LU92788B1 - Aktuator, insbesondere zum Ankoppeln an die Verstellwelle eines Verbrennuzngsmotors zum Einstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, der einen Antriebsmotor, ein dem Antriebsmotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das koaxiai zum Antriebsmotor angeordnet ist und ein Abtriebselement aufweist. Der Aktuator zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Aktuator als fertig montierte und funktionsfähige Baueinheit an ein mittels des Aktuators anzutreibendes System, das eine Antriebswelle aufweist, ankoppelbar ist, wobei eine drehstarre Verbindung des Abtriebselements mit der Antriebswelle herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen. (Fig. 1)

Description

Beschreibung

Titel: Aktuator, insbesondere zum Ankoppeln an die Verstellwelle eines Verbrennungsmotors zum Einstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, der einen Antriebsmotor, ein dem Antriebsmotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das koaxial zum Antriebsmotor angeordnet ist, und der ein Abtriebselement aufweist.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Aktuatorsystem mit einem solchen Aktuator und mit einem Sensor zum Messen einer Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Antriebssystem mit einem solchen Aktuator, der an einen Verbrennungsmotor des Antriebssystems zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors angekoppelt ist.

Aus DE 10 2011 116 952 Al ist ein Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Mehrzahl von drehbar auf Hubzapfen einer Kurbelwelle gelagerten Koppelgliedern und einer Mehrzahl von drehbar auf Hubzapfen einer Exzenterwelle gelagerten Anlenkpleueln, wobei jedes der Koppelglieder schwenkbar mit einem Kolbenpleuel eines Kolbens der Brennkraftmaschine und einem der Anlenkpleuel verbunden und die Drehwinkelstellung der Exzenterwelle mittels einer Stellvorrichtung innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereichs einstellbar ist, bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass die Exzenterwelle mittels einer Sperrvorrichtung in wenigstens einer Drehwinkelsperrstellung festsetzbar ist. Konkret wird vorgeschlagen, dass die Stellvorrichtung ein Getriebe mit einem auf der Exzenterwelle drehfest angeordneten Antriebsrad aufweist. Insbesondere ist das Getriebe ein Schneckengetriebe, wobei das Abtriebsrad als

Schneckenrad ausgebildet ist.

Aus EP 2 022 959 A2 ist eine Vorrichtung zum variablen Einstellen der Kompression bekannt, die einen Mehrgelenkskurbeltrieb aufweist und bei der eine Stellvorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Exzenterwelle eine Hebelanordnung umfasst. Über die Hebelanordnung kann die Exzenterwelle gedreht und damit eine gewünschte Drehwinkelstellung eingestellt werden. DE 10 2011 120 162 Al offenbart eine Verbrennungskraftmaschine mit einer variablen Verdichtung. Die Verbrennungskraftmaschine weist ein Zylinderkurbelgehäuse mit einer Mehrzahl an auf einer Kurbelwelle gelagerten und einen Hubkolben tragenden Pleuel auf. Die Kurbelwellenlagerung sind exzentrisch gelagert und miteinander drehtest verbunden. An einem der axial äußeren Kurbelwellenlager ist zumindest ein Zahnradsegment befestigt, wobei das Zahnrad zur Einleitung eines Drehmoments auf das Zahnradsegment zur Verstellung der exzentrischen Kurbelwellenlagerung einwirkt. Hierbei greift das Zahnrad senkrecht zu einer Drehachse einer Kurbelwelle und rechtwinklig zu einer Zylinderachse des Zylinderkurbelgehäuses in das Zahnradsegment. DE 10 2010 062 047 Al offenbart eine Vorrichtung zur Verminderung des Spiels in einem Getriebe, insbesondere in einem Getriebe zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis. EP 1 450 021 Al offenbart einen Hubkolbenmotor mit einem variablen Verdichtungsverhältnis. Die Vorrichtung offenbart auch ein Öl-Schmiersystem. In Abhängigkeit des Verdichtungsverhältnisses wird der Motor mittels des Öl-Schmiersystems mit Öl geschmiert. Die Einstellung des Verdichtungsverhältnisses und die Steuerung des Öldrucks erfolgt mittels einer elektronischen Motorkontrolleinheit.

Die bekannten Vorrichtungen sind nachteiliger Weise sehr aufwendig aufgebaut. Insbesondere ist es aufwendig, die Aktuatoren an einen Verbrennungsmotor anzukoppeln.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator anzugeben, der einfacher montiert werden kann.

Die Aufgabe wird durch einen Aktuator gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der gesamte Aktuator als fertig montierte und funktionsfähige Baueinheit an ein mittels des Aktuators anzutreibendes System, das eine Antriebswelle aufweist, ankoppelbar ist, wobei eine drehstarre Verbindung des Abtriebselements mit der Antriebswelle herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen.

Die Erfindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass der Aktuator als eigenständige, vom Hersteller fertig zusammengebaute und hinsichtlich einer ordnungsgemäßen Funktionsfähigkeit getestete Baueinheit vom Verwender mit einem anzutreibenden System gekoppelt werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft nicht notwendig, den Aktuator für das Ankoppeln an ein anzutreibendes System zu zerlegen, was zum einen den Montagevorgang an sich vereinfacht und darüber hinaus gewährleistet, dass der Aktuator in dem Zustand zum Einsatz kommt, in dem er hinsichtlich seiner Funktionsfähigkeit, insbesondere unmittelbar nach seiner Herstellung, getestet wurde.

Wie weiter unten noch im Detail beschrieben ist, kann das mittels des Aktuators anzutreibende System beispielsweise ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, sein, wobei der erfindungsgemäße Aktuator dazu dienen kann, den Expansionshub und/oder das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors einzustellen. Vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Aktuator als eigenständige und vollständig funktionsfähige Baueinheit an den Verbrennungsmotor angekoppelt und mit einer Verstellwelle des Verbrennungsmotors wirkverbunden werden, ohne dass der Monteur, der das Antriebssystem und/oder ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebssystem zusammenbaut, den Aktuator zuvor zerlegen und/oder in Einzelteilen an den Verbrennungsmotor montieren muss.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Aktuator eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle, die beispielsweise die Verstellwelle eines Verbrennungsmotors zum Einstellen des Expansionshubs und/oder das Verdichtungsverhältnisses sein kann, auf. Die Befestigungsschraube kann insbesondere ein metrisches Gewinde, beispielsweise ein M10-Gewinde, aufweisen. Das Abtriebselement kann, was weiter unten noch im Detail beschrieben ist, insbesondere ein Abtrieb des Getriebes sein, der insbesondere biegeweich und gleichzeitig torsionssteif ausgebildet ist.

Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Befestigungsschraube sowohl durch das Getriebe, als auch durch den Antriebsmotor verläuft. Alternativ oder zusätzlich können der Kopf der Befestigungsschraube und das Abtriebselement auf gegenüberliegenden Seiten des Aktuators angeordnet sein. Diese Ausführungen haben den besonderen Vorteil, dass das Abtriebselement auch dann zuverlässig an einer Antriebswelle eines anzutreibenden Systems befestigt werden kann, wenn ihr andere Elemente des Getriebes und/oder des Antriebsmotors vorgelagert sind, die ein direktes Erreichen des Abtriebselement verhindern.

Bei einer besonderen Ausführung weist der Aktuator einen Befestigungskanal auf, durch den hindurch eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle tührbar ist und/oder durch den hindurch ein Werkzeug zum Rotieren der Befestigungsschraube führbar ist. Bei einer solchen Ausführung kann beispielsweise auch eine Befestigungsschraube verwendet werden, die sich im montierten Zustand nicht durch den gesamten Aktuator erstreckt. Vielmehr ist es durchaus auch möglich, eine kürzere Befestigungsschraube, insbesondere eine Normschraube, zu verwenden. Eine solche Befestigungsschraube kann beispielsweise mit einem ausreichend langen Werkzeug bedient werden, dessen freies Ende beim Ankoppeln des Abtriebselements an die Antriebswelle des anzutreibenden Systems durch den Befestigungskanal bis zur Befestigungsschraube geführt wird.

Bei einer besonderen Ausführung ist der Befestigungskanal durch eine, insbesondere kreiszylinderförmige, Hülse begrenzt. Die Hülse kann zusätzlich auch die Funktion haben, den Befestigungskanal gegenüber unterschiedlichen Räumen des Aktuators, insbesondere gegenüber einem von Öl durchspülten Raum, abzugrenzen, was weiter unten noch im Detail erläutert ist. Insbesondere kann die Hülse eine oder mehrere Dichtflächen bereitstellen, die mit Dichtungen in Kontakt stehen, was ebenfalls weiter unten noch im Detail erläutert ist.

Die Hülse kann beispielsweise relativ zu einem Aktuatorgehäuse ortsfest angeordnet sein und insbesondere unmittelbar mit einem Aktuatorgehäuse verbunden sein. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass die Hülse relativ zum Abtriebselement ortsfest angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Hülse koaxial zum Getriebe und/oder koaxial zum Antriebsmotor angeordnet ist.

Bei einer besonderen Ausführung verläuft die Hülse sowohl durch das Getriebe, als auch durch den Antriebsmotor. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, das dass die Eingangsöffnung des Befestigungskanals und das Abtriebselement auf gegenüberliegenden

Seiten des Aktuators angeordnet sind.

Bei einer besonderen Ausführung ist die Befestigungsschraube koaxial und/oder auf der Mittelachse des Aktuators angeordnet. Eine solche Ausführung ermöglicht es vorteilhaft, die Komponenten des Aktuators, insbesondere den Antriebsmotor und das Getriebe, koaxial zueinander anzuordnen, was insgesamt eine kompakte Bauform ermöglicht.

Bei einer besonderen Ausführung ist die Befestigungsschraube dazu ausgebildet und angeordnet, im montierten Zustand des Aktuators an ein anzutreibendes System drehfest mit dem Abtriebselement verbunden zu sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungsschraube vorteilhaft dazu ausgebildet und angeordnet ist, insbesondere stirnseitig, in eine anzutreibende Antriebswelle eingeschraubt zu werden.

Beispielsweise kann die Befestigungsschraube einen vom Kopf axial beabstandeten Kragen aufweisen, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Abtriebselement an die anzutreibende Antriebswelle, insbesondere die Stirnseite der anzutreibenden Antriebswelle, zu pressen.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ragt die Befestigungsschraube im unmontierten Zustand des Aktuators aus einem Aktuatorgehäuse des Aktuators heraus, während sie im montierten Zustand, also wenn der Aktuator an ein anzutreibendes System angeschlossen ist, bündig mit dem Aktuatorgehäuse abschließt. Auf diese Weise kann der Monteur visuell überprüfen, ob die Anbindung des Aktuators korrekt erfolgt ist.

Unabhängig von der Ankopplung des Abtriebselements an die Antriebswelle des anzutreibenden Systems kann beispielsweise das Aktuatorgehäuse ein Befestigungselement oder mehrere Befestigungselemente zur Befestigung an dem anzutreibenden System, beispielsweise an einem Gehäuse des anzutreibenden Systems oder einem Motorblock, aufweisen. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Befestigungsöse, durch die eine Schraube geführt werden kann und/oder einen Flansch aufweisen.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist die Befestigungsschraube zur Ankopplung eines Sensors ausgebildet, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst. Die mit dem Abtriebselement mitdrehende Befestigungsschraube kann auf diese Weise die zusätzliche Funktion erfüllen, die Drehbewegung des Abtriebselements und damit die Drehbewegung der Antriebswelle des angetriebenen Systems an einen Sensor zu übertragen. Der Sensor kann insbesondere an den Kopf der Befestigungsschraube angekoppelt werden. Eine solche Ausführung ermöglicht es insbesondere, den Sensor außerhalb eines Aktuatorgehäuses des Aktuators, insbesondere an der Außenseite des Aktuatorgehäuses, anzuordnen. Ein derart angeordneter Sensor ist besonders einfach für Montage- und/oder Reparaturarbeiten zugänglich. Insbesondere ist es auch möglich, den Sensor anzubringen, nachdem der Aktuator an ein anzutreibendes System angekoppelt wurde.

Alternativ zu einer Befestigungsschraube kann auch vorgesehen sein, dass das Abtriebselement mittels einer Steckverbindung drehfest mit der Antriebswelle des anzutreibenden Systems, beispielsweise einer Verstellwelle eines Verbrennungsmotors, verbunden wird. Beispielsweise kann das Abtriebselement zwei außermittig angeordnete Bolzen aufweisen, die in zwei stirnseitige Passungen der anzutreibenden Welle eingreifen. Allerdings ist eine solche Lösung insoweit kritisch, als das Abtriebselement und die anzutreibende Antriebswelle ein axiales Spiel zueinander aufweisen können.

Wie bereits erwähnt, kann der Aktuator insbesondere an eine Verstellwelle eines Verbrennungsmotors angekoppelt sein, deren Drehstellung den Expansionshub und/oder das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors bestimmt. Zur Steuerung des Verbrennungsmotors ist es notwendig, dass die jeweils aktuelle Einstellung des Expansionshubs und/oder des Verdichtungsverhältnisses fortlaufend gemessen und überwacht wird. Hierzu beinhaltet der Verbrennungsmotor üblicher Weise einen eigenen Sensor, der die Drehstellung der Verstellwelle fortlaufend misst. Durch die oben beschriebene Ankopplung eines Sensors an den Aktuator, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst, kann - nach einem eigenständigen Erfindungsgedanken - vorteilhaft auf einen eigenen Sensor, der im Verbrennungsmotor angeordnet ist, verzichtet werden. Vielmehr können die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Verstellwelle zuverlässig mittels des an die Befestigungsschraube angekoppelten Sensors gemessen und überwacht werden. Insoweit kann vorteilhaft bei einem Antriebssystem, das einen Verbrennungsmotor, einen erfindungsgemäßen Aktuator sowie einen an die Befestigungsschraube angekoppelten Sensor aufweist, vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor keinen Sensor zum Messen der Drehstellung der Verstellwelle aufweist und/oder dass eine Steuerungsvorrichtung die jeweils aktuelle Einstellung des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors ausschließlich mittels des an die Befestigungsschraube angekoppelten Sensors ermittelt.

Es wäre zwar auch möglich, die Drehstellung des Abtriebselements und damit der Verstellwelle des Verbrennungsmotors indirekt dadurch zu messen, dass man die Umdrehungen des Antriebsmotors mittels eines Drehzahlsensors erfasst und über das Untersetzungsverhältnis des Getriebes auf die Winkelstellung des Abtriebselements zurückschließt. Dies wäre jedoch in der Praxis nicht ausreichend zuverlässig, weil auch dann ein Wert zurückgeliefert wird, wenn der Antriebsmotor zwar funktioniert, jedoch, beispielsweise aufgrund eines Defektes, kein Drehmoment an das Abtriebselement und/oder die Verstellwelle des Verbrennungsmotors übertragen wird. Dieses Problem besteht jedoch nicht, wenn direkt die Drehstellung und/oder die Anzahl der Umdrehungen der Befestigungsschraube gemessen werden.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung weist der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume auf, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass in einem der Räume das Getriebe und in dem anderen der Räume der Antriebsmotor oder wenigstens Teile des Antriebsmotors oder ein Drehzahlsensor, der die Drehstellung und/oder die Anzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle des Antriebsmotors misst, angeordnet sind. Der Drehzahlsensor kann insbesondere zusätzlich zu dem oben erwähnten Sensor, der die Drehstellung und/oder die Anzahl der Umdrehungen der Befestigungsschraube misst, vorhanden sein.

Der Aktuator kann zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweisen, von denen einer dazu ausgebildet und angeordnet ist, an ein Ölschmierungssystem, insbesondere ein Ölschmierungssystem des anzutreibenden Systems, angeschlossen zu werden. In diesem Raum können insbesondere das Getriebe oder wenigstens Teile des Getriebes angeordnet sein, was den Vorteil hat, dass eine ausreichende Schmierung des Getriebes sichergestellt ist.

Beispielsweise wenn das anzutreibende System als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, besteht das Problem, dass das unter Druck stehende Motorenöl oder die von ihm transportierten Schmutz- und Abriebpartikel, das bei einem PKW-Motor bis zu 5 bar aufweisen kann, auch in Bereiche des Aktuators gelangen könnte, wo es Schaden anrichten kann. Hierzu gehören insbesondere die Aktuatorelektronik und der Bereich des

Drehzahlsensors, der die Anzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle des Antriebsmotors und/oder die Winkelstellung der Abtriebswelle des Antriebsmotors erfasst. Aus diesem Grund kann vorteilhaft vorgesehen sein, diese Bereiche mittels Dichtungen zu schützen, wobei wenigstens eine Dichtung, insbesondere auch im Bereich der Befestigungsschraube, angeordnet sein kann, was nachfolgend erläutert ist.

Bei einer besonderen Ausführung weist der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume auf, wobei einer der Räume mit einem Gas, insbesondere mit Luft, gefüllt ist. In diesem Raum können sich insbesondere elektronische Bauteile, wie beispielsweise ein Drehzahlsensor, der die Drehstellung und/oder die Anzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle des Antriebsmotors misst, befinden. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass sich in diesem Raum der Antriebsmotor oder wenigstens Teile des Antriebsmotors befinden. Der andere der zwei Räume kann, wie oben beschrieben, vorteilhaft das Getriebe oder Teile des Getriebes beinhalten und/oder an ein Ölschmierungssystem angeschlossen sein.

Beispielsweise wenn der Aktuator in der Weise aufgebaut ist, dass sich in einem der Räume der Antriebsmotor und in dem anderen, mit Öl beaufschlagten Raum das triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe befindet, ist es notwendig, die Räume im Bereich der Abtriebswelle des Antriebsmotors und/oder im Bereich der Antriebswelle des Getriebes relativ zueinander abzudichten. Hierbei ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass die Dichtung zwischen Bauteilen angeordnet sein muss, die sich im Betrieb relativ zueinander mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Insoweit sind die Räume bei einer besonderen Ausführung mittels wenigstens einer Dichtung relativ zueinander abgedichtet, die als nichtschleifende Dichtung und/oder als dynamische Dichtung und/oder als rotatorische Dichtung und/oder als Spaltdichtung und/oder als Dichtung, die zum Abdichten einen Zentrifugaleffekt nutzt, und/oder als

Labyrinthelichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Dichtung trotz der Relativbewegung eine ausreichend hohe Lebensdauer aufweist.

Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Dichtung einerseits an der Befestigungsschraube anliegt und/oder mit der Befestigungsschraube zusammenwirkt und andererseits an der Innenseite einer Hohlwelle anliegt und/oder mit einer Hohlwelle zusammenwirkt. Die Hohlwelle kann insbesondere die Antriebswelle des Getriebes und/oder die Abtriebswelle des Antriebsmotors sein. Es ist alternativ auch möglich, dass die Hohlwelle drehfest mit einer Antriebswelle des Getriebes oder einer Abtriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist. Die Dichtung kann insbesondere an der Innenseite einer Hohlwelle anliegen und/oder mit einer Hohlwelle Zusammenwirken, die drehfest mit einem Wellengenerator des als Spanungswellengetriebe ausgebildeten Getriebes verbunden ist.

Um eine ringförmige Dichtung montieren zu können, kann die Befestigungsschraube im Dichtungsbereich eine Durchmesserverdickung aufweisen, wobei der Durchmesser dort größer oder gleich dem Durchmesser des Kopfs der Befestigungsschraube ist. Auf diese Weise kann die Befestigungsschraube mit samt der Dichtung beim Zusammensetzen von Antriebsmotor und Getriebe montiert werden; nämlich insbesondere der Kopf der Befestigungsschraube durch die Dichtung gesteckt werden. Alternativ könnte eine mehrteilige Dichtung, beispielsweise eine aus zwei Halbsegmenten zusammensetzbare Dichtung, verwendet werden.

Die Verwendung einer Hohlwelle hat den besonderen Vorteil, dass durch das Innere der Hohlwelle die Befestigungsschraube, insbesondere der Schaft der Befestigungsschraube, verlaufen kann.

Wie bereits erwähnt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Aktuator einen Befestigungskanal bereitstellt, der, insbesondere radial, von einer Hülse begrenzt ist. Auch bei einer solchen Ausführung ist es möglich, dass der Aktuator, wie oben beschrieben, zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist. Zur Abdichtung der Räume gegeneinander kann wenigstens eine Dichtung vorgesehen sein, in die an der Hülse, insbesondere an der Außenseite oder der Stirnseite der Hülse, anliegt und/oder mit der Hülse zusammenwirkt. Wenn eine Dichtung einerseits zwischen der Abtriebswelle des Antriebsmotors und/oder der Antriebswelle des Getriebes und der Hülse andererseits angeordnet ist, ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass die Dichtung zwischen Bauteilen angeordnet ist, die sich im Betrieb relativ zueinander mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Insoweit ist es von Vorteil eine Dichtung zu verwenden, die als nichtschleifende Dichtung und/oder als dynamische Dichtung und/oder als rotatorische Dichtung und/oder als Spaltdichtung und/oder als Dichtung, die zum Abdichten einen Zentrifugaleffekt nutzt, und/oder als Labyrinthdichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Dichtung trotz der Relativbewegung eine ausreichend hohe Lebensdauer aufweist.

Unabhängig von der oben beschrieben Dichtung, die unterschiedliche Räume des Aktuators gegeneinander abdichtet, kann vorteilhaft eine Gehäusedichtung vorhanden sein, die das Aktuatorgehäuse, insbesondere den mit Gas gefüllten Raum des Aktuators, gegenüber dem den Aktuator umgebenen Raum abdichtet. Auf diese Weise ist vorteilhaft beispielsweise verhindert, dass Schmutz in den mit Gas gefüllten Raum des Aktuators eindringt. Insbesondere kann die Gehäusedichtung einerseits an einem Aktuatorgehäuse des Aktuators anliegen und/oder mit einem Aktuatorgehäuse des Aktuators Zusammenwirken und andererseits an der Befestigungsschraube, insbesondere an dem Kopf der Befestigungsschraube, anliegen und/oder mit der Befestigungsschraube, insbesondere mit dem Kopf der Befestigungsschraube, Zusammenwirken.

Beispielsweise kann eine Gehäusedichtung im Bereich des Kopfes der

Befestigungsschraube vorgesehen sein, die zwischen dem Kopf und dem Aktuatorgehäuse abdichtet. Hierbei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass der Kopf der Befestigungsschraube nur kleine und langsame Drehwinkel relativ zum Aktuatorgehäuse ausführt. Daher kann hier insbesondere auch eine schleifende Dichtung verwendet werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung stellt die Befestigungsschraube, insbesondere im Bereich des Schaftes und/oder im Bereich des Kopfes, wenigstens eine Dichtungsfläche für die Dichtung und/oder die Gehäusedichtung bereit. Vorzugsweise weist die Befestigungsschraube im Bereich der Dichtungsfläche kein Gewinde auf. Insoweit erfüllt die Befestigungsschraube - nach einem unabhängigen Erfindungsgedanken - nicht nur die Funktion, eine Ankopplung des Abtriebselements an die Verstellwelle des Verbrennungsmotors zu ermöglichen, sondern auch die Funktion, Teil eines Dichtungssystems oder mehrerer Dichtungssysteme zu sein.

Nach einem ganz besonderen eigenständigen Erfindungsgedanken kann die Befestigungsschraube vorteilhaft derart ausgebildet und derart angeordnet sein, dass sie nicht entnommen werden kann, ohne hierfür Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören. Dies insbesondere auch dann, wenn der Aktuator noch nicht an ein anzutreibendes System angekoppelt ist. Auf diese Weise ist vermieden, dass die Befestigungsschraube, beispielsweise beim Transport vom Hersteller des Aktuators zu einem Verwender, der den Aktuator an einen Verbrennungsmotor angekoppelt, versehentlich verloren geht. Das verliersichere Anordnen der Befestigungsschraube kann beispielsweise durch einen Kragen erreicht sein, der die axiale Beweglichkeit der Befestigungsschraube begrenzt. Beispielsweise kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kragen bei einer Verschiebung der durch eine Hohlwelle verlaufenden Befestigungsschraube in Richtung auf den Antriebsmotor an einer Verengung der Hohlwelle - und bei einer

Verschiebung in entgegengesetzter Richtung an dem Abtriebselement anschlägt. Bei dem Kragen kann es sich insbesondere um den bereits oben erwähnten Kragen handeln, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Abtriebselement an die anzutreibende Antriebswelle, insbesondere die Stirnseite der anzutreibenden Antriebswelle, zu pressen.

Der Kragen kann einstückig zusammen mit der Befestigungsschraube oder wenigstens mit dem Schaft der Befestigungsschraube hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Kragen als eigenständig hergestelltes Bauteil, beispielsweise als Clip oder Scheibe, insbesondere unlösbar an der Befestigungsschraube angebracht wird.

Das Getriebe kann vorteilhaft als Spannungswellengetriebe ausgebildet sein. Insbesondere kann das Getriebe vorteilhaft als Spannungswellengetriebe in Form eines Ringgetriebes ausgebildet sein. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Abtriebselement ein innenverzahntes Hohlrad aufweist.

Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, dass das Getriebe von einer anderen Getriebeart ist. Beispielsweise kann das Getriebe auch als Planetengetriebe ausgebildet sein.

Es wurde jedoch erkannt, dass sich die bei Ankopplung eines Aktuators an ein Ankoppelende einer anzutreibenden Welle, das in radialer und/oder axialer Richtung Schwingungsbewegungen, wie beispielsweise Taumelbewegungen, ausführt, auftretenden Kräfte und Drehmomente besonders nachteilig auswirken, je größer das Spiel des Getriebes ist. Es wurde daher weiter erkannt, dass die grundsätzliche Verwendung eines Spannungswellengetriebes, das naturgemäß spielfrei ist, für derartige Anwendungen, zu denen auch die Ankopplung an eine Verstellwelle eines Verbrennungsmotors zum Einstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses gehört, besonders vorteilhaft ist.

Ein Spannungswellengetriebe ist zumeist in der Weise aufgebaut, dass es ein starres, kreisförmiges und innenverzahntes Hohlrad, das als Circularspline bezeichnet wird, und ein radialflexibles außenverzahntes Zahnrad, das im Inneren des starren innenverzahnten Hohlrades angeordnet ist und als Flexspline bezeichnet wird, aufweist. In dem außenverzahnten Zahnrad ist ein zumeist elliptischer Wellengenerator mittels eines Wälzlagers drehbar angeordnet, der das radialflexible außenverzahnte Zahnrad zu einer elliptischen Form verformt, um die Verzahnungen des innenverzahnten Zahnrades und des radialflexiblen außenverzahnten Zahnrades an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse miteinander in Eingriff zu bringen.

Insbesondere kann als Getriebe vorteilhaft ein Spannungswellengetriebe mit einem Wellengenerator, einem außenverzahnten Flexspline und einem innenverzahnten, mit dem Flexspline in Zahneingriff stehenden Hohlrad verwendet werden. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Spannungswellengetriebe zum Übertragen eines Drehmomentes auf eine anzutreibende Welle, deren Ankoppelende fremdangetrieben eine axiale und/oder radiale Bewegung ausführt, ein das Hohlrad aufweisendes Abtriebselement beinhaltet, das torsionssteif und gleichzeitig biegeweich ausgebildet ist und die übrigen Teile des Aktuators von der fremdangetrieben axialen und/oder radialen Bewegung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entkoppelt. Insbesondere kann das Abtreibeelement vorteilhaft eine torsionssteif und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke aufweisen.

Zusätzlich zur Spielfreiheit, die im Wesentlichen das Spannungswellengetriebe selbst vor einer Beschädigung schützt, werden durch die vorzugsweise biegeweiche und torsionssteife, topfförmige Abtriebsglocke des Abtriebselements insbesondere die übrigen Teile des Aktuators nachhaltig vor einer Beschädigung durch radiale und/oder axiale Schwingungsbewegungen, insbesondere Taumelbewegungen, des

Ankoppelendes der Welle, an die der Aktuator angekoppelt ist, geschützt.

Das Abtriebselement kann vorteilhaft eine Abtriebswelle aufweisen. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Abtriebswelle mittels der Befestigungsschraube an der anzutreibenden Welle des mittels des Aktuators anzutreibenden Systems befestigt wird. Hierzu kann die Abtriebswelle eine, insbesondere koaxiale und/oder mittige Durchgangsbohrung aufweisen, durch die die Befestigungsschraube verläuft, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Abtriebswelle zwischen einem Kragen der Befestigungsschraube und der anzutreibenden Welle eingeklemmt wird.

Vorzugsweise ist das Hohlrad mittels einer Hohlradlageranordnung relativ zu einem Gehäuse und/oder der Symmetrieachse des Spannungswellengetriebes drehbar, jedoch ortsfest gelagert.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Abtriebsglocke“ ein Bauteil verstanden, das dazu geeignet und angeordnet ist, ein Drehmoment von dem Hohlrad auf eine Abtriebswelle des Getriebes zu übertragen, wobei die Abtriebsglocke nicht notwendigerweise die Form einer klassischen Glocke, wie beispielsweise einer Kirchenglocke, aufzuweisen braucht. Beispielsweise kann die auch topfförmig und/oder asymmetrisch ausgebildet sein. Die Abtriebsglocke muss nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Abtriebsglocke auch mehrere, zumindest teilweise radial angeordnete Speichen aufweisen. Insbesondere muss die Abtriebsglocke nicht notwendiger Weise eine geschlossene Wandung aufweisen. Jedoch ist eine rotationssymmetrische Ausführung der Abtriebsglocke, insbesondere in Form eines Topfes oder in einer klassische Glockenform, besonders vorteilhaft, da bei einer derartige Ausführung eine Unwucht vermieden ist und die aufzunehmenden radialen und/oder axialen Kräfte unabhängig von der Drehstellung stets dieselbe Verformung hervorrufen.

Durch das biegeweiche und torsionssteife Abtriebselement, das beispielsweise eine vorzugsweise biegeweiche und torsionssteife, topfförmige Abtriebsglocke beinhaltet kann, in Kombination mit der ortsfesten Lagerung des Hohlrades, werden der Flexspline, sowie der Wellengenerator und/oder ein Dynamicspline und/oder eine Hohlradlagerung wirkungsvoll von den radialen und/oder axialen Bewegungen, insbesondere Taumelbewegungen, die die Antriebswelle des angekoppelten Systems, insbesondere eine Verstellwelle zum Einstellen des Expansionshubes und/oder das Verdichtungsverhältnisses, ausführt, zumindest weitgehend, entkoppelt, ohne dass die spielfreie Übertragbarkeit eines Drehmomentes von dem Spannungswellengetriebe auf die Antriebswelle nachteilig beeinflusst wird. Die Hohlradlagerung, die insbesondere als Gleitlager ausgeführt sein kann, muss daher allenfalls einen kleinen Restanteil der radialen und/oder axialen Bewegungen, insbesondere Taumelbewegungen, aufnehmen.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung sind ein Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und ein Antriebsbauteii des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet, die drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und das Antriebsbauteil des Getriebes mittels wenigstens eines Klemmbauteils drehfest miteinander verbunden sind. Das Klemmbauteil kann beispielsweise als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring und/oder als gewelltes Zylinderfederrohr ausgebildet sein. Eine solche Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass der Antriebsmotor und das Getriebe getrennt voneinander, insbesondere in unterschiedlichen Fertigungslinien, hergestellt werden können, was den Herstellungsprozess des Aktuators insgesamt effizienter macht. Beispielsweise kann ein Antriebsbauteil des Getriebes, insbesondere der Wellengenerator, eine Ausnehmung aufweisen, in die das Abtriebsbauteil des Antriebsmotors, nämlich eine

Abtriebswelle sowie das Klemmbauteil eingesteckt und so reibschlüssig miteinander verbunden werden. Eine besonders gute Klemmwirkung, bei der ein Durchrutschen sicher verhindert ist und die dennoch einfach montierbar ist, weist eine Ausführung auf, bei der zur drehstarren Ankopplung der Abtriebswelle des Antriebes mehrere Klemmbauteile mechanisch parallel geschaltet sind.

Wie bereits erwähnt, ist ein Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und/oder einen Personenkraftwagen, von besonderem Vorteil, das einen Verbrennungsmotor und einen an den Verbrennungsmotor angekoppelten, erfindungsgemäßen Aktuator zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors aufweist. Hierbei kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor eine Verstellwelle aufweist, wobei durch Verändern der Drehstellung der Verstellwelle der Expansionshub und/oder das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors veränderbar ist und wobei das Abtriebselement drehfest mit der Verstellwelle verbunden ist und/oder koaxial zur Verstellwelle angeordnet ist. Wie ebenfalls bereits erwähnt kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor keinen Sensor zum Messen der Drehstellung der Verstellwelle aufweist, und/oder dass eine Steuerungsvorrichtung die jeweils aktuelle Einstellung des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors ausschließlich mittels eines unmittelbar an den Aktuator angekoppelten Sensors ermittelt. Darüber hinaus kann der Aktuator vorteilhaft, zumindest teilweise, an das Ölversorgungssystem des Verbrennungsmotors angeschlossen sein.

Von ganz besonderem Vorteil ist ein Kraftfahrzeug, das einen erfindungsgemäßen Aktuator und/oder ein erfindungsgemäßes Antriebssystem beinhaltet.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuatorsystems mit einem Aktuator mit einem Sensor,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators, und

Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1 der einen Antriebsmotor 2 mit einem Rotor 3 und einem Stator 4 beinhaltet. Außerdem beinhaltet der Aktuator 1 ein dem Antriebsmotor 2 triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe 5, das koaxial zum Antriebsmotor 2 angeordnet ist und das ein Abtriebselement 6 aufweist. Der Rotor 3 ist drehfest mit einer Hohlwelle 7 verbunden, die als Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 fungiert und einen Wellengenerator 8 des als Spannungswellengetriebe ausgebildeten Getriebes 5 antreibt und einstückig mit diesem verbunden ist. Die Hohlwelle 7 ist mittels zweier Wälzlager 18 drehbar gelagert.

Das Spannungswellengetriebe weist einen außenverzahnten, ringförmigen

Flexspline 9 auf. Der Wellengenerator 8 ist mittels zweier Wälzlager 10, 11 drehbar in dem ringförmigen Flexspline 9 gelagert und verformt diesen in eine ovale Form derart, dass der Flexspline 9 mit seiner Außenverzahnung sowohl in die Innenverzahnung eines ersten Hohlrades, nämlich eines Dynamicsplines 12, als auch in die Innenverzahnung eines zweiten Hohlrades, nämlich eines Circularsplines 13, eingreift. Der Dynamicspline 12 ist drehtest in einem Aktuatorgehäuse 14 befestigt.

Das Spannungswellengetriebe weist ein Abtriebselement 6 auf, das den Circularspline 13 und eine mit diesem drehfest verbundene topfförmige Abtriebsglocke 16, sowie eine Abtriebswelle 17 aufweist. Die Abtriebsglocke 16 ist einstückig gemeinsam mit dem Circularspline 13 und der Abtriebswelle 17 hergestellt. Die Abtriebsglocke 16 ist biegeweich und gleichzeitig torsionssteif ausgebildet.

Der gesamte Aktuator 1 ist als fertig montierte und funktionsfähige Baueinheit an ein mittels des Aktuators 1 anzutreibendes System 19, das eine Antriebswelle 20 aufweist, ankoppelbar, wobei eine drehstarre Verbindung des Abtriebselements 6 mit der Antriebswelle 20 herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen. Die Antriebswelle 20 kann beispielsweise eine Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors sein.

Der Aktuator weist eine Befestigungsschraube 21 zum Befestigen des Abtriebselements 6 an die mittels des Aktuators 1 anzutreibende Antriebswelle 20 auf. Die Befestigungsschraube 21 weist ein Gewinde 15 auf und ist stirnseitig in eine Gewindebohrung 29 der Antriebswelle 20 eingeschraubt, wodurch die Abtriebswelle 17 des Abtriebselements 6 zwischen einem Kragen 28 und der Stirnseite der Antriebswelle 20 eingeklemmt ist.

Die Befestigungsschraube 21 ist mittig und koaxial sowohl zu dem Getriebe 5, als auch zu dem Antriebsmotor 2 angeordnet und verläuft sowohl durch das Getriebe 5, als auch durch den Antriebsmotor 2. Der Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 und das Abtriebselement 6 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Aktuators angeordnet.

Der Aktuator 1 weist zwei relativ zueinander abgedichtete Räume auf, wobei in einem der Räume das Getriebe 5 und in dem anderen der Räume der Antriebsmotor 2 sowie ein Drehzahlsensor 23, der die Drehstellung und/oder die Anzahl der Umdrehungen der Hohlwelle 7 des Antriebsmotors 2 misst, angeordnet sind. Der Raum des Aktuatorsl, in dem das Getriebe 5 angeordnet ist, ist dazu ausgebildet und angeordnet, an ein Ölschmierungssystem, insbesondere ein Ölschmierungssystem des anzutreibenden Systems 19, angeschlossen zu werden. Der Raum, in dem das Getriebe 5 angeordnet ist, ist mittels einer ersten Dichtung 24 und mittels einer zweiten Dichtung 25 relativ zu dem Raum, in dem der Antriebsmotor 2 sowie ein Drehzahlsensor 23 angeordnet ist, abgedichtet. Die Dichtungen sind als nichtschleifende Dichtungen ausgebildet um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass sie jeweils mit Bauteilen in Kontakt stehen, die sich relativ zueinander mit großer Geschwindigkeit bewegen. Die erste Dichtung 24 befindet sich räumlich zwischen dem Wellengenerator 8 und einer Trennwand 26.

Die zweite Dichtung 25 liegt einerseits an der Befestigungsschraube 21 und andererseits an der Innenseite der Hohlwelle 7 an. Im Bereich der zweiten Dichtung 25 weist die Befestigungsschraube 21 eine Durchmesserverdickung 27 auf, so dass die zweite Dichtung 25 einen so großen Innendurchmesser aufweisen kann, dass der Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 beim Zusammenbau des Aktuators 1 durch die zweite Dichtung 25 hindurch gesteckt werden kann.

Unabhängig von den oben beschrieben Dichtungen 24, 25, die die unterschiedliche Räume des Aktuators gegeneinander abdichten, ist eine Gehäusedichtung 30 vorhanden, die das Aktuatorgehäuse 14 gegenüber dem den Aktuator 1 umgebenen Raum abdichtet. Die Gehäusedichtung 30 liegt einerseits an einem Aktuatorgehäuse 14 und andererseits an dem Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 an. Hierbei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass der Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 nur kleine und langsame Drehwinkel relativ zum Aktuatorgehäuse 14 ausführt. Daher kann als Gehäusedichtung 30 insbesondere auch eine schleifende Dichtung verwendet werden.

Die Befestigungsschraube 21 ist derart ausgebildet und in dem Aktuator 1 angeordnet, dass sie nicht aus dem Aktuator 1 entnommen werden kann, ohne hierfür Teile des Aktuators 1 zu demontieren oder zu zerstören. Dies insbesondere auch dann, wenn der Aktuator 1 noch nicht an ein anzutreibendes System 19 angekoppelt ist. Das verliersichere Anordnen der Befestigungsschraube 21 ist insbesondere durch den Kragen 28 erreicht sein, der die axiale Beweglichkeit der Befestigungsschraube 21 begrenzt. Wenn der Aktuator 1 noch nicht an ein anzutreibendes System 19 angekoppelt ist, schlägt der Kragen 28 bei einer Verschiebung Befestigungsschraube 21 in Richtung auf den Antriebsmotor 2 an einer Verengung 31 der Hohlwelle 7 an, während er bei einer Verschiebung in entgegengesetzter Richtung an dem Abtriebselement 6 anschlägt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuatorsystems mit einem Aktuator 1 wie er in Figur 1 dargestellt ist und mit einem Sensor 32 der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube 21 relativ zu dem Aktuatorgehäuse 14 misst. Der Sensor 32 ist an den Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 angekoppelt und dessen Gehäuse 33 an dem Aktuatorgehäuse 14 befestigt. Insbesondere kann an dem Kopf 22 ein magnetisches Geberelement 34 befestigt sein, dessen Drehstellung von einem Detektorelement 35 des Sensors 32 erfasst wird. Die mit dem

Abtriebselement 6 mitdrehende Befestigungsschraube 21 erfüllt auf diese Weise die zusätzliche Funktion, die Drehbewegung des Abtriebselements 6 und damit die Drehbewegung der Antriebswelle 20 des angetriebenen Systems 19 an den Sensor 32 zu übertragen.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems, insbesondere für ein Kraftfahrzeug und/oder einen Personenkraftwagen, das einen Verbrennungsmotor 36 und einen an den Verbrennungsmotor 36 angekoppelten, erfindungsgemäßen Aktuator 1 zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors 36 aufweist.

An die Befestigungsschraube 21 ist ein Sensor 32 angeordnet, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der der Befestigungsschraube 21 und damit einer angekoppelten Verstellwelle 37 relativ zu dem Aktuatorgehäuse 14 misst und den Messwert an eine elektronische Steuerungsvorrichtung 38 übermittelt. Die Steuerungsvorrichtung 38 steuert unter Berücksichtigung des übermittelten Messwertes weitere Einstellungen des Verbrennungsmotors, wie beispielsweise den Zündzeitpunkt und/oder die Nockenwelleneinstellung. Die mit der Verstellwelle 37 mitdrehende Befestigungsschraube 21 erfüllt die zusätzliche Funktion, die Drehbewegung des Abtriebselements und damit die Drehbewegung der Verstellwelle an den Sensor 32 zu übertragen.

Durch die oben beschriebene Ankopplung des Sensors 32 an den Aktuator 1, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der der Befestigungsschraube 21 relativ zu dem Aktuatorgehäuse 14 misst, kann vorteilhaft auf einen eigenen Sensor, der im Verbrennungsmotor 36 angeordnet ist, verzichtet werden. Insoweit kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor 36 keinen eigenen Sensor zum Messen der Drehstellung der Verstellwelle 37 aufweist und dass die

Steuerungsvorrichtung 38 die jeweils aktuelle Einstellung des

Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors 36 ausschließlich mittels des an die

Befestigungsschraube 21 angekoppelten Sensors ermittelt.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Aktuator 1 einen Befestigungskanal 39 auf, durch den hindurch eine Befestigungsschraube 21 zu dem Abtriebselements 6 führbar ist. Außerdem kann durch den Befestigungskanal 39 ein Werkzeug zum Rotieren der Befestigungsschraube 21 eingeführt werden. Bei dieser Ausführung erstreckt sich die Befestigungsschraube 21 im montierten Zustand nicht durch den gesamten Aktuator 1. Vielmehr ist die Befestigungsschraube 21 kürzer ausgeführt, als die Befestigungsschraube 21 des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels. Insbesondere kann die Befestigungsschraube 21 als Normschraube ausgebildet sein. Zwischen dem Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 und der Abtriebswelle 17 ist eine, insbesondere genormte, Unterlegscheibe 40 angeordnet.

Die Befestigungsschraube 21 kann mit einem ausreichend langen Werkzeug bedient werden, dessen freies Ende beim Ankoppeln des Abtriebselements 6 an die Antriebswelle 20 des anzutreibenden Systems 19 durch den Befestigungskanal 39 bis zum Kopf 22 der Befestigungsschraube 21 geführt wird.

Der Befestigungskanal 39 ist durch eine kreiszylinderförmige Hülse 41 begrenzt. Die Hülse hat zusätzlich auch die Funktion, den Befestigungskanal 39 gegenüber unterschiedlichen Räumen des Aktuators 1 abzugrenzen. Die Hülse 41 stellt außenseitig und stirnseitig jeweils eine Dichtfläche bereit. An der stirnseitigen Dichtfläche liegt eine erste Dichtung 42 an, die außerdem mit dem Abtriebselement 6 in Kontakt steht. An der außenseitigen Dichtfläche liegt eine zweite Dichtung 43, die außerdem mit der Hohlwelle 7 in Kontakt steht und die vorzugsweise als nichtschleifende Dichtung ausgebildet ist.

Die Hülse 41 ist relativ zu einem Aktuatorgehäuse 14 ortsfest angeordnet und unmittelbar mit dem Aktuatorgehäuse 14 verbunden. Die Hülse 41 verläuft sowohl durch das Getriebe 5, als auch durch den Antriebsmotor 2, wobei die Eingangsöffnung 44 des Befestigungskanals 39 und das Abtriebselement 6 auf gegenüberliegenden Seiten des Aktuators 1 angeordnet sind. Die Eingangsöffnung 44 des Befestigungskanals 39 ist mit einem abnehmbaren Deckel 45 verschlossen.

Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1. Bei dieser Ausführung sind die Hohlwelle 7, als Abtriebsbauteil des Antriebsmotors 2, und der Wellengenerator 8 als separat hergestellte Bauteile ausgebildet, die drehfest miteinander verbunden sind. Der Wellengenerator 8 weist eine mittige Ausnehmung auf, in die Hohlwelle 7 mit Hilfe eines Klemmbauteils 46 reibschlüssig und drehfest eingefügt ist. Das Klemmbauteil 46 kann beispielsweise als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring und/oder als gewelltes Zylinderfederrohr ausgebildet sein.

Fig. 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1, das dem in Fig. 1 gezeigten, ersten Ausführungsbeispiel ähnelt. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle 7 mit einem ersten gedichteten Lager 47 rotierbar gelagert, die die bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorhandene erste Dichtung 24 hinsichtlich der Dichtungsfunktion ersetzt. Außerdem weist die Befestigungsschraube 21 nicht die Durchmesserverdickung 27 auf, die die Befestigungsschraube 21 des ersten Ausführungsbeispiel aufweist. Auch ist die zweite Dichtung 25 nicht vorhanden. Vielmehr ist die Befestigungsschraube 21 mittels eines zweiten gedichteten Lagers 48 rotierbar relativ zu der Hohlwelle 7 gelagert, so dass das zweite gedichtete Lager 48 die Dichtungsfunktion übernimmt, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel die zweite Dichtung 25 ausübt.

Bezuqszeichenliste: 1 Aktuator 2 Antriebsmotor 3 Rotor 4 Stator 5 Getriebe 6 Abtriebselement 7 Hohlwelle 8 Wellengenerator 9 Flexspline 10 Wälzlager 11 Wälzlager 12 Dynamicspline 13 Circularspline 14 Aktuatorgehäuse 15 Gewinde 16 Abtriebsglocke 17 Abtriebswelle 18 Wälzlager 19 anzutreibendes System 20 Antriebswelle 21 Befestigungsschraube 22 Kopf 23 Drehzahlsensor 24 erste Dichtung 25 zweite Dichtung 26 Trennwand 27 Durchmesserverdickung 28 Kragen 29 Gewindebohrung 30 Gehäusedichtung 31 Verengung 32 Sensor 33 Gehäuse des Sensors 32 34 Geberelement 35 Detektorelement 36 Verbrennungsmotor 37 Verstellwelle 38 Steuerungsvorrichtung 39 Befestigungskanal 40 Unterlegscheibe 41 Hülse 42 erste Dichtung 43 zweite Dichtung 44 Eingangsöffnung 45 Deckel 46 Klemmbauteil 47 erstes gedichtetes Lager 48 zweites gedichtetes Lager

Claims (22)

1. Aktuator, der einen Antriebsmotor, ein dem Antriebsmotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das koaxial zum Antriebsmotor angeordnet ist, und der ein Abtriebselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Aktuator als fertig montierte und funktionsfähige Baueinheit an ein mittels des Aktuators anzutreibendes System, das eine Antriebswelle aufweist, ankoppelbar ist, wobei eine drehstarre Verbindung des Abtriebselements mit der Antriebswelle herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen.

2. Aktuator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a. eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle, und/oder durch b. eine Befestigungsschraube, die sowohl durch das Getriebe, als auch durch den Antriebsmotor verläuft, zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle, und/oder durch c. eine koaxial und/oder auf der Mittelachse angeordnete Befestigungsschraube, die sowohl durch das Getriebe, als auch durch den Antriebsmotor verläuft, zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle und/oder durch d. eine Befestigungsschraube, wobei der Kopf der Befestigungsschraube und das Abtriebselement auf gegenüberliegenden Seiten des Aktuators angeordnet sind.

3. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, durch den hindurch eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle führbar ist und/oder durch den hindurch ein Werkzeug zum Rotieren der Befestigungsschraube führbar ist, und/oder dass b. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, der durch eine, insbesondere kreiszylinderförmige, Hülse begrenzt ist, und/oder dass c. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, der durch eine relativ zum Aktuatorgehäuse ortsfeste oder relativ zum Abtriebselement ortsfeste Hülse begrenzt ist, und/oder dass d. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, der radial durch eine koaxial zum Getriebe und/oder koaxial zum Antriebsmotor ausgerichtete Hülse begrenzt ist, und/oder dass e. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, der sowohl durch das Getriebe, als auch durch den Antriebsmotor verläuft, und/oder dass f. der Aktuator einen Befestigungskanal aufweist, wobei dessen Eingangsöffnung und das Abtriebselement auf gegenüberliegenden Seiten des Aktuators angeordnet sind.

4. Aktuator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Befestigungsschraube dazu ausgebildet und angeordnet ist, im montierten Zustand des Aktuators an ein anzutreibendes System drehfest mit dem Abtriebselement verbunden zu sein, und/oder dass b. die Befestigungsschraube dazu ausgebildet und angeordnet ist, insbesondere stirnseitig, in eine anzutreibende Antriebswelle eingeschraubt zu werden, und/oder dass c. die Befestigungsschraube einen von Kopf axial beabstandeten Kragen aufweist, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Abtriebselement an die anzutreibende Antriebswelle, insbesondere die Stirnseite der anzutreibenden Antriebswelle, zu pressen.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube im unmontiertem Zustand des Aktuators aus einem Aktuatorgehäuse des Aktuators herausragt und/oder im montierten Zustand des Aktuators an ein anzutreibendes System bündig mit dem Aktuatorgehäuse abschließt.

6. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Befestigungsschraube zur Ankopplung eines Sensors ausgebildet ist, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst, oder dass b. der Kopf der Befestigungsschraube zur Ankopplung eines Sensors ausgebildet ist, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst.

7. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass α. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, und/oder dass b. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei in einem der Räume das Getriebe und in dem anderen der Räume der Antriebsmotor oder wenigstens Teile des Antriebsmotors oder ein Drehzahlsensor angeordnet sind, und/oder dass c. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume dazu ausgebildet und angeordnet ist, an ein Ölschmierungssystem angeschlossen zu werden, und/oder dass d. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume dazu ausgebildet und angeordnet ist, an ein Ölschmierungssystem des anzutreibenden Systems angeschlossen zu werden, und/oder dass e. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume mit Öl und der andere mit einem Gas, insbesondere mit Luft, gefüllt ist.

8. Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Räume mittels wenigstens einer Dichtung relativ zueinander abgedichtet sind, die als nichtschleifende Dichtung und/oder als dynamische Dichtung und/oder als rotatorische Dichtung und/oder als Spaltdichtung und/oder als Dichtung, die zum Abdichten einen Zentrifugaleffekt nutzt, und/oder als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.

9. Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass α. die Dichtung an der Befestigungsschraube anliegt und/oder mit der Befestigungsschraube zusammenwirkt, und/oder dass b. die Dichtung an der Innenseite einer Hohlwelle anliegt und/oder mit einer Hohlwelle zusammenwirkt, und/oder dass c. die Dichtung an der Innenseite einer Hohlwelle anliegt und/oder mit einer Hohlwelle zusammenwirkt, die eine Antriebswelle des Getriebes und/oder eine Abtriebswelle des Antriebsmotors ist oder die drehfest mit einer Antriebswelle des Getriebes oder einer Abtriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist, und/oder dass d. die Dichtung an der Innenseite einer Hohlwelle anliegt und/oder mit einer Hohlwelle zusammenwirkt, die drehtest mit einem Wellengenerator des als Spanungswellengetriebe ausgebildeten Getriebes verbunden ist, und/oder dass e. die Dichtung an einer, insbesondere koaxial ausgerichteten, Hülse anliegt und/oder mit einer Hülse zusammenwirkt, die einen Befestigungskanal umgibt, durch den hindurch eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Abtriebselements an eine mittels des Aktuators anzutreibende Antriebswelle führbar ist und durch den hindurch ein Werkzeug zum Rotieren der Befestigungsschraube führbar ist.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. eine Gehäusedichtung vorhanden ist, die einerseits an einem Aktuatorgehäuse des Aktuators anliegt und/oder einem Aktuatorgehäuse des Aktuators zusammen wirkt, und die andererseits an der Befestigungsschraube anliegt und/oder mit der Befestigungsschraube zusammen wirkt, und/oder dass b. eine Gehäusedichtung vorhanden ist, die einerseits an einem Aktuatorgehäuse des Aktuators anliegt und/oder einem Aktuatorgehäuse des Aktuators zusammen wirkt, und die andererseits an dem Kopf der Befestigungsschraube anliegt und/oder mit dem Kopf der Befestigungsschraube zusammen wirkt, und/oder dass c. der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume mit Öl und der andere mit einem Gas, insbesondere mit Luft, gefüllt ist, wobei eine Gehäusedichtung vorhanden ist, die den mit Gas gefüllten Raum gegenüber dem, den Aktuator umgebenden Raum abdichtet.

11. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt, und/oder dass b. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt, die mit einer Dichtung oder einer Gehäusedichtung in Kontakt steht, und/oder dass c. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt und im Bereich der Dichtungsfläche eine Durchmesserverdickung aufweist, und/oder dass d. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt und im Bereich der Dichtungsfläche einen Durchmesser aufweist, der größer oder gleich dem Durchmesser des Kopfs der Befestigungsschraube ist.

12. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Befestigungsschraube derart ausgebildet und derart angeordnet ist, dass sie nicht entnommen werden kann, ohne hierfür Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören, und/oder dass b. die Befestigungsschraube derart ausgebildet und derart angeordnet ist, dass sie nicht entnommen werden kann, ohne hierfür Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören, wenn der Aktuator nicht an ein anzutreibendes System angekoppelt ist.

13. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Spannungswellengetriebe ausgebildet ist und/oder dass das Getriebe als Ringgetriebe ausgebildet ist und/oder dass das Abtriebselement ein innenverzahntes Hohlrad aufweist.

14. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und ein Antriebsbauteil des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet sind, die drehtest miteinander verbunden sind, oder dass b. ein Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und ein Antriebsbauteil des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet sind, die mittels wenigstens eines Klemmbauteils drehtest miteinander verbunden sind, oder dass c. ein Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und ein Antriebsbauteil des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet sind, die mittels wenigstens eines Klemmbauteils drehtest miteinander verbunden sind, das als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring ausgebildet ist.

15. Aktuatorsystem mit einem Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und mit einem Sensor, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst.

16. Antriebssystem mit a. einem Verbrennungsmotor und mit einem an den Verbrennungsmotor angekoppelten Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors, oder mit b. einem Verbrennungsmotor und mit einem an den Verbrennungsmotor angekoppelten Aktuatorsystem nach Anspruch 15 zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors.

17. Antriebssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor eine Verstellwelle aufweist, wobei durch Verändern der Drehstellung der Verstellwelle der Expansionshub und/oder das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors veränderbar ist und wobei das Abtriebselement drehtest mit der Verstellwelle verbunden ist und/oder koaxial zur Verstellwelle angeordnet ist.

18. Antriebssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass α. der Verbrennungsmotor keinen Sensor zum Messen der Drehstellung der Verstellwelle aufweist, und/oder dass b. eine Steuerungsvorrichtung die jeweils aktuelle Einstellung des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors ausschließlich mittels des an die Befestigungsschraube angekoppelten Sensors ermittelt.

19. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume an das Ölversorgungssystem des Verbrennungsmotors angeschlossen ist.

20. Kraftfahrzeug beinhaltend einen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder mit einem Aktuatorsystem nach Anspruch 15 und/oder mit einem Antriebssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19.

21. Verwendung eines Aktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder eines Aktuatorsystems nach Anspruch 15 zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors.

22. Befestigungsschraube für einen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder für ein Aktuatorsystem nach Anspruch 15, die a. einen von Kopf axial beabstandeten Kragen aufweist, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Abtriebselement an die anzutreibende Antriebswelle, insbesondere die Stirnseite der anzutreibenden Antriebswelle, zu pressen, und/oder die b. die, insbesondere deren Kopf, Befestigungsschraube zur Ankopplung eines Sensors ausgebildet ist, der die Drehstellung und/oder die Anzahl von Umdrehungen der Befestigungsschraube relativ zu einem Aktuatorgehäuse oder relativ zu einem aktuatorgehäusefesten Bauteil des Aktuators misst, und/oder die c. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt, und/oder die d. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt und im Bereich der Dichtungsfläche eine Durchmesserverdickung aufweist und/oder die e. die Befestigungsschraube wenigstens eine Dichtungsfläche bereitstellt und im Bereich der Dichtungsfläche einen Durchmesser aufweist, der größer oder gleich dem Durchmesser des Kopfs der Befestigungsschraube ist.