WO2012065796A1

WO2012065796A1 - Device for actively reducing mechanical oscillation

Info

Publication number: WO2012065796A1
Application number: PCT/EP2011/068082
Authority: WO
Inventors: Mark Mohr; Michael Wechs; Bastian Volpert; Gerhard Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2013-05-16
Also published as: DE102010043952A1

Abstract

The invention relates to a device for actively reducing a mechanical, primary oscillation (4) induced by a drive assembly in a machine structure connected thereto, wherein a counter oscillation (8) is superimposed with the primary oscillation (4) by means of a separate oscillation source (6) connected to the machine structure. The separate oscillation source (6) comprises at least one piston element or the like, which is arranged at a machine structure part that is subjected to the primary oscillation, is driven so as to carry out a lifting motion by means of a cam mechanism (14), and works against a preload of an energy store (16) during an outward stroke. The cam mechanism is also drivingly connected to the drive assembly. The separate oscillation source (6) generates a counter oscillation which is in the opposite direction of the primary oscillation (4). Because the separate oscillation source (6) is also drivingly connected to the drive assembly, the primary oscillation (4) and the counter oscillation (8) always change synchronously relative to each other during a rotational speed change.

Description

Einrichtung zur aktiven Reduzierung einer mechanischen Schwingung Device for actively reducing a mechanical vibration

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur aktiven Reduzierung einer mechanischen Schwingung in einer Maschinenstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . The invention relates to a device for actively reducing a mechanical vibration in a machine structure according to the preamble of patent claim 1.

Es ist bereits ganz allgemein bekannt, primäre Störschwingungen mit einer dieser aktiv überlagerten Gegenschwingung zu kompensieren, die einen der Störschwingung möglichst gleichen oder ähnlichen zeitlichen Verlauf hat und dieser hinsichtlich ihrer Amplitude entgegengesetzt ist. Dazu wird beispielsweise die Störschwingung einer Struktur mittels eines geeigneten Schwingungssensors erfasst, und die Sensorsignale werden dazu verwendet, um eine gesonderte Schwingungsquelle anzusteuern, welche die Gegenschwingung erzeugt und in die Struktur einleitet. Verwendung finden derartige Einrichtungen auch im Automobilbau, beispielsweise um Schwingungen einer Verbrennungskraftmaschine gegenüber der Fahrzeugkarosserie oder Schwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zu kompensieren, wo bisher verwendete Systeme wie Torsionsdämpfer, Zweimassenschwungräder sowie Weiterwicklungen derselben (Zweimassenschwungrad mit Fliehkraftpendel), Kurbelwel- lenstartergeneratoren usw. nicht ausreichen beziehungsweise nicht die gewünschte Schwingungsbandbreite erfassen. It is already generally known to compensate for primary spurious oscillations with one of these actively superimposed counter-oscillation, which has one of the spurious oscillation as far as possible the same or similar temporal course and this is opposite in terms of their amplitude. For this purpose, for example, the spurious vibration of a structure is detected by means of a suitable vibration sensor, and the sensor signals are used to control a separate vibration source, which generates the counter-vibration and initiates the structure. Such devices are also used in the automotive industry, for example to compensate for vibrations of an internal combustion engine relative to the vehicle body or vibrations in the drive train of a motor vehicle, where previously used systems such as torsion damper, dual mass flywheels and windings thereof (dual mass flywheel with centrifugal pendulum), crankshaft starter generators, etc. are not sufficient or do not detect the desired vibration bandwidth.

Aus der DE 41 41 637 A1 ist eine Einrichtung zur aktiven Reduzierung von Schwingungen eines Verbrennungsmotors gegenüber der Karosserie bekannt, bei der die Schwingungen im Bereich eines Motorlagers mittels eines Sensors erfasst werden, wobei mittels der Sensorsignale eine schwingende Spule mit angekoppelter Tilgermasse angesteuert wird, deren Schwingung als Gegenschwingung in das Lager eingeleitet wird. Derartige, insbesondere zur Kompensierung von unregelmäßigen Schwingungen vorgesehene Systeme sind konstruktiv sehr aufwendig und im allgemeinen technisch den steigenden Anforderungen nicht gewachsen, die beispielsweise durch den Trend zur Verringerung der Zylinderzahl von Verbrennungsmotoren bei gleicher Leistung so- wie zu immer stärkerer Aufladung der Zylinder und damit zu höheren Zylinderdrücken entstehen, welche zu einer Verstärkung der Schwingungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen führen. From DE 41 41 637 A1 discloses a device for actively reducing vibrations of an internal combustion engine relative to the body is known in which the vibrations are detected in the region of an engine mount by means of a sensor, wherein by means of the sensor signals an oscillating coil is driven with coupled absorber mass whose Oscillation is introduced as a counter vibration in the camp. Such systems, which are intended in particular to compensate for irregular oscillations, are structurally very complex and in general technically unable to cope with the increasing demands which are made, for example, by the trend for reducing the number of cylinders of internal combustion engines with the same power. How to increase the charge of the cylinder and thus to higher cylinder pressures, which lead to an increase in the vibrations in the drive train of motor vehicles.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die konstruktiv sowie steuerungstechnisch einfach ist, und die in der Lage ist, zumindest regelmäßige Schwingungen beliebiger Stärke effektiv zu unterdrücken bzw. abzuschwächen. Against this background, the invention has for its object to provide a device referred to in the preamble of claim 1, which is structurally and control technology simple, and which is able to effectively suppress or mitigate at least regular oscillations of any strength.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. The solution of this problem arises from the features of the main claim, while advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims can be removed.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere zur Kompensierung regelmäßiger Schwingungen auch eine mittels eines Kurvengetriebes bewegte Masse dienen kann, wenn die Getriebekurve der zu kompensierenden Schwingung entspricht. The invention is based on the finding that, in particular for compensating for regular oscillations, it is also possible to serve a mass moved by means of a cam gear when the gear curve corresponds to the oscillation to be compensated.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Einrichtung zur aktiven Reduzierung einer mechanischen, durch ein Antriebsaggregat in eine mit diesem verbundene Maschinenstruktur eingeleiteten primären Schwingung, wobei der Schwingung mittels einer gesonderten, mit der Maschinenstruktur verbundenen Schwingungsquelle eine Gegenschwingung überlagert wird. Accordingly, the invention is based on a device for active reduction of a mechanical, introduced by a drive unit in a connected thereto machine structure primary vibration, wherein the vibration is superimposed by means of a separate, connected to the machine structure vibration source counter-vibration.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass die gesonderte Schwingungsquelle wenigstens ein an einem der primären Schwingung unterworfenen Teil der Maschinenanordnung angeordnetes, mittels eines Kurvengetriebes zu einer Hubbewegung angetriebenes, bei einem Auswärtshub gegen eine Vorspannung eines Energiespeichers arbeitendes Kolbenelement oder dergleichen umfasst, wobei das Kurvengetriebe mit dem Antriebsaggregat antriebsverbunden ist. Unter dem Begriff "Kolbenelement oder dergleichen" wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung ein beliebiges, von dem Kurvengetriebe zu seiner Hubbewegung angetriebenes Bauelement verstanden, welches in der Lage ist, bei einer hier als Auswärtshub bezeichneten Hubbewegung Energie an einen beliebigen Energiespeicher abzugeben, dessen Eigenschaften Einfluss auf die Form der erzeugten Gegenschwingung haben, wie noch dargelegt wird. To achieve the object, it is provided that the separate vibration source comprises at least one arranged on one of the primary vibration part of the machine assembly, driven by a cam gear to a lifting movement, working at a Auswärtshub against a bias of an energy storage piston element or the like, wherein the Cam mechanism is drive-connected to the drive unit. In the context of this invention, the term "piston element or the like" is understood to mean any component driven by the cam mechanism for its stroke movement, which is capable of delivering energy to any energy store whose influence influences the characteristics of a stroke movement referred to here as an outward stroke to the shape of the generated counter-vibration, as will be explained.

Durch die Anordnung der gesonderten Schwingungsquelle an einem der primären Schwingung unterworfenen Teil der Maschinenanordnung wird die Gegenschwingung direkt in die Maschinenanordnung eingeleitet. Da die gesonderte Schwingungsquelle auch mit dem die primäre Schwingung erzeugenden Antriebsaggregat antriebsverbunden ist, ändern sich die Primärschwingung einerseits und die Gegenschwingung andererseits stets gleichsinnig bei einer Drehzahländerung des Antriebsaggregates, so dass zumindest für ein bestimmtes Drehzahlband eine vollständige oder zumindest partielle Tilgung der Schwingungen gewährleistet ist. The arrangement of the separate vibration source on one of the primary vibration subjected part of the machine assembly, the counter-vibration is introduced directly into the machine assembly. Since the separate vibration source is also drivingly connected to the drive generating the primary vibration, the primary vibration on the one hand and the counter-vibration on the other hand always change in the same direction at a speed change of the drive unit, so that at least for a particular speed range complete or at least partial eradication of the vibrations is guaranteed.

Durch Installation einer oder mehrerer derartiger Schwingungsquellen lässt sich der exakte Verlauf der primären Schwingung nachbilden. Die Frequenz der Gegenschwingung ist abhängig von der Drehzahl und von der Ausbildung der Getriebekurven. Die Auslöschung der primären Schwingung wird durch eine Überlagerung der Gegenschwingung erreicht. Die Amplitude der Gegenschwingung kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise durch Änderung der Vorspannung des jeweiligen Energiespeichers verändert werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zu diesem Zweck auch der Hub des Kolbenelementes oder dergleichen verstellbar ist. Auch kann eine vollständige Abschaltung der Gegenschwingung vorgenommen werden, beispielsweise um den Start des Verbrennungsmotors zu erleichtern. By installing one or more such vibration sources, the exact course of the primary vibration can be simulated. The frequency of the countervibration depends on the speed and the formation of the transmission curves. The extinction of the primary vibration is achieved by a superposition of the countervibration. The amplitude of the countervibration can be changed according to a preferred embodiment of the invention, for example, by changing the bias of the respective energy storage. According to a further embodiment of the invention it is provided that for this purpose, the stroke of the piston element or the like is adjustable. Also, a complete shutdown of the countervibration can be made, for example, to facilitate the start of the engine.

Aus der DE 10 2009 038 189 A1 ist zwar schon ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei welchem über von einem gesonderten Antriebsaggregat angetriebene Kurvenscheiben mehrere Energiespeicher drehwinkelabhängig gespannt bzw. entspannt werden. Dabei kann die Vorspannung der Energiespeicher von außen verändert und damit an bestimmte Betriebsbedingungen angepasst werden. Dieser bekannte Dämpfer beruht jedoch auf dem Prinzip, dass bei einem ungleichförmigen Antrieb (z.B. durch einen Kolbenmotor) beim Arbeitstakt Energie gespeichert und bei Ansaugtakt wieder abgegeben wird, womit eine Glättung des Antriebsmomentes erreicht wird. Demnach arbeitet dieser bekannte Dämpfer also nicht nach dem Prinzip einer Schwingungsauslöschung durch eine Gegenschwingung. Although a torsional vibration damper is known from DE 10 2009 038 189 A1, in which of a separate drive unit driven cams several energy storage depending on the angle of rotation can be stretched or relaxed. In this case, the bias of the energy storage can be changed from the outside and thus adapted to certain operating conditions. However, this known damper is based on the principle that is stored in a non-uniform drive (eg by a piston engine) during the power stroke and discharged again in the intake stroke, whereby a smoothing of the drive torque is achieved. Accordingly, this known damper does not work according to the principle of vibration cancellation by a counter-vibration.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Energiespeicher als hydropneumatischer Speicher mit einem von dem Kolbenelement oder dergleichen beaufschlagten Hydraulikfluidvolumen und einem von diesem mittels einer Membran oder dergleichen abgetrennten Gasvolumen ausgebildet ist. Der Druck im Gasvolumen bestimmt die Vorspannung des Energiespeichers. Der Innendruck des Gasvolumens ist gemäß der Erfindung einstellbar, so dass die Vorspannung des Energiespeichers veränderbar ist. A preferred further embodiment of the invention provides that the energy accumulator is designed as a hydropneumatic accumulator with a hydraulic fluid volume acted upon by the piston element or the like and a gas volume separated therefrom by means of a membrane or the like. The pressure in the gas volume determines the bias of the energy storage. The internal pressure of the gas volume is adjustable according to the invention, so that the bias of the energy storage is variable.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Hydrau- likfluid ein Hydraulikol vorgesehen ist, und dass dieses Hydraulikolvolumen mit einem oder mehreren Hydraulikolverbrauchern verbunden ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße gesonderte Schwingungsquelle gleichzeitig für eine Ölversorgung der Maschinenstruktur, d.h. beispielsweise für eine Drucköl- oder Schmierölversorgung verwendet werden. Damit können sich herkömmliche, für diesen Zweck normalerweise vorgesehene Einrichtungen wie beispielsweise Zahnradpumpen, Flügelzellenpumpen, Nockenpumpen und dergleichen erübrigen. A further embodiment of the invention provides that a hydraulic oil is provided as the hydraulic fluid, and that this hydraulic fluid volume is connected to one or more hydraulic oil consumers. In this way, the separate vibration source according to the invention can be used simultaneously for an oil supply of the machine structure, i. be used for example for a pressurized oil or lubricating oil supply. Thus, conventional, normally provided for this purpose devices such as gear pumps, vane pumps, cam pumps and the like may be unnecessary.

Gemäß einer anderen, baulich besonders einfachen Weiterbildung der Erfindung ist der Energiespeicher eine mechanische Feder, deren Vorspannung verändert werden kann. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Energiespeicher einen elektrischen Linearmotor-Lineargenerator mit einem durch das Kolbenelement oder dergleichen gebildeten beweglichen Anker und einem damit zusammenwirkenden Stator sowie einen damit verbundenen elektrischen Kondensator umfasst. Dieser Kondensator stellt den eigentlichen Energiespeicher dar, welcher von dem Linearmotor-Lineargenerator im Generatorbetrieb aufgeladen wird. Die Vorspannung des Energiespeichers entspricht dem jeweiligen Ladezustand des Kondensators. According to another, structurally particularly simple embodiment of the invention, the energy store is a mechanical spring whose bias can be changed. Another embodiment of the invention provides that the energy store comprises an electric linear motor linear generator with a movable armature formed by the piston element or the like and a stator cooperating therewith, as well as an electrical capacitor connected thereto. This capacitor represents the actual energy storage, which is charged by the linear motor linear generator in the generator mode. The bias of the energy storage corresponds to the respective state of charge of the capacitor.

Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Weiterbildung ist der Energiespeicher durch ein magnetisches Feld zwischen einem durch das Kolbenelement oder dergleichen gebildeten beweglichen Magneten und einem diesem gegenüber fest angeordneten Magneten gleicher Polausrichtung gebildet. Die Vorspannung dieses Energiespeichers entspricht der jeweiligen abstoßenden Kraft der beiden Magneten. Um die Vorspannung ändern zu können, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einer der Magneten als Elektromagnet mit veränderlicher Magnetfeldstärke ausgebildet. According to another embodiment of the invention, the energy storage is formed by a magnetic field between a movable magnet formed by the piston member or the like and a fixed magnet opposite same polar orientation. The bias of this energy storage corresponds to the respective repulsive force of the two magnets. In order to change the bias, according to a further embodiment of the invention, at least one of the magnets is designed as an electromagnet with variable magnetic field strength.

Das Kurvengetriebe, über welches das jeweilige Kolbenelement oder dergleichen betätigt wird, umfasst gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einen der gewünschten Gegenschwingung entsprechend geformten, mit dem Antriebsaggregat antriebsverbundenen Nocken und ein damit zusammenwirkendes, mit dem Kolbenelement oder dergleichen verbundenes Nockenfolgerelement. Die vom Energiespeicher aufgebrachte Vorspannung stellt sicher, dass der Nockenfolger in Anlage am Nocken gehalten wird. The cam mechanism via which the respective piston element or the like is actuated comprises, according to a preferred embodiment of the invention, a cam correspondingly shaped to the desired countershaft and drive-connected with the drive unit and a cam follower element cooperating therewith and connected to the piston element or the like. The bias applied by the energy storage ensures that the cam follower is held in contact with the cam.

Um eine bessere Anpassung der Gegenschwingung an die primäre Schwingung zu ermöglichen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kontur der Nocken veränderbar ist. Diese Veränderung kann entweder stufenlos durch eine Veränderung der Form des Nockens selbst oder gestuft durch Umschalten zwischen Nocken unterschiedlicher Kontur erfolgen. Bei allen erwähnten Bauformen kann die Einrichtung zur Erzeu- gung einer Gegenschwingung abschaltbar ausgebildet sein, so dass keine Gegenschwingung auf das von der primären Schwingung unterworfenen Teil der Maschinenstruktur übertragen wird. In order to allow a better adaptation of the counter-vibration to the primary vibration, it is provided according to a further embodiment of the invention that the contour of the cam is variable. This change can be made either steplessly by changing the shape of the cam itself or stepped by switching between cams of different contour. In all the types mentioned, the means for producing be formed switched off a counter-vibration, so that no counter-vibration is transmitted to the subject of the primary vibration part of the machine structure.

Bevorzugt kann die Amplitude der Gegenschwingung in Abhängigkeit von der Last, die auf das der primären Schwingung unterworfenen Teil der Maschinenstruktur wirkt, erzeugt werden. Dadurch kann die Gegenschwingung der Last angepasst werden. Die Last kann dabei zum Beispiel anhand der Verschiebung zweier Massen detektiert werden, die über ein Federmittel miteinander verbunden sind. Solche zwei Massen könnten zum Beispiel von einem Zweimassenschwungrad umfasst sein. Ein Sensor kann diese Verschiebung detektieren und entsprechend zum Beispiel über einen Stellmotor oder dergleichen den Energiespeicher entsprechend anpassen. So kann ein Federelement entsprechend vorgespannt werden, der Druck eines Hydraulikfluidvolumens oder Gasvolumens entsprechend verändert werden, aber auch ein Kondensator vorgeladen werden. Auch ist es möglich als Sensoren Drucksensoren, wie Piezoelemente zu verwenden, die den übertragenen Druck detektieren. Preferably, the amplitude of the countervibration may be generated in dependence on the load acting on the part of the machine structure subjected to the primary vibration. As a result, the countervibration of the load can be adjusted. The load can be detected, for example, based on the displacement of two masses, which are connected to each other via a spring means. For example, such two masses could be comprised of a dual mass flywheel. A sensor can detect this shift and adjust the energy store accordingly, for example, via a servomotor or the like. Thus, a spring element can be biased accordingly, the pressure of a hydraulic fluid volume or volume of gas to be changed accordingly, but also a capacitor are pre-charged. It is also possible as sensors to use pressure sensors, such as piezoelectric elements, which detect the transmitted pressure.

Die Erfindung lässt sich anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt The invention can be further explained with reference to several embodiments. For this purpose, the description is accompanied by a drawing. In this shows

Fig. 1 schematisch in Diagrammen den Vorgang einer Schwingungsunterdrückung, 1 is a schematic diagram of the process of vibration suppression,

Fig. 2 schematisch eine Schwingungsquelle zur Erzeugung einer Gegenschwingung mit einem hydropneumatischen Energiespeicher, 2 schematically shows a vibration source for generating a counter-vibration with a hydropneumatic energy storage,

Fig. 3 schematisch eine Schwingungsquelle mit einer mechanischen Fig. 3 shows schematically a vibration source with a mechanical

Schraubenfeder als Energiespeicher, Fig. 4 schematisch eine Schwingungsquelle mit einer mechanischen Spiralfeder als Energiespeicher, Coil spring as energy storage, 4 shows schematically a vibration source with a mechanical spiral spring as energy storage,

Fig. 5 schematisch eine Schwingungsquelle mit einem elektrischen Fig. 5 shows schematically a vibration source with an electrical

Linearmotor/-generator und einem Kondensator als Energiespeicher, und Linear motor / generator and a capacitor as energy storage, and

Fig. 6 schematisch eine Schwingungsquelle mit einem zwischen zwei gleichpoligen Magneten gebildeten Magnetfeld als Energiespeicher. Fig. 6 shows schematically a vibration source with a magnetic field formed between two homopolar magnets as energy storage.

Die Fig. 1 zeigt auf ihrer linken Seite ein Diagramm 2, in welchem der Verlauf einer in eine Maschinenstruktur, beispielsweise in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingeleiteten primären Schwingung 4 über der Zeit t bzw. dem Phasenwinkel φ aufgetragen ist. 1 shows on its left side a diagram 2 in which the course of a primary vibration 4 introduced into a machine structure, for example into the drive train of a motor vehicle, is plotted over the time t or the phase angle φ.

An einem der primären Schwingung 4 unterworfenen Teil der Maschinenstruktur ist eine gesonderte Schwingungsquelle 6 angeordnet, die in der Lage ist, eine der primären Schwingung 4 entgegengesetzte Gegenschwingung 8 zu erzeugen, die direkt in die Maschinenstruktur eingeleitet wird und die primäre Schwingung 4 aufhebt, wie in dem in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellten Diagramm 10 durch die vollständig geglättete Linie 12 dargestellt ist. Disposed on a part of the machine structure subjected to the primary vibration 4 is a separate vibration source 6 capable of producing a counter vibration 8 opposed to the primary vibration 4, which is introduced directly into the machine structure and releases the primary vibration 4, as in FIG the diagram 10 shown on the right side in FIG. 1 by the fully smoothed line 12 is shown.

Die Schwingungsquelle 6 umfasst ein vorzugsweise als Nockenantrieb ausgebildetes mechanisches Kurvengetriebe 14, welches ein Kolbenelement oder dergleichen zu einer Hubbewegung antreibt, wobei das Kolbenelement oder dergleichen bei einem Auswärtshub gegen eine Vorspannung eines Energiespeichers 16 arbeitet, wie noch im einzelnen dargelegt wird. The oscillation source 6 comprises a mechanical cam mechanism 14 preferably designed as a cam drive, which drives a piston element or the like to a lifting movement, wherein the piston element or the like works in an outward stroke against a bias voltage of an energy accumulator 16, as will be explained in detail.

Das Kurvengetriebe 14 ist vorzugsweise auch mit dem Antriebsaggregat antriebsverbunden, welches die primäre Schwingung induziert, so dass die pri- märe Schwingung 4 und die Gegenschwingung 8 immer zueinander synchronisiert sind. The cam mechanism 14 is preferably also drive-connected to the drive unit, which induces the primary oscillation, so that the primary 4 vibration and the counter-vibration 8 are always synchronized with each other.

Unter dem Begriff "Kolbenelement oder dergleichen" wird im folgenden ein beliebiges, von dem Kurvengetriebe zu einer Hubbewegung angetriebenes Bauelement verstanden, welches bei einer als Auswärtshub bezeichneten Bewegung Energie an einen Energiespeicher abgibt, wodurch die gewünschte Gegenschwingung erzeugt wird. The term "piston element or the like" is in the following any, driven by the cam gear to a lifting movement device understood, which emits energy at a designated as Auswärtshub move energy to an energy storage, whereby the desired backlash is generated.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Energiespeicher als hydropneumatischer Speicher 18 mit einem von einem Kolbenelement 20 beaufschlagten Hydraulikfluidvolumen 22 und einem von diesem mittels einer Membran 24 getrennten Gasvolumen 26 ausgebildet ist. Als Hydraulikfluidvolumen ist im vorliegenden Fall Öl vorgesehen. Beim Auswärtshub des Kolbenelementes 20, d.h. in Fig. 2 bei dessen Bewegung nach oben, wird über das inkompressible Ölvolumen 22 und die Membran 24 das unter einem Vorspannungsdruck stehende Gasvolumen 26 in Abhängigkeit von der Form des das Kolbenelement 20 bewegenden Nockens 28 die Druckenergie im Gas 26 erhöht und das mit dem Kolbenelement 20 verbundene Nockenfolgerelement 30 in Anlage am Nocken 28 gehalten. Gleichzeitig wird die gewünschte Gegenschwingung erzeugt und die Maschinenstruktur eingeleitet. 2 shows an exemplary embodiment in which the energy store is designed as a hydropneumatic accumulator 18 with a hydraulic fluid volume 22 acted on by a piston element 20 and a gas volume 26 separated from it by a membrane 24. As hydraulic fluid volume oil is provided in the present case. In the outward stroke of the piston member 20, i. in Fig. 2 in its upward movement, the pressure energy in the gas 26 is increased via the incompressible oil volume 22 and the membrane 24 under a bias pressure gas volume 26 in response to the shape of the piston member 20 moving cam 28 and that with the piston member 20 connected cam follower element 30 held in contact with the cam 28. At the same time, the desired countervibration is generated and the machine structure is initiated.

Die Druckvorspannung im Gasvolumen 26 kann über ein an einen nicht dargestellten Gasdruckbehälter oder dergleichen angeschlossenes Steuerventil 32 variiert werden. The pressure bias in the gas volume 26 can be varied via a control valve 32 connected to a gas pressure vessel, not shown, or the like.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung bietet zusätzlich die Möglichkeit, durch Abzweigung eines Ölstroms vom Hydraulikfluidvolumen 22 einen Hydraulikfluidverbraucher 34 mit einem gewünschten Öldruck oder Ölvolumen zu versorgen. Hierzu sind ausgehend von dem hydropneuma- tischen Speicher 18 eine Ölleitung, ein nicht weiter bezeichnetes Schaltventil und ein gasdruckbelasteter Ölspeicher vorhanden. Fig. 3 zeigt eine Anordnung ähnlich der von Fig. 2, wobei jedoch der Energiespeicher eine mechanische Feder 36 ist, die durch das Kolbenelement 38 bei dessen Auswärtshub zusammengedrückt wird. Die Wirkung der als Schraubenfeder ausgebildete mechanische Feder 36 kann durch einen an der dem Kolbenelement 38 entgegengesetzten Seite angeordneten Kolben 40 variiert werden, der seinerseits über ein an eine Hydraulikfluidpumpe 42 angeschlossenes Steuerventil 44 hinsichtlich seiner Position hydraulisch verstellt werden kann. The embodiment of the invention shown in FIG. 2 additionally offers the possibility of supplying a hydraulic fluid consumer 34 with a desired oil pressure or oil volume by branching off an oil flow from the hydraulic fluid volume 22. For this purpose, starting from the hydropneumatic accumulator 18, an oil line, a switching valve (not further described) and a gas pressure-loaded oil reservoir are present. Fig. 3 shows an arrangement similar to that of Fig. 2, but wherein the energy storage is a mechanical spring 36 which is compressed by the piston member 38 in its Auswärtshub. The action of the mechanical spring 36 designed as a helical spring can be varied by means of a piston 40 arranged on the side opposite the piston element 38, which in turn can be hydraulically adjusted with respect to its position via a control valve 44 connected to a hydraulic fluid pump 42.

Dabei kann die Hydraulikfluidpumpe 42 und/oder das Steuerventil 44 in Abhängigkeit von der Last, die am Kolbenelement 28 oder einem damit verbundenen Bauteil anliegt, gesteuert werden. So ist mit dem Kolbenelement 28 ein elastisches Element drehfest verbunden, welches die Kraft auf ein weiteres starres Element überträgt. Mit zunehmender Last verschieben sich das starre Element bezüglich dem Kolbenelement 28. Diese Verschiebung wird von einem Sensor erfasst und dem Steuergerät des Steuerventils 44 und/oder der Hydraulikpumpe 42 weitergeleitet. In this case, the hydraulic fluid pump 42 and / or the control valve 44 in response to the load applied to the piston member 28 or a component connected thereto, are controlled. Thus, with the piston member 28, an elastic member rotatably connected, which transmits the force to another rigid element. With increasing load, the rigid element with respect to the piston element 28 move. This shift is detected by a sensor and forwarded to the control unit of the control valve 44 and / or the hydraulic pump 42.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Energiespeicher 46 auch eine mechanische Feder ist, die in diesem Fall jedoch als eine Spiralfeder 48 ausgebildet ist. Die Spiralfeder 48 ist dabei radial innerhalb der Nockenkontur der Nocken 50 angeordnet. Der drehende Nocken 50 verstellt ein in diesem Fall als Zahnstange ausgebildetes Kolbenelement 52 zu einer Hubbewegung, das seinerseits eine Kurbelschwingenanordnung 54 antreibt, deren mit der Spiralfeder 48 verbundener Endlenker 56 diese periodisch spannt. Eine Veränderung der Federvorspannung kann beispielsweise durch Verlagerung des Anlenkpunktes 57 der Spiralfeder 48 am Endlenker 56 erreicht werden. 4 shows an exemplary embodiment in which the energy store 46 is also a mechanical spring, which in this case, however, is designed as a helical spring 48. The coil spring 48 is arranged radially within the cam contour of the cam 50. The rotating cam 50 displaces a piston element 52, which in this case is designed as a toothed rack, into a lifting movement, which in turn drives a crank rocker assembly 54 whose end link 56, which is connected to the spiral spring 48, periodically tensions it. A change in the spring preload can be achieved, for example, by displacement of the articulation point 57 of the coil spring 48 on the end link 56.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Energiespeicher einen elektrischen Linearmotor-Lineargenerator mit einem ein Kolbenelement 58 bildenden beweglichen Anker und einen damit zusammenwirkenden Stator 60 sowie einen damit verbundenen elektrischen Kondensator 62 um- fasst. Die bei der Hubbewegung des Ankers 58 erzeugte elektrische Energie wird im Kondensator 62 gespeichert und wieder freigegeben. Der Anker 58 wird in der anhand der Figuren 1 bis 4 schon beschriebenen Weise mittels eines drehenden Nockens 64 zu seiner Hubbewegung angetrieben. Fig. 5 shows an embodiment in which the energy storage a linear electric motor linear generator with a piston member 58 forming a movable armature and a cooperating Stator 60 and an associated electrical capacitor 62 summarized. The electrical energy generated during the lifting movement of the armature 58 is stored in the capacitor 62 and released again. The armature 58 is driven in the manner already described with reference to Figures 1 to 4 by means of a rotating cam 64 to its lifting movement.

In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher durch ein magnetisches Feld zwischen einem das Kolbenelement 66 bildenden beweglichen Magneten und einem diesem gegenüber fest angeordneten Magneten 68 gleicher, im vorliegenden Fall positiver Polausrichtung gebildet. Der bewegliche Magnet 66 wir über einen drehenden Nocken 70 zu seiner Hubbewegung angetrieben. Bei der Annäherung der beiden Magneten 66, 68 verstärkt sich das dazwischen befindliche magnetische Feld und damit die in diesem Energiespeicher gespeicherte Energie. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, the energy store is formed by a magnetic field between a movable magnet forming the piston element 66 and a magnet 68 which is fixedly arranged opposite this and has the same positive pole orientation in the present case. The movable magnet 66 is driven via a rotating cam 70 to its lifting movement. As the two magnets 66, 68 approach, the magnetic field located between them and thus the energy stored in this energy storage increases.

Wenigstens einer der Magneten kann als Elektromagnet mit veränderbarer Magnetfeldstärke ausgebildet sein, so dass auf diese Weise die Vorspannung des Energiespeichers verändert werden kann. At least one of the magnets may be designed as an electromagnet with a variable magnetic field strength, so that in this way the bias of the energy storage can be changed.

In den Ausführungsbeispielen sind mögliche Ausgestaltungen beschrieben worden, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In the embodiments, possible embodiments have been described, to which the invention is not limited.

Beispielsweise können die Kurvengetriebe direkt im Kraftfluss zwischen dem Antriebsaggregat und der Maschinenstruktur oder auch parallel zum Kraftfluss angeordnet sein. Bei einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges besteht die Möglichkeit einer Anordnung beispielsweise primärseitig oder sekundärsei- tig an einem Zweimassenschwungrad, zwischen einem Zweimassenschwungrad und einem Getriebe, am Getriebe oder innerhalb desselben, am oder im Steuertrieb der Brennkraftmaschine, an der Nockenwelle oder der Kurbelwelle oder dergleichen. Der Antrieb des Kurvengetriebes kann direkt von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, der Getriebeeingangswelle oder indirekt über Zahnräder, Kette oder Riemen erfolgen. For example, the cam gear can be arranged directly in the power flow between the drive unit and the machine structure or parallel to the power flow. In a drive train of a motor vehicle, there is the possibility of arranging, for example, on the primary side or on the secondary side on a dual mass flywheel, between a dual mass flywheel and a transmission, on or within the transmission, on or in the control drive of the internal combustion engine, on the camshaft or the crankshaft or the like. The drive of the cam gear can be done directly from the crankshaft of the engine, the transmission input shaft or indirectly via gears, chain or belt.

Der Energiespeicher könnte abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen auch eine elektrische Batterie, eine galvanische Zelle, eine Redox-Flow-Zelle, eine Schwungmasse, ein Wärmespeicher oder dergleichen sein. The energy store could deviate from the illustrated embodiments, an electric battery, a galvanic cell, a redox flow cell, a flywheel, a heat storage or the like.

Als zu speichernde Energie kommen z.B. auch ein chemisches Potential, eine kinetische Energie, eine potentielle Energie oder dergleichen in Frage. As energy to be stored, e.g. also a chemical potential, a kinetic energy, a potential energy or the like in question.

Das Kurvengetriebe kann mittels eines Phasenverstellers (Nockenwel- lenversteller), eines Planetengetriebes, eines hydrostatischen oder eines Reibrad- oder Umschlingungsgetriebes geregelt oder zu- und abgekuppelt werden. The cam gear can be regulated or connected and disconnected by means of a phase adjuster (cam phaser), a planetary gear, a hydrostatic or a friction wheel or belt drive.

Die Nockenform kann außer in Umfangsrichtung auch in Tiefenrichtung variieren, die vom Nocken angeregte Bewegung kann beispielsweise radial, tangential oder axial sein. The cam shape can also vary in the direction of the depth in the circumferential direction, the movement excited by the cam can be, for example, radial, tangential or axial.

Bezuqszeichen Diagramm Indicator diagram

Primäre Schwingung Primary vibration

Schwingungsquelle vibration source

Gegenschwingung counteroscillation

Diagramm diagram

Linie line

Mechanisches Kurvengetriebe Mechanical cam gear

Energiespeicher energy storage

Hydropneumatischer Speicher Hydropneumatic storage

Kolbenelement piston element

Hydraulikfluidvolumen Hydraulic fluid volume

Membran membrane

Gasvolumen gas volume

Nocken cam

Nockenfolgerelement Cam follower element

Steuerventil control valve

Hydraulikfluidverbraucher Hydraulic fluid consumer

Mechanische Feder Mechanical spring

Kolbenelement piston element

Kolben piston

Hydraulikfluidpumpe Hydraulic fluid pump

Steuerventil control valve

Energie energy

Spiralfeder spiral spring

Nocken cam

Kolbenelement, Zahnstange Piston element, rack

Kurbelschwingenanordnung Crank rocker arrangement

Endlenker Endlenker

Anlenkpunkt articulation

Kolbenelement; Anker 60 Stator Piston element; anchor 60 stator

62 Kondensator 62 capacitor

64 Nocken 64 cams

66 Kolbenelement, beweglicher Magnet 66 piston element, movable magnet

68 Fester Magnet 68 Fixed magnet

70 Nocken 70 cams

t Zeit t time

φ Phasenwinkel φ phase angle

Claims

claims

1 . Device for the active reduction of a mechanical, introduced by a drive unit in a connected thereto machine structure primary vibration (4), wherein the vibration (4) by means of a separate, connected to the machine structure vibration source (6) is superimposed on a counter-vibration (8) in that the separate oscillation source (6) has at least one part of the machine structure arranged on one of the primary oscillations (4) driven by a cam mechanism (14) to move in a reciprocating manner against a bias of an energy accumulator (16) the like, wherein the cam gear (14) is drive-connected to the drive unit.

2. Device according to claim 1, characterized in that the stroke of the piston element or the like is adjustable.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the piston element or the like counteracting bias of the energy store (16) is adjustable.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy storage as hydropneumatic memory (18) with one of the piston member (20) or the like acted hydraulic fluid volume (22) and one of this by means of a membrane (24) or the like separated gas volume (26) is formed.

5. Device according to claim 4, characterized in that the internal pressure of the gas volume (26) is adjustable.

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that as hydraulic fluid, a hydraulic oil is provided, and that the Hydraulikölvo- lumen is connected to a Hydraulikölverbraucher 34.

7. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy store is a mechanical spring (36).

8. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy store an electric linear motor linear generator with a by the piston member (58) or the like formed movable armature and a cooperating stator (60) and an associated electrical capacitor ( 62).

9. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy storage is formed by a magnetic field between a by the piston member (66) or the like formed movable magnet and a fixed magnet opposite this (68) the same polar orientation.

10. Device according to claim 9, characterized in that at least one of the magnets (66, 68) is designed as an electromagnet with variable magnetic field strength.

1 1. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cam gear one of the desired counter vibration correspondingly shaped, drive-connected to the drive cam (28) and a cooperating, with the piston member (20) or the like connected cam follower element (30).

12. Device according to claim 1 1, characterized in that the contour of the cam (28) is variable.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the bias of the energy storage in dependence of the load, which acts on a one of a primary vibration (4) subjected to part of the machine structure, is variable.

14. Device according to claim 13, characterized in that the device comprises a length sensor which determines the load based on the rotation of a dual mass flywheel.

15. Device according to claim 13, characterized in that the device comprises a pressure sensor, such as a piezo element, which determines the load on the basis of the transmitted pressure.