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Patent Searching and Data


Title:
ACTUATING SYSTEM FOR THE VARIABLE ADJUSTMENT OF A COMPRESSION RATIO OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/099523
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuating system having a setting shaft (4) for the variable adjustment of a compression ratio of an internal combustion engine, having an electric drive (1) and a transmission (3) for the speed transformation and the transfer of a rotational motion produced by the electric drive (1), characterized in that the electric drive (1) surrounds the setting shaft (4) coaxially and is surrounded at least in sections by a stationary outer ring (5) of the transmission (3) and is fastened to the inside diameter of the outer ring (5).

Inventors:
DÖRNER, Christian (Poppenleiten 5a, Burghaslach, 96152, DE)
Application Number:
DE2017/101035
Publication Date:
June 07, 2018
Filing Date:
November 30, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F02B75/04; F01L1/344; F16H57/02
Foreign References:
DE102015203534A12016-09-01
DE102014017035A12016-05-19
DE102008050826A12010-04-15
JP2010151088A2010-07-08
US8726858B22014-05-20
EP2787196B12016-08-10
DE102008060932A12010-06-10
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Claims:
Patentansprüche

1 . Aktonk mit einer Stellwelle (4) zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrischen Antrieb (1 ) und einem Getriebe (3) zur Übersetzung und Übertragung einer vom elektrischen Antrieb (1 ) erzeugten Drehbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1 ) die Stellwelle (4) koaxial umfasst und zumindest abschnittsweise von einem feststehenden Außenring

(5) des Getriebes (3) umfasst und am Innendurchmesser des Außenrings (5) befestigt ist.

Aktorik nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Abtriebsrad (12) mit einer Außenverzahnung (13) aufweist, das in eine Innenverzahnung des Außenrings (5) eingreift und ein freies Ende der Stellwelle (4) topfförmig umfasst und mit diesem axial über eine Zentralschraube (16) spielfrei drehfest verbunden ist. 3. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Abtriebsrad (12) mit einer Außenverzahnung (13) aufweist, das in eine Innenverzahnung des Außenrings (5) eingreift und von einem antriebsseitigen Innenring (1 1 ) des Getriebes (3) antreibbar ist, der mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser eines Rotors (6) des elektrischen Antriebs (1 ) drehfest abgestützt ist.

4. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1 ) einen Elektromotor (2) mit einem Stator (7) und einem Rotor (6) aufweist, wobei der Stator (7) am Innendurchmesser des Außenrings (5) befestigt und der Rotor (6) über ein erstes und ein zweites Radialkugellager (8, 9) direkt auf dem Stator (7) gelagert ist.

5. Aktorik nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad (12) elastisch verformbar ausgebildet und am Innendurchmesser von einem antriebsseitigen Innenring (1 1 ) des Getriebes (3) mit einer elliptischen Außenkontur antreibbar ist.

6. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1 ) einen Elektromotor (2) mit einem radial innenliegenden Rotor (6) und einem radial außenliegenden Stator (7) aufweist, der den Rotor (6) radial außen umfasst und an seinem Außendurchmesser direkt mit dem Innendurchmesser des Außenrings (5) verbunden ist.

7. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1 ) einen Elektromotor (21 ) mit einem radial außenliegenden Rotor (22) und einem radial innenliegenden Stator (23) aufweist, der radial außen vom Rotor (22) umfasst ist und über ein an einer axialen Seite des Stators (7) befestigtes Elektronikmodul (29) radial mit dem Innendurchmesser des Außenrings (5) verbunden ist.

8. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) am Außendurchmesser einen Befestigungsflansch (18) bildet, an dem er axial an der Brennkraftmaschine anlegbar und abgedichtet befestigbar ist.

9. Aktorik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass elektrischer Antrieb (1 ) und Getriebe (3) zu einer vormontierten Baueinheit verbunden sind, die antriebsseitig an der Stellwelle (4) koaxial aufgesteckt und abtriebsseitig am Getriebe (3) mit der Stellewelle (4) axial und drehfest verbunden ist.

10. Aktorik zur Verstellung einer Stellwelle (4) zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine oder zur Verstellung einer Nockenwelle zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrischen Antrieb (1 ) und einem Getriebe (3) zur Übersetzung und Übertragung einer vom elektrischen Antrieb (1 ) erzeugten Drehbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1 ) die Stellwelle (4) koaxial umfasst und zumindest abschnittsweise von einem feststehenden Außenring (5) des Getriebes (3) umfasst und am Innendurchmesser des Außenrings (5) befestigt ist.

Description:
Aktorik zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer

Brennkraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Aktorik zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine und eine Aktorik zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 10 näher definierten Art. Beispielsweise befassen sich US 8 726 858 B2, EP 2 787 196 B1 und DE 10 2008 060 932 A1 mit der Gestaltung von Versteilvorrichtungen zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine. In den vorgenannten Vorrichtungen müssen zunächst an eine Verstellwelle mehrere Verbindungselemente, ein Getriebe und anschließend ein Elektromotor als Antrieb angebracht werden. Da mehrere Bauteile an der Brennkraftmaschine montiert werden müssen, bedingt dies eine aufwendige Montage der Versteilvorrichtung. Außerdem ist die Handhabung mehrerer Bauteile in der Lieferkette erforderlich, wodurch insbesondere mehr Verpackungsmaterial nötig ist und der Herstellungsaufwand erhöht wird. Zudem muss die sensible Zentrierung von Getriebe und Elektromotor an der Brennkraftmaschine vorgenommen werden, wodurch der Montageaufwand weiter erhöht wird. Durch einen dabei möglichen Achsversatz zwischen Getriebe und Elektromotor ist eine solche Anordnung verschleißanfällig. Zudem entstehen an den zu montierenden Bauteilen zahlreiche Dichtstellen, insbesondere zwischen dem ölgeschmierten Getriebe und der Umgebung. Dies erhöht die Zahl der Bauteile und die Gefahr einer Leckage. Diese Ausgestaltungen erfordern daher eine große Zahl von Bauteilen und benötigen einen großen Bauraum.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aktorik der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Montage zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Es wird eine Aktorik mit einer Stellwelle zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Antrieb und einem Getriebe zur Übersetzung und Übertragung einer vom elektrischen Antrieb erzeugten Drehbewegung vorgeschlagen. Der elektrische Antrieb umfasst dabei die Stellwelle koaxial und ist zumindest abschnittsweise von einem feststehenden Außenring des Getriebes umfasst und am Innendurchmesser des Außenrings befestigt. Auf diese Weise ist der elektrische Antrieb als sogenannter Hohlwellenmotor in das Getriebe in einem Ringraum zwischen Außenring und Stellwelle besonders bauraumsparend integrierbar. Da dabei der Außenring den elektrischen Antrieb zumindest abschnittsweise umfasst, können ein separates Gehäuse und eine zusätzliche Abstützung für den elektrischen Antrieb vermieden werden. Hierdurch wird eine Aktorik mit einem einfachen kompakten Aufbau mit wenigen Bauteilen erreicht, die einfach zu montieren ist. Durch die Befestigung des elektrischen Antriebs am Innendurchmesser des Außenrings ist zudem eine sehr genaue Zentrierung zwischen elektrischem Antrieb und Getriebe möglich.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Getriebe ein Abtriebsrad mit einer Außenverzahnung aufweist, das in eine Innenverzahnung des Außenrings eingreift. Bevorzugt umfasst dabei das Abtriebsrad topfförmig ein freies Ende der Stellwelle und ist mit diesem bevorzugt über eine Zentralschraube spielfrei drehfest zur Übertragung eines Drehmoments axial verbunden. Auf diese Weise wird eine einfach aufgebaute abtriebsseitige axiale Anbindung des Getriebes über eine Zentralschraube an das freie Ende der Stellwelle erreicht. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe ein Abtriebsrad mit einer Außenverzahnung auf, das in eine Innenverzahnung des Außenrings eingreift und von einem antriebsseitigen Innenring des Getriebes antreibbar ist. Vorzugsweise ist dieser auf dem Außendurchmesser eines Rotors des elektrischen Antriebs drehfest abgestützt. Hierdurch wird eine einfach und bauraumsparend aufgebaute Drei-Wellen-Getriebeanordnung zur Übertragung der durch den elektrischen Antrieb am Rotor erzeugten Drehbewegung über das Abtriebsrad auf die Stellwelle erreicht. Es ist von Vorteil, wenn das Abtriebsrad zumindest abschnittsweise den Innenring, den Rotor und die Stellwelle radial umfasst.

Durch die direkte drehfeste Abstützung des antriebsseitigen Innenrings auf dem Rotor kann das Getriebe direkt mit dem elektrischen Antrieb verbunden werden, wodurch eine Kupplung vermieden wird. Vorzugsweise ist hierbei der antriebsseitige Innenring mit dem Innendurchmesser direkt auf dem Außendurchmesser eines Rotors des elektrischen Antriebs drehfest abgestützt. Hierzu kann der Innenring mit dem Innendurchmesser auf den Außendurchmesser des Rotors einfach aufgepresst werden. Bevorzugt weist der elektrische Antrieb einen Elektromotor auf, der mit einem Stator am Innendurchmesser des Außenrings befestigt ist. Vorzugsweise ist dabei der Rotor über ein erstes und ein zweites Radialkugellager direkt auf dem Stator gelagert. Hierdurch wird eine sehr kompakte bauraumsparende Anordnung des Elektromotors im Außenring erreicht.

Das Abtriebsrad kann in besonders vorteilhafter Weise im Bereich seiner Verzahnung elastisch verformbar ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er dabei an seinem Innendurchmesser von einem antriebsseitigen Innenring mit einer elliptischen Außenkontur antreibbar. Das Getriebe ist auf diese Weise mit flexiblem Verzahnungseingriff, insbesondere als sogenanntes Wellgetriebe, ausgeführt, wobei der Innenring als sogenannter Wave Generator und das Abtriebsrad als sogenannter Flexring dienen. Das Abtriebsrad bildet dabei ein hochübersetzendes elastisches Übertragungselement, das bauraumsparend einerseits direkt mit dem Innenring als Antriebselement und andererseits direkt mit der Stellwelle zusammenwirkt und so die am Rotor vom elektrischen Antrieb bzw. dem Elektromotor erzeugte Drehbewegung als Stellbewegung direkt auf die Stellwelle überträgt. Das Wellgetriebe zeichnet sich durch eine hohe Übersetzung und Steifigkeit sowie geringen Bauraum aus. Das verformbare Abtriebsrad ist topfförmig in Blech, insbesondere durch Tiefziehen, besonders einfach herstellbar. Alternativ kann je nach Einsatz- und Betriebsbedingungen zwischen dem Innenring als Wave Generator und dem Flexring eine Wälzlagerung mit einem elastischen Laufring vorgesehen sein, wodurch allerdings der radiale Bauraum vergrößert wird.

Denkbar ist auch, statt einem Wellgetriebe eine andere Übertragungseinrichtung vorzusehen, wie beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Exzentergetriebe.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der elektrische Antrieb einen Elektromotor als sogenanntem Innenläufer auf, bei dem der Stator den Rotor radial außen umfasst. Dabei ist vorzugsweise der Stator mit seinem Außendurchmesser direkt mit dem Innendurchmesser des Außenrings, bevorzugt besonders einfach durch Einpressen, verbunden. Denkbar ist auch eine andere Verbindung, insbesondere eine Schraubenverbindung. Der Rotor umfasst dabei radial innen die Stellwelle durch einen geringfügigen Luftspalt radial beabstandet.

Der Rotor kann hierbei in besonders vorteilhafter Weise einen gegenüber dem Stator axial vorstehenden Ansatz aufweisen, wobei der antriebsseitige Innenring auf einfache Weise direkt am Außendurchmesser des Ansatzes drehfest abgestützt ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der elektrische Antrieb einen Elektromotor als sogenanntem Außenläufer auf, bei dem der Rotor den Stator radial außen umfasst. Dabei ist vorzugsweise der Stator über ein an diesen angeschlossenes Abstützelement radial mit dem Innendurchmesser des Außenrings verbunden ist. Hierzu kann das Abstützelement mit dem Stator am Innendurchmesser des Außenrings einfach eingepresst werden. Denkbar ist auch eine andere Verbindung mit dem Innendurchmesser des Außenrings, insbesondere eine Schraubenverbindung. Der Stator umfasst dabei radial innen die Stellwelle durch einen geringfügigen Luftspalt radial beabstandet.

In besonders vorteilhafter Weise ist in den elektrischen Antrieb, insbesondere in den Elektromotor, ein Elektronikmodul integriert. Vorzugsweise ist dabei der Stator über das Elektronikmodul am Innendurchmesser des Außenrings radial abgestützt, das bevorzugt an einer axialen Stirnseite des Stators befestigt ist. In das Elektronikmodul können ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung des Betriebszustands des Elektromotors integriert und auf diese Weise verschiedene Sensoranordnungen adaptiert werden. Außerdem können in das Elektronikmodul Komponenten für eine Leistungselektronik aufgenommen werden. Dadurch wird ein zusätzliches Steuergerät für die Aktorik vermieden. Eine einfache Anbindung des Elektronikmoduls an den Stator ist durch Klammern oder Schraubenverbindung möglich. Das Elektronikmodul ist bevorzugt in Kunststoff ausgeführt.

Es ist von Vorteil, wenn der Außenring am Außendurchmesser einen Flansch bildet, an dem er axial an der Brennkraftmaschine anlegbar und abgedichtet befestigbar ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind elektrischer Antrieb, insbesondere der Elektromotor, und Getriebe zu einer vormontierten Baueinheit verbunden, die antriebsseitig, insbesondere mit dem Elektromotor, koaxial auf die Stellwelle aufgesteckt ist und mit dem Getriebe abtriebsseitig mit der Stellewelle drehfest axial verbunden ist. Dadurch sind elektrischer Antrieb und Getriebe als eine Baueinheit an der Stellwelle in einem Montageschritt aufsteckbar und axial, insbesondere durch eine Zentralschraube axial befestigbar. Die Aktorik kann so besonders einfach aufgebaut und die Anzahl der Bauteile sowie die Zahl der Dichtstellen deutlich reduziert werden.

Die Baueinheit ist in besonders vorteilhafter Weise am Außenring mit einer

Befestigungsfläche an der Brennkraftmaschine abgedichtet befestigbar. Dadurch entsteht zwischen der Brennkraftmaschine und der Baueinheit nur eine einzige Dichtstelle. Die Baueinheit bildet so einen einfach aufgebauten Aktor, durch den eine von diesem erzeugte Stellbewegung auf die Stellwelle zur variablen Steuerung der Verdichtung der Brennkraftmaschine übertragbar ist Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Baueinheit ein Steckermodul aufweist, das zur elektrischen Verbindung nach außen, insbesondere als Anschluss für ein Steuergerät der Brennkraftmaschine, dient und an der Außenseite des Elektronikmoduls angebunden ist. Dadurch sind an die Aktorik bzw. Baueinheit verschiedene Stecker auf einfache Weise anschließbar, ohne dass eine Umkonstruktion des Elektromotors notwendig ist. Die Anbindung kann insbesondere durch Schraubenverbindung oder Laserschweißen erfolgen. Das Steckermodul ist bevorzugt in Kunststoff ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Aktorik kann in integrierter Bauweise aus verschieden Modulen aufgebaut werden, insbesondere bestehend aus Getriebe, Elektromotor, Statormodul und Rotormodul, Elektronikmodul und Steckermodul. Die Module können zur Anpassung der Baueinheit an verschiedene Einbauverhältnisse und Betriebsbedingungen gruppiert vorgehalten werden, wodurch Herstellung und Montage vereinfacht werden. Dabei sind die Schnittstellen zwischen den Modulen derart ausgestaltet, dass durch Wahl verschiedener Einzelkomponenten eine beliebige Variation von Aktoren aufgebaut werden kann, um eine optimale Adaption an verschiedene Anwendungsfälle zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Aktorik zur Verstellung einer Stellwelle zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine oder durch eine Aktorik zur Verstellung einer Nockenwelle zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine gelöst, wobei die Aktorik einen elektrischen Antrieb und ein Getriebe zur Übersetzung und Übertragung einer vom elektrischen Antrieb erzeugten Drehbewegung aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der elektrische Antrieb die Stellwelle koaxial umfasst und zumindest abschnittsweise von einem feststehenden Außenring des Getriebes umfasst und am Innendurchmesser des Außenrings befestigt ist. Hierbei ist die erfindungsgemäße Aktorik neben einer Verwendung zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine auch zur Verstellung einer Nockenwelle zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine verwendbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Aktorik in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Aktorik in einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in Figur 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte erfindungsgemäße Aktorik zur variablen Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine weist einen elektrischen Antrieb 1 mit einem Elektromotor 2 und ein Getriebe 3 zur Übersetzung einer vom Elektromotor 2 erzeugten Drehbewegung auf eine Stellwelle 4 auf. Diese dient als Kontroll- oder Exzenterwelle zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine. Der elektrische Antrieb 1 umfasst radial innen die Stellwelle 4 durch einen geringfügigen Luftspalt radial beabstandet koaxial und ist radial außen am Innendurchmesser eines feststehenden Außenrings 5 des Getriebes 3 befestigt und von diesem vollständig radial umfasst. Auf diese Weise ist der elektrische Antrieb 1 mit dem Elektromotor 2 in einem durch den Außenring 5 radial außen und die Stellwelle 4 radial innen begrenzten Ringraum angeordnet. Der Außenring 5 kann auch durch ein feststehendes Hohlrad oder ein feststehendes Hohlwellenstück gebildet werden. Der Elektromotor 2 ist als sogenannter Innenläufer mit einem radial innenliegenden umlaufenden Rotor 6 und mit einem diesen radial außen umschließenden außenliegenden feststehenden Stator 7 ausgeführt und radial außen vollständig vom Außenring 5 umfasst. Auf diese Weise bildet der Außenring 5 zugleich das Gehäuse des Elektromotors 2. Radial innen umfasst der Elektromotor 2 mit dem Rotor 6 die Stellwelle 4 durch einen geringfügigen radialen Luftspalt beabstandet. Zur Befestigung des Elektromotors 2 am Innendurchmesser des Außenrings 5 ist zwischen diesem und dem Außendurchmesser des Stators 7 eine Presspassung vorgesehen. Hierbei ist der Rotor 6 an seinem Außendurchmesser direkt über ein erstes und ein zweites Radialkugellager 8, 9 am Innendurchmesser des Stators 7 gelagert ist.

Der Außenring 5, der elektrische Antrieb 1 mit dem Elektromotor 2 mit Stator 7 und Rotor 6 sind konzentrisch zur Stellwelle 4 angeordnet und umfassen diese an einem Endabschnitt koaxial radial hintereinander liegend, wobei der radial innenliegende Rotor 6 mit seinem Innendurchmesser durch einen geringfügigen radialen Luftspalt zum Außendurchmesser der Stellwelle 4 angeordnet ist.

Der Rotor 6 weist an einer getriebeseitigen axialen Stirnseite einen ringförmig gegenüber dem Stator 7 vorstehenden axialen Ansatz 10 auf, auf dem am Außendurchmesser ein antriebsseitiger Innenring 1 1 des Getriebes 3 mit seinen Innendurchmesser drehfest abgestützt, vorzugsweise aufgepresst, ist. Der Ansatz 10 ist einteilig mit dem Rotor 6 ausgebildet und schließt sich bündig mit gleichem Innen- und Außendurchmesser an. Der Innenring 1 1 ist als zentrales Antriebselement mit elliptischer Außenkontur ausgebildet und greift am Innendurchmesser eines koaxial angeordneten abtriebsseitigen Rings 12 an, der am Außendurchmesser eine Außenverzahnung 13 aufweist. Das Abtriebsrad 12 ist im Bereich der Außenverzahnung 13 vom Außenring 5 radial außen umfasst, der in diesem Bereich eine Innenverzahnung bildet, in die das Abtriebsrad 12 mit seiner Außenverzahnung 13 eingreift. Das Abtriebsrad 12 umfasst hierbei ähnlich einer Hohlwelle den Innenring 1 1 , den Ansatz 10 des Rotors 6 und die Stellwelle 4 mit deren freien Ende radial.

Das Abtriebsrad 12 ist abtriebsseitig an einem einteilig mit diesem ausgebildeten Befestigungsabschnitt 14 nach radial innen topfförmig eingezogen und umfasst mit diesem ein freies axiales Ende der Stellwelle 4 stirnseitig. Der Befestigungsabschnitt 14 liegt dabei mit einer zentralen Befestigungsöffnung 15 dem stirnseitigen axialen Ende der Stellwelle 4 parallel gegenüber. An der Befestigungsöffnung 15 ist eine Zentralschraube 16 axial eingesteckt und an der Stellwelle 4 in eine korrespondierende zentrale axiale Gewindebohrung eingeschraubt. Auf diese Weise ist das Abtriebsrad 12 über eine Zentralschraube 16 mit der Stellwelle 4 zur Übertragung eines Drehmoments spielfrei drehfest axial verbunden.

Das Abtriebsrad 12 ist als flexibles Verzahnungselement im Bereich seiner Außenverzahnung elastisch verformbar ausgeführt ist. Der antriebsseitige Innenring 1 1 greift mit seiner elliptischen Außenkontur am Innendurchmesser des abtriebsseitigen Rings 12 im Bereich der Außenverzahnung 13 desselben an. Das Getriebe 3 bildet so ein Wellgetriebe mit dem Innenring 1 1 als sogenannten Wave Generator oder Wellgenerator und dem Abtriebsrad 12 als sogenannten Flexring. Der antriebsseitige Innenring 1 1 verformt durch seine elliptische Außenkontur das Abtriebsrad 12. Dadurch gelangen im Bereich der großen Ellipsenachse die Außenverzahnung des abtriebsseitigen Rings 12 und die Innenverzahnung des Hohlrads 5 nur abschnittsweise in Eingriff. Durch die unterschiedliche Zähnezahl von Flexring und Hohlrad 5 wird eine Übersetzung generiert. Das Abtriebsrad 12 bildet auf diese Weise ein hochübersetzendes elastisch verformbares Übertragungselement, das einerseits am Innendurchmesser durch den Innenring 1 1 , der als Wellgenerator dabei direkt auf dem Außendurchmesser des Rotors 6 drehfest abgestützt ist, antreibbar ist und andererseits die vom Elektromotor 2 am Rotor 6 erzeugte Drehbewegung als Stellbewegung direkt auf die Stellwelle 4 überträgt.

Der Außenring 5 mit seiner Innenverzahnung, das Abtriebsrad 12 mit seiner Außenverzahnung 13, der antriebsseitige Innenring 1 1 und der Ansatz 10 des Rotors 6 sind konzentrisch zur Stellwelle 4 angeordnet und umfassen diese an ihrem freien Ende koaxial und dabei radial hintereinander liegend angeordnet. Der elektrische Antrieb 1 mit Elektromotor 2 mit Stator 7 und Rotor 5 einerseits und das Getriebe 3 mit Abtriebsrad 12 und Innenring 1 1 andererseits sind koaxial hintereinander im Außenring 5 angeordnet.

Am Stator 7 ist an dessen vom Getriebe 2 bzw. vom Abtriebsrad 12 abgewandten axialen Stirnseite ein Elektronikmodul 17 angebunden, das axial an einem die Wicklung tragenden Trägers des Stators 7 anliegend, beispielweise durch Klammern oder eine Schraubenverbindung, einfach befestigt ist. Das Elektronikmodul 17 weist einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung des Betriebszustands des Elektromotors und ein Platinenmodul auf. Auf diese Weise können verschiedene Sensoranordnungen adaptiert werden. Außerdem können in das Elektronikmodul 17 Komponenten für eine Leistungselektronik aufgenommen werden. Das Elektronikmodul 17 erstreckt sich vom Innendurchmesser des Außenrings 5 radial außen bis auf Höhe des Innendurchmessers des Rotors 6 radial innen. Es ist dabei radial außen am Innendurchmesser des Außenrings befestigt, vorzugsweise durch eine Presspassung, und axial durch Klammern oder eine Schraubenverbindung am Stator befestigt. Das Elektronikmodul 17 und die die Wicklung tragenden Träger des Stators 7 sind in Kunststoff ausgeführt.

Das Getriebe 3 und der in den Außenring 5 integrierte elektrische Antrieb 1 sind zu einer vormontierten Baueinheit verbunden, die antriebsseitig auf die Stellwelle 1 koaxial aufgesteckt ist. Dabei ist die Baueinheit getriebeseitig radial innen mit dem Abtriebsrad 12 über die Zentralschraube 16 axial und zur Übertragung eines Drehmoments drehfest mit der Stellwelle 4 verbunden. Am Außenring 5 ist am Außendurchmesser seines getriebeseitigen axialen Endes ein ringförmiger Befestigungsflansch 18 mit einer ringförmigen Befestigungsfläche 19 vorgesehen, mit der die Baueinheit an einer korrespondieren Befestigungsfläche der nicht dargestellten Brennkraftmaschine axial abgedichtet anleg- und befestigbar ist. Hierbei ist beispielsweise die Aktorik als eine Baueinheit in einen die Stellwelle 4 umgebenden ölführenden Raum der Brennkraftmaschine koaxial zur Stellwelle 4 einsteckbar und mit dem Befestigungsflansch 18 an der Brennkraftmaschine zur Umgebung hin abgedichtet befestigbar. Dabei entsteht nur eine einzige Dichtstelle zwischen der Brennkraftmaschine und der Baueinheit nämlich an der Befestigungsfläche 19 des Befestigungsflanschs 18. Zwischen dem Befestigungsflansch 18 mit der Befestigungsfläche 19 und Brennkraftmaschine kann eine Dichtung vorgesehen sein. Der Außenring 5 wird abtriebsseitig durch eine Abdeckung 20 axial abgedeckt, die an der axialen Außenseite des Befestigungsflanschs 18 befestigt werden kann. Durch die Abdeckung 20 ist die Aktorik vor Umwelteinflüssen an ihrer Außenseite geschützt.

Die erfindungsgemäße Aktorik kann durch ihren modularen Aufbau, insbesondere mit dem Getriebe 3, Elektromotor 2, Statormodul 7 und Rotormodul 6, Elektronikmodul 17 und einem nicht dargestellten Steckermodul, modulweise an verschiedene Einbauverhältnisse und Betriebsbedingungen angepasst werden. Dabei sind die Schnittstellen zwischen den Modulen derart ausgestaltet, dass verschiedene Varianten der Module einfach angebunden werden können.

In dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktorik wird der elektrische Antrieb 1 durch einen als Außenläufer ausgeführten Elektromotor 21 gebildet. Demgemäß weist dieser einen radial außenliegenden umlaufenden Rotor 22 auf, der einen feststehenden radial innenliegenden Stator 23 umschließt. Hierbei ist der Elektromotor 21 mit Rotor 22 und Stator 23 weitgehend in dem vom Abtriebsrad 24 als Flexring umschlossen Raum angeordnet. Der antriebsseitige Innenring 25 ist als Wave Generator des Getriebes 3 auf dem Außendurchmesser des radial außenliegenden Rotors 22 drehfest abgestützt, insbesondere durch einfaches Aufpressen. Der Rotor 22 ist am Innendurchmesser direkt über ein erstes und ein zweites Radialkugellager 26, 27 auf dem Außendurchmesser des Stators 23 radial abgestützt. Radial innen umfasst der Elektromotor 3 mit dem Stator 23 die Stellwelle 4 durch einen geringfügigen radialen Luftspalt beabstandet. Der Außenring 5 mit seiner Innenverzahnung, das Abtriebsrad 24 mit seiner Außenverzahnung 28, der antriebsseitige Innenring 25 und der elektrische Antrieb 1 mit dem Elektromotor 2 mit Rotor 22 und Stator 23 sind konzentrisch zur Stellwelle 4 angeordnet und umfassen diese koaxial und radial hintereinander liegend an einem Endabschnitt, wobei der radial innen liegende Stator 23 mit seinem Innendurchmesser durch einen geringfügigen radialen Luftspalt zum Außendurchmesser der Stellwelle 4 angeordnet ist. An den radial innenliegenden Stator 23 ist an dessen vom Getriebe 3 bzw. vom Abtriebsrad 24 abgewandten axialen Stirnseite ein Elektronikmodul 29 axial angebunden. Hierbei ist das Elektronikmodul 29 an einem die Wicklung des Stators 22 tragenden Trägers anliegend, beispielweise durch Klammern oder eine Schraubenverbindung, einfach befestigt. Das Elektronikmodul 29 erstreckt sich vom Innendurchmesser des Außenrings 5 radial außen bis auf die Höhe des Innendurchmessers des Stators 23 radial innen. Das Elektronikmodul 29 und die die Wicklung tragenden Träger des Stators 23 sind in Kunststoff ausgeführt. Das Abtriebsrad 24 ist auch bei dieser Variante mit seinem abtriebsseitigen Befestigungsabschnitt 30 über eine Zentralschraube 16 mit der Stellwelle 4 axial und zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden.

Bezuqszeichenliste Elektrischer Antrieb

Elektromotor

Getriebe

Stellwelle

Außenring

Rotor

Stator

Radialkugellager

Radialkugellager

Ansatz

Innenring

Abtriebsrad

Außenverzahnung

Befestigungsabschnitt

Befestigungsöffnung

Zentralschraube

Elektronikmodul

Befestigungsflansch

Befestigungsfläche

Abdeckung

Elektromotor

Rotor

Stator

Abtriebsrad

Innenring

Radialkugellager

Radialkugellager

Außenverzahnung

Elektronikmodul

Befestigungsabschnitt