DE102011017191A1

DE102011017191A1 - An adjusting device for variably setting a compression ratio of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102011017191A1
Application number: DE201110017191
Authority: DE
Inventors: Dr. Ing. Fieweger Klaus; Dipl.-Ing. Finkbeiner Hansjörg; Gernot Kurtzer; Dipl.-Ing. Lengfeld Markus; Dipl.-Ing. Schröer Dietmar; Dipl.-Ing. Seidel Georg; Dipl.-Ing. von Gaisberg-Helfenberg Alexander
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2012139605A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung (10) zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einer Übertragungseinrichtung (25) über welche das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist, und mit wenigstens einer Bremseinrichtung (24), mittels welcher das eingestellte Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen zu halten ist, wobei die Bremseinrichtung (24) zum Halten des Verdichtungsverhältnisses über wenigstens ein Entkopplungselement (26) zumindest im Wesentlichen schwingungsentkoppelt mit der Übertragungseinrichtung (25) verbunden ist.The invention relates to an actuating device (10) for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston internal combustion engine, with at least one transmission device (25) via which the compression ratio can be variably adjusted, and with at least one braking device (24) by means of which the set compression ratio is to be kept at least substantially, wherein the braking device (24) for maintaining the compression ratio is connected to the transmission device (25) at least essentially vibration-decoupled via at least one decoupling element (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, the specified in the preamble of claim 1. Art.

Die DE 601 29 392 T2 offenbart einen Mechanismus für ein variables Verdichtungsverhältnis für eine Hubkolbenverbrennungskraftmaschine, die einen Kolben, der durch einen Hub in den Motor bewegbar ist, und einen Kolbenbolzen aufweist. Die Hubkolbenverbrennungskraftmaschine umfasst ferner eine Kurbelwelle, die die Hin- und Herbewegungen des Kolbens in Drehbewegung ändert. Die Kurbelwelle umfasst einen Kurbelwellenzapfen.The DE 601 29 392 T2 discloses a variable compression ratio mechanism for a reciprocating internal combustion engine having a piston movable by a stroke in the engine and a piston pin. The reciprocating internal combustion engine further includes a crankshaft that changes the reciprocating motions of the piston in rotational motion. The crankshaft includes a crankshaft journal.

Der Mechanismus umfasst ferner eine Vielzahl von Verbindungen, die den Kolbenbolzen mechanisch mit dem Kurbelwellenzapfen verbinden. Es ist eine Steuerwelle vorgesehen, die sich parallel zu einer Achse der Kurbelwelle erstreckt. Ferner ist ein Exzenternocken vorgesehen, der so an der Steuerwelle angebracht ist, dass eine Mitte des Exzenternockens zu einer Mitte der Steuerwelle exzentrisch ist. Der Mechanismus umfasst ein Steuerglied, welches an einem ersten Ende mit einer der Vielzahl der Verbindungen und mit dem anderen Ende mit dem Exzenternocken verbunden ist. Es ist ein Aktor vorgesehen, der die Steuerwelle innerhalb eines vorgegebenen geregelten Winkelbereichs antreibt und die Steuerwelle in einer erwünschten Winkelstellung so hält, dass sich ein Verdichtungsverhältnis des Motors durch Antreiben der Steuerwelle in einer ersten Drehrichtung kontinuierlich verringert, wenn sich die Motordrehzahl und/oder die Motorlast von einem ersten auf einen zweiten Wert, relativ höher als der erste Wert, ändert. Ferner ist die Steuerwelle in einer erwünschten Winkelstellung so zu halten, dass sich das Verdichtungsverhältnis durch Antreiben der Steuerwelle in einer zweiten Drehrichtung, entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung kontinuierlich erhöht, wenn sich die Motordrehzahl und/oder die Motorlast von dem zweiten Wert auf den ersten ändert. Es ist eine Abstand von der Mitte der Steuerwelle zu einer Mittellinie des Steuergliedes vorgesehen, die sowohl durch einen Verbindungspunkt des ersten Endes als auch einen Verbindungspunkt des zweiten Endes verläuft, wobei der Abstand gemessen mit dem Kolben nahe dem oberen Totpunkt so bemessen ist, dass sich der Abstand kontinuierlich verkleinert, während sich das Verdichtungsverhältnis verringert.The mechanism further includes a plurality of links mechanically connecting the piston pin to the crankshaft journal. There is provided a control shaft which extends parallel to an axis of the crankshaft. Further, an eccentric cam is provided which is attached to the control shaft so that a center of the eccentric cam is eccentric to a center of the control shaft. The mechanism comprises a control member which is connected at one end to one of the plurality of connections and at the other end to the eccentric cam. An actuator is provided which drives the control shaft within a predetermined controlled angular range and maintains the control shaft at a desired angular position such that a compression ratio of the engine continuously decreases by driving the control shaft in a first rotational direction as the engine speed and / or the engine speed decreases Engine load changes from a first to a second value, relatively higher than the first value. Further, the control shaft is to be maintained at a desired angular position such that the compression ratio continuously increases by driving the control shaft in a second rotational direction opposite to the first rotational direction as the engine speed and / or engine load changes from the second value to the first. There is provided a distance from the center of the control shaft to a centerline of the control member extending through both a first end connection point and a second end connection point, the distance measured with the piston near top dead center being such that the distance decreases continuously as the compression ratio decreases.

Der DE 10 2008 040 459 A1 ist eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors als bekannt zu entnehmen, dessen Kompressionsverhältnisse über einen an einer Verstellwelle der Verstellvorrichtung angeordneten Exzenter verstellbar sind. Dabei ist die Verstellvorrichtung von einem Verbrennungsmotor über ein Antriebselement einer Antriebswelle der Verstelleinrichtung antreibbar. Trieblich zwischen dem Antriebselement und dem Exzenter sind ein Getriebe, eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet, wobei durch die Kupplung eine Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Antriebswelle herstellbar ist. Die Antriebswelle ist durch die schaltbare Bremse haltbar. Dabei ist vorgesehen, dass die Verstellvorrichtung eine kombinierte Kupplung- und Bremseinheit aufweist, in welcher eine Kupplung mit einem ersten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil und eine Bremse mit einem ersten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil angeordnet ist und der zweite Teil der Kupplung und der Bremse aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe besteht, welche drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist.Of the DE 10 2008 040 459 A1 An adjusting device of an internal combustion engine is known to be known, the compression ratios of which are adjustable via an eccentric arranged on an adjusting shaft of the adjusting device. In this case, the adjusting device can be driven by an internal combustion engine via a drive element of a drive shaft of the adjusting device. Trieblich between the drive element and the eccentric gear, a shiftable clutch and a switchable brake are arranged, wherein a connection between the drive element and the drive shaft can be produced by the coupling. The drive shaft is durable due to the switchable brake. It is provided that the adjusting device comprises a combined clutch and brake unit, in which a clutch with a first part and a second switchable part and a brake with a first part and a second switchable part is arranged and the second part of the clutch and the Brake consists of a common for the clutch and the brake armature disc, which is arranged rotationally fixed on the drive shaft.

Die bekannten Stelleinrichtungen weisen dabei einen unerwünscht hohen Bauraumbedarf auf.The known adjusting devices have an undesirably high space requirement.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welcher einen reduzierten Bauraumbedarf aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, which has a reduced space requirement.

Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Eine solche Stelleinrichtung dient zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, und umfasst wenigstens eine Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung dient dabei zum Übertragen von Kräften und/oder Drehmomenten zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses. Mit anderen Worten ist über die Übertragungseinrichtung das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar.Such an adjusting device is used for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston internal combustion engine, and comprises at least one transmission device. The transmission device serves to transmit forces and / or torques for setting the compression ratio. In other words, the compression ratio is variably adjustable via the transmission device.

Die Stelleinrichtung umfasst wenigstens eine Bremseinrichtung, mittels welcher das eingestellte Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen zu halten ist. Dadurch kann die Bremseinrichtung das eingestellte Verdichtungsverhältnis gegen Kräfte und/oder Drehmomente halten, welche gegen das eingestellte Verdichtungsverhältnis wirken. Derartige Kräfte und/oder Drehmomente resultieren insbesondere aus Verbrennungsvorgängen, welche während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine in einem Brennraum mit dem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis ablaufen. Mittels der Verbrennungseinrichtung ist es ermöglicht, das Verdichtungsverhältnis gegen ein unerwünschtes Verstellen zu sichern und das Verdichtungsverhältnis so zumindest im Wesentlichen auf einem konstanten Wert zu halten.The adjusting device comprises at least one braking device by means of which the set compression ratio is at least substantially to be maintained. As a result, the braking device can hold the set compression ratio against forces and / or torques which act against the set compression ratio. Such forces and / or torques result in particular from combustion processes, which during a fired operation of the internal combustion engine in a combustion chamber with the variable adjustable compression ratio expire. By means of the combustion device, it is possible to secure the compression ratio against undesired adjustment and to keep the compression ratio at least substantially at a constant value.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung zum Halten des Verdichtungsverhältnisses über wenigstens ein Entkopplungselement zumindest im Wesentlichen schwingungsentkoppelt mit der Übertragungseinrichtung verbunden ist. Durch das Entkopplungselement ist somit eine Schwingungsentkopplung der Bremseinrichtung von der Übertragungseinrichtung dargestellt, so dass über die Übertragungseinrichtung auf die Bremseinrichtung wirkende, schwellende und/oder wechselnde Kräfte und/oder Drehmomente, insbesondere resultierend aus den Verbrennungsvorgängen, zumindest abgemildert und gedämpft werden.According to the invention, it is provided that the braking device is connected to the transmission device via at least one decoupling element in order to maintain the compression ratio, at least substantially in vibration-decoupled manner. By the decoupling element thus a vibration decoupling of the braking device is shown by the transmission device, so acting on the braking device via the transmission, swelling and / or changing forces and / or torques, in particular resulting from the combustion processes, at least mitigated and damped.

Dies geht einher mit einer reduzierten Belastung der Bremseinrichtung insbesondere im Vergleich zur Stelleinrichtung ohne die Schwingungsentkopplung. So kann die Bremseinrichtung hinsichtlich ihrer Dimensionen und/oder ihrer Leistungsaufnahme und/oder zum Freigeben des Verdichtungsverhältnisses besonders gering dimensioniert werden. Dies hält den Bauraumbedarf der Bremseinrichtung und damit der gesamten erfindungsgemäßen Stelleinrichtung gering. Dies führt insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit der Verbrennungskraftmaschine und mit der Stelleinrichtung zur Lösung und/oder zur Vermeidung von Package-Problemen. Durch die Dämpfung der Kräfte und/oder der Drehmomente und damit der auf die Bremseinrichtung wirkenden Belastungen kann ein Auslegungsmoment und/oder eine Auslegungskraft der Bremseinrichtung besonders gering ausgestaltet werden, was mit einem geringen Gewicht und einem geringen Bauraumbedarf der Bremseinrichtung und damit der gesamten Stelleinrichtung einhergeht.This is accompanied by a reduced load of the braking device, in particular in comparison to the adjusting device without the vibration decoupling. Thus, the braking device can be dimensioned particularly small in terms of their dimensions and / or their power consumption and / or to release the compression ratio. This keeps the space requirement of the braking device and thus the entire adjusting device according to the invention low. This leads, in particular in a space-critical area such as an engine compartment of a motor vehicle, in particular a passenger car, with the internal combustion engine and with the adjusting device for the solution and / or for avoiding package problems. By damping the forces and / or the torques and thus the loads acting on the braking device, a design moment and / or a design force of the braking device can be made particularly low, which is associated with a low weight and a small space requirement of the braking device and thus the entire adjusting device ,

Die durch die schwingungsentkoppelte Verbindung der Bremseinrichtung mit der Übertragungseinrichtung dargestellte Dämpfungsarbeit und/oder Dämpfungsleistung fällt dabei für die Reibleistung der Verbrennungskraftmaschine nicht ins Gewicht, so dass die Verbrennungskraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung weiterhin besonders effizient betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung ermöglicht es somit, dass Verdichtungsverhältnis auf thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anzupassen, so dass diese mit einem geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann. Dies geht einher mit besonders geringen CO₂-Emissionen.The damping work and / or damping power represented by the vibration-decoupled connection of the braking device with the transmission device is not significant for the friction power of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine can continue to be operated particularly efficiently with the adjusting device according to the invention. The adjusting device according to the invention thus makes it possible to adapt the compression ratio to thermodynamic requirements of the internal combustion engine, so that it can be operated with low fuel consumption. This is accompanied by particularly low CO ₂ emissions.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Kopplungselement, insbesondere in Umfangsrichtung, elastisch verformbar ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Bremseinrichtung mit der Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Kräften und/oder insbesondere Drehmomenten zu koppeln, jedoch eine im Rahmen der elastischen Verformbarkeit (der Elastizität) des Entkopplungselement eine weiche (elastische), insbesondere eine drehweiche (drehelastische), Verbindung zwischen der Übertragungseinrichtung und der Bremseinrichtung zu realisieren. So ist die Bremseinrichtung von der Übertragungseinrichtung schwingungsentkoppelt und kann dennoch das eingestellte Verdichtungsverhältnis auf einem zumindest im Wesentlichen konstanten Wert präzise halten.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the coupling element, in particular in the circumferential direction, formed elastically deformable. This makes it possible to couple the braking device with the transmission device for the transmission of forces and / or in particular torques, but in the context of elastic deformability (the elasticity) of the decoupling a soft (elastic), in particular a torsionally soft (torsionally elastic), connection between to realize the transmission device and the braking device. Thus, the braking device is vibration-decoupled from the transmission device and yet can keep the set compression ratio at an at least substantially constant value precisely.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Schwingungsentkopplung eine Relativdrehung der Bremseinrichtung, insbesondere wenigstens eines Bremsteils der Bremseinrichtung, relativ zur mit der Bremseinrichtung bzw. dem Bremsteil verbundenen Übertragungseinrichtung, insbesondere zu wenigstens einem Übertragungselement der Übertragungseinrichtung, mittels des Entkopplungselements ermöglicht ist. Diese Relativbewegung ist insbesondere im Rahmen der elastischen Verformbarkeit des Entkopplungselements ermöglicht. Dabei kann sich die Bremseinrichtung, insbesondere das Bremsteil, relativ zur Übertragungseinrichtung, insbesondere zu einem Übertragungselement, in gewissen Grenzen bewegen, wodurch stoßartige und/oder hochfrequente Anregungen durch Kräfte und/oder Drehmomente, welche von dem Brennraum auf die Stelleinrichtung wirken, abgemildert und gedämpft werden können.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that for the vibration decoupling a relative rotation of the braking device, in particular at least one braking part of the braking device, relative to the brake device or the brake part connected transmission device, in particular to at least one transmission element of the transmission device, by means of the decoupling element , This relative movement is made possible in particular in the context of the elastic deformability of the decoupling element. In this case, the braking device, in particular the brake member, relative to the transmission device, in particular to a transmission element, move within certain limits, whereby shock-like and / or high-frequency excitations by forces and / or torques acting from the combustion chamber on the actuator, mitigated and attenuated can be.

Das Übertragungselement der Stelleinrichtung dient dazu, Kräfte und/oder Drehmomente zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zu übertragen. Bei dem Übertragungselement handelt es sich beispielsweise um ein Zahnrad eines Getriebes der Übertragungseinrichtung, welches relativ zur Bremseinrichtung insbesondere zu dem Bremsteil dieser, im Rahmen der Elastizität bzw. der elastischen Verformbarkeit des Entkopplungselements bewegbar, insbesondere verdrehbar, ist. Über die Verbindung des Zahnrads in Umfangsrichtung dessen mit der Bremseinrichtung ist das aktuell eingestellte Verdichtungsverhältnis besonders präzise zu halten und gegen ein unerwünschtes Verstellen zu sichern.The transmission element of the actuating device serves to transmit forces and / or torques for setting or adjusting the compression ratio. The transmission element is, for example, a toothed wheel of a transmission of the transmission device, which is movable, in particular rotatable, relative to the brake device, in particular to the brake part thereof, within the scope of the elasticity or elastic deformability of the decoupling element. About the connection of the gear in the circumferential direction of the braking device with the currently set compression ratio is to keep very precise and secure against undesired adjustment.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Entkopplungselement als Welle ausgebildet, über welche zum Halten des Verdichtungsverhältnisses die Bremseinrichtung mit der Übertragungseinrichtung schwingungsentkoppelt verbunden ist. Dadurch ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, die Schwingungsentkopplung zu realisieren. Dies hält nicht nur den Bauraumbedarf, sondern auch die Kosten der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in einem geringen Rahmen.In a further advantageous embodiment of the invention, the decoupling element is designed as a shaft, via which the braking device is connected in a vibration-decoupled manner to the compression device in order to maintain the compression ratio. This makes it possible in a simple and cost-effective manner, the To realize vibration decoupling. This not only keeps the space requirement, but also the cost of the adjusting device according to the invention in a small frame.

Vorteilhafterweise weist die Welle eine entsprechende Elastizität auf, so dass die stoßartigen und/oder hochfrequenten Anregungen und/oder die schwellenden und/oder wechselnden Kräfte und/oder Drehmomente besonders vorteilhaft gedämpft und so zumindest im Wesentlichen von der Bremseinrichtung ferngehalten werden können. Da mit einher gehen besonders geringe Belastungen für die Bremseinrichtung, so dass diese besonders effizient und präzise das Verdichtungsverhältnis auch über eine hohe Lebensdauer der Stelleinrichtung und der Verbrennungskraftmaschine halten kann.Advantageously, the shaft has a corresponding elasticity, so that the jerky and / or high-frequency excitations and / or the swelling and / or changing forces and / or torques can be particularly advantageously damped and thus at least substantially kept away from the braking device. As associated with particularly low loads for the braking device, so that they can hold the compression ratio and a high durability of the actuator and the internal combustion engine particularly efficient and precise.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stelleinrichtung einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, zum Antreiben der Übertragungseinrichtung und zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses. Mittels des Motors ist das Verdichtungsverhältnis über die Übertragungseinrichtung einstellbar. Der Motor ist dabei in einem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von der Übertragungseinrichtung zur Bremseinrichtung zwischen der Übertragungseinrichtung und der Bremseinrichtung angeordnet. Dadurch können die stoßartigen und/oder hochfrequenten Anregungen für die entsprechenden Momente und/oder Kräfte aus dem Brennraum besonders vorteilhaft und effizient durch die Massenträgheit des Motors, insbesondere die Massenträgheit eines Rotors des Elektromotors, abgemildert und gedämpft werden. Dies hält die auf die Bremseinrichtung wirkenden Belastungen gering. Dadurch weist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung eine besonders hohe Funktionserfüllungssicherheit auf, so dass sie das Verdichterverhältnis auch über eine hohe Lebensdauer hinweg effizient und bedarfsgerecht an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anpassen kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the adjusting device comprises a motor, in particular an electric motor, for driving the transmission device and for adjusting or adjusting the compression ratio. By means of the motor, the compression ratio via the transmission device is adjustable. The motor is arranged in a force and / or torque flow from the transmission device to the braking device between the transmission device and the braking device. As a result, the jerky and / or high-frequency excitations for the corresponding moments and / or forces from the combustion chamber can be mitigated and damped particularly advantageously and efficiently by the inertia of the engine, in particular the inertia of a rotor of the electric motor. This keeps the loads acting on the brake device low. As a result, the adjusting device according to the invention has a particularly high functional reliability, so that it can adapt the compressor ratio efficiently and as needed to thermodynamic requirements of the internal combustion engine over a long service life.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Motor sowie gegebenenfalls wenigstens eine weitere Komponente, Bauteile oder dergleichen der Stelleinrichtung zwischen der Übertragungseinrichtung und der Bremseinrichtung, insbesondere zwischen dem Motor und der Bremseinrichtung, ein Massenträgheitsmoment, insbesondere ein hohes Massenträgheitsmoment, aufweist, wodurch ein Tiefpassfilter für von der Übertragungseinrichtung auf die Bremseinrichtung wirkende Schwingungen ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Entkopplungselement, insbesondere dessen Elastizität, derart auf das Massenträgheitsmoment (J) des Motors, insbesondere des Elektromotors sowie gegebenenfalls nachfolgender Teile abgestimmt, dass ein schwingfähiges System in Form der Stelleinrichtung bzw. Komponenten dieser auf die aus dem Brennraum wirkenden schwellenden und/oder wechselnden Drehmomente und/oder Kräfte als insbesondere mechanischer Tiefpassfilter wirkt. Somit werden die stoßartigen und insbesondere die hochfrequenten Anregungen infolge der Kräfte und/oder Momente abgeschwächt und gedämpft. Dadurch kann die Belastung auf die Bremseinrichtung besonders gering gehalten werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the motor and optionally at least one further component, components or the like of the adjusting device between the transmission device and the braking device, in particular between the motor and the braking device, a moment of inertia, in particular a high moment of inertia comprises a low-pass filter is formed for vibrations acting on the brake device from the transmission device. In other words, the decoupling element, in particular its elasticity, so on the moment of inertia (J) of the engine, in particular the electric motor and optionally subsequent parts tuned that an oscillatory system in the form of the actuating device or components thereof to the swelling and acting from the combustion chamber / or changing torques and / or forces acts as a mechanical low-pass filter in particular. Thus, the jerky and in particular the high-frequency excitations due to the forces and / or moments are attenuated and attenuated. As a result, the load on the braking device can be kept particularly low.

Vorteilhafterweise weist das Entkopplungselement eine Elastizität auf, wodurch eine Eigenfrequenz der Stelleinrichtung deutlich oberhalb der höchsten Anregungsfrequenz liegt, welche beispielsweise im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftreten kann. Mit anderen Worten ist die Eigenfrequenz insbesondere über die Elastizität des Entkopplungselements derart zu wählen, dass die Eigenfrequenz deutlich über der höchsten, vorkommenden Anregungsfrequenz liegt. So kann ein Resonanzzustand der Stelleinrichtung und insbesondere der Übertragungseinrichtung und der Bremseinrichtung vermieden werden. Dies hält die auf die Bremseinrichtung wirkenden Belastungen besonders gering.Advantageously, the decoupling element to an elasticity, whereby a natural frequency of the adjusting device is well above the highest excitation frequency, which may occur, for example, during operation of the internal combustion engine. In other words, the natural frequency is to be selected, in particular via the elasticity of the decoupling element, such that the natural frequency is significantly above the highest, occurring excitation frequency. Thus, a resonance state of the adjusting device and in particular the transmission device and the braking device can be avoided. This keeps the loads acting on the braking device particularly low.

Um eine auftretende Relativbewegung, insbesondere einen auftretenden Verdrehwinkel, zwischen der Bremseinrichtung der Übertragungsseinrichtung möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenigstens ein Dämpfungselement vorzusehen, welches mit dem Entkopplungselement und insbesondere dessen Elastizität in Reihenschaltung angeordnet ist.In order to minimize any occurring relative movement, in particular an occurring angle of rotation, between the braking device of the transmission device, it is advantageous to provide at least one damping element, which is arranged in series with the decoupling element and in particular its elasticity.

Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselement zumindest im Wesentlichen aus einem Elastomer gebildet und liegt in Form einer Elastomerbuchse vor. Die Dämpfungsleistung des Dämpfungselements fällt dabei für die Reibleistung der Verbrennungskraftmaschine ebenso nicht ins Gewicht, da die Relativbewegungen sowie Relativgeschwindigkeiten, insbesondere Winkelgeschwindigkeiten, sehr gering sind.Advantageously, the damping element is at least substantially formed of an elastomer and is in the form of an elastomeric bushing. The damping performance of the damping element does not fall for the friction of the internal combustion engine as well, since the relative movements and relative velocities, in particular angular velocities, are very low.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bremseinrichtung in einem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss zum Halten des Verdichtungsverhältnisses von der Übertragungseinrichtung über gegebenenfalls wenigstens eine weitere Komponente, Bauteil oder dergleichen der Stelleinrichtung, insbesondere über ein Getriebe und den Motor der Stelleinrichtung, hin zu der Bremseinrichtung als zumindest im Wesentlichen letztes zum Einstellen und/oder Halten des Verdichtungsverhältnisses relevantes Bauteil, Komponente oder dergleichen der Stelleinrichtung angeordnet. Bezogen auf einen Kraft- und/oder Drehmomentenfluss ausgehend von dem Brennraum hin zu der Bremseinrichtung ist die Bremseinrichtung dabei als zumindest im Wesentlichen letztes Element angeordnet. Dadurch können die Belastungen besonders effizient und vorteilhaft durch die zwischen der Bremseinrichtung und dem Brennraum angeordneten Elemente gedämpft Und abgeschwächt werden, so dass die Bremseinrichtung besonders gering hinsichtlich ihrer Dimensionen und ihres Leistungsbedarfs ausgestaltet werden kann. Dadurch weist die Bremseinrichtung einen besonders geringen Bauraumbedarf auf, was mit einem besonders geringen Bauraumbedarf der gesamten erfindungsgemäßen Stelleinrichtung einhergeht.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the braking device is in a force and / or torque flow for holding the compression ratio of the transmission device via optionally at least one further component, component or the like of the adjusting device, in particular via a transmission and the motor of the actuating device towards the braking device arranged as at least substantially last for setting and / or holding the compression ratio relevant component, component or the like of the adjusting device. Based on a force and / or torque flow starting from the combustion chamber to the braking device, the braking device is arranged as at least substantially the last element. This allows the loads to be particularly efficient and are advantageously attenuated and attenuated by the arranged between the braking device and the combustion chamber elements, so that the braking device can be designed particularly small in terms of their dimensions and their power requirements. As a result, the braking device has a particularly low space requirement, which is associated with a particularly low space requirement of the entire adjusting device according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Prinzipdarstellung einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit einem Elektromotor und einem Getriebe, über welche das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist, und mit einer Bremseinrichtung zum Halten des eingestellten Verdichtungsverhältnisses, wobei zum Übertragen von Drehmomenten zwischen dem Elektromotor, dem Getriebe und der Bremseinrichtung die Bremseinrichtung von dem Elektromotor und dem Getriebe schwingungsentkoppelt mit diesen verbunden ist; und 1 a schematic diagram of an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, with an electric motor and a transmission over which the compression ratio is variably adjustable, and with a braking device for maintaining the set compression ratio, wherein for transmitting torque between the electric motor, the Transmission and the braking device, the braking device of the electric motor and the transmission is vibration-decoupled connected thereto; and

2 ein Schaubild zur Veranschaulichung auf die Bremseinrichtung der Stelleinrichtung gemäß 1 wirkenden Belastungen, die durch die schwingungsentkoppelte Verbindung der Bremseinrichtung mit dem Elektromotor und dem Getriebe gedämpft sind. 2 a diagram illustrating the braking device of the actuator according to 1 acting loads that are damped by the vibration-decoupled connection of the braking device with the electric motor and the transmission.

Das Streben, Kraftstoffverbräuche von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren, führt dazu, die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einer Stelleinrichtung zu versehen, mittels welcher wenigstens ein Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar ist. Die Stelleinrichtung ermöglicht es somit, das Verdichtungsverhältnis an unterschiedliche thermodynamische Erfordernisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine anzupassen, um diese so mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und mit geringen CO₂-Emissionen betreiben zu können.The pursuit to reduce fuel consumption of reciprocating internal combustion engines leads to provide the reciprocating internal combustion engines with at least one adjusting device, by means of which at least one compression ratio of the reciprocating internal combustion engine is variably adjustable. The adjusting device thus makes it possible to adapt the compression ratio to different thermodynamic requirements of the reciprocating internal combustion engine in order to be able to operate this with low fuel consumption and low CO ₂ emissions.

Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung ist dabei beispielsweise als sogenanntes Multilink-Triebwerk ausgebildet. Dabei weist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben ist dabei mit einem Pleuel gelenkig verbunden, welches mit einem Hebelelement der Stelleinrichtung gelenkig verbunden ist. Das Hebelelement ist dabei an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle relativ zu dem Hubzapfen verdrehbar gelagert. Das einerseits mit dem Pleuel gelenkig verbundene Hebelelement ist andererseits mit einer Verstellwelle zumindest mittelbar gelenkig gekoppelt. Die Verstellwelle ist dabei beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildet und weist wenigstens einen Exzenter auf, an welchem das Hebelelement relativ zu dem Exzenter drehbar zumindest mittelbar, beispielsweise über ein Zwischenglied, gelagert ist.The reciprocating internal combustion engine with the adjusting device is designed for example as a so-called multi-link engine. In this case, the reciprocating internal combustion engine has at least one combustion chamber in the form of a cylinder, in which a piston is arranged translationally displaceable relative to the cylinder. The piston is pivotally connected to a connecting rod, which is articulated to a lever element of the adjusting device. The lever element is rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft relative to the crank pin. On the other hand, the lever element articulated on the one hand with the connecting rod is at least indirectly pivotally coupled to an adjusting shaft. The adjusting shaft is formed, for example, as an eccentric shaft and has at least one eccentric on which the lever element is rotatably mounted at least indirectly, for example via an intermediate member, relative to the eccentric.

Der Kolben, das Pleuel, das Hebelelement sowie die Kurbelwelle sind Bestandteile eines Kurbeltriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, durch welchen translatorische Bewegungen des Kolbens relativ zu dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird.The piston, the connecting rod, the lever element and the crankshaft are components of a crank mechanism of the reciprocating internal combustion engine, by which translational movements of the piston is converted relative to the cylinder in a rotational movement of the crankshaft.

Die 1 zeigt beispielhaft eine solche Stelleinrichtung 10 mit einer beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildeten Verstellwelle 12. Die Verstellwelle 12 ist dabei um eine Drehachse 14 an und/oder zumindest bereichsweise in einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Stelleinrichtung 10 relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert. Ein Drehen der Verstellwelle 12 um die Drehachse 14 bewirkt ein Drehen des Hebelelements um den Hubzapfen einer nicht dargestellten Kurbelwelle relativ zu diesem, was wiederum eine translatorische Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem bewirkt. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis eingestellt werden.The 1 shows an example of such a control device 10 with a trained example as an eccentric adjusting shaft 12 , The adjusting shaft 12 is about a rotation axis 14 and / or at least partially in a housing of the internal combustion engine and / or the adjusting device 10 rotatably mounted relative to the housing. Turning the adjusting shaft 12 around the axis of rotation 14 causes a rotation of the lever member about the crank pin of a crankshaft, not shown, relative thereto, which in turn causes a translational displacement of the piston in the cylinder relative thereto. This allows the compression ratio to be adjusted.

Zum Drehen der Verstellwelle 12 und damit zum Verstellen bzw. Einstellen des Verdichtungsverhältnisses ist ein Elektromotor 16 der Stelleinrichtung 10 vorgesehen. Der Elektromotor 16 umfasst dabei einen Stator, welcher über ein Gehäuse 18 drehfest gehalten ist. Der Rotor ist relativ zu dem Stator und in diesem Beispiel um die Drehachse 14 drehbar. Ebenfalls ist eine nicht axiale Anordnung von Elektromotor und Verstellwelle durch Verwendung eines Getriebes mit Achsversatz denkbar. Zum Drehen der Verstellwelle 12 wird der Elektromotor 16 mit Strom versorgt, d. h. der Elektromotor 16 wird bestromt. Dadurch leitet der Elektromotor 16 über seinen Rotor ein Drehmoment zumindest mittelbar in die Verstellwelle 12 ein, welches zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses dient.For turning the adjusting shaft 12 and thus for adjusting the compression ratio is an electric motor 16 the adjusting device 10 intended. The electric motor 16 includes a stator, which has a housing 18 is held against rotation. The rotor is relative to the stator and in this example about the axis of rotation 14 rotatable. Also, a non-axial arrangement of electric motor and adjusting shaft by using a transmission with axial offset conceivable. For turning the adjusting shaft 12 becomes the electric motor 16 supplied with electricity, ie the electric motor 16 is energized. This leads the electric motor 16 via its rotor, a torque at least indirectly in the adjusting 12 a, which serves for adjusting or adjusting the compression ratio.

Die Stelleinrichtung 10 umfasst ferner ein Getriebe 20 einer Übertragungseinrichtung 25 der Stelleinrichtung 10, welches eine Übersetzung i aufweist. Die Übersetzung i ist dabei von 1 unterschiedlich. Das Getriebe 20 ist mit dem Elektromotor 16 über eine Verbindungswelle 22 der Übertragungseinrichtung 25 gekoppelt, so dass ein von dem Elektromotor 16 bzw. dessen Stator aufgebrachtes Drehmoment in das Getriebe 20 eingeleitet werden kann. Bezogen auf einen Kraft- bzw. Drehmomentenfluss von dem Elektromotor 16 zu der Verstellwelle 12 ist das Getriebe 20 zwischen der Verstellwelle 12 und dem Elektromotor 16 angeordnet. Dadurch kann das Getriebe das von dem Elektromotor 16 über die Verbindungswelle 22 in das Getriebe 20 eingeleitete Drehmoment hin zu einem demgegenüber höheren Drehmoment übersetzen und dieses höhere Drehmoment in die Verstellwelle 12 einleiten. The adjusting device 10 further includes a transmission 20 a transmission device 25 the adjusting device 10 which has a translation i. The translation i is different from 1. The gear 20 is with the electric motor 16 over a connecting shaft 22 the transmission device 25 coupled, so that one of the electric motor 16 or its stator applied torque in the transmission 20 can be initiated. Relative to a force or torque flow from the electric motor 16 to the adjusting shaft 12 is the transmission 20 between the adjusting shaft 12 and the electric motor 16 arranged. This allows the transmission to be powered by the electric motor 16 over the connecting shaft 22 in the transmission 20 introduced torque to translate to a higher torque and this higher torque in the adjusting 12 initiate.

Daraus ist es ersichtlich, dass von dem Elektromotor 16 ein relativ geringes Drehmoment bzw. relativ geringe Drehmomente zum Verstellen bzw. Einstellen des Verdichtungsverhältnisses aufgewendet werden müssen, welche dann von dem Getriebe 20 zu demgegenüber höheren Drehmomenten zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses umgewandelt werden können. Dies hält die Leistungsaufnahme und den Bauraumbedarf des Elektromotors 16 gering.From this it is evident that from the electric motor 16 a relatively low torque or relatively low torques for adjusting or adjusting the compression ratio must be expended, which then from the transmission 20 conversely, higher torques can be converted to set the compression ratio. This keeps the power consumption and the space requirement of the electric motor 16 low.

Insbesondere während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wirken auf den Kolben Kräfte und/oder Drehmomente, welche insbesondere aus während des gefeuerten Betriebes ablaufenden Verbrennungen resultieren. Durch die gelenkige Kopplung des Kolbens mit der Stelleinrichtung 10 wirken die Kräfte und/oder Drehmomente auch auf die Stelleinrichtung 10 und gegen das eingestellte Verdichtungsverhältnis. Um ein unerwünschtes Verstellen des eingestellten Verdichtungsverhältnisses aufgrund dieser Drehmomente und/oder Kräfte zu vermeiden, ist eine Bremse 24 vorgesehen. Die Bremse 24 dient dazu, das eingestellte Verdichtungsverhältnis bzw. den eingestellten Wert des Verdichtungsverhältnisses über eine gewisse Zeitspanne, in welcher keine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses vorgesehen ist, zumindest im Wesentlichen konstant zu halten. Dadurch kann die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über die Zeitspanne von dem thermodynamisch vorteilhaften Verdichtungsverhältnis betrieben werden.In particular, during a fired operation of the reciprocating internal combustion engine act on the piston forces and / or torques, resulting in particular from running during the fired operation burns. By the articulated coupling of the piston with the actuator 10 the forces and / or torques also act on the adjusting device 10 and against the set compression ratio. To avoid undesired adjustment of the set compression ratio due to these torques and / or forces is a brake 24 intended. The brake 24 serves to keep the set compression ratio or the set value of the compression ratio over a certain period of time, in which no adjustment of the compression ratio is provided, at least substantially constant. Thereby, the reciprocating internal combustion engine can be operated over the period of the thermodynamically advantageous compression ratio.

Zum Halten des Verdichtungsverhältnisses entgegen den wirkenden Kräften und/oder Drehmomenten ist es vorgesehen, die Verstellwelle 12 gegen ein Verdrehen um die Drehachse 14 zu sichern. Dazu ist die Bremse 24 über eine Verbindungswelle 26, welche mit der Verbindungswelle 22 einstückig ausgebildet und/oder drehfest gekoppelt sein kann, mit der Verstellwelle 12 drehfest gekoppelt.To maintain the compression ratio against the forces and / or torques acting, it is provided that the adjusting shaft 12 against twisting about the axis of rotation 14 to secure. This is the brake 24 over a connecting shaft 26 , which with the connecting shaft 22 formed integrally and / or can be rotatably coupled with the adjusting 12 rotatably coupled.

Aus den Verbrennungen resultierende Kräfte und/oder Drehmomente wirken somit über den Kolben, das Pleuel, das Hebelelement auf die Verstellwelle 12 und über das Getriebe 20, die Verbindungswelle 22, den Elektromotor 16 bzw. dessen Rotor und über die Verbindungswelle 26 der Übertragungseinrichtung 25 auf die Bremse. Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die Bremse 24 in einem solchen Kraft- und/oder Drehmomentenfluss ausgehend von dem Zylinder über das Getriebe 20 und den Elektromotor 16 stromab des Getriebes 20 und des Elektromotors 16 angeordnet. Insbesondere ist die Bremse 24 in diesem Kraft- und/oder Drehmomentenfluss ausgehend von dem Brennraum das letzte für das Einstellung und/oder das Halten des Verdichtungsverhältnisses relevante Bauteil, Komponente, Element oder dergleichen der Stelleinrichtung 10. Dadurch werden insbesondere stoßartige und/oder hochfrequente Drehmomentenanregungen aus den Verbrennungen im Zylinder, welche vom Kurbeltrieb auf die Bremse 24 wirken, durch das Massenträgheitsmoment J des Elektromotors, das reduziert auf die Verstellwelle 12 mit dem Quadrat der Übersetzung i des Getriebes 20 wirksam ist, abgemildert und gedämpft. So kann auch die Bremse 24 hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme und ihrer Dimensionen gering ausgebildet werden, was den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten sowie den Energiebedarf der gesamten Stelleinrichtung 10 gering hält. Auf Grund dieser vorteilhaften Anordnung der Bremse 24 ausgehend von dem Zylinder stromab sowohl des Getriebes 20 als auch des Elektromotors 16 ist die Bremse 24 von dem Kurbeltrieb (der Verstellwelle 12) zu zumindest im Wesentlichen schwingungsentkoppelt und dennoch mit diesem verbunden, so dass die Bremse 24 das eingestellte Verdichtungsverhältnis halten kann.From the burns resulting forces and / or torques thus act on the piston, the connecting rod, the lever member on the adjusting 12 and about the transmission 20 , the connecting shaft 22 , the electric motor 16 or its rotor and the connecting shaft 26 the transmission device 25 on the brake. Again 1 it can be seen, is the brake 24 in such a force and / or torque flow from the cylinder via the transmission 20 and the electric motor 16 downstream of the gearbox 20 and the electric motor 16 arranged. In particular, the brake is 24 in this force and / or torque flow, starting from the combustion chamber, the last component, component, element or the like of the adjusting device relevant for setting and / or maintaining the compression ratio 10 , As a result, in particular jerky and / or high-frequency torque excitations from the burns in the cylinder, which from the crank mechanism to the brake 24 act, by the moment of inertia J of the electric motor, which reduces to the adjusting shaft 12 with the square of the ratio i of the transmission 20 is effective, tempered and muted. So can the brake 24 be made low in terms of their power consumption and their dimensions, what the space requirements, the weight and the cost and the energy requirements of the entire actuator 10 keeps low. Due to this advantageous arrangement of the brake 24 starting from the cylinder downstream of both the transmission 20 as well as the electric motor 16 is the brake 24 from the crank mechanism (the adjusting shaft 12 ) at least substantially vibration decoupled and yet connected to this, so that the brake 24 can keep the set compression ratio.

Ein weiterer Vorteil der Stelleinrichtung 10 ist es, dass die Bremse 24 in dem Kraft- und Drehmomentenfluss derart angeordnet ist, dass sich das Getriebe 20 zwischen der Bremse 24 und dem Kurbeltrieb, das heißt der Verstellwelle 12, befindet. So kann ein Auslegungsmoment der Bremse 24 klein gehalten werden, da im Kurbeltrieb wirkende hohe Drehmomente durch das Getriebe 20 nominell um die Übersetzung i des Getriebes reduziert werden. Dadurch ist es möglich, dass die Bremse 24 das eingestellte Verdichtungsverhältnis präzise auch über eine lange Zeitspanne hinweg halten kann. Ferner weist die Bremse 24 eine hohe Funktionserfüllungssicherheit auf, auch über eine hohe Lebensdauer der Stelleinrichtung 10 und der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine hinweg.Another advantage of the adjusting device 10 is it the brake 24 in the force and torque flow is arranged such that the transmission 20 between the brake 24 and the crank mechanism, that is the adjusting shaft 12 , is located. So can a design moment of the brake 24 be kept small, there in the crank mechanism acting high torques through the transmission 20 nominally reduced by the ratio i of the transmission. This makes it possible for the brake 24 The set compression ratio can hold precisely over a long period of time. Furthermore, the brake points 24 a high functional performance on safety, even over a long life of the actuator 10 and the reciprocating internal combustion engine away.

Die Stelleinrichtung 10 weist auch deshalb einen nur sehr geringen Energiebedarf auf, da der Energieaufwand zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mittels der Bremseinrichtung 24 wesentlich geringer ist als zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mittels des Elektromotors 16, beispielsweise durch Bestromen dieses. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Bremse 24 zum Halten des Verdichtungsverhältnisses mit elektrischem Strom als Energie versorgt wird. Soll das Verdichtungsverhältnis verstellt werden, so wird die Bremse 24 nicht mehr bestromt.The adjusting device 10 Also, therefore, has a very low energy consumption, since the energy required to hold the Compression ratio by means of the braking device 24 is much lower than to hold the compression ratio by means of the electric motor 16 , for example, by energizing this. Furthermore, it can be provided that the brake 24 is supplied with electricity to keep the compression ratio with electricity. If the compression ratio is to be adjusted, so the brake 24 no longer energized.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Bremse 24 stromlos geschlossen ist. Dies bedeutet, dass die Bremse 24 zum Halten des Verdichtungsverhältnisses nicht mit elektrischem Strom versorgt wird. Soll das Verdichtungsverhältnis verstellt werden, so wird die Bremse 24 bestromt (mit elektrischem Strom versorgt). Darauf hin wird das Verdichtungsverhältnis verstellt, woraufhin die Bestromung der Bremse 24 beendet wird, so dass diese in stromlosem Zustand geschlossen ist und zumindest im Wesentlichen ohne Energieaufwand das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen konstant halt.It can also be provided that the brake 24 is closed normally. This means the brake 24 is not supplied with electrical power to maintain the compression ratio. If the compression ratio is to be adjusted, so the brake 24 energized (supplied with electricity). Then the compression ratio is adjusted, whereupon the energization of the brake 24 is terminated, so that it is closed in the de-energized state and at least substantially without energy expenditure, the compression ratio holds at least substantially constant.

Die 2 zeigt ein Diagramm 28, auf dessen Abszisse 30 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 32 fortlaufend aufgetragen ist. Auf der Ordinate 34 des Diagramms 28 sind Werte für ein Drehmoment gemäß einem Richtungspfeil 36 ansteigend aufgetragen.The 2 shows a diagram 28 , on the abscissa 30 the time according to a directional arrow 32 is continuously applied. On the ordinate 34 of the diagram 28 are values for a torque according to a directional arrow 36 applied in ascending order.

Wie der 2 zu entnehmen ist, ist das Diagramm 28 durch eine Trennlinie 38 in einen ersten Bereich 40 und in einen zweiten Bereich 42 unterteilt. In dem ersten Bereich 40 ist ein zeitlicher Verlauf 44 dargestellt, welcher wechselnde Drehmomente charakterisiert, die ausgehend von dem Zylinder auf die Stelleinrichtung 10 und insbesondere auf die Bremse 24 wirken bzw. wirken können. Wie dem Verlauf 44 zu entnehmen ist, treten dabei relativ hohe Amplituden auf. Diese Amplituden erfordern ein in dem Diagramm 28 eingetragenes Auslegungsmoment 46, das entsprechend der hohen Amplituden des zeitlichen Verlaufs 44 sehr hoch sein muss, um auch bei Auftreten der betragsmäßig hohen wechselnden Drehmomente das Verdichtungsverhältnis sicher gegen ein unerwünschtes Verstellen halten zu können. In dem Diagramm 28 ist auch ein Auslegungsmoment 48 des Elektromotors 16 eingetragen.Again 2 can be seen, is the diagram 28 through a dividing line 38 in a first area 40 and in a second area 42 divided. In the first area 40 is a time course 44 shown, which characterizes changing torques, which, starting from the cylinder to the adjusting device 10 and especially on the brakes 24 can act or act. Like the course 44 it can be seen, relatively high amplitudes occur. These amplitudes require one in the diagram 28 registered design torque 46 , which corresponds to the high amplitudes of the time course 44 must be very high in order to keep the compression ratio safe against undesired adjustment even when the amount of high torque changing occurs. In the diagram 28 is also a design moment 48 of the electric motor 16 entered.

Um das Auslegungsmoment 46 gering zu halten und somit insbesondere die Bremse 24 hinsichtlich ihrer Leistungsaufnahme und ihrer Dimensionen klein ausgestalten zu können, ist im Kraft- und/oder Drehmomentenfluss von dem Elektromotor 16 und dem Getriebe 20 zur Bremse 24 eine Elastizität c vorgesehen. Über diese Elastizität c ist die Bremse 24 zumindest im Wesentlichen schwingungsentkoppelt mit der Übertragungseinrichtung 25 der Stelleinrichtung 10 verbunden. So können Drehmomente von der Übertragungseinrichtung 25, insbesondere von der Verstellwelle 12, über die Welle 26 zur Bremse 24 übertragen werden, so dass die Bremse 24 das eingestellte Verdichtungsverhältnis sich auf einem gewünschten Wert halten kann. Darüber hinaus ist im Rahmen der elastischen Verformbarkeit der Elastizität c eine Relativverdrehung zwischen der Übertragungseinrichtung 25 und der Bremse 24, insbesondere zwischen der Welle 26 und einem um die Drehachse 14 drehbaren Bremsenteil der Bremse 24 möglich. So können die insbesondere wechselnden und/oder schwellenden Drehmomente von dem Zylinder abgemildert und abgedämpft werden.To the design moment 46 low and thus in particular the brake 24 in terms of their power consumption and dimensions to be able to make small, is in the force and / or torque flow of the electric motor 16 and the transmission 20 to the brake 24 provided an elasticity c. About this elasticity c is the brake 24 at least substantially vibration decoupled with the transmission device 25 the adjusting device 10 connected. Thus, torques from the transmission device 25 , in particular of the adjusting shaft 12 , about the wave 26 to the brake 24 be transferred, so the brake 24 the set compression ratio can be maintained at a desired value. In addition, in the context of the elastic deformability of the elasticity c is a relative rotation between the transmission device 25 and the brake 24 , especially between the shaft 26 and one around the axis of rotation 14 rotatable brake part of the brake 24 possible. Thus, the particular changing and / or swelling torques can be mitigated and damped by the cylinder.

Die Elastizität c ist dabei insbesondere durch die Verbindungswelle 26 bereitgestellt, welche als Entkopplungselement zwischen der Bremse 24 und der Übertragungseinrichtung 25 bzw. zwischen der Bremse 24 und dem Elektromotor 16, dem Getriebe 20 und insbesondere der Verstellwelle 12 fungiert.The elasticity c is in particular by the connecting shaft 26 provided as a decoupling element between the brake 24 and the transmission device 25 or between the brake 24 and the electric motor 16 , the transmission 20 and in particular the adjusting shaft 12 acts.

Die Wirkung der Elastizität c ist in dem Bereich 42 des Diagramms 28 dargestellt. In dem Bereich 42 ist ein weiterer zeitlicher Verlauf 44' dargestellt, welcher die wechselnden Drehmomente charakterisiert, welche von dem Zylinder her auf die Bremse 24 wirken. Wie der 2 zu entnehmen ist, sind die Amplituden des zeitlichen Verlaufs 44' wesentlich geringer als die Amplituden des zeitlichen Verlaufs 44. So kann das Auslegungsmoment 46 der Bremse auf ein Auslegungsmoment 46' reduziert werden. So kann die Bremse 24 besonders gering hinsichtlich Ihres Gewichts sowie Ihres Bauraumbedarfs ausgebildet werden.The effect of elasticity c is in the range 42 of the diagram 28 shown. In that area 42 is another time course 44 ' shown, which characterizes the changing torques, which from the cylinder ago on the brake 24 Act. Again 2 can be seen, are the amplitudes of the time course 44 ' much lower than the amplitudes of the time course 44 , So can the design moment 46 the brake on a design moment 46 ' be reduced. So can the brake 24 be made particularly low in terms of your weight and your space requirements.

Die Elastizität c ist dabei so auf das reduzierte Trägheitsmoment, insbesondere Massenträgheitsmoment, J des Elektromotors 16 sowie etwaiger nachfolgender Teile, Komponenten, Bauteile oder dergleichen der Stelleinrichtung 10 abzustimmen, dass das schwingfähige System in Form der Stelleinrichtung 10 auf die aus dem Kurbeltrieb bzw. der Verstellwelle 12 aus wirkenden Schwell- und insbesondere Wechselmomente als mechanischer Tiefpassfilter wirkt. Somit werden die stoßartigen und/oder hochfrequenten Anregungen aus dem Kurbeltrieb abgeschwächt. Ebenso ist die Eigenfrequenz über die Elastizität c so zu wählen, dass diese deutlich über der Systemanregungsfrequenz liegt, um einen Resonanzzustand der Stelleinrichtung 10 und insbesondere der Bremse 24 zu vermeiden.The elasticity c is thus on the reduced moment of inertia, in particular mass moment of inertia, J of the electric motor 16 and any subsequent parts, components, components or the like of the actuator 10 agree that the oscillatory system in the form of the actuator 10 on the from the crank mechanism or the adjusting shaft 12 acts as a mechanical low-pass filter from acting threshold and in particular alternating moments. Thus, the jerky and / or high-frequency excitations are attenuated from the crank mechanism. Likewise, the natural frequency on the elasticity c is to be chosen so that it is well above the system excitation frequency to a resonant state of the actuator 10 and in particular the brake 24 to avoid.

Um einen auftretenden Verdrehwinkel zwischen der Bremse 24 und der Verstellwelle 12 gering zu halten, ist beispielsweise ein Dämpfungselement vorgesehen, welches mit der Elastizität c in Reihenschaltung angeordnet ist. Dieses Dämpfungselement liegt dabei beispielsweise in Form einer Elastomerbuchse vor, was die Kosten, das Gewicht und den Bauraumbedarf der Stelleinrichtung 10 gering hält.To a occurring angle of rotation between the brake 24 and the adjusting shaft 12 To keep low, for example, a damping element is provided, which is arranged with the elasticity c in series. This damping element is, for example, in the form of an elastomer bush, which is the cost, the weight and the space requirement of the adjusting device 10 keeps low.

Eine durch das Dämpfungselement dargestellten Dämpfungsleistung bzw. Dämpfungsarbeit fällt dabei für die Reibleistung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nicht merklich ins Gewicht, da auftretende Drehmomente durch das Getriebe 20 und zu einem kleineren Teil auch durch die schwingungsentkoppelte Verbindung gering sind. Ebenso ist eine mittlere Winkelgeschwindigkeit gering, wobei beim Halten des Verdichtungsverhältnisses zumindest im Wesentlichen keine Rotationen auftreten. A damping power or damping work represented by the damping element does not noticeably matter for the friction power of the reciprocating internal combustion engine, since torques occurring through the transmission 20 and are small to a lesser extent by the vibration decoupled connection. Likewise, a mean angular velocity is low, wherein at least substantially no rotations occur when holding the compression ratio.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Stelleinrichtungsetting device
1212: Verstellwelleadjusting
1414: Drehachseaxis of rotation
1616: Elektromotorelectric motor
1818: Gehäusecasing
2020: Getriebetransmission
2222: Verbindungswelleconnecting shaft
2424: Bremsebrake
2525: Übertragungseinrichtungtransmission equipment
2626: Verbindungswelleconnecting shaft
2828: Diagrammdiagram
3030: Abszisseabscissa
3232: Richtungspfeilarrow
3434: Ordinateordinate
3636: Richtungspfeilarrow
3838: Trennlinieparting line
4040: BereichArea
4242: BereichArea
44, 44'44, 44 ': zeitlicher Verlauftime course
46, 46'46, 46 ': Auslegungsmomentdesign moment
4848: Auslegungsmomentdesign moment
cc: Elastizität ÜbersetzungElasticity translation
JJ: Trägheitsmomentmoment of inertia

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 60129392 T2 [0002]
DE 102008040459 A1 [0004]

Claims

Adjusting device ( 10 ) for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston internal combustion engine, with at least one transmission device ( 25 ) via which the compression ratio is variably adjustable, and with at least one braking device ( 24 ), by means of which the set compression ratio is at least substantially to be maintained, characterized in that the braking device ( 24 ) for maintaining the compression ratio via at least one decoupling element ( 26 ) at least substantially vibration-decoupled with the transmission device ( 25 ) connected is.

Adjusting device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the decoupling element ( 26 ) is formed elastically deformable.

Adjusting device ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that for vibration decoupling a relative movement, in particular a relative rotation of the braking device ( 24 ), in particular at least one braking part of the braking device ( 24 ), relative to the braking device ( 24 ) ( 25 ), in particular to at least one transmission element ( 26 ) of the transmission equipment ( 25 ) by means of the decoupling element ( 26 ) is possible.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling element ( 26 ) as a wave ( 26 ) is formed, via which for holding the compression ratio, the braking device ( 24 ) with the transmission device ( 25 ) is connected vibration-decoupled.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device ( 10 ) an engine ( 16 ), in particular an electric motor ( 16 ), for driving the transmission device, by means of which the compression ratio via the transmission device ( 25 ) is adjustable, the motor ( 16 ) in a force and / or torque flow from the transmission device ( 25 ) to the braking device ( 24 ) between the transmission device ( 25 ) and the braking device ( 24 ) is arranged.

Adjusting device ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the engine ( 16 ) and optionally at least one further component ( 20 ), Component or the like of the adjusting device ( 10 ) between the transmission device ( 25 ) and the braking device ( 24 ), in particular between the engine ( 16 ) and the braking device, a moment of inertia, in particular a high mass moment of inertia, whereby a low-pass filter for by the transmission device ( 25 ) on the braking device ( 24 ) acting vibrations is formed.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the braking device ( 24 ) in a force and / or torque flow for maintaining the compression ratio of the transmission device ( 25 ) via possibly at least one further component, component or the like of the adjusting device, in particular via a transmission ( 20 ) and a motor ( 16 ) the actuator ( 10 ), to the braking device as at least substantially last for adjusting and / or maintaining the compression ratio relevant component, component or the like of the adjusting device ( 10 ) is arranged.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling element ( 26 ) has an elasticity (c), whereby a natural frequency of the adjusting device ( 10 ) is above the highest excitation frequency.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one damping element is provided, which with the decoupling element ( 26 ) is arranged in series connection.

Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element is formed from an elastomer.