and a subordinate, highly translating gear stage 3 , where an output shaft 4 the gear stage 3 torque transmitting is connected to a not shown adjusting the adjusting device. A rotor 5 of the electric motor 2 is an integral part of the gear stage 3 forms what becomes clearer from the following.

Die Getriebestufe 3 ist als Planetengetriebe ausgebildet. Sie umfasst ein feststehendes Gehäuse 6 mit einer als Hohlrad wirkenden Innenverzahnung 7 und wenigstens drei mit der Innenverzahnung 7 zusammenwirkende Planetenräder 34. Der Rotor 5 weist einen Getriebeabschnitt 35 mit einer mit den Planetenrädern 34 zusammenwirkenden Außenverzahnung 36 auf, die in dem Planetengetriebe die Funktion eines Sonnenrads übernimmt. Die Abtriebswelle 4 ist drehmomentübertragend mit einem Planetenträger 28 verbunden, an der wenigstens drei axial abstehende Lagerbolzen 29 angeordnet sind, an denen jeweils ein Planetenrad 34 drehbar gelagert ist. Ein hohlzylinderförmiger Stator 17 des Elektromotors 2 ist radial außen zu einem Abschnitt 31 des Rotors 5 angeordnet. Der Rotor 5 ist über eine Welle 16 drehbar gelagert.The gear stage 3 is designed as a planetary gear. It includes a fixed housing 6 with an internal gear acting as a ring gear 7 and at least three with the internal teeth 7 interacting planet gears 34 , The rotor 5 has a gear section 35 with one with the planet wheels 34 co-operating external toothing 36 on, which takes over the function of a sun gear in the planetary gear. The output shaft 4 is torque transmitting with a planet carrier 28 connected to the at least three axially projecting bearing pin 29 are arranged, in each case a planetary gear 34 is rotatably mounted. A hollow cylindrical stator 17 of the electric motor 2 is radially outward to a section 31 of the rotor 5 arranged. The rotor 5 is about a wave 16 rotatably mounted.

Die Antriebseinheit 1 umfasst des Weiteren einen das Gehäuse 6 einseitig verschließenden Deckel 18, an dem der Stator 17 befestigt ist. Dabei ist der Stator 17 monolithisch mit dem Deckel 18 hergestellt. Die Welle 16 ist über ein Radiallager 32 drehbar an dem Deckel 18 gelagert. Der Rotor 5 ist drehfest mit der Welle 16 verbunden. Des Weiteren ist der Rotor 5 über ein Radiallager 33 drehbar an dem Stator 17 gelagert. Das Gehäuse 6 ist über ein Radialdichtelement 20 gegenüber der Abtriebswelle 4 abgedichtet. Die Abtriebswelle 4 ist über ein Radiallager 21 drehbar in einer abtriebsseitigen Öffnung 22 des Gehäuses 6 gelagert. Das Gehäuse 6 ist zumindest teilweise mit einem wärmeleitfähigen und schmierenden, nicht gezeigten Medium in Form eines Öls oder eines Fetts gefüllt.The drive unit 1 further includes a housing 6 one-sided closing lid 18 at which the stator 17 is attached. Here is the stator 17 monolithic with the lid 18 produced. The wave 16 is about a radial bearing 32 rotatable on the lid 18 stored. The rotor 5 is rotatable with the shaft 16 connected. Furthermore, the rotor 5 via a radial bearing 33 rotatably on the stator 17 stored. The housing 6 is about a radial sealing element 20 opposite the output shaft 4 sealed. The output shaft 4 is about a radial bearing 21 rotatable in a driven-side opening 22 of the housing 6 stored. The housing 6 is at least partially filled with a thermally conductive and lubricating, not shown medium in the form of an oil or a fat.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 versehenen Kurbelgehäuses 37 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Antriebseinheit 1 kann im Wesentlichen entsprechend der 1, 2 oder 3 ausgebildet sein. Sie ist mit einer Wand 38 des Kurbelgehäuses 37, oder alternativ eines einen Rädertrieb verschließenden Deckels der Hubkolbenbrennkraftmaschine, verbunden bzw. in eine Aufnahmeöffnung 39 dieser Wand 38 eingesetzt. Von der Antriebseinheit 1 sind lediglich das Gehäuse 6, der Deckel 18 und die Abtriebswelle 4 zu sehen. Der Deckel 18 weist einen radial nach außen weisenden, umlaufenden Kragen 40 auf, über den die Antriebseinheit 1 mittels Befestigungsmitteln 41, beispielsweise Schrauben, an der Wand 38 befestigt ist. An die Aufnahmeöffnung 39 schließt sich axial ein hülsenförmiger Vorsprung 42 an, der das Gehäuse 6 radial außen umfasst. Die Antriebseinheit 1 ist über ein Radialdichtelement 43, beispielsweise einen Dichtring, gegenüber der Wand 38 abgedichtet. Das Radialdichtelement 43 stützt sich hierzu an dem Deckel 18, dem Gehäuse 6 und der Aufnahmeöffnung 39 ab. Hierzu weist ein dem Deckel 18 zugewandter Abschnitt der Aufnahmeöffnung 39 eine Anfasung 44 auf. 4 shows a schematic representation of one with a further embodiment of a drive unit according to the invention 1 provided crankcase 37 a reciprocating internal combustion engine. The drive unit 1 essentially according to the 1 . 2 or 3 be educated. She is with a wall 38 of the crankcase 37 , or alternatively, a cover of the reciprocating internal combustion engine closing a wheel drive, connected or in a receiving opening 39 this wall 38 used. From the drive unit 1 are just the case 6 , the lid 18 and the output shaft 4 to see. The lid 18 has a radially outwardly facing, circumferential collar 40 on, over which the drive unit 1 by means of fasteners 41 For example, screws, on the wall 38 is attached. To the receiving opening 39 closes axially a sleeve-shaped projection 42 on, the housing 6 includes radially outside. The drive unit 1 is about a radial sealing element 43 , For example, a sealing ring, opposite the wall 38 sealed. The radial sealing element 43 relies on the lid 18 , the housing 6 and the receiving opening 39 from. For this purpose, a the lid 18 facing portion of the receiving opening 39 a chamfer 44 on.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebseinheit drive unit
22: Elektromotor electric motor
33: Getriebestufe gear stage
44: Abtriebswelle von 3 Output shaft of 3
55: Rotor rotor
66: Gehäuse casing
77: Innenverzahnung internal gearing
88th: flexibles Laufelement flexible running element
99: Außenverzahnung von 8 External toothing of 8th
1010: Innenlaufbahn von 8 Inner raceway of 8th
1111: Wälzkörperreihe rolling body row
1212: Boden von 8 Ground of 8th
1313: Mantel von 5 Coat of 5
1414: Außenlaufbahn von 13 External career of 13
1515: Boden von 5 Ground of 5
1616: Welle wave
1717: Stator stator
1818: Deckel cover
1919: Radiallager radial bearings
2020: Radialdichtelement Radial sealing element
2121: Radiallager radial bearings
2222: Öffnung opening
2323: Abschnitt von 4 Section of 4
2424: Zykloidenscheibe cycloid
2525: Außenverzahnung von 24 External toothing of 24
2626: Exzenterabschnitt eccentric
2727: Radiallager radial bearings
2828: Planetenträger planet carrier
2929: Lagerbolzen bearing bolt
3030: Führungsöffnung guide opening
3131: Abschnitt von 5 Section of 5
3232: Radiallager radial bearings
3333: Radiallager radial bearings
3434: Planetenrad planet
3535: Getriebeabschnitt gear section
3636: Außenverzahnung von 35 External toothing of 35
37 37: Kurbelgehäuse crankcase
3838: Wand wall
3939: Aufnahmeöffnung receiving opening
4040: Kragen collar
4141: Befestigungsmittel fastener
4242: Vorsprung head Start
4343: Radialdichtelement Radial sealing element
4444: Anfasung chamfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011101780 A1 [0007, 0013]

Claims

Drive unit ( 1 ) for driving an adjusting device for adjusting a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, comprising at least one electric motor ( 2 ) and at least one subordinate, high-ratio gear stage ( 3 ), wherein an output shaft ( 4 ) of the gear stage ( 3 ) is connected torque-transmitting with an adjusting shaft of the adjusting device, characterized in that a rotor ( 5 ) of the electric motor ( 2 ) as an integral part of the gear stage ( 3 ) is formed.

Drive unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the gear stage ( 3 ) is designed as a wave gear, wherein the gear stage ( 3 ) a fixed housing ( 6 ) with an internal toothing ( 7 ) and a flexible running element ( 8th ), which is designed as a pot or as a collar sleeve, at one axial end of one with the internal toothing ( 7 ) cooperating external toothing ( 9 ) and radially inside an inner raceway ( 10 ) for guiding at least one row of rolling elements ( 11 ) are provided and the other axial end of a torque transmitting with the output shaft ( 4 ) connected ground ( 12 ), wherein the rotor ( 5 ) as a pot or as a collar sleeve with an elliptical or eccentric to the housing ( 6 ) arranged jacket ( 13 ) is formed, wherein at one axial end of the rotor ( 5 ) an outer career ( 14 ) for guiding the row of rolling elements ( 11 ) is provided and the other axial end of the rotor ( 5 ) a floor ( 15 ), which via a shaft ( 16 ) rotatable at a radially inward to the jacket ( 13 ) of the rotor ( 5 ), cylindrical stator ( 17 ) of the electric motor ( 2 ), and wherein a number of teeth of the internal toothing ( 7 ) by at least two greater than a number of teeth of the external toothing ( 9 ).

Drive unit ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the flexible running element ( 8th ) at the axial end, on which the external toothing ( 9 ) and the inner raceway ( 10 ), has an increased wall thickness.

Drive unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the gear stage ( 3 ) is formed as a cycloidal gear, wherein the gear stage ( 3 ) a fixed housing ( 6 ) with an internal toothing ( 7 ) and at least one cycloidal disc ( 24 ) with one with the internal toothing ( 7 ) cooperating external toothing ( 25 ), wherein the rotor ( 5 ) an eccentric section ( 26 ), on which the cycloidal disc ( 24 ) via at least one radial bearing ( 27 ) is rotatably mounted, wherein the output shaft ( 4 ) torque transmitting with a transmission disc ( 28 ) is connected to the axially projecting pins ( 29 ) are arranged in guide openings ( 30 ) on the cycloidal disc ( 24 ), wherein a diameter of each guide opening ( 30 ) greater than an outer diameter of each pin ( 29 ), wherein a hollow cylindrical stator ( 17 ) of the electric motor ( 2 ) radially outward to a section ( 31 ) of the rotor ( 5 ) is arranged, wherein the rotor ( 5 ) over a wave ( 16 ) is rotatably mounted, and wherein a number of teeth of the internal toothing ( 7 ) by at least one greater than a number of teeth of the external teeth ( 25 ).

Drive unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the gear stage ( 3 ) is designed as a planetary gear, wherein the gear stage ( 3 ) a fixed housing ( 6 ) with an internal toothing ( 7 ) and with the internal toothing ( 7 ) cooperating planet gears ( 34 ), wherein the rotor ( 5 ) a transmission section ( 35 ) with one with the planetary gears ( 34 ) cooperating external toothing ( 36 ), wherein the output shaft ( 4 ) transmitting torque with a planetary carrier ( 28 ) is connected to the at least two axially projecting bearing pin ( 29 ) are arranged, on each of which a planetary gear ( 34 ) is rotatably mounted, wherein a hollow cylindrical stator ( 17 ) of the electric motor ( 2 ) radially outward to a section ( 31 ) of the rotor ( 5 ) is arranged, wherein the rotor ( 5 ) over a wave ( 16 ) is rotatably mounted.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 2 to 5, characterized by at least one housing ( 6 ) one-sided closing lid ( 18 ), on which the stator ( 17 ) is attached.

Drive unit ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the housing ( 6 ) is at least partially filled with a thermally conductive and lubricating medium.