EP3325785A1 - Aktuator, insbesondere zum ankoppeln an die verstellwelle eines verbrennungsmotors zum einstellen des expansionshubes und/oder des verdichtungsverhältnisses - Google Patents

Aktuator, insbesondere zum ankoppeln an die verstellwelle eines verbrennungsmotors zum einstellen des expansionshubes und/oder des verdichtungsverhältnisses

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EP3325785A1
EP3325785A1 EP16753859.4A EP16753859A EP3325785A1 EP 3325785 A1 EP3325785 A1 EP 3325785A1 EP 16753859 A EP16753859 A EP 16753859A EP 3325785 A1 EP3325785 A1 EP 3325785A1
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EP
European Patent Office
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actuator
fastening screw
driven
shaft
drive motor
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16753859.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegmar Gilges
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Ovalo GmbH
Original Assignee
Ovalo GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE102015112688.5A external-priority patent/DE102015112688B4/de
Application filed by Ovalo GmbH filed Critical Ovalo GmbH
Publication of EP3325785A1 publication Critical patent/EP3325785A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/004—Sealing; Insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/025—Support of gearboxes, e.g. torque arms, or attachment to other devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/029—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by means for sealing the gearboxes, e.g. to improve airtightness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions

Definitions

  • Actuator in particular for coupling to the adjusting shaft of an internal combustion engine for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio
  • the invention relates to an actuator having a drive motor, a drive motor downstream of the drive motor, which is arranged coaxially with the drive motor, and having a driven shaft designed as output element.
  • the invention also relates to an actuator system with such an actuator and with a sensor for measuring a rotational position and / or the number of revolutions.
  • the invention also relates to a drive system with such an actuator, which is coupled to an internal combustion engine of the drive system for varying the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine.
  • an actuator which consists of a transmission and a drive motor.
  • the actuator is constructed such that it is successively coupled in individual components to an internal combustion engine. Specifically, initially only the transmission is coupled without the drive motor to the internal combustion engine. In a further step, the drive motor is then attached to the already coupled transmission.
  • a fixing screw by means of which the output shaft of the transmission is connected to a drive shaft of the system to be driven, is then no longer accessible.
  • a likewise successively to be coupled in individual components actuator is known from DE 10 201 1 1 1 6 952 AI.
  • a multi-joint crank drive of an internal combustion engine having a plurality of rotatably mounted on crank pin crankshaft coupling members and a plurality of rotatably mounted on crank pin eccentric shaft Anschpleueln, each of the coupling links pivotally connected to a Kolbenpleuel a piston of the engine and the Anlenkpleuel and the Angular position of the eccentric shaft by means of an adjusting device within a certain rotation angle range is adjustable, known.
  • the eccentric shaft can be fixed by means of a locking device in at least one rotational angle locking position.
  • the adjusting device has a gear with a rotatably mounted on the eccentric drive wheel.
  • the transmission is a worm gear, wherein the output gear is formed as a worm wheel.
  • an apparatus for variably adjusting the compression which comprises a multi-joint crank drive and in which an adjusting device for Rotation angle adjustment of an eccentric shaft comprises a lever assembly. About the lever assembly, the eccentric shaft can be rotated and thus set a desired angular position.
  • DE 10 201 1 120 162 AI discloses an internal combustion engine with a variable compression.
  • the internal combustion engine has a cylinder crankcase with a plurality of crankshaft mounted on a crankshaft and carrying a piston rod connecting rod.
  • the crankshaft bearings are mounted eccentrically and rotatably connected to each other.
  • At least one gear segment is fixed to one of the axially outer crankshaft bearings, the gear acting on the gear segment for the purpose of introducing a torque for adjusting the eccentric crankshaft bearing.
  • the gear engages perpendicular to a rotational axis of a crankshaft and at right angles to a cylinder axis of the cylinder crankcase in the gear segment.
  • DE 10 2010 062 047 AI discloses a device for reducing the play in a transmission, in particular in a transmission for adjusting the compression ratio of a variable compression ratio internal combustion engine.
  • EP 1 450 021 A1 discloses a reciprocating engine with a variable compression ratio.
  • the device also discloses an oil lubrication system.
  • the engine is lubricated with oil by means of the oil lubrication system.
  • the compression ratio setting and the control of the oil pressure are performed by means of an electronic engine control unit.
  • the known devices are constructed disadvantageously very expensive. In particular, it is complicated to couple the actuators to an internal combustion engine.
  • an actuator which is characterized in that the entire actuator as a ready assembled and functional unit to a driven by the actuator system having a drive shaft, can be coupled, wherein a torsionally rigid connection of the output element to the drive shaft can be produced without having to dismantle parts of the actuator for this purpose or without having to disassemble parts of the actuator lying in the force flow from the drive motor to the output element.
  • a torsionally rigid, coaxial connection of the Output elements with the drive shaft can be produced without having to disassemble parts of the actuator or without having to disassemble in the power flow from the drive motor to the output element lying parts of the actuator.
  • the invention has the very special advantage that the actuator can be coupled by the user with a system to be driven by the user as a stand-alone unit that has been completely assembled by the manufacturer and has been tested for proper functioning.
  • it is advantageously not necessary to disassemble the actuator for coupling to a system to be driven, which on the one hand simplifies the assembly process itself and, moreover, ensures that the actuator is used in the state in which it functions, in particular immediately after its preparation, was tested.
  • the system to be driven by means of the actuator can be for example an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine for a motor vehicle, wherein the actuator according to the invention can serve to set the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine.
  • the actuator according to the invention can be coupled as an independent and fully functional unit to the engine and operatively connected to an adjusting shaft of the engine, without the installer who assembles the drive system and / or a motor vehicle with such a drive system, previously disassemble the actuator and / or in parts to the internal combustion engine must install.
  • the actuator has a fastening screw for fastening the output element to a drive shaft to be driven by means of the actuator, which may be, for example, the adjusting shaft of an internal combustion engine for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio.
  • the fastening screw may in particular have a metric thread, for example an M10 thread.
  • the output element which will be described in detail below, in particular be an output of the transmission, which is particularly flexible and at the same time torsionally stiff.
  • the fastening screw extends both through the transmission, as well as by the drive motor.
  • the head of the fastening screw and the driven element can be arranged on opposite sides of the actuator.
  • the actuator has a fastening channel through which a fastening screw for fastening the output element to a drive shaft to be driven by means of the actuator can be guided and / or through which a tool for rotating the fastening screw can be guided.
  • a fastening screw can be used, which does not extend in the mounted state through the entire actuator. Rather, it is quite possible to use a shorter fastening screw, in particular a standard screw.
  • Such a fastening screw can be operated for example with a sufficiently long tool whose free end is guided when coupling the output element to the drive shaft of the system to be driven through the mounting channel to the mounting screw.
  • the fastening channel is bounded by a, in particular circular cylindrical, sleeve.
  • the sleeve can also have the function of delimiting the fastening channel with respect to different spaces of the actuator, in particular with respect to a space flushed with oil, as will be explained in detail below.
  • the sleeve can provide one or more sealing surfaces which are in contact with seals, which is also explained in detail below.
  • the sleeve may for example be arranged stationary relative to an actuator housing and in particular be connected directly to an actuator housing. Alternatively, it is also possible, for example, that the sleeve is arranged stationary relative to the output element. Alternatively or additionally, it can also be provided that the sleeve is arranged coaxially with the gear and / or coaxially with the drive motor.
  • the sleeve extends through both the transmission and the drive motor.
  • the input opening of the fastening channel and the output element are arranged on opposite sides of the actuator.
  • the fastening screw is arranged coaxially and / or on the central axis of the actuator.
  • Such an embodiment advantageously makes it possible to arrange the components of the actuator, in particular the drive motor and the gearbox, coaxially with one another, which enables a compact overall design.
  • the fastening screw is designed and arranged to be non-rotatably connected to the driven element in the assembled state of the actuator to a driven system.
  • the fastening screw can be advantageous
  • the fastening screw may have a collar axially spaced from the head, which is designed and arranged to press the driven element to the drive shaft to be driven, in particular the end face of the drive shaft to be driven.
  • the fastening screw protrudes in the unmounted state of the actuator from a Aktuatorgehause of the actuator, while in the assembled state, so when the actuator is connected to a system to be driven, flush with the actuator housing. In this way, the fitter can visually check whether the connection of the actuator is done correctly.
  • the actuator housing a fastener or more fasteners for attachment to the system to be driven, for example on a housing of the system to be driven or an engine block have.
  • the fastening element may, for example, a fastening eye through which a screw can be guided and / or have a flange.
  • the fastening screw is designed for coupling a sensor which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the fastening screw relative to an actuator housing or relative to a actuator housing-fixed component of the actuator.
  • the co-rotating with the output member fixing screw can fulfill in this way the additional function to transmit the rotational movement of the output element and thus the rotational movement of the drive shaft of the driven system to a sensor.
  • the sensor can be coupled in particular to the head of the fastening screw.
  • Such a design makes it possible, in particular, to arrange the sensor outside an actuator housing of the actuator, in particular on the outside of the actuator housing.
  • Such a sensor arranged is particularly easy to access for assembly and / or repair work.
  • the output element by means of a plug connection rotatably connected to the drive shaft of the system to be driven, for example an adjusting of an internal combustion engine, is connected.
  • the output element may have two eccentrically arranged bolts which engage in two end-side fits of the shaft to be driven.
  • the actuator can advantageously have an actuator housing.
  • the actuator housing may have an input opening. It can be advantageously provided that the fastening screw, in particular the head of the fastening screw, and / or another fastening means, in particular a different screw, and / or the fastening channel are accessible through the inlet opening.
  • the inlet opening may alternatively or additionally be designed to provide access for maintenance or service work.
  • the inlet opening can be closed with a removable lid, which may be designed, for example, as a sealing plug or as a removable hat.
  • the cover is not in the power flow from the drive motor to the output element lying part of the actuator.
  • the cover can in particular also serve to cover parts lying in the power flow from the drive motor to the output element.
  • the actuator housing can have further, in particular non-destructive and / or tool-free removable, actuator housing parts which are not power flow from the drive motor to the output element. These may, for example, have the function of burying operating materials, such as oil (in particular in cooperation with at least one other actuator housing part) or protecting other actuator parts against contamination.
  • the actuator for example, an electronic component, a board with electronic components, a connector or a component that is equipped with an electronic board or a sensor having. However, it is not excluded that such components are arranged in special designs in the power flow.
  • the actuator can in particular be coupled to an adjusting shaft of an internal combustion engine whose rotational position determines the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine usually includes a separate sensor, which continuously measures the rotational position of the adjusting shaft.
  • a drive system having an internal combustion engine, an actuator according to the invention and a sensor coupled to the mounting screw, that the internal combustion engine has no sensor for measuring the rotational position of the adjusting and / or that a control device, the current setting of the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine determined exclusively by means of the coupled to the mounting screw sensor.
  • the actuator on two relatively sealed spaces which may be provided in particular that in one of the rooms, the transmission and in the other of the spaces of the drive motor or at least parts of the drive motor or a speed sensor, the rotational position and / or the number of revolutions of the output shaft of the drive motor measures, are arranged.
  • the speed sensor may, in particular, be present in addition to the above-mentioned sensor, which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the fastening screw.
  • the actuator may have two relatively sealed spaces, one of which is designed and arranged, to an oil lubrication system, in particular a Oil lubrication system of the system to be driven to be connected.
  • an oil lubrication system in particular a Oil lubrication system of the system to be driven to be connected.
  • the transmission or at least parts of the transmission can be arranged, which has the advantage that a sufficient lubrication of the transmission is ensured.
  • the system to be driven is designed as an internal combustion engine, there is the problem that the engine oil under pressure or the dirt and abrasion particles transported by it, which could have up to 5 bar in a passenger car engine, could also reach areas of the actuator where it can do harm.
  • the actuator has two spaces sealed relative to one another, wherein one of the spaces is filled with a gas, in particular with air.
  • electronic components such as a speed sensor which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the output shaft of the drive motor can be located in this space.
  • the drive motor or at least parts of the drive motor are located in this space.
  • the other of the two spaces may advantageously include the transmission or parts of the transmission and / or be connected to an oil lubrication system.
  • the actuator is constructed in such a way that in one of the spaces of the drive motor and in the other, acted upon with oil space is the drive technology downstream transmission, it is necessary, the spaces in the output shaft of the drive motor and / or in the area the drive shaft of the transmission to seal relative to each other.
  • the seal must be arranged between components that move relative to each other at high speed during operation.
  • the spaces are sealed relative to one another by means of at least one seal which functions as a nonabrasive seal and / or as a dynamic seal and / or as a rotary seal and / or as a gap seal and / or as a seal which uses a centrifugal effect for sealing, and / or is designed as a labyrinth seal.
  • at least one seal which functions as a nonabrasive seal and / or as a dynamic seal and / or as a rotary seal and / or as a gap seal and / or as a seal which uses a centrifugal effect for sealing, and / or is designed as a labyrinth seal.
  • the seal on the one hand on the Fastening screw rests and / or cooperates with the fastening screw and on the other hand rests against the inside of a hollow shaft and / or cooperates with a hollow shaft.
  • the hollow shaft may in particular be the drive shaft of the transmission and / or the output shaft of the drive motor. It is alternatively also possible that the hollow shaft is non-rotatably connected to a drive shaft of the transmission or an output shaft of the drive motor.
  • the seal may lie in particular on the inside of a hollow shaft and / or cooperate with a hollow shaft, which is non-rotatably connected to a shaft generator of the transmission formed as Spanungswellengetriebe.
  • the fastening screw in the sealing region may have a diameter thickening, wherein the diameter is greater than or equal to the diameter of the head of the fastening screw there.
  • the fastening screw can be mounted together with the seal when assembling the drive motor and gearbox; namely in particular the head of the fastening screw are inserted through the seal.
  • a multi-part seal for example a seal that can be assembled from two half-segments, could be used.
  • the use of a hollow shaft has the particular advantage that the fastening screw, in particular the shank of the fastening screw, can run through the interior of the hollow shaft.
  • the actuator provides a fastening channel which, in particular radially, is delimited by a sleeve. Even with such an embodiment, it is possible that the actuator, as described above, has two spaces sealed relative to each other. To seal the spaces against each other, at least one seal can be provided, in which the sleeve, in particular on the outside or the end face of the sleeve, rests and / or cooperates with the sleeve.
  • a seal is arranged on the one hand between the output shaft of the drive motor and / or the drive shaft of the transmission and the sleeve on the other hand, the fact must be taken into account that the seal between components is arranged, which move relative to each other at high speed in operation.
  • a seal which is designed as a nonabrasive seal and / or as a dynamic seal and / or as a rotary seal and / or as a gap seal and / or as a seal which uses a centrifugal effect for sealing, and / or as a labyrinth seal is. In this way it is ensured that the seal despite the relative movement has a sufficiently high life.
  • the different spaces of the actuator seals against each other may advantageously be present a housing seal, which seals the Aktuatorgehause, in particular the gas-filled space of the actuator, relative to the space surrounding the actuator.
  • the housing seal can abut on the one hand on an actuator housing of the actuator and / or cooperate with an actuator housing of the actuator and on the other hand on the fastening screw, in particular on the head of the fastening screw, and / or cooperate with the fastening screw, in particular with the head of the fastening screw.
  • a housing seal may be provided in the region of the head of the fastening screw, which seals between the head and the actuator housing.
  • the head of the fastening screw executes only small and slow angles of rotation relative to the actuator housing. Therefore, in particular a sliding seal can be used here.
  • the fastening screw in particular in the region of the shaft and / or in the region of the head, provides at least one sealing surface for the seal and / or the housing seal.
  • the fastening screw has no thread in the region of the sealing surface.
  • the fastening screw - according to an independent inventive concept - not only fulfills the function of allowing a coupling of the output element to the adjusting shaft of the internal combustion engine, but also the function of being part of a sealing system or multiple sealing systems.
  • the entire actuator as a ready assembled and functional unit to a driven by the actuator system having a drive shaft can be coupled, wherein a torsionally rigid connection of the output element with the drive shaft can be produced without having to disassemble this parts of the actuator or without this in the power flow from the drive motor to the output element parts of the actuator must be dismantled, can be implemented, the fastening screw can advantageously be designed and arranged such that it can not be removed without To dismantle or destroy parts of the actuator. This in particular even if the actuator is not yet coupled to a system to be driven.
  • the fastening screw for example during transport from the manufacturer of the actuator to a user who coupled the actuator to an internal combustion engine, accidentally lost.
  • the fastening screw is designed and arranged in such a way that that it can not be removed without disassembling or destroying parts of the actuator lying in the power flow from the drive motor to the output element. This in particular even if the actuator is not yet coupled to a system to be driven.
  • the captive arrangement of the fastening screw can be achieved for example by a collar which limits the axial mobility of the fastening screw.
  • the collar strikes at a displacement of the running through a hollow shaft fastening screw in the direction of the drive motor at a constriction of the hollow shaft - and at a displacement in the opposite direction on the output member.
  • the collar may in particular be the collar already mentioned above, which is designed and arranged to press the output element against the drive shaft to be driven, in particular the end face of the drive shaft to be driven.
  • the collar can be made in one piece with the fastening screw or at least with the shank of the fastening screw.
  • the collar is mounted as a self-manufactured component, for example as a clip or disc, in particular insoluble on the mounting screw.
  • the transmission can be advantageously designed as a voltage wave transmission.
  • the transmission can be advantageously designed as a voltage wave transmission in the form of a ring gear.
  • the output element has an internally toothed ring gear.
  • the transmission is of a different type of transmission.
  • the transmission can also be designed as a planetary gear.
  • a stress wave transmission is usually constructed in such a way that it is a rigid, circular and internally toothed ring gear, which is referred to as Circularspline, and a radially flexible externally toothed gear, which is arranged in the interior of the rigid internally toothed ring gear and is referred to as Flexspline having.
  • a generally elliptical wave generator is rotatably arranged by means of a rolling bearing deforming the radially flexible externally toothed gear into an elliptical shape to engage the gears of the internal gear and the radially flexible external gear on each end of the ellipse main axis.
  • a voltage wave transmission with a wave generator, an externally toothed flexspline and an internally toothed ring gear meshing with the flexspline can be advantageously used as the transmission.
  • the stress wave transmission for transmitting a torque to a driven shaft the Ankoppelende externally driven performs an axial and / or radial movement, the ring gear exhibiting a driven element which is torsionally rigid and at the same time bendable formed and the remaining parts of the actuator from the externally driven axial and / or radial movement at least partially, in particular completely, decoupled.
  • the Abtreibeelement can advantageously have a torsionally rigid and simultaneously flexible soft output bell.
  • the preferably bendable and torsionally stiff, cup-shaped output bell of the output element in particular the remaining parts of the actuator sustainable from damage by radial and / or axial oscillatory movements, in particular wobbling, the Ankoppelendes the shaft to which the actuator is coupled, protected.
  • the output element of the transmission can advantageously be an output shaft which is designed and arranged to transmit a rotational movement to the drive shaft of the system to be driven in the coupled state of the actuator.
  • the output shaft is fastened by means of the fastening screw to the driven shaft of the system to be driven by means of the actuator.
  • the output shaft may have a, in particular coaxial and / or central through bore, through which the fastening screw extends, wherein it may be provided, in particular, that the output shaft is clamped between a collar of the fastening screw and the shaft to be driven.
  • the ring gear is rotatable relative to a housing and / or the axis of symmetry of the stress wave transmission by means of a Hohlradlageranssen, but stored stationary.
  • the term "output bell" means a component that is suitable and arranged to transmit torque from the ring gear to an output shaft of the transmission, wherein the output bell is not necessarily in the form of a classic bell, such as a
  • the output bell may not necessarily be rotationally symmetrical, for example, the output bell may also have a plurality of spokes arranged at least partially radially, in particular, the output bell need not necessarily be a closed wall
  • a rotationally symmetrical design of the output bell in particular in the form of a pot or in a classic bell shape, particularly advantageous because in such a design an imbalance is avoided and the male radia len and / or axial forces regardless of the rotational position always cause the same deformation.
  • the flexible and torsionally stiff output element which may include, for example, a preferably flexible and torsionally stiff, cup-shaped output bell, in combination with the stationary mounting of the ring gear, the Flexspline, and the wave generator and / or a Dynamicspline and / or a Hohlradlagerung effectively from the radial and / or axial movements, in particular tumbling movements, which the drive shaft of the coupled system, in particular an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio, executes, at least largely, decoupled, without the backlash-free transferability of a torque from the voltage wave transmission to the drive shaft disadvantageous being affected.
  • the Hohlradlagerung which may be designed in particular as a plain bearing, therefore, at best, a small residual portion of the radial and / or axial movements, in particular wobbling movements record.
  • an output component of the drive motor and a drive component of the transmission are formed as separately manufactured components which are rotatably connected to each other.
  • the output construction part of the drive motor and the drive member of the transmission by means of at least one clamping member rotatably connected to each other.
  • the clamping member may be formed, for example, as a corrugated and / or elastic and / or cylindrically curved band, in particular sheet-metal strip, and / or as a slotted ring and / or as a corrugated cylinder spring tube.
  • a drive component of the transmission in particular the wave generator, having a recess into which the output member of the drive motor, namely an output shaft and the clamping member are inserted and thus frictionally connected to each other.
  • a particularly good clamping effect in which slipping is reliably prevented and yet easy to install, has a design in which a plurality of clamping members are mechanically connected in parallel for the rotationally rigid coupling of the output shaft of the drive.
  • a drive system in particular for a motor vehicle and / or a passenger car, is of particular advantage, having an internal combustion engine and an actuator coupled to the internal combustion engine according to the invention for varying the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an adjusting shaft, wherein by changing the rotational position of the adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine is variable and wherein the output member is rotatably connected to the adjusting shaft and / or is arranged coaxially to the adjusting shaft ,
  • the internal combustion engine has no sensor for measuring the rotational position of the adjusting shaft, and / or that a control device, the current setting of the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine exclusively by means of a sensor directly coupled to the actuator determined.
  • the actuator may advantageously be connected, at least partially, to the oil supply system of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an actuator system according to the invention with an actuator with a sensor
  • FIG. 3 shows an embodiment of a drive system according to the invention
  • 4 shows a second embodiment of an actuator according to the invention
  • Fig. 5 shows a third embodiment of an actuator according to the invention
  • Fig. 6 shows a fourth embodiment of an actuator according to the invention.
  • an actuator 1 shows a first exemplary embodiment of an actuator 1 according to the invention which includes a drive motor 2 with a rotor 3 and a stator 4.
  • the actuator 1 includes a drive motor 2 downstream drive transmission 5, which is arranged coaxially to the drive motor 2 and having an output element 6.
  • the rotor 3 is non-rotatably connected to a hollow shaft 7, which acts as the output shaft of the drive motor 2 and a shaft generator 8 of the transmission designed as a voltage wave transmission 5 drives and is integrally connected thereto.
  • the hollow shaft 7 is rotatably supported by means of two rolling bearings 18.
  • the stress wave transmission has an externally toothed, annular flexspline 9.
  • the wave generator 8 is rotatably mounted in the annular flexspline 9 by means of two rolling bearings 10, 1 and deforms it into an oval shape such that the flexspline 9 with its external teeth both in the internal teeth of a first ring gear, namely a Dynamicsplines 12, and in the internal teeth of a second ring gear, namely a Circularsplines 13, engages.
  • the Dynamicspline 12 is rotatably mounted in an actuator housing 14.
  • the voltage wave transmission has an output element 6, which has the Circularspline 13 and a rotatably connected thereto cup-shaped output bell 16, and an output shaft 17.
  • the output bell 16 is made in one piece with the Circularspline 13 and the output shaft 17.
  • the output bell 16 is flexible and at the same time torsionally rigid.
  • the entire actuator 1 can be coupled as a ready-assembled and functional unit to a driven by the actuator 1 system 19 having a drive shaft 20, wherein a torsionally rigid connection of the output element 6 with the drive shaft 20 can be produced, without disassembling parts of the actuator have to.
  • the drive shaft 20 may be, for example, an adjusting shaft for adjusting the expansion stroke and / or the compression ratio of an internal combustion engine.
  • the actuator has a fastening screw 21 for fastening the output element 6 to the drive shaft 20 to be driven by means of the actuator 1.
  • the fastening screw 21 has a thread 15 and is screwed into the front side into a threaded bore 29 of the drive shaft 20, whereby the output shaft 1 7 of the output element 6 between a collar 28 and the end face of the drive shaft 20 is clamped.
  • the fastening screw 21 is arranged centrally and coaxially to both the transmission 5, and to the drive motor 2 and extends through both the transmission 5, and by the drive motor 2.
  • the head 22 of the fastening screw 21 and the output member 6 are on opposite sides of Actuator arranged.
  • the actuator 1 has two spaces sealed relative to each other, wherein in one of the spaces the transmission 5 and in the other of the spaces the drive motor 2 and a speed sensor 23 which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the hollow shaft 7 of the drive motor 2 , are arranged.
  • the space of the actuator 1, in which the transmission 5 is arranged is designed and arranged to be connected to an oil lubrication system, in particular an oil lubrication system of the system 19 to be driven.
  • the space in which the transmission 5 is arranged is sealed by means of a first seal 24 and by means of a second seal 25 relative to the space in which the drive motor 2 and a speed sensor 23 are arranged.
  • the seals are designed as non-abrasive seals to account for the fact that they are each in contact with components that move relative to each other at high speed.
  • the first seal 24 is located spatially between the wave generator 8 and a partition 26.
  • the second seal 25 rests on the one hand on the fastening screw 21 and on the other hand on the inside of the hollow shaft 7.
  • the fastening screw 21 has a diameter thickening 27, so that the second seal 25 can have such a large inner diameter that the head 22 of the fastening screw 21 can be inserted through the second seal 25 during assembly of the actuator 1.
  • a housing seal 30 is present, which seals the actuator housing 14 with respect to the space surrounding the actuator 1.
  • the housing seal 30 rests on the one hand on an actuator housing 14 and on the other hand on the head 22 of the fastening screw 21.
  • the head 22 of the fastening screw 21 executes only small and slow angles of rotation relative to the actuator housing 14. Therefore, as a housing seal 30 in particular, a sliding seal can be used.
  • the fastening screw 21 is designed and arranged in the actuator 1 such that it can not be removed from the actuator 1 without dismantling or destroying parts of the actuator 1 for this purpose. This is especially true when the actuator 1 is not yet coupled to a system 19 to be driven.
  • the captive arrangement of the fastening screw 21 can be achieved in particular by the collar 28, which limits the axial mobility of the fastening screw 21.
  • the collar 28 strikes at a displacement fastening screw 21 in the direction of the drive motor 2 at a constriction 31 of the hollow shaft 7, while at a displacement in the opposite direction to the output element. 6 strikes.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an actuator system according to the invention with an actuator 1 as shown in FIG. 1 and with a sensor 32 which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the fastening screw 21 relative to the actuator housing 14.
  • the sensor 32 is coupled to the head 22 of the fastening screw 21 and the housing 33 is fastened to the actuator housing 14.
  • a magnetic encoder element 34 can be fastened to the head 22, the rotational position of which is detected by a detector element 35 of the sensor 32.
  • the co-rotating with the output member 6 fixing screw 21 fulfills in this way the additional function to transmit the rotational movement of the output element 6 and thus the rotational movement of the drive shaft 20 of the driven system 19 to the sensor 32.
  • FIG. 3 schematically shows an exemplary embodiment of a drive system according to the invention, in particular for a motor vehicle and / or a passenger car, which has an internal combustion engine 36 and an actuator 1 according to the invention coupled to the internal combustion engine for changing the expansion stroke and / or the compression ratio of the internal combustion engine.
  • a sensor 32 is arranged, which measures the rotational position and / or the number of revolutions of the fastening screw 21 and thus a coupled adjusting shaft 37 relative to the actuator housing 14 and transmits the measured value to an electronic control device 38.
  • the control device 38 controls taking into account the transmitted measured value further settings of the internal combustion engine, such as the ignition timing and / or the camshaft setting.
  • the co-rotating with the adjusting shaft 37 mounting screw 21 fulfills the additional function of transmitting the rotational movement of the output element and thus the rotational movement of the adjusting shaft to the sensor 32.
  • the actuator 1 has a fastening channel 39, through which a fastening screw 21 can be guided to the output element 6.
  • a tool for rotating the fastening screw 21 can be introduced through the fastening channel 39.
  • the fastening screw 21 does not extend through the entire actuator 1 in the mounted state. Rather, the fastening screw 21 is made shorter than the fastening screw 21 of the first embodiment shown in Fig. 1.
  • the fastening screw 21 may be formed as a standard screw. Between the head 22 of the fastening screw 21 and the output shaft 17 is a, in particular standardized, washer 40 is arranged.
  • the fastening screw 21 can be operated with a sufficiently long tool whose free end is guided when coupling the driven element 6 to the drive shaft 20 of the driven system 19 through the mounting channel 39 to the head 22 of the fastening screw 21.
  • the fastening channel 39 is bounded by a circular cylindrical sleeve 41.
  • the sleeve also has the function of delimiting the fastening channel 39 from different spaces of the actuator 1.
  • the sleeve 41 provides on the outside and front side each have a sealing surface. At the end-side sealing surface is located on a first seal 42, which is also in contact with the output member 6. On the outside sealing surface is a second seal 43, which is also in contact with the hollow shaft 7 and which is preferably formed as a non-abrasive seal.
  • the sleeve 41 is arranged stationary relative to an actuator housing 14 and connected directly to the actuator housing 14.
  • the sleeve 41 extends both through the gear 5, as well as by the drive motor 2, wherein the input port 44 of the mounting channel 39 and the output element 6 are arranged on opposite sides of the actuator 1.
  • the inlet opening 44 of the fastening channel 39 is provided with a removable lid 45 locked.
  • the hollow shaft 7, as a driven component of the drive motor 2, and the wave generator 8 are formed as separately manufactured components which are rotatably connected to each other.
  • the wave generator 8 has a central recess, is inserted into the hollow shaft 7 by means of a clamping member 46 frictionally engaged and rotationally fixed.
  • the clamping member 46 may be formed, for example, as a corrugated and / or elastic and / or cylindrically curved band, in particular sheet-metal strip, and / or as a slotted ring and / or as a corrugated cylindrical spring tube.
  • FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of an actuator 1 according to the invention, which is similar to the first exemplary embodiment shown in FIG.
  • the hollow shaft 7 is rotatably mounted with a first sealed bearing 47, which replaces the existing in the first embodiment, the first seal 24 with respect to the sealing function.
  • the fastening screw 21 does not have the diameter thickening 27, which has the fastening screw 21 of the first embodiment.
  • the second seal 25 is not present. Rather, the fastening screw 21 is rotatably supported by means of a second sealed bearing 48 relative to the hollow shaft 7, so that the second sealed bearing 48 assumes the sealing function, which exerts the second seal 25 in the first embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, der einen Antriebsmotor, ein dem Antriebsmotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das koaxial 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.

Description

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 als Abtriebswelle ausgebildetes 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 US 2015/0033906 AI ist ein Stellantrieb bekannt, der aus einem Getriebe und einem Antriebsmotor besteht. Der Stellantrieb ist derart aufgebaut, dass er sukzessive in Einzelkomponenten an eine Verbrennungskraftmaschine angekoppelt wird. Konkret wird zunächst ausschließlich das Getriebe ohne den Antriebsmotor an die Verbrennungskraftmaschine angekoppelt. In einem weiteren Schritt wird dann der Antriebsmotor an das bereits angekoppelte Getriebe angebaut. Eine Befestigungsschraube, mittels der die Abtriebswelle des Getriebes mit einer Antriebswelle des anzutreibenden Systems verbunden wird, ist dann nicht mehr zugänglich.
Ein ebenfalls sukzessive in Einzelkomponenten anzukoppelnder Stellantrieb ist aus DE 10 201 1 1 1 6 952 AI bekannt. Aus dieser Druckschrift 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 10 201 1 120 162 AI 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 drehfest 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 AI 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 AI 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 oder ohne hierfür im Kraftfluss Teile vom Antriebsmotors zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators demontieren zu müssen.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine drehstarre, koaxiale Verbindung des Abtriebselements mit der Antriebswelle herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen oder ohne hierfür im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende 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 führbar 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 Aktuatorgehause 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.
Der Aktuator kann, wie bereits erwähnt, vorteilhaft ein Aktuatorgehäuse aufweisen. Das Aktuatorgehäuse kann eine Eingangsöffnung aufweisen. Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass durch Eingangsöffnung die Befestigungsschraube, insbesondere der Kopf der Befestigungsschraube, und/oder ein anderes Befestigungsmittel, insbesondere eine andere Schraube, und/oder der Befestigungskanal zugänglich sind. Die Eingangsöffnung kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, einen Zugang für Wartungs- oder Servicearbeiten bereit zu stellen.
Die Eingangsöffnung kann mit einem abnehmbaren Deckel, der beispielsweise als Verschlussstopfen oder als abnehmbarer Hut ausgebildet sein kann, verschlossen werden. Der Deckel ist kein im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegendes Teil des Aktuators. Der Deckel kann insbesondere auch dazu dienen, im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile abzudecken.
Das Aktuatorgehäuse kann alternativ oder zusätzlich zu einem Deckel weitere, insbesondere zerstörungsfrei und/oder werkzeugfrei abnehmbare, Aktuatorgehäuseteile aufweisen, die nicht Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegen. Diese können beispielsweise die Funktion haben, Betriebsstoffe, wie beispielsweise Öl (insbesondere im Zusammenwirken mit wenigstens einem anderen Aktuatorgehäuseteil) einzuhausen oder andere Aktuatorteile vor Verschmutzung zu schützen. Als weiteres Bauteil, das nicht Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegt, kann der Aktuator beispielsweise ein elektronisches Bauteil, eine Platine mit elektronischen Bauteilen, einen Steckverbinder oder ein Bauteil, das mit einer Elektronikplatine oder einer Sensorik ausgestattet ist, aufweisen. Allerdings ist nicht ausgeschlossen, dass derartige Bauteile bei besonderen Ausführungen auch im Kraftfluss angeordnet sind.
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 Labyrinthdichtung 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 Aktuatorgehause, 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, der auch losgelöst von dem Merkmal, 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 oder ohne hierfür im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators demontieren zu müssen, umsetzbar ist, 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. Insbesondere kann, nach einem eigenständigen Erfindungsgedanken, vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Befestigungsschraube derart ausgebildet und derart angeordnet ist, dass sie nicht entnommen werden kann, ohne hierfür im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören. Dies insbesondere auch dann, wenn der Aktuator noch nicht an ein anzutreibendes System angekoppelt ist.
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 des Getriebes kann vorteilhaft eine Abtriebswelle sein, die dazu ausgebildet und angeordnet ist, im angekoppelten Zustand des Aktuators eine Drehbewegung auf die Antriebswelle des anzutreibenden Systems zu übertragen. 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 Antriebsbauteil des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet, die drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Abtriebs bau teil 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, 1 1 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 drehfest 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 1 7 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 Aktuators 1 , 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
1 1 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

Patentansprüche
Aktuator, der einen Antriebsmotor, ein dem Antriebsmotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, das koaxial zum Antriebsmotor angeordnet ist, und der ein als Abtriebswelle ausgebildetes 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 oder ohne hierfür im Krafffluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators demontieren zu müssen.
Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine drehstarre, koaxiale Verbindung des Abtriebselements mit der Antriebswelle herstellbar ist, ohne hierfür Teile des Aktuators demontieren zu müssen oder ohne hierfür im Krafffluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators demontieren zu müssen.
Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, 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.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
Aktuator nach Anspruch 3 oder 4, 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.
Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 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.
Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 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.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. 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.
Aktuator nach Anspruch 8, 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.
0. Aktuator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. 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 drehfest 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.
1 . Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 10, 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.
2. Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1 , 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.
3. Aktuator nach einem der Ansprüche 3 bis 12, 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 im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören, und/oder dass c. 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, und/oder dass d. die Befestigungsschraube derart ausgebildet und derart angeordnet ist, dass sie nicht entnommen werden kann, ohne hierfür im Kraftfluss vom Antriebsmotor zum Abtriebselement liegende Teile des Aktuators zu demontieren oder zu zerstören, wenn der Aktuator nicht an ein anzutreibendes System angekoppelt.
4. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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.
5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Abtriebsbauteil des Antriebsmotors und ein Antriebsbauteil des Getriebes als separat hergestellte Bauteile ausgebildet sind, die drehfest 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 drehfest 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 drehfest miteinander verbunden sind, das als gewelltes und/oder elastisches und/oder zylinderförmig gebogenes Band insbesondere Blechband, und/oder als geschlitzter Ring ausgebildet ist.
Aktuatorsystem mit einem Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 15 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.
Antriebssystem mit a. einem Verbrennungsmotor und mit einem an den Verbrennungsmotor angekoppelten Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 15 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.
Antriebssystem nach Anspruch 17, 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 drehfest mit der Verstellwelle verbunden ist und/oder koaxial zur Verstellwelle angeordnet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass a. 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.
20. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zwei relativ zueinander abgedichtete Räume aufweist, wobei einer der Räume an das Ölversorgungssystem des Verbrennungsmotors angeschlossen ist.
21 . Kraftfahrzeug beinhaltend einen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder mit einem Aktuatorsystem nach Anspruch 16 und/oder mit einem Antriebssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20.
22. Verwendung eines Aktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder eines Aktuatorsystems nach Anspruch 16 zum Verändern des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors.
23. Befestigungsschraube für einen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder für ein Aktuatorsystem nach Anspruch 16, 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.
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