DE112012003839T5

DE112012003839T5 - Rastmomentreduzierende Vorrichtung und Verfahren zum Verringern des Rastverhaltens einer rotierenden Welle

Info

Publication number: DE112012003839T5
Application number: DE112012003839.8T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-07-03
Also published as: CN103842627A; WO2013040130A2; WO2013040130A3; EP2756174A2; EP2756174A4; CN103842627B; ES2645417T3; US20140165953A1; US9316284B2; US20120067317A1; US8701615B2; EP2756174B1

Abstract

Eine rastmomentreduzierende Vorrichtung verbessert die Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse. Auf die Welle wirkt ein zyklisches Rastmoment in einer ersten Richtung. Die rastmomentreduzierende Vorrichtung beinhaltet ein erstes rastmomentreduzierendes Element und ein zweites rastmomentreduzierendes Element, die sich in Übereinstimmung mit der Drehung der Welle relativ zueinander drehen, und die rastmomentreduzierenden Elemente stehen in Wechselwirkung miteinander, um die Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht Priorität aus der US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 13/234,858, angemeldet am 16. September 2011, die den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/403,547, angemeldet am 18. September 2010, beansprucht. Die vollständigen Offenbarungen der obigen Anmeldungen sind durch Bezugnahme hierin eingebunden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine rastmomentreduzierende Vorrichtung und speziell eine rastmomentreduzierende (Anti-Cogging-)Vorrichtung und Verfahren zum Verringern der Rastung einer rotierenden Welle.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Dieser Abschnitt bietet Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung, die nicht unbedingt der Stand der Technik sind.
Viele Maschinen (z. B. Elektromotoren) beinhalten eine rotierende Welle, auf die ein Drehmoment aufgebracht wird. In einem Elektromotor erzeugen zum Beispiel die aktiven Elemente miteinander in Wechselwirkung stehende Magnetfelder, die den Rotor der Maschine und somit die Welle des Motors drehen.
Derartige Maschinen können auch ein Rastmoment (Cogging) erfahren. Zum Beispiel kann im Elektromotor eine passive Wechselwirkung zwischen den magnetischen Elementen des Stators und des Rotors ein Rastmoment verursachen, das sequentiell und zyklisch ein positives Drehmoment (das die Drehung der Welle fördert) und ein negatives Drehmoment (das die Drehung der Welle behindert) aufbringt. Das Rastmoment kann unerwünschte Vibrationen des Motors verursachen und kann bei niedrigeren Drehzahlen besonders bemerkbar sein.
Andere Maschinen wie z. B. ein Nockensystem, erfahren ebenfalls Rastmomentbelastungen. Zum Beispiel drehen einige Ventilsysteme eine Welle, um ein Ventil mittels Steuerkurve gegen die Vorspannungskraft einer Feder in die offene Stellung zu bewegen, wobei die weitere Drehung der Welle es der Feder erlaubt, das Ventil wieder in die Schließstellung vorzuspannen. Die Feder führt der Welle also beim Öffnen des Ventils ein negatives Rastmoment zu (d. h. in einer der Drehrichtung der Welle entgegengesetzten Richtung) und die Feder führt der Welle beim Schließen des Ventils ein positives Rastmoment zu (d. h. in der gleichen Richtung wie die Wellendrehung). Dieses Rastmoment wird beim Rotieren der Welle um ihre Achse zyklisch wiederholt.
Desgleichen dreht sich in einer Verbrennungskraftmaschine die Kurbelwelle, um einen Kolben in einem Motorzylinder zu bewegen. Wenn das Volumen im Zylinder verringert und der Druck in ihm erhöht wird (d. h. während des Verdichtungstaktes), kann die Kurbelwelle ein resultierendes negatives Rastmoment erfahren. Umgekehrt kann die Kurbelwelle beim Zunehmen des Volumens und Abnehmen des Drucks in ihm ein resultierendes positives Rastmoment erfahren. Das Rastmoment kann speziell bemerkbar sein, wenn die Verbrennung nicht wirklich stattfindet (z. B. während des Maschinenstarts, wenn ein oder mehrere Zylinder deaktiviert ist/sind, usw.).
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt gibt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung und ist weder eine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs noch aller ihrer Merkmale.
Offenbart wird eine Vorrichtung, welche die Drehung einer drehbaren Welle verbessert. Auf die drehbare Welle wirkt ein zyklisches Rastmoment in einer ersten Richtung. Die Vorrichtung beinhaltet ein Trägerelement, das an die drehbare Welle angrenzt, und die drehbare Welle ist zur Drehung relativ zum Trägerelement funktionell. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein erstes rastmomentreduzierendes Element und ein zweites rastmomentreduzierendes Element, das mit der drehbaren Welle zur Drehung mit dieser gekoppelt ist. Die Vorrichtung beinhaltet auch eine Steuerkurvenfläche, die an einem ersten oder zweiten Element aufgenommen ist. Darüber hinaus beinhaltet die Vorrichtung ein Widerlagerelement, das mit dem anderen des ersten und zweiten Elements gekoppelt ist. Das Widerlagerelement ist zur Stoßanlage an der Steuerkurvenfläche funktionell, um die drehbare Welle in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, mit einem Rastmoment-Gegenmoment zu versehen, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen.
Außerdem wird eine Vorrichtung offenbart, welche die Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse verbessert. Die drehbare Welle hat ein zyklisches Rastmoment, das in einer ersten Richtung auf sie wirkt. Die Vorrichtung beinhaltet ein erstes Trägerelement, das mit der drehbaren Welle zur Drehung damit gekoppelt ist, und ein zweites Trägerelement, das an das erste Trägerelement angrenzt. Das erste Trägerelement ist zur Drehung relativ zum zweiten Trägerelement funktionell. Eine Vielzahl erster magnetischer Elemente ist mit dem ersten oder dem zweiten Trägerelement gekoppelt und die Vielzahl erster magnetischer Elemente beinhaltet wenigstens ein inneres magnetisches Element, das in einem ersten radialen Abstand von der Achse angeordnet ist, und wenigstens ein äußeres magnetisches Element, das in einem zweiten radialen Abstand von der Achse angeordnet ist. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein zweites magnetisches Element, das mit dem anderen des ersten und zweiten Trägerelements gekoppelt ist. Das zweite Trägerelement ist in einem dritten radialen Abstand von der Achse angeordnet, der größer als der erste radiale Abstand und kleiner als der zweite radiale Abstand ist. Das zweite magnetische Element ist zur magnetischen Wechselwirkung mit dem wenigstens einen inneren magnetischen Element und dem wenigstens einen äußeren magnetischen Element funktionell, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen.
Darüberhinaus wird eine Vorrichtung offenbart, welche die Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse verbessert. Die drehbare Welle hat ein in einer ersten Richtung auf sie wirkendes zyklisches Rastmoment. Die Vorrichtung beinhaltet ein erstes Trägerelement, das mit der drehbaren Welle zur Drehung mit ihr gekoppelt ist, und ein zweites Trägerelement, das neben dem ersten Trägerelement liegt. Das erste Trägerelement ist zur Drehung relativ zum zweiten Trägerelement funktionell. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein erstes magnetisches Element, das mit dem ersten oder dem zweiten Trägerelement gekoppelt ist, und ein zweites magnetisches Element, das mit dem anderen des ersten und zweiten Trägerelements gekoppelt ist. Das zweite magnetische Element ist zur magnetischen Wechselwirkung mit dem ersten magnetischen Element funktionell, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen. Des Weiteren beinhaltet die Vorrichtung ein Steuerteil, das einen Betrag des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments festlegt und variiert.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Verbessern der Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse offenbart. Die drehbare Welle hat ein in einer ersten Richtung auf sie wirkendes zyklisches Rastmoment. Das Verfahren beinhaltet das Drehen der Welle, um zwischen einem ersten magnetischen Element und einem zweiten magnetischen Element eine relative Drehung zu verursachen. Das zweite magnetische Element ist zur magnetischen Wechselwirkung mit dem ersten magnetischen Element funktionell, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen. Das Verfahren beinhaltet auch das selektive Variieren eines Betrags des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments.
Weitere Anwendbarkeitsbereiche gehen aus der hierin bereitgestellten Beschreibung hervor. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Kurzdarstellung sind nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und sind nicht zur Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zum Zweck der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Ausgestaltungen und sie sind nicht zur Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
1 ist eine seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung, welche die Drehung einer drehbaren Welle verbessert, gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
2 ist eine Schnittansicht von vorn der Vorrichtung von 1,
3 ist eine Detailansicht von vorn der Vorrichtung von 1
4 ist eine Schnittansicht von vorn der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gemäß zusätzlichen Ausführungsformen,
5 ist eine Schnittansicht von vorn der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gemäß zusätzlichen Ausführungsformen,
6 ist eine Detailansicht von vorn der Vorrichtung von 5,
7 ist eine Detailansicht von vorn der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gemäß zusätzlichen Ausführungsformen,
8 ist ein Diagramm, das die Funktionsweise der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei es zeigt, wie die Vorrichtung das zyklische Rastmoment ausgleicht,
9 ist eine Detailansicht von vorn der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gemäß zusätzlichen Ausführungsformen,
10A ist eine Seitenansicht der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gemäß zusätzlichen Ausführungsformen,
10B ist eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie 10B-10B von 10A,
11 ist eine schematische Darstellung eines Nockensystems, das funktionell mit der rastmomentreduzierenden Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung gekoppelt werden kann,
12 ist ein Diagramm, welches das Drehmoment an einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine darstellt,
13 ist ein Diagramm, welches das maximale Kurbeldrehmoment als Funktion der Motordrehzahl darstellt, und
14 ist ein Diagramm, das Effizienzsteigerungen darstellt, die bei Verwendung der rastmomentreduzierenden Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung erkannt werden können.
In den mehreren Ansichten der Zeichnungen zeigen entsprechende Bezugszeichen durchgehend entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden jetzt beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben.
In 1, auf die zunächst Bezug genommen wird, ist eine rastmomentreduzierende Vorrichtung 10 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht. Die Vorrichtung 10 kann funktionell mit einer drehbaren Welle 12 gekoppelt sein und die Welle 12 kann Teil eines Systems 14 wie eines Elektromotors, einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, eines Nockensystems usw., sein oder anderweitig damit verbunden sein, wie besprochen wird.
Der Betrieb des Systems 14 kann der Welle 12 eine zyklische Last (d. h. eine Rastmomentlast oder ein Rastmoment) verleihen. Zum Beispiel kann aufgrund magnetischer Wechselwirkung zwischen den Magneten der Rotor- und Statorpole ein Rastmoment auftreten, falls das System 14 ein bekannter Elektromotor ist und die Welle 12 die Abtriebswelle dieses Motors ist. Diese Rastung kann zyklisch an bekannten Drehwinkeln der Welle 12 relativ zur Drehachse X stattfinden. Die Rastung kann somit während jeder Drehung N-mal an vorbestimmten Winkelpositionen stattfinden.
Die rastmomentreduzierende Vorrichtung 10 kann aber die Drehung der drehbaren Welle 12 trotz dieses Rastmoments ermöglichen, wie unten noch ausführlicher besprochen wird. Die Vorrichtung 10 erzeugt Rastmoment-Gegenmomentlasten, welche die Rastmomentlasten wenigstens teilweise ausgleichen, um dadurch die Drehung der Welle 12 zu ermöglichen.
Es ist zu erkennen, dass der Begriff ”Rastmoment” hierin weit gefasst definiert ist, so dass er jede Drehmomentlast bedeutet, die der Welle 12 an bekannten Drehwinkeln der Welle 12 zyklisch verliehen wird. Das System 14 könnte also ein Elektromotor, wie oben erwähnt, sein. Das System 14 könnte auch eine Verbrennungskraftmaschine sein und die Welle 12 könnte die Kurbelwelle der Maschine sein, wobei die „Rastung” der Kurbelwelle verliehen wird, während der Kolben sich in einem Zylinder bewegt, um den Druck in ihm zu verändern. Das System 14 könnte auch ein bekanntes Nockensystem 20 (11) sein und die Welle 12 kann eine Antriebswelle sein, die eine Stößelstange 22 über Steuerkurvenflächen in einer Richtung steuert, um dadurch ein Ventil 24 gegen die Vorspannkraft eines Vorspannelements 28 von seinem Sitz 26 abzuheben. Die weitere Drehung der Welle 12 ermöglicht es dem Vorspannelement 28, das Ventil 24 zurück in Richtung auf den Sitz 26 vorzuspannen. Die variierenden Vorspannungslasten von dem Vorspannelement 28 können daher an der Welle 12 eine „Rastung” verleihen. Es ist aber zu erkennen, dass das System 14 von einem anderen Typ sein könnte, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die rastmomentreduzierenden Vorrichtung 10 wird jetzt unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ausführlicher besprochen. Wie gezeigt, kann die Vorrichtung 10 ein Trägerelement 30 oder Gehäuse beinhalten. Das Trägerelement 30 kann eine beliebige geeignete Form und Konstruktion haben und an die Welle 12 angrenzend angeordnet sein. Speziell kann die Welle durch das Trägerelement 30 verlaufen und durch ein oder mehrere Lager 31 drehbar auf ihm gelagert sein. Die Welle 12 kann sich so relativ zum Trägerelement 30 drehen.
Die Vorrichtung 10 kann auch ein erstes rastmomentreduzierendes Element 32 beinhalten. Das erste rastmomentreduzierende Element 32 kann eine Stange 34 und ein Widerlagerelement 36 beinhalten. Die Stange 34 kann gleitfähig am Trägerelement 30 angebracht sein und kann radial zur Drehachse X der Welle 12 hin und von ihr weg gleiten. In den veranschaulichten Ausführungsformen kann das Widerlagerelement 36 auch ein(e) kleine(s) Rad oder Rolle sein, das/die drehbar an einem gegabelten Ende 33 der Stange 34 angebracht ist; in einigen Ausführungsformen könnte das Widerlagerelement 36 aber an der Stange befestigt sein.
Das erste rastmomentreduzierende Element 32 kann auch ein Vorspannelement 38 beinhalten. Das Vorspannelement 38 kann eine Schraubendruckfeder sein, die zwischen dem gegabelten Ende 33 der Stange 34 und dem Trägerelement 30 angeordnet ist. Das Vorspannelement 38 könnte aber auch von anderer Art sein. Das Vorspannelement 38 kann das Widerlagerelement 36 in Richtung auf die Drehachse X der Welle 12 vorspannen.
Die Vorrichtung 10 kann ferner ein zweites rastmomentreduzierendes Element 40 beinhalten. Wie in 2 gezeigt, kann das zweite rastmomentreduzierende Element 40 einen Nocken 42 beinhalten, der mit der Welle 12 zur Drehung mit ihr gekoppelt (z. B. an ihr befestigt) ist. Der Nocken 42 kann einen oder mehrere Nockenbuckel 44 beinhalten, die sich radial von der Drehachse X weg erstrecken. Die Nockenbuckel 44 können jeweils eine gerundete Steuerkurvenfläche 46 beinhalten. Die Steuerkurvenfläche 46 für jeden Nockenbuckel 44 kann eine vordere Oberfläche 47 und eine hintere Oberfläche 49 beinhalten, wie in den 2 und 3 gezeigt.
In den gezeigten Ausführungsformen kann der Nocken 42 eine Vielzahl von Nockenbuckeln 44 beinhalten, die mit gleichen Drehwinkeln voneinander beabstandet um die Achse X angeordnet sind. In 2 beinhaltet der Nocken 42 zum Beispiel acht Nockenbuckel 44, die im Winkel von jeweils etwa fünfundvierzig Grad (45°) zueinander um die Achse X angeordnet sind. Es ist aber zu erkennen, dass der Nocken 42 jede beliebige Anzahl von Nockenbuckeln 44 beinhalten kann und die Nockenbuckel 44 mit einem beliebigen Drehwinkel voneinander beabstandet angeordnet sein können. Die Anzahl der Nockenbuckel 44 und die Beabstandung zwischen den Nockenbuckeln 44 kann darüber hinaus gemäß den Drehwinkeln konfiguriert sein, an denen die Rastung an der Welle 12 auftritt, wie im Folgenden noch besprochen wird.
Das Widerlagerelement 36 kann rollend am Nocken 42 in Anlage sein, während sich der Nocken 42 mit der Welle 12 dreht. Speziell kann die Drehung der Welle 12 und des Nockens 42 vom System 14 um die Achse X in der ersten Richtung 43 angetrieben werden (3). Während das Widerlagerelement 36 an der vorderen Oberfläche 47 des Nockenbuckels 44 entlang rollt, kann die vordere Oberfläche 47 das Widerlagerelement 36 und die Stange 34 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 38 radial von der Achse X weg schieben. Beim Weiterdrehen des Nockens 42 kann das Widerlagerelement 36 an der hinteren Oberfläche 49 entlang rollen und die Vorspannkraft des Vorspannelements 38 kann der Welle 12 in der ersten Richtung 43 das Rastmoment-Gegenmoment verleihen. Das Widerlagerelement 36 kann sequentiell an der vorderen Oberfläche 49 jedes Nockenbuckels 44 in Anlage sein, so dass das Rastmoment-Gegenmoment sequentiell auf die Welle 12 aufgebracht wird (d. h. an bekannten Drehwinkeln).
Wie in 8 gezeigt wird, können das Rastmoment-Gegenmoment (mit der gestrichelten Linie 29 dargestellt) und das Rastmoment (mit der durchgezogenen Linie 27 dargestellt) im Wesentlichen gleichzeitig aufgebracht werden. Auch kann das Rastmoment-Gegenmoment in etwa so groß wie das Rastmoment, aber ihm entgegengesetzt sein, um das Rastmoment im Wesentlichen auszugleichen.
Speziell zeigt 8 bei 27 einen einzelnen Rastmomentimpuls, der ein im Wesentlichen sinusförmiges Profil hat, wie im Stand der Technik bekannt ist. Am Punkt G könnte die Vorderkante der Wicklungen auf die Hinterkante von jeweiligen der Dauermagneten des Motors ausgerichtet sein und dadurch die Welle 12 in etwa mit keinem Drehmoment versehen werden. Beim Weiterdrehen der Welle 12 nimmt dann das positive Rastmoment (d. h. entlang derselben Richtung wie der Drehrichtung der Welle 12 gerichtetes Drehmoment) zu einem Höchstpunkt H hin zu, an dem die Wicklungen etwa über die Hälfte eines Luftspalts zwischen benachbarten Dauermagneten beabstandet sind. Anschließend kann das Rastmoment wieder auf etwa null (Punkt I) abnehmen, wo die Wicklungen an der Mitte des Luftspalts zwischen benachbarten Dauermagneten beabstandet sind. Das Rastmoment kann dann bis auf einen negativen Höchstwert (Punkt J) abnehmen, wo die Wicklungen etwa zur Hälfte außerhalb des Luftspalts sind. Als Nächstes kann das Rastmoment wieder in Richtung auf null (Punkt K) zunehmen, weil die Wicklungen genug vorwärtsbewegt wurden, um auf benachbarte Magneten ausgerichtet zu sein. Es ist zu erkennen, dass dieses Rastmoment dem Profil, das in 8 bei 27 dargestellt wird, wiederholt und zyklisch folgen kann.
8 zeigt aber auch das Rastmoment-Gegenmoment, dass die Vorrichtung 10 zum Ausgleich des Rastmoments bereitstellt. Speziell wird, während das Widerlagerelement 36 an der vorderen Oberfläche 47 entlang rollt, der Welle 12 ein negatives Drehmoment (der Drehrichtung der Welle 12 entgegengesetztes Drehmoment) verliehen, wie in der Region A von 8 dargestellt. Das Rastmoment-Gegenmoment nimmt zu und dann wieder bis auf null (Punkt I) ab, wobei das Widerlagerelement 36 sich an diesem Punkt an dem Steg zwischen der vorderen Oberfläche 47 und der hinteren Oberfläche 49 befindet. Während das Widerlagerelement 36 an der hinteren Oberfläche 49 entlang rollt, wird der Welle 12 dann ein positives Drehmoment verliehen, wie in der Region B von 8 dargestellt. Das Rastmoment-Gegenmoment nimmt zu und nimmt dann wieder in Richtung auf null (Punkt K) ab.
Wie in 8 gezeigt, ist der Rastmoment-Gegenmoment-Impuls (Regionen A und B) dem Rastmomentimpuls 27 für ein Netto von Null (von der Linie 23 in 8 dargestellt) gleich, aber entgegengesetzt. Das heißt, die Winkelposition (θ), an der Rastung und Gegenrastung stattfindet, und die Beträge des Rastmoments und des Rastmoment-Gegenmoments sind dergestalt, dass Rastmoment und Rastmoment-Gegenmoment einander im Wesentlichen ausgleichen können. Von daher kann die Vorrichtung 10 die Effizienz des Systems 14 bedeutend verbessern.
14 veranschaulicht beispielhafte Effizienzverbesserungen im System 14, wenn die Vorrichtung 10 verwendet wird. Wie gezeigt, sind die Steigerungen bei niedrigeren Drehzahlen am stärksten bemerkbar und die Steigerungen nehmen mit zunehmender Drehzahl ab.
Es ist zu erkennen, dass die Vorrichtung 10 anders als die in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsformen konfiguriert sein kann. Zum Beispiel könnten die Stange 34, das Widerlagerelement 36 und das Trägerelement 38 des ersten rastmomentreduzierenden Elements 32 zur Drehung mit der Welle 12 befestigt sein, während die Nockenoberfläche 46 am Trägerelement 30 befestigt sein könnte.
Auch kann es eine beliebige Anzahl von ersten und zweiten rastmomentreduzierenden Elementen 32, 40 geben. Zum Beispiel kann es bei einer Anzahl von N Rastmomentimpulsen pro Umdrehung der Welle 12 ein einzelnes erstes rastmomentreduzierendes Element 32 und eine Anzahl von N Nockenbuckeln 44 am zweiten rastmomentreduzierenden Element 40 geben, so dass es pro Umdrehung der Welle 12 N Rastmoment-Gegenmoment-Impulse gibt. Alternativ kann es eine Anzahl von N ersten rastmomentreduzierenden Elementen 32 und einen einzelnen Nockenbuckel 44 am zweiten rastmomentreduzierenden Element 40 geben. Des Weiteren kann es einen Betrag A von ersten rastmomentreduzierenden Elementen 32 und einen Betrag B von zweiten rastmomentreduzierenden Elementen 40 geben, so dass das Produkt von A und B gleich N ist (A × B = N).
Des Weiteren können in einigen Ausführungsformen noch die ersten und/oder zweiten rastmomentreduzierenden Elemente 32, 40 auf eine beliebige andere Weise als der in den 1 bis 3 gezeigten funktionell mit der Welle 12 verbunden sein. Zum Beispiel könnte, wenn das System 14 ein Elektromotor ist, das zweite rastmomentreduzierende Element 40 über einen Getriebesatz (nicht gezeigt) mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sein, so dass die Kombination aus Übersetzungsverhältnis, der Anzahl von Nockenbuckeln 44 und der Anzahl der ersten rastmomentreduzierenden Elemente 32 pro Umdrehung der Welle 12 eine Anzahl von N Rastmoment-Gegenmoment-Impulsen erzeugt.
Außerdem ist zu erkennen, dass der Betrag des Rastmoment-Gegenmoments vom Profil (z. B. der Schräge) der Nockenoberfläche 46, von der Federkonstante des Vorspannelements 38 usw. beeinflusst werden kann. Diese Merkmale können daher konfiguriert werden, um das gewünschte Rastmoment-Gegenmoment zu ergeben.
Darüber hinaus könnte das Vorspannelement 38 von einer anderen Art als die in den 1 bis 3 veranschaulichte Schraubenfeder sein. Zum Beispiel kann, wie in 4 gezeigt, das Vorspannelement 38' des ersten rastmomentreduzierenden Elements 32' eine Blattfeder beinhalten. Das Vorspannelement 38' kann sich daher federnd biegen, während der Nocken 42' sich mit der Welle 12' dreht, um das Rastmoment-Gegenmoment zu liefern, wie oben besprochen wurde.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 werden jetzt zusätzliche Ausführungsformen der rastmomentreduzierenden Vorrichtung 110 ausführlich besprochen. Teile, die denen in den Ausführungsformen der 1 bis 3 entsprechen, werden mit um 100 erhöhten entsprechenden Bezugszeichen gezeigt.
Wie gezeigt, beinhaltet die rastmomentreduzierende Vorrichtung 110 ein erstes Trägerelement 130 und ein zweites Trägerelement 135. Die Vorrichtung 110 beinhaltet wenigstens ein erstes rastmomentreduzierendes Element 132 und ein oder mehrere zweite rastmomentreduzierende Elemente 140. In den gezeigten Ausführungsformen kann das erste rastmomentreduzierende Element 132 ein erstes magnetisches Element 137 (z. B. einen Dauermagneten) beinhalten und die zweiten rastmomentreduzierenden Elemente 140 können jeweils ein zweites magnetisches Element 141 beinhalten. Es ist zu erkennen, dass es eine beliebige Anzahl von ersten und zweiten magnetischen Elementen 137, 141 geben kann.
Das erste magnetische Element 137 kann am ersten Trägerelement 130 befestigt sein und kann sich radial einwärts in Richtung auf die Drehachse X erstrecken. Das zweite Trägerelement 135 kann eine Vielzahl von Nockenbuckeln 144 beinhalten, die sich radial von der Achse X weg erstrecken, und die zweiten magnetischen Elemente 140 können an den jeweiligen radialen Enden der Nockenbuckel 144 befestigt sein. So kann das erste magnetische Element 137 beim Drehen der Welle 112 um die Achse X sequentiell in einer imaginären radialen Geraden auf die zweiten magnetischen Elemente 141 ausgerichtet werden.
Auch können die zweiten magnetischen Elemente 141 jeweils mit einem radial nach außen gekehrten magnetischen Pol (z. B. dem Nordpol) angeordnet sein. Das erste magnetische Element 137 kann so angeordnet sein, dass der gleiche magnetische Pol (z. B. dem Nordpol) radial einwärts gekehrt ist. Daher können die magnetischen Elemente 137, 141 einander magnetisch abstoßen, wie in 6 gezeigt, wenn sich eines der zweiten magnetischen Elemente 141 unmittelbar neben das erste magnetische Element 137 bewegt.
6 veranschaulicht die Wechselwirkung zwischen einem einzelnen Paar aus einem ersten und einem zweiten magnetischen Element 137, 141. Beim Drehen von Position A auf Position B stoßen die magnetischen Elemente 137, 141 einander magnetisch ab, was dazu führt, dass ein negatives Drehmoment auf die Welle 112 aufgebracht wird, das bei Annäherung der magnetischen Elemente 137, 141 aneinander zunimmt und dann abzunehmen beginnt, wenn der auf die Welle 112 wirkende Momentarm verringert wird (dies wird in 8 von Region A dargestellt). Wenn die magnetischen Elemente 137, 141 in der in 6 gezeigten Position B sind, ist die abstoßende Kraft zwischen ihnen maximal. Da die Elemente 137, 141 radial aufeinander ausgerichtet sind, ist der Hebelarm (und das Drehmoment) aber im Wesentlichen Null. Während sich die magnetischen Elemente 137, 141 auf Position C von 6 bewegen, verursacht die abstoßende Kraft zwischen ihnen dann ein positives Drehmoment an der Welle 112, wie in Region B von 8 dargestellt wird.
Es ist zu erkennen, dass der Betrag des Rastmoment-Gegenmoments von der Feldstärke der magnetischen Elemente 137, 141, dem radialen Abstand zwischen den magnetischen Elementen 137, 141, der Größe und Form der magnetischen Elemente 137, 141, dem radialen Abstand der magnetischen Elemente 137, 141 von der Achse X usw. abhängen kann. Daher kann jede dieser Variablen zum Erzeugen des gewünschten Rastmoment-Gegenmoments konfiguriert werden.
Wie oben besprochen, kann die Zahl und relative Position der ersten und zweiten magnetischen Elemente 137, 141 so konfiguriert werden, dass das Rastmoment-Gegenmoment mit dem Rastmoment etwa gleichzeitig aufgebracht wird, so dass die beiden Drehmomente einander wenigstens teilweise aufheben. So kann die gesamte Systemeffizienz verbessert werden, die Vibrationen der Welle 112 können reduziert werden usw.
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die Anordnung der magnetischen Elemente 137, 141 variiert werden könnte, so dass die magnetischen Elemente 137, 141 einander magnetisch anziehen. Ob die magnetischen Elemente 137, 141 einander anziehen oder abstoßen, könnte davon abhängen, welche Anordnung die Rastung am wirkungsvollsten ausgleicht.
Die rastmomentreduzierende Vorrichtung 210 wird jetzt unter Bezugnahme auf 7 gemäß zusätzlichen Ausführungsformen besprochen. Teile, die denen in den Ausführungsformen der 1 bis 3 entsprechen, werden mit um 200 erhöhten entsprechenden Bezugszeichen gezeigt.
Wie gezeigt, kann die rastmomentreduzierende Vorrichtung 210 erste und zweite magnetische Elemente 237, 241 beinhalten. Das erste magnetische Element 237 kann aber ein ferromagnetisches Material mit Wicklungen 239 daran beinhalten. Das erste magnetische Element 237 kann daher wie ein elektromagnetisches funktionieren (d. h. mit einem magnetischen Fluss, der entsprechend dem Strom in den Wicklungen 239 variiert).
In den veranschaulichten Ausführungsformen beinhaltet das zweite magnetische Element 241 Dauermagneten. Es ist aber zu erkennen, dass die zweiten magnetischen Elemente 241 Wicklungen 239 beinhalten könnten, um als Elektromagnet zu funktionieren, während das erste magnetische Element 237 einen Dauermagneten beinhaltet. In noch weiteren Ausführungsformen können sowohl erste als auch zweite magnetische Elemente 237, 241 Wicklungen 239 beinhalten, um als Elektromagneten zu funktionieren.
Die Wicklungen 239 können funktionell mit einem Steuerteil 225 verbunden sein, der in 7 schematisch veranschaulicht ist. Das Steuerteil 225 kann eine variable Stromquelle, programmierte Logik usw. beinhalten und das Steuerteil 225 kann den durch die Wicklungen 239 fließenden Strom variabel regeln, um dadurch den magnetischen Fluss des ersten magnetischen Ventils 237 während des Betriebs zu variieren. Von daher kann das Steuerteil 225 den magnetischen Fluss variieren, um dadurch das der Welle 212 verliehene Rastmoment-Gegenmoment zu variieren.
Die Ausführungsformen von 7 könnten verwendet werden, wenn die Vorrichtung 210 funktionell mit einem Elektromotor gekoppelt ist. In einigen Fällen könnte der magnetische Fluss in den Polkernen des Motors möglicherweise variiert werden, um die Drehzahl der Welle 212 zu regeln, was das auf die Welle 212 aufgebrachte Rastmoment ändern würde. Infolgedessen könnte das Steuerteil 225 die Menge des durch die Wicklungen 239 fließenden Stroms regeln, um dadurch den magnetischen Fluss des ersten magnetischen Elements 239 zu variieren, um das variierende Rastmoment auszugleichen. Das Rastmoment-Gegenmoment kann daher gemäß der relativen Winkelposition der ersten und zweiten magnetischen Elemente 237, 242 usw. gemäß dem Betrag des auf die Welle 212 aufgebrachten Rastmoments variiert werden.
In einigen Ausführungsformen könnte das Steuerteil 225 mit einem bekannten Drehmomentsensor (nicht gezeigt) in Verbindung sein, der den Betrag des auf die Welle 212 aufgebrachten Rastmoments automatisch erkennt. Infolgedessen könnte das Steuerteil 225 den magnetischen Fluss des ersten magnetischen Elements 237 automatisch anpassen, um. der Welle 212 ein gleiches aber entgegengesetztes Rastmoment-Gegenmoment zuzuführen.
Unter Bezugnahme auf 9 werden jetzt zusätzliche Ausführungsformen der rastmomentreduzierenden Vorrichtung 310 besprochen. Teile, die denen in den Ausführungsformen der 1 bis 3 entsprechen, werden mit um 300 erhöhten entsprechenden Bezugszeichen gezeigt.
Wie gezeigt, kann das erste magnetische Element 337 ein Dauermagnet sein, der an einer Stange 362 befestigt ist. Die Stange 362 kann beweglich (z. B. gleitfähig) mit dem ersten Trägerelement 330 gekoppelt sein, um auf die Achse X zu und von ihr weg bewegt werden zu können. In den veranschaulichten Ausführungsformen können die Stange 362 und das erste magnetische Element 137 sich an einer radialen Geraden relativ zur Achse X entlang bewegen (eine erste radiale Position ist an 337 angedeutet und eine zweite radiale Position ist an 337' angedeutet).
Die Stange 362 kann auch funktionell mit einem Stellglied 360 gekoppelt sein, das die Stange 362 und das magnetische Element 137 radial verstellt. Das Stellglied 360 kann ein beliebiger geeigneter Typ sein, wie z. B. ein elektrisches Stellglied. In einigen Ausführungsformen kann die Stange 362 über ein Gewinde mit dem Trägerelement 330 verbunden sein und das Stellglied 360 kann die Stange 362 über das Gewinde radial voranbewegen, so dass die Stange 362 relativ zum Trägerelement 330 an ihrer Position bleibt, selbst wenn das Stellglied 360 ausgeschaltet wird. Das Stellglied 360 kann zum Steuern der radialen Bewegung des ersten magnetischen Elements 137 mit einem Steuerteil 325 in Verbindung sein.
Dementsprechend kann der Abstand (d. h. der Luftspalt) zwischen dem ersten magnetischen Element 337 und dem zweiten magnetischen Element 341 geregelt werden, indem das erste magnetische Element 337 radial bewegt wird. Beim Verringern des Luftspalts nimmt das Rastmoment zu und umgekehrt. Das der Welle 312 verliehene Rastmoment-Gegenmoment kann daher zum Beispiel gemäß dem auf die Welle 312 aufgebrachten Rastmomentbetrag variiert werden.
Es ist zu erkennen, dass das zweite magnetische Element 341 anstatt des ersten magnetischen Elements 337 oder zusätzlich zu ihm relativ zur Achse X radial beweglich sein könnte. Es ist auch zu erkennen, dass beide magnetischen Elemente 337, 341 vom Stellglied 360 bewegbar sein könnten.
Unter Bezugnahme auf 10A und 106 werden jetzt zusätzliche Ausführungsformen der rastmomentreduzierenden Vorrichtung 410 besprochen. Teile, die denen in den Ausführungsformen der 1 bis 3 entsprechen, werden mit um 400 erhöhten entsprechenden Bezugszeichen gezeigt.
Wie gezeigt, kann die Vorrichtung 410 ein erstes Trägerelement 430 beinhalten, das rohrförmig ist und das eine Endseite 470 hat. Die Vorrichtung 410 kann auch ein zweites Trägerelement 431 beinhalten, das flach und scheibenförmig ist, so dass es eine Oberfläche 472 beinhaltet, die. der Endfläche 470 des ersten Trägerelements 430 zugekehrt ist. Das zweite Trägerelement 431 kann mit der Welle 412 zur Drehung mit ihr relativ zum ersten Trägerelement 430 gekoppelt (z. B. befestigt) sein.
Die Vorrichtung 410 kann auch eine Vielzahl von ersten magnetischen Elementen 432 beinhalten, die an der Endseite 470 des ersten Trägerelements 430 befestigt sind. Es kann eine beliebige Anzahl erster magnetischer Elemente 432 geben und die ersten magnetischen Elemente 432 können jeweils um den gleichen radialen Abstand (d. h. einen dritten radialen Abstand) von der Achse X weg angeordnet sein und können mit gleichen Winkelabständen zueinander gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Zum Beispiel kann es sechs erste magnetische Elemente 432 im Abstand von jeweils sechzig Grad (60°) zueinander um die Achse X geben.
Des Weiteren kann die Vorrichtung 410 eine Vielzahl von zweiten magnetischen Elementen 434 beinhalten. Die zweiten magnetischen Elemente 434 können in Paaren angeordnet sein, die an einer radialen Geraden entlang miteinander fluchten. Jedes Paar kann ein inneres magnetisches Element 433 und ein äußeres magnetisches Element 435 beinhalten. Die inneren magnetischen Elemente 433 können in einem radialen Abstand (d. h. einem ersten radialen Abstand) ringförmig um die Achse X angeordnet sein. Die äußeren magnetischen Elemente 435 können in einem radialen Abstand, der größer als der der inneren magnetischen Elemente 433 ist, (d. h. einem zweiten radialen Abstand) ringförmig um die Achse X angeordnet sein. Der radiale Abstand der ersten magnetischen Elemente 432 kann größer als der der inneren magnetischen Elemente 433 und kleiner als der der äußeren magnetischen Elemente 435 sein. Anders ausgedrückt können die inneren magnetischen Elemente 433, die ersten magnetischen Elemente 432 und die äußeren magnetischen Elemente 435 in konzentrischen Kreisen um die Achse angeordnet sein, wobei der Ring der ersten magnetischen Elemente 432 zwischen den inneren und den äußeren magnetischen Elementen 433, 435 angeordnet ist.
Bei drehender Welle 212 können die inneren und äußeren magnetischen Elemente 433, 435 relativ zu den ersten magnetischen Elementen 432 gedreht werden. Während sich die ersten magnetischen Elemente 432 zwischen jeweiligen Paaren der inneren und äußeren magnetischen Elemente 433, 435 bewegen, können die ersten magnetischen Elemente 432 magnetisch mit den inneren und äußeren magnetischen Elementen 433, 435 in Wechselwirkung stehen (z. B. sie abstoßen), um zu veranlassen, dass der Welle 412 das Rastmoment-Gegenmoment verliehen wird. Es ist zu erkennen, dass die magnetische Abstoßkraft erhöht werden kann, weil sich die ersten magnetischen Elemente 432 zwischen den inneren und den äußeren magnetischen Elementen 433, 435 bewegen. Infolgedessen kann das Rastmoment-Gegenmoment erhöht (z. B. etwa verdoppelt) werden.
Die Ausführungsformen von 10A und 10B können variiert werden. Zum Beispiel könnte es mehrere konzentrische Ringe aus ersten magnetischen Elementen 432 geben und jeder Ring könnte radial so angeordnet sein, dass er sich zwischen jeweiligen Paaren von Ringen innerer und äußerer Magnetelemente 433, 435 bewegt. Dementsprechend könnte das Rastmoment-Gegenmoment weiter erhöht werden.
Wie oben erwähnt, kann die rastmomentreduzierende Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 funktionell mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors gekoppelt sein, um die Rastung auszugleichen, die während des Betriebs stattfindet. Die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 könnte auch funktionell mit einer Antriebswelle eines Nockensystems (11) gekoppelt sein, um die Rastung auf weitgehend die gleiche Weise auszugleichen. Darüber hinaus könnte die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 funktionell mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt sein. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Verbrennung nicht stattfindet (z. B. beim Starten der Maschine, in einer Maschine, bei der gewisse Zylinder deaktiviert sind, usw.).
12 ist eine grafische Darstellung des Drehmoments an einer Kurbelwelle einer bekannten Verbrennungskraftmaschine im Verhältnis zur Zeit. 13 beinhaltet auch Linie 82, die die Schwankung des maximalen Anlassmoments als Funktion der Motordrehzahl (U/min) darstellt. Wie in 12 gezeigt, ist das Drehmoment zyklisch und wechselt von einer anfänglichen Anlassmomentsequenz (bevor die Verbrennung in Zylindern stattfindet) zu einer Zünddrehmomentsequenz (während der Verbrennung), wie in 12 gezeigt. In jeder dieser Sequenzen gibt es Perioden, in denen das Drehmoment negativ ist. Die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 könnte funktionell mit der Kurbelwelle verbunden sein, um diese Perioden mit negativem Drehmoment, die die Kurbelwelle beeinflussen, beträchtlich zu reduzieren (z. B. zu eliminieren). Von daher würde die Kurbelwelle weniger der Drehung entgegenwirkendes Dremoment erfahren, die Maschine könnte effizienter betrieben werden, ein kleinerer Anlasser könnte verwendet werden, die Leerlaufdrehzahl könnte verringert werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken, usw.
Insgesamt kann die vorliegende rastmomentreduzierende Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 der vorliegenden Erfindung Rastmomente ausgleichen, die einer rotierenden Welle 12, 112, 212, 312, 412 verliehen werden. Von daher kann die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 die Effizienz verbessern, Vibrationen verringern und die Drehung der Welle 12, 112, 212, 312, 412 anderweitig verbessern. Die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 könnte auch in einen vorhandenen Elektromotor, ein vorhandenes Nockensystem, eine vorhandene Verbrennungskraftmaschine oder eine andere bereits bestehende Konstruktion integriert werden, um dadurch die Effizienz zu verbessern usw. Die Vorrichtung 10, 110, 210, 310, 410 kann auch sehr kompakt sein, selbst wenn sie in bestehende Maschinen integriert wird.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken gegeben. Es ist nicht vorgesehen, dass sie umfassend ist oder die Offenbarung einschränkt. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind generell nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern sind, wo zutreffend, gegenseitig austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben werden. Dieselben können auch vielfältig variiert werden. Es ist vorgesehen, dass derartige Variationen im Umfang der Offenbarung eingeschlossen sind.

Claims

Vorrichtung, welche die Drehung einer drehbaren Welle verbessert, wobei ein zyklisches Rastmoment in einer ersten Richtung auf die drehbare Welle wirkt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein Trägerelement, das an die drehbare Welle angrenzt, wobei die drehbare Welle zur Drehung relativ zum Trägerelement funktionell ist, ein erstes rastmomentreduzierendes Element, ein zweites rastmomentreduzierendes Element, das mit der drehbaren Welle zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, eine Steuerkurvenfläche, die an einem ersten oder zweiten Element aufgenommen ist, und ein Widerlagerelement, das mit dem anderen des ersten und zweiten Elements gekoppelt ist, wobei das Widerlagerelement zur Stoßanlage an der Steuerkurvenfläche funktionell ist, um die drehbare Welle in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, mit einem Rastmoment-Gegenmoment zu versehen, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drehbare Welle zur Drehung um eine Drehachse funktionell ist, wobei das erste und das zweite rastmomentreduzierende Element einen Nocken mit einem Nockenbuckel beinhaltet, der in Bezug auf die Drehachse radial verläuft, wobei der Nockenbuckel die Steuerkurvenfläche beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Nocken eine Vielzahl von Nockenbuckeln beinhaltet, wobei jeder der Vielzahl von Nockenbuckeln eine jeweilige Steuerkurvenfläche beinhaltet, wobei das Widerlagerelement funktionell ist, um sequentiell an den jeweiligen Steuerkurvenflächen in Anlage zu sein, um die drehbare Welle sequentiell mit Rastmoment-Gegenmoment zu versehen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Nocken an der drehbaren Welle befestigt ist und das Widerlagerelement zur Bewegung relativ zum Nocken funktionell ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner ein Vorspannelement aufweist, das das Widerlagerelement in Richtung auf den Nocken vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Vorspannelement eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drehbare Welle eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Rastmoment aufgrund von variierendem Druck in einem Motorzylinder auftritt, und/oder eine Antriebswelle eines Steuerkurvensystems, wobei das Rastmoment aufgrund variierender Vorspannlasten von einem Vorspannelement auftritt, ist.
Vorrichtung, welche die Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse verbessert, wobei die drehbare Welle ein zyklisches Rastmoment hat, das in einer ersten Richtung auf sie wirkt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes Trägerelement, das mit der drehbaren Welle zur Drehung damit gekoppelt ist, ein zweites Trägerelement, das an das erste Trägerelement angrenzt, wobei das erste Trägerelement zur Drehung relativ zum zweiten Trägerelement funktionell ist, eine Vielzahl erster magnetischer Elemente, die mit dem ersten oder dem zweiten Trägerelement gekoppelt sind, wobei die Vielzahl erster magnetischer Elemente wenigstens ein inneres magnetisches Element, das in einem ersten radialen Abstand von der Achse angeordnet ist, und wenigstens ein äußeres magnetisches Element, das in einem zweiten radialen Abstand von der Achse angeordnet ist, beinhaltet, ein zweites magnetisches Element, das mit dem anderen des ersten und zweiten Trägerelements gekoppelt ist, wobei das zweite magnetische Element in einem dritten radialen Abstand von der Achse angeordnet ist, wobei der dritte radiale Abstand größer als der erste radiale Abstand und kleiner als der zweite radiale Abstand ist, wobei das zweite magnetische Element zur magnetischen Wechselwirkung mit dem wenigstens einen inneren magnetischen Element und dem wenigstens einen äußeren magnetischen Element funktionell ist, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das wenigstens eine innere magnetische Element und das wenigstens eine äußere magnetische Element auf einer Geraden ausgerichtet sind, die sich von der Achse erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das zweite magnetische Element zur Bewegung zwischen dem wenigstens einen inneren magnetischen Element und dem wenigstens einen äußeren magnetischen Element funktionell ist, um auf der Geraden, die sich von der Achse erstreckt, ausgerichtet zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das wenigstens eine innere magnetische Element, das wenigstens eine äußere magnetische Element und das zweite magnetische Element jeweils Dauermagneten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das wenigstens eine innere magnetische Element und das wenigstens eine äußere magnetische Element das zweite magnetische Element magnetisch abstoßen, um die drehbare Welle mit dem Rastmoment-Gegenmoment zu versehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die drehbare Welle eine Kurbelwelle an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Rastmoment aufgrund von variierenden Druck in einem Motorzylinder auftritt, und/oder eine Antriebswelle eines Steuerkurvensystems, wobei das Rastmoment aufgrund variierender Vorspannlasten von einem Vorspannelement auftritt, ist.
Vorrichtung, welche die Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse verbessert, wobei die drehbare Welle ein zyklisches Rastmoment hat, das in einer ersten Richtung auf sie wirkt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes Trägerelement, das mit der drehbaren Welle zur Drehung mit ihr gekoppelt ist, ein zweites Trägerelement, das neben dem ersten Trägerelement liegt, wobei das erste Trägerelement zur Drehung relativ zum zweiten Trägerelement funktionell ist, ein erstes magnetisches Element, das mit dem ersten oder dem zweiten Trägerelement gekoppelt ist, ein zweites magnetisches Element, das mit dem anderen des ersten und zweiten Trägerelements gekoppelt ist, wobei das zweite magnetische Element zur magnetischen Wechselwirkung mit dem ersten magnetischen Element funktionell ist, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen, und ein Steuerteil, das einen Betrag des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments steuert und variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner ein Stellglied aufweist, das zum Verstellen des ersten und/oder des zweiten magnetischen Elements relativ zum anderen funktionell ist, um einen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element zu variieren, wobei das Steuerteil zum Steuern des Stellglieds zum Festlegen des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element funktionell ist, um dadurch den Betrag des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das erste und das zweite magnetische Element funktionell sind, um entlang einer Geraden ausgerichtet zu werden, die sich radial von der Achse erstreckt, wobei das Stellglied zum Verstellen des ersten und/oder des zweiten magnetischen Elements relativ zum anderen entlang der Geraden funktionell ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das erste und/oder das zweite magnetische Element einen Elektromagneten beinhaltet und wobei das Steuerteil zum Steuern des Elektromagneten zum Variieren eines magnetischen Flusses des Elektromagneten funktionell ist, um dadurch den Betrag des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die drehbare Welle eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Rastmoment aufgrund von variierendem Druck in einem Motorzylinder auftritt, und/oder eine Antriebswelle eines Steuerkurvensystems, wobei das Rastmoment aufgrund variierender Vorspannlasten von einem Vorspannelement auftritt, ist.
Verfahren zum Verbessern der Drehung einer drehbaren Welle um eine Achse, wobei die drehbare Welle ein zyklisches Rastmoment hat, das in einer ersten Richtung auf sie wirkt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Drehen der Welle, um zwischen einem ersten magnetischen Element und einem zweiten magnetischen Element eine relative Drehung zu verursachen, wobei das zweite magnetische Element zur magnetischen Wechselwirkung mit dem ersten magnetischen Element funktionell ist, um die drehbare Welle mit einem Rastmoment-Gegenmoment in einer zweiten Richtung zu versehen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um das Rastmoment wenigstens teilweise auszugleichen, selektives Variieren eines Betrags des der drehbaren Welle verliehenen Rastmoment-Gegenmoments.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Variieren des Betrags des Rastmoment-Gegenmoments das Variieren eines Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element und/oder das Variieren eines magnetischen Flusses des ersten und/oder zweiten magnetischen Elements beinhaltet.