AT502432A1

AT502432A1 - Vorrichtung zum überprüfen eines drehschwingungsdämpfers

Info

Publication number: AT502432A1
Application number: AT8392005A
Authority: AT
Original assignee: Geislinger Gmbh
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-03-15
Also published as: KR101011846B1; KR20060119788A; AT502432B1; JP4858824B2; CN1865891B; CN1865891A; JP2006322934A; DE102006015867A1

Description


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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überprüfen eines Drehschwingungsdämpfers mit einem an eine Welle anschliessbaren Anschlussteil und einer mit dem Anschlussteil drehelastisch verbundene seismische Drehmasse, wobei die Drehwinkel sowohl des Anschlussteils als auch der seismischem Drehmasse digital gemessen und in einer Rechenstufe zur Ausgabe eines Kennwertes verrechnet werden.
In Antriebssträngen, in denen Drehschwingungen auftreten, wie dies beispielsweise bei Antriebssträngen mit Verbrennungsmotoren der Fall ist, werden Drehschwingungsdämpfer eingesetzt, die die Drehschwingungen und damit die auftretenden Belastungen der Antriebsteile durch Drehwechselspannungen auf ein zulässiges Mass begrenzen.

   Der unbeeinträchtigten Funktion der Schwingungsdämpfer kommt daher in solchen Antriebssträngen eine grosse Bedeutung zu, so dass zumindest in besonderen Fällen die Drehschwingungsdämpfer laufend überwacht werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt (AT 396 633 B), den Verdrehwinkel, also die Amplitude der Drehschwingungen des beispielsweise an eine Kurbelwelle angeflanschten Anschlussteils des Drehschwingungsdämpfers, als Kennwert für die Drehwechselbeanspruchungen des Antriebsstranges zu messen und mit einem vorgegebenen zulässigen Höchstwert zu vergleichen. Darüber hinaus können die gegenseitigen Verdrehungen des Anschlussteils und der seismischen Drehmasse des Drehschwingungsdämpfers zur Überwachung der drehelastischen Verbindung zwischen diesen Teilen überwacht werden.

   Die Messungen der Verdrehwinkel können zwar anhand einer Erfassung digitaler Drehschritte des Anschlussteils und der seismischen Drehmasse des Drehschwingungsdämpfers in einfacher Weise durchgeführt werden, doch lässt sich durch den Vergleich der gemessenen Verdrehwinkel mit vorgegebenen Grenzwerten ein Drehschwingungsdämpfer nicht mit der für manche Einsatzzwecke geforderten Genauigkeit überwachen, weil für eine solche Überwachung die Kenntnis der jeweiligen Torsionssteifigkeit und der Torsionsdämpfung vorauszusetzen ist.

   Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, die Torsionssteifigkeit eines Dreh 
. schwingungsdämpfers aus einer Messung des übertragenen Drehmomentes und des relativen Verdrehwinkels zwischen dem Anschlussteil und der mit diesem Anschlussteil drehelastisch verbundenen seismischen Drehmasse zu errechnen, doch ist es schwierig, die Drehmomentbelastung über Dehnmessstreifen zeitsynchron mit digitalen Drehschritten zu messen.

   Abgesehen davon, ist die Anwendung von Dehnmessstreifen unter Berücksichtigung der notwendigen Signalübertragung bei Drehschwingungsdämpfern nur mit einem erheblichen Aufwand und ausserdem nur beschränkt möglich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überprüfen eines Drehschwingungsdämpfers der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einem vergleichsweise ge[pi]ngen Aufwand die Torsionssteifigkeit und die Torsionsdämpfung des Drehschwingungsdämpfers mit der notwendigen Genauigkeit als Kennwerte für die Überprüfung erfasst werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch,

   dass aus den zeitsynchron gemessenen Drehwinkeln des Anschlussteils und der seismischen Drehmasse einerseits der relative Verdrehwinkel zwischen diesen beiden Teilen und anderseits die Drehwinkelbeschleunigungen der seismischen Drehmasse unter Berücksichtigung allfälliger Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Anschlussteils ermittelt und daraus mit Hilfe des konstruktiv vorgegebenen Massenträgheitsmomentes der seismischen Drehmasse die Torsionssteifigkeit und die Torsionsdämpfung als Kennwerte errechnet und angezeigt werden.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einer ausreichend genauen zeitsynchronen Messung der Drehwinkel des Anschlussteils und der seismischen Drehmasse nicht nur in an sich bekannter Weise der relative Verdrehwinkel zwischen diesen beiden Teilen des Drehschwingungsdämpfers berechnet,

   sondern zusätzlich die jeweilige Drehwinkelbeschleunigung der seismischen Drehmasse bestimmt werden kann, um aus dem bekannten Zusammenhang zwischen der Drehwinkelbeschleunigung und dem Massenträgheitsmoment der seismischen Drehmasse das jeweils wirksame Drehmoment zu berechnen, das in Abhängigkeit von 
I   3 dem im Messzeitpunkt gegebenen Verdrehwinkel zwischen dem Anschlussteil und der seismischen Drehmasse des Drehschwingungsdämpfers zur Berechnung der Torsionssteifigkeit und der Torsionsdämpfung des Drehschwingungsdämpfers in einer Rechenstufe genützt werden kann, die die jeweils berechneten Istwerte dieser Kenngrössen an eine Anzeigeeinrichtung ausgibt.
Da es für die Bestimmung der Torsionssteifigkeit und der Torsionsämpfung auf eine genaue zeitsynchrone Erfassung der Drehwinkel und der davon abhängigen,

   auf die Drehschwingungen bezogenen Winkelgeschwindigkeiten ankommt, müssen entsprechende Einflüsse beispielsweise aufgrund einer Drehzahlsteigerung der Antriebswelle berücksichtigt werden, was anhand einer Frequenzanalyse der Messsignale vorgenommen werden kann, um beispielsweise entsprechende Frequenzen aus den Messsignalen auszufiltern. Die hiefür eingesetzten Filter dürfen jedoch zu keiner Phasenverschiebung der für die Auswertung der Messergebnisse in der Rechenstufe benötigten Signalkomponenten führen.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren zur Überprüfung eines Drehschwingungsdämpfers näher erläutert.

   Es zeigen Fig. 1 eine Überprüfungseinrichtung für einen Drehschwingungsdämpfer in einem schematischen Blockschaltbild und Fig. 2 diese Überprüfungseinrichtung in einer stirnseitigen Ansicht auf den Drehschwingungsdämpfer.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, weist ein Drehschwingungsdämpfer im wesentlichen einen beispielsweise einen an eine Kurbelwelle 1 eines Verbrennungsmotors angeschlossenen Anschlussteil 2 und eine mit diesem Anschlussteil 2 drehelastisch verbundene, seismische Drehmasse 3 auf.

   Die drehelastische Verbindung 4 ist in Form einer Drehfeder angedeutet, kann aber in unterschiedlicher Weise aufgebaut sein, weil es nicht auf die Art der drehelastischen Verbindung 4 des Anschlussteils 2 mit der seismischen Drehmasse 3 ankommt, sondern auf eine weitgehend von der konstruktiven Ausführung des jeweiligen Drehschwingungsdämpfers unabhängige Überprüfung der Funktionssicherheit dieses Drehschwin gungsdämpfers anhand der Torsionssteifigkeit und der Torsionsdämpfung.

   Die Überprüfung dieser Kennwerte eines Drehschwingungsdämpfers kann zur Überwachung seiner Funktionssicherheit selbstverständlich auch während des Einsatzes des Drehschwingungsdämpfers laufend vorgenommen werden.
Diese Unabhängigkeit von der jeweiligen konstruktiven Ausführung des Drehschwingungsdämpfers wird dadurch erreicht, dass lediglich die Drehwinkel des Anschlussteils 2 und der seismischen Drehmasse 3 zeitsynchron mit Hilfe von Gebern
5 erfasst werden, die einen inkrementalen Massstab 6 entlang eines Umlaufkreises des Anschlussteils 2 bzw. der seismischen Drehmasse 3 berührungslos, abtasten.

   Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen lässt, werden diese inkrementalen Massstäbe
6 im Ausführungsbeispiel als radial vorstehende, die Inkremente bestimmenden Zähne 7 gebildet, die beispielsweise induktiv oder optoelektronisch während des Vorbeidrehens des Anschlussteils 2 bzw. der seismischen Drehmasse 3 an den zugehörigen Gebern 5 zur Bestimmung der jeweiligen Drehwinkel und davon abhängig der jeweiligen Winkelgeschwindigkeit abgetastet werden. In einer an die Geber 5 angeschlossenen Rechenstufe 8 wird aus den Messsignalen für die seismische Drehmasse 3 die auf die jeweiligen Drehschwingungen bezogenen Drehwinkelbeschleunigungen mit Hilfe eines vorgegebenen Auswerteprogramms ermittelt, um mit Hilfe dieser Drehwinkelbeschleunigungen und dem vorgegebenen Massenträgheitsmoment der seismischen Drehmasse 3 das wirksame Drehmoment zu bestimmen.

   Da über die Drehwinkel bzw. die Winkelgeschwindigkeiten nicht nur allfällige Drehwinkelbeschleunigungen, sondern auch die relative Verdrehung zwischen dem Anschlussteil 2 und der seismischen Drehmasse 3 erfasst werden können, kann aufgrund des physikalischen Zusammenhangs zwischen dem Drehmoment und dem relativen Verdrehwinkel zwischen dem Anschlussteil 2 und der seismischen Drehmasse 3 die Torsionssteifigkeit und Torsionsdämpfung des Drehschwingungsdämpfers berechnet werden, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass der Verdrehwinkel und das wirksame Drehmoment zeitsynchron erfasst werden. Mit der Torsionssteifigkeit und der Torsionsdämpfung des Drehschwingungsdämpfers werden Kennwerte erhalten, die für eine vorteilhafte Überprüfung des Drehschwingungsdämpfers genützt werden können.

   Zu diesem Zweck ist die Rechenstufe 8 an eine Anzeigeeinrichtung 9 angeschlossen, über die im Bedarfsfall in die Steuerung des Antriebsstranges eingegriffen werden kann.
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Claims

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Patentanwalt Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Spittelwiese 7, A- 020 Linz

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Patentanspruch

Verfahren zum Überprüfen eines Drehschwingungsdämpfers mit einem an eine Welle anschliessbaren Anschlussteil und einer mit dem Anschlussteil drehelastisch verbundene seismische Drehmasse, wobei die Drehwinkel sowohl des Anschlussteils als auch der seismischem Drehmasse digital gemessen und in einer Rechenstufe zur Ausgabe eines Kennwertes verrechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den zeitsynchron gemessenen Drehwinkeln des Anschlussteils (2) und der seismischen Drehmasse (3) einerseits der relative Verdrehwinkel zwischen diesen beiden Teilen (2, 3) und anderseits die Drehwinkelbeschleunigungen der seismischen Drehmasse (3) unter Berücksichtigung allfälliger Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Anschlussteils (2) ermittelt und daraus mit Hilfe des konstruktiv vorgegebenen Massenträgheitsmomentes der seismischen Drehmasse (3)

die Torsionssteifigkeit und die Torsionsdämpfung als Kennwerte errechnet und angezeigt werden.

Linz, am 11. Mai 2005

Geislinger GmbH <EMI ID=6.1>