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WO2010006871A1 - Verstellvorrichtung eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verstellvorrichtung eines verbrennungsmotors Download PDF

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Publication number
WO2010006871A1
WO2010006871A1 PCT/EP2009/057573 EP2009057573W WO2010006871A1 WO 2010006871 A1 WO2010006871 A1 WO 2010006871A1 EP 2009057573 W EP2009057573 W EP 2009057573W WO 2010006871 A1 WO2010006871 A1 WO 2010006871A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
clutch
adjusting device
shaft
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/057573
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Richter
Alexander Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of WO2010006871A1 publication Critical patent/WO2010006871A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D67/00—Combinations of couplings and brakes; Combinations of clutches and brakes
    • F16D67/02—Clutch-brake combinations
    • F16D67/06—Clutch-brake combinations electromagnetically actuated

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device of an internal combustion engine whose compression ratios are changeable with the features of the preamble of claim 1 and a method for operating an internal combustion engine having the features of claim 9.
  • the internal combustion engine has a housing in which the piston and the crankshaft move.
  • the piston is moved by the gas force down and transmits this movement via a main connecting rod and a cross lever on the crankshaft.
  • the transverse lever is supported via a Maupleuelstange on an eccentric, which in turn is arranged on an adjusting shaft.
  • the internal combustion engine further has two camshafts, which are driven by a belt loop from the crankshaft.
  • the belt drive further drives a drive element which is connected via a shiftable clutch and two planetary gear with the adjusting shaft.
  • An input-side shaft portion of the planetary gear can be connected to the housing both via the coupling with the drive element and via a brake.
  • the two-stage planetary gear translated the rotation of the drive element in a small rotation of the adjusting.
  • the eccentric or the adjusting shaft is mounted in the housing and changes the position and / or the direction of the adjusting lever by its rotation.
  • the compression ratio is changed by turning an adjusting shaft and thus by turning the eccentric.
  • the adjusting shaft is held in a position to achieve a fixed compression ratio.
  • the object of the invention is to provide an adjustment of an internal combustion engine whose compression ratios are adjustable ready, the adjustment should take a small amount of space to complete.
  • a method for switching an adjustment is to be proposed.
  • the object is achieved on the basis of an adjusting device known from the prior art, in which the internal combustion engine drives the adjusting device via a drive element. Triebling between a drive shaft and an adjusting a gear, a switchable clutch and a switchable brake is arranged. When the clutch is closed, a connection between the drive element and the drive shaft is formed. By a closed brake, the drive shaft is held.
  • an adjusting device with a combined clutch and brake unit which has a clutch with a first fixed to the drive element coupling part and a second switchable coupling part and a brake with a first housing fixed part and a second switchable part.
  • the second movable part of the clutch and the brake consists of a common for the clutch and the brake armature disc, which is rotatably connected to the drive shaft.
  • the clutch brake unit is switched electromagnetically.
  • the armature disk is formed of a magnetic material and each one electromagnet is associated with the clutch and the brake.
  • the electromagnets each have an electromagnetic body and a coil.
  • the associated clutch or brake is activated, whereby the armature plate is attracted to the clutch or brake and the clutch or brake is closed.
  • the armature disc thus performs a short stroke movement.
  • the second part of the clutch or brake has at least one friction lining corresponding to the armature disk.
  • the armature disk is arranged on the transmission input shaft such that it can be pushed axially and is arranged between two return springs, for example between two spiral springs.
  • the return springs each act with a counteracting spring force on the Anchor disc and thus cause the armature disc in its neutral position.
  • the neutral position of the armature disc is approximately midway between a clutch engagement and a brake engagement.
  • the clutch brake unit is always responsive.
  • Another advantage is that the compression ratio automatically returns to a low compression ratio. Due to the gas pressure in the cylinder of the engine, the entire system acts retroactively and returns the eccentric to its starting position.
  • the armature disk is fixedly arranged on the transmission input shaft and designed such that the armature disk is resilient in its axial direction.
  • the resilient part of the armature disk will deflect or deflect and the clutch or the brake will be closed.
  • the electromagnet is switched off, the armature disk springs back into its upright neutral position.
  • no return springs are needed.
  • the armature disk does not perform any lifting movement, which eliminates the sliding surface necessary for a lifting movement.
  • the possible non-linear movement of the friction linings of the armature disk is compensated by the arrangement of the friction linings, since the friction linings are arranged such that they engage in parallel to the opposing friction linings of the clutch or the brake despite a possibly arcuate movement of the friction linings.
  • the transmission between the drive shaft and the eccentric is designed as a spur gear.
  • the same gear ratios are achieved with less space than with two planetary gears.
  • the magnetic body are arranged.
  • the drive element and the drive shaft is mounted in the magnetic body and / or in another component fixed to the housing.
  • the drive element is arranged on a hollow shaft, or is designed as a hollow shaft and has at least one bearing to a housing-fixed part and the drive shaft is arranged in the hollow shaft and is additionally stored in it.
  • Fig. 1 shows an adjusting unit shown in principle
  • Fig. 2 is a principle illustrated clutch brake unit
  • Fig. 3 is a principle illustrated variant of the clutch brake unit
  • Fig. 4 is a principle illustrated variant of the adjustment
  • the adjusting device comprises a clutch brake unit 24 and a transmission 25.
  • the clutch brake unit 24 has on the left side shown in Figure 1, a drive element 1 and on its opposite side a drive shaft 2, wherein the drive shaft 2 acts as an input shaft for the transmission 25.
  • a clutch and a brake is present, when the clutch is closed, the drive element 1 is connected to the drive shaft 2 and with the brake closed, the drive shaft 2 is held.
  • Figure 2 shows a clutch-brake unit 24 of an adjusting device according to the invention in a housing 23.
  • a drive element 1 is mounted on a drive shaft 2 by means of the bearings 3, 4.
  • the drive element 1 has a further bearing 5 between the drive element 1 and a first housing-fixed solenoid body 6 and the drive shaft 2 is additionally mounted on a second housing-fixed solenoid body 7 by means of the bearing 8.
  • the clutch of the clutch brake unit 24 is formed of a first and a second coupling part 9, 12.
  • the first coupling part 9 has on its right in the figure 2 axial side friction linings 10, 1 1 and is arranged stationary on the drive element 1.
  • an armature disk 12 made of a magnetic material is slidably disposed, for example by means of a splined connection.
  • the armature disk 12 represents the second coupling part and has on its radial surface against the first coupling part 9 friction linings 13, 14. Due to a current Suppression of a coil 15, the armature disk 12 is pulled against the solenoid body 6 and thus the clutch is closed and a rotation of the drive member 1 can be transmitted to an adjustment of the eccentric 28 and an increase in the compression ratio is achieved.
  • the first part of the brake is formed by two housing-fixed friction linings 18, 19, for example, the friction linings 18, 19 are arranged directly on the magnetic body 7.
  • the armature disk 12 acts as a second part of the brake and thus has two friction linings 16, 17 on its right axial side in FIG.
  • the armature disk 12 When neither the clutch nor the brake are active, the armature disk 12 is positioned in its neutral position by the return springs 20, 21.
  • the neutral position corresponds to a position approximately midway between the clutch and the brake engagement.
  • the compression ratio will automatically reset to a lower compression ratio. Due to the gas pressure in the cylinder of the engine, the entire system acts retroactively and returns the eccentric to its starting position and thus the compression ratio herrufde again.
  • the drive wheel of the transmission 25 is provided.
  • the armature disk 12 is engaged with the second coupling part 9
  • rotation of the drive element 1 is introduced to the drive shaft 2 and further into the transmission 25.
  • the transmission 25 translates the rotation of the drive shaft in two stages via the countershaft 26 and on to the adjusting shaft 27 and the eccentric 28 such that several revolutions the drive shaft 2 only cause a smaller angular adjustment of the eccentric 28.
  • FIG. 3 shows a variant of the clutch brake unit.
  • the armature disk 12 is arranged stationarily on the drive shaft 2.
  • an area 29 of the armature disk 12 is resilient.
  • the region 30 of the armature disk 12 is formed of a magnetic material.
  • FIG. 4 shows a variant of the adjustment unit, in which the drive wheel of the transmission 25 is arranged on the same side as the input element 1 of the clutch brake unit.

Landscapes

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Abstract

Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse über einen an einer Verstellwelle (27) der Verstellvorrichtung angeordneten Exzenter (28) verstellbar sind, wobei die Verstellvorrichtung von einem Verbrennungsmotor über ein Antriebselement (1) einer Antriebswelle (2) der Verstellvorrichtung antreibbar ist und trieblich zwischen dem Antriebselement (2) und dem Exzenter (27) ein Getriebe (25), eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet ist, wobei durch die Kupplung eine Verbindung zwischen dem Antriebselement (1) und der Antriebswelle (2) herstellbar ist und die Antriebswelle (2) durch die schaltbare Bremse festhaltbar ist, wobei die Verstellvorrichtung eine kombinierte Kupplungs- und Bremseinheit (24) aufweist, in welcher eine Kupplung mit einem ersten Teil (9) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) und eine Bremse mit einem ersten Teil (18, 19) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) angeordnet ist und der zweite Teil (12) der Kupplung und der Bremse aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe (12) besteht, welche drehfest auf der Antriebswelle (2) angeordnet ist.

Description

Verstellvorrichtunq eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse veränderbar sind mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Aus der DE 10 2005 020 270 A1 ist eine Verbrennungsmotors mit einer Vorrichtung zum Verändern des Kompressionsverhältnisse bekannt. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Antriebsvorrichtung für eine Verstellwelle über eine Kupplung mit der Kurbelwelle und über eine Bremseinrichtung mit dem Gehäuse in Wirkverbindung bringbar ist.
Der Verbrennungsmotor weist ein Gehäuse auf, in dem sich der Kolben und die Kurbelwelle bewegen. Der Kolben wird durch die Gaskraft nach unten bewegt und über trägt diese Bewegung über eine Hauptpleuelstange und einen Querhebel auf die Kurbelwelle. Der Querhebel ist über eine Nebenpleuelstange an einem Exzenter abgestützt, der seinerseits auf einer Verstellwelle angeordnet ist.
Der Verbrennungsmotor weist weiterhin zwei Nockenwellen auf, die durch ein Umschlingungsgethebe von der Kurbelwelle angetrieben werden. Das Umschlingungsgetriebe treibt weiterhin ein Antriebselement an, das über eine schaltbare Kupplung und zwei Planetengetriebe mit der Verstellwelle verbunden ist. Ein eingangsseitiges Wellenstück des Planetengetriebes ist sowohl über die Kupplung mit dem Antriebselement als auch über eine Bremse mit dem Gehäuse verbindbar. Das zweistufige Planetengetriebe übersetzt die Umdrehung des Antriebselements in eine geringe Verdrehung der Verstellwelle.
Der Exzenter bzw. die Verstellwelle ist im Gehäuse gelagert und verändert die Lage und/oder die Richtung des Verstellhebels durch seine Drehung. Das Verdichtungsverhältnis wird durch Drehen einer Verstellwelle und damit durch Drehen des Exzenters verändert. Mittels der Bremse wird die Verstellwelle in einer Position gehalten, um ein festes Kompressionsverhältnis zu erreichen.
Nachteilig bei dieser Verstellvorrichtung ist, dass die doppelten Planetengetriebe viel Platz in dem engen Motorraum in Anspruch nehmen. Eine ausgereifte Konstruktion, die die gesamte Verstellvorrichtung mit Kupplung und Bremse umfasst, ist noch nicht vorhanden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse verstellbar sind bereit zustellen, wobei die Verstellvorrichtung einen geringen Bauraum in Anspruch nehmen soll. Weiter soll ein Verfahren zum Schalten einer Verstelleinheit vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird wie in dem unabhängigen Patentanspruch 1 und Patentanspruch 9 angegeben gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird gelöst ausgehend von einer aus dem Stand der Technik bekannte Verstellvorrichtung, bei welcher der Verbrennungsmotor über ein Antriebselement die Verstellvorrichtung antreibt. Trieblich zwischen einer Antriebswelle und einer Verstellwelle ist ein Getriebe, eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet. Bei geschlossener Kupplung bildet sich eine Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Antriebswelle. Durch eine geschlossene Bremse wird die Antriebswelle festgehalten.
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, dass die Kupplung und die Bremse nie gleichzeitig in Eingriff sind, da die Kupplung geschlossen ist, um eine Veränderung der Kompressionsverhältnisse zu ermöglichen und die Bremse geschlossen ist, um ein eingestelltes Kompressionsverhältnis konstant zu halten. Somit wird eine Verstellvorrichtung mit einer kombinierten Kupplungs- und Bremseinheit vorgeschlagen, welche eine Kupplung mit einem ersten, mit dem Antriebelement fest angeordneten Kupplungsteil und einem zweiten schaltbaren Kupplungsteil und eine Bremse mit einem ersten gehäusefesten Teil und einem zweiten schaltbaren Teil aufweist. Der zweite bewegliche Teil der Kupplung und der Bremse besteht aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe, welche drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist.
Dadurch dass die eine Ankerscheibe gleichzeitig als Kupplung und Bremse wirkt, wird ein platzsparender Schaltmechanismus dargestellt und somit nimmt die ganze Verstellvorrichtung wenig Bauraum in Anspruch.
In einer bevorzugten Lösung der Erfindung wird die Kupplungs- Bremseinheit elektromagnetisch geschaltet. Dabei ist die Ankerscheibe aus einem magnetischen Material ausgebildet und je ein Elektromagnet ist der Kupplung und der Bremse zugeordnet. Die Elektromagnete weisen je einen Elektromagnetkörper und eine Spule auf. Durch eine Bestromung einer Spule wird die zugehörige Kupplung bzw. Bremse aktiviert, wodurch die Ankerscheibe zur Kupplung bzw. Bremse hingezogen wird und die Kupplung bzw. Bremse geschlossen wird. Bei der Schließung die Kupplung bzw. Bremse führt die Ankerscheibe somit eine kurze Hubbewegung aus.
Der zweite Teil der Kupplung bzw. Bremse weist zumindest einen zur Ankerscheibe korrespondierenden Reibbelag auf.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ankerscheibe derart an der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, dass sie axial schiebbar ist und zwischen zwei Rückstellfedern angeordnet ist, beispielsweise zwischen zwei Spiralfedern. Die Rückstellfedern wirken je mit einer gegeneinander wirkenden Federkraft an der Ankerscheibe und bewirken folglich die Ankerscheibe in ihrer Neutralposition. Somit wird die Ankerscheibe bei nicht beaufschlagten Elektromagneten in ihrer Neutralposition einstellen bzw. gehalten. Die Neutralposition der Ankerscheibe ist annährend in die Mitte zwischen einem Kupplungseingriff und einem Bremseingriff. Somit ist die Kupplungs- Bremseinheit immer schnell ansprechbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Kompressionsverhältnis sich automatisch zu einem niedrigen Kompressionsverhältnis rückstellt. Durch den Gasdruck im Zylinder des Motors, wirkt das gesamte System rückwirkend und stellt der Exzenter auf seine Startposition zurück.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist die Ankerscheibe ortsfest an der Getriebeeingangswelle angeordnet und derart ausgebildet, dass die Ankerscheibe in ihrer Axialrichtung federnd ist. Bei einer Bestromung einer der beiden Elektromagneten wird der federnde Teil der Ankerscheibe ausfedern bzw. ausbiegen und die Kupplung bzw. die Bremse wird geschlossen. Bei einem Ausschalten des Elektromagnetes federt die Ankerscheibe wieder in ihre aufrechte Neutralposition zurück. Somit werden keine Rückstellfedern benötigt. Des Weiteren führt die Ankerscheibe keine Hubbewegung aus, wodurch die für eine Hubbewegung notwendige Gleitfläche entfällt. Die eventuelle nicht lineare Bewegung der Reibbeläge der Ankerscheibe wird durch die Anordnung der Reibbeläge kompensiert, da die Reibbeläge derart angeordnet sind, dass sie trotz einer eventuell bogenförmigen Bewegung der Reibbeläge, parallel zu den gegenüberliegenden Reibbelägen der Kupplung bzw. der Bremse zum Eingriff kommt.
In einer vorteilhaften Variante der Verstellvorrichtung ist das Getriebe zwischen der Antriebswelle und des Exzenters als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Somit werden mit weniger Platzbedarf gleiche Übersetzungsverhältnisse erreicht als mit zwei Planetengetrieben. Im Gehäuse der Kupplungs-Bremseinheit sind die Magnetkörper angeordnet. Vorzugsweise ist das Antriebselement und die Antriebswelle im Magnetkörper und/oder in einem anderen gehäusefesten Bauteil gelagert.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Antriebselement auf einer Hohlwelle angeordnet ist, bzw. als eine Hohlwelle ausgebildet ist und zumindest eine Lagerung zu einem gehäusefesten Teil aufweist und die Antriebswelle in der Hohlwelle angeordnet ist und zusätzlich in ihr gelagert ist.
Um eine Verstelleinheit der oben genannten Art zu schalten, ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Ankerscheibe in einen Eingriff mit dem zweiten Kupplungsteil gebracht wird durch Zuschalten eines ersten Elektro- magnets, und die Ankerscheibe in einen Eingriff mit dem zweiten Teil der Bremse gebracht wird, indem der erste Elektromagnet weggeschaltet wird und ein zweiter Elektromagnet zugeschaltet wird.
Weitere Vorteile der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus einem unter Bezugnahme auf die Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenem Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipmäßig dargestellte Verstelleinheit
Fig. 2 eine prinzipmäßig dargestellte Kupplungs- Bremseinheit
Fig. 3 eine prinzipmäßig dargestellte Variante der Kupplungs- Bremseinheit
Fig. 4 eine prinzipmäßig dargestellte Variante der Verstelleinheit
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung zur Veränderung der Kompressionsverhältnisse eines Verbrennungsmotors prinzipmäßig dargestellt. Die Verstellvorrichtung umfasst eine Kupplungs-Bremseinheit 24 und ein Getriebe 25. Die Kupplungs-Bremseinheit 24 weist auf der in Figur 1 dargestellten linken Seite ein Antriebselement 1 und auf ihre gegenüberliegende Seite eine Antriebswelle 2 auf, wobei die Antriebswelle 2 als Eingangswelle für das Getriebe 25 wirkt. In die Kupplungs-Bremseinheit 24 ist eine Kupplung und eine Bremse vorhanden, bei geschlossener Kupplung ist das Antriebselement 1 mit der Antriebswelle 2 verbunden und bei geschlossener Bremse ist die Antriebswelle 2 festgehalten.
Bei geschlossener Kupplung wird eine Drehung auf die Antriebswelle 1 im Getriebe 25 eingeleitet und über eine Vorgelegewelle 26 zu einer Verstellwelle 27 und somit zu einem Exzenter 28 weitergeleitet. Der Exzenter 28 wird dabei eine Verstellung die Kompressionsverhältnisse des Verbrennungsmotors nach bekanntem Prinzip bewirken. Bei geschlossener Bremse wird der Exzenter 28 in der aktuellen Position gehalten.
Figur 2 zeigt eine Kupplungs-Bremseinheit 24 einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem Gehäuse 23. Ein Antriebselement 1 ist auf einer Antriebswelle 2 mittels der Lager 3, 4 gelagert. Das Antriebselement 1 weist eine weitere Lagerung 5 zwischen dem Antriebselement 1 und einem ersten gehäusefesten Elektromagnetkörper 6 auf und die Antriebswelle 2 ist zusätzlich auf einem zweiten gehäusefesten Elektromagnetkörper 7 mittels des Lagers 8 gelagert.
Die Kupplung der Kupplungs-Bremseinheit 24 ist aus einem ersten und einem zweiten Kupplungsteil 9, 12 ausgebildet. Der erste Kupplungsteil 9 weist auf seiner in der Figur 2 rechten axialen Seite Reibbeläge 10, 1 1 auf und ist auf dem Antriebelement 1 ortsfest angeordnet. Drehfest mit der Antriebswelle 2 ist eine Ankerscheibe 12 aus einem magnetischen Material schiebbar, beispielsweise mittels einer Keilwellen-Verbindung, angeordnet. Die Ankerscheibe 12 stellt das zweite Kupplungsteil dar und weist auf seiner radialen Fläche gegen den ersten Kupplungsteil 9 Reibbeläge 13, 14 auf. Durch eine Strombeauf- schlagung einer Spule 15 wird die Ankerscheibe 12 gegen die Elektromagnetkörper 6 gezogen und somit wird die Kupplung geschlossen und eine Drehung des Antriebselements 1 kann zu einer Verstellung des Exzenters 28 übertragen werden und eine Erhöhung des Kompressionsverhältnis wird erreicht.
Der erste Teil der Bremse bildet sich aus zwei gehäusefeste Reibbeläge 18, 19 aus, beispielsweise sind die Reibbeläge 18, 19 direkt am Magnetkörper 7 angeordnet. Die Ankerscheibe 12 wirkt als zweite Teil der Bremse und weist somit auf seiner in der Figur 2 rechten axialen Seite zwei Reibbeläge 16, 17 auf. Durch eine Strombeaufschlagung einer im Magnetkörper 7 angeordneten Spule 20 werden die Reibbeläge 16, 17 der Ankerscheibe 12 mit den gehäusefesten Reibbeläge 18, 19 in Eingriff kommen, somit ist der Exzenter 28 durch die Bremse in seiner aktuellen Position festgehalten und das Kompressionsverhältnis wird somit konstant gehalten.
Wenn weder die Kupplung noch die Bremse aktiv sind, wird die Ankerscheibe 12 in ihrer Neutralposition durch die Rückstellfedern 20, 21 positioniert. Die Neutralposition entspricht einer Position annährend in der Mitte zwischen dem Kupplungs- und dem Bremseingriff. Wenn sich die Ankerscheibe 12 in ihrer Neutralposition befindet, wird das Kompressionsverhältnis sich automatisch zu einem niedrigeren Kompressionsverhältnis rückstellen. Durch den Gasdruck im Zylinder des Motors wirkt das gesamte System rückwirkend und stellt den Exzenter in seine Startposition zurück und somit wird das Kompressionsverhältnis wieder herruntergesetzt.
An dem Ende der Antriebswelle 2 ist das Antriebsrad des Getriebes 25 vorgesehen. Wenn die Ankerscheibe 12 mit dem zweiten Kupplungsteil 9 in Eingriff ist, wird eine Drehung des Antriebselements 1 auf die Antriebswelle 2 und weiter in das Getriebe 25 eingeleitet. Das Getriebe 25 übersetzt die Drehung der Antriebswelle in zwei Stufen über die Vorgelegewelle 26 und weiter zur Verstellwelle 27 bzw. zum Exzenter 28 derart, dass mehrerer Umdrehungen der Antriebswelle 2 nur eine kleinere Winkelverstellung des Exzenters 28 bewirken.
In Figur 3 ist eine Variante der Kupplungs-Bremseinheit dargestellt. Die Ankerscheibe 12 ist ortsfest an der Antriebswelle 2 angeordnet. Um einen Eingriff des jeweiligen Reibbelag 13, 17 der Ankerscheibe mit dem korrespondierenden Reibbelag 1 1 , 18 der Kupplung bzw. Bremse zu gewährleisten, ist ein Bereich 29 der Ankerscheibe 12 federnd ausgebildet. Des Weiteren ist der Bereich 30 der Ankerscheibe 12 aus einem magnetischen Material ausbildet. Durch eine Strombeaufschlagung einer der Spulen 15, 20 wird der entsprechende Reibbelag 13, 17 der Ankerscheibe 12 gegen den zugeordneten Reibbelag 1 1 , 18 der Kupplung bzw. Bremse gezogen, wobei die Bewegung durch ein Ausfedern des Bereichs 29 gewährleistet wird.
In Figur 4 ist eine Variante der Verstelleinheit dargestellt, bei welcher das Antriebsrad des Getriebes 25 auf der gleichen Seite als das Eingangselement 1 der Kupplungs-Bremseinheit angeordnet ist.
Bezuαszeichen
1 Antriebselement
2 Antriebswelle
3 Lagerung
4 Lagerung
5 Lagerung
6 Elektromagnetkörper
7 Elektromagnetkörper
8 Lagerung
9 erste Kupplungsteil
10 Reibbelag
1 1 Reibbelag
12 Ankerscheibe
13 Reibbelag
14 Reibbelag
15 Spule
16 Reibbelag
17 Reibbelag
18 Reibbelag
19 Reibbelag
20 Spule
21 Rückstellfeder
22 Rückstellfeder
23 Gehäuse
24 Kupplungs-Bremseinheit
25 Getriebe
26 Vorgelegewelle
27 Verstellwelle
28 Exzenter federnde Bereich Bereich mit magnetischem Material

Claims

Patentan sprü ch e
1. Verstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors dessen Kompressionsverhältnisse über einen an einer Verstellwelle (27) der Verstellvorrichtung angeordneten Exzenter (28) verstellbar sind, wobei die Verstellvorrichtung von einem Verbrennungsmotor über ein Antriebselement (1) einer Antriebswelle (2) der Verstellvorrichtung antreibbar ist und trieblich zwischen dem Antriebselement (2) und dem Exzenter (27) ein Getriebe (25), eine schaltbare Kupplung und eine schaltbare Bremse angeordnet ist, wobei durch die Kupplung eine Verbindung zwischen dem Antriebselement (1) und der Antriebswelle (2) herstellbar ist und die Antriebswelle (2) durch die schaltbare Bremse festhaltbar ist, dadurch geken n zei ch n et, dass die Verstellvorrichtung eine kombinierte Kupplungs- und Bremseinheit (24) aufweist, in welcher eine Kupplung mit einem ersten Teil (9) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) und eine Bremse mit einem ersten Teil (18, 19) und einem zweiten schaltbaren Teil (12) angeordnet ist und der zweite Teil (12) der Kupplung und der Bremse aus einer für die Kupplung und die Bremse gemeinsamen Ankerscheibe (12) besteht, welche drehfest auf der Antriebswelle (2) angeordnet ist.
2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch n e t , dass die Ankerscheibe (12) aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und der Kupplung und der Bremse je ein Elektromagnet zugeordnet ist und die Elektromagnete je zumindest einen Elektromagnetkörper (6, 7) und eine Spule (15, 20) umfassen.
3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken n zei c h n e t , dass das erste Kupplungsteil (9) und das erste Teil der Bremse zumindest einen Reibbelag (10, 11, 18, 19) aufweisen und dass korrespondierende Reibbeläge an der Ankerscheibe (13, 14, 16, 17) angeordnet sind.
4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ankerscheibe (12) axial schiebbar auf der Antriebswelle (2) angeordnet ist und zumindest eine Rückstellfeder (21 , 22) derart auf einer die axiale Seiten der Ankerscheibe (12) angeordnet ist, dass die Ankerscheibe (12) durch die Rückstellfedern (21, 22) in einer Neutralposition bewirkt.
5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ankerscheibe (12) ortsfest an der Antriebswelle (2) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie in ihrer Axialrichtung federnd ist.
6. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken n zei ch n et, dass das Getriebe (25) als ein Stirnradgetriebe ausgebildet ist.
7. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken n zei ch n et, dass ein erster und ein zweiter Magnetkörper in einem Gehäuse (23) ortsfest angeordnet sind, wobei das Antriebelement (1) und die Antriebswelle (2) in dem Magnetkörper und/oder einem anderen gehäusefesten Bauteil gelagert sind.
8. Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken n zei ch n et, dass das Antriebelement (1 ) an einer Hohlwelle angeordnet ist oder als eine Hohlwelle ausgebildet ist und am Antriebselement (1) zumindest eine Lagerung zu einem gehäusefesten Bauteil aufweist und die Antriebswelle (2) in der Hohlwelle angeordnet und gelagert ist.
9. Verfahren zum Schalten einer Verstelleinheit, bei welcher eine Ankerscheibe (12) als Verbindungsglied zwischen einem Antriebselement (1) und einer Welle (2) bzw. einer Welle (2) und einer Bremse vorgesehen ist und über die Ankerscheibe (12) bei einem Eingriff mit einer Kupplung eine Drehung zu der Welle (2) übertragbar ist und bei einem Eingriff mit der Bremse die Welle (2) festgehalten wird, dadurch geken n zei ch n et, dass um die Ankerscheibe (12) in Eingriff mit der Kupplung zu bringen ein erster Elektromagnet zugeschaltet wird und um die Ankerscheibe (12) in Eingriff mit der Bremse zu bewegen ein zweiter Elektromagnet zugeschaltet wird.
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