WO2012152534A1 - Vorrichtung zur beeinflussung des drehverhaltens eines drehorgans - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for influencing the rotational behavior of a rotating about an axis rotary member, in particular crankshaft comprising a means of a linkage with the rotary member for rotation about the rotation axis coupled balancing mass, wherein by the coupling gear relative rotational position of the balancing mass is variable with respect to the rotary member, wherein the coupling mechanism comprises a rotatable with the rotary member drive member with a respect to the axis of rotation eccentric first coupling region and a transmission member assembly having at least one, preferably two, transfer members.
- Such a device is known from DE 10 2007 025 549 A1.
- An example of an annular disk-like balancing mass of this known device rotates together with an effective as a rotary member crankshaft about an axis of rotation of the same.
- the rotational connection between the rotary member, so the crankshaft, and the balancing mass is produced by a coupling gear or two articulated interconnected transmission elements of the linkage.
- One of these transmission links is hingedly connected to a radially outwardly reaching arm of the crankshaft. This rotatable with the crankshaft about its axis of rotation arm serves as a drive member for the balancing mass.
- the other of the transmission members is hingedly connected at its not articulated with the first-mentioned transmission member end connected to the balancing mass, so that drives the balancing mass for rotation via the two transmission elements, the crankshaft with its radially outwardly reaching arm.
- An annular eccentric member is supported on an eccentric member carrier for rotation about an eccentric orbital axis of rotation.
- the Exzenterorganica is lever-shaped and is in an end to a Exzenterorganskyschwenkachse pivotally supported. In the other end, an actuator engages the Exzenterorganically to relocate this about its Exzenterorganskyschwenkachse. Upon displacement of the Exzenterorganicallys about its pivot axis moves with this the eccentric and its Exzenterorganwebachse with respect to the axis of rotation of the crankshaft and thus also the axis of rotation of the balancing mass.
- the eccentric member is pivotally connected to the two transmission members, in the region of the articulated connection thereof with each other.
- the eccentric organ carrier is positioned by the associated actuator so that the Exzenterorganwindachse coincides with the axis of rotation of the crankshaft and thus also the axis of rotation of the balancing mass, the eccentric rotates together with the crankshaft and the balancing mass about a common axis of rotation.
- the eccentric organ carrier is positioned so that the axis of rotation of the crankshaft and thus the balancing mass does not coincide with the Exzenterorganwebachse, so the eccentric rotates due to its articulated connection to the two transmission elements together with the crankshaft and the balancing mass, but not about the same axis of rotation like these.
- the balancing mass is phase-wise accelerated with respect to the crankshaft and is phased delayed with respect to the crankshaft. Due to the moment of inertia of the balancing mass, this results in that the rotational movement of the crankshaft is superimposed on an oscillation of a moment of inertia, which can be chosen so that they at least partially compensate for oscillations in the rotational movement of the crankshaft, for example caused by the ignitions in the cylinders of an internal combustion engine can.
- this object is achieved by a device for influencing the rotational behavior of a rotating about a rotational axis rotary member, in particular crankshaft comprising a means of a linkage with the rotary member for rotation about the rotation axis coupled balancing mass, wherein by the coupling gear relative rotational position of the balancing mass with respect to the rotary member changeable is, wherein the coupling gear comprises a rotatable with the rotary member drive member with a respect to the axis of rotation eccentric first coupling region and a transmission member assembly comprising at least one, preferably two, transmission members, wherein a transmission member in the first coupling region is pivotally connected to the drive member and a transmission member in one second coupling region is pivotally connected to the balancing mass.
- the drive member is associated with a coupling arrangement for substantially rotationally fixed coupling of the drive member to the rotary member, wherein the coupling arrangement at least one pivoting a Antrieborganfanachse bezüg- lent to the axis of rotation of the rotary member permitting flexible coupling element comprises.
- the flexible connection of the device according to the invention or at least the drive member of the same to the rotary member ensures that axis offsets or caused in particular by deformations of the rotary member axis inclinations and induced wobbling on the one hand not lead to constraints and thus the overlay behavior affecting frictional effects.
- the coupling arrangement comprises a flexible coupling element, wherein the coupling element in a first connection region with the drive member is substantially non-rotatably connected and connected in a second connection region with the rotary member substantially rotationally fixed or connectable.
- the structure may be such that the coupling arrangement comprises two coupling elements, wherein a first of the coupling elements in a first connection region with the drive member is substantially non-rotatably connected and a second of the coupling elements in a second connection region with the rotary member substantially rotatably connected or connectable and wherein in a third connection region, the two coupling elements are connected to each other, wherein at least one of the coupling elements is flexible.
- the balancing mass can be positioned axially between the flexibly acting coupling arrangement and the drive member. Alternatively it is it is possible that the drive member lies axially between the coupling arrangement and the balancing mass.
- the balancing mass can be rotatably mounted with respect to the drive member, which means that it is ensured by appropriate storage that the balancing mass will have the same axis of rotation as the drive member.
- the balancing mass is rotatably mounted or storable with respect to the rotary member. This in turn means that it is ensured by appropriate storage that the balancing mass and the rotating member always forcibly rotate around exactly the same axis of rotation.
- the coupling gear comprises an eccentric eccentric body rotatable about a Exzenterorgandrechchse with respect to the axis of rotation of the rotary member and variable in its rotational movement in its eccentricity coupling region, wherein in this coupling region at least one transmission member of the transmission member assembly is pivotally connected to the eccentric member.
- the eccentric member is rotatably supported on an eccentric organ carrier about the Exzenterorganwebachse.
- the coupling gear eccentric member rotatable about a Exzenterorgandreachse eccentric with respect to the axis of rotation of the rotary member and in its rotational movement in its eccentricity variable coupling region, wherein in this coupling region at least one transmission element of the transmission limb assembly is pivotally connected to the eccentric member, and that the eccentric organ is rotatably supported by means of a bearing on an eccentric organ carrier about the Exzenterorganwindachse.
- the bearing comprises a roller bearing, in particular a ball bearing, roller bearing or needle roller bearing.
- the Exzenterorganwindachse is arranged eccentrically with respect to the axis of rotation of the rotary member or to arrange and / or in their eccentricity with respect to the axis of rotation of the rotary member is changeable.
- the eccentricity may be fixed, for example, so that a specific influencing behavior is achieved in association with previously defined states.
- At least one articulated connection comprises a ball joint or a tiltable joint connection. This also reduces frictional effects possibly caused by wobbling and thus improves the influencing behavior.
- the eccentric organ in its coupling area is pivotally connected to at least one transmission member by a ball joint connection and / or a transmission member in the first coupling region with the drive member is articulated by a ball joint connection and / or a transmission member in the second coupling region with the balancing mass is articulated by a ball joint connection.
- the present invention further relates to a combination of a drive unit, in particular internal combustion engine, comprising an effective as a rotary member drive shaft, with a device according to the invention for influencing the rotational behavior of this rotary member.
- Figure 1 is an axial view of a device for influencing the rotational behavior of a rotary member in connection with such a rotary member.
- FIG. 2 shows a view, partially in longitudinal section, of a device for influencing the rotational behavior which is connected to the rotary member by a coupling arrangement
- Fig. 3 is a corresponding to FIG. 2 representation of an alternative
- Fig. 4 is a corresponding to FIG. 2 representation of an alternative
- Fig. 5 is a corresponding to FIG. 2 representation of an alternative
- Fig. 6 is a representation corresponding to Figure 2 of an alternative Ausforcesart.
- FIG. 7 shows a further longitudinal sectional view of a device for influencing the rotational behavior
- FIG. 8 shows an axial view of an eccentric organ carrier with an eccentric member rotatably supported thereon
- a device 10 for influencing the rotational behavior of an effective as a rotary member and rotatable about a rotation axis K crankshaft 12 is shown partially in section.
- an annular disk-like compensating mass 14 is provided.
- the balancing mass 14 is driven upon rotation of the crankshaft 12 about its axis of rotation K equally for rotational movement, however, as set forth below, if desired, with respect to the rotational movement of the crankshaft 12 oscillating rotational movement.
- the coupling mechanism 16 comprises a drive member 18 which is non-rotatable with the crankshaft 12 and rotates with the latter about the rotation axis K, provided in FIG. 1 by an arm 20 which extends radially outward with respect to the axis of rotation K. Furthermore, the coupling mechanism 16 comprises a transmission member assembly 22 with two transmission members 24, 26. In a first coupling region 28, the transmission member 24 with the drive member 18, So the arm 20, hinged, so it basically a
- Pivoting movement with respect to the drive member 18 may preferably perform about a pivot axis parallel to the axis K pivot axis.
- the transmission member 26 is pivotally connected to the balancing mass 14, so that it can pivot about an axis of rotation K of the balancing mass 14 substantially parallel pivot axis.
- the coupling mechanism 16 further includes an annular eccentric member 32.
- This annular eccentric member 32 is rotatably supported on a lever-like eccentric organ carrier 34, for example, in a central circular disk-like shaped portion thereof.
- the eccentric member 32 is rotatable about a Exzenterorganwindachse E on the Exzenterorganthe 34.
- the statement that the eccentric member 32 is rotatable about a Exzenterorganwindachse E, so to understand that the eccentric organ in particular with a subsequently explained, provided thereon coupling region a rotation, so in Essentially a circular motion about an axis, namely the Exzenterorgansearchachse E, performs.
- the eccentric member 32 must be designed to be ring-like or circular disk-like closed, although this is particularly advantageous for reasons of stability and storage functionality.
- the eccentric organ carrier 34 In a first arm portion 36, the eccentric organ carrier 34, for example, on an engine block or other stationary assembly 38 about a Exzenterorganicallyschwenkachse T, which is equally eccentric to the axis of rotation K of the crankshaft 12, pivotable.
- An actuator 42 which is supported relative to the fixed assembly 38 in its other end region, engages on an arm portion 40 of the eccentric organ carrier 34 extending in the opposite direction.
- the actuator 42 may be hydraulic, pneumatic, electric motor or act in a different way.
- the pivotal position of the eccentric organ carrier 34 can be changed about the eccentric organ pivot axis T, whereby the position of the eccentric orbital axis E can be changed in particular with respect to the axis of rotation K of the crankshaft 12 and thus also the compensation mass 14.
- the eccentric organ carrier 34 is positioned such that the eccentric orbital axis of rotation E does not coincide with the axis of rotation K of the crankshaft 12.
- the eccentric organ carrier 34 can be brought into such a pivoting position, so that these two axes of rotation K and E coincide.
- a third coupling region 44 the two transmission members 24, 26 in their adjacent end portions with each other and also with the eccentric member 32 about a pivot axis preferably substantially parallel to the axis of rotation K of the crankshaft pivotally connected.
- this oscillating acceleration or deceleration movement of the balancing mass 14 is due to the inertial mass or the moment of inertia of the balancing mass 14 on the crankshaft 12 alternately exerted this accelerating and retarding force.
- tuning this oscillation to, for example, the correspondingly oscillatingly exerted on the crankshaft acceleration forces of the various cylinders, it is possible to smooth the occurring with the ignition frequency oscillating accelerations of the crankshaft and thus to achieve a more uniform rotational behavior of the same.
- the linkage 16 can be obtained by designing the linkage 16 a vote on various stimulating orders.
- the two transmission members 24, 26 are pivoted on the extended position, ie a dead center, be taken to ensure that the compensation mass 14 is accelerated twice and delayed twice during each revolution. If such a dead center position is not exceeded by the design of the linkage 16, the crankshaft will rotate at each revolution the balancing mass 14 only accelerated once and delayed once.
- the coupling gear 16 in particular also the configuration of the transfer member assembly 22, can be chosen differently, as stated above.
- the transmission members 24, 26 may be formed with a different geometric configuration. It is not necessary for both transmission members in the third coupling region 44 to be pivotably connected to the eccentric member 32 about the same pivot axis. Here, a circumferential or a radial offset could be realized in the articulation of the two transmission elements to the eccentric. It is also possible in principle, only one of the transmission elements in the third coupling region to the eccentric pivotally connected, so articulated, while the other of the transmission members with the articulated in the third coupling region 44 to the eccentric member 32 connected transfer member is articulated.
- first transmission member 24 on the one hand in the first coupling region 28 may be hingedly connected to the drive member 18 and on the other hand in the third coupling region 44 to be hinged to the eccentric member 32.
- the second transmission member 26 could on the one hand be hingedly connected to the balancing mass 14 and on the other hand could be hingedly connected to the first transmission member 24, for example in a lying between the first coupling region 28 and the third coupling region 44 connection area or in a third coupling region 44 beyond extending lever portion of the first transmission member 24th
- a coupling arrangement 46 is assigned. This coupling arrangement 46 is fundamentally flexible and enables a tumble decoupling between the crankshaft 12 and the device 10.
- the coupling arrangement 46 comprises two plate-like coupling elements 48, 50 which are fundamentally flexible, for example.
- the coupling element 48 is radially inward with respect to the rotational axis K of the crankshaft 12 in a first connecting region 52, for example by screwing firmly connected to the drive member 18.
- this drive element 18 is basically formed with a disk region 54, which implements the functionality of the arm 20, which can be seen in FIG. 1, for the articulated connection of the transmission member 24 in the first coupling region 28.
- the drive member 18 includes, for example, integrally formed with the disc portion 54 a Achsansatz 56 on which the balancing mass 14 is rotatably supported, for example via a roller bearing 58.
- the second coupling element 50 is fixed in its region close to the axis of rotation K of the crankshaft 12 in a second connecting region 60, for example by screwing on the axial end of the crankshaft 12.
- the two coupling elements 48, 50 are connected to one another in a third connection region 62, for example by screwing or riveting.
- the flexible coupling arrangement 46 thus basically ensures that the same axis of rotation K is predetermined for the crankshaft 12, the drive member 18 and the compensating mass 14 rotatably mounted here on the drive member 18. Deformed, for example, triggered by the periodic ignitions, the crankshaft 12, so may occur between the rotational axis K with respect to the then existing axis of rotation of the drive member 18 and the balancing mass 14 due to the flexibility of the coupling assembly 46, without such a deformation of the crankshaft 12th basically also a change in position of the drive member 18 and in particular the balancing mass 14 forces.
- the balancing mass 14 axially between the coupling assembly 46 and the drive member 18, in particular the cooperating with the transfer member assembly 22 disc portion 54 thereof, is arranged.
- the balancing mass 14 may have a passage opening for a fixedly connected to the eccentric member 32 and the two transmission members 24, 26 pivotally supporting coupling pin 64. In this passage opening of the coupling pin 64 is added to the oscillating delay or acceleration of the balancing mass 14 permitting circumferential and Radialschulsspiel.
- the bores for the bolts to be used in the first connection region in the first coupling element 48 and the corresponding bores for the bolts to be inserted in the second connection region 60 in the second coupling element 50 are offset from one another in the circumferential direction and also in the radial direction, so that a mutual Disturbing the screw heads can not occur here.
- the radial positioning of the third connection region 62 that is to say the radial extent of the two coupling elements 48, 50, can be selected such that the actuator 42 can be connected in its end region to be guided on the engine block or the stationary assembly 38 radially outside of this third connection region 62 or this at least outside embrace.
- FIG. 1 A modification of this embodiment is shown in FIG.
- the drive member 18 is arranged rotated by 180 °, so that the axle extension 56 extends away from the disk portion 54 in the direction of the crankshaft 12, while in Fig. 2 on the crankshaft 12th to extend.
- the balancing mass here again rotatably mounted on the axle extension 56, ie the output member 18, is positioned away from the crankshaft 12 and thus the drive member 18, in particular the disc portion 54 thereof, axially between the coupling arrangement 46 and the balancing mass 14 is positioned.
- the eccentric member 32 axially between the balancing mass 14 on the one hand and the drive member 18, in particular the disc region 54 thereof, the two transmission members, of which in Fig. 3 only the coupled to the balancing mass 14 transmission member 26 is shown, may be positioned on different axial sides of the eccentric.
- FIG. 4 shows an embodiment variant in which the coupling arrangement 46 comprises only a single flexible, disk-like coupling element 66. This is fixed radially inward in a first connecting region 68, for example by screwing on an end face of the crankshaft 12 and is fixed radially on the outside in a second connecting region 70, for example likewise by screwing or riveting to the drive member 18 designed like an annular disk.
- first connecting region 68 for example by screwing on an end face of the crankshaft 12
- a second connecting region 70 for example likewise by screwing or riveting to the drive member 18 designed like an annular disk.
- the first transmission member 24 is articulated to the drive member 18 coupled.
- the two transmission members 24, 26 are hinged together and also with the eccentric member 32, for example, again by means of a through-opening in the balancing mass 14 with circumferential and radial motion play cross-coupling pin 64 hingedly connected.
- the balancing mass 14 is rotatably mounted directly on the crankshaft 12, for example by the roller bearing 58.
- a tumble decoupling is in this case essentially realized between the drive member 18 and the crankshaft 12 and thus also the balancing mass 14, so that regardless of possible deformations and wobbling movements of the crankshaft 12, the drive member 18 and the eccentric member 32 can rotate about mutually substantially parallel axes of rotation.
- 5 shows a further embodiment with a coupling arrangement 46, which has only a single, for example, formed of sheet material, annular disc-like or possibly also star-shaped coupling element 66. This is connected in its radially inner region in the first connection region 68, for example by screwing to an end face of the crankshaft 12. In the radially outer second connecting region 70, the coupling element 66 is connected to the drive member 18, for example by screwing or riveting.
- the drive member 18 is formed with the disk portion 54 also providing the first coupling portion 28 and the axle boss 56 extending away from the crankshaft 12.
- the balancing mass 14 is positioned away from the crankshaft 12 and rotatably mounted on the axle shoulder 56, for example by means of the roller bearing 58. Again, therefore, the drive member 18 is in particular with its disc portion 54 axially between the balancing mass 14 and the coupling assembly 46th
- the single coupling element 66 of the coupling assembly 46 for example, pot-shaped or formed with a plurality of circumferentially distributed Axialan accounts 72. These engage over the axle extension 56 of the drive member 18 and the compensating mass 12 rotatably mounted thereon in the axial direction and are connected in their axially free ends, for example, by screwing or riveting to the drive member 18, in particular the disk portion 54 thereof.
- the balancing mass 14 lies axially between the coupling arrangement 46, in particular the flexible, disc-like region of the coupling element 46, and the drive member 18, in particular the disc region 54, on which also the first coupling region 28 is provided.
- the eccentric member 32 and the Exzenterorganis 34 and the actuator 42 for the Exzenterorganically 34 are arranged on the side remote from the crankshaft 12 axial side of the drive member 18.
- the actuator 42 is with respect to the fixed assembly 38, for example, the mo- gate block, supported by means of a carrier 74.
- Fig. 7 shows a further constructive variant.
- the drive member 18 is fixed to the front side of the crankshaft 12, for example by screwing and formed substantially disc-like.
- the eccentric member 32 is located with respect to the bearing on the crankshaft 12 balancing mass 14 on the other side.
- the eccentric member 32 is rotatable on the eccentric element carrier 34 by means of a bearing 78 stored.
- This bearing 78 may be formed as a sliding bearing ring, but preferably as WälzSystemlager. Needle bearings, ball bearings and roller bearings are particularly suitable here.
- FIG. 8-10 Another coercive avoiding variation which can be equally combined with the foregoing aspects is shown in Figs. 8-10. It can be seen the eccentric organ 34 with its two arm portions 36, 40. It can be seen on Exzenterorganis 34 two bearing lugs 80, 82, in which the articulated connection to the fixed assembly 38 on the one hand or coupling with the actuator 42 on the other can be realized. In its central region of the eccentric organ carrier 34 forms a substantially cylindrical projection 84 on which the generally annular eccentric member 32 is rotatably supported about the Exzenterorganwindachse E, for example via the bearing shown in Fig. 7.
- the eccentric member 32 may be formed basically crank-like and have to provide the third coupling region 44 a radially outward with respect to the Exzenterorganwindachse E cross-eccentric organ 86.
- the coupling pin 64 serving for coupling the transmission member 24, 26 is connected to the eccentric member 32 in the manner of a ball joint 88.
- the coupling pin 64 is formed with a joint ball 90, which is received in a generally designated 92 and the joint ball 90 partially encompassing socket. This is provided partly in the eccentric arm 86 and partly in a closure element 94 to be fixed thereto by screwing in order to assure assembly and a stable and captive function of the ball joint 88 in this manner.
- a bearing is provided which is elastic at least in some areas and thus a tilting of the components to be coupled together without substantial constraints is possible.
- ball bearings, spherical roller bearings or combinations of tapered roller bearings can be used, which allow a mutual tilting in an angular range of +/- 5 °.
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse (K) rotierenden Drehorgans (12), insbesondere Kurbelwelle, umfassend eine vermittels eines Koppelgetriebes (16) mit dem Drehorgan (12) zur Drehung um die Drehachse (K) gekoppelte Ausgleichsmasse (14), wobei durch das Koppelgetriebe (16) eine Relativdrehlage der Ausgleichsmasse (14) bezüglich des Drehorgans (12) veränderbar ist, wobei das Koppelgetriebe (16) ein mit dem Drehorgan (12) drehbares Antriebsorgan (18) mit einem bezüglich der Drehachse (K) exzentrischen ersten Koppelbereich (28) sowie eine Übertragungsgliederanordnung (22) mit wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundenen Übertragungsgliedern (24, 26) umfasst, wobei ein erstes (24) der Übertragungsglieder (24, 26) in dem ersten Koppelbereich (28) mit dem Antriebsorgan (18) gelenkig verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsorgan (18) eine Kopplungsanordnung (46) zur im Wesentlichen drehfesten Ankopplung des Antriebsorgans (18) an das Drehorgan (12) zugeordnet ist, wobei die Kopplungsanordnung (46) wenigstens ein eine Verschwenkung einer Antriebsorgandrehachse bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) zulassendes flexibles Kopplungselement (48, 50) umfasst.
Description
Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines Drehorqans
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.
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.
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.
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.
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.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse rotierenden Drehorgans, insbesondere Kurbelwelle, bereitzustellen, bei welcher das Beeinflussungsvermögen verbessert ist.
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.
Dabei ist weiter vorgesehen, dass dem Antriebsorgan eine Kopplungsanordnung zur im Wesentlichen drehfesten Ankopplung des Antriebsorgans an das Drehorgan zugeordnet ist, wobei die Kopplungsanordnung wenigstens ein eine Verschwenkung einer Antriebsorgandrehachse bezüg-
lieh der Drehachse des Drehorgans zulassendes flexibles Kopplungselement umfasst.
Durch die flexible Anbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. zumindest des Antriebsorgans derselben an das Drehorgan wird gewährleistet, dass Achsversätze bzw. insbesondere durch Verformungen des Drehorgans hervorgerufene Achsneigungen und dadurch induzierte Taumelbewegungen einerseits nicht zu Zwängungen und damit das Überlagerungsverhalten beeinflussenden Reibeffekten führen. Dies hat zur Folge, dass die Vorrichtung durch alternierende Beschleunigung und Verzögerung der Ausgleichsmasse das Drehverhalten eines Drehorgans, wie z. B. einer Kurbelwelle, im Wesentlichen unabhängig von der exakten Achslage beeinflussen kann.
Dabei kann eine baulich sehr einfach zu realisierende Ausgestaltung vorsehen, dass die Kopplungsanordnung ein flexibles Kopplungselement umfasst, wobei das Kopplungselement in einem ersten Verbindungsbereich mit dem Antriebsorgan im Wesentlichen drehfest verbunden ist und in einem zweiten Verbindungsbereich mit dem Drehorgan im Wesentlichen drehfest verbunden oder verbindbar ist.
Alternativ kann der Aufbau derart sein, dass die Kopplungsanordnung zwei Kopplungselemente umfasst, wobei ein erstes der Kopplungselemente in einem ersten Verbindungsbereich mit dem Antriebsorgan im Wesentlichen drehfest verbunden ist und ein zweites der Kopplungselemente in einem zweiten Verbindungsbereich mit dem Drehorgan im Wesentlichen drehfest verbunden oder verbindbar ist und wobei in einem dritten Verbindungsbereich die beiden Kopplungselemente miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eines der Kopplungselemente flexibel ist.
Die Ausgleichsmasse kann axial zwischen der flexibel wirksamen Kopplungsanordnung und dem Antriebsorgan positioniert sein. Alternativ ist
es möglich, dass das Antriebsorgan axial zwischen der Kopplungsanordnung und der Ausgleichsmasse liegt.
Die Ausgleichsmasse kann bezüglich des Antriebsorgans drehbar gelagert sein, was bedeutet, dass durch entsprechende Lagerung sichergestellt ist, dass die Ausgleichsmasse die gleiche Drehachse aufweisen wird, wie das Antriebsorgan.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausgleichsmasse bezüglich des Drehorgans drehbar gelagert oder lagerbar ist. Dies wiederum bedeutet, dass durch entsprechende Lagerung dafür gesorgt ist, dass die Ausgleichsmasse und das Drehorgan zwangsweise immer um exakt die gleiche Drehachse rotieren.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Koppelgetriebe ein um eine Exzenterorgandreachse 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.
Um eine definierte Drehbewegung des Exzenterorgans gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass das Exzenterorgan an einem Exzenterorganträger um die Exzenterorgandrehachse drehbar getragen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher optional mit den vorangehenden Aspekten einzeln oder in Kombination zu- sammengefasst werden kann, wird vorgeschlagen, dass das Koppelgetriebe ein um eine Exzenterorgandreachse 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 Übertragungs-
gliederanordnung mit dem Exzenterorgan gelenkig verbunden ist, und dass das Exzenterorgan vermittels einer Lagerung an einem Exzenterorganträger um die Exzenterorgandrehachse drehbar getragen ist. Somit werden Reibeffekte, welche das Beeinflussungsvermögen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beeinträchtigen können, weitestgehend vermieden.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Lagerung ein Wälzkörperlager, insbesondere Kugellager, Tonnenlager oder Nadellager, umfasst.
Um das Beeinflussungsverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung verändern zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Exzenterorgandrehachse bezüglich der Drehachse des Drehorgans exzentrisch angeordnet oder anzuordnen ist oder/und in ihrer Exzentrizität bezüglich der Drehachse des Drehorgans veränderbar ist. Dabei kann also die Exzentrizität beispielsweise fest vorgegeben sein, so dass in Zuordnung zu zuvor definierten Zuständen ein bestimmtes Beeinflussungsverhalten erreicht wird. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, diese Exzentrizität zu verändern, und somit das Beeinflussungsverhalten, also das alternierende Beschleunigen und Verzögern der Ausgleichsmasse, selbst zu beeinflussen zwischen einem maximalen Ausmaß und einem beispielsweise bei Null liegenden Ausmaß.
Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt, der optional auch mit den vorangehend diskutierten Aspekten einzeln oder in Kombination realisiert sein kann, wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine gelenkige Verbindung ein Kugelgelenk oder eine Gelenkverbindung mit Kippbewe- gungsmöglichkeit umfasst. Auch dadurch werden durch Taumelbewegungen möglicherweise hervorgerufene Reibeffekte vermindert und wird somit das Beeinflussungsverhalten verbessert.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in seinem Koppel-
bereich das Exzenterorgan mit wenigstens einem Übertragungsglied durch eine Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden ist oder/und ein Übertragungsglied im ersten Koppelbereich mit dem Antriebsorgan durch eine Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden ist oder/und ein Übertragungsglied im zweiten Koppelbereich mit der Ausgleichsmasse durch eine Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kombination eines Antriebsaggregats, insbesondere Brennkraftmaschine, umfassend eine als Drehorgan wirksame Antriebswelle, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens dieses Drehorgans.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in Axialansicht eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines Drehorgans in Verbindung mit einem derartigen Drehorgan;
Fig. 2 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Ansicht einer durch eine Kopplungsanordnung an das Drehorgan angebundenen Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart;
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart;
Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausgestaltungsart;
Fig. 6 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart;
Fig. 7 eine weitere Längsschnittansicht einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens;
Fig. 8 eine Axialansicht eines Exzenterorganträgers mit einem daran drehbar getragenen Exzenterorgan;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Exzenterorganträgers der
Fig. 8;
Fig. 10 eine Axialschnittdarstellung des Exzenterorganträgers der
Fig. 8.
In Fig. 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.
Das Koppelgetriebe 16 umfasst ein mit der Kurbelwelle 12 drehfestes und mit dieser um die Drehachse K drehendes Antriebsorgan 18, in Fig. 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.
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.
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 Exzenterorganträ- gerschwenkachse 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 Fig. 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.
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.
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.
Wird jedoch durch Verschwenkung des Exzenterorganträgers 34 bei-
spielsweise der in Fig. 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.
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.
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.
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.
Aus der vorangehenden Beschreibung erkennt man, dass grundsätzlich die Drehbewegung der Kurbelwelle 12 und die Drehbewegung des Exzenterorgans 32 aufgrund der Tatsache, dass diese an verschiedenen Trägern drehbar gelagert sind, ungeachtet der Tatsache, dass durch die Kurbelwelle 12 das Exzenterorgan 32 zur Drehung angetrieben wird, voneinander unabhängig ablaufen. Dies hat zur Folge, dass Taumelbewegungen bzw.
Zwängungen in verschiedenen Bereichen der gelenkigen Kopplung bzw. Lagerung auftreten können, wenn diese beiden Drehachsen zumindest nicht exakt parallel zueinander stehen. Die vorangehend bereits angesprochenen oszillierenden Krafteinwirkungen auf die Kurbelwelle durch die in den verschiedenen Zylindern generierten Zündungen verformen jedoch die Kurbelwelle bzw. biegen diese um ihre Längsachse, mit der Folge, dass zwischen der Drehachse K der Kurbelwelle 12 und der Exzenterorgandrehachse E ein Neigungswinkel entstehen kann. Dies führt im Verlaufe jeder Umdrehung zu einer entsprechenden periodischen Hin- und Herbewegung bzw. Belastung der verschiedenen Lagerungs- bzw. Kopplungsbereiche und kann einerseits das Drehbewegungsbeeinflussungsvermögen der Vorrichtung 10 beeinträchtigen, andererseits zu einem übermäßigen Verschleiß führen.
Um derartige Zwängungen zu vermeiden, ist bei der in Fig. 2 erkennbaren Ausgestaltungsform der Vorrichtung 10 eine Kopplungsanordnung 46 zugeordnet. Diese Kopplungsanordnung 46 ist grundsätzlich flexibel wirksam und ermöglicht eine Taumelentkopplung zwischen der Kurbelwelle 12 und der Vorrichtung 10.
Die Kopplungsanordnung 46 umfasst in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel zwei beispielsweise aus Blechmaterial, also grundsätzlich flexibel ausgebildete, scheibenartige Kopplungselemente 48, 50. Das Kopplungselement 48 ist radial innen bezüglich der Drehachse K der Kurbelwelle 12 in einem ersten Verbindungsbereich 52 beispielsweise durch Verschraubung mit dem Antriebsorgan 18 fest verbunden. Dieses Antriebsorgan 18 ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Aufbau grundsätzlich mit einem Scheibenbereich 54 ausgebildet, welcher die Funktionalität des in Fig. 1 erkennbaren Arms 20 zur gelenkigen Anbindung des Übertragungsglieds 24 im ersten Koppelbereich 28 realisiert. Ferner umfasst das Antriebsorgan 18 beispielsweise integral ausgebildet mit dem Scheibenbereich 54 einen Achsansatz 56, auf welchem die Ausgleichsmasse 14 beispielsweise über einen Wälzkörperlager 58 drehbar gelagert ist.
Das zweite Kopplungselement 50 ist in seinem der Drehachse K der Kurbelwelle 12 nahe liegenden Bereich in einem zweiten Verbindungsbereich 60 beispielsweise durch Verschraubung am axialen Ende der Kurbelwelle 12 festgelegt. In ihren radial äußeren Bereichen sind die beiden Kopplungselemente 48, 50 in einem dritten Verbindungsbereich 62 beispielsweise durch Verschraubung oder Vernietung miteinander verbunden.
Durch die flexible Kopplungsanordnung 46 ist also grundsätzlich dafür gesorgt, dass für die Kurbelwelle 12, das Antriebsorgan 18 und die hier auf dem Antriebsorgan 18 drehbar gelagerte Ausgleichsmasse 14 die gleiche Drehachse K vorgegeben ist. Verformt sich, beispielsweise ausgelöst durch die periodischen Zündungen, die Kurbelwelle 12, so kann eine Neigung zwischen deren Drehachse K bezüglich der dann vorhandenen Drehachse des Antriebsorgans 18 und der Ausgleichsmasse 14 aufgrund der Flexibilität der Kopplungsanordnung 46 auftreten, ohne dass eine derartige Verformung der Kurbelwelle 12 grundsätzlich auch eine Lageänderung des Antriebsorgans 18 und insbesondere der Ausgleichsmasse 14 erzwingt. Dies bedeutet, dass die Drehachse der Ausgleichsmasse 14 und des Antriebsorgans 18 damit im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Exzenterorgans 32 bleiben kann, so dass in keinem der auch mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Koppelbereiche 28, 30, 44 und auch im Bereich der Lagerung der Ausgleichsmasse 14 bzw. der drehbaren Lagerung des Exzenterorgans 32 auf dem Exzenterorganträger 34 Zwängungen auftreten und damit das Beeinflussungsvermögen der Vorrichtung 10 auch bei Auftreten derartiger Taumelbewegungen insbesondere der Kurbelwelle 12 nicht beeinträchtigt wird.
Zu der in Fig. 2 dargestellten konstruktiven Ausgestaltung sei noch ausgeführt, dass hier die Ausgleichsmasse 14 axial zwischen der Kopplungsanordnung 46 und dem Antriebsorgan 18, insbesondere dem mit der Übertragungsgliederanordnung 22 zusammenwirkenden Scheibenbereich 54 desselben, angeordnet ist. Zur Kopplung des Übertragungsglieds 26 und des
Übertragungsglieds 24 mit dem Exzenterorgan 32 im dritten Koppelbereich 44 kann die Ausgleichsmasse 14 eine Durchgriffsöffnung für einen an das Exzenterorgan 32 fest angebundenen und die beiden Übertragungsglieder 24, 26 schwenkbar tragenden Kopplungsbolzen 64 aufweisen. In dieser Durchgriffsöffnung ist der Kopplungsbolzen 64 mit einem die oszillierende Verzögerung bzw. Beschleunigung der Ausgleichsmasse 14 zulassenden Umfangs- und Radialbewegungsspiel aufgenommen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Bohrungen für die im ersten Verbindungsbereich einzusetzenden Schraubbolzen im ersten Kopplungselement 48 und die entsprechenden Bohrungen für die im zweiten Verbindungsbereich 60 einzusetzenden Schraubbolzen im zweiten Kopplungselement 50 zueinander in Umfangsrichtung und auch in radialer Richtung versetzt liegen, so dass ein gegenseitiges Stören der Schraubenköpfe hier nicht auftreten kann. Ferner kann die Radialpositionierung des dritten Verbindungsbereichs 62, also die Radialerstreckung der beiden Kopplungselemente 48, 50, so gewählt werden, dass der Stellantrieb 42 in seinem an dem Motorblock oder der feststehenden Baugruppe 38 anzulenkenden Endbereich radial außerhalb dieses dritten Verbindungsbereichs 62 angebunden werden kann oder diesen zumindest außen umgreifen kann.
Eine Abwandlung dieser Ausgestaltungsart ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist bezüglich der in Fig. 2 erkennbaren Anordnung das Antriebsorgan 18 um 180° gedreht angeordnet, so dass der Achsansatz 56 sich ausgehend von dem Scheibenbereich 54 in Richtung von der Kurbelwelle 12 weg erstreckt, während er in Fig. 2 sich auf die Kurbelwelle 12 zu erstreckt. Dies führt zu einer Anordnung, bei welcher die Ausgleichsmasse, hier wieder auf dem Achsansatz 56, also dem Abtriebsorgan 18, drehbar gelagert, von der Kurbelwelle 12 abgewandt positioniert ist und somit das Antriebsorgan 18, insbesondere der Scheibenbereich 54 desselben, axial zwischen der Kopplungsanordnung 46 und der Ausgleichsmasse 14 positioniert ist. Da weiterhin das Exzenterorgan 32 axial zwischen der Ausgleichsmasse 14 einerseits
und dem Antriebsorgan 18, insbesondere dem Scheibenbereich 54 desselben, positioniert ist, können die beiden Übertragungsglieder, von welchen in Fig. 3 nur das an die Ausgleichsmasse 14 angekoppelte Übertragungsglied 26 dargestellt ist, an unterschiedlichen axialen Seiten des Exzenterorgans positioniert sein.
In Fig. 4 ist eine Ausgestaltungsvariante dargestellt, bei welcher die Kopplungsanordnung 46 nur ein einziges flexibles, scheibenartig ausgebildetes Kopplungselement 66 umfasst. Dieses ist radial innen in einem ersten Verbindungsbereich 68 beispielsweise durch Verschraubung an einer Stirnseite der Kurbelwelle 12 festgelegt und ist radial außen in einem zweiten Verbindungsbereich 70 beispielsweise ebenfalls durch Verschraubung oder Vernietung an dem hier ringscheibenartig ausgebildeten Antriebsorgan 18 festgelegt. Im ersten Kopplungsbereich 28 ist das erste Übertragungsglied 24 gelenkig an das Antriebsorgan 18 angekoppelt. In dem in Fig. 4 erkennbaren dritten Kopplungsbereich sind die beiden Übertragungsglieder 24, 26 miteinander gelenkig und auch mit dem Exzenterorgan 32 beispielsweise wieder vermittels eines eine Durchgriffsöffnung in der Ausgleichsmasse 14 mit Umfangs- und auch Radialbewegungsspiel durchgreifenden Kopplungsbolzens 64 gelenkig verbunden.
Man erkennt, dass die Ausgleichsmasse 14 unmittelbar auf der Kurbelwelle 12 drehbar gelagert ist, beispielsweise durch das Wälzkörperlager 58.
Eine Taumelentkopplung wird hierbei im Wesentlichen zwischen dem Antriebsorgan 18 und der Kurbelwelle 12 und somit auch der Ausgleichsmasse 14 realisiert, so dass unabhängig von möglichen Verformungen und Taumelbewegungen der Kurbelwelle 12 das Antriebsorgan 18 und das Exzenterorgan 32 um zueinander im Wesentlichen parallele Drehachsen rotieren können.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer Kopplungsanordnung 46, welche nur ein einziges beispielsweise aus Blechmaterial geformtes, ringscheibenartiges oder ggf. auch sternartig ausgebildetes Kopplungselement 66 aufweist. Dieses ist in seinem radial inneren Bereich in dem ersten Verbindungsbereich 68 beispielsweise durch Verschraubung an eine Stirnseite der Kurbelwelle 12 angebunden. Im radial außen liegenden zweiten Verbindungsbereich 70 ist das Kopplungselement 66 mit dem Antriebsorgan 18 beispielsweise durch Verschraubung oder Vernietung verbunden.
Das Antriebsorgan 18 ist mit dem auch den ersten Koppelbereich 28 bereitstellenden Scheibenbereich 54 und dem von der Kurbelwelle 12 sich weg erstreckenden Achsansatz 56 ausgebildet. Die Ausgleichsmasse 14 ist von der Kurbelwelle 12 abgewandt positioniert auf dem Achsansatz 56 beispielsweise vermittels des Wälzkörperlagers 58 drehbar gelagert. Auch hier liegt also das Antriebsorgan 18 insbesondere mit seinem Scheibenbereich 54 axial zwischen der Ausgleichsmasse 14 und der Kopplungsanordnung 46.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausgestaltungsform ist das einzige Kopplungselement 66 der Kopplungsanordnung 46 beispielsweise topfartig oder mit einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Axialansätze 72 ausgebildet. Diese übergreifen den Achsansatz 56 des Antriebsorgans 18 und die darauf drehbar gelagerte Ausgleichsmasse 12 in axialer Richtung und sind in ihren axial freien Enden beispielsweise durch Verschraubung oder Vernietung mit dem Antriebsorgan 18, insbesondere dem Scheibenbereich 54 desselben, verbunden. Die Ausgleichsmasse 14 liegt axial zwischen der Kopplungsanordnung 46, insbesondere dem flexiblen, scheibenartigen Bereich des Kopplungselements 46, und dem Antriebsorgan 18, insbesondere dem Scheibenbereich 54, an welchem auch der erste Koppelbereich 28 bereitgestellt ist. Das Exzenterorgan 32 bzw. der Exzenterorganträger 34 und der Stellantrieb 42 für den Exzenterorganträger 34 sind an der von der Kurbelwelle 12 abgewandten axialen Seite des Antriebsorgans 18 angeordnet. Der Stellantrieb 42 ist bezüglich der feststehenden Baugruppe 38, beispielsweise dem Mo-
torblock, vermittels eines Trägers 74 abgestützt.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere konstruktive Variante. Auch hier ist das Ansteuerorgan 18 stirnseitig an der Kurbelwelle 12 beispielsweise durch Verschraubung festgelegt und im Wesentlichen scheibenartig ausgebildet. Das Exzenterorgan 32 liegt bezüglich der an der Kurbelwelle 12 gelagerten Ausgleichsmasse 14 an der anderen Seite. Ein Kopplungsbolzen 64 durchgreift zum Bereitstellen des dritten Koppelbereichs 44 eine hier erkennbare Durchgriffsöffnung 76 in der Ausgleichsmasse 14. Um die im Rotationsbetrieb auftretenden und das Beeinflussungsvermögen der Vorrichtung 10 beeinträchtigenden Reibeffekte weiter zu mindern, ist das Exzenterorgan 32 auf dem Exzenterorganträger 34 vermittels einer Lagerung 78 drehbar gelagert. Diese Lagerung 78 kann als Gleitlagerring, vorzugsweise aber als Wälzkörperlager ausgebildet sein. Hier bieten sich insbesondere Nadellager, Kugellager sowie Tonnenlager an.
Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Aspekt selbstverständlich kombiniert werden kann mit den vorangehend hinsichtlich der Taumelentkopplung ausführlich diskutierten Ausgestaltungsvarianten.
Eine weitere das Entstehen von Zwängungen vermeidende Variation, welche gleichermaßen mit den vorangehenden Aspekten kombiniert werden kann, ist in den Fig. 8 bis 10 gezeigt. Man erkennt den Exzenterorganträger 34 mit seinen beiden Armabschnitten 36, 40. Man erkennt weiter am Exzenterorganträger 34 zwei Lageraugen 80, 82, in welchen die gelenkige Anbin- dung an die feststehende Baugruppe 38 einerseits bzw. Kopplung mit dem Stellantrieb 42 andererseits realisiert sein kann. In seinem zentralen Bereich bildet der Exzenterorganträger 34 einen im Wesentlichen zylindrischen Ansatz 84, auf welchem das allgemein ringartig ausgebildete Exzenterorgan 32 um die Exzenterorgandrehachse E drehbar getragen ist, beispielsweise über die in Fig. 7 gezeigte Lagerung.
Das Exzenterorgan 32 kann grundsätzlich kurbelartig ausgebildet sein und zur Bereitstellung des dritten Koppelbereichs 44 einen nach radial außen bezüglich der Exzenterorgandrehachse E greifenden Exzenterorganarm 86 aufweisen. Im Bereich dieses Exzenterorganarms 86 ist der zur Ankopp- lung des bzw. der Übertragungsglieder 24, 26 dienende Kopplungsbolzen 64 nach Art eines Kugelgelenks 88 an das Exzenterorgan 32 angebunden. Zu diesem Zwecke ist der Kopplungsbolzen 64 mit einer Gelenkkugel 90 ausgebildet, welche in einer allgemein mit 92 bezeichneten und die Gelenkkugel 90 bereichsweise umgreifenden Gelenkpfanne aufgenommen ist. Diese ist teilweise im Exzenterorganarm 86 und teilweise in einem durch Verschrau- bung daran festzulegenden Abschlusselement 94 vorgesehen, um auf diese Art und Weise einen Zusammenbau und eine stabile und verliersichere Funktion des Kugelgelenks 88 zu gewährleisten.
Durch das Vorsehen einer derartigen Kugelgelenkverbindung im Bereich des dritten Koppelbereichs 44 können gleichermaßen Taumelbewegungen, die zwischen dem Exzenterorganträger 34 und mithin auch dem Exzenterorgan 32 einerseits und den damit gekoppelten Übertragungsgliedern 24, 26 andererseits bzw. der Ausgleichsmasse 14 sowie dem Antriebsorgan 18 auftreten, kompensiert werden.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch in anderen bzw. allen Koppelbereichen derartige Kugelgelenkverbindungen realisiert sein können.
Bei einer Variation könnte vorgesehen sein, dass beispielsweise im Bereich der Anbindung des Kopplungsbolzens 64 an das Exzenterorgan 32 oder/und eines oder beide der Übertragungsglieder 24, 26 eine Lagerung vorgesehen ist, welche zumindest bereichsweise elastisch ist und somit eine Verkippung der miteinander zu koppelnden Bauteile ohne wesentliche Zwängungen ermöglicht ist. Hierzu können beispielsweise Kugellager, Tonnenlager bzw. Kombinationen von Schrägrollenlagern eingesetzt werden,
welche eine gegenseitige Verkippung in einem Winkelbereich von +/- 5° zulassen.
Claims
1 . Vorrichtung zur Beeinflussung des Drehverhaltens eines um eine Drehachse (K) rotierenden Drehorgans (12), insbesondere Kurbelwelle, umfassend eine vermittels eines Koppelgetriebes (16) mit dem Drehorgan (12) zur Drehung um die Drehachse (K) gekoppelte Ausgleichsmasse (14), wobei durch das Koppelgetriebe (16) eine Relativdrehlage der Ausgleichsmasse (14) bezüglich des Drehorgans (12) veränderbar ist, wobei das Koppelgetriebe (16) ein mit dem Drehorgan (12) drehbares Antriebsorgan (18) mit einem bezüglich der Drehachse (K) exzentrischen ersten Koppelbereich (28) sowie eine Übertragungsgliederanordnung (22) mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei, Übertragungsgliedern (24, 26) umfasst, wobei ein Übertragungsglied (24) in dem ersten Koppelbereich (28) mit dem Antriebsorgan (18) gelenkig verbunden ist und ein Übertragungsglied (26) in einem zweiten Koppelbereich (30) mit der Ausgleichsmasse (14) gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsorgan (18) eine Kopplungsanordnung (46) zur im Wesentlichen drehfesten Ankopplung des Antriebsorgans (18) an das Drehorgan (12) zugeordnet ist, wobei die Kopplungsanordnung (46) wenigstens ein eine Verschwenkung einer Antriebsorgandrehachse bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) zulassendes flexibles Kopplungselement (48, 50; 66) umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (46) ein flexibles Kopplungselement (66) umfasst, wobei das Kopplungselement in einem ersten Verbindungsbereich (70) mit dem Antriebsorgan (18) im Wesentlichen drehfest verbunden ist und in einem zweiten Verbindungsbereich (68) mit dem Drehorgan (12) im Wesentlichen drehfest verbunden oder verbindbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung (46) zwei Kopplungselemente (48, 50) umfasst, wobei ein erstes (48) der Kopplungselemente (48, 50) in einem ersten Verbin- dungsbereich (52) mit dem Antriebsorgan (18) im Wesentlichen drehfest verbunden ist und ein zweites (50) der Kopplungselemente (48, 50) in einem zweiten Verbindungsbereich (60) mit dem Drehorgan (12) im Wesentlichen drehfest verbunden oder verbindbar ist und wobei in einem dritten Verbindungsbereich (62) die beiden Kopplungselemente (48, 50) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eines der Kopplungselemente (48, 50) flexibel ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (14) axial zwischen der Kopplungsanordnung (46) und dem Antriebsorgan (18) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan (18) axial zwischen der Kopplungsanordnung (46) und der Ausgleichsmasse (14) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (14) bezüglich des Antriebsorgans (18) drehbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (14) bezüglich des Drehorgans (12) drehbar gelagert oder lagerbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (16) ein um eine Exzenterorgandrehachse (E) drehbares Exzenterorgan (32) mit bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) exzentrischem und bei seiner Drehbewegung in seiner Exzentrizität veränderbarem Koppelbereich (44) umfasst, wobei in diesem Koppelbereich (44) wenigstens ein Übertragungsglied (24, 26) der Übertragungsgliederanordnung (22) mit dem Exzenterorgan (32) gelenkig verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Aspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterorgan (32) an einem Exzenterorganträger (34) um die Exzenterorgandrehachse (E) drehbar getragen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (16) ein um eine Exzenterorgandrehachse (E) drehbares Exzenterorgan (32) mit bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) exzentrischem und bei seiner Drehbewegung in seiner Exzentrizität veränderbarem Koppelbereich (44) umfasst, wobei in diesem Koppelbereich (44) wenigstens ein Übertragungsglied (24, 26) der Übertragungsgliederanordnung (22) mit dem Exzenterorgan (32) gelenkig verbunden ist, und dass das Exzenterorgan (32) vermittels einer Lagerung (78) an einem Exzenterorganträger (34) um die Exzenterorgandrehachse (E) drehbar getragen ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (78) ein Wälzkörperlager, insbesondere Kugellager, Tonnenlager oder Nadellager, umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterorgandrehachse (E) bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) exzentrisch angeordnet oder anzuordnen ist oder/und in ihrer Exzentrizität bezüglich der Drehachse (K) des Drehorgans (12) veränderbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine gelenkige Verbindung ein Kugelgelenk (88) oder eine Gelenkverbindung mit Kippbewegungsmöglichkeit umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in seinem Koppelbereich (44) das Exzenterorgan (32) mit wenigstens einem Übertragungsglied (24, 26) durch eine Kugelgelenkverbindung (88) gelenkig verbunden ist oder/und ein Übertragungsglied (24) im ersten Koppelbereich (28) mit dem Antriebsorgan (18) durch eine Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden ist oder/und ein Übertragungsglied (26) im zweiten Koppelbereich (30) mit der Ausgleichsmasse (14) durch eine Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden ist.
15. Kombination eines Antriebsaggregats, insbesondere Brennkraftmaschine, umfassend eine als Drehorgan (12) wirksame Antriebswelle, und einer Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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