JP2000337181A - 調整手段を位置決めするための作用駆動装置 - Google Patents

調整手段を位置決めするための作用駆動装置

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JP2000337181A
JP2000337181A JP2000119315A JP2000119315A JP2000337181A JP 2000337181 A JP2000337181 A JP 2000337181A JP 2000119315 A JP2000119315 A JP 2000119315A JP 2000119315 A JP2000119315 A JP 2000119315A JP 2000337181 A JP2000337181 A JP 2000337181A
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transmission
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combustion engine
piston internal
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Imuren Yapichi Kurt
クルト・イムレン・ヤピチ
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    • 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
    • F01L1/344—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 changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストン内燃機関の調整手段を位置決めする
ための高い調整力と保持力を小さいエネルギー消費で加
えることができる作用駆動装置を提供することである。 【解決手段】 ピストン内燃機関の調整手段を位置決め
するための作用駆動装置に、回転方向逆転のための切り
換え可能な手段(17)を介しておよび大幅に減速された変
速機(7) を介して調整手段と連結している駆動手段を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン内燃機関
の調整手段を位置決めするための作用駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】定められた用途の場合に、例えば、互い
に横方向間隔を置いて延びる２本の軸線または軸におい
て、固定基準平面に対して一方の軸の垂直方向位置を変
えなければならないのに対し、他方の軸はその回転軸線
でもって基準平面に対するその限定された位置を保つ必
要がある。このことは、例えば、燃焼室容積の変更を基
準平面に対してクランク軸回転軸線を持ち上げるかまた
は下げたりすることにより行わなければならないピスト
ン内燃機関の場合に生ずる。このようにクランク軸の垂
直方向位置を変化させる場合に、搭載電気系統を経由し
て供給しなければならない通例の電気的アクチュエータ
で困難をもってしか加えることができない大きな調整力
と保持力が必要である。
【０００３】カム軸の調整の場合にも、そのような位置
決めが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ピス
トン内燃機関の調整手段を位置決めするための高い調整
力と保持力を小さいエネルギー消費で加えることができ
る作用駆動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
り、回転方向逆転のための切り換え可能な手段および大
幅に減速された伝動装置を介して調整手段と連結してい
る駆動手段を備えた作用駆動装置で解決される。大幅に
減速された伝動装置の使用により、小さい駆動力で高い
調整力を加えることができる。加えるべき小さい調整力
に応じて、そのような伝動装置を切り換え可能な連動ロ
ック手段でもってその都度の調整位置に保ち、その際連
動ロック手段についても小さな保持力しか必要でない。
【０００６】本発明の好ましい構成では、伝動装置を自
己ロックするように形成することを提案する。このこと
は、駆動側に配置されたウオームを有するウオーム歯車
装置として形成された伝動装置により達成するのが特に
有利である。
【０００７】二つの端部位置の間に調整手段を位置決め
するために必要な往復運動は回転駆動装置を介してもた
らすのが目的に叶っている。電動機による回転駆動装置
の場合に、これは電気的手段で回転方向逆転の切り換え
により行うことができる。しかしながら、特に目的に叶
っているのは、駆動手段をピストン内燃機関自体により
形成し、この内燃機関を中間接続された切り換え可能な
継手を介して伝動装置と連結する場合である。このよう
に駆動手段を構成する場合に、本発明の構成において、
回転方向逆転のための手段を伝動装置の切り換え可能な
替え歯車配置により形成するのが目的に叶っている。こ
の場合、駆動力は、ピストン内燃機関のクランク軸から
ベルト駆動を介して、合目的にはカム軸を作動させるた
めの歯付きベルトのベルト駆動を介してまたは発電機を
駆動するためのＶベルトのベルト駆動を介して取り出す
ことができる。駆動手段は一定の回転方向を有するの
で、調整手段のために必要な往復運動は伝動装置の切り
換え可能な替え歯車配置によりもたらすことができる。
【０００８】目的に叶った構成において、切り換え可能
な継手を、接触しないで作用する電磁的な継手により形
成することを提案する。そのような電磁的な継手は、調
整過程を円滑に実施できるので、特に短い調整距離の場
合、調整過程の継手の作動化に応じてゆっくりとかつ連
続的にまたは規則的運動で行うことができるという利点
を示す。電磁的な継手を作動させるために必要な電気エ
ネルギーは、独自の調整モータを介して直接駆動するよ
りも明らかに小さい。
【０００９】特に目的に叶った用途の場合として、本発
明により、作用すべき調整手段を、クランク軸の変位に
よるピストン内燃機関のシリンダの燃焼室容積の変化に
対する装置として構成するようにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を概略図により詳細
に説明する。
【００１１】図１による概略図から認められるように、
四シリンダピストン内燃機関のクランク軸１がそのクラ
ンク軸軸受２で偏心輪３に支承されており、偏心輪３は
図示のエンジンブロックの対応する支持軸受ハウジング
４に回転可能に支承されている。クランク軸１に、連接
棒５を介してそれぞれここに概略的にしか示されてない
ピストン６が連結されている。クランク軸は、ピストン
６．１および６．４が上死点位置に存在し、一方ピスト
ン６．２と６．３が下死点位置に存在する位置に示され
ている。偏心輪３のうちの少なくとも一つが伝動装置７
として形成されたねじり装置と連結されているので、ク
ランク軸を介して、残りの偏心輪３の同期するねじりが
行われる。伝動装置７が複合矢印８の方向に回転する
と、偏心輪３が相応して往復するように回転する（複合
矢印９）ので、それに応じてそれぞれエンジン固定基準
平面としての水平平面Ｂに対する、クランク軸２の回転
軸線１０の垂直方向位置ａも変化する。
【００１２】さらに、図１から明らかなように、クラン
ク軸１の回転軸１０は偏心輪３のスイベル軸線１１に対
し偏心して配置されかつ伝動装置７を介して仮定中心位
置から垂直方向位置を変えるために上方に向かってまた
は下方に向かってａだけ円軌道上を動かされる。それに
より、クランク軸の回転軸線１０はエンジン固定の水平
基準平面Ｂに関して偏心輪３の固定スイベル軸線１１に
対しても持ち上げられるかまたは下げられる。しかしな
がら、このことは、ピストン６がそれぞれその上方死点
位置で同じ割合だけいっそう近くシリンダの燃焼室屋根
に達することを意味するので、それに応じて圧縮比も高
められかつ偏心輪３の逆方向のねじりのときには減らさ
れる。いわゆるオフセットも、すなわちシリンダ軸線に
対する回転軸線１０の側方の間隔も変えられる。
【００１３】今や、伝動装置７は、対応する、ここに詳
細には示されていない回転軸線１１の延長にある軸延長
部と直接、ねじるべき偏心輪３と連結することができ
る。空間の理由から、ここに示されているように、伝動
装置７が、相応するピニオン１４を介して、ねじるべき
偏心輪３と連結された歯セグメント１５に作用する場合
が目的に叶っている。図３と図４により、なお伝動装置
７についての種々の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】伝動装置７には、特に電磁的に作動可能で
ありかつ制御部１３を介して制御可能なアクチュエータ
１６が付設されており、このアクチュエータでもって、
伝動装置に設けられた、回転方向逆転のための替え歯車
配置１７が作用可能である。スイベル距離または垂直方
向位置“ａ”のその都度の変化を制御部１３に付設され
たセンサ１２を介して検知することができる。替え歯車
配置１７は駆動ピニオン１８と接続しており、この駆動
ピニオンは軸１９．２および切替え可能な継手１９、こ
こでは接触しないで作用する電磁的な継手を介して、制
御チェンまたはＶベルト２０によりクランク軸のお蔭で
駆動することができる。
【００１５】図２には、ピストン内燃機関の概略的な端
面図において制御チェン２０が示されており、この制御
チェンでもって、クランク軸と連結している駆動ピニオ
ン２１を介してピストン内燃機関のカム軸２２が駆動さ
れる。制御チェンは切替え可能な継手１９と永続的に噛
み合っている。
【００１６】図１と２に示されているように、図５によ
り詳細に記載された電磁的に作用する継手１９の駆動部
分１９．１が制御チェン２０と永続的に噛み合ってい
る。電磁的な継手１９が作動すれば、磁力を介して、軸
１９．２と連結された動力取り出し要素（これと駆動ピ
ニオン１８が連結されている）が、前記の不変の回転方
向に連行される。アクチュエータ１６のお蔭で、替え歯
車配置１７の相応する切替え操作により継手１９の一定
の回転方向にもかかわらず伝動装置７の回転方向を変え
ることができ、したがって所望の往復運動（矢印９）が
実現される。
【００１７】図３には、図１に概略的に示した伝動装置
７についての実施の形態が斜視図で再現されている。こ
の実施の形態において、軸１９．２と連結された駆動ピ
ニオン１８が傘歯車として形成されており、この傘歯車
には、替え歯車配置１７として二つの傘歯車１７．１と
１７．２が永続的に噛み合って付設されている。傘歯車
１７．１と１７．２は駆動ウオーム２３の軸頚上を自由
に回転可能に支承されており、駆動ウオーム２３はウオ
ームホイール２４と連結しており、ウオームホイール２
４は図１に示されかつ前にも述べたように、偏心輪３に
作用する。両傘歯車１７．１と１７．２の間には、一体
的に回転するが長さ方向に変位可能に駆動ウオーム２３
と連結されたギヤシフトスリーブ１７．３が配置されて
おり、このギヤシフトスリーブをアクチュエータ１６を
介して傘歯車１７．１または１７．２と相互に係合させ
ることができる。替え歯車配置１７はアクチュエータ１
６（図１）と連結していてかつこれを介して切替え距離
内で矢印１７．３の方向に摺動させることができ、した
がって選択的に傘歯車１７．１または傘歯車１７．２を
駆動ピニオン１８と噛み合わせることができる。駆動ウ
オーム２３としての構成を介して、伝動装置７のこの実
施の形態は自己ロックである。替え歯車配置１７の位置
に応じて、ウオームホイール２４を複合矢印８の方向に
往復するように回転させることができる。
【００１８】図４には、円筒歯車伝動装置として形成さ
れた伝動装置７について他の実施の形態を示してある。
【００１９】継手１９は、第一の替え歯車２５．１およ
び第二の替え歯車２５．２を有する替え歯車配置２５と
連結しており、これらの替え歯車は、ブロックとして、
例えばスプライン軸として形成された継手１９の軸１
９．２上に、ここには詳細に示されてない軸受支持体に
軸方向に変位可能に支承されているので、選択的に替え
歯車２５．１または替え歯車２５．２を伝動装置歯車２
５と噛み合わせることができる。第二の替え歯車２５．
２は第一の替え歯車２５．１と固定結合された中間歯車
２５．３を介して噛み合っているので、第二の替え歯車
２５．２は継手１９の一定の回転方向にもかかわらず反
対方向に回転する。
【００２０】対応する作用駆動装置を介して、軸受支持
体が両方の替え歯車２５．１および２５．２と共に、軸
方向に駆動軸１９．２上を摺動することができ、したが
って選択的に一方のまたは他方の回転方向について伝動
装置歯車２４と係合させて、所望のスイベル運動をもた
らすことができる。軸２４．１と結合された小さい歯車
を介しておよびこれと噛み合っていて、ピニオン１４
（図１）を介して偏心輪３に作用するる別の大きな伝動
装置歯車を介して、所望の大幅な減速をもたらすことが
できる。
【００２１】例えば１：４０の仮定された減速比のとき
に、そのような伝動装置は基本的に自己ロックする。し
かしながら、ピストン内燃機関の運転中、全体配置が通
例の振動と衝撃にさらされ、かつ付加的になお、偏心輪
を介して作用する力が膨張行程、圧縮行程および排気行
程のときに、復帰力として有効になるので、伝動装置歯
車２４に、ここでは概略的にのみ示したパーキングブレ
ーキ２６を設けるのが合目的であることができる。パー
キングブレーキは対応する制御可能なアクチュエータ２
７を介してその都度継手１９を切り換えたときに弛めら
れて、作用過程の終了後再び当てられる。
【００２２】図５には、継手１９の実施の形態が垂直断
面で概略的に示されている。これは実質的に外側ロータ
１９．１からなり、この外側ロータはピストン内燃機関
のハウジング２９の軸２８上に回転可能に支承されてい
る。外側ロータ１９．１には、スリップリング変換器３
１を介して電流が流れることができるコイル巻線３０が
設けられている。軸２８上には、さらに内側ロータ１
９．３が自由に回転可能に支承されており、この内側ロ
ータには、コイル巻線３０が付設された例えば永久磁石
３２が設けられている。内側ロータ１９．３は駆動軸１
９．２を介して駆動ピニオン１８（図１）または２５．
１（図４）と連結されている。外側の駆動ロータ１９．
１は、ここに示すように、図２に対応して制御チェン２
０と連結している。永久磁石３２の配置の代わりに、内
側ロータ１９．３に同様に電流が流れることができる巻
線を設けることができ、この巻線はそのとき対応するス
リップリング変換器を介してもまたは接触しないエネル
ギー継手を介して磁場を発生する。
【００２３】巻線３０に付勢電流が流れて対応する磁場
が形成されるとすぐ、電磁場を介して内側ロータ１９．
３が連行され、その際コイル巻線３０に供給された付勢
電流の高さが電磁場の強さを、したがって内側ロータ１
９．３に作用するトルクも決定するが、外側ロータと内
側ロータの間のすべりも定められる。それ故、コイル巻
線３０に対応する付勢電流があると、作用駆動装置の
「柔軟な」かつゆっくりした調整をもたらすことができ
る。
【００２４】コイル巻線３０の付勢電流の高さは、モー
タ制御部を介して、例えば回転数に依存して前もって与
えることができるので、その都度のモータの回転数に適
合させながらコイル３０のための電流の高さが与えら
れ、したがって変化するモータ回転数にもかかわらず、
ピストン内燃機関の全運転領域にわたって一定の調整速
度が達成される。
【００２５】本発明による作用駆動装置は、相互接続さ
れた電磁的な継手を駆動手段としてピストン内燃機関自
体を介して作用させることができるだけではない。その
回転方向を切り換え可能なステッピングモータ、効率の
小さい電動機または液圧モータを駆動手段として用いる
こともできる。駆動手段および場合によっては相互に接
続されたパーキングブレーキの構成に応じて、作用駆動
装置を二つの所定の端部位置の間で調整することができ
るかまたは対応するセンサの分析結果を用いたときに所
定の端部位置の間の中間位置を占めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】使用例として、変更可能な、調整可能な燃焼室
を有する四シリンダピストン内燃機関の概略斜視図を示
す。
【図２】駆動手段の端面図である。
【図３】ウオーム伝動装置を有する作用駆動装置の斜視
図である。
【図４】作用駆動装置についての他の実施の形態の斜視
図である。
【図５】電磁的な継手の実施の形態を断面図で示す。
【符号の説明】
１ クランク軸 ２ クランク軸軸受 ３ 偏心輪 ５ 連接棒 ６ ピストン ７ 大幅に減速された伝動装置 １０ 回転軸線 １１ スイベル軸 １３ 制御部 １５ 歯セグメント １６ アクチュエータ １７ 切り換え可能な手段 １８ ピニオン １９ 切り換え可能な継手 ２０ 制御チェンまたはＶベルト ２３ ウオーム ２７，２８ 連動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クルト・イムレン・ヤピチ ドイツ連邦共和国、52249 エシュヴアイ ラー、キンツヴアイラーストラーセ、35

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ピストン内燃機関の調整手段を位置決め
    するための作用駆動装置において、回転方向逆転のため
    の切り換え可能な手段(17)および大幅に減速された伝動
    装置(7) を介して調整手段と連結している駆動手段が設
    けられている、ピストン内燃機関の調整手段を位置決め
    するための作用駆動装置。
  2. 【請求項２】 伝動装置が切り換え可能な連動手段(27,
    28) と連結している、ことを特徴とする請求項１に記載
    の作用駆動装置。
  3. 【請求項３】 伝動装置が自己ロックするように形成さ
    れていることを特徴とする請求項１または２に記載の作
    用駆動装置。
  4. 【請求項４】 伝動装置(7) が、駆動側に配置されたウ
    オーム(23)を有するウオーム歯車装置として形成されて
    いることを特徴とする請求項１から３までのうちのいず
    れか一つに記載の作用駆動装置。
  5. 【請求項５】 回転方向逆転のための手段が伝動装置
    (7) の切り換え可能な替え歯車配置(17,25) により形成
    されることを特徴とする請求項１から４までのうちのい
    ずれか一つに記載の作用駆動装置。
  6. 【請求項６】 駆動手段がピストン内燃機関自体により
    形成され、このピストン内燃機関は中間 続された切り
    換え可能な継手(19)を介して伝動装置(7) と連結されて
    いることを特徴とする請求項１から５までのうちのいず
    れか一つに記載の作用駆動装置。
  7. 【請求項７】 伝動装置(7) が、接触しないで作用する
    電磁的な継手(19)を介して駆動側でピストン内燃機関と
    連結されている請求項１から６までのうちのいずれか一
    つに記載の作用駆動装置。
  8. 【請求項８】 作用すべき調整手段が、クランク軸(2)
    の変位によりピストン内燃機関のシリンダの燃焼室容積
    を変えるための装置として形成されていることを特徴と
    する請求項１から７までのうちのいずれか一つに記載の
    作用駆動装置。
JP2000119315A 1999-04-23 2000-04-20 調整手段を位置決めするための作用駆動装置 Withdrawn JP2000337181A (ja)

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