DE102018118232A1

DE102018118232A1 - Actuators for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018118232A1
Application number: DE102018118232.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Zierer; Bastian Hain
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktorik zur variablen Einstellung der Kompression einer Brennkraftmaschine, mit einer Verstellwelle (3), die von einem Gehäuse (4) zumindest teilweise umfasst und gegenüber diesem zur Übertragung einer Stellbewegung in einem vorbestimmten Verstellbereich verdrehbar ist, wobei zur beidseitigen Begrenzung des Verstellbereichs Endanschläge (8, 15) am Gehäuse (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur mehrstufigen Anschlagdämpfung an zumindest einem Endanschlag (8, 15) im Kraftfluss zwischen Gehäuse (4) und Verstellwelle (3) Dämpfungsmittel (9) mit unterschiedlicher Steifigkeit im Verformungsweg (α) vorgesehen sind.The invention relates to an actuator system for variably adjusting the compression of an internal combustion engine, with an adjusting shaft (3) which is at least partially surrounded by a housing (4) and can be rotated relative to the latter in order to transmit an adjusting movement in a predetermined adjusting range, with the adjusting range being limited on both sides End stops (8, 15) are provided on the housing (4), characterized in that for multi-stage stop damping on at least one end stop (8, 15) in the force flow between the housing (4) and the adjusting shaft (3), damping means (9) with different stiffness in Deformation path (α) are provided.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Aktorik zur variablen Einstellung der Kompression einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.The invention relates to an actuator system for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine according to the kind defined in the preamble of claim 1.

Aus EP 2 463 485 B1 ist ein Nockenwellenversteller zum steuerbaren Variieren der Phasenbeziehung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor bekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein Gehäuse und eine in diesem angeordnete Harmonic-Drive-Getriebe-Einheit auf. Der Verstellbereich des Nockenwellenverstellers ist in beiden Verstellrichtungen durch Anschläge begrenzt. Zur Begrenzung der Rate, mit der das Drehmoment von einem Rotationsaktuator auf die Harmonic-Drive-Getriebe-Einheit angewendet wird, sind in beiden Verstellrichtungen des Nockenwellenverstellers an den Anschlägen Drehmomentabsorptionsmittel vorgesehen. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist die aufwendige und kostenintensive Ausgestaltung der Drehmomentabsorptionsmittel.Out EP 2 463 485 B1 a camshaft phaser is known for controllably varying the phase relationship between a crankshaft and a camshaft in an internal combustion engine. The camshaft adjuster has a housing and a harmonic drive gear unit arranged therein. The adjustment range of the camshaft adjuster is limited in both adjustment directions by stops. To limit the rate at which the torque is applied by a rotary actuator to the harmonic drive transmission unit, torque absorption means are provided on the stops in both adjustment directions of the camshaft adjuster. A disadvantage of this configuration is the complex and cost-intensive configuration of the torque absorption means.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aktorik der vorgenannten Art mit einer einfach aufgebauten und kostengünstigen Anschlagdämpfung zur Begrenzung des Verstellbereichs vorzuschlagen.The invention is therefore based on the object of proposing an actuator system of the aforementioned type with a simply constructed and inexpensive stop damping to limit the adjustment range.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is achieved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments result from the respective subclaims, the description and the drawings.

Es wird eine Aktorik zur variablen Einstellung der Kompression einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Aktorik weist eine Verstellwelle auf, die von einem Gehäuse zumindest teilweise umfasst und gegenüber diesem zur Übertragung einer Stellbewegung in einem vorbestimmten Verstellbereich verdrehbar ist, wobei zur beidseitigen Begrenzung des Verstellbereichs Endanschläge am Gehäuse vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist eine Anschlagdämpfung nur in einer Vorzugsrichtung der Begrenzung des Verstellbereichs vorgesehen, in der bei der Verstellung die höhere Belastung am Endanschlag auftritt. Auf diese Weise wird bei einer beidseitigen Verstellbereichsbegrenzung kostengünstig nur eine einseitige Anschlagdämpfung an dem den Verstellbereich in der Vorzugsrichtung begrenzenden Endanschlag erreicht und werden so hohe Kollisionsmomente infolge hoher Verstellgeschwindigkeiten sicher vermieden.An actuator system for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine is proposed. The actuator system has an adjustment shaft, which is at least partially encompassed by a housing and can be rotated relative to the latter in order to transmit an actuating movement in a predetermined adjustment range, end stops being provided on the housing to limit the adjustment range on both sides. According to the invention, stop damping is provided only in a preferred direction of the limitation of the adjustment range, in which the higher load occurs at the end stop during the adjustment. In this way, with an adjustment range limitation on both sides, only one-sided stop damping at the end stop that limits the adjustment range in the preferred direction is achieved inexpensively, and high collision moments due to high adjustment speeds are thus reliably avoided.

Bevorzugt ist dabei die Anschlagdämpfung an einem Endanschlag zur Begrenzung des Verstellbereichs der Verstellwelle in Richtung einer Verstellung zu niedrigerer Kompression hin ausgebildet.The stop damping is preferably formed on an end stop to limit the adjustment range of the adjustment shaft in the direction of adjustment to lower compression.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine mehrstufige Anschlagdämpfung mit unterschiedlicher Steifigkeit im Verformungsweg vorgesehen. Die gestufte Dämpfung erlaubt einen sanften Anschlag mit niedrigerer Steifigkeit im Nennbetrieb und ein Abfangen der Überlast mit höherer Steifigkeit. Auf diese Weise können die aus der Endanschlagkollision resultierenden Kräfte und der Verschleiß im Nennbetrieb reduziert werden. Bei Überlast ist es möglich, die Kräfte soweit zu vermindern, dass die Bauteile der Aktorik nicht deutlich höher belastet werden als im Nennbetrieb.In a further preferred embodiment of the invention, a multi-stage stop damping with different stiffness in the deformation path is provided. The stepped damping allows a gentle stop with lower stiffness in nominal operation and an interception with higher stiffness. In this way, the forces resulting from the end stop collision and the wear during nominal operation can be reduced. In the event of an overload, it is possible to reduce the forces to such an extent that the components of the actuator system are not subjected to significantly higher loads than in nominal operation.

Eine mehrstufige Anschlagdämpfung kann in besonders vorteilhafter Weise durch ein im Kraftfluss zwischen Gehäuse und Verstellwelle angeordnetes Dämpfungselement erreicht werden, das eine unterschiedlichen Steifigkeit im Verformungsweg aufweist. Bevorzugt ist dabei das Dämpfungselement derart ausgebildet, dass es bei der Verformung zumindest einen Sprung im Verlauf der Steifigkeit aufweist.A multi-stage stop damping can be achieved in a particularly advantageous manner by a damping element which is arranged in the power flow between the housing and the adjusting shaft and has a different stiffness in the deformation path. The damping element is preferably designed such that it has at least one jump in the course of the rigidity during the deformation.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Dämpfungselement zumindest teilweise in einer Aufnahme am Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise ist es dabei in der Aufnahme quer zur Anschlagrichtung in zumindest einem Freiraum verformbar angeordnet. Der Freiraum kann auf besonders einfache Weise durch eine bestimmte Ausgestaltung des Dämpfungselements, insbesondere am Außenumfang, gebildet werden. Eine aufwendige Ausgestaltung der Aufnahme am Gehäuse wird so vermieden.In a further preferred embodiment of the invention, the damping element is at least partially arranged in a receptacle on the housing. It is preferably arranged deformably in the receptacle transversely to the stop direction in at least one free space. The free space can be formed in a particularly simple manner by a specific configuration of the damping element, in particular on the outer circumference. A complex design of the receptacle on the housing is avoided.

Es ist von Vorteil, wenn der in der Aufnahme gebildete Freiraum ein vorbestimmtes Volumen aufweist, das kleiner ist als das beim Anschlagen durch die Verformung des Dämpfungselements in Anschlagrichtung verdrängte Volumen. Mit der Aufnahme des bei der Verformung verdrängten Volumens im Freiraum wird ein besonders weicher Anschlag ermöglicht. Hierbei ist es möglich, die durch die Anschlagkollision entstehenden Kräfte durch das Dämpfungselement vollständig zu absorbieren. Auf diese Weise ist ein Anschlagen der Verstellwelle direkt am Gehäuse vermeidbar. Durch die Einstellung der Größe des Freiraums bzw. dessen Volumens ist auf einfache Weise eine Anpassung des Dämpfungselements an die Betriebs- und Einbaubedingungen erreichbar.It is advantageous if the free space formed in the receptacle has a predetermined volume which is smaller than the volume displaced in the stop direction by the deformation of the damping element when struck. The inclusion of the volume displaced during the deformation in the free space enables a particularly soft stop. It is possible here for the damping element to completely absorb the forces resulting from the collision. In this way, striking the adjusting shaft directly on the housing can be avoided. By adjusting the size of the free space or its volume, an adaptation of the damping element to the operating and installation conditions can be achieved in a simple manner.

Auf einfache Weise kann ein Freiraum zwischen Dämpfungselement und Aufnahme am Gehäuse gebildet werden, wenn am Außenumfang des Dämpfungselements eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sind, die einen bzw. mehrere Spalte quer zur Anschlagrichtung in der Aufnahme bilden. Hierdurch wird beim Anschlagen eine Verformung des Dämpfungselements in der Aufnahme quer zur Anschlagrichtung in den Spalten ermöglicht. Die Variation der Anzahl der Vertiefungen bzw. der Spalte und die Variation des Spaltmaßes erlauben dabei eine einfache Anpassung der Größe des Freiraums bzw. des Volumens desselben.A space can easily be formed between the damping element and the receptacle on the housing if one or more depressions are provided on the outer circumference of the damping element are formed, which form one or more gaps transverse to the stop direction in the receptacle. This allows deformation of the damping element in the receptacle transverse to the stop direction in the gaps when struck. The variation in the number of depressions or the gaps and the variation in the gap dimension allow simple adjustment of the size of the free space or the volume of the same.

Eine einfache Befestigung des Dämpfungselements in der Aufnahme ist möglich, wenn es zur Halterung zumindest abschnittsweise in der Aufnahme anliegt. In besonders vorteilhafter Weise kann das Dämpfungselement mit zwischen den Vertiefungen am Außenumfang gebildeten Halteabschnitten in der Aufnahme am Gehäuse zur Halterung quer zur Anschlagrichtung angelegt sein.A simple attachment of the damping element in the receptacle is possible if it lies at least in sections in the receptacle for mounting. In a particularly advantageous manner, the damping element can be placed transversely to the stop direction with holding sections formed between the recesses on the outer circumference in the receptacle on the housing for holding purposes.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufnahme durch eine Vertiefung am Gehäuse gebildet.In a further preferred embodiment of the invention, the receptacle is formed by a recess on the housing.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement in Anschlagrichtung mit einem anschlagseitigen Ende zum Anschlagen der Verstellwelle entsprechend einem vorbestimmten Verformungswinkel in Anschlagrichtung am Endanschlag am Gehäuse vorsteht, Dabei entspricht der Verformungswinkel einer Verformung bzw. dem Verformungsweg des Dämpfungselements in Anschlagrichtung bei einer Verdrehung der Verstellwelle mit dem vorbestimmten Winkel bis zum Anschlagen der Verstellwelle am Gehäuse.It is also advantageous if the damping element protrudes in the stop direction with a stop-side end for striking the adjusting shaft in accordance with a predetermined deformation angle in the stop direction on the end stop on the housing the predetermined angle until the adjustment shaft strikes the housing.

Bevorzugt weist der in der Aufnahme gebildete Freiraum ein Volumen auf, das kleiner ist als das beim Anschlagen entsprechend dem Verformungswinkel des Dämpfungselements verdrängte Volumen.The free space formed in the receptacle preferably has a volume which is smaller than the volume displaced when struck in accordance with the deformation angle of the damping element.

Eine einfache elastische Dämpfung kann mit einem aus Kunststoff oder aus Gummi hergestellten Dämpfungselement erreicht werden. Ein aus Gummi oder einem anderen Material mit hoher Druckfestigkeit und hohem Verformungsvermögen hergestelltes Dämpfungselement ist besonders gut zur mehrstufigen Anschlagdämpfung verwendbar.Simple elastic damping can be achieved with a damping element made of plastic or rubber. A damping element made of rubber or another material with high compressive strength and high deformability can be used particularly well for multi-stage cushioning.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Aktorik zur variablen Einstellung der Kompression einer Brennkraftmaschine,
2 eine geschnittene Ansicht der Aktorik,
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2,
4 ein Diagramm mit einer grafischen Darstellung.

Further features of the invention result from the following description and from the drawings, in which several exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it:

1 an actuator system according to the invention for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine,
2 a sectional view of the actuators,
3 an enlarged section 2 .
4 a diagram with a graphic representation.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Aktorik zur variablen Einstellung der Kompression einer Brennkraftmaschine. Die Aktorik weist eine von einem elektrischen Stellantrieb 1 über ein Getriebe 2 zur Einstellung der Kompression drehend antreibbare Verstellwelle 3 auf. Diese und das Getriebe 2 sind von einem ortsfesten Gehäuse 4 umfasst. Die Verstellwelle 3 ist als sogenannte Exzenterwelle mit einem exzentrisch angelenkten Verstellpleuel 5 ausgeführt. Dieser ist mit einem Ende 6 über einen Exzenterbolzen gelenkig mit der Verstellwelle 3 verbunden. Die Verstellwelle 3 mit dem angelenkten Verstellpleuel 5 ist im Gehäuse 4 gegenüber diesem in einem vorbestimmten Verstellbereich hin und her verschwenkbar, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet (2). Dabei ist der Verstellpleuel 5 mit einem abtriebsseitigen freien Ende 7 aus dem Gehäuse 4 herausgeführt. Am abtriebsseitigen Ende 7 ist bei einem Verschwenken des Verstellpleuels 5 eine Stellbewegung auf einen nicht dargestellten Betätigungsmechanismus, beispielsweise einen Mehrgelenkkurbeltrieb, zur variablen Einstellung der Verdichtung der Brennkraftmaschine übertragbar. 1 and 2 show an actuator system according to the invention for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine. The actuator system has one of an electric actuator 1 via a transmission 2 adjustment shaft can be driven in rotation to adjust the compression 3 on. This and the gear 2 are of a fixed housing 4 includes. The adjustment shaft 3 is a so-called eccentric shaft with an eccentrically articulated connecting rod 5 executed. This is with one end 6 articulated with the adjusting shaft via an eccentric bolt 3 connected. The adjustment shaft 3 with the articulated connecting rod 5 is in the housing 4 can be pivoted back and forth relative to the latter in a predetermined adjustment range, as indicated by a double arrow ( 2 ). The connecting rod is there 5 with a free end on the output side 7 out of the case 4 led out. At the output end 7 is when the connecting rod swivels 5 an actuating movement to an actuating mechanism, not shown, for example a multi-link crank drive, for variable adjustment of the compression of the internal combustion engine.

Die Verstellwelle 3 weist einen Anschlag 12 auf, der durch eine am Außendurchmesser der Verstellwelle 3 radial vorstehende Anschlagnase gebildet wird. Mit dem Anschlag 12 ist die Verstellwelle 3 zur Begrenzung des Verstellbereichs in Dreh- bzw. Schwenkrichtung an mechanischen Endanschlägen 8, 15 am Gehäuse 4 anlegbar. Hierbei ist das Gehäuse 4 am Innenumfang im Verstell- bzw. Schwenkbereich der Anschlagnase 12 eingezogen. Das Gehäuse 4 bildet auf diese Weise einen bogenförmig ausgeschnittenen fensterartigen Bereich, in den die Verstellwelle 3 mit der Anschlagnase 12 radial eingreift und der in Dreh- bzw. Schwenkrichtung durch die Endanschlägen 8, 15 begrenzt ist. Diese werden jeweils durch einen Absatz am Innenumfang des Gehäuses 4 mit einer in Dreh- bzw. Schwenkrichtung ausgerichteten Anschlagfläche gebildet.The adjustment shaft 3 indicates a stop 12 on by the on the outer diameter of the adjusting shaft 3 radially projecting stop lug is formed. With the stop 12 is the adjustment shaft 3 to limit the adjustment range in the direction of rotation or swivel on mechanical end stops 8th . 15 on the housing 4 applied. Here is the case 4 on the inner circumference in the adjustment or swivel range of the stop lug 12 moved in. The housing 4 In this way it forms an arched window-like area into which the adjusting shaft 3 with the stop nose 12 engages radially and in the direction of rotation or pivoting through the end stops 8th . 15 is limited. These are each by a paragraph on the inner circumference of the housing 4 formed with a stop surface aligned in the direction of rotation or pivoting.

Am Endanschlag 8 ist im Kraftfluss zwischen dem Gehäuse 4 und der Verstellwelle 3 ein Dämpfungselement 9 vorgesehen, das dazu dient, das im Anschlagsfall aus der Kollision der Verstellwelle mit dem Endanschlag 8 resultierende Drehmoment durch elastische Verformung so weit zu reduzieren, dass der Stellantrieb 1 und das Getriebe 2 nicht wesentlich höher belastet werden als im Nennbetrieb. Dabei weist das Dämpfungselement 9 eine ca. 50 bis 200-fache niedrigere Steifigkeit als der Endanschlag 8 am Gehäuse 4 auf. Der Endanschlag 8 ist am Absatz des Gehäuses 4 mit einer in Anschlagrichtung, d.h. in Dreh- bzw. Schwenkrichtung der Verstellwelle 3, ausgerichteten planen Anschlagfläche ausgebildet. Hierbei ist das Dämpfungselement 9 in einer am besagten Absatz des Gehäuses 4 ausgebildeten Aufnahme 10 angeordnet. Diese ist als in Anschlagrichtung sich erstreckende Vertiefung am Gehäuse 4 ausgeführt, in die das Dämpfungselement 9 eingelassen ist. Dabei ist dieses wie in einer Tasche bis auf ein anschlagseitiges Ende 11 von der Aufnahme 10 umfasst mit dem das Dämpfungselement 9 in Anschlagrichtung der Verstellwelle 3 aus der Vertiefung 10 herausragt und an der Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4 vorsteht. Am Gehäuse 4 sind der Endanschlag 8 mit der planen Anschlagfläche und die Aufnahme 10 in radialer Richtung hintereinander angeordnet, wobei die Anschlagfläche und die Aufnahme 10 sowie das aus dieser mit dem anschlagseitigen Ende 11 herausragende Ende 11 von der Anschlagnase 12 der Verstellwelle 3 radial überlappt werden.At the end stop 8th is in the flow of force between the housing 4 and the adjusting shaft 3 a damping element 9 provided, which is used in the event of a stop from the collision of the adjusting shaft with the end stop 8th reduce the resulting torque by elastic deformation so far that the actuator 1 and the transmission 2 Not are loaded much higher than in nominal operation. The damping element 9 an approx. 50 to 200 times lower stiffness than the end stop 8th on the housing 4 on. The end stop 8th is on the paragraph of the housing 4 with one in the stop direction, ie in the direction of rotation or swivel of the adjusting shaft 3 , aligned plan stop surface. Here is the damping element 9 in one on said paragraph of the housing 4 trained recording 10 arranged. This is a depression on the housing that extends in the stop direction 4 executed in which the damping element 9 is let in. This is like in a bag except for one end on the stop side 11 from the recording 10 includes with the damping element 9 in the stop direction of the adjusting shaft 3 from the deepening 10 protrudes and on the stop surface of the end stop 8th on the housing 4 protrudes. On the housing 4 are the end stop 8th with the flat stop surface and the recording 10 arranged one behind the other in the radial direction, the stop surface and the receptacle 10 as well as from this with the stop end 11 outstanding end 11 from the stop nose 12 the adjusting shaft 3 be radially overlapped.

Die Verstellwelle 3 ist mit der Anschlagnase 12 in Dreh- bzw. Schwenkrichtung am anschlagseitigen Ende 11 des Dämpfungselements 9 stirnseitig anlegbar. Die Anschlagnase 12 bildet an ihren in Dreh- bzw. Schwenkrichtung der Verstellwelle 3 voneinander abgewandten Seiten jeweils eine plane Anschlagfläche 13, 14. Hierbei ist die Verstellwelle 3 durch Verdrehen entgegen dem Uhrzeigersinn mit der dem Endanschlag 8 am Gehäuse 4 zugewandten Anschlagfläche 13 am anschlagseitigen Ende 11 des Dämpfungselements 9 flächig anlegbar. Dabei wird am Endanschlag 8 am Gehäuse 4 der Verstellbereich der Verstellwelle 3 in Richtung der Verstellung zu niedrigerer Kompression begrenzt. Mit der von der Anschlagfläche 13 abgewandten Anschlagfläche 14 ist die Verstellwelle 3 bei einem Verdrehen derselben im Uhrzeigersinn am Endanschlag 15 am Gehäuse 4 zur Begrenzung des Verstellbereichs der Verstellwelle 3 in Richtung der Verstellung zu höherer Kompression anlegbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 9 am Endanschlag 8 zur Begrenzung der Verstellung in Richtung niedrigerer Kompression angeordnet, da hierbei die höchsten Verstellgeschwindigkeiten und infolgedessen die größten Kollisionsmomente beim Anschlagen auftreten. Auf diese Weise wird eine besonders kostengünstige einseitige Anschlagdämpfung erreicht. Alternativ ist es auch möglich, an beiden Endanschlägen 8, 15 am Gehäuse 4 jeweils eine gestufte Dämpfung mit einem Dämpfungselement 9 vorzusehen.The adjustment shaft 3 is with the stop nose 12 in the direction of rotation or swivel at the stop end 11 of the damping element 9 can be applied on the front. The stop nose 12 forms on their in the direction of rotation or swivel of the adjusting shaft 3 sides facing away from each other each have a flat abutment surface 13 . 14 , Here is the adjustment shaft 3 by turning counterclockwise with the end stop 8th on the housing 4 facing stop surface 13 at the stop end 11 of the damping element 9 can be applied across the board. It will be at the end stop 8th on the housing 4 the adjustment range of the adjustment shaft 3 limited in the direction of adjustment to lower compression. With the from the stop surface 13 facing stop surface 14 is the adjustment shaft 3 when turning them clockwise at the end stop 15 on the housing 4 to limit the adjustment range of the adjustment shaft 3 can be applied in the direction of adjustment for higher compression. In the illustrated embodiment, the damping element 9 at the end stop 8th arranged to limit the adjustment in the direction of lower compression, since here the highest adjustment speeds and consequently the greatest collision moments occur when striking. In this way, particularly inexpensive one-sided shock absorption is achieved. Alternatively, it is also possible to use both end stops 8th . 15 on the housing 4 a staged damping with a damping element 9 provided.

Das Dämpfungselement 9 weist in Anschlagrichtung ein rechteckiges Längsprofil mit abgerundeten Ecken auf (3). Es ist vorzugsweise als Puffer aus Kunststoff hergestellt. Mit einem vom anschlagseitigen Ende 11 abgewandten inneren Ende 16 liegt das Dämpfungselement 9 in der Aufnahme 10 in Anschlagrichtung am Gehäuse 4 an. An den die Enden 11, 16 verbindenden Längsseiten des Dämpfungselements 9 sind mehrere Vertiefungen 23 am Außenumfang des Dämpfungselements 9 angebracht, die Spalte S mit einer vorbestimmten Spalttiefe bzw. einem vorbestimmten Spaltmaß quer zur Anschlagrichtung in der Aufnahme 10 gegenüber dem Gehäuse 4 bilden. Mit zwischen jeweils benachbarten Vertiefungen 23 am Außenumfang gebildeten Halteabschnitten 18 liegt das Dämpfungselement 9 in der Aufnahme 10 am Gehäuse 4 zur Halterung quer zur Anschlagrichtung an. Die Spalte S bilden Freiräume 17 in der Aufnahme 10. In die Freiräume 17 kann sich das Dämpfungselement 9 beim Anschlagen der Verstellwelle 3 quer zur Anschlagrichtung in der Aufnahme 10 verformen.The damping element 9 has a rectangular longitudinal profile with rounded corners in the direction of the stop ( 3 ). It is preferably made of plastic as a buffer. With one from the stop end 11 facing inner end 16 is the damping element 9 in the recording 10 in the stop direction on the housing 4 on. At the ends 11 . 16 connecting long sides of the damping element 9 are several specializations 23 on the outer circumference of the damping element 9 attached to the column S with a predetermined gap depth or a predetermined gap dimension transverse to the stop direction in the receptacle 10 towards the housing 4 form. With between adjacent depressions 23 holding portions formed on the outer periphery 18 is the damping element 9 in the recording 10 on the housing 4 to the bracket at right angles to the stop direction. The gap S form open spaces 17 in the recording 10 , In the open spaces 17 can the damping element 9 when striking the adjusting shaft 3 transverse to the stop direction in the receptacle 10 deform.

Beim Anschlagen der Verstellwelle 3 mit der Anschlagnase 12 am anschlagseitigen Ende 11 des Dämpfungselements 9 tritt eine elastische Verformung desselben in Anschlagrichtung, d.h. in Dreh- bzw. Schwenkrichtung der Verstellwelle auf, die durch den Verformungswinkel α angedeutet ist (3). Hierbei kann sich das Dämpfungselement 9 in Anschlagrichtung verformen bis die Verstellwelle 3 mit der Anschlagnase 12 an der harten Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4 anliegt. Der Verformungswinkel α entspricht dabei einer Verformung bzw. einem Verformungsweg des Dämpfungselements 9 in Anschlagrichtung bei einer Verdrehung der Verstellwelle 3 mit dem Winkel α bis zum Anschlagen an der Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4.When striking the adjustment shaft 3 with the stop nose 12 at the stop end 11 of the damping element 9 there occurs an elastic deformation in the stop direction, ie in the direction of rotation or pivoting of the adjusting shaft, which is caused by the angle of deformation α is indicated ( 3 ). Here, the damping element 9 deform in the stop direction until the adjusting shaft 3 with the stop nose 12 on the hard stop surface of the end stop 8th on the housing 4 is applied. The deformation angle α corresponds to a deformation or a deformation path of the damping element 9 in the stop direction when the adjustment shaft is rotated 3 with the angle α until it hits the stop surface of the end stop 8th on the housing 4 ,

Die Vertiefungen 23 mit den Spalten S bilden in der Aufnahme 10 Freiräume 17 mit einem Freivolumen, das insgesamt der Größenordnung dem durch die Verformung des Dämpfungselements 9 entsprechend dem Verformungswinkel α verdrängten Volumens entspricht. Das Dämpfungselement 9 kann sich so in den Freiräumen 17 quer zur Anschlagrichtung verformen, wodurch ein besonders weicher Anschlag erreicht wird bis der vorbestimmte Verformungswinkel α in Anschlagrichtung erreicht ist. Ist diese Verformung überschritten, treffen die Verstellwelle 3 mit der steifen Anschlagnase 12 und die Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4 aufeinander.The wells 23 with the columns S form in the recording 10 Free rooms 17 with a free volume that is of the order of magnitude due to the deformation of the damping element 9 according to the deformation angle α displaced volume corresponds. The damping element 9 can so in the free spaces 17 Deform transversely to the stop direction, whereby a particularly soft stop is achieved until the predetermined angle of deformation α reached in the stop direction. If this deformation is exceeded, the adjustment shaft hits 3 with the stiff stop nose 12 and the stop surface of the end stop 8th on the housing 4 each other.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die durch die Vertiefungen 23 mit den Spalten S in der Aufnahme 10 gebildeten Freiräume 17 ein Freivolumen auf, das kleiner ist als das durch Verformung des Dämpfungselements 9 im Anschlagfall entsprechend dem Verformungswinkel α verdrängte Volumen. Das Dämpfungselement 9 besteht in diesem Fall vorzugsweise aus einem Material mit hoher Druckfestigkeit und großem Verformungsvermögen, beispielsweise aus Gummi. Ist das durch die Freiräume 17 gebildete Freivolumen durch das beim Anschlagen aufgrund der Verformung verdrängte Volumen des Dämpfungselements 9 vollständig ausgefüllt, nimmt die Steifigkeit des Dämpfungselements 9 sprunghaft zu, ohne dass die Verstellwelle 3 mit der Anschlagnase 12 die Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4 kontaktiert. Auf diese Weise wird ein Sprung der Steifigkeit im Verlauf der Verformung des Dämpfungselements 9 und somit ein an diesem zweistufig am Dämpfungselement 9 gedämpfter Endanschlag 8 am Gehäuse erreicht.In a further particularly preferred embodiment of the invention, they point through the depressions 23 with the columns S in the recording 10 formed free spaces 17 a free volume that is smaller than that caused by deformation of the damping element 9 in the event of a stroke according to the deformation angle α displaced volume. The damping element 9 in this case preferably consists of a material with high Compressive strength and great deformability, for example made of rubber. Is that through the open spaces? 17 Free volume formed by the volume of the damping element displaced when struck due to the deformation 9 completely filled, the stiffness of the damping element decreases 9 by leaps and bounds without the adjustment shaft 3 with the stop nose 12 the stop surface of the end stop 8th on the housing 4 contacted. In this way there is a jump in rigidity in the course of the deformation of the damping element 9 and thus a two-stage on the damping element 9 damped end stop 8th reached on the housing.

Im Diagramm gemäß 4 ist das im Anschlagfall aus der Kollision der Anschlagnase 12 der Verstellwelle 3 mit dem Endanschlag 11 des Gehäuses resultierende Drehmoment in Abhängigkeit des Verformungswinkels α des Dämpfungselements 9 dargestellt. Der Verformungswinkel α entspricht dabei dem Verformungsweg des Dämpfungselements 9 in Anschlagrichtung bei einer Verdrehung der Verstellwelle (3) mit dem Winkel (α). Eine Kurve 19 zeigt den Verlauf mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungselement 9 am Endanschlag 8. Im Vergleich dazu ist in einer Kurve 20 der Verlauf ohne ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement 9 dargestellt. Bei einer zweistufigen Dämpfung gemäß der Kurve 19 wird zunächst das Dämpfungselement 9 in einer ersten Stufe 21 bei niedriger Steifigkeit verformt. Dabei wird bei niedrigem resultierenden Drehmoment und großem Verformungsweg der größte Teil der Energie aus der Anschlagkollision absorbiert und ein sanfter Anschlag erreicht. Schließlich setzt in einer zweiten Stufe 22 bei einem vorbestimmten Verformungswinkel α_s der Sprung mit einem starken Anstieg der Steifigkeit ein und es wird die restliche Anschlagenergie abgebaut. Durch den im Vergleich mit der Kurve 20 deutlich flacheren Verlauf der Kurve 19 des am Dämpfungselement 9 zweistufig gedämpften Endanschlags 8 wird eine Reduzierung des bei der Anschlagskollision auftretenden maximalen resultierenden Drehmoments auf weniger als die Hälfte gegenüber dem Vergleichsfall ohne Dämpfung erreicht. Die bei zweistufiger Dämpfung entsprechend der Kurve 19 und die im Vergleichsfall ohne Dämpfung entsprechend der Kurve 20 beim Anschlagen auftretenden maximalen resultierenden Drehmomente sind jeweils durch eine gestichelte Linie eingezeichnet und die Reduzierung ist durch einen vertikal ausgerichteten Pfeil angedeutet.In the diagram according to 4 is this from the collision of the stop nose in the event of a stop 12 the adjusting shaft 3 with the end stop 11 resulting torque of the housing depending on the deformation angle α of the damping element 9 shown. The deformation angle α corresponds to the deformation path of the damping element 9 in the stop direction when the adjustment shaft is rotated ( 3 ) with the angle ( α ). A curve 19 shows the course with a damping element according to the invention 9 at the end stop 8th , Compared to that is in a curve 20 the course without a damping element according to the invention 9 shown. With a two-stage damping according to the curve 19 first becomes the damping element 9 in a first stage 21 deformed at low rigidity. With low resulting torque and a large deformation path, most of the energy from the impact collision is absorbed and a gentle impact is achieved. Finally, the second stage 22 at a predetermined deformation angle α _s the jump starts with a sharp increase in stiffness and the remaining impact energy is reduced. By compared to the curve 20 significantly flatter course of the curve 19 of the damping element 9 two-stage damped end stop 8th the maximum resulting torque occurring in the impact collision is reduced to less than half compared to the comparison case without damping. The two-stage damping according to the curve 19 and in the case of comparison without damping according to the curve 20 The maximum resulting torques that occur when striking are indicated by a dashed line and the reduction is indicated by a vertically oriented arrow.

Die Steifigkeit bzw. das Freivolumen der Spalte 17 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass die Energie der Anschlagkollision durch den Verformungsweg bzw. durch den Verformungswinkel α bis zur Sprungstelle α_s in der ersten Stufe 21 der Dämpfung absorbiert und die zweite Stufe 22 nach dem Sprung an der Sprungstelle α_s nicht erreicht wird. Die zweite Stufe 22 dient dabei als zusätzliche Sicherheit zur Aufnahme einer Überlast. Bevorzugt wird dabei wie oben beschrieben beim Anschlagen der Verstellwelle 3 die Anschlagenergie vollständig durch das Dämpfungselement 9 absorbiert, ohne dass die Anschlagnase 12 der Verstellwelle 3 die Anschlagfläche des Endanschlags 8 am Gehäuse 4 kontaktiert.The stiffness or the free volume of the column 17 is preferably designed such that the energy of the impact collision through the deformation path or through the deformation angle α to the jump point α _s in the first stage 21 absorbing the damping and the second stage 22 after the jump at the jump point α _s is not reached. The second stage 22 serves as additional security to absorb an overload. As described above, preference is given to striking the adjusting shaft 3 the impact energy completely through the damping element 9 absorbed without the stop lug 12 the adjusting shaft 3 the stop surface of the end stop 8th on the housing 4 contacted.

In weiterhin besonders vorteilhafter Weise ist durch die zweistufige Dämpfung am Endanschlag 8 eine besonders einfache Kalibrierung der Aktorik zur Positionsbestimmung an der definierten Sprungstelle α_s der Steifigkeit im Verformungsweg des Dämpfungselements 9 möglich.Another advantage is the two-stage damping at the end stop 8th a particularly simple calibration of the actuators for position determination at the defined jump point α _s the stiffness in the deformation path of the damping element 9 possible.

In der Aktorik wird ein von einem Elektromotor des Stellantriebs 1 erzeugtes Verstellmoment über das Getriebe 2 auf die Verstellwelle 3 übertragen und damit eine entsprechende Verdrehung derselben erreicht (1 und 2). Auf diese Weise ist durch den Elektromotor in das Getriebe 2 ein Verstellmoment einleitbar und in besonders vorteilhafter Weise durch zumindest eine Wellgetriebestufe mit einem Wellgenerator des Getriebes 2 hochübersetzend auf die Verstellwelle 3 zur variablen Einstellung der Verdichtung der Brennkraftmaschine übertragbar. Das Getriebe 2 bildet auf diese Weise ein Verstellgetriebe.In the actuator system, one of an electric motor of the actuator 1 generated torque via the gearbox 2 on the adjusting shaft 3 transferred and thus achieved a corresponding rotation of the same ( 1 and 2 ). This is through the electric motor into the gearbox 2 an adjustment torque can be introduced and in a particularly advantageous manner by at least one wave gear stage with a wave generator of the gear 2 high translation on the adjusting shaft 3 transferable for variable adjustment of the compression of the internal combustion engine. The gear 2 in this way forms an adjustment gear.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Stellantriebactuator
22: Getriebetransmission
33: Verstellwelleadjusting
44: Gehäusecasing
55: VerstellpleuelVerstellpleuel
66: EndeThe End
77: EndeThe End
88th: Endanschlagend stop
99: Dämpfungsmittel, DämpfungselementDamping means, damping element
1010: Aufnahme, TascheRecording, bag
1111: EndeThe End
1212: Anschlag, AnschlagnaseStop, stop nose
1313: Anschlagflächestop surface
1414: Anschlagflächestop surface
1515: Endanschlagend stop
1616: EndeThe End
1717: Freiraumfree space
1818: Halteabschnittholding section
1919: KurveCurve
2020: KurveCurve
2121: Stufestep
22 22: Stufestep
2323: Vertiefungdeepening
αα: Verformungsweg, VerformungswinkelDeformation path, Deformation angle
α_s α _s: Sprungstelle, VerformungswinkelJump point, deformation angle
SS: Spaltgap
MM: Drehmomenttorque

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2463485 B1 [0002]

Claims

Actuator for variable adjustment of the compression of an internal combustion engine, with an adjusting shaft (3) which is at least partially surrounded by a housing (4) and can be rotated relative to the latter in order to transmit an actuating movement in a predetermined adjusting range, end stops (8, 15) are provided on the housing (4), characterized in that stop damping is provided only in the direction of the limitation of the adjustment range, in which the higher load on the end stop (8) occurs during the adjustment.

Actuators after Claim 1 , characterized in that a multi-stage stop damping is provided with a damping element (9) arranged in the power flow between the housing (4) and the adjusting shaft (3) with different stiffness in the deformation path (α).

Actuators according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the damping element (9) is at least partially arranged in a receptacle (10) on the housing (4) and is deformable in the receptacle (10) in at least one free space (17) transversely to the stop direction.

Actuators after Claim 3 , characterized in that the free space (17) has a predetermined volume which is smaller than the volume displaced in the direction of the stop by the deformation of the damping element (9).

Actuators according to one of the Claims 2 to 4 , characterized in that the damping element (9) is at least partially arranged in a receptacle (10) on the housing (4) and has one or more depressions (23) on the outer circumference which have one or more gaps (S) transverse to the stop direction in form the receptacle (10).

Actuators according to one of the Claims 3 to 5 , characterized in that the damping element (9) lies at least in sections to the holder transversely to the stop direction in the receptacle (10).

Actuators according to one of the Claims 3 to 6 , characterized in that the receptacle (10) is formed by a recess on the housing (4).

Actuators according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the damping element (9) protrudes in the stop direction with a stop-side end (11) for abutting the adjusting shaft (3) according to a predetermined deformation angle (α) in the stop direction on the end stop (8) on the housing (4), the deformation angle (α) corresponds to a deformation of the damping element (9) when the adjusting shaft (3) is rotated by the angle (α) until it strikes the housing (4).

Actuators after Claim 8 , characterized in that the free space (17) formed in the receptacle (10) has a volume which is smaller than the volume displaced when struck in accordance with the deformation angle (α) of the damping element (9).

Actuators according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the damping element (9) is made of plastic or rubber.