DE102011018398A1 - An actuator for variably setting at least a compression ratio of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung (42) zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem Übertragungselement (12, 44, 46, 48, 50, 52, 100), über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist und welches über wenigstens zwei Lagerteile (18, 20, 28, 30, 58) relativ zu den Lagerteilen (18, 20, 28, 30, 58) bewegbar an einem Lagerelement (14, 56, 104) gelagert ist, wobei wenigstens ein Stellglied (24) vorgesehen ist, mittels welchem zum Fixieren des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52, 100) relativ zu den Lagerteilen (18, 20, 28, 30, 58) infolge eines Klemmens des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52, 100) zwischen den Lagerteilen (18, 20, 28, 30, 58) eine Relativbewegung zwischen den Lagerteilen (18, 20, 28, 30, 58) bewirkbar ist.The invention relates to an actuating device (42) for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston internal combustion engine, with at least one transmission element (12, 44, 46, 48, 50, 52, 100) via which the compression ratio can be set and which is mounted on a bearing element (14, 56, 104) so as to be movable relative to the bearing parts (18, 20, 28, 30, 58) via at least two bearing parts (18, 20, 28, 30, 58), at least one actuator ( 24) is provided, by means of which to fix the transmission element (12, 44, 46, 48, 50, 52, 100) relative to the bearing parts (18, 20, 28, 30, 58) as a result of the transmission element (12, 44 , 46, 48, 50, 52, 100) between the bearing parts (18, 20, 28, 30, 58) a relative movement between the bearing parts (18, 20, 28, 30, 58) can be effected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1. Art.
Die
Dabei ist vorgesehen, dass die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und dem Pleuel-Lagerpunkt und die Seitenlänge zwischen dem Steuerhebel-Lagerpunkt und dem Kurbel-Gelenkpunkt und die Seitenlänge zwischen dem Pleuel-Lagerpunkt und dem Kurbel-Gelenkpunkt sich, bezogen auf den Kurbelradius, auf bestimmte Weise bemisst.It is provided that the side length between the control lever bearing point and the connecting rod bearing point and the side length between the control lever bearing point and the crank pivot point and the side length between the connecting rod bearing point and the crank pivot point, based on the crank radius, measured in a certain way.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welche einen sehr geringen Bauraumbedarf aufweist.It is an object of the present invention to provide an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, which has a very small space requirement.
Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Eine solche Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens ein Übertragungselement, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist. Über das Übertragungselement sind beispielsweise Kräfte und/oder Drehmomente zu übertragen, so dass dadurch das Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt werden kann.Such an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine comprises at least one transmission element, via which the compression ratio is adjustable. For example, forces and / or torques are to be transmitted via the transmission element, so that the compression ratio can thereby be set variably.
Das Übertragungselement ist über wenigstens zwei Lagerteile relativ zu den Lagerteilen bewegbar an einem Lagerelement gelagert. Dadurch kann das Übertragungselement relativ zu den Lagerteilen bewegt werden, so dass durch Bewegen des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen und damit relativ zu dem Lagerelement das Verdichtungsverhältnis eingestellt beziehungsweise verstellt werden kann.The transmission element is mounted on at least two bearing parts movable relative to the bearing parts movable on a bearing element. As a result, the transmission element can be moved relative to the bearing parts, so that the compression ratio can be adjusted or adjusted by moving the transmission element relative to the bearing parts and thus relative to the bearing element.
Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Stellglied vorgesehen, mittels welchem zum Fixieren des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen infolge eines Klemmens des Übertragungselements zwischen den Lagerteilen eine Relativbewegung zwischen den Lagerteilen bewirkbar ist. Dies bedeutet, dass mittels des Stellglieds eine Relativbewegung zwischen den Lagerteilen bewirkbar ist. Infolge dieser Relativbewegung wird das Übertragungselement zwischen den Lagerteilen geklemmt, so dass das Übertragungselement relativ zu den Lagerteilen und relativ zu dem Lagerelement fixiert ist und nicht beziehungsweise nicht mehr relativ zu diesen bewegt werden kann. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen konstant auf einem eingestellten Wert gehalten werden. So kann die Verbrennungskraftmaschine über eine gewisse Zeitdauer hinweg mit dem zumindest im Wesentlichen konstanten Verdichtungsverhältnis betrieben werden. Insbesondere kann das Übertragungselement und somit das Verdichtungsverhältnis gegen aus einem Brennraum, insbesondere einem Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine wirkende und insbesondere aus Verbrennungsvorgängen in dem Brennraum resultierende Kräfte und/oder Drehmomente gehalten werden.According to the invention, at least one actuator is provided, by means of which for fixing the transmission element relative to the bearing parts as a result of clamping of the transmission element between the bearing parts a relative movement between the bearing parts is effected. This means that a relative movement between the bearing parts can be effected by means of the actuator. As a result of this relative movement, the transmission element is clamped between the bearing parts, so that the transmission element is fixed relative to the bearing parts and relative to the bearing element and can not or can not be moved relative thereto. Thereby, the compression ratio can be maintained at least substantially constant at a set value. Thus, the internal combustion engine can be operated over a certain period of time with the at least substantially constant compression ratio. In particular, the transmission element and thus the compression ratio against forces and / or torques acting from a combustion chamber, in particular a cylinder, of the internal combustion engine and in particular resulting from combustion processes in the combustion chamber can be maintained.
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung weist einen nur sehr geringen Bauraumbedarf auf, da eine Brems- und Haltefunktion zum Bremsen und Fixieren des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen und zu dem Lagerelement zumindest teilweise in die Lagerteile integriert ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung infolge dieser Integration eine geringe Teileanzahl auf, was mit einem geringen Gewicht und geringen Kosten des Stelleinrichtung und damit der gesamten Verbrennungskraftmaschine einhergeht. Insbesondere der geringe Bauraumbedarf trägt zur Vermeidung und/oder zur Lösung von Package-Problemen insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie ein Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei.The adjusting device according to the invention has only a very small space requirement, since a braking and holding function for braking and fixing the transmission element is at least partially integrated into the bearing parts relative to the bearing parts and to the bearing element. In addition, the adjusting device according to the invention due to this integration a small number of parts, which is associated with a low weight and low cost of the adjusting device and thus the entire internal combustion engine. In particular, the small space requirement contributes to the avoidance and / or the solution of package problems, especially in a space-critical area such as an engine compartment of a motor vehicle, in particular a passenger car, at.
Durch die Fixierung des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen können auch unerwünscht hohe Belastungen, insbesondere wechselnde Drehmomente, zumindest im Wesentlichen von der Stelleinrichtung ferngehalten werden. Zumindest können solche Belastungen, insbesondere wechselnde Drehmomente, besonders gering gehalten werden. Somit ist es möglich, die erfindungsgemäße Stelleinrichtung besonders klein hinsichtlich ihrer Dimensionen auszugestalten, was dem geringen Bauraumbedarf, dem geringen Gewicht und den geringen Kosten zuträglich ist.By fixing the transmission element relative to the bearing parts and undesirable high loads, in particular changing torques, at least substantially kept away from the adjusting device. At least such loads, in particular changing torques, can be kept particularly low. Thus, it is possible to design the adjusting device according to the invention particularly small in terms of their dimensions, which is beneficial to the low space requirement, low weight and low cost.
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung ist insbesondere bei einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine verwendbar. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben ist dabei beispielsweise mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt. Das einerseits gelenkig mit dem Kolben gekoppelte Pleuel ist andererseits mit einem Querhebel der Stelleinrichtung gelenkig gekoppelt. Der Querhebel ist dabei beispielsweise an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert. Der einerseits mit dem Pleuel gelenkig verbundene Querhebel ist andererseits zumindest mittelbar mit einer Stellwelle, die zum Beispiel das genannte Übertragungselement der Stelleinrichtung ist, gekoppelt. Beispielsweise ist der Querhebel unter Vermittlung eines Nebenpleuels mit der Stellwelle gelenkig gekoppelt. Das Nebenpleuel ist dabei einerseits mit dem Querhebel gelenkig gekoppelt, während es andererseits mit der Stellwelle gelenkig gekoppelt ist.The adjusting device according to the invention can be used in particular in an internal combustion engine designed as a reciprocating internal combustion engine. The reciprocating internal combustion engine in this case has at least one combustion chamber in the form of a cylinder, in which a piston is accommodated translationally displaceable relative to the cylinder. The piston is articulated, for example, with a connecting rod. The one hand articulated coupled to the piston connecting rod is on the other hand pivotally coupled to a transverse lever of the adjusting device. The cross lever is rotatably mounted, for example, on a crank pin of a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine relative to the crank pin. On the other hand, the transverse lever articulated on the one hand with the connecting rod is at least indirectly coupled to an actuating shaft which is, for example, the said transmission element of the actuating device. For example, the cross lever is pivotally coupled by the intermediary of a Nebenpleuels with the control shaft. The Nebenpleuel is on the one hand articulated coupled to the transverse lever, while on the other hand it is pivotally coupled to the control shaft.
Die Stellewelle als das Übertragungselement ist beispielsweise als Exzenterwelle mit wenigstens einem Exzenterzapfen ausgebildet, an welchem das Nebenpleuel relativ zu dem Exzenterzapfen drehbar gelagert ist. Die Stellwelle ist über die Lagerteile um eine Drehachse relativ zu dem Lagerelement drehbar gelagert. Das Lagerelement ist beispielsweise durch ein oder als Gehäuseelement der Stelleinrichtung und/oder der Verbrennungskraftmaschine gebildet. Ein Drehen der Stellwelle um die Drehachse bewirkt ein Verdrehen des Querhebels relativ zu den Hubzapfen. Dies geht einher mit einer Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem, wodurch das Verdichtungsverhältnis eingestellt bzw. verstellt wird.The control shaft as the transmission element is formed for example as an eccentric shaft with at least one eccentric pin on which the Nebenpleuel is rotatably mounted relative to the eccentric pin. The control shaft is rotatably supported by the bearing parts about a rotation axis relative to the bearing element. The bearing element is formed for example by or as a housing element of the adjusting device and / or the internal combustion engine. A rotation of the actuating shaft about the axis of rotation causes a rotation of the transverse lever relative to the crank pin. This is accompanied by a displacement of the piston in the cylinder relative to it, whereby the compression ratio is adjusted or adjusted.
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung ermöglicht den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen CO2-Emissionen, da sie es ermöglicht, das wenigstens eine variabel einstellbare Verdichtungsverhältnis an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine bedarfsgerecht anzupassen.The adjusting device according to the invention enables the operation of the internal combustion engine with only low fuel consumption and thus low CO 2 emissions, since it makes it possible to adjust the at least one variably adjustable compression ratio of thermodynamic requirements of the internal combustion engine as needed.
Durch die Fixierbarkeit des Übertragungselements, insbesondere der Stellwelle, mittels des Stellglieds und der Lagerteile ist eine in die Lagerteile zumindest teilweise integrierte Klemmbremse geschaffen, welche schnell, das heißt in kurzer Zeit, zwischen einem das Übertragungselement relativ zu den Lagerteilen fixierenden Bremszustand und wenigstens einem das Übertragungselement relativ zu den Lagerteilen freigebenden Freigabezustand schaltbar ist. Darüber hinaus ermöglicht die so realisierte Klemmbremse ein zumindest im Wesentlichen, insbesondere vollständig, spielfreies Fixieren des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen, so dass es bei einer wechselnden Belastung des Übertragungselements, insbesondere bei einem auf das Übertragungselement wirkenden wechselnden Drehmoment, nicht zu einem Anlagewechsel von in gegenseitigen Kontakt bewegbaren Bauteiloberflächen kommt. Ein solcher Anlagewechsel würde zu einer unerwünschten Entstehung von Geräuschen und einem unerwünschten Aneinanderschlagen der Bauteile führen. Dies bedeutet, dass die kompakte Klemmbremse eine unerwünschte Entstehung von Geräuschen sowie einen unerwünscht hohen Verschleiß der Stelleinrichtung vermeidet.Due to the fixability of the transmission element, in particular the control shaft, by means of the actuator and the bearing parts in the bearing parts at least partially integrated clamping brake is provided, which quickly, that is in a short time, between the transmission element relative to the bearing parts fixing braking state and at least one Transmission element is switchable relative to the bearing parts releasing release state. In addition, the clamping brake thus realized allows at least substantially, in particular completely, backlash-free fixing of the transmission element relative to the bearing parts, so that it is not a change of investment in with an alternating load on the transmission element, in particular acting on the transmission element changing torque mutual contact movable component surfaces comes. Such a system change would lead to an undesirable generation of noise and an undesirable impact of the components. This means that the compact clamping brake avoids unwanted generation of noise and undesirable high wear of the actuator.
Die insbesondere durch die Lagerteile und das Stellglied dargestellte Klemmbremse kann dabei an einem vorderen Ende der Stellwelle angeordnet sein und gleichzeitig als vorderstes Lager der Stellwelle fungieren, über welches die Stellwelle um die Drehachse drehbar gelagert ist. Dabei fungiert die Klemmbremse als Lager sowie als Bremse zum Abbremsen und Fixieren der Stellwelle. Ebenso möglich ist es, dass die Klemmbremse mit den Lagerteilen und dem Stellglied an einer Wandung eines Gehäuseelements, insbesondere eines Kurbelgehäuses, der Verbrennungskraftmaschine angeflanscht ist.The clamping brake shown in particular by the bearing parts and the actuator can be arranged at a front end of the control shaft and at the same time act as the foremost bearing of the control shaft, via which the actuating shaft is rotatably mounted about the axis of rotation. The clamping brake acts as a bearing and as a brake for braking and fixing the control shaft. It is equally possible that the clamping brake with the bearing parts and the actuator on a wall of a housing member, in particular a crankcase, the internal combustion engine is flanged.
Mittels der Klemmbremse wird insbesondere dann das Fixieren des Übertragungselements, insbesondere der Stellwelle, relativ zu den Lagerteilen bewirkt, wenn das Verdichtungsverhältnis während einer gewissen Zeitspanne gerade nicht verstellt wird. Dies macht in der Regel den größten Zeitanteil während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine aus. Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten auf einen zweiten, dazu unterschiedlichen Wert wird mittels des Stellglieds eine Bewegung der Lagerteile relativ zueinander bewirkt, so dass die Klemmbremse in den Freigabezustand geschaltet ist und eine Bewegung des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen möglich ist.By means of the clamping brake, in particular, the fixing of the transmission element, in particular of the control shaft, relative to the bearing parts is effected when the compression ratio is not adjusted for a certain period of time. This usually makes the largest proportion of time during operation of the internal combustion engine. To adjust the compression ratio from a first to a second, to different value, a movement of the bearing parts relative to each other is effected by means of the actuator, so that the clamping brake is switched to the release state and a movement of the transmission element relative to the bearing parts is possible.
Zum Drehen der Stellwelle bzw. zum Bewegen des Übertragungselements umfasst die Stelleinrichtung wenigstens einen Stellmotor. So kann mittels des Stellmotors das Verdichtungsverhältnis über das Übertragungselement variabel eingestellt werden. Der Stellmotor ist beispielsweise als Elektromotor oder als hydraulisch betätigbarer Motor ausgebildet.For rotating the actuating shaft or for moving the transmission element, the adjusting device comprises at least one servomotor. Thus, by means of the servomotor, the compression ratio can be variably adjusted via the transmission element become. The servo motor is designed for example as an electric motor or as a hydraulically actuated motor.
Da gegebenenfalls und vorteilhafterweise nur in einem begrenzten Bereich des Motorkennfelds der Verbrennungskraftmaschine das Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt und somit verstellt wird, sind auf die Stelleinrichtung höchste wirkende Belastungen beträchtlich kleiner, als wenn keine Bremse wie die Klemmbremse verwendet werden würde. So kann die erfindungsgemäße Stelleinrichtung besonders gering hinsichtlich ihrer Dimensionen und mit einem nur geringen Materialaufwand hergestellt werden, was ihre Kosten, ihr Gewicht und ihren Bauraumbedarf gering hält.Since optionally and advantageously only in a limited range of the engine map of the internal combustion engine, the compression ratio is variably adjusted and thus adjusted, are on the actuator highest acting loads considerably smaller than if no brake as the clamping brake would be used. Thus, the adjusting device according to the invention can be made particularly small in terms of their dimensions and with only a small amount of material, which keeps their costs low, their weight and their space requirement low.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zum Lagern des Übertragungselements an dem Lagerelement eine Lageraufnahme vorgesehen, welche teilweise durch eines der Lagerteile und teilweise durch das andere Lagerteil gebildet ist. Durch die Lageraufnahme ist ein Lager für das Übertragungselement gebildet, wobei das Lager infolge der teilweisen Darstellung der Lageraufnahme durch das eine und das andere Lagerteil zumindest zweigeteilt ist. Dadurch kann das Übertragungselement, insbesondere die Stellwelle, auch besonders zeit- und kostengünstig montiert werden.In an advantageous embodiment of the invention, a bearing receptacle is provided for supporting the transmission element on the bearing element, which is partially formed by one of the bearing parts and partly by the other bearing part. By the bearing support a bearing for the transmission element is formed, wherein the bearing is due to the partial representation of the bearing support by the one and the other bearing part at least divided into two parts. As a result, the transmission element, in particular the control shaft, can also be mounted in a particularly time-consuming and cost-effective manner.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Lagerteile als voneinander separate Lagerteile ausgebildet. Dabei ist eines der Lagerteile beispielsweise durch einen Lagerbock und/oder durch ein Gehäuseteil, insbesondere des Kurbelgehäuses, der Stelleinrichtung und/oder der Verbrennungskraftmaschine gebildet, während das andere Lagerteil als Lagerbrücke beziehungsweise Lagerdeckel ausgebildet und mit dem ersten Lagerteil zu verbinden ist. Zum Verbinden der beiden Lagerteile miteinander ist beispielsweise wenigstens eine Schraube, insbesondere eine Spannschraube, vorgesehen, mittels welcher die beiden Lagerteile miteinander zu verspannen sind. Durch diese separate Ausbildung der Lagerteile kann das Übertragungselement besonders einfach und damit zeit- und kostengünstig montiert werden. Darüber hinaus sind dadurch die Relativbewegungen zwischen den Lagerteilen zum Freigeben und Fixieren des Übertragungselements relativ zu den Lagerteilen auf einfache Weise realisierbar.In a further advantageous embodiment of the invention, the bearing parts are formed as separate bearing parts. In this case, one of the bearing parts is formed for example by a bearing block and / or by a housing part, in particular of the crankcase, the adjusting device and / or the internal combustion engine, while the other bearing part is designed as a bearing bridge or bearing cap and connect to the first bearing part. For connecting the two bearing parts together, for example, at least one screw, in particular a clamping screw, is provided, by means of which the two bearing parts are to be clamped together. Due to this separate design of the bearing parts, the transmission element can be particularly simple and thus time and cost-effectively mounted. In addition, the relative movements between the bearing parts for releasing and fixing the transmission element relative to the bearing parts can thereby be realized in a simple manner.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Lagerteile einstückig miteinander ausgebildet und durch wenigstens einen Spalt, Schlitz, Fuge oder dergleichen bereichsweise voneinander beabstandet sind. Dies hält die Teileanzahl und damit den Montageaufwand der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung gering. Da die Lagerteile über den Spalt oder dergleichen voneinander zumindest bereichsweise beabstandet sind, können diese teilweise über den Spalt relativ zueinander bewegt werden, um somit das Übertragungselement freizugeben oder zu klemmen und so zu fixieren.Likewise it can be provided that the bearing parts are formed integrally with each other and partially spaced by at least one gap, slot, joint or the like. This keeps the number of parts and thus the assembly costs of the adjusting device according to the invention low. Since the bearing parts are at least partially spaced apart from one another by way of the gap or the like, they can be moved partially over the gap relative to one another in order to thus release or clamp the transmission element and thus fix it.
In weiterer Ausgestaltung ist das Stellglied zumindest bereichsweise zwischen den Lagerteilen angeordnet. Dadurch können die Relativbewegungen zwischen den Lagerteilen zum Halten (Fixieren) oder Freigeben des Übertragungselements besonders effizient und zumindest im Wesentlichen direkt bewirkt und den Lagerteilen aufgeprägt werden. Dadurch ist die Klemmbremse besonders schnell, das heißt in besonders kurzer Zeit, zwischen dem Freigabezustand und dem Bremszustand schaltbar. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis auch in einer nur kurzen Zeitspanne besonders häufig verstellt werden.In a further embodiment, the actuator is arranged at least partially between the bearing parts. As a result, the relative movements between the bearing parts for holding (fixing) or releasing the transmission element can be effected particularly efficiently and at least substantially directly and impressed on the bearing parts. As a result, the clamping brake is particularly fast, that is, in a particularly short time, switchable between the release state and the braking state. As a result, the compression ratio can be adjusted particularly frequently even in a short period of time.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Lagerteile mittels wenigstens eines Verbindungsmittels, insbesondere einer Schraube, miteinander verspannt, wobei die Lagerteile bevorzugt über das Stellglied miteinander verspannt sind. Infolge dieser Verspannung ist es möglich, die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen zum Halten oder Freigeben des Übertragungselements derart zu bewirken, dass das Stellglied beispielsweise lediglich zur Schaltung des Bremszustands oder lediglich zur Schaltung des Freigabezustands mit Energie, insbesondere elektrischem Strom beziehungsweise elektrischer Spannung, versorgt wird. Infolge der Verspannung stellt sich dann der entsprechend andere Zustand, das heißt ausgehend von dem Bremszustand der Freigabezustand, beziehungsweise ausgehend von dem Freigabezustand der Bremszustand, infolge der Verspannung der Lagerteile mittels des Verbindungsmittels zumindest im Wesentlichen selbsttätig aufgrund von Elastizitäten und Rückfedereffekten der Lagerteile und des Verbindungsmittels ein, wenn das Versorgen des Stellglieds mit Energie beendet wird. Dies bedeutet, dass nicht immer zum Ändern des Zustands Energie aufgewendet werden muss, was den Energiebedarf der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung gering hält. Damit einher geht ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.In a further advantageous embodiment of the invention, the bearing parts by means of at least one connecting means, in particular a screw, clamped together, wherein the bearing parts are preferably clamped together via the actuator. As a result of this tension, it is possible to effect the relative movement between the bearing parts for holding or releasing the transmission element such that the actuator, for example, only for switching the braking state or only for switching the release state with energy, in particular electrical current or electrical voltage supplied. As a result of the tension then turns the corresponding other state, that is, starting from the braking state of the release state, or starting from the release state of the braking state, due to the tension of the bearing parts by means of the connecting means at least substantially automatically due to elasticity and springback effects of the bearing parts and the connecting means when powering of the actuator is completed. This means that energy does not always have to be used to change the state, which keeps the energy requirement of the setting device according to the invention low. This is accompanied by a particularly low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of the internal combustion engine.
Das Stellglied ist vorteilhafterweise als Piezo-Aktor ausgebildet. Der Piezo-Aktor umfasst beispielsweise wenigstens einen Piezo-Stack mit Piezo-Elementen. Dadurch weist das Stellglied einen nur sehr geringen Bauraumbedarf sowie einen nur sehr geringen Energiebedarf auf und ermöglicht das schnelle Schalten zwischen dem Freigabezustand und dem Bremszustand.The actuator is advantageously designed as a piezo actuator. The piezo actuator comprises, for example, at least one piezo stack with piezo elements. As a result, the actuator has only a very small space requirement and a very low energy consumption and allows fast switching between the release state and the braking state.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Lagerelement ein Gehäuse eines Getriebes der Stelleinrichtung, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, wobei die Lagerteile durch Wandungsteile des Gehäuses gebildet sind. Dies bedeutet, dass das Lagerelement und die Lagerteile und somit die Klemmbremse zumindest teilweise in das Gehäuse des Getriebes integriert sind. Dies hält den Bauraumbedarf, die Teilezahl, die Kosten und das Gewicht der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung gering. Ein weiterer Vorteil dieser Integration ist, dass das Gehäuse bevorzugt sehr fest insbesondere gegenüber Drehmomenten an dem Gehäuseelement, insbesondere dem Kurbelgehäuse, der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist. Insbesondere ist das Gehäuse des Getriebes mit dem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine besonders fest verschraubt. So können auch hohe Kräfte und/oder Drehmomente, welche auf die Stelleinrichtung und insbesondere auf das Übertragungselement wirken, abgestützt werden. Damit kann ein unerwünschtes Verstellen des eingestellten Verdichtungsverhältnisses infolge der von dem Brennraum auf die Stelleinrichtung wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente verhindert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the bearing element is a Housing of a transmission of the adjusting device, via which the compression ratio is adjustable, wherein the bearing parts are formed by wall parts of the housing. This means that the bearing element and the bearing parts and thus the clamping brake are at least partially integrated into the housing of the transmission. This keeps the space requirements, the number of parts, the cost and weight of the adjusting device according to the invention low. A further advantage of this integration is that the housing is preferably fastened very firmly to the housing element, in particular the crankcase, of the internal combustion engine, in particular with respect to torques. In particular, the housing of the transmission is screwed particularly firmly to the housing element of the internal combustion engine. Thus, even high forces and / or torques which act on the adjusting device and in particular on the transmission element can be supported. Thus, an undesired adjustment of the set compression ratio as a result of acting from the combustion chamber on the actuator forces and / or torques can be prevented.
In weiterer Ausgestaltung ist das Übertragungselement als ein Zahnrad des Getriebes ausgebildet. Das Zahnrad ist über die Lagerteile um eine Drehachse relativ zu den Lagerteilen drehbar an dem Gehäuse des Getriebes gelagert. Dies bedeutet, dass mittels der Klemmbremse das Zahnrad als das Übertragungselement fixiert werden kann, so dass das Verdichtungsverhältnis über das Zahnrad gehalten und gegen eine unerwünschte Verstellung gesichert werden kann. Dadurch ist es möglich, Wirkflächen zum Halten des Zahnrads und damit des Verdichtungsverhältnisses auf einem besonders großen Durchmesser anzuordnen, so dass besonders hohe Bremsmomente darstellbar sind. So können auch besonders hohe Kräfte und/oder Drehmomente, welche insbesondere von dem Brennraum auf das Übertragungselement wirken, abgestützt werden.In a further embodiment, the transmission element is designed as a gear of the transmission. The gear is rotatably supported by the bearing parts about an axis of rotation relative to the bearing parts on the housing of the transmission. This means that by means of the clamping brake, the gear can be fixed as the transmission element, so that the compression ratio can be held on the gear and secured against undesired adjustment. This makes it possible to arrange active surfaces for holding the gear and thus the compression ratio on a particularly large diameter, so that particularly high braking torques can be displayed. Thus, particularly high forces and / or torques which act in particular from the combustion chamber on the transmission element can be supported.
Bevorzugt weist das Zahnrad einen Bund oder dergleichen Absatz auf, über welchen das Zahnrad relativ zu den Lagerteilen fixierbar und über welchen das Zahnrad sowie über die Lagerteile an dem Gehäuse gelagert ist. Der Bund oder dergleichen Absatz kann auf einem besonders großen Durchmesser oder Radius angeordnet sein, was die Darstellung besonders hoher Bremsmomente ermöglicht. Auch bei dieser Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung einen sehr geringen Bauraumbedarf sowie ein sehr geringes Gewicht auf, da die Klemmbremse zumindest teilweise in das Getriebe integriert ist.Preferably, the gear on a collar or the like paragraph on which the gear is fixed relative to the bearing parts and via which the gear and the bearing parts is mounted on the housing. The collar or the like paragraph can be arranged on a particularly large diameter or radius, which allows the presentation of particularly high braking torque. Also in this embodiment, the adjusting device according to the invention has a very low space requirement and a very low weight, since the clamping brake is at least partially integrated in the transmission.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
Die
Das Lagerelement
Zwischen dem Gestell
Mit anderen Worten, ist an die Piezo-Stacks
Wird an die Piezo-Stacks
Dadurch ist eine besonders schnell zu schaltende und zumindest im Wesentlichen spielfreie Klemmbremse geschaffen, mittels welcher die Welle schnell, das heißt in kurzer Zeit, relativ zu dem Lagerelement
Ebenso möglich ist eine Umkehrung des bezüglich der
Die
Der Lagerring
In dem Schlitz
Analog zu dem zur Lagerungsanordnung
Wie bei der Lagerungsanordnung
Bei dem Lagerring
An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine mehrfache Teilung des Lagers ebenso möglich ist, bei welcher das Lager also in mehr als zwei Teile geteilt ist. Vorteilhafterweise sind Oberflächen des Lagers, an welchem die Welle
Anstelle der Piezo-Stacks
Die
Das Verstärkungselement
Bei den Lagerungsanordnungen
Die
Zur Darstellung der zylinderindividuellen Einstellbarkeit bzw. Verstellbarkeit der Verdichtungsverhältnisse umfasst die Stelleinrichtung
Die Teilwellen
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es ohne Weiteres möglich ist, die anhand der
Die Lagerdeckel
Die Lagerdeckel
Die Teilwellen
Die
Auf der Ordinate
Befindet sich der Piezo-Stack
Das Verdrehen der Stellwelle
In dem Diagramm
Bewirkt beispielsweise das Drehmoment in dem positiven Bereich P ein Drehen der Stellwelle
Die Stelleinrichtung
Die Piezo-Stacks
Die
Die
Zum Verdrehen der Stellwelle
Dies bedeutet, dass der Elektromotor lediglich geringe Drehmomente aufbringen muss, welche mittels des Getriebes
Das Getriebe
Das Getriebe
Dem Lagerteil
Wird an den Piezo-Stack
Wird das Anlegen der elektrischen Spannung an dem Piezo-Stack
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Lagerungsanordnungbearing assembly
- 1212
- Wellewave
- 1414
- Lagerelementbearing element
- 1616
- Drehachseaxis of rotation
- 1818
- Gestellframe
- 2020
- Lagerdeckelbearing cap
- 2222
- Spannschraubeclamping screw
- 2424
- Piezo-StackPiezo stack
- 2626
- Lagerringbearing ring
- 2828
- Erstes LagerteilFirst bearing part
- 3030
- Zweites LagerteilSecond bearing part
- 3232
- Schlitzslot
- 3434
- Verbindungsflanschconnecting flange
- 3636
- FlanschschraubeFlange
- 3838
- Aussparungrecess
- 4040
- Verstärkungselementreinforcing element
- 4242
- Stelleinrichtungsetting device
- 4444
- Stellwelleactuating shaft
- 4646
- Teilwellepartial wave
- 4848
- Teilwellepartial wave
- 5050
- Teilwellepartial wave
- 5252
- Teilwellepartial wave
- 5454
- Drehachseaxis of rotation
- 5656
- Kurbelgehäusecrankcase
- 5858
- Lagerdeckelbearing cap
- 6060
- LagedeckelLocation cover
- 6262
- Lagerdeckelbearing cap
- 6464
- Lagerdeckelbearing cap
- 6666
- Lagerdeckelbearing cap
- 6868
- LagergasseLagergasse
- 7070
- Lageraufnahmebearing seat
- 7272
- Lageraufnahmebearing seat
- 7474
- Lageraufnahmebearing seat
- 7676
- Diagrammdiagram
- 7878
- Diagrammdiagram
- 8080
- Diagrammdiagram
- 8282
- Abszisseabscissa
- 8484
- Richtungspfeilarrow
- 8585
- Ordinateordinate
- 8686
- Richtungspfeilarrow
- 8888
- Verlaufcourse
- 9090
- Verlaufcourse
- 9292
- Ordinateordinate
- 9494
- Verlaufcourse
- 9696
- Ordinateordinate
- 9898
- Getriebetransmission
- 100100
- zweites Zahnradsecond gear
- 102102
- Verzahnunggearing
- 104104
- Getriebegehäusegearbox
- 106106
- Lascheflap
- 108108
- Lascheflap
- BB
- Bremszustandbraking state
- FF
- Freigabezustandenable state
- NN
- negativer Bereichnegative area
- PP
- positiver Bereichpositive area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1307642 B1 [0002] EP 1307642 B1 [0002]
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Citations (1)
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2011
- 2011-04-21 DE DE201110018398 patent/DE102011018398A1/en not_active Withdrawn
- 2011-12-09 WO PCT/EP2011/006210 patent/WO2012143027A1/en active Application Filing
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Also Published As
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WO2012143027A1 (en) | 2012-10-26 |
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