EP1046792A2 - Driving device for positioning setting means - Google Patents

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EP1046792A2
EP1046792A2 EP00107447A EP00107447A EP1046792A2 EP 1046792 A2 EP1046792 A2 EP 1046792A2 EP 00107447 A EP00107447 A EP 00107447A EP 00107447 A EP00107447 A EP 00107447A EP 1046792 A2 EP1046792 A2 EP 1046792A2
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EP
European Patent Office
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gear
crankshaft
actuator
actuator according
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00107447A
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German (de)
French (fr)
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EP1046792A3 (en
Inventor
Kurt Imren Dipl.-Ing. Yapici
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FEV Europe GmbH
Original Assignee
FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by FEV Motorentechnik GmbH and Co KG filed Critical FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Publication of EP1046792A2 publication Critical patent/EP1046792A2/en
Publication of EP1046792A3 publication Critical patent/EP1046792A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/348—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear by means acting on timing belts or chains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/047—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of variable crankshaft position

Definitions

  • the invention relates to an actuator for positioning of an actuator on a piston internal combustion engine.
  • the invention has for its object an actuator to create, with high positioning and low energy consumption Holding forces for positioning an actuator on a Piston engine can be applied.
  • the object is achieved according to the invention with an actuator solved, which is provided with a drive means that over switchable means for reversing the direction of rotation and a high gear Gearbox is connected to the actuator.
  • a drive means that over switchable means for reversing the direction of rotation and a high gear Gearbox is connected to the actuator.
  • a high gear ratio it is possible to apply high positioning forces with low driving force.
  • Corresponding to the low actuating forces to be applied it is also possible to use such a gear switchable locking means in the respective position hold, even for the locking means only small holding forces required are.
  • gear is designed self-locking. This is particularly advantageous to achieve by a gearbox as worm drive with worm arranged on the drive side is trained.
  • the required back and forth movement is expedient effected via a rotary drive.
  • an electromotive Rotary drive can do this by electrical means by reversing the direction of rotation.
  • the drive means through the Piston engine itself is formed, which has a Intermediate switchable clutch connected to the transmission is.
  • the agent for reversing the direction of rotation through a switchable change gear arrangement is formed on the transmission.
  • the driving force can here from the crankshaft of the piston internal combustion engine a belt drive expediently from the toothed belt for actuation the camshafts or from the V-belt to the drive the alternator can be tapped. Because the drive means has a constant direction of rotation, the required Float for the actuator by the cause switchable change gear arrangement on the transmission.
  • the Switchable coupling through a non-contact electromagnetic Coupling is formed.
  • Such an electromagnetic Coupling has the advantage that the adjustment process can be carried out bumpless, so that in particular with small travel ranges depending on the activation of the clutch Adjustment process slow and continuous or alternatively clocked can be done.
  • the one for the activation of the electromagnetic Coupling necessary electrical energy is clear less than a direct drive via its own servomotor.
  • a particularly useful application is according to the invention provided that the actuating means to be operated as Device for changing the combustion chamber volume of the cylinders the piston internal combustion engine by relocating the crankshaft is trained.
  • crankshaft 1 of a four-cylinder piston internal combustion engine with their crankshaft bearings 2 in eccentric rings 3 stored, which in turn can be rotated in corresponding support bearing housings 4 of an indicated engine block are stored.
  • crankshaft 1 are each only here through connecting rods 5 schematically indicated piston 6 connected.
  • the crankshaft is shown in a position in which the pistons 6.1 and 6.4 are in the top dead center position while pistons 6.2 and 6.3 are in the bottom dead center position.
  • At least one of the eccentric rings 3 is with a Gear 7 trained rotating device connected so that synchronous turning of the other eccentric rings via the crankshaft 3 is done.
  • the axis of rotation 10 is the Crankshaft 1 eccentric to the pivot axis 11 of the eccentric rings 3 and is arranged via the transmission 7 from an assumed Middle point for changing the altitude a after moved up or down on a circular path.
  • This will make the Axis of rotation 10 of the crankshaft with respect to the horizontal engine fixed Reference plane B also with respect to the fixed swivel axis 11 of the eccentric rings 3 raised or lowered.
  • Limitation, d. H the lateral distance of the axis of rotation 10 to the cylinder axes is changed.
  • the gear 7 can now directly with a corresponding Extension shaft not shown here in extension the axis of rotation 11 connected to the eccentric ring 3 to be rotated his.
  • a corresponding pinion 14 to a with the interlocking eccentric ring 3 connected tooth segment 15 acts, as shown here.
  • 3 and 4 are still different embodiments for the transmission 7 explained in more detail.
  • the gear 7 is a preferably electromagnetically actuated Actuator 16 which can be controlled via a controller 13 is assigned, with a change gear arrangement provided in the transmission 17 can be actuated for a reversal of the direction of rotation.
  • the Swivel path or the respective change in altitude "a" can be detected by a sensor 12 assigned to the controller 13 become.
  • the change gear assembly 17 is with a drive pinion 18 in connection, which via a shaft 19.2 and a switchable coupling 19, here a contactless one electromagnetic clutch, through a timing chain or to drive a V-belt 20 using the crankshaft is.
  • FIG. 2 is a schematic front view of a piston internal combustion engine the timing chain 20 shown with the via a drive pinion connected to the crankshaft 21 the camshafts 22 of the piston internal combustion engine are driven.
  • the timing chain stands with the switchable clutch 19 in constant engagement.
  • the driving part 19.1 the electromagnetic described in more detail with reference to FIG. 5 acting clutch 19 with the timing chain 20 in constant Intervention. If the electromagnetic clutch 19 is activated, so is connected to the shaft 19.2 via the magnetic force Output part, to which the drive pinion 18 is connected, taken in the specified unchanged direction of rotation. With the help of the actuator 16 can by a corresponding Circuit of the change gear 17 despite constant direction of rotation the clutch 19, the direction of rotation of the transmission 7th changed and so the desired back and forth movement (arrow 9) can be effected.
  • FIG. 3 an embodiment for that in Fig. 1 is schematic shown transmission 7 shown in perspective.
  • this is connected to the shaft 19.2 Drive pinion 18 formed as a bevel gear, the as Change gear arrangement 17 two bevel gears 17.1 and 17.2 in constant Intervention are assigned.
  • the bevel gears 17.1 and 17.2 are freely rotatable on a shaft shoulder of a drive worm 23, which is connected to a worm wheel 24 stands, as shown in Fig. 1 and above also described, acts on the eccentric ring 3.
  • Between the two bevel gears 17.1 and 17.2 is a turning test longitudinally connected to the drive worm 23 Shift sleeve 17.3 arranged alternately via the actuator 16 engaged with the bevel gear 17.1 or 17.2 can be.
  • the change gear assembly 17 stands with Actuator 16 (Fig. 1) in connection and can in this Direction of arrow 17.3 shifted within the switching distance and so either the bevel gear 17.1 or the bevel gear 17.2 are brought into engagement with the drive pinion 18.
  • This embodiment is based on the design as a drive screw 23 of the gear 7 self-locking. Depending on the position the change gear assembly 17 can then the worm wheel 24 in Direction of the double arrow 8 are rotated back and forth.
  • the clutch 19 is in a change gear arrangement 25 Connection that a first change gear 25.1 and a second Change gear 25.2, which as a block on the example designed as a spline shaft 19.2 of the coupling 19 in a bearing bracket not shown here axially displaceable are stored so that either the change gear 25.1 or the change gear 25.2 with the gear 25 in engagement can be brought.
  • the second change gear 25.2 protrudes an intermediate gear firmly connected to the first change gear 25.1 25.3 in engagement, so that the second gear 25.2 despite constant direction of rotation of the clutch 19 rotates in the opposite direction.
  • the bearing bracket can now be operated using an appropriate actuator with the two change gears 25.1 and 25.2 in axial Direction on the drive shaft 19.2 are shifted and so either for one or the other direction of rotation with the Gear 24 can be engaged to the desired To effect pivoting movement. Via one connected to the shaft 24.1 small gear and a meshing with it Another large gear wheel, which is then via a pinion 14 (Fig. 1) acts on the eccentric ring 3, the desired strong reduction can be effected.
  • Fig. 5 is an embodiment schematically in a vertical section shown for the clutch 19.
  • the outer rotor 19.1 is with a Coil winding 30 provided, via a slip ring transformer 31 can be energized.
  • the inner rotor 19.3 is over the drive shaft 19.2 with the drive pinion 18 (Fig. 1) or 25.1 (Fig. 4) connected.
  • the outer drive rotor 19.1 stands accordingly Fig. 2 with the timing chain 20 in connection, such as this is indicated here.
  • the inner rotor 19.3 with a chargeable winding can be provided, which then also over corresponding Slip ring transmitter or via a non-contact Energy coupling generates a magnetic field.
  • the height of the Coil winding 30 current supplied the strength of the electromagnetic field and with that also on the inner rotor 19.3 acting torque, but also the slip between the outer and the inner rotor is determined.
  • Energizing the coil winding 30 can thus be a "gentle” and slow adjustment of the actuator.
  • the amount of energization of the coil winding 30 can over the Engine control, for example, specified depending on the speed be so that adapting to the respective engine speed the amount of current for the coil 30 is predetermined and so despite changing engine speeds over the entire operating range the piston internal combustion engine a constant adjustment speed is achieved.
  • the actuator of the invention can not only on the Piston engine even with intermediate electromagnetic clutch can be operated as a drive means. It is also possible to use one in its drive Direction of rotation non-switchable stepper motor, electric motor low power or use a hydraulic motor. Depending on the design of the drive means and possibly an intermediate one Parking brake, the actuator between two predetermined end positions can be adjusted or intermediate positions if appropriate sensors are used between the given end positions.

Abstract

A crankshaft (1) for a four-cylinder piston-driven internal combustion engine is run on crankshaft bearings (2) in eccentric rings (3) run on bearings set in appropriate supporting bearing cases (4) in an engine block. Pistons (6.1-6.4) are connected to crankshaft by con-rods (5). With one revolution of the gearing (7) the eccentric rings revolve back and forth, so that the rotational axis (10) height (a) of the crankshaft alters compared with a horizontal level (B).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb zur Positionierung eines Stellmittels an einer Kolbenbrennkraftmaschine.The invention relates to an actuator for positioning of an actuator on a piston internal combustion engine.

In bestimmten Anwendungsfällen ist es beispielsweise erforderlich, daß bei zwei mit Querabstand zueinander verlaufenden Achsen bzw. Wellen die Höhenlage einer der Wellen zu einer festen Bezugsebene verändert werden muß, während die andere Welle mit ihrer Drehachse ihre definierte Lage zur Bezugsebene behält. Dies ist beispielsweise bei einer Kolbenbrennkraftmaschine gegeben, bei der eine Veränderung des Brennraumvolumens durch ein Anheben bzw. Absenken der Kurbelwellendrehachse gegenüber einer Bezugsebene vorgenommen werden soll. Bei dieser Veränderung der Höhenlage der Kurbelwelle sind erhebliche Stell- und Haltekräfte erforderlich, die mit üblichen elektrischen Aktuatoren, die über das Bordnetz gespeist werden müssen, nur schwierig aufzubringen sind.In certain applications, for example, it is necessary that in two with a transverse distance to each other Axes or waves the altitude of one of the waves to one fixed reference plane needs to be changed while the other Shaft with its axis of rotation its defined position to the reference plane keeps. This is for example in the case of a piston internal combustion engine given a change in the combustion chamber volume by raising or lowering the crankshaft axis of rotation against a reference plane should. With this change in the altitude of the crankshaft considerable positioning and holding forces are required, which with usual electrical actuators, which are fed via the electrical system have to be difficult to apply.

Auch bei einer Verstellung einer Nockenwelle sind derartige Positionierungen notwendig.Such are also when adjusting a camshaft Positioning necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb zu schaffen, bei dem mit geringem Energieaufwand hohe Stellund Haltekräfte zur Positionierung eines Stellmittels an einer Kolbenbrennkraftmaschine aufgebracht werden können.The invention has for its object an actuator to create, with high positioning and low energy consumption Holding forces for positioning an actuator on a Piston engine can be applied.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Stellantrieb gelöst, der mit einem Antriebsmittel versehen ist, das über schaltbare Mittel zur Drehrichtungsumkehr und ein hochuntersetztes Getriebe mit dem Stellmittel in Verbindung steht. Durch die Anwendung eines hochuntersetzten Getriebes ist es möglich, mit geringer Antriebskraft hohe Stellkräfte aufzubringen. Entsprechend den geringen, aufzubringenden Stellkräften ist es auch möglich, ein derartiges Getriebe mit schaltbaren Sperrmitteln in der jeweiligen Stellposition zu halten, wobei auch für die Sperrmittel nur geringe Haltekräfte erforderlich sind.The object is achieved according to the invention with an actuator solved, which is provided with a drive means that over switchable means for reversing the direction of rotation and a high gear Gearbox is connected to the actuator. By using a high gear ratio it is possible to apply high positioning forces with low driving force. Corresponding to the low actuating forces to be applied it is also possible to use such a gear switchable locking means in the respective position hold, even for the locking means only small holding forces required are.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindug ist vorgesehen, daß das Getriebe selbstsperrend ausgebildet ist. Dies ist besonders vorteilhaft durch ein Getriebe zu erzielen, das als Schneckentrieb mit antriebsseitig angeordneter Schnecke ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, that the gear is designed self-locking. This is particularly advantageous to achieve by a gearbox as worm drive with worm arranged on the drive side is trained.

Die für die Positionierung des Stellmittels zwischen zwei Endlagen erforderliche Hin- und Herbewegung wird zweckmäßigerweise über einen Drehantrieb bewirkt. Bei einem elektromotorischen Drehantrieb kann dies mit elektrischen Mitteln durch Umschaltung der Drehrichtungsumkehr erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn das Antriebsmittel durch die Kolbenbrennkraftmaschine selbst gebildet wird, die über eine zwischengeschaltete schaltbare Kupplung mit dem Getriebe verbunden ist. Bei dieser Ausbildung des Antriebsmittels ist es in Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn das Mittel zur Drehrichtungsumkehr durch eine schaltbare Wechselradanordnung am Getriebe gebildet wird. Die Antriebskraft kann hierbei von der Kurbelwelle der Kolbenbrennkraftmaschine über einen Riementrieb zweckmäßigerweise vom Zahnriemen zur Betätigung der Nockenwellen oder auch vom Keilriemen zum Antrieb der Lichtmaschine abgegriffen werden. Da das Antriebsmittel eine konstante Drehrichtung aufweist, läßt sich die erforderliche Hin- und Herbewegung für das Stellmittel durch die schaltbare Wechselradanordnung am Getriebe bewirken.The one for positioning the actuator between two The required back and forth movement is expedient effected via a rotary drive. With an electromotive Rotary drive can do this by electrical means by reversing the direction of rotation. Especially However, it is useful if the drive means through the Piston engine itself is formed, which has a Intermediate switchable clutch connected to the transmission is. With this design of the drive means it is In an embodiment of the invention useful if the agent for reversing the direction of rotation through a switchable change gear arrangement is formed on the transmission. The driving force can here from the crankshaft of the piston internal combustion engine a belt drive expediently from the toothed belt for actuation the camshafts or from the V-belt to the drive the alternator can be tapped. Because the drive means has a constant direction of rotation, the required Float for the actuator by the cause switchable change gear arrangement on the transmission.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die schaltbare Kupplung durch eine berührungslos wirkende elektromagnetische Kupplung gebildet wird. Eine derartige elektromagnetische Kupplung bietet den Vorteil, daß der Stellvorgang stoßfrei durchgeführt werden kann, so daß insbesondere bei kleinen Stellwegen je nach Aktivierung der Kupplung der Stellvorgang langsam und kontinuierlich oder aber auch getaktet erfolgen kann. Die für die Aktivierung der elektromagnetischen Kupplung notwendige elektrische Energie ist deutlich geringer als ein direkter Antrieb über einen eigenen Stellmotor.In an expedient embodiment it is provided that the Switchable coupling through a non-contact electromagnetic Coupling is formed. Such an electromagnetic Coupling has the advantage that the adjustment process can be carried out bumpless, so that in particular with small travel ranges depending on the activation of the clutch Adjustment process slow and continuous or alternatively clocked can be done. The one for the activation of the electromagnetic Coupling necessary electrical energy is clear less than a direct drive via its own servomotor.

Als besonders zweckmäßiger Anwendungsfall ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das zu betätigende Stellmittel als Einrichtung zur Veränderung des Brennraumvolumens der Zylinder der Kolbenbrennkraftmaschine durch Verlagerung der Kurbelwelle ausgebildet ist.A particularly useful application is according to the invention provided that the actuating means to be operated as Device for changing the combustion chamber volume of the cylinders the piston internal combustion engine by relocating the crankshaft is trained.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
als Anwendungsbeispiel eine perspektivische Schemadarstellung einer Vierzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit variabel einstellbarem Brennraum,
Fig. 2
eine Stirnansicht der Antriebsmittel,
Fig. 3
eine perspektivische Ansicht eines Stellentriebes mit Schneckengetriebe,
Fig. 4
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform für einen Stellantrieb,
Fig. 5
eine Ausführungsform einer elektromagnetischen Kupplung im Schnitt.
The invention is explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
Fig. 1
as an application example, a perspective schematic representation of a four-cylinder piston internal combustion engine with a variably adjustable combustion chamber,
Fig. 2
an end view of the drive means,
Fig. 3
1 shows a perspective view of an actuating drive with worm gear,
Fig. 4
2 shows a perspective view of another embodiment for an actuator,
Fig. 5
an embodiment of an electromagnetic clutch in section.

Wie die schematische Darstellung gem. Fig. 1 erkennen läßt, ist eine Kurbelwelle 1 einer Vierzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit ihren Kurbelwellenlagern 2 in Exzenterringen 3 gelagert, die ihrerseits verdrehbar in entsprechende Traglagergehäusen 4 eines angedeuteten Motorblocks gelagert sind. Mit der Kurbelwelle 1 sind über Pleuel 5 jeweils die hier nur schematisch angedeuteten Kolben 6 verbunden. Die Kurbelwelle ist in einer Stellung gezeigt, in der die Kolben 6.1 und 6.4 sich in der oberen Totpunktstellung befinden, während sich die Kolben 6.2 und 6.3 in der unteren Totpunktstellung befinden. Zumindest einer der Exzenterringe 3 ist mit einer als Getriebe 7 ausgebildeten Verdreheinrichtung verbunden, so daß über die Kurbelwelle ein synchrones Verdrehen der übrigen Exzenterringe 3 erfolgt. Bei einer Drehung des Getriebes 7 in Richtung des Doppelpfeiles 8 werden die Exzenterringe 3 entsprechend hin und her gedreht (Doppelpfeil 9), so daß sich dementsprechend auch jeweils die Höhenlage a der Drehachse 10 der Kurbelwelle 2 gegenüber einer Horizontalebene B als motorfeste Bezugsebene verändert.How the schematic representation acc. 1 reveals is a crankshaft 1 of a four-cylinder piston internal combustion engine with their crankshaft bearings 2 in eccentric rings 3 stored, which in turn can be rotated in corresponding support bearing housings 4 of an indicated engine block are stored. With the crankshaft 1 are each only here through connecting rods 5 schematically indicated piston 6 connected. The crankshaft is shown in a position in which the pistons 6.1 and 6.4 are in the top dead center position while pistons 6.2 and 6.3 are in the bottom dead center position. At least one of the eccentric rings 3 is with a Gear 7 trained rotating device connected so that synchronous turning of the other eccentric rings via the crankshaft 3 is done. When the gear 7 rotates The direction of the double arrow 8, the eccentric rings 3 are accordingly rotated back and forth (double arrow 9) so that accordingly, the height a of the axis of rotation 10 the crankshaft 2 with respect to a horizontal plane B as fixed to the engine Reference plane changed.

Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich, ist die Drehachse 10 der Kurbelwelle 1 exzentrisch zur Schwenkachse 11 der Exzenterringe 3 angeordnet und wird über das Getriebe 7 aus einer angenommenen Mittelstelle zur Veränderung der Höhenlage a nach oben oder unten auf einer Kreisbahn bewegt. Dadurch wird die Drehachse 10 der Kurbelwelle in bezug auf die motorfeste horizontale Bezugsebene B auch gegenüber der ortsfesten Schwenkachse 11 der Exzenterringe 3 angehoben bzw. abgesenkt. Das bedeutet aber, daß die Kolben 6 jeweils in ihrer oberen Totpunktstellung um das gleiche Maß näher an das Brennraumdach des Zylinders heranreichen, so daß dem entsprechend auch das Verdichtungsverhältnis erhöht und bei einer gegenläufigen Verdrehung der Exzenterringe 3 vermindert wird. Auch die sogenannte Schränkung, d. h. der seitliche Abstand der Drehachse 10 zu den Zylinderachsen wird verändert.1, the axis of rotation 10 is the Crankshaft 1 eccentric to the pivot axis 11 of the eccentric rings 3 and is arranged via the transmission 7 from an assumed Middle point for changing the altitude a after moved up or down on a circular path. This will make the Axis of rotation 10 of the crankshaft with respect to the horizontal engine fixed Reference plane B also with respect to the fixed swivel axis 11 of the eccentric rings 3 raised or lowered. The but means that the pistons 6 each in their top dead center position the same amount closer to the combustion chamber roof reach the cylinder, so that accordingly Compression ratio increased and with an opposite Rotation of the eccentric rings 3 is reduced. Also the so-called Limitation, d. H. the lateral distance of the axis of rotation 10 to the cylinder axes is changed.

Das Getriebe 7 kann nun unmittelbar mit einem entsprechenden, hier nicht näher dargestellten Wellenzapfen in Verlängerung der Drehachse 11 mit dem zu verdrehenden Exzenterring 3 verbunden sein. Aus Raumgründen ist es zweckmäßig, wenn das Getriebe 7 über ein entsprechendes Ritzel 14 auf ein mit den zu verdrehenden Exzenterring 3 verbundenes Zahnsegment 15 einwirkt, wie hier dargestellt. Anhand von Fig. 3 und Fig. 4 werden noch unterschiedliche Ausführungsformen für das Getriebe 7 näher erläutert.The gear 7 can now directly with a corresponding Extension shaft not shown here in extension the axis of rotation 11 connected to the eccentric ring 3 to be rotated his. For space reasons, it is useful if the gearbox 7 via a corresponding pinion 14 to a with the interlocking eccentric ring 3 connected tooth segment 15 acts, as shown here. 3 and 4 are still different embodiments for the transmission 7 explained in more detail.

Dem Getriebe 7 ist ein vorzugsweise elektromagnetisch betätigbarer über eine Steuerung 13 ansteuerbarer Aktuator 16 zugeordnet, mit dem eine im Getriebe vorgesehene Wechselradanordnung 17 für eine Drehrichtungsumkehr betätigbar ist. Der Schwenkweg bzw. die jeweilige Veränderung der Höhenlage "a" kann über einen der Steuerung 13 zugeordneten Sensor 12 erfaßt werden. Die Wechselradanordnung 17 steht mit einem Antriebsritzel 18 in Verbindung, das über eine Welle 19.2 und eine schaltbare Kupplung 19, hier eine berührungslos arbeitende elektromagnetische Kupplung, durch eine Steuerkette oder einen Keilriemen 20 mit Hilfe der Kurbelwelle anzutreiben ist.The gear 7 is a preferably electromagnetically actuated Actuator 16 which can be controlled via a controller 13 is assigned, with a change gear arrangement provided in the transmission 17 can be actuated for a reversal of the direction of rotation. The Swivel path or the respective change in altitude "a" can be detected by a sensor 12 assigned to the controller 13 become. The change gear assembly 17 is with a drive pinion 18 in connection, which via a shaft 19.2 and a switchable coupling 19, here a contactless one electromagnetic clutch, through a timing chain or to drive a V-belt 20 using the crankshaft is.

In Fig. 2 ist in einer schematischen Stirnansicht einer Kolbenbrennkraftmaschine die Steuerkette 20 dargestellt, mit der über ein mit der Kurbelwelle in Verbindung stehendes Antriebsritzel 21 die Nockenwellen 22 der Kolbenbrennkraftmaschine angetrieben werden. Die Steuerkette steht mit der schaltbaren Kupplung 19 in ständigem Eingriff.2 is a schematic front view of a piston internal combustion engine the timing chain 20 shown with the via a drive pinion connected to the crankshaft 21 the camshafts 22 of the piston internal combustion engine are driven. The timing chain stands with the switchable clutch 19 in constant engagement.

Wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, steht der treibende Teil 19.1 der anhand von Fig. 5 näher beschriebenen elektromagnetisch wirkenden Kupplung 19 mit dem Steuerkette 20 in ständigem Eingriff. Wird die elektromagnetische Kupplung 19 aktiviert, so wird über die Magnetkraft der mit der Welle 19.2 verbundene Abtriebsteil, mit dem das Antriebsritzel 18 verbunden ist, in der angegebenen unveränderten Drehrichtung mitgenommen. Mit Hilfe des Aktuators 16 kann durch eine entsprechende Schaltung der Wechselradanordnung 17 trotz konstanter Drehrichtung der Kupplung 19 die Drehrichtung des Getriebes 7 verändert und so die gewünschte Hin- und Herbewegung (Pfeil 9) bewirkt werden.As indicated in FIGS. 1 and 2, the driving part 19.1 the electromagnetic described in more detail with reference to FIG. 5 acting clutch 19 with the timing chain 20 in constant Intervention. If the electromagnetic clutch 19 is activated, so is connected to the shaft 19.2 via the magnetic force Output part, to which the drive pinion 18 is connected, taken in the specified unchanged direction of rotation. With the help of the actuator 16 can by a corresponding Circuit of the change gear 17 despite constant direction of rotation the clutch 19, the direction of rotation of the transmission 7th changed and so the desired back and forth movement (arrow 9) can be effected.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für das in Fig. 1 schematisch dargestellte Getriebe 7 perspektivisch wiedergegeben. Bei dieser Ausführungsform ist das mit der Welle 19.2 verbundene Antriebsritzel 18 als Kegelrad ausgebildet, dem als Wechselradanordnung 17 zwei Kegelräder 17.1 und 17.2 in ständigem Eingriff zugeordnet sind. Die Kegelräder 17.1 und 17.2 sind frei drehbar auf einem Wellenansatz einer Antriebsschnecke 23 gelagert, die mit einem Schneckenrad 24 in Verbindung steht, das, wie in Fig. 1 dargestellt und vorstehend auch beschrieben, auf den Exzenterring 3 einwirkt. Zwischen den beiden Kegelrädern 17.1 und 17.2 ist eine drehtest aber längsverschiebbar mit der Antriebsschnecke 23 verbundene Schaltmuffe 17.3 angeordnet, die über den Aktuator 16 wechselseitig mit dem Kegelrad 17.1 oder 17.2 in Eingriff gebracht werden kann. Die Wechselradanordnung 17 steht mit dem Aktuator 16 (Fig. 1) in Verbindung und kann über diesen in Richtung der Pfeiles 17.3 innerhalb des Schaltabstandes verschoben und so wahlweise das Kegelrad 17.1 oder das Kegelrad 17.2 mit dem Antriebsritzel 18 in Eingriff gebracht werden. Über die Ausbildung als Antriebsschnecke 23 ist diese Ausführungsform des Getriebes 7 selbstsperrend. Je nach Stellung der Wechselradanordnung 17 kann dann das Schneckenrad 24 in Richtung des Doppelfpeiles 8 hin oder her gedreht werden.In Fig. 3, an embodiment for that in Fig. 1 is schematic shown transmission 7 shown in perspective. In this embodiment, this is connected to the shaft 19.2 Drive pinion 18 formed as a bevel gear, the as Change gear arrangement 17 two bevel gears 17.1 and 17.2 in constant Intervention are assigned. The bevel gears 17.1 and 17.2 are freely rotatable on a shaft shoulder of a drive worm 23, which is connected to a worm wheel 24 stands, as shown in Fig. 1 and above also described, acts on the eccentric ring 3. Between the two bevel gears 17.1 and 17.2 is a turning test longitudinally connected to the drive worm 23 Shift sleeve 17.3 arranged alternately via the actuator 16 engaged with the bevel gear 17.1 or 17.2 can be. The change gear assembly 17 stands with Actuator 16 (Fig. 1) in connection and can in this Direction of arrow 17.3 shifted within the switching distance and so either the bevel gear 17.1 or the bevel gear 17.2 are brought into engagement with the drive pinion 18. This embodiment is based on the design as a drive screw 23 of the gear 7 self-locking. Depending on the position the change gear assembly 17 can then the worm wheel 24 in Direction of the double arrow 8 are rotated back and forth.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform für das Getriebe 7 dargestellt, das als Stirnradgetriebe ausgebildet ist.4 shows another embodiment for the transmission 7 shown, which is designed as a spur gear.

Die Kupplung 19 steht mit einer Wechselradanordnung 25 in Verbindung, die ein erstes Wechselrad 25.1 und ein zweites Wechselrad 25.2 aufweist, die als Block auf der beispielsweise als Keilwelle ausgebildeten Welle 19.2 der Kupplung 19 in einen hier nicht näher dargestellten Lagerträger axial verschiebbar gelagert sind, so daß wahlweise das Wechselrad 25.1 oder das wechselrad 25.2 mit dem Getrieberad 25 in Eingriff gebracht werden kann. Das zweite Wechselrad 25.2 steht über ein fest mit dem ersten Wechselrad 25.1 verbundenen Zwischenrad 25.3 im Eingriff, so daß das zweite Wechselrad 25.2 trotz konstanter Drehrichtung der Kupplung 19 in Gegenrichtung umläuft.The clutch 19 is in a change gear arrangement 25 Connection that a first change gear 25.1 and a second Change gear 25.2, which as a block on the example designed as a spline shaft 19.2 of the coupling 19 in a bearing bracket not shown here axially displaceable are stored so that either the change gear 25.1 or the change gear 25.2 with the gear 25 in engagement can be brought. The second change gear 25.2 protrudes an intermediate gear firmly connected to the first change gear 25.1 25.3 in engagement, so that the second gear 25.2 despite constant direction of rotation of the clutch 19 rotates in the opposite direction.

Über einen entsprechenden Stellantrieb kann nun der Lagerträger mit den beiden Wechselrädern 25.1 und 25.2 in axialer Richtung auf der Antriebswelle 19.2 verschoben werden und so wahlweise für die eine oder die andere Drehrichtung mit dem Getrieberad 24 in Eingriff gebracht werden, um die gewünschte Schwenkbewegung zu bewirken. Über ein mit der Welle 24.1 verbundenes kleines Zahnrad und ein damit im Eingriff stehendes weiteres, großes Getrieberad, das dann über ein Ritzel 14 (Fig. 1) auf dem Exzenterring 3 einwirkt, kann die gewünschte starke Untersetzung bewirkt werden.The bearing bracket can now be operated using an appropriate actuator with the two change gears 25.1 and 25.2 in axial Direction on the drive shaft 19.2 are shifted and so either for one or the other direction of rotation with the Gear 24 can be engaged to the desired To effect pivoting movement. Via one connected to the shaft 24.1 small gear and a meshing with it Another large gear wheel, which is then via a pinion 14 (Fig. 1) acts on the eccentric ring 3, the desired strong reduction can be effected.

Bei einem angenommenen Untersetzungsverhältnis von beispielsweise 1 : 40 ist ein derartiges Getriebe grundsätzlich selbstsperrend. Da jedoch im Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschine die Gesamtanordnung den üblichen Vibrationen und Erschütterungen ausgesetzt ist und zusätzlich noch die über die Exzenterringe einwirkenden Kräfte bei Expansionshub, Verdichtungshub und Ausstoßhub als Rückstellkräfte wirksam werden, kann es zweckmäßig sein, das Getrieberad 24 mit einer hier nur schematisch angedeuteten Feststellbremse 26 zu versehen, die über einen entsprechend ansteuerbaren Aktuator 27 jeweils beim Schalten der Kupplung 19 gelöst und nach Beendigung des Stellvorganges wieder angelegt wird.Assuming a reduction ratio of, for example 1:40 is basically such a transmission self-locking. However, because in the operation of a piston internal combustion engine the overall arrangement the usual vibrations and shocks is exposed and in addition the over the Eccentric ring forces on expansion stroke, compression stroke and ejection stroke act as restoring forces, it may be appropriate to gear 24 with one here to provide only schematically indicated parking brake 26, each via a correspondingly controllable actuator 27 released when switching the clutch 19 and after completion of Setting process is created again.

In Fig. 5 ist schematisch in einem Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel für die Kupplung 19 dargestellt. Diese besteht im wesentlichen aus einem äußeren Rotor 19.1, der auf einer Achse 28 am Gehäuse 29 der Kolbenbrennkraftmaschine drehbar gelagert ist. Der äußere Rotor 19.1 ist mit einer Spulenwicklung 30 versehen, die über einen Schleifringübertrager 31 bestrombar ist. Auf der Achse 28 ist ferner ein innerer Rotor 19.3 frei drehbar gelagert, der beispielsweise mit Permanentmagneten 32 versehen ist, die der Spulenwicklung 30 zugeordnet sind. Der innere Rotor 19.3 ist über die Antriebswelle 19.2 mit dem Antriebsritzel 18 (Fig. 1) bzw. 25.1 (Fig. 4) verbunden. Der äußere Antriebsrotor 19.1 steht entsprechend Fig. 2 mit der Steuerkette 20 in Verbindung, wie dies hier angedeutet ist. Statt der Anordnung von Permanentmagneten 32 kann der innere Rotor 19.3 ebenfalls mit einer bestronbaren Wicklung versehen sein, die dann auch über entsprechende Schleifringübertrager oder auch über eine berührungslose Energieeinkoppelung ein Magnetfeld erzeugt. In Fig. 5 is an embodiment schematically in a vertical section shown for the clutch 19. This exists essentially from an outer rotor 19.1, which on an axis 28 on the housing 29 of the piston internal combustion engine is rotatably mounted. The outer rotor 19.1 is with a Coil winding 30 provided, via a slip ring transformer 31 can be energized. On the axis 28 there is also an inner one Rotor 19.3 rotates freely, for example is provided with permanent magnets 32, the coil winding 30 are assigned. The inner rotor 19.3 is over the drive shaft 19.2 with the drive pinion 18 (Fig. 1) or 25.1 (Fig. 4) connected. The outer drive rotor 19.1 stands accordingly Fig. 2 with the timing chain 20 in connection, such as this is indicated here. Instead of the arrangement of permanent magnets 32 can also the inner rotor 19.3 with a chargeable winding can be provided, which then also over corresponding Slip ring transmitter or via a non-contact Energy coupling generates a magnetic field.

Sobald die Wicklung 30 bestromt wird und ein entsprechendes Magnetfeld aufgebaut wird, wird über das Elektromagnetfeld der innere Rotor 19.3 mitgenommen, wobei die Höhe des der Spulenwicklung 30 zugeführten Stromes die Stärke des Elektromagnetfeldes und damit auch das auf den inneren Rotor 19.3 wirkende Drehmoment, aber auch der Schlupf zwischen dem äußeren und dem inneren Rotor bestimmt wird. Bei entsprechender Bestromung der Spulenwicklung 30 kann somit eine "sanfte" und langsame Verstellung des Stellantriebes bewirkt werden.As soon as the winding 30 is energized and a corresponding one Magnetic field is built up via the electromagnetic field the inner rotor 19.3 entrained, the height of the Coil winding 30 current supplied the strength of the electromagnetic field and with that also on the inner rotor 19.3 acting torque, but also the slip between the outer and the inner rotor is determined. With appropriate Energizing the coil winding 30 can thus be a "gentle" and slow adjustment of the actuator.

Die Höhe der Bestromung der Spulenwicklung 30 kann über die Motorsteuerung beispielsweise drehzahlabhängig vorgegeben werden, so daß unter Anpassung an die jeweilige Motordrehzahl die Höhe des Stromes für die Spule 30 vorgegeben wird und so trotz wechselnder Motordrehzahlen über den gesamten Betriebsbereich der Kolbenbrennkraftmaschine eine konstante Verstellgeschwindigkeit erzielt wird.The amount of energization of the coil winding 30 can over the Engine control, for example, specified depending on the speed be so that adapting to the respective engine speed the amount of current for the coil 30 is predetermined and so despite changing engine speeds over the entire operating range the piston internal combustion engine a constant adjustment speed is achieved.

Der erfindungsgemäße Stellantrieb kann nicht nur über die Kolbenbrennkraftmaschine selbst mit zwischengeschalteter elektromagnetischer Kupplung als Antriebsmittel betätigt werden. Es ist auch möglich, als Antriebsmittel einen in seiner Drehrichtung unschaltbaren Schrittschaltmotor, Elektromotor mit geringer Leistung oder einen Hydraulikmotor zu verwenden. Je nach Ausgestaltung des Antriebsmittels und ggf. einer zwischengeschalteten Feststellbremse kann der Stellantrieb zwischen zwei vorgegebenen Endlagen verstellt werden oder aber bei Anwendung einer entsprechenden Sensorik auch Zwischenstellungen zwischen den vorgegebenen Endlagen einnehmen.The actuator of the invention can not only on the Piston engine even with intermediate electromagnetic clutch can be operated as a drive means. It is also possible to use one in its drive Direction of rotation non-switchable stepper motor, electric motor low power or use a hydraulic motor. Depending on the design of the drive means and possibly an intermediate one Parking brake, the actuator between two predetermined end positions can be adjusted or intermediate positions if appropriate sensors are used between the given end positions.

Claims (8)

Stellantrieb zur Positionierung eines Stellmittels an einer Kolbenbrennkraftmaschine, der mit einem Antriebsmittel versehen ist, das über schaltbare Mittel (17) zur Drehrichtungsumkehr und ein hoch untersetztes Getriebe (7) mit dem Stellmittel in Verbindung steht.Actuator for positioning an actuator on a Piston engine with a drive means is provided, via switchable means (17) for reversing the direction of rotation and a high reduction gear (7) with the Control means is connected. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe mit schaltbaren Sperrmitteln (27, 28) in Verbindung steht.Actuator according to claim 1, characterized in that the gear unit is connected to switchable locking means (27, 28) stands. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe selbstsperrend ausgebildet ist.Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that that the gear is designed self-locking. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (7) als Schneckentrieb mit antriebsseitig angeordneter Schnecke (23) ausgebildet ist.Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the gear (7) as a worm gear with the drive side arranged screw (23) is formed. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Drehrichtungsumkehr durch eine schaltbare Wechselradanordnung (17, 25) an Getriebe (7) gebildet wird.Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the means of reversing the direction of rotation by a switchable change wheel arrangement (17, 25) on the transmission (7) is formed. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel durch die Kolbenbrennkraftmaschine selbst gebildet wird, die über eine zwischengeschaltete schaltbare Kupplung (19) mit dem Getriebe (7) verbunden ist.Actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the drive means through the piston engine itself is formed, which is interposed switchable clutch (19) connected to the transmission (7) is. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (7) über eine berührungslos wirkende elektromagnetische Kupplung (19) antriebsseitig mit der Kolbenbrennkraftmaschine verbunden ist.Actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the transmission (7) via a non-contact acting electromagnetic clutch (19) on the drive side the piston internal combustion engine is connected. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zu betätigende Stellmittel als Einrichtung zur Veränderung des Brennraumvolumens der Zylinder der Kolbenbrennkraftmaschine durch Verlagerung der Kurbelwelle (2) ausgebildet ist.Actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the actuating means to be operated as a device to change the combustion chamber volume of the cylinders Piston engine by relocating the crankshaft (2) is formed.
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