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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse rotierenden Drehorgans, insbesondere Kurbelwelle, umfassend eine vermittels eines Koppelgetriebes mit dem Drehorgan zur Drehung um die Drehachse gekoppelte Ausgleichsmasse, wobei durch das Koppelgetriebe eine Relativdrehlage der Ausgleichsmasse bezüglich des Drehorgans veränderbar ist, wobei das Koppelgetriebe ein mit dem Drehorgan drehbares Antriebsorgan mit einem bezüglich der Drehachse exzentrischen ersten Koppelbereich sowie eine Übertragungsgliederanordnung mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei, Übertragungsgliedern umfasst, wobei ein Übertragungsglied in dem ersten Koppelbereich mit dem Antriebsorgan gelenkig verbunden ist und ein Übertragungsglied in einem zweiten Koppelbereich mit der Ausgleichsmasse gelenkig verbunden ist, wobei das Koppelgetriebe ein um eine Exzenterorgandrehachse drehbares Exzenterorgan mit bezüglich der Drehachse des Drehorgans exzentrischem und bei seiner Drehbewegung in seiner Exzentrizität veränderbarem Koppelbereich umfasst, wobei in diesem Koppelbereich wenigstens ein Übertragungsglied der Übertragungsgliederanordnung mit dem Exzenterorgan gelenkig verbunden ist, wobei das Exzenterorgan an einem Exzenterorganträger um eine Exzenterorgandrehachse drehbar getragen ist und durch eine vermittels einer Stellanordnung erzeugte Stellbewegung des Exzenterorganträgers die Lage der Exzenterorgandrehachse bezüglich der Drehachse des Drehorgans veränderbar ist.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus der
DE 10 2007 025 549 A1 bekannt. Eine beispielsweise ringscheibenartig ausgebildete Ausgleichsmasse dieser bekannten Vorrichtung rotiert zusammen mit einer als Drehorgan wirksamen Kurbelwelle um eine Drehachse derselben. Die Drehverbindung zwischen dem Drehorgan, also der Kurbelwelle, und der Ausgleichsmasse ist hergestellt durch ein Koppelgetriebe bzw. zwei gelenkig miteinander verbundenen Übertragungsgliedern des Koppelgetriebes. Eines dieser Übertragungsglieder ist an einem nach radial außen greifenden Arm der Kurbelwelle gelenkig angebunden. Dieser mit der Kurbelwelle um deren Drehachse drehbare Arm dient als Antriebsorgan für die Ausgleichsmasse. Das andere der Übertragungsglieder ist an seinem nicht mit dem erstgenannten Übertragungsglied gelenkig verbundenen Ende mit der Ausgleichsmasse gelenkig verbunden, so dass über die beiden Übertragungsglieder die Kurbelwelle mit ihrem nach radial außen greifenden Arm die Ausgleichsmasse zur Drehung antreibt.
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Ein ringartig ausgebildetes Exzenterorgan ist auf einem Exzenterorganträger zur Drehung um eine Exzenterorgandrehachse getragen. Der Exzenterorganträger ist hebelartig ausgebildet und ist in einem Endbereich um eine Exzenterorganträgerschwenkachse schwenkbar getragen. Im anderen Endbereich greift ein Stellantrieb an dem Exzenterorganträger an, um diesen um seine Exzenterorganträgerschwenkachse zu verlagern. Bei Verlagerung des Exzenterorganträgers um seine Schwenkachse verlagert sich mit diesem das Exzenterorgan und dessen Exzenterorgandrehachse bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle und somit auch der Drehachse der Ausgleichsmasse.
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Über einen nach radial außen greifenden Arm ist das Exzenterorgan mit den beiden Übertragungsgliedern gelenkig verbunden, und zwar im Bereich der gelenkigen Verbindung derselben miteinander.
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Ist der Exzenterorganträger durch den ihm zugeordneten Stellantrieb so positioniert, dass die Exzenterorgandrehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle und damit auch der Drehachse der Ausgleichsmasse übereinstimmt, dreht sich das Exzenterorgan zusammen mit der Kurbelwelle und der Ausgleichsmasse um eine gemeinsame Drehachse. Ist der Exzenterorganträger jedoch so positioniert, dass die Drehachse der Kurbelwelle und damit der Ausgleichsmasse nicht mit der Exzenterorgandrehachse übereinstimmt, so dreht sich zwar das Exzenterorgan aufgrund seiner gelenkigen Anbindung an die beiden Übertragungsglieder zusammen mit der Kurbelwelle und der Ausgleichsmasse, jedoch nicht um die gleiche Drehachse wie diese. Dies führt dazu, dass der Anlenkpunkt des Exzenterorgans an die beiden Übertragungsglieder, welcher zur Exzenterorgandrehachse immer den gleichen Radialabstand aufweist, im Verlaufe der Drehung seinen Radialabstand zur Drehachse der Kurbelwelle und damit auch der Ausgleichsmasse verändert. Aufgrund dieser Änderung des Radialabstands, d. h. der Exzentrizität des Anlenkpunkts, ändert sich auch die Winkellage der beiden an das Exzenterorgan angelenkten Übertragungsglieder zueinander, mit der Folge, dass der Umfangsabstand zwischen dem Anlenkpunkt der Übertragungsglieder an den an der Kurbelwelle vorgesehenen Arm und dem Anlenkpunkt an die Ausgleichsmasse sich entsprechend ändert. Dies wiederum hat zur Folge, dass im Verlaufe der Drehung die Ausgleichsmasse phasenweise bezüglich der Kurbelwelle beschleunigt wird und phasenweise bezüglich der Kurbelwelle verzögert wird. Aufgrund des Massenträgheitsmoments der Ausgleichsmasse führt dies dazu, dass der Drehbewegung der Kurbelwelle eine Oszillation eines Massenträgheitsmoments überlagert wird, welche so gewählt werden kann, dass sie Oszillationen in der Drehbewegung der Kurbelwelle, beispielsweise hervorgerufen durch die Zündungen in den Zylindern einer Brennkraftmaschine, zumindest teilweise kompensieren kann.
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Durch die schwenkbare Lagerung des Exzenterorganträgers um eine feststehende Exzenterorganträgerschwenkachse beschreibt die Exzenterorgandrehachse bei Verschwenkung des Exzenterorganträgers eine Kreisbahn um die Exzenterorganträgerschwenkachse. Dadurch wird einerseits das Ausmaß der Oszillationsbewegung der Ausgleichsmasse bezüglich der Kurbelwelle und andererseits die Phasenlage dieser Oszillationsbewegung bezüglich der Drehlage der Kurbelwelle und damit der auf die Kurbelwelle einwirkenden schwingungserzeugenden Ereignisse, also die Zündungen in den Zylindern einer Brennkraftmaschine, beeinflusst.
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Weiter sind aus den Anmeldungen
US 986 762 A ,
US 2 359 264 A und
US 1 164 021 A vergleichbare Vorrichtungen bekannt, die darauf ausgerichtet sind, auf ein rotierendes Drehorgan Beeinflussungen bezüglich des Drehverhaltens des Drehorgans auszuüben, um mögliche Drehungleichförmigkeiten des Drehorgans zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse rotierenden Drehorgans so weiterzubilden, dass ein verbessertes Beeinflussungsverhalten erreicht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse rotierenden Drehorgans, insbesondere Kurbelwelle, umfassend eine vermittels eines Koppelgetriebes mit dem Drehorgan zur Drehung um die Drehachse gekoppelte Ausgleichsmasse, wobei durch das Koppelgetriebe eine Relativdrehlage der Ausgleichsmasse bezüglich des Drehorgans veränderbar ist, wobei das Koppelgetriebe ein mit dem Drehorgan drehbares Antriebsorgan mit einem bezüglich der Drehachse exzentrischen ersten Koppelbereich sowie eine Übertragungsgliederanordnung mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei, Übertragungsgliedern umfasst, wobei ein Übertragungsglied in dem ersten Koppelbereich mit dem Antriebsorgan gelenkig verbunden ist und ein Übertragungsglied in einem zweiten Koppelbereich mit der Ausgleichsmasse gelenkig verbunden ist, wobei das Koppelgetriebe ein um eine Exzenterorgandrehachse drehbares Exzenterorgan mit bezüglich der Drehachse des Drehorgans exzentrischem und bei seiner Drehbewegung in seiner Exzentrizität veränderbarem Koppelbereich umfasst, wobei in diesem Koppelbereich wenigstens ein Übertragungsglied der Übertragungsgliederanordnung mit dem Exzenterorgan gelenkig verbunden ist, wobei das Exzenterorgan an einem Exzenterorganträger um die Exzenterorgandrehachse drehbar getragen ist und durch eine vermittels einer Stellanordnung erzeugte Stellbewegung des Exzenterorganträgers die Lage der Exzenterorgandrehachse bezüglich der Drehachse des Drehorgans veränderbar ist.
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Dabei ist weiter vorgesehen, dass durch die Stellbewegung des Exzenterorganträgers die Lage der Exzenterorgandrehachse auf einer von einer Kreisbahn mit konstantem Radius abweichenden Bewegungsbahn veränderbar ist.
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In Abweichung zu der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung, bei welcher die Exzenterorgandrehachse ausschließlich auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius um die Exzenterorganträgerschwenkachse bewegt werden kann und somit eine Zwangsverknüpfung zwischen einer Veränderung des Ausmaßes der Oszillationsbewegung und der Phasenlage derselben hervorgerufen wird, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Exzenterorgandrehachse nicht bzw. nicht nur auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius bewegbar, sondern gewünschtenfalls auch auf einer anderen Bewegungsbahn, die einen beliebigen Verlauf haben kann. Damit wird erreicht, dass die durch die Einwirkung der Stellanordnung generierbare Verlagerung und dadurch erreichbare Positionierung der Exzenterorgandrehachse insbesondere in Bezug auf die Drehachse des Drehorgans im Wesentlichen beliebig eingestellt werden kann. Somit wird es möglich, das Ausmaß der Oszillationsbewegung und somit des dadurch generierten auf das Drehorgan einwirkenden Moments bzw. Gegenmoments einerseits und die Phasenlage der Oszillationsbewegung andererseits voneinander unabhängig einstellen zu können. So können beispielsweise für ein und die selbe Phasenlage verschiedene Oszillationstärken erreicht werden, oder es kann bei einer Oszillationsbewegung mit vorgegebenem Oszillationsausmaß deren Phasenlage verändert eingestellt werden.
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Eine derartige vielfältige Bewegbarkeit bzw. Positionierbarkeit der Exzenterorgandrehachse kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass vermittels der Stellanordnung der Exzenterorganträger um eine zur Exzenterorgandrehachse exzentrische Exzenterorganträgerschwenkachse schwenkbar ist und die Lage der Exzenterorganträgerschwenkachse veränderbar ist. Hier werden also zwei Bewegungen überlagert und damit eine sehr große Vielfalt bei der Positionierbarkeit der Exzenterorgandrehachse gewährleistet.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Lage der Exzenterorganträgerschwenkachse durch eine Verschiebebewegung veränderbar ist, wozu vorgesehen sein kann, dass der Exzenterorganträger an einem Schiebeorgan um die Exzenterorganträgerschwenkachse schwenkbar getragen ist und dass das Schiebeorgan entlang einer Schiebeführung vorzugsweise linear verschiebbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Lage der Exzenterorganträgerschwenkachse durch eine Schwenkbewegung veränderbar ist. Bei dieser Ausgestaltungsvariante werden also zwei Schwenkbewegungen einander überlagert, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass der Exzenterorganträger an einem Schwenkorgan um die Exzenterorganträgerschwenkachse schwenkbar getragen ist und dass das Schwenkorgan um eine zur Exzenterorganträgerschwenkachse exzentrische Schwenkorganschwenkachse schwenkbar ist.
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Um bei dem erfindungsgemäßen Aufbau in konstruktiv einfacher Weise die Position der Exzenterorgandrehachse zum Erhalt eines gewünschten Oszillationsausmaßes und einer gewünschten Phasenlage der Oszillation erreichen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Stellanordnung einen ersten Stellantrieb zur Verschwenkung des Exzenterorganträgers um die Exzenterorganträgerschwenkachse und einen zweiten Stellantrieb zur Änderung der Lage der Exzenterorganträgerschwenkachse umfasst.
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Dabei kann durch den Stellantrieb das Schiebeorgan entlang der Schiebeführung verschiebbar sein bzw. das Schwenkorgan um die Schwenkorganschwenkachse schwenkbar sein.
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Ein weiterer vorteilhafter Einfluss auf die Dämpfungscharakteristik kann dadurch erreicht werden, dass das Exzenterorgan vermittels einer Lagerung an dem Exzenterorganträger um die Exzenterorgandrehachse drehbar getragen ist. Das Vorsehen einer Lagerung vermeidet Reibeffekte, die zu einem Schleppmoment führen können.
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Dabei kann die Lagerung beispielsweise ein Wälzkörperlager, insbesondere Kugellager, Tonnenlager oder Nadellager, umfassen.
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Die Erfindung betrifft ferner die Kombination eines Antriebsaggregats, insbesondere Brennkraftmaschine, umfassend eine als Drehorgan wirksame Antriebswelle, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine Axialansicht einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines Drehorgans;
- 2 ein Diagramm, in welchem die Wirkcharakteristik der in 1 dargestellten Vorrichtung gezeigt ist.;
- 3 in perspektivischer Ansicht einen Exzenterorganträger mit einem daran drehbar getragenen Exzenterorgan;
- 4 eine Axialansicht des Exzenterorganträgers der 3;
- 5 eine Schnittdarstellung des Exzenterorganträgers der 3;
- 6 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
- 7 eine perspektivische Darstellung des an einem Schwenkorgan schwenkbar getragenen Exzenterorganträgers mit daran drehbar getragenem Exzenterorgan der Ausgestaltungsform der 6;
- 8 eine Axialansicht des Exzenterorganträgers der 7;
- 9 eine Schnittdarstellung des Exzenterorganträgers der 7;
- 10 eine weitere Darstellung der Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens mit verbessertem Schwingungsdämpfungsvermögen.
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In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Beeinflussung des Drehverhaltens einer als Drehorgan wirksamen und um eine Drehachse K drehbaren Kurbelwelle 12 teilweise geschnitten dargestellt. Zusammen mit der Kurbelwelle 12 und beispielsweise auf dieser gelagert ist eine ringscheibenartig ausgebildete Ausgleichsmasse 14 vorgesehen. Durch ein allgemein mit 16 bezeichnetes Koppelgetriebe wird die Ausgleichsmasse 14 bei Drehung der Kurbelwelle 12 um deren Drehachse K gleichermaßen zur Drehbewegung angetrieben, jedoch, wie im Folgenden dargelegt, gewünschtenfalls mit bezüglich der Drehbewegung der Kurbelwelle 12 oszillierender Drehbewegung.
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Das Koppelgetriebe 16 umfasst ein mit der Kurbelwelle 12 drehfestes und mit dieser um die Drehachse K drehendes Antriebsorgan 18, in 1 durch einen nach radial außen bezüglich der Drehachse K greifenden Arm 20 bereitgestellt. Ferner umfasst das Koppelgetriebe 16 eine Übertragungsgliederanordnung 22 mit zwei Übertragungsgliedern 24, 26. In einem ersten Koppelbereich 28 ist das Übertragungsglied 24 mit dem Antriebsorgan 18, also dem Arm 20, gelenkig verbunden, so dass es grundsätzlich eine Schwenkbewegung bezüglich des Antriebsorgans 18 vorzugsweise um eine zur Drehachse K parallele Schwenkachse durchführen kann. In einem zweiten Koppelbereich 30 ist das Übertragungsglied 26 mit der Ausgleichsmasse 14 gelenkig verbunden, so dass es um eine zur Drehachse K der Ausgleichsmasse 14 im Wesentlichen parallele Schwenkachse verschwenken kann.
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Das Koppelgetriebe 16 umfasst ferner ein ringartig ausgebildetes Exzenterorgan 32. Dieses ringartige Exzenterorgan 32 ist auf einem hebelartig ausgebildeten Exzenterorganträger 34 beispielsweise in einem zentralen, kreisscheibenartig geformten Bereich desselben drehbar getragen. Dabei ist das Exzenterorgan 32 um eine Exzenterorgandrehachse E auf dem Exzenterorganträger 34 drehbar. Es ist hier darauf hinzuweisen, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung die Aussage, dass das Exzenterorgan 32 um eine Exzenterorgandrehachse E drehbar ist, so zu verstehen ist, dass das Exzenterorgan insbesondere mit einem nachfolgend noch erläuterten, daran vorgesehenen Koppelbereich eine Dreh-, also im Wesentlichen eine Kreisbewegung um eine Achse, nämlich die Exzenterorgandrehachse E, ausführt. Dies bedeutet nicht notwendigerweise, dass das Exzenterorgan 32 dazu ringartig oder kreisscheibenartig geschlossen ausgebildet sein muss, wenngleich dies aus Gründen der Stabilität und der Lagerungsfunktionalität besonders vorteilhaft ist.
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In einem ersten Armabschnitt 36 ist der Exzenterorganträger 34 beispielsweise an einem Motorblock oder einer sonstigen feststehenden Baugruppe 38 um eine Exzenterorganträgerschwenkachse T, welche zur Drehachse K der Kurbelwelle 12 gleichermaßen exzentrisch liegt, schwenkbar. An einem in entgegengesetzter Richtung sich erstreckenden Armabschnitt 40 des Exzenterorganträgers 34 greift ein Stellantrieb 42 an, welcher bezüglich der feststehenden Baugruppe 38 in seinem anderen Endbereich abgestützt ist. Der Stellantrieb 42 kann hydraulisch, pneumatisch, elektromotorisch oder in sonstiger Weise wirken. Durch Erregung des Stellantriebs 42 kann die Schwenklage des Exzenterorganträgers 34 um die Exzenterorganträgerschwenkachse T verändert werden, wodurch auch die Lage der Exzenterorgandrehachse E insbesondere bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle 12 und damit auch der Ausgleichsmasse 14 verändert werden kann. In dem in 1 dargestellten Zustand ist der Exzenterorganträger 34 derart positioniert, dass die Exzenterorgandrehachse E nicht mit der Drehachse K der Kurbelwelle 12 übereinstimmt. Grundsätzlich kann der Exzenterorganträger 34 jedoch in eine derartige Schwenkposition gebracht werden, so dass diese beiden Drehachsen K und E übereinstimmen.
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In einem dritten Koppelbereich 44 sind die beiden Übertragungsglieder 24, 26 in ihren einander benachbart liegenden Endbereichen miteinander und auch mit dem Exzenterorgan 32 um eine vorzugsweise zur Drehachse K der Kurbelwelle im Wesentlichen parallele Schwenkachse gelenkig verbunden. Durch diese gelenkige Anbindung ist gewährleistet, dass das über das Übertragungsglied 24 an die Kurbelwelle 12 angekoppelte Exzenterorgan 32 zur Drehung um seine Exzenterorgandrehachse E angetrieben wird, und dass weiterhin durch die Ankopplung vermittels des Übertragungsglieds 26 an das Exzenterorgan 32 die Ausgleichsmasse 14 zur Drehung um die Drehachse K der Kurbelwelle angetrieben wird.
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In einem Zustand, in welchem die Exzenterorgandrehachse E und die Drehachse K der Kurbelwelle 12 und damit auch der Ausgleichsmasse 14 einander deckend liegen, also diese drei Bauteile um die gleiche Drehachse rotieren, rotieren diese drei Bauteile tatsächlich mit zueinander identischer Drehgeschwindigkeit, da der dritte Koppelbereich 44 seinen Radialabstand zur Drehachse K der Kurbelwelle 12 nicht ändert und damit auch die gegenseitige Winkellage der beiden Übertragungsglieder 24, 26 des Koppelgetriebes 16 bei der Drehung unverändert bleibt.
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Wird jedoch durch Verschwenkung des Exzenterorganträgers 34 beispielsweise der in 1 erkennbare Zustand erreicht, ändert sich der Radialabstand des dritten Koppelbereichs 44 zur Drehachse K der Kurbelwelle 12 aufgrund der Exzentrizität der Exzenterorgandrehachse E bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle 12 im Verlaufe der Drehung. Dies hat zur Folge, dass entsprechend auch die Winkellage der beiden Übertragungsglieder 24, 26 sich während der Drehung der Kurbelwelle 12 und damit auch der Ausgleichsmasse 14 um die Drehachse K periodisch ändert. Die Folge davon ist, dass oszillierend die Ausgleichsmasse 14 bezüglich der Kurbelwelle 12 beschleunigt wird, nämlich dann, wenn der zwischen den beiden Übertragungsgliedern 24, 26 eingeschlossene Winkel abnimmt, und verzögert wird, nämlich dann, wenn dieser Winkel zunimmt, bezogen auf einen Zustand, in welchem die Ausgleichsmasse 14 durch die beiden Übertragungsglieder 24, 26 bei der Drehung gezogen wird.
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Durch diese oszillierende Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsbewegung der Ausgleichsmasse 14 wird aufgrund der trägen Masse bzw. des Massenträgheitsmoments der Ausgleichsmasse 14 auf die Kurbelwelle 12 alternierend eine diese beschleunigende und verzögernde Kraft ausgeübt. Durch Abstimmung dieser Oszillation auf beispielsweise die entsprechend oszillierend auf die Kurbelwelle ausgeübten Beschleunigungskräfte der verschiedenen Zylinder wird es möglich, die mit der Zündfrequenz auftretenden oszillierenden Beschleunigungen der Kurbelwelle zu glätten und somit ein gleichmäßigeres Drehverhalten derselben zu erreichen.
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Dabei kann durch Ausgestaltung des Koppelgetriebes 16 eine Abstimmung auf verschiedene anregende Ordnungen erlangt werden. So kann beispielsweise dann, wenn im Verlaufe einer vollständigen Umdrehung die beiden Übertragungsglieder 24, 26 über die Strecklage, also einen Totpunkt hinaus verschwenkt werden, dafür gesorgt werden, dass bei jeder Umdrehung die Ausgleichsmasse 14 zweimal beschleunigt und zweimal verzögert werden. Wird durch die Ausgestaltung des Koppelgetriebes 16 eine derartige Totpunktlage nicht überschritten, wird bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle die Ausgleichsmasse 14 nur einmal beschleunigt und einmal verzögert.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass das Koppelgetriebe 16, insbesondere auch die Ausgestaltung der Übertragungsgliederanordnung 22, anders gewählt werden kann, als vorangehend dargelegt. So können grundsätzlich die Übertragungsglieder 24, 26 mit anderer geometrischer Konfiguration ausgebildet sein. Es müssen nicht notwendigerweise beide Übertragungsglieder im dritten Koppelbereich 44 mit dem Exzenterorgan 32 um die selbe Schwenkachse schwenkbar verbunden sein. Hier könnte ein Umfangs- bzw. auch ein Radialversatz bei der Anlenkung der beiden Übertragungsglieder an das Exzenterorgan realisiert sein. Auch ist es grundsätzlich möglich, nur eines der Übertragungsglieder im dritten Koppelbereich an das Exzenterorgan schwenkbar, also gelenkig anzubinden, während das andere der Übertragungsglieder mit dem im dritten Koppelbereich 44 an das Exzenterorgan 32 gelenkig angebundenen Übertragungsglied gelenkig verbunden ist. Beispielsweise könnte das erste Übertragungsglied 24 einerseits im ersten Koppelbereich 28 an das Antriebsorgan 18 gelenkig angebunden sein und andererseits im dritten Koppelbereich 44 an das Exzenterorgan 32 gelenkig angebunden sein. Das zweite Übertragungsglied 26 könnte einerseits an die Ausgleichsmasse 14 gelenkig angebunden sein und könnte andererseits gelenkig mit dem ersten Übertragungsglied 24 verbunden sein, beispielsweise in einem zwischen dem ersten Koppelbereich 28 und dem dritten Koppelbereich 44 liegenden Verbindungsbereich oder in einem über den dritten Koppelbereich 44 hinaus sich erstreckenden Hebelabschnitt des ersten Übertragungsglieds 24.
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Die 2 zeigt anhand dreier Kurven a, b und c die Wirkcharakteristik der in 1 dargestellten Vorrichtung. Die Kurve a veranschaulicht über einen Drehwinkel der Kurbelwelle 12 von 720°, also zwei vollständige Umdrehungen derselben, die Relativdrehlage bzw. den Relativdrehwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Ausgleichsmasse 14. Deutlich erkennbar ist die oszillierende Verlagerung der Ausgleichsmasse 14 bezüglich der Kurbelwelle 12. Die Kurve b veranschaulicht die Relativgeschwindigkeit zwischen der Ausgleichsmasse 14 und der Kurbelwelle 12 und die Kurve c veranschaulicht das durch die alternierende Beschleunigung und Verzögerung der Ausgleichsmasse 14 bezüglich der Kurbelwelle 12 auf die Kurbelwelle 12 einwirkende und diese phasenweise verzögernde und phasenweise beschleunigende Massenträgheitsmoment. Das Ausmaß der Relativbewegung zwischen der Kurbelwelle 12 und der Ausgleichsmasse 14 und damit die Relativgeschwindigkeit bzw. auch die Größe des wirkenden Massenträgheitsmoments hängt von der Abweichung der Lage der Exzenterorgandrehachse E von der Drehachse K der Kurbelwelle 12 ab. Je größer diese Abweichung, desto stärker ist die exzentrische Wirkung des Exzenterorgans 32 und damit die alternierende Beschleunigung und Verzögerung der Ausgleichsmasse 14. Dabei ist bei dem in 1 dargestellten Aufbau hier im Wesentlichen der Abstand zwischen den Drehachsen K und E in einer Richtung von oben nach unten maßgebend. Der Abstand in Rechts-Links-Richtung beeinflusst im Wesentlichen die Phasenlage der Oszillationsbewegung und mithin der Kurve c in 2 bezüglich der Drehlage der Kurbelwelle 12.
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Diese beiden Parameter, Größe des Massenträgheitsmoments und Phasenlage des wirkenden Massenträgheitsmoments, bestimmen im Wesentlichen das Vermögen, mit welchem in einer Brennkraftmaschine generierte Schwingungsanregungen eliminiert werden können. Da diese Schwingungsanregungen nicht nur in ihrer Stärke variieren können, sondern betriebszustands- bzw. lastabhängig auch in ihrer Phasenlage - wieder bezogen auf die Drehlage der Kurbelwelle 12 - variieren können, ist es vorteilhaft, diese beiden Parameter voneinander unabhängig einstellen zu können. Insbesondere kann sich dabei die Phasenlage dadurch ändern, dass lastabhängig der Zündzeitpunkt verschoben wird, so dass, bezogen auf die Drehlage der Kurbelwelle 12, Zündungen teilweise früher bzw. teilweise später auftreten und entsprechend auch das kompensierende Trägheitsmoment entsprechende Phasenverschiebungen erfahren sollte.
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Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Aufbau dadurch realisiert, dass eine allgemein mit 46 bezeichnete Stellanordnung nicht nur den Stellantrieb 42 zum Verschwenken des Exzenterorganträgers 34 um die Exzenterorganträgerschwenkachse T umfasst, sondern einen weiteren Stellantrieb 48 umfasst, welcher, ebenso wie der Stellantrieb 42, elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten kann.
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Der Exzenterorganträger 34 ist mit seinem Armabschnitt 36 an einem Schiebeorgan 50 um die Exzenterorganträgerschwenkachse P schwenkbar getragen. Das Schiebeorgan 50 wiederum ist in einer Schiebeführung 52 im Wesentlichen linear verschiebbar aufgenommen. Hier kann eine stabile Zusammenwirkung durch ineinander eingreifende Schwalbenschwanzformationen oder dergleichen erreicht werden. Der Stellantrieb 48 greift an dem Schiebeorgan 50 an und verschiebt dieses in der Schiebeführung 52, so dass auch die Lage der Exzenterorganträgerschwenkachse T sich ändert.
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Durch diese Überlagerung einer Schwenkbewegung mit der Verschiebung der Schwenkachse dieser Schwenkbewegung wird es möglich, die Exzenterorgandrehachse E bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle 12 beliebig zu positionieren bzw. zu verlagern. Es kann nicht nur eine mit konstantem Radius ablaufende Verschwenkbewegung die bzw. Positionierung auf einer entsprechenden Kreisbahn erreicht werden, sondern es kann beispielsweise eine Linearverschiebung der Exzenterorgandrehachse in 1 nach unten oder auch nach rechts oder links erreicht werden. Dies bedeutet, dass im Rahmen der durch die Stellanordnung 46 grundsätzlich erreichbaren maximalen Stellbewegung die Exzenterorgandrehachse E beliebig bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle positioniert werden kann und somit auch unabhängig voneinander das Ausmaß der Oszillationsbewegung und somit die Höhe des erreichbaren und auf die Kurbelwelle 12 einwirkenden Trägheitsmoments einerseits die Phasenlage dieser Oszillationsbewegung bzw. der Kurve c in 1 eingestellt werden können. Damit lässt sich eine optimale Abstimmung der Oszillationsbewegung der Ausgleichsmasse 14 auf die anregenden Schwingungen erreichen, wobei hier beispielsweise eine last- bzw. drehzahlabhängige Verlagerung der Exzenterorgandrehachse E erfolgen kann.
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Ein weiterer besonders vorteilhafter Aspekt der konstruktiven Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in den 3 bis 5 erkennbar. Man erkennt hier den an dem Schiebeorgan 50 schwenkbaren Exzenterorganträger 34 mit dem daran drehbaren Exzenterorgan 32. Im dritten Koppelbereich 44 ist dieses vermittels einer Kugelgelenkverbindung 54 mit den beiden Übertragungsgliedern 24, 26 gekoppelt. Hierzu kann ein diese oder zumindest eines der Übertragungsglieder schwenkbar tragender Kopplungsbolzen 56 mit einer Gelenkkugel ausgebildet sein, die in einer am Exzenterorgan 32 gebildeten Gelenkpfanne aufgenommen ist. Somit können Taumelbewegungen innerhalb der Vorrichtungen, die im Bereich der gelenkigen Anbindung zu einer Zwängung führen könnten, kompensiert werden. Selbstverständlich könnte eine derartige Anordnung auch bei den anderen gelenkigen Verbindungen realisiert sein.
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Eine alternative Ausgestaltungsart der Vorrichtung 10 ist in den 6 bis 9 dargestellt. Hier entspricht der Aufbau bzw. die Funktionalität grundsätzlich dem vorangehend mit Bezug auf die 1 Beschriebenen, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden kann. Ein Unterschied besteht hier in der konstruktiven Auslegung der Stellanordnung 46 bzw. der Anlenkung des Exzenterorganträgers 34.
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Man erkennt in 6 ein an der feststehenden Baugruppe 38, also beispielsweise einem Motorblock, um eine Schwenkorganschwenkachse S schwenkbares Schwenkorgan 58. Dieses ist beispielsweise V-förmig gekrümmt und ist in einem Endbereich 60 um die Schwenkorganschwenkachse S schwenkbar getragen, während im anderen Endbereich 62 der Stellantrieb 48 angreift und somit eine Verschwenkung des Schwenkorgans 58 hervorrufen kann. Beispielsweise in einem mittleren Bereich 64 ist am Schwenkorgan 58 der Exzenterorganträger 34 um die Exzenterorganträgerschwenkachse T schwenkbar getragen.
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Durch Erregung der Stellantriebe 42, 48 können somit zwei Schwenkbewegungen mit zueinander unterschiedlichen Schwenkachsen S und T einander überlagert werden, wodurch es wieder möglich wird, die Exzenterorgandrehachse E beliebig bezüglich der Drehachse A der Kurbelwelle zu verlagern bzw. zu positionieren. Auch dadurch können das Ausmaß der Oszillationsbewegung und damit die Stärke des wirkenden Moments einerseits und unabhängig davon die Phasenlage der Oszillationsbewegungen und damit des Moments andererseits angepasst an die Phasenlage von zur Schwingung anregenden Ereignissen eingestellt werden.
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Ein weiterer vorteilhafter konstruktiver Aspekt ist in 10 veranschaulicht. Man erkennt in 10 die auf der Kurbelwelle 12 drehbar vermittels einer Lagerung 66 gelagerte Ausgleichsmasse 14. Auch das Exzenterorgan 32 ist vermittels einer Lagerung 68 auf dem Exzenterorganträger 34 drehbar gelagert. Diese Lagerungen 66, 68 können vorteilhafterweise als Wälzkörperlager, wie z.B. Nadellager, Kugellager oder Tonnenlager, ausgebildet sein und vermindern so bei Relativbewegung auftretende Reibeffekte bzw. daraus resultierende Schleppmomente.
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Weiter erkennt man in 10, dass die Übertragungsglieder 24, 26 der Übertragungsgliederanordnung 22 und das Exzenterorgan 32 an entgegengesetzten axialen Seiten der Ausgleichsmasse 14 positioniert sind. Um die schwenkbare Ankopplung der Übertragungsglieder 24, 26 an das Exzenterorgan 32 zu ermöglichen, durchgreift ein beispielsweise am Exzenterorgan 32 fest getragener Kopplungsbolzen 56, der, wie in 5 gezeigt, kugelgelenkig angebunden sein kann, eine Durchgriffsaussparung 70 in der Ausgleichsmasse 14, in welcher er mit Umfangs- und auch Radialbewegungsspiel aufgenommen ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die vorangehend erläuterte Vorrichtung 10 selbstverständlich in verschiedener Weise variiert werden kann. So kann die in räumlicher Beziehung bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle 12 im Wesentlichen beliebige Verlagerbarkeit bzw. Positionierbarkeit der Exzenterorgandrehachse selbstverständlich auch durch die Verlagerung anderer Bewegungen, beispielsweise zweier Verschiebebewegungen erreicht werden, wobei diese beiden Verschiebebewegungen beispielsweise mit zueinander orthogonalen Richtungen ablaufen können.
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Auch könnte selbstverständlich bei der in den 1 bis 5 gezeigten Ausgestaltungsform die Schiebeführung konstruktiv anders ausgeführt sein, ebenso wie bei der in den 6 bis 9 gezeigten Ausgestaltungsform das hebelartige Schwenkorgan 58 mit anderer geometrischer Ausgestaltung vorgesehen sein könnte.
