DE102021106926B4

DE102021106926B4 - Motoranordnung mit getriebe zur veränderung des verdichtungsverhältnisses der motoranordnung mit hilfe einesstationären aktors

Info

Publication number: DE102021106926B4
Application number: DE102021106926.2A
Authority: DE
Inventors: Ryan M. Heinbuch; Dumitru Puiu; Justin E. Ketterer; Venu G. Ganti; Rodney E. Baker
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2021-03-20
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2041-03-21
Also published as: DE102021106926A1; CN113530674A; CN113530674B; US11149825B1; US20210324944A1

Abstract

Motoranordnung (10), umfassend:eine Kurbelwelle (18);einen schwenkbar auf der Kurbelwelle (18) montierten Umlenkhebel (20), wobei der Umlenkhebel (20) ein erstes Ende (32) und ein vom ersten Ende (32) abgewandtes zweites Ende (34) aufweist;eine Pleuelstange (16), die mit dem ersten Ende (32) des Umlenkhebels verbunden ist;eine Steuerwelle (22);ein Steuerglied (24), das auf der Steuerwelle (22) montiert und mit dem zweiten Ende (34) des Umlenkhebels (20) verbunden ist;ein erstes Antriebszahnrad (38), das an der Kurbelwelle (18) befestigt ist;einen Steg (40);einen ersten Planetenradsatz (42) mit einem ersten, am Gestell (62) befestigten Sonnenrad (56), einem ersten Hohlrad (58), das mit dem ersten Antriebszahnrad (38) in Eingriff steht, und einem ersten Planetenrad (60), das drehbar auf dem Steg (40) montiert ist und mit dem ersten Hohlrad (58) und dem ersten Sonnenrad (56) in Eingriff steht;einen Aktor (28); undeinen zweiten Planetenradsatz (44) mit einem zweiten Sonnenrad (64), das an dem Aktor (28) befestigt ist, einem zweiten Hohlrad, das mit der Steuerwelle (22) gekoppelt ist, und einem zweiten Planetenrad (68), das drehbar auf dem Steg (40) montiert ist und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad (64) in Eingriff steht, wobei der Aktor (28) betreibbar ist, um das zweite Sonnenrad (64) zu drehen und dadurch ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle (18) zu einer Drehzahl der Steuerwelle (22) einzustellen.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motoranordnungen mit einem Getriebe zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses der Motoranordnungen unter Verwendung eines stationären Aktors.
Zur Beleuchtung des technischen Hintergrunds sei an dieser Stelle vorab auf die Druckschriften DE 10 2008 059 870 A1 , DE 10 2005 047 203 A1 und DE 10 2013 010 753 A1 verwiesen. So offenbart die DE 10 2008 059 870 A1 verschiedene Aspekte einer Motoranordnung mit einem Umlenkhebel, der an der Pleuelstange, der Kurbelwelle und einem Steuerglied montiert ist. Weiterhin wird eine Steuerwelle gezeigt, die mit einem Antriebszahnrad über einem ersten Planetenradsatz zusammenwirkt, wobei auch ein Aktor mitwirken kann. Auch die DE 10 2005 047 203 A1 offenbart verschiedene Aspekte einer Motoranordnung mit einem Umlenkhebel, der an der Pleuelstange, der Kurbelwelle und einem Steuerglied montiert ist. Weiterhin wird eine Steuerwelle gezeigt, die mit einem Antriebszahnrad über einen ersten und zweiten Planetenradsatz zusammenwirkt, wobei auch ein Aktor vorgesehen ist. Letztendlich zeigt die DE 10 2013 010 753 A1 eine Motoranordnung mit einen ersten und zweiten Planetenradsatz, bei dem die Planetenräder über einen Steg miteinander verbunden sind und von einem Aktor angesteuert werden.
Ein Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR) umfasst typischerweise einen Motorblock, der einen Zylinder definiert, einen im Zylinder angeordneten Kolben, eine Pleuelstange, eine Kurbelwelle, einen Umlenkhebel, ein Steuerglied, eine Steuerwelle und ein Getriebe. Der Umlenkhebel ist an der Kurbelwelle angelenkt. Die Pleuelstange verbindet den Kolben mit einem Ende des Umlenkhebels. Das Steuerglied verbindet das andere Ende des Umlenkhebels mit der Steuerwelle.
Bei der Verschiebung des Kolbens im Zylinder übt die Pleuelstange ein Drehmoment auf den Umlenkhebel aus, und das Steuerglied überträgt das Drehmoment vom Umlenkhebel auf die Steuerwelle, wodurch sich die Steuerwelle dreht. Das Getriebe überträgt das Drehmoment von der Steuerwelle zurück auf die Kurbelwelle und stellt sicher, dass die Drehung der beiden Wellen im Takt (oder in Phase) ist). Zusätzlich koppelt das Getriebe einen Aktor, z.B. einen Elektromotor, an die Steuerwelle. Der Elektromotor ist betreibbar, um die Drehzahl der Steuerwelle relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle zu variieren und dadurch das Verdichtungsverhältnis des Zylinders zu verändern.
Das Getriebe eines VCR-Motors umfasst typischerweise ein an der Kurbelwelle befestigtes Antriebszahnrad, ein an der Steuerwelle befestigtes Abtriebszahnrad, ein auf einer Übertragungswelle (oder einem Steg) montiertes erstes Zahnrad bzw. Getriebe und ein an der Übertragungswelle (oder dem Steg) befestigtes zweites Zahnrad bzw. Getriebe. Das erste Zahnrad ist mit dem Antriebszahnrad und das zweite Zahnrad mit dem Abtriebszahnrad im Eingriff. Zusätzlich ist der Elektromotor des VCR-Motors (oder eine Welle des Elektromotors) typischerweise an der Übertragungswelle (oder dem Steg) befestigt, so dass sich der Elektromotor mit der Übertragungswelle dreht.
Bei VCR-Motoren, wie dem oben beschriebenen, kann der Elektromotor gegen das volle Drehmoment der Kurbelwelle arbeiten, um die Phasenlage der Steuerwelle relativ zur Kurbelwelle zu verstellen. Daher muss der Elektromotor möglicherweise groß sein und ein hohes Drehmoment abgeben, und es kann ein teures Untersetzungsgetriebe mit hoher Übersetzung erforderlich sein, um den Elektromotor mit der Übertragungswelle zu koppeln. Darüber hinaus sind die parasitären Verluste eines solchen VCR-Motors hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Motoranordnung anzugeben, die eine Reduzierung derartiger parasitärer Verluste sicherstellt und die Verwendung eines relativ leistungsarmen Elektromotors ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einer Motoranordnung gelöst, die sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, enthält ein VCR-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Getriebe, das es dem Aktor ermöglicht, sich unabhängig von der Übertragungswelle (oder dem Steg) zu drehen. Das Getriebe erreicht dies, indem es einen geteilten Leistungspfad bereitstellt - einen Leistungspfad von der Kurbelwelle zur Steuerwelle und einen weiteren Leistungspfad vom Aktor zur Steuerwelle. Bei dieser Anordnung arbeitet der Aktor nur gegen einen Bruchteil des Drehmoments der Kurbelwelle. So kann der Aktor stationär sein, und der Aktor kann kleiner sein als Aktoren, die typischerweise zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses eines VCR-Motors verwendet werden. Darüber hinaus können die parasitären Verluste viel geringer sein als bei einem typischen VCR-Motor. Da der Aktor stationär gemacht wird, kann darüber hinaus eine präzisere Positionsregelung und eine robustere Diagnose ermöglicht werden. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung schnellere Wechsel zwischen den Phasen- bzw. Phaser-Einstellungen, vereinfacht die Montage und den Service und erhöht die Lebensdauer des Getriebes durch den Wegfall einer Verbindung über Schleifring (Bürste) zum Elektromotor und die Vermeidung von Ermüdung im Getriebe.
Ein erstes Beispiel für eine Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kurbelwelle, einen Umlenkhebel, eine Pleuelstange, eine Steuerwelle, ein Steuerglied, ein erstes Antriebszahnrad, einen Steg, einen ersten Planetenradsatz, einen Aktor und einen zweiten Planetenradsatz. Der Umlenkhebel ist an der Kurbelwelle angelenkt. Der Umlenkhebel hat ein erstes Ende und ein vom ersten Ende abgewandtes zweites Ende. Die Pleuelstange ist mit dem ersten Ende des Umlenkhebels verbunden. Das Steuerglied ist auf der Steuerwelle montiert und ist mit dem zweiten Ende des Umlenkhebels verbunden. Das erste Antriebszahnrad ist fest mit der Kurbelwelle verbunden. Der erste Planetenradsatz umfasst ein erstes Sonnenrad, das am Gestell befestigt ist, ein erstes Hohlrad, das mit dem ersten Antriebszahnrad in Eingriff steht, und ein erstes Planetenrad, das drehbar auf dem Steg montiert ist und mit dem ersten Hohlrad und dem ersten Sonnenrad in Eingriff steht. Der zweite Planetenradsatz umfasst ein zweites Sonnenrad, das am Aktor befestigt ist, ein zweites Hohlrad, das mit der Steuerwelle gekoppelt ist, und ein zweites Planetenrad, das drehbar auf dem Steg montiert ist und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht. Der Aktor ist betätigbar, um das zweite Sonnenrad zu drehen und dadurch ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle zu einer Drehzahl der Steuerwelle einzustellen.
In einem Beispiel umfasst die Motoranordnung außerdem eine Übertragungswelle, die an dem zweiten Hohlrad befestigt ist, ein zweites Antriebszahnrad, das an der Übertragungswelle befestigt ist, und ein Abtriebszahnrad, das an der Steuerwelle befestigt ist und mit dem zweiten Antriebszahnrad in Eingriff steht.
In einem Beispiel ist, wenn der Aktor das zweite Sonnenrad nicht dreht, ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle zu einer Drehzahl der Übertragungswelle eins zu eins.
In einem Beispiel umfasst die Motoranordnung außerdem ein Abtriebszahnrad, das an der Steuerwelle befestigt ist und mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht.
In einem Beispiel ist, wenn der Aktor das zweite Sonnenrad nicht dreht, das Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle zu einer Drehzahl des Stegs eins zu eins.
In einem Beispiel dreht sich der Aktor unabhängig vom Steg.
In einem Beispiel ist das zweite Planetenrad koaxial mit dem ersten Planetenrad.
In einem Beispiel hat das erste Planetenrad einen ersten Durchmesser, und das zweite Planetenrad hat einen zweiten Durchmesser, der gleich dem ersten Durchmesser ist.
In einem Beispiel hat das erste Hohlrad einen ersten Durchmesser, und das zweite Hohlrad hat einen zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist.
Ein zweites Beispiel für eine Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kurbelwelle, einen Umlenkhebel, eine Pleuelstange, eine Steuerwelle, ein Steuerglied, ein erstes Antriebszahnrad, einen Aktor und einen Planetenradsatz. Der Umlenkhebel hat ein erstes Ende und ein vom ersten Ende abgewandtes zweites Ende. Die Pleuelstange ist auf der Kurbelwelle montiert und ist mit dem ersten Ende des Umlenkhebels verbunden. Das Steuerglied ist auf der Steuerwelle montiert und ist mit dem zweiten Ende des Umlenkhebels verbunden. Das erste Antriebszahnrad ist fest mit der Kurbelwelle verbunden. Der Planetenradsatz umfasst ein am Aktor befestigtes Sonnenrad, ein mit dem ersten Antriebszahnrad in Eingriff stehendes Hohlrad, einen an der Steuerwelle befestigten Steg, eine erste Mehrzahl von Planetenrädern, die drehbar auf dem Steg montiert sind und mit dem Sonnenrad in Eingriff stehen, und eine zweite Mehrzahl von Planetenrädern, die drehbar auf dem Steg montiert sind und mit der ersten Mehrzahl von Planetenrädern und dem Hohlrad in Eingriff stehen. Der Aktor ist betreibbar, um das Sonnenrad zu drehen und dadurch ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle zu einer Drehzahl der Steuerwelle einzustellen.
In einem Beispiel ist jedes Zahnrad der zweiten Mehrzahl von Planetenrädern mit einem Zahnrad der ersten Mehrzahl von Planetenrädern im Eingriff.
In einem Beispiel ist die erste Mehrzahl von Planetenrädern nicht mit dem Hohlrad in Eingriff.
In einem Beispiel ist die zweite Mehrzahl von Planetenrädern nicht mit dem Sonnenrad im Eingriff.
In einem Beispiel ist, wenn der Aktor das Sonnenrad nicht dreht, das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle zur Drehzahl der Steuerwelle zwei zu eins.
In einem Beispiel dreht sich der Aktor unabhängig vom Steg.
Ein drittes Beispiel einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kurbelwelle, eine Steuerwelle, ein an der Kurbelwelle befestigtes Antriebszahnrad, einen Aktor und einen Planetenradsatz. Der Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, das am Aktor befestigt ist, ein erstes Hohlrad, das mit dem Antriebszahnrad in Eingriff steht, einen Steg, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die drehbar auf dem Steg montiert sind und mit dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad in Eingriff stehen, und ein zweites Hohlrad, das an der Steuerwelle befestigt ist und mit der Mehrzahl von Planetenrädern in Eingriff steht. Der Aktor ist betreibbar, um das Sonnenrad zu drehen und dadurch ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle zu einer Drehzahl der Steuerwelle einzustellen.
In einem Beispiel ist das zweite Hohlrad nicht mit dem Antriebszahnrad im Eingriff.
In einem Beispiel hat das erste Hohlrad eine erste Anzahl von Zähnen und das zweite Hohlrad eine zweite Anzahl von Zähnen, die größer ist als die erste Anzahl von Zähnen.
In einem Beispiel hat das erste Hohlrad eine erste Anzahl von Zähnen und das zweite Hohlrad eine zweite Anzahl von Zähnen, die kleiner ist als die erste Anzahl von Zähnen.
In einem Beispiel dreht sich der Aktor unabhängig vom Steg.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständiger ersichtlich, wobei gilt:

1 ist eine Schnittansicht einer Motoranordnung mit einem ersten Beispiel eines Getriebes nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Ansicht des ersten Beispiels eines Getriebes;
3 ist eine Schnittansicht einer Motoranordnung mit einem zweiten Beispiel eines Getriebes nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine schematische Ansicht des zweiten Beispiels eines Getriebes;
5 ist eine Schnittdarstellung einer Motoranordnung mit einem dritten Beispiel eines Getriebes nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine schematische Ansicht des dritten Beispiels eines Getriebes;
7 ist eine Draufsicht auf das dritte Beispiel eines Getriebes; und
8 ist eine Schnittdarstellung eines vierten Beispiels eines Getriebes nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.

In den Zeichnungen können Bezugszahlen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu bezeichnen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst eine Motoranordnung 10 einen Zylinder 12, einen Kolben 14, eine Pleuelstange 16, eine Kurbelwelle 18, einen Umlenkhebel 20, eine Steuerwelle 22, ein Steuerglied 24, ein Getriebe 26 und einen Aktor 28. Der Kolben 14 bewegt sich innerhalb des Zylinders 12 hin und her, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 12 verbrannt wird. Zur Veranschaulichung ist in 1 nur ein Zylinder der Motoranordnung 10 dargestellt. Die Motoranordnung 10 kann jedoch zusätzliche Zylinder enthalten. Die Motoranordnung 10 kann ein Ottomotor oder ein Selbstzünder- bzw. Dieselmotor sein.
Der Umlenkhebel 20 ist so auf der Kurbelwelle 18 montiert, dass der Umlenkhebel 20 um eine Drehachse 30 der Kurbelwelle 18 schwenken kann. Der Umlenkhebel 20 hat ein erstes Ende 32 und ein vom ersten Ende 32 abgewandtes zweites Ende 34. Der Umlenkhebel 20 kann Knoten oder Bolzen zur Verbindung mit der Kurbelwelle 18, der Pleuelstange 16 und dem Steuerglied 24 aufweisen, wobei die Knoten oder Bolzen T-förmig, dreieckig oder in Reihe angeordnet sein können.
Die Pleuelstange 16 verbindet den Kolben 14 mit dem ersten Ende 32 des Umlenkhebels 20. Die Pleuelstange 16 kann schwenkbar mit dem Kolben 14 und dem Umlenkhebel 20 verbunden sein, z.B. mit Hilfe von Bolzen (nicht gezeigt). Das Steuerglied 24 ist auf der Steuerwelle 22 so montiert, dass das Steuerglied 24 um eine Drehachse 36 der Steuerwelle 22 schwenken kann. Das Steuerglied 24 ist mit dem zweiten Ende 34 des Umlenkhebels 20 verbunden. Die Pleuelstange 16 kann schwenkbar mit dem Umlenkhebel 20 verbunden sein, z.B. mit einem Bolzen (nicht gezeigt).
Die Pleuelstange 16, der Umlenkhebel 20 und das Steuerglied 24 wandeln gemeinsam die Translationsbewegung des Kolbens 14 in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle 18 um. Mit anderen Worten bewirken die Pleuelstange 16, der Umlenkhebel 20 und das Steuerglied 24 eine Drehung der Kurbelwelle 18, wenn sich der Kolben 14 im Zylinder 12 hin- und herbewegt. Während sich der Kolben 14 im Zylinder 12 hin- und herbewegt, schwenkt die Pleuelstange 16 um das erste Ende 32 des Umlenkhebels 20 (z.B. wippt vor und zurück). Die Schwenkbewegung der Pleuelstange 16 bewirkt, dass der Umlenkhebel 20 um die Drehachse 30 der Kurbelwelle 18 schwenkt (z.B. vor- und zurückwippt). Die Schwenkbewegung des Umlenkhebels 20 bewirkt ein Schwenken (z.B. Hin- und Herwippen) des Steuerglieds 24 um die Drehachse 36 der Steuerwelle 22.
Das Getriebe 26 synchronisiert die Drehung der Kurbelwelle 18 mit der Drehung der Steuerwelle 22. Darüber hinaus verbindet das Getriebe 26 den Aktor 28 mit der Steuerwelle 22 in einer Weise, die es dem Aktor 28 ermöglicht, die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 zu verändern, während der Aktor 28 (oder ein Körper davon) stationär ist. Das Variieren der Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 variiert den Hub und die Position des oberen Totpunkts (OT) des Kolbens 14, wodurch das Verdichtungsverhältnis der Motoranordnung 10 variiert wird.
Das Getriebe 26 umfasst ein erstes Antriebszahnrad 38, einen Steg 40, einen ersten Planetenradsatz 42, einen zweiten Planetenradsatz 44, eine Gestellwelle 46, eine Aktorwelle 48, eine Übertragungswelle 50, ein zweites Antriebszahnrad 52 und ein Abtriebszahnrad 54. Das erste Antriebszahnrad 38 ist z.B. über eine Verzahnungsverbindung an der Kurbelwelle 18 befestigt, so dass sich das erste Antriebszahnrad 38 mit der Kurbelwelle 18 dreht. Die ersten und zweiten Planetenradsätze 42 und 44 können symmetrisch in Bezug auf eine Symmetrielinie sein, die durch die Aktorwelle 48 und/oder die Übertragungswelle 50 verläuft. Während in 2 also nur jeweils eine Hälfte des ersten und zweiten Planetenradsatzes 42 und 44 gezeigt ist, können die anderen Hälften des ersten und zweiten Planetenradsatzes 42 und 44 mit den gezeigten Hälften identisch sein.
Der erste Planetenradsatz 42 umfasst ein erstes Sonnenrad 56, ein erstes Hohlrad 58 und ein oder mehrere erste Planetenräder 60. Das erste Sonnenrad 56 ist an einem Gestell 62 (z.B. an einem Gehäuse des Getriebes 26) fixiert (z.B. befestigt). Die Gestellwelle 46 verbindet das erste Sonnenrad 56 mit dem Gestell 62. Das erste Hohlrad 58 ist mit dem ersten Antriebszahnrad 38 im Eingriff. Die ersten Planetenräder 60 sind drehbar auf dem Steg 40 gelagert. Die ersten Planetenräder 60 sind mit dem ersten Hohlrad 58 und dem ersten Sonnenrad 56 im Eingriff. Jedes erste Planetenrad 60 hat einen ersten Durchmesser.
Der zweite Planetenradsatz 44 umfasst ein zweites Sonnenrad 64, ein zweites Hohlrad 66 und ein oder mehrere zweite Planetenräder 68. Das zweite Sonnenrad 64 ist fest mit dem Aktor 28 verbunden. Die Aktorwelle 48 kann eine rotierende Komponente (z.B. eine Welle) innerhalb des Aktors 28 mit dem zweiten Sonnenrad 64 verbinden. Alternativ kann die Aktorwelle 48 die rotierende Komponente des Aktors 28 sein, die am zweiten Sonnenrad 64 befestigt ist.
Das zweite Hohlrad 66 ist fest (z.B. verzahnt) mit der Übertragungswelle 50 verbunden. Die zweiten Planetenräder 68 sind drehbar auf dem Steg 40 montiert. Jedes zweite Planetenrad 68 kann koaxial mit einem der ersten Planetenräder 60 sein. Die zweiten Planetenräder 68 sind mit dem zweiten Hohlrad 66 und dem zweiten Sonnenrad 64 im Eingriff. Jedes zweite Planetenrad 68 hat einen zweiten Durchmesser, der gleich dem ersten Durchmesser jedes ersten Planetenrades 60 ist. Das zweite Antriebszahnrad 52 ist fest (z.B. verzahnt) mit der Übertragungswelle 50 verbunden. Das Abtriebszahnrad 54 ist fest (z.B. verzahnt) mit der Steuerwelle 22 verbunden. Das Abtriebszahnrad 54 ist mit dem zweiten Antriebszahnrad 52 im Eingriff. Somit ist das zweite Hohlrad 66 über die Übertragungswelle 50, das zweite Antriebszahnrad 52 und das Abtriebszahnrad 54 mit der Steuerwelle 22 gekoppelt.
Wenn sich die Kurbelwelle 18 in einer ersten Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) 70 dreht, bewirkt der Eingriff zwischen dem ersten Antriebszahnrad 38 und dem ersten Hohlrad 58, dass sich das erste Hohlrad 58 in einer zweiten Richtung (z.B. im Gegenuhrzeigersinn) 72 dreht. Wenn sich das erste Hohlrad 58 in der zweiten Richtung 72 dreht, bewirkt die Kopplung zwischen dem ersten Hohlrad 58 und der Übertragungswelle 50, dass sich die Übertragungswelle 50 in der zweiten Richtung 72 um eine Drehachse 74 der Übertragungswelle 50 dreht. Wenn sich die Übertragungswelle 50 in der zweiten Richtung 72 dreht, bewirkt der Eingriff zwischen dem zweiten Antriebszahnrad 52 und dem Abtriebszahnrad 54, dass sich das Abtriebszahnrad 54 in der ersten Richtung 70 dreht. Da das Abtriebszahnrad 54 fest mit der Steuerwelle 22 verbunden ist, dreht sich die Steuerwelle 22 in der ersten Richtung 70 mit dem Abtriebszahnrad 54.
Der Aktor 28 ist betätigbar, um das zweite Sonnenrad 64 zu drehen und dadurch das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 einzustellen. Der Aktor 28 kann einen Körper oder Rahmen, der am Gestell 62 fixiert (z.B. befestigt) ist, eine Welle, die so konfiguriert ist, dass sie sich relativ zum Körper oder Rahmen dreht, und einen Elektromotor (z.B. einen bürstenlosen Gleichstrommotor) umfassen, der die Welle in Drehung versetzen kann.
Der Aktor 28 (oder die Welle des Aktors 28) dreht sich unabhängig vom Steg 40 und anderen Komponenten des Getriebes 26. Mit anderen Worten dreht sich nicht der gesamte Aktor 28 mit dem Steg 40, und der Steg 40 treibt nicht die Drehung des Aktors 28 (oder der Welle des Aktors 28) an. Vielmehr ist der Körper oder Rahmen des Aktors 28 stationär (z.B. relativ zum Gestell 62 fixiert), und der Elektromotor des Aktors 28 dreht die Welle des Aktors 28 unabhängig von der Drehung des Stegs 40.
Der Aktor 28 kann auch ein Steuermodul, einen Zykloidenantrieb und/oder einen Positionssensor enthalten. Das Steuermodul steuert den Elektromotor, um die Drehzahl und/oder die Richtung der Aktorwelle einzustellen und dadurch das Verdichtungsverhältnis der Motoranordnung 10 basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors einzustellen. Der Zykloidenantrieb koppelt den Elektromotor an die Aktorwelle. Der Positionssensor misst die Position der Aktorwelle und gibt die Position der Aktorwelle an das Steuermodul aus. Das Steuermodul kann die Drehzahl und/oder Richtung der Aktorwelle basierend auf der Position der Aktorwelle ermitteln und die ermittelte Drehzahl/Richtung verwenden, um eine Regelung der Drehzahl/Richtung der Aktorwelle durchzuführen.
Das Getriebe 26 überträgt Leistung (und Drehmoment) von der Kurbelwelle 18 auf die Steuerwelle 22 und von der Steuerwelle 22 auf die Kurbelwelle 18 über einen ersten Pfad. Der erste Pfad verläuft durch das erste Antriebszahnrad 38, das erste Hohlrad 58, die ersten Planetenräder 60, den Steg 40, die zweiten Planetenräder 68, das zweite Hohlrad 66, das zweite Antriebszahnrad 52 und das Abtriebszahnrad 54. Das Getriebe 26 überträgt auch Leistung (und Drehmoment) vom Aktor 28 auf die Steuerwelle 22 über einen zweiten Pfad. Der zweite Pfad verläuft durch das zweite Sonnenrad 64, das zweite Planetenrad 68, das zweite Hohlrad 66, das zweite Antriebszahnrad 52 und das Abtriebszahnrad 54. Dadurch überschneiden sich Teile des ersten und zweiten Pfadverlaufs.
Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 verringern, indem er die Aktorwelle 48 und das zweite Sonnenrad 64 in der gleichen Richtung wie die Kurbelwelle 18 (z.B. in der ersten Richtung 70) dreht. Eine Verringerung der Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 kann als negative Phasenverschiebung bezeichnet werden. Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 erhöhen, indem er die Aktorwelle 48 und das zweite Sonnenrad 64 in eine entgegengesetzte Richtung wie die Kurbelwelle 18 dreht (z.B. in die zweite Richtung 72). Eine Erhöhung der Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 kann als positive Phasenverschiebung bezeichnet werden. Wenn der Aktor 28 das zweite Sonnenrad 64 nicht dreht, ist das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 18 und der Drehzahl der Übertragungswelle 50 1:1.
In 3 und 4 ist die Motoranordnung 10 mit einem Getriebe 76 anstelle des Getriebes 26 dargestellt. Das Getriebe 76 ist ähnlich oder identisch mit dem Getriebe 26, mit der Ausnahme, dass das Getriebe 76 einen zweiten Planetenradsatz 78 anstelle des zweiten Planetenradsatzes 44 enthält, und das Getriebe 76 enthält nicht die Übertragungswelle 50 oder das zweite Antriebszahnrad 52. Der zweite Planetenradsatz 78 kann symmetrisch in Bezug auf eine Symmetrielinie sein, die durch die Aktorwelle 48 verläuft. Während in 4 also nur eine Hälfte des zweiten Planetenradsatzes 78 dargestellt ist, kann somit die andere Hälfte des zweiten Planetenradsatzes 78 identisch mit der dargestellten Hälfte sein.
Der zweite Planetenradsatz 78 umfasst ein zweites Sonnenrad 80, ein zweites Hohlrad 82 und ein oder mehrere zweite Planetenräder 84. Das zweite Sonnenrad 80 ist fest mit dem Aktor 28 verbunden. Die Aktorwelle 48 kann eine rotierende Komponente (z.B. eine Welle) innerhalb des Aktors 28 mit dem zweiten Sonnenrad 80 verbinden. Alternativ kann die Aktorwelle 48 die rotierende Komponente des Aktors 28 sein, die am zweiten Sonnenrad 80 befestigt ist.
Die zweiten Planetenräder 84 sind drehbar auf dem Steg 40 montiert. Jedes zweite Planetenrad 84 kann koaxial mit einem der ersten Planetenräder 60 sein. Die zweiten Planetenräder 84 sind mit dem zweiten Hohlrad 82 und dem zweiten Sonnenrad 80 im Eingriff. Jedes zweite Planetenrad 84 hat einen zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser jedes ersten Planetenrads 60. Das zweite Hohlrad 82 ist mit dem Abtriebszahnrad 54 im Eingriff, das, wie oben beschrieben, an der Steuerwelle 22 befestigt ist. Das zweite Hohlrad 82 ist also nur über das Abtriebszahnrad 54 mit der Steuerwelle 22 gekoppelt. Da das zweite Hohlrad 82 direkt mit dem Abtriebszahnrad 54 in Eingriff steht, können die Übertragungswelle 50 und das zweite Antriebszahnrad 52 entfallen, was die Komplexität des Getriebes 76 reduziert und den Bauraumbedarf des Getriebes 76 verringert.
Wenn sich die Kurbelwelle 18 in der ersten Richtung 70 dreht, bewirkt der Eingriff zwischen dem ersten Antriebszahnrad 38 und dem ersten Hohlrad 58, dass sich das erste Hohlrad 58 in der zweiten Richtung 72 dreht. Wenn sich das erste Hohlrad 58 in der zweiten Richtung 72 dreht, bewirkt die Kopplung zwischen dem ersten Hohlrad 58 und dem zweiten Hohlrad 82, dass sich das zweite Hohlrad 82 in der zweiten Richtung 72 um eine Drehachse 86 dreht. Wenn sich das zweite Hohlrad 82 in der zweiten Richtung 72 dreht, bewirkt der Eingriff zwischen dem zweiten Hohlrad 82 und dem Abtriebszahnrad 54, dass sich das Abtriebszahnrad 54 in der ersten Richtung 70 dreht. Da das Abtriebszahnrad 54 fest mit der Steuerwelle 22 verbunden ist, dreht sich die Steuerwelle 22 in der ersten Richtung 70 mit dem Abtriebszahnrad 54.
Das Getriebe 26 überträgt Leistung (und Drehmoment) von der Kurbelwelle 18 auf die Steuerwelle 22 und von der Steuerwelle 22 auf die Kurbelwelle 18 über einen ersten Pfad. Der erste Pfad verläuft durch das erste Antriebszahnrad 38, das erste Hohlrad 58, die ersten Planetenräder 60, den Steg 40, die zweiten Planetenräder 84, das zweite Hohlrad 82 und das Abtriebszahnrad 54. Das Getriebe 26 überträgt auch Leistung (und Drehmoment) vom Aktor 28 auf die Steuerwelle 22 über einen zweiten Pfad. Der zweite Pfad verläuft durch das zweite Sonnenrad 80, das zweite Planetenrad 84, das zweite Hohlrad 82 und das Abtriebszahnrad 54. Dadurch überschneiden sich Teile des ersten und zweiten Pfadverlaufs.
Der Aktor 28 (oder die Welle des Aktors 28) dreht sich unabhängig vom Steg 40 und anderen Komponenten des Getriebes 76. Mit anderen Worten dreht sich nicht der gesamte Aktor 28 mit dem Steg 40, und der Steg 40 treibt nicht die Drehung des Aktors 28 (oder der Welle des Aktors 28) an. Vielmehr ist der Körper oder Rahmen des Aktors 28 stationär (z.B. relativ zum Gestell 62 fixiert), und der Elektromotor des Aktors 28 dreht die Welle des Aktors 28 unabhängig von der Drehung des Stegs 40.
Der Aktor 28 ist betätigbar, um das zweite Sonnenrad 80 zu drehen und dadurch das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 einzustellen. Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 verringern, indem er die Aktorwelle 48 und das zweite Sonnenrad 80 in der gleichen Richtung wie die Kurbelwelle 18 (z.B. in der ersten Richtung 70) dreht. Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 erhöhen, indem er die Aktorwelle 48 und das zweite Sonnenrad 80 in eine entgegengesetzte Richtung wie die Kurbelwelle 18 dreht (z.B. in die zweite Richtung 72). Wenn der Aktor 28 das zweite Sonnenrad 80 nicht dreht, ist das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 18 und der Drehzahl des Stegs 40 1:1.
In 5 bis 7 ist die Motoranordnung 10 mit einem Getriebe 88 anstelle des Getriebes 76 dargestellt. Das Getriebe 88 besteht aus einem zusammengesetzten Planetenradsatz 90 und einem Steg 92. Der Planetenradsatz 90 kann symmetrisch in Bezug auf eine durch die Aktorwelle 48 verlaufende Symmetrielinie sein. Während 6 also nur eine Hälfte des Planetenradsatzes 90 zeigt, kann die andere Hälfte des Planetenradsatzes 90 identisch mit der dargestellten Hälfte sein.
Der Planetenradsatz 90 umfasst ein Sonnenrad 94, ein Hohlrad 96, eine Mehrzahl von ersten Planetenrädern 98 und eine Mehrzahl von zweiten Planetenrädern 100. Das Sonnenrad 94 ist fest mit dem Aktor 28 verbunden. Die Aktorwelle 48 kann eine rotierende Komponente (z.B. eine Welle) innerhalb des Aktors 28 mit dem Sonnenrad 94 verbinden. Alternativ kann die Aktorwelle 48 die rotierende Komponente des Aktors 28 sein, die am Sonnenrad 94 befestigt ist. Das Hohlrad 96 ist mit dem ersten Antriebszahnrad 38 im Eingriff.
Das erste und zweite Planetengetriebe 98 und 100 sind drehbar auf dem Steg 92 montiert. Die ersten Planetenräder 98 sind mit dem Sonnenrad 94 im Eingriff, sind aber nicht mit dem Hohlrad 96 im Eingriff. Jedes erste Planetenrad 98 hat einen ersten Durchmesser. Die zweiten Planetenräder 100 sind mit dem Hohlrad 96 im Eingriff, sind aber nicht mit dem Sonnenrad 94 im Eingriff. Darüber hinaus ist jedes zweite Planetenrad 100 mit einem der ersten Planetenräder 98 im Eingriff. Jedes zweite Planetenrad 100 hat einen zweiten Durchmesser, der gleich oder anders als der erste Durchmesser jedes ersten Planetenrads 98 sein kann.
Der Steg 92 ist fest mit der Steuerwelle 22 verbunden und koppelt die ersten und zweiten Planetenräder 98 und 100 mit der Steuerwelle 22. Wenn sich die Kurbelwelle 18 in der ersten Richtung 70 dreht, bewirkt der Eingriff zwischen dem ersten Antriebszahnrad 38 und dem Hohlrad 96, dass sich das Hohlrad 96 in der zweiten Richtung 72 dreht. Wenn sich das Hohlrad 96 in der zweiten Richtung 72 dreht, bewirkt die Kopplung zwischen dem Hohlrad 96 und der Steuerwelle 22, dass sich die Steuerwelle 22 in der ersten Richtung um die Drehachse 36 dreht.
Das Getriebe 88 überträgt Leistung (und Drehmoment) von der Kurbelwelle 18 über einen ersten Pfad auf die Steuerwelle 22. Der erste Pfad verläuft durch das erste Antriebszahnrad 38, das Hohlrad 96, die ersten und zweiten Planetenräder 98 und 100 und den Steg 92. Das Getriebe 26 überträgt auch Leistung (und Drehmoment) vom Aktor 28 auf die Steuerwelle 22 über einen zweiten Pfad. Der zweite Pfad verläuft durch das Sonnenrad 94, die ersten und zweiten Planetenräder 98 und 100 und den Steg 92. Dadurch überschneiden sich Teile des ersten und zweiten Pfadverlaufs.
Der Aktor 28 ist betätigbar, um das Sonnenrad 94 zu drehen und dadurch das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 einzustellen. Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 verringern, indem er die Aktorwelle 48 und das Sonnenrad 94 in die gleiche Richtung wie die Kurbelwelle 18 dreht (z.B. in die erste Richtung 70). Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 erhöhen, indem er die Aktorwelle 48 und das Sonnenrad 94 in einer zur Kurbelwelle 18 entgegengesetzten Richtung dreht (z.B. in der zweiten Richtung 72).
Wenn der Aktor 28 das Sonnenrad 94 nicht dreht, beträgt das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle 18 und der Drehzahl der Steuerwelle 22 2:1. Auf diese Weise kann das Getriebe 88 so konfiguriert werden, dass eine Kolbenbewegung erreicht wird, die mit dem Atkinson-Zyklus übereinstimmt. Das Getriebe 88 kann z.B. so konfiguriert sein, dass der Auslasshub des Kolbens 14 länger als der Einlasshub des Kolbens 14 ist und der Expansionshub des Kolbens 14 länger als der Kompressionshub des Kolbens 14 ist. Im Gegenzug kann der Wirkungsgrad der Motoranordnung 10 erhöht werden.
Wie in 8 gezeigt, kann die Motoranordnung 10 ein Getriebe 102 anstelle eines der anderen hier beschriebenen Getriebe enthalten. Das Getriebe 102 umfasst einen Planetenradsatz 104, ein zweites Hohlrad 106 und einen Verbindungsbügel 108. Der Planetenradsatz 104 koppelt das erste Antriebszahnrad 38 und die Aktorwelle 48 (oder die Aktorwelle 48) mit dem zweiten Hohlrad 106. Der Verbindungsbügel 108 verbindet das zweite Hohlrad 106 mit der Steuerwelle 22.
Der Planetenradsatz 104 umfasst ein Sonnenrad 110, ein erstes Hohlrad 112, eine Mehrzahl von Planetenrädern 114 und einen Steg 115. Das Sonnenrad 110 ist fest mit dem Aktor 28 verbunden. Die Aktorwelle 48 kann eine rotierende Komponente (z.B. eine Welle) innerhalb des Aktors 28 mit dem Sonnenrad 110 verbinden. Alternativ kann die Aktorwelle 48 die rotierende Komponente des Aktors 28 sein, die am Sonnenrad 110 befestigt ist. Die Planetenräder 114 sind drehbar auf dem Steg 115 montiert. Die Planetenräder 114 sind mit dem ersten Hohlrad 112 und dem Sonnenrad 110 im Eingriff. Der Mitnehmer 115 ist ein schwimmender Steg, da der Steg 115 nicht fest mit der Steuerwelle 22 oder dem zweiten Hohlrad 106 (d.h. dem Abtriebszahnrad) verbunden ist. Daher kann das Reaktionsdrehmoment der Steuerwelle 22 und des zweiten Hohlrades 106 den Aktor 28 nicht zurücktreiben.
Das Getriebe 102 überträgt Leistung (und Drehmoment) von der Kurbelwelle 18 über einen ersten Pfad auf die Steuerwelle 22. Der erste Pfad verläuft durch das erste Antriebszahnrad 38, das erste Hohlrad 112, die Planetenräder 114, das zweite Hohlrad 106 und den Verbindungsbügel 108. Das Getriebe 102 überträgt auch Leistung (und Drehmoment) vom Aktor 28 auf die Steuerwelle 22 über einen zweiten Pfad. Der zweite Pfad verläuft durch das Sonnenrad 110, die Planetenräder 114, das zweite Hohlrad 106 und den Verbindungsbügel 108. Dadurch überschneiden sich Teile des ersten und zweiten Pfadverlaufs.
Der Aktor 28 (oder die Welle des Aktors 28) dreht sich unabhängig vom Steg 115 und anderen Komponenten des Getriebes 102. Mit anderen Worten dreht sich nicht der gesamte Aktor 28 mit dem Steg 115, und der Steg 115 treibt nicht die Drehung des Aktors 28 (oder der Welle des Aktors 28) an. Vielmehr ist der Körper oder Rahmen des Aktors 28 stationär, und der Elektromotor des Aktors 28 dreht die Welle des Aktors 28 unabhängig von der Drehung des Stegs 40.
Der Aktor 28 ist betätigbar, um das Sonnenrad 110 zu drehen und dadurch das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 einzustellen. Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 verringern, indem er die Aktorwelle 48 und das Sonnenrad 110 in die gleiche Richtung wie die Kurbelwelle 18 dreht (z.B. in die erste Richtung 70). Der Aktor 28 kann die Drehzahl der Steuerwelle 22 relativ zur Drehzahl der Kurbelwelle 18 erhöhen, indem er die Aktorwelle 48 und das Sonnenrad 110 in einer zur Kurbelwelle 18 entgegengesetzten Richtung dreht (z.B. in der zweiten Richtung 72).
Das erste Hohlrad 112 hat eine erste Anzahl von Zähnen 116, die mit den Planetenrädern 114 in Eingriff stehen. Das zweite Hohlrad 106 hat eine zweite Anzahl von Zähnen 118, die mit den Planetenrädern 114 in Eingriff stehen. Die zweite Anzahl kann größer (z.B. einer mehr) oder kleiner (z.B. einer weniger) als die erste Anzahl sein, abhängig von der gewünschten Drehrichtung der Steuerwelle 22 relativ zur Kurbelwelle 18 und der gewünschten Funktionalität des Getriebes 102. Wenn die zweite Anzahl von Zähnen 118 größer oder kleiner ist als die erste Anzahl von Zähnen 116, kann das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 sehr groß bzw. sehr klein sein. Wenn z.B. die erste Anzahl von Zähnen 116 69 ist und die zweite Anzahl von Zähnen 118 70 ist, kann das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 18 zur Drehzahl der Steuerwelle 22 69:1 betragen.
In verschiedenen Implementierungen können der Verbindungsbügel 108 und der Steg 115 zu einem einzigen Steg kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Planetenradsatz 104 ein zusammengesetzter Planetenradsatz sein, der sowohl die Planetenräder 114 als auch eine Mehrzahl anderer Planetenräder (nicht dargestellt) umfasst, die drehbar auf dem Steg 115 montiert sind. In solchen Implementierungen können die Planetenräder 114 mit dem Sonnenrad 110 in Eingriff stehen, aber nicht mit dem ersten oder zweiten Hohlrad 112 oder 106 in Eingriff stehen, und die anderen Planetenräder können mit dem ersten und zweiten Hohlrad 112 und 106 in Eingriff stehen, aber nicht mit dem Sonnenrad 110 in Eingriff stehen. Alternativ können die Planetenräder 114 mit dem ersten und zweiten Hohlrad 112 und 106 in Eingriff stehen und nicht mit dem Sonnenrad 110 in Eingriff stehen, und die anderen Planetenräder können mit dem Sonnenrad 110 in Eingriff stehen und nicht mit dem ersten oder zweiten Hohlrad 112 oder 106 in Eingriff stehen. In diesem Zusammenhang kann die Anordnung von zwei Hohlrädern mit unterschiedlicher Zähnezahl in Verbindung mit einem Getriebe verwendet werden, das einen zusammengesetzten Planetenradsatz enthält, wie z.B. das Getriebe 88 in 5 bis 7.
Die vorstehende Beschreibung ist lediglich erläuternder Natur. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen umgesetzt werden. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Obwohl jede der Ausführungsformen oben mit bestimmten Merkmalen beschrieben wird, kann jedes einzelne oder mehrere dieser Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige Ausführungsform der Offenbarung beschrieben werden, in einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden, auch wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen miteinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z.B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, z.B. „verbunden“, „im Eingriff“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben wird, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, sie kann aber auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere intervenierende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung „mindestens eines von A, B und C“ als logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nichtausschließlichen logischen ODER ausgelegt werden und nicht als „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ verstanden werden.
In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, wie durch die Pfeilspitze angedeutet, im Allgemeinen den Informationsfluss (z.B. Daten oder Anweisungen) an, der für die Darstellung von Interesse ist. Wenn z.B. Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die von Element A zu Element B übertragenen Informationen für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine weiteren Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Außerdem kann Element B für Informationen, die von Element A an Element B gesendet werden, Anfragen nach oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.
In dieser Anmeldung kann, einschließlich der nachfolgenden Definitionen, der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden.“ Der Begriff „Modul“ kann sich auf ein Modul beziehen, ein Teil davon sein oder enthalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die den von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination aus einigen oder allen der oben genannten Möglichkeiten, z.B. in einem Systemon-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines beliebigen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-Modul (auch als Remote- oder Cloud-Modul bezeichnet) einige Funktionen im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode umfassen und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff „Schaltung mit gemeinsam genutztem Prozessor“ (shared processor circuit) umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit weiteren Prozessorschaltungen einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Verweise auf Mehrprozessorschaltungen (multiple processor circuits) umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzigen Chip, mehrere Kerne einer einzigen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzigen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „Schaltung mit gemeinsam genutztem Speicher“ (shared memory circuit) umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff „Gruppenspeicherschaltung“ umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit weiteren Speichern einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff „Speicherschaltung“ ist eine Untermenge des Begriffs „computerlesbares Medium“. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (z.B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten); der Begriff „computerlesbares Medium“ kann daher als greifbar/materiell und nicht-transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nicht-transitorisches, greifbares, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (z.B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z.B. eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
Die in dieser Anwendung beschriebenen Geräte und Verfahren können teilweise oder vollständig von einem Spezialcomputer implementiert werden, der durch Konfiguration eines Allzweckcomputers zur Ausführung einer oder mehrerer bestimmter, in Computerprogrammen verkörperter Funktionen gebildet wird. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Flussdiagrammkomponenten und andere Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit eines erfahrenen Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme enthalten prozessorausführbare Befehle, die auf mindestens einem nicht-transitorischen, greifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten oder auf diese zurückgreifen. Die Computerprogramme können ein Basis-Eingabe/Ausgabe-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Spezialcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Spezialcomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw.
Die Computerprogramme können enthalten: (i) beschreibenden Text, der geparst werden soll, z.B. HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assembler-Code, (iii) von einem Compiler aus dem Quellcode generierten Objektcode, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-Time-Compiler usw. Nur als Beispiele: Der Quellcode kann mit der Syntax von Sprachen wie C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5th revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben sein.

Claims

Motoranordnung (10), umfassend: eine Kurbelwelle (18); einen schwenkbar auf der Kurbelwelle (18) montierten Umlenkhebel (20), wobei der Umlenkhebel (20) ein erstes Ende (32) und ein vom ersten Ende (32) abgewandtes zweites Ende (34) aufweist; eine Pleuelstange (16), die mit dem ersten Ende (32) des Umlenkhebels verbunden ist; eine Steuerwelle (22); ein Steuerglied (24), das auf der Steuerwelle (22) montiert und mit dem zweiten Ende (34) des Umlenkhebels (20) verbunden ist; ein erstes Antriebszahnrad (38), das an der Kurbelwelle (18) befestigt ist; einen Steg (40); einen ersten Planetenradsatz (42) mit einem ersten, am Gestell (62) befestigten Sonnenrad (56), einem ersten Hohlrad (58), das mit dem ersten Antriebszahnrad (38) in Eingriff steht, und einem ersten Planetenrad (60), das drehbar auf dem Steg (40) montiert ist und mit dem ersten Hohlrad (58) und dem ersten Sonnenrad (56) in Eingriff steht; einen Aktor (28); und einen zweiten Planetenradsatz (44) mit einem zweiten Sonnenrad (64), das an dem Aktor (28) befestigt ist, einem zweiten Hohlrad, das mit der Steuerwelle (22) gekoppelt ist, und einem zweiten Planetenrad (68), das drehbar auf dem Steg (40) montiert ist und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad (64) in Eingriff steht, wobei der Aktor (28) betreibbar ist, um das zweite Sonnenrad (64) zu drehen und dadurch ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle (18) zu einer Drehzahl der Steuerwelle (22) einzustellen.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Übertragungswelle (50), die an dem zweiten Hohlrad befestigt ist, ein zweites Antriebszahnrad (52), das an der Übertragungswelle (50) befestigt ist, und ein Abtriebszahnrad (54), das an der Steuerwelle (22) befestigt ist und mit dem zweiten Antriebszahnrad (52) in Eingriff steht.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 2, wobei, wenn der Aktor (28) das zweite Sonnenrad (64) nicht dreht, ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle (18) zu einer Drehzahl der Übertragungswelle (50) eins zu eins ist.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Abtriebszahnrad (54), das an der Steuerwelle (22) befestigt ist und mit dem zweiten Hohlrad in Eingriff steht.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 4, wobei, wenn der Aktor (28) das zweite Sonnenrad (64) nicht dreht, ein Verhältnis einer Drehzahl der Kurbelwelle (18) zu einer Drehzahl des Stegs (40) eins zu eins ist.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei der Aktor (28) unabhängig vom Steg (40) rotiert.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei das zweite Planetenrad (68) koaxial mit dem ersten Planetenrad (60) ist.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Planetenrad (60) einen ersten Durchmesser hat und das zweite Planetenrad (68) einen zweiten Durchmesser hat, der gleich dem ersten Durchmesser ist.
Motoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Hohlrad (58) einen ersten Durchmesser hat und das zweite Hohlrad einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner als der erste Durchmesser ist.