DE202014004439U1 - Arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors, wobei die Anordnung einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a. getriebeabtriebsseitig eine einerseits radialflexible und/oder quer zur Axialrichtung biegbare und andererseits torsionssteife Kupplung an das Getriebe angeschlossen ist, oder dass b. das Getriebe dazu angeordnet und ausgebildet ist, über eine einerseits radialflexible und/oder axial biegbare und andererseits torsionssteife Kupplung an eine Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors angeschlossen zu werden.Arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine, wherein the arrangement comprises a drive motor and a drive connected downstream of the drive motor, characterized in that a. On the gearbox output side on the one hand radially flexible and / or transversely to the axial direction bendable and on the other hand torsionally stiff coupling is connected to the transmission, or that b. the transmission is arranged and adapted to be connected via an on the one hand radially flexible and / or axially bendable and torsionally rigid coupling to an adjusting for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors, wobei die Anordnung einen Antriebsmotor und ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe aufweist.The invention relates to an arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine, wherein the arrangement comprises a drive motor and a gear downstream of the drive motor.
Aus
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die langlebig ein präzises und zuverlässiges Einstellen einer gewünschten Drehstellung einer Verstellwelle, insbesondere einer Exzenterwelle, zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors erlaubt.It is therefore an object of the present invention to provide an arrangement which allows a long-lasting precise and reliable adjustment of a desired rotational position of an adjusting shaft, in particular an eccentric shaft, for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
- a. getriebeabtriebsseitig eine einerseits radialflexible und/oder quer zur Axialrichtung biegbare und andererseits torsionssteife Kupplung an das Getriebe angeschlossen ist, oder dass
- b. das Getriebe dazu angeordnet und ausgebildet ist, über eine einerseits radialflexible und/oder axial biegbare und andererseits torsionssteife Kupplung an eine Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors angeschlossen zu werden.
- a. On the transmission output side, on the one hand, a radially flexible and / or transversely to the axial direction bendable and torsionally stiff coupling is connected to the transmission, or that
- b. the transmission is arranged and adapted to be connected via an on the one hand radially flexible and / or axially bendable and torsionally rigid coupling to an adjusting for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine.
In erfindungsgemäßer Weise wurde zunächst erkannt, dass eine Anordnung zum Einstellen der Drehstellung einer Verstellwelle, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, nicht allein das Drehmoment zum Verstellen der Verstellwelle aufbringen muss, sondern darüber hinaus Kräfte und Drehmomente von der Verstellwelle auf die Anordnung einwirken, die die Anordnung belasten. Diese Kräfte resultieren aus der Tatsache, dass der Verbrennungsmotor über den Koppelmechanismus, über den er mit der Verstellwelle verkoppelt ist, ständig und sich wiederholend Kräfte und Drehmomente auf die Verstellwelle überträgt. Durch diese Kräfte wird insbesondere eine Biegung der Verstellwelle bewirkt. In dem Bereich, in dem die Anordnung zum Verstellen der Verstellwelle angekoppelt ist, treten insbesondere erzwungene, radiale Schwingungen der Verstellwelle auf, die den Antriebsmotor und oder das Getriebe nachhaltig belasten.In accordance with the invention, it was first recognized that an arrangement for adjusting the rotational position of an adjusting shaft, as known from the prior art, not only has to apply the torque for adjusting the adjusting shaft, but also forces and torques of the adjusting shaft on the arrangement acting, which burden the arrangement. These forces result from the fact that the internal combustion engine via the coupling mechanism, via which it is coupled with the adjusting shaft, constantly and repeatedly transmits forces and torques on the adjusting shaft. By these forces in particular a bending of the adjusting is effected. In the area in which the arrangement is coupled for adjusting the adjusting shaft, in particular forced, radial vibrations of the adjusting shaft, which sustainably load the drive motor and / or the gearbox, occur.
Es wurde erkannt, dass sich diese auf die erwähnten Kräfte und Drehmomentes zurückzuführenden Belastungen besonders nachteilig auswirken, je größer das Spiel des Getriebes ist, über das der Antriebsmotor mit der Verstellwelle verkoppelt ist. Insbesondere sind die Auswirkungen besonders nachteilig für die Lebensdauer der Anordnung zum Verstellen der Verstellwelle. Ein vorhandenes Spiel wird nämlich durch die beschriebene, permanente und hochfrequente Belastung nach relativ kurzer Zeit so vergrößert, dass ein präzises Einstellen einer gewünschten Drehstellung nicht mehr zuverlässig möglich ist.It has been recognized that these are particularly detrimental to the mentioned forces and torque loads, the greater the game of the transmission, via which the drive motor is coupled to the adjusting shaft. In particular, the effects are particularly disadvantageous for the life of the arrangement for adjusting the adjusting shaft. An existing game is namely increased by the described, permanent and high-frequency load after a relatively short time so that a precise setting a desired rotational position is no longer possible reliably.
Zur Vermeidung der Belastungen, die von der Verstellwelle übertragen werden, ist erfindungsgemäß getriebeabtriebsseitig eine einerseits radialflexible und/oder quer zur Axialrichtung biegbare und andererseits torsionssteife Kupplung vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird das Getriebe wirkungsvoll von den radialen Bewegungen, die die Verstellwelle ausführt, entkoppelt, ohne dass die Übertragbarkeit eines Drehmomentes von dem Getriebe auf die Verstellwelle nachteilig beeinflusst wird.To avoid the loads that are transmitted by the adjusting shaft, according to the invention, on the output side, a radially flexible and / or transversely to the axial direction bendable and, on the other hand, torsionally rigid coupling is provided. By this measure, the transmission is effectively decoupled from the radial movements that performs the adjusting shaft, without the transferability of a torque is adversely affected by the transmission to the adjusting shaft.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Getriebe dazu angeordnet und ausgebildet ist, über eine solche, beispielsweise bereits an einem Verbrennungsmotor montierte, Kupplung angeschlossen zu werden. Dies kann vorteilhaft insbesondere in Steckbauweise, bei der eine Abtriebswelle des Getriebes in eine entsprechende Aufnahme der Kupplung eingesteckt wird, realisiert sein. Es ist alternativ auch möglich, dass die Kupplung Bestandteil der Anordnung zum Verstellen ist und die gesamte Anordnung, beispielsweise in Steckbauweise, an den Verbrennungsmotor angekoppelt und fixiert wird.In particular, it may be advantageously provided that the transmission is arranged and designed to be connected via such, for example, already mounted on an internal combustion engine, coupling. This can be advantageous in particular in plug-in construction, in which an output shaft of the transmission is inserted into a corresponding receptacle of the coupling, be realized. It is alternatively also possible that the coupling is part of the arrangement for adjusting and the entire Arrangement, for example in plug-in construction, is coupled to the internal combustion engine and fixed.
Die Kupplung kann vorteilhaft beispielsweise als Klauenkupplung oder als Lamellenkupplung oder als flexible Wellenkupplung oder als Oldham-Kupplung oder als Balgkupplung ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Lamellenkupplung, weil diese konstruktionsbedingt mit wenigen Bauteilen auskommt. Insbesondere müssen bei einer Lamellenkupplung, anders als beispielsweise bei einer Oldham-Kupplung, keine beweglichen Bauteile relativ zueinander gleitgelagert werden.The coupling can advantageously be designed, for example, as a dog clutch or as a multi-disc clutch or as a flexible shaft coupling or as Oldham clutch or as bellows clutch. Particularly advantageous is the use of a multi-plate clutch, because this design requires only a few components. In particular, in a multi-plate clutch, unlike, for example, in an Oldham clutch, no moving components must be slidably mounted relative to each other.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Kupplung können die Probleme, die durch die über die Verstellwelle übertragenen Kräfte und/oder Drehmomente hervorgerufen werden, auch dadurch wesentlich reduziert oder gar vollständig beseitigt werden, dass das Getriebe als spielfreies Getriebe ausgebildet wird. Es hat sich gezeigt, dass ein spielfreies Getriebe wesentlich weniger empfindlich auf die von der Verstellwelle, insbesondere einer Exzenterwelle, übertragenen Kräfte und Drehmomentes ist. Bei Anordnungen mit Spiel kumulieren sich die Kräfte und Drehmomente auf dem Weg zur jeweiligen Endlage des Spiels, so dass diese beim Anschlagen an die Endlagen das Getriebe besonders belasten und im Laufe der Zeit beschädigen. In erfindungsgemäße Weise wurde weiter erkannt, dass dieses Phänomen bei spielfreien Getrieben nicht auftreten kann.As an alternative or in addition to a coupling, the problems which are caused by the forces and / or torques transmitted via the adjusting shaft can also be substantially reduced or even completely eliminated by designing the gearbox as a backlash-free gearbox. It has been shown that a backlash-free transmission is much less sensitive to the forces and torque transmitted by the adjusting shaft, in particular an eccentric shaft. In arrangements with play, the forces and torques accumulate on the way to the respective end position of the game, so that they particularly burden the transmission when hitting the end positions and damage over time. In the inventive manner was further recognized that this phenomenon can not occur in backlash-free gearboxes.
Es hat sich gezeigt, dass ein besonders zuverlässiges und langlebiges Einstellen der Drehstellung einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors bei einer Anordnung ermöglicht ist, bei der das Getriebe als Spannungswellengetriebe ausgebildet ist.It has been shown that a particularly reliable and long-lasting adjustment of the rotational position of an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine is made possible in an arrangement in which the transmission is designed as a stress wave transmission.
Ein solches Spannungswellengetriebe kann beispielsweise als Topfgetriebe ausgebildet sein. Bei einem solchen Getriebe ist der elastische Flexspline in Topform (Flextopf) ausgebildet.Such a stress wave transmission can be designed for example as a pot gear. In such a transmission, the elastic Flexspline is formed in top shape (Flextopf).
Bei einer besonderen, anderen Ausführung ist das Spannungswellengetriebe als Ringgetriebe ausgebildet. Bei einer solchen Ausführung ist der elastische Flexspline nicht in Topfform, sondern in Ringform (Flexring) ausgeführt. Eine solche Bauweise ist vorteilhafter Weise insbesondere axial besonders kompakt, was die Anbindung an einen Verbrennungsmotor wesentlich erleichtert. Darüber hinaus ist eine solche Ausführung des Spannungswellengetriebes besonders unempfindlich gegen radiale Schwingungen einer angekoppelten Verstellwelle. Dies im Gegensatz zu einer Bauweise in Topform deshalb, weil ein Flextopf, der aufgrund seiner Flexibilität empfindlich gegen radikale Belastungen ist, nicht vorhanden ist. Jedoch können auch bei einer solchen Bauweise, genauso wie bei Verwendung eines Spannungswellengetriebes im Topfbauweise oder bei Verwendung eines anderen Typs eines spielfreien Getriebes, weitere Maßnahmen, wie sie im folgenden beschrieben sind, zur Kompensation und/oder Vermeidung von Belastungen, die von der Verstellwelle übertragen werden, vorgesehen sein.In a special, other embodiment, the stress wave transmission is designed as a ring gear. In such an embodiment, the elastic Flexspline is not in the form of a pot, but in a ring shape (flex ring). Such a construction is advantageously particularly axially particularly compact, which facilitates the connection to an internal combustion engine substantially. In addition, such an embodiment of the stress wave transmission is particularly insensitive to radial vibrations of a coupled adjusting shaft. This is in contrast to a design in top form, because a Flextopf, which is sensitive to radical stresses due to its flexibility, is not present. However, even with such a construction, as well as when using a voltage wave transmission in pot construction or when using another type of backlash-free transmission, further measures, as described below, for the compensation and / or avoidance of loads transmitted from the adjusting shaft be provided.
Als anderer Typ eines verwendbaren, spielfreien Getriebes, kann beispielsweise ein spielfreies Planetengetriebe verwendet werden. Allerdings sind derartige Planetengetriebe sehr aufwändig aufgebaut und daher sehr teuer und in der Praxis anfälliger als Spannungswellengetriebe.As another type of usable, backlash-free transmission, for example, a backlash-free planetary gear can be used. However, such planetary gear are very complex and therefore very expensive and prone in practice as voltage wave transmission.
Alternativ oder zusätzlich zu einer radialen Entkopplung ist bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung das Getriebe als Spannungswellengetriebe, insbesondere in Form eines Ringgetriebes, ausgebildet, wobei ein mit dem Getriebeabtrieb verbundener Dynamic-Spline oder ein mit dem Getriebeabtrieb verbundener Circular-Spline, insbesondere ausschließlich, gleitgelagert ist.Alternatively, or in addition to a radial decoupling is in a particularly advantageous embodiment, the transmission as a tension shaft gear, in particular in the form of a ring gear, formed with a connected to the transmission output dynamic spline or connected to the transmission output circular spline, in particular exclusively, sliding is.
Eine solche Ausführung ist besonders robust und solide. Insbesondere kann eine solche Ausführung derart ausgebildet sein, dass über den Getriebeabtrieb eingekoppelte, radiale Bewegungen der Verstellwelle über die Gleitlagerung und weiterer Bauteile der Anordnung, beispielsweise ein Aktuatorgehäuse, auf ein Gehäuse, insbesondere ein Kurbelwellengehäuse, des Verbrennungsmotors und/oder in eine Fahrzeugkarosserie abgeleitet werden. Eine Gleitlagerung hat außerdem den ganz besonderen Vorteil, dass sie sehr robust ausgebildet werden kann und darüber hinaus kostengünstig herstellbar ist. Eine solche Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass sie besonders langlebig ist und die eingangs geschilderten Auswirkungen sich kumulierender Kräfte und/oder Drehmomente, die letztlich zu einem frühzeitigen Verschleißen führen, wirkungsvoll vermieden werden können. Insbesondere kann eine solche Ausführung auch ohne zusätzliche Maßnahmen zur Kompensation und/oder zur Vermeidung von Belastungen, die von der Verstellwelle übertragen werden, auskommen.Such a design is particularly robust and solid. In particular, such a design can be designed such that via the transmission output coupled, radial movements of the adjusting shaft on the slide bearing and other components of the assembly, such as an actuator, on a housing, in particular a crankcase, the internal combustion engine and / or in a vehicle body are derived , A slide bearing also has the very special advantage that it can be made very robust and beyond that is inexpensive to produce. Such an embodiment also has the advantage that it is particularly durable and the initially described effects of cumulative forces and / or torques, which ultimately lead to premature wear, can be effectively avoided. In particular, such an embodiment can also manage without additional measures for compensation and / or for avoiding loads which are transmitted by the adjusting shaft.
Wie bereits erwähnt kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass Antriebsmotor und das Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse kann außerdem zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise eine Kupplung zur Ankopplung an einen Verbrennungsmotor, aufweisen. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle als Aktuatormodul ausgebildet ist, das als vorgefertigtes Systemteil an einen Verbrennungsmotor angekoppelt werden kann.As already mentioned, it can be advantageously provided that the drive motor and the transmission are arranged in a common housing. The housing may also include additional components, such as a clutch for coupling to an internal combustion engine. In particular, it may be advantageously provided that the arrangement for driving an adjusting shaft is designed as an actuator module, which can be coupled as a prefabricated system part to an internal combustion engine.
Besonders vorteilhaft ist ein Verbrennungsmotor mit einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses, an den eine erfindungsgemäße Anordnung zum Verstellen der Verstellwelle angeschlossen ist. Ein solcher Verbrennungsmotor zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses auch über längere Nutzungszeiträume exakt und zuverlässig eingestellt werden kann. Particularly advantageous is an internal combustion engine having an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio, to which an arrangement according to the invention for adjusting the adjusting shaft is connected. Such an internal combustion engine is characterized in particular by the fact that the expansion stroke and / or the compression ratio can also be set accurately and reliably over longer periods of use.
Zur Kompensation und/oder zur Vermeidung von Belastungen, die von der Verstellwelle übertragen werden, ist – nach einem unabhängigen Erfindungsgedanken – bei einer besonderen Ausführung vorgesehen, dass die Anordnung oder wenigstens ein Teil der Anordnung mittels einer Haltevorrichtung derart beweglich gehaltert ist, dass die Anordnung oder wenigstens ein Teil der Anordnung einer Radialbewegung und/oder einer Biegebewegung der Verstellwelle folgen kann.To compensate for and / or to avoid loads that are transmitted from the adjusting, is provided - according to an independent inventive idea - in a particular embodiment that the arrangement or at least a portion of the arrangement is supported by a holding device so movable that the arrangement or at least part of the arrangement can follow a radial movement and / or a bending movement of the adjusting shaft.
Eine solche Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass die über die Verstellwelle auf die Anordnung übertragenen Kräfte und/oder Drehmomente im Wesentlichen nicht die Bauteile in der Anordnung selbst belasten, sondern im Wesentlichen lediglich die Anordnung insgesamt bewegen. Auf diese Weise ist es möglich, auf zusätzliche Maßnahmen zur Entkopplung und/oder zur Kompensation von den über die Verstellwelle übertragenen Kräfte und/oder Drehmomente zu verzichten. Allerdings ist es auch möglich, die Anordnung in der genannten Weise beweglich zu haltern und darüber hinaus zusätzliche Maßnahmen, wie sie weiter oben beschrieben sind, vorzusehen.Such a design has the very particular advantage that the forces and / or torques transmitted via the adjusting shaft to the arrangement essentially do not stress the components in the arrangement itself, but essentially only move the arrangement as a whole. In this way it is possible to dispense with additional measures for decoupling and / or compensation of the transmitted via the adjusting shaft forces and / or torques. However, it is also possible to support the arrangement in the manner mentioned movable and also to provide additional measures, as described above.
In vorteilhafter Weise kann bei einer beweglichen Halterung der gesamten Anordnung oder wenigstens eines Teils der Anordnung eine Drehmomentabstützung vorhanden sein, mittels der ein beim Ausüben eines Drehmomentes auf die Verstellwelle auf die Anordnung wirkendes Gegendrehmoment in ein Gehäuse des Verbrennungsmotors und/oder – direkt oder indirekt – in eine Fahrzeugkarosserie ableitbar ist, wobei die Drehmomentabstützung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Anordnung oder wenigstens ein Teil der Anordnung einer Radialbewegung und/oder einer Biegebewegung der Verstellwelle folgen kann. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Haltevorrichtung als Drehmomentabstützung fungiert, mittels der ein beim Ausüben eines Drehmomentes auf die Verstellwelle auf die Anordnung wirkendes Gegendrehmoment in ein Gehäuse des Verbrennungsmotors und/oder – direkt oder indirekt – in eine Fahrzeugkarosserie ableitbar ist.Advantageously, in a movable mounting of the entire arrangement or at least a part of the arrangement, a torque support may be present, by means of a torque acting on the adjusting shaft in the application of a torque counter-torque in a housing of the internal combustion engine and / or - directly or indirectly - can be derived in a vehicle body, wherein the torque support is arranged and designed such that the arrangement or at least a part of the arrangement of a radial movement and / or a bending movement of the adjusting shaft can follow. Alternatively or additionally, it is also possible for the holding device to function as a torque support, by means of which a counter-torque acting on the arrangement when applying a torque to the arrangement can be diverted into a housing of the internal combustion engine and / or directly or indirectly into a vehicle body.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung beinhaltet eine Sperreinrichtung zum Blockieren einer Rotationsbewegung eines Rotationsbauteils des Antriebsmotors oder des Getriebes. Eine solche Ausführung hat den besonderen Vorteil, dass die Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses – und damit indirekt auch die Verstellwelle selbst – beispielsweise im Fehlerfall in einer vordefinierten Stellung, insbesondere einer Notlaufstellung, gehalten werden kann. Auf diese Weise ist vorteilhaft verhindert, dass das System im Fehlerfall unkontrolliert sich selbst überlassen ist und Einstellungen erreicht werden, die für einen Notfallbetrieb ungünstig sind oder gar zu einer Beschädigung der Anordnung zum Antreiben und/oder des Verbrennungsmotors führen.A particularly advantageous embodiment includes a locking device for blocking a rotational movement of a rotary component of the drive motor or the transmission. Such a design has the particular advantage that the arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio - and thus indirectly also the adjusting shaft itself - for example, in case of failure in a predefined position, in particular an emergency position, can be maintained. In this way, it is advantageously prevented that the system is left uncontrolled in the event of a fault and settings are reached that are unfavorable for an emergency operation or even lead to damage of the arrangement for driving and / or the internal combustion engine.
Auch kann mittels einer Sperreinrichtung vorteilhaft vermieden werden, dass bei abgeschaltetem System – beispielsweise bei einem ausgeschaltetem Fahrzeug – die Kurbelwelle ungewollt relativ zur Verstellwelle verdreht wird, was dazu führen würde, dass nach dem Wiedereinschalten der Ist-Drehwinkel der Verstellwelle nicht mit dem ursprünglichen Drehwinkel übereinstimmt, den eine Steuerung als letztes abgespeichert hat.It can also be advantageously avoided by means of a locking device that when the system is switched off - the crankshaft is unintentionally rotated relative to the adjusting shaft, for example when the vehicle is switched off, which would result in the actual rotational angle of the adjusting shaft not coinciding with the original rotational angle after switching on again that a controller has saved last.
Insbesondere kann die Sperreinrichtung einen beweglichen Sperrriegel aufweisen, der zum Blockieren einer Rotationsbewegung des Rotationsbauteils aus einer Freigabestellung in eine Blockierstellung bewegbar ist, in der der Sperrriegel in eine Verriegelungsaufnahme des Rotationsbauteils eingreift.In particular, the locking device may comprise a movable locking bolt which is movable for blocking a rotational movement of the rotary member from a release position into a blocking position in which the locking bolt engages in a locking receptacle of the rotary member.
Beispielsweise kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein beweglicher Sperrriegel mittels einer Federvorrichtung in die Blockierstellung gedrückt wird und dass eine Verstellvorrichtung, beispielsweise ein Elektromagnet vorhanden ist, um den Sperrriegel gegen die Kraft der Federvorrichtung in die Freigabestellung zu ziehen. Allerdings hat diese Ausführung den Nachteil, dass der Sperrriegel bei einer Störung, beispielsweise bei einem Stromausfall, automatisch in die Blockierstellung überführt wird und die Blockierung nur aufwändig wieder gelöst werden kann.For example, can be advantageously provided that a movable locking bolt is pressed by means of a spring device in the blocking position and that an adjustment, such as an electromagnet is present to pull the locking bar against the force of the spring device in the release position. However, this embodiment has the disadvantage that the locking bolt is automatically transferred in a fault, for example in a power failure, in the blocking position and the blocking can be solved only consuming again.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Sperrriegel mit einem Verstellmittel aus der Freigabestellung gegen die Kraft eines Rückstellelements in die Blockierstellung bewegbar ist und dass der Sperrriegel mittels des Rotationsbauteils, beispielsweise durch Reibschluss und/oder durch Formschluss, in der Blockierstellung fixierbar ist. Ein solches System löst den Zielkonflikt, dass einerseits bei Vorliegen eines Fehlers, wie insbesondere bei einem Stromausfall, eine, insbesondere automatische, Blockierung erfolgen kann und dass trotz des Fehlers die Blockierung wieder gelöst werden kann.In a particularly advantageous embodiment, it is provided that the locking bolt with an adjusting from the release position against the force of a return element in the blocking position is movable and that the locking bolt by means of the rotary member, for example by frictional engagement and / or positive engagement, in the blocking position can be fixed , Such a system solves the conflict of objectives that on the one hand in the presence of an error, such as in particular in the case of a power failure, a, in particular automatic, blocking can take place and that despite the error blocking can be solved again.
Dadurch, dass der Sperrriegel mittels des Rotationsbauteils gegen die Kraft des Rückstellelements in der Blockierstellung gehalten werden kann, ist de facto – auch in der Fehlersituation – ein bistabiles System geschaffen. Einerseits kann die Blockierstellung mittels des Rotationsbauteils selbst aufrecht erhalten werden; andererseits kann das Rotationsbauteil den Sperrriegel freigeben, so dass das Rückstellelement, das beispielsweise als in der Blockierstellung gespannte Feder ausgebildet sein kann, diesen in die Freigabestellung bewegen kann. The fact that the locking bolt can be held by means of the rotary member against the force of the return element in the blocking position, is de facto - created a bistable system - even in the error situation. On the one hand, the blocking position can be maintained by means of the rotary member itself; On the other hand, the rotary member can release the locking bolt, so that the return element, which may be formed, for example, as tensioned in the blocking position spring, can move it into the release position.
Der Antriebsmotor kann vorteilhaft beispielsweise als bürstenloser Motor und/oder als Gleichstrommotor ausgebildet sein. Bei einer besonderen Ausführung, die insbesondere sehr kompakt ausgebildet sein kann, ist der Antriebsmotor als Hohlwellenmotor ausgeführt. Insbesondere kann der Antriebsmotor vorteilhaft als elektronisch kommutierter Dreiphasenmotor ausgebildet sein.The drive motor may advantageously be designed, for example, as a brushless motor and / or as a DC motor. In a particular embodiment, which may be formed in particular very compact, the drive motor is designed as a hollow shaft motor. In particular, the drive motor may advantageously be designed as an electronically commutated three-phase motor.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung weist die Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses einen Rotationslagesensor auf, um die Drehwinkelstellung wenigstens eines Rotationsbauteils des Antriebsmotor und/oder des Getriebes und/oder der Verstellwelle direkt oder indirekt messen zu können.In a particularly advantageous embodiment, the arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio on a rotary position sensor to measure the angular position of at least one rotational component of the drive motor and / or the transmission and / or the adjusting directly or indirectly.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses ein Steuerungs- und Sensormodul beinhalten. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zur Anwendung bei unterschiedlichen Verbrennungsmotoren unterschiedliche Steuerungs- und Sensormodule zur Verfügung stehen, so dass eine erfindungsgemäße Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle durch Austausch des Steuerungs- und Sensormoduls auf einfache Weise an geänderte Anforderungen angepasst werden kann. In vorteilhafter Weise kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Steuerungselektronik eines solchen Steuerungs- und Sensormoduls sowohl die Funktionselektronik, die grundsätzlich – beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung der Kommutierung – überhaupt nötig ist, um einen Antriebsmotor eines Aktuators betreiben zu können, als auch die eigentliche Befehlselektronik, die die gewünschten Parameter, wie Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Drehmoment und/oder Drehstellung usw., steuert bzw. regelt, beinhaltet. In vorteilhafter Weise kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass der oben bereits erwähnte Rotationslagesensor Bestandteil des Steuerungs- und Sensormoduls ist.In a particularly advantageous manner, the arrangement for driving an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio may include a control and sensor module. In particular, it may be advantageously provided that different control and sensor modules are available for use in different internal combustion engines, so that an arrangement according to the invention for driving an adjusting shaft can be easily adapted to changed requirements by replacing the control and sensor module. In an advantageous manner, it can be provided in particular that the control electronics of such a control and sensor module both the functional electronics, in principle - for example, for controlling and / or regulating the commutation - is necessary to operate a drive motor of an actuator, as well as actual command electronics, which controls or regulates the desired parameters, such as direction of rotation and / or rotational speed and / or torque and / or rotational position, etc. includes. In an advantageous manner, it can also be provided in particular that the rotary position sensor already mentioned above is part of the control and sensor module.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verbrennungsmotors ist eine Verstellung des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses ausschließlich bei einer vorgegebenen oder vorgebbaren Phasenlage der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors möglich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anordnung, insbesondere der Antriebsmotor der Anordnung, ausschließlich bei einer vorgegebenen oder vorgebbaren Phasenlage der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors aktivierbar ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Verstellung ausschließlich in hierfür günstigen Zeiträumen des Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors vorgenommen wird.In a particularly advantageous embodiment of the internal combustion engine, an adjustment of the expansion stroke and / or the compression ratio is possible only at a predetermined or predefinable phase angle of the crankshaft of the internal combustion engine. In particular, it can be provided that the arrangement, in particular the drive motor of the arrangement, can be activated only in the case of a predetermined or predefinable phase position of the crankshaft of the internal combustion engine. In this way it can be achieved that an adjustment is made exclusively in this favorable periods of the power stroke of the internal combustion engine.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Getriebe, insbesondere in Form eines Spannungswellengetriebes, als nicht rücktreibbares Getriebe ausgebildet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine vorgenommene Einstellung auch dann erhalten bleibt, wenn der Antriebsmotor vorübergehend, beispielsweise zum Energiesparen, abgeschaltet wird.Alternatively or additionally, it may also be provided that the transmission, in particular in the form of a stress wave transmission, is designed as a non-reversible transmission. In this way it is ensured that a setting made is maintained even if the drive motor is temporarily switched off, for example to save energy.
Die Ankopplung der Verstellwelle an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kann beispielsweise über einen Mehrgelenkskurbeltrieb realisiert sein.The coupling of the adjusting shaft to a crankshaft of the internal combustion engine can be realized for example via a multi-joint crank drive.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:In the drawing, the subject invention is shown schematically and will be described with reference to the figures below, wherein the same or equivalent elements are usually provided with the same reference numerals. Showing:
Auf das Pleuel
Die
Das Spannungswellengetriebe
Der Circularspline
Der Circularspline
Das Getriebegehäuse
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bildet der Circularspline
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Circularspline
Die Anordnung
Auch das in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Verstellwelleadjusting
- 33
- VerstellpleuelVerstellpleuel
- 44
- Verstellhebeladjusting
- 55
- Kolbenpiston
- 66
- Pleuelpleuel
- 77
- Hubarmlifting arm
- 88th
- Kurbelwellecrankshaft
- 99
-
Endbereich der Verstellwelle
2 End region of the adjustingshaft 2 - 1010
-
Anordnung zum Einstellen der Drehstellung der Verstellwelle
2 Arrangement for adjusting the rotational position of the adjustingshaft 2 - 1111
- Antriebsmotordrive motor
- 1212
- spielfreies Getriebebacklash-free transmission
- 1313
- SpannungswellengetriebeTension shaft gear
- 1414
- Wellengeneratorwave generator
- 1515
- Wälzlagersroller bearing
- 1616
- Flexsplineflexpline
- 1717
- DynamicspllineDynamicsplline
- 1818
- CircularsplineCircularspline
- 1919
- Kupplungclutch
- 2020
- StahllamellenkupplungSteel lamina coupling
- 2121
- erstes Gleitlagerfirst sliding bearing
- 2222
- Getriebegehäusegearbox
- 2323
- Koppelplattecoupling plate
- 2424
- zweites Gleitlagersecond sliding bearing
- 2525
- Kurbelgehäusecrankcase
- 2626
- Riementriebbelt drive
- 2727
- erste Riemenscheibefirst pulley
- 2828
- zweite Riemenscheibesecond pulley
- 2929
- Riemenbelt
- 3030
- weitere Wälzlagerfurther rolling bearings
- 3131
- Haltevorrichtungholder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2022959 A2 [0003] EP 2022959 A2 [0003]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20150611 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ARROBA GBR, DE |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |