CN107110289A - 用于施加转矩到轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的促动器系统和相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种促动器系统(1)，其用于施加转矩到机器、尤其是往复式发动机的轴(2)上，其包括a)至少一个用于施加转矩的促动器装置(19)，b)至少一个与轴(2)耦合的可旋转的震动质量块(4)。C)所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块和轴(2)之间施加转矩到轴(2)上。本发明还涉及一种用于利用促动器系统主动缓冲轴(2)的旋转振动的对应方法。

Description

用于施加转矩到轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的促动器 系统和相应的方法
技术领域
本发明涉及一种促动器系统，其用于施加转矩到机器的轴、尤其是往复式发动机的曲轴上。本发明也涉及一种相应的方法。
背景技术
机器的轴、例如往复式发动机的曲轴基于间歇的驱动力矩而具有旋转不均匀性，其作为旋转振动或扭转振动已知。
这样的旋转振动可以通过被动的系统、例如具有飞轮齿圈的旋转振动缓冲器(利用粘性介质的所谓的Visco缓冲器)减小。对此，文献EP 1266152B1、US 6,026,709A、US 5,637,041A给出示例。
DE10 2010 046 849 B4说明一种对在细长连续体中的振动、特别是深钻链中的扭转振动进行的基于传感器的调节。给出借助两个测量点对运行的轴的计算理论。
包括促动器的用于减振的另外的主动系统由DE 195 32 129 A1和DE 103 04 559A1已知。在最后提到的文献中，促动器作用到车辆的传动系的变速器上，该变速器通过双质量块飞轮连接于往复式发动机的曲轴下游。但基于双质量块飞轮的解耦作用而不能实现曲轴振动的振动减少或激励。
WO 2014/118245 A1说明一种利用促动器的用于减振的主动系统。WO 2014/118245 A1的轴是往复式发动机的曲轴，其具有前端和输出端。往复式发动机例如可以是柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机并且用于不同目的，例如作为车辆驱动装置。所述曲轴可以(优选在输出端上)具有飞轮、例如双质量块飞轮，例如车辆的传动系连接于所述飞轮下游，所述传动系具有传动机构。
向内燃机的轴上的转矩施加在机器起动时通常借助起动器进行。在车辆的混合型机器中，混合型机器的电动机也可以使用于此。为了制动，该电动机可以切换到发电机运行中，电动机然后作为发电机产生电能。
一直需要有效的缓冲装置，以便不仅延长经受振动的部件的使用寿命，而且也同时降低维修费用。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于施加转矩到机器的轴上的改善的促动器系统和改善的方法。
该任务通过具有权利要求1的特征的促动器系统和通过具有权利要求25的特征的方法解决。
据此，用于施加转矩到机器、尤其是往复式发动机的轴上的按照本发明的促动器系统具有包括a)至少一个用于施加转矩的促动器装置，和b)至少一个与轴耦合的可旋转的震动质量块，c)其中，所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和轴之间施加转矩。
“震动”质量块是物理质量块，其在这里在其例如作为飞轮齿圈、布置结构和耦合装置的构成方面成为由振动测量技术已知的“震动”质量块。在此，所述震动质量块作为飞轮或/和飞轮齿圈与可旋转的主体、在这里轴连接并且与其以相同转速旋转。这样的震动质量块的惯性矩I在客车中处于例如0.01至0.5kgm2的范围中，在商用车中处于例如0.1至3kgm2的范围中，在静止的机器(EPG)中处于例如3至100kgm2的范围中并且在大的二冲程内燃机中处于例如100至35000kgm2的范围中。震动质量块关于轴形成几乎绝对的参考系，相对于所述参考系，与轴的例如由旋转振动造成的转速差通过轴驱动装置、例如往复式发动机造成。因此优选的是，往复式发动机的曲轴的轴和所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和往复式发动机的曲轴之间施加转矩。
一起旋转的震动质量块的优点在于轴和震动质量块之间的小的相对速度。换句话说，轴和震动质量块之间的相对速度只由旋转振动造成，该旋转振动叠加于轴和震动质量块的一致旋转。术语“速度”在这里理解为旋转速度。
用于尤其是利用按照本发明的促动器系统施加转矩到机器的轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的按照本发明的方法包括如下方法步骤(S1)：检测转矩要求；(S2)借助检测的转矩要求确定用于所述至少一个电机的操控数据；和(S3)通过操控所述至少一个电机来驱动所述至少一个促动器装置以便施加转矩到轴上。
按照本发明的促动器装置特别适合用于缓冲轴的旋转振动，其中，按照本发明的方法用于主动地缓冲机器的轴的旋转振动，在方法步骤(S1)中规定：利用所述至少一个测量装置检测轴的旋转振动信息，在方法步骤(S2)中规定：借助检测的输入数据确定用于所述至少一个电机的操控数据，并且在方法步骤(S3)中规定：通过操控所述至少一个电机来驱动所述至少一个促动器装置以便主动缓冲轴的旋转振动。
以这种方式，按照本发明的促动器装置具有显著的优点，即，其在施加转矩到轴上方面可以结合不同应用。因此，转矩施加可以用于加速过程(例如配置给该轴的发动机的起动过程)、用于制动过程和用于缓冲轴的旋转振动。
在另一种实施方式中，促动器系统构成用于施加交变的转矩到轴上。术语“交变的转矩”如下理解。
在交变的转矩中，转矩的变化横越零线从正值到负值并且反之亦然。该过程当然也可以周期性地、柔和或不柔和地亦或以确定的时间区段增进。这样的交变的转矩尤其是为了缓冲轴的旋转振动而施加到所述轴上。
如果将用于缓冲旋转振动的转矩施加在旋转的轴和固定的参考点之间，则对于粘性缓冲器而言消散的功率非常高，这是因为该粘性缓冲器也对一致的旋转运动制动。
如果应该使用如在现有技术中说明的包括促动器的主动系统以用于缓冲轴的旋转振动，则用于促动器的一种可能变型是使用如下的电动机，该电动机包括固定的定子和紧固在以旋转振动加载的轴上的转子。在此视为不利的是，电动机需要非常大的公称功率。所述公称功率利用需要的转矩M和轴的角速度ω以Ρ＝Μω计算。因为需要的用于缓冲旋转振动的交变的转矩在内燃机中典型地处于内燃机的额定力矩的数量级，所以促动器必须具有以内燃机数量级的额定功率。这只在特殊应用(混合装置、发电机)中可考虑。然而在以轴的速度一起旋转的转子中，用于供应促动器所需的能量必须非接触式地传输。
为了减小旋转振动或为了产生旋转振动，可以将确定的交变的转矩施加到旋转的轴上。由“作用力等于反作用力”原理得出，必须支承该转矩。为此给出如下解决方案：a)将该转矩相对于空间固定的点支承或b)支承在一起旋转的震动质量块上。
当该转矩的促动器例如是电动机时，则在a)中电动机的定子空间固定地紧固，而在b)中电动机的定子紧固在一起旋转的震动质量块上。
在a)中存在的问题是：瞬时的放出的发动机功率P(t)会非常高。当轴以角速度旋转并且要施加的交变的转矩具有确定的值时，瞬时的功率P(t)虽然在平均值中可以是零，但电动机必须依然相应大地被确定尺寸。
为此给出如下一个示例。为了减小在载重汽车内燃机的曲轴上的振动，应该在转速为1800转/分钟时施加2kNm的交变的转矩。由此造成电动机的瞬时的功率输出的幅值大约为377kW。合适的电动机大、重且昂贵。
在情况b)中不存在该问题，因为电动机定子和转子通过一起旋转的震动质量块几乎一样快地旋转。但在这里大的缺点是通过滑环(磨损、维修)或者说感应方法对电动机供电。此外，促动器(在示例中电动机)在这里也必须施加2kNm的交变的转矩，由此又不利地产生相应大且昂贵的电动机。
与此相反，本发明为了避免a)和b)所述的缺点而以如下方式解决所述问题，其包括：a)至少一个促动器装置，以用于施加尤其是用于缓冲轴的旋转振动的转矩，和b)至少一个与轴耦合的可旋转的震动质量块，c)其中，所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和轴之间施加用于缓冲轴的旋转振动的转矩。
用于缓冲轴的旋转振动的转矩通过所述至少一个促动器装置施加在震动质量块和轴之间。该促动器装置优选形成或实现震动质量块与轴的耦合。通过这种方式可以以简单的方式以合适的形式施加为了激励或减少轴的旋转振动而要施加到轴上的转矩。
一种实施方式规定，可旋转的震动质量块这样与轴耦合，使得可旋转的震动质量块以与轴相同的转速旋转。以这种方式可以将为了缓冲轴的旋转振动而要施加到轴上的转矩保持小。但也可设想，按照运行状态时而出现以相同速度的一起旋转并且时而出现以不同转速的一起旋转。
促动器系统具有至少一个电机，以用于提供用于所述至少一个促动器装置的驱动能。电机可以以简单的方式以紧凑的结构形式实现。
在一种实施方式中，所述促动器系统具有至少一个变速器，通过所述变速器，所述至少一个促动器装置为了所述至少一个促动器装置的驱动而与所述至少一个电机耦合。变速器分别对于各个使用情况以特别合适的方式开启很多选项，以便将交变的转矩施加到旋转的轴上。
在另一种实施方式中，所述至少一个变速器和所述至少一个促动器装置设置在所述至少一个震动质量块上。这产生紧凑的构造。
规定，变速器具有壳体，所述壳体与震动质量块固定连接。由此有利地实现，可以获得在震动质量块转速和电动机转速之间的用于减少电动机的转速和驱动功率的变速器传动比。这样的壳体例如可以形成用于变速器构件的支撑部位和/或紧固部。变速器由此可以作为一个单元简单地装入并且在维修时容易地替换。此外借此能够实现紧凑的构造。
在另一种实施方式中，可旋转的震动质量块和电机与轴一起具有相同的旋转轴线，由此产生简单的构造。
由此产生优点，即，电机功率可以保持相对小(在载重汽车发动机中为大约5kW)，其中需要的结构空间同样相对小。
在这里在一种实施方式中规定，所述至少一个电机构成为包括定子和转子的电动机，其中，所述定子固定安装在框架上并且所述转子与所述至少一个促动器装置间接通过变速器耦合或直接耦合。所述电动机可以在一种实施方式中构成为转速为±16000转/分钟。借此，依赖于所属机器、例如行程活塞式内燃机的当前状态的高动态调节是可能的。
电动机的定子固定地安装在框架、例如行程活塞式内燃机的框架上。转子驱动促动器装置，该促动器装置处于以一致的轴速度一起旋转的震动质量块上。
在一种实施方式中，变速器是齿轮变速器，其中，所述至少一个促动器装置通过变速器的输出轮形成，并且变速器输入端与所述至少一个电机的转子耦合。齿轮可以作为具有高质量的构件制造并且能够实现相对简单的构造。
在一种备选的实施方式中，所述变速器具有至少一个发电机和至少一个电动马达，其中，所述至少一个电动马达形成所述至少一个促动器装置，并且所述至少一个发电机与所述至少一个电机的转子耦合。“变速器传动比”能够在这里有利地通过相应电机的设计以相对简单的方式以少量的可运动构件实现。
在一种优选的实施方式中，所述变速器具有至少一个泵，所述至少一个泵构成为液压泵、尤其是齿轮泵，并且所述所述泵具有至少一个促动器装置，其中，所述泵与所述至少一个电机的转子耦合，并且所述至少一个促动器装置构成为泵的径向设置的液压缸、构成为挤压器叶片或齿轮泵。
在一种实施方式中，所述至少一个促动器装置是泵的液压缸，所述泵是液压泵，其中，所述泵设置在震动质量块上并且与所述至少一个电机的转子耦合。震动质量块并且因此泵以一致的轴旋转速度旋转，其中，用于缓冲的转矩通过震动质量块和轴之间的相对加速产生。由此，电机的功率如以上已经提到的那样保持相对小。
在一种备选的实施方式中，所述至少一个促动器装置可以具有一个或多个压电元件或者说压电促动器，其中，变速器具有至少一个发电机，以用于所述一个或所述多个压电元件的能量供应，并且所述变速器设置在震动质量块上并且与所述至少一个电机的转子耦合。
震动质量块到轴上的耦联例如可以只如以上说明的那样通过所述至少一个促动器装置进行，或以另一种实施方式构成，其中，所述至少一个可旋转的震动质量块此外通过弹簧单元与轴耦合。所述弹簧单元可以具有并联连接的弹簧、例如扭转弹簧或在周边上分布的螺旋弹簧。所述震动质量块在此通过弹簧单元以及通过液压泵缸体与轴的前端连接或耦合。
液压缸或压电促动器可以实现震动质量块相对于轴的限定的移动(限定的加速度或限定的转矩)。
在另一种实施方式中，促动器系统具有用于将轴制动的设备。在此，所述用于将轴制动的设备可以具有所述至少一个电机，以用于能量回收。例如，回收的电能可以存储在车辆蓄电池或附加的电蓄能器中。
在又一种布置结构中规定，促动器系统具有用于将轴加速的设备，其中，所述至少一个电机产生加速过程。就此例如可以在起动过程和/或其他运行状态中为属于轴的机器给予辅助。
在另一种实施方式中，促动器系统具有至少一个用于控制电机的控制器和至少一个用于检测轴的旋转振动信息的测量装置，其中，用于控制电机的控制器构成用于借助轴的通过测量装置检测的旋转振动信息施加转矩以缓冲轴的旋转振动。由此能够实现用于促动器系统的有利地简单的中央控制，其中，通过测量装置可以检测并且快速处理轴的旋转振动的必需的当前测量值。借此可以这样控制电机的控制器，使得电机这样驱动促动器装置，以致促动器装置将用于缓冲旋转振动的转矩轴施加到轴上，以便能够实现轴的准确且精确的旋转振动缓冲(亦或旋转振动产生)。
此外，促动器系统的控制器可以具有用于提供震动质量块的叠加的旋转速度调节的调节单元。借此有利地实现，震动质量块的瞬时的一致的旋转速度与耦联的轴的瞬时的一致的旋转速度相同。
在所述方法的一种实施方式中，在方法步骤(S1)中规定：同时接收要配置的机器的马达控制器件(16)的附加信息。轴连同所属的机器(更确切地说往复式发动机)的运行状态可以借助曲轴的转速和角位置数据以及机器的当前负载的数据来检测，由此可以进一步改善轴的旋转振动的缓冲。
在方法步骤(S3)中，用于缓冲轴的旋转振动的转矩在轴和与轴一起旋转的震动质量块之间由所述至少一个促动器装置通过震动质量块和轴之间的相对的加速产生。由此，在小的相对速度时产生相对小的要施加的转矩。
附图说明
本发明现在借助实施例参考附图进一步解释。在这里示出：
图1示出按照本发明的促动器系统的一个实施例的示意图；
图2示出按照图1的实施例的一种变型的示意图；
图3-5示出按照图1的实施例的变速器的各变型的示意剖视图；以及
图6示出按照本发明的方法的示意流程图。
具体实施方式
在图1中示出按照本发明的促动器系统1的一个实施例的示意图。
促动器系统1与未示出的机器(例如往复式发动机)的轴2一起示出。轴2在这里是往复式发动机的曲轴，其具有前端和输出端。往复式发动机例如可以是柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机并且用于不同的目的，例如作为车辆驱动装置。所述曲轴可以优选在输出端上具有飞轮、例如双质量块飞轮，例如车辆的传动系连接于所述飞轮下游，所述传动系具有传动机构。传动机构是变速器、例如车辆变速器，其将发动机转速转变为驱动转速。
轴2在此以(可变的)转速n围绕其纵轴线旋转，所述纵轴线在这里称为旋转轴线2a。
促动器系统1设置用于施加转矩到轴2上，并且促动器系统包括轴2、震动质量块4、电机5、变速器8和至少一个促动器装置19。利用促动器系统1和其促动器装置19优选将补充的交变的转矩施加到已经通过运行的往复式发动机而处于旋转中的曲轴2上，所述交变的转矩尤其是可以振动激励或振动缓冲地作用。补充的转矩的该施加优选直接在曲轴上在包括必要时设置的飞轮的传动系前面进行。
震动质量块4构成为一种包括驱动端4a和耦合侧4b的飞轮。在示出的示例中，震动质量块成形为具有飞轮齿圈4c。震动质量块4的示例性的直径处于0.15m至3.50m的范围中。震动质量块4的材料例如是灰口铸铁、铸钢、钢或/和钨。
电机5构成为包括定子6和转子7的电动机。定子6是空间固定的并且在这里固定地安装在框架3上。框架3例如可以在车辆中是车辆框架。在固定式机器中，框架3例如可以是固定式机器的框架或基架。转子7与所述至少一个促动器装置19为了所述促动器装置的驱动而直接或间接耦合。
震动质量块4和电机5在这里与轴2一起具有相同的旋转轴线2a。也可能的是，它们具有不同的旋转轴线或大致相同的旋转轴线。
变速器8具有变速器输入端8a、变速器输出端8b、中间级8c和壳体9。变速器8是转矩变换器。
变速器输入端8a处于震动质量块4的驱动侧4a上并且与电机的转子7耦合。变速器输出端8b通过中间级8c以确定的传动比与变速器输入端8a耦合。此外在这里变速器输出端8b具有所述至少一个促动器装置19，所述促动器装置在震动质量块4的耦合侧4b上通过输出轴8d和耦合区段8e(例如凸缘)与旋转的轴2的前端2b耦合，交变的转矩应该施加到所述轴上。变速器8的壳体9支承靠到与旋转的轴2一起旋转的震动质量块4上。壳体9在这里只示意性划成虚线地表示。变速器8在下面更详细地说明。
促动器系统1这样构成，使得其将转矩施加到轴2上。这样的转矩可以为不同目的而施加。因此促动器系统1可以不仅用于缓冲轴2的旋转振动，而且一方面将轴2和因此在车辆中存在的与轴2耦合的整个传动系在回收运行中制动并且另一方面例如在所属的内燃机起动时将轴2加速。
现在应该给出用于减小轴2的旋转振动的数据实例。轴2例如是载重汽车发动机的曲轴。在轴2的转速n为1800转/分钟时，2kNm的交变的转矩应该施加到轴2上。变速器8的示例性的传动比是1:10。然后由相对小的电机5要施加的交变的转矩只为200Nm。因为变速器8的壳体9与震动质量块4一起运行，所以变速器8的输入端、即变速器输入端8a也只以转速1800转/分钟旋转。如果与此相反变速器8的壳体9空间固定，则变速器输入端8a以18000转/分钟的转速旋转。
在具有变速器传动比1:10的示例性的情况中，现在由电机5馈送的功率幅值只为37.7kW(相比于没有变速器传动比1:10时的377kW)。
因此，以这种方式，通过该布置结构，不仅功率需求而且电机5的转矩因为该变速器传动比而减小。
图2示出按照图1的实施例的一种变型的示意图，其中，变速器8构成有泵18和促动器19。变速器输入端8a(参看图1)由泵18的驱动输入端形成。中间级8c通过泵结构和促动器结构给定。变速器输出端8b是促动器19与轴2的前端2b的耦合部位。
此外示出控制器11，其功能在下面更详细地解释。
在该示出的变型中，震动质量块4在朝轴2指向的耦合侧4b上通过促动器19和弹簧单元10与轴2的前端2b耦合并且以这种方式以与轴2相同的旋转速度旋转。
弹簧单元10是一个选项并且可以包括并联连接的弹簧、例如扭转弹簧或在周边上分布的螺旋弹簧。当然也可以考虑其他弹簧装置。
也可以的是，震动质量块4到轴2的前端2b上的耦联只通过促动器19实现，这在这里未示出。
要施加到轴2上的转矩在轴2和一起旋转的震动质量块4的耦合侧4b之间由促动器19施加。需要的转矩通过震动质量块4和轴2之间的相对加速产生。由此，用于产生所需转矩而需要的功率保持为小，这是因为震动质量块4和轴2之间的相对速度保持为小。在载重汽车发动机的示例性的情况中，为此需要的功率、例如在缓冲轴2的旋转振动时为大约5kW。
需要的能量通过电机5从震动质量块4的驱动侧4a提供，促动器19被该能量加载以用于产生转矩。转子7与促动器9耦合以用于该转子的驱动。
电机作为具有所要求的、然而小的功率(例如在载重汽车发动机中5kW)的高转速的电动机实现。该高转速的电动机例如可以具有±16000转/分钟的转速。也例如可以使用扭矩发动机作为电机5。
在示出的示例中，促动器19的驱动装置通过泵18形成。泵18安装在震动质量块4上并且在该示例中构成为高动态的液压泵。在此，促动器19可以是构成为液压泵的泵18的缸体。电机的转子7与泵18按照驱动而耦合并且驱动泵18，该泵安装在震动质量块4上并且与所述质量块和轴2以一致的轴速度(轴2的旋转速度)一起旋转。
转子7直接驱动泵18。高动态的液压泵的缸体可以实现震动质量块4相对于轴2的限定的移动(限定的加速度或限定的转矩)。
代替泵18也可以将发电机设置在震动质量块4上，其在这里未示出但可设想。在此，促动器19例如可以是压电元件，所述压电元件由所述发电机的电能加载。
机器(例如内燃机)、即轴2的一致的转速在这里是无困难的，因为高转速的电机5基于其非常短的响应时间和其显著较大的转速范围而可以除了轴2的一致转速n之外还施加需要的转速。
控制器11具有控制装置12、用于电机5的马达控制器件13和用于震动质量块4的调节单元14。此外，控制器11可以具有一个或多个叠加的调节装置17，以用于实现其他功能，例如回收(电机5的发电机运行)、轴2的附加加速等。
此外，控制器11的控制装置12在这里与至少一个测量装置15和配置给轴2的机器的马达控制器件16连接。
测量装置15检测轴2的旋转振动并且例如可以如在文件WO 2014/118245 A1中说明地构造。这样检测的数据传输给控制装置12。
控制装置12从马达控制器件16获得关于轴2的其他数据、例如转速n连同机器的运行状态数据，所述马达控制器件与所述机器连接。轴2的转矩要求(如车辆的制动或加速、如机器的起动)也可以属于机器的运行状态的数据。
控制装置12为马达控制器件13这样准备这些输入数据，使得马达控制器件13将用于控制和调节电动机的相应原始数据输出给所述电机。借此，依赖于机器(例如内燃机)当前状态的高动态调节是可能的。电机5的在其运行期间检测并且传输给马达控制器件13的数据也属于所述调节。
电机5的操控连同旋转振动的调节、即轴2的旋转振动的缓冲例如可以通过用于主动的减振缓冲的算法进行，所述算法在文献WO 2014/118245 A1中说明，在这里对其进行引用。
利用该系统，可以借助具有小功率的促动器19在使用利用震动质量块4的震动原理的情况下提供用于缓冲轴2的旋转振动的转矩。
电机5转子7的以及在震动质量块4上安装的泵18的质量块或附加的惯性块连同促动器19在这里是不干扰的，因为较高的震动质量块4通过为了缓冲旋转振动而要施加的转矩减小了需要的移动。
调节单元14的任务在于，这样提供震动质量块4的叠加的旋转速度调节，使得震动质量块4的瞬时的一致的旋转速度与轴2的瞬时的一致的旋转速度相同。
促动器系统1可以除了缓冲轴2的旋转振动之外同时也用于对在要配置的车辆中的整个传动系进行制动(回收)或也加速(例如在机器起动时)。为此，设置已经在以上提到的调节装置17。在轴2制动的情况中，例如电机5可以作为用于回收的发电机起作用，即产生电功率，所述电功率例如存储在车辆蓄电池中。
在图3-5中示出按照图1的实施例的变速器8的各变型的示意剖视图。图3示出作为齿轮变速器的变速器8。在图4中，变速器8作为电动变速器示出，并且图5示出示意的液压传动装置。
震动质量块4在图3-5中分别在纵剖视图中仅一半地示出，另一半可以相应容易地设想。震动质量块4的主体的各区段在这里构成为变速器8壳体9的各区段并且与环绕的飞轮齿圈4c并且因此与震动质量块4固定连接。
电机5的转子7(参看图1)作为变速器输入端8a可旋转地支撑在壳体9的朝电机5指向的区段中并且在其伸入壳体9中的端部上不可相对旋转地设有输入轮80。
以类似的方式，输出轴8d作为变速器输出端8b可旋转地支撑在壳体9的朝轴2指向的区段中。在其伸入壳体9的端部上，不可相对旋转地安装输出轮83。
在该变型中，输出轮83形成所述至少一个促动器装置19。
在两个壳体区段之间设置壳体9的另一个区段，所述另一个区段形成用于中间级8c的中间轴84的支撑部位。中间轴84在其朝变速器输入端8a指向的端部上设有第一中间轮81并且在其另一个端部上设有第二中间轮82。中间轮81和82与中间轴84不可相对旋转地连接。第一中间轮81与输入轮80处于嵌接中，其中，第二中间轮82与输出轮83处于嵌接中。
变速器8因此实施为包括中间级8c的齿轮变速器，该中间级用于在变速器输入端8a和变速器输出端8b之间形成确定的传动比。车轮80、81、82、83在这里是包括圆柱齿轮齿部的齿轮，例如正齿或斜齿。当然其他齿部类型也可行。变速器8在这里只示意性地示出并且例如可以是行星齿轮变速器。
按照图4的变型示出这样一种变速器8，该变速器构成为包括发电机20和电动马达21的电动变速器。
变速器8的壳体9也在这里通过震动质量块4的各区段形成并且与飞轮齿圈4c固定连接。转子7在变速器输入端8a中可旋转地支撑在所属的壳体区段中。同样，所属的壳体区段形成用于变速器输出端8b中的输出轴8d的支撑部位。
发电机20在这里具有例如作为包括永磁体的内转子的转子20a，所述转子与电机5的转子7端部在变速器输入端8a中不可相对旋转地连接。转子20a可旋转地设置在设置于壳体9中的定子20b内。
马达21具有转子21a和在壳体9中安装的定子21b。输出轴8d的伸入壳体9中的端部与马达21转子21a不可相对旋转地连接。该转子21a例如也是具有永磁体的内转子并且可旋转地设置在马达21的定子21b内。
发电机20的定子20b具有绕组，所述绕组与马达21的定子21b导电地通过连接部22连接。该连接只示意性地给出，当然可以设置用于控制或调节发电机20和马达21的专门的发电机/马达控制器件。
变速器8的中间级8c在这里未示出。所述中间级通过发电机20和马达21的机械和电的设计形成，其中，也使用在上面提到的发电机/马达控制器件。
马达21形成所述至少一个促动器装置19。
图5类似于在图2中作为变速器8地示出示意的液压传动装置。在传输大且快速的交变转矩时，包括泵18和促动器装置19的变速器8的该实施方式是特别优选的。
壳体9再次是震动质量块4的组成部分并且不仅在用于电机5转子7的变速器输入端8a中而且在用于输出轴8d的变速器输出端8b中形成支撑位置。必需的密封装置在这里未示出，但当然是必需的。
在变速器输入端8a中，转子7与泵18不可相对旋转地耦合。泵18例如可以是商业通用的齿轮泵并且具有用于泵介质、例如特殊的油的入口18a和排出口18b。
促动器装置19例如可以是一个径向设置的液压缸，也可以存在多个所述液压缸。也可以的是，促动器装置19作为挤压器叶片亦或作为齿轮泵实施。促动器装置19具有用于泵介质的入口19a和排出口19b。
促动器装置19在其变速器输出端8b的一侧与输出轴8d不可相对旋转地连接，例如这样连接，使得所述一个/多个挤压器叶片和从动齿轮与输出轴8d耦合。
泵18的入口18a通过第一连接导管23与促动器装置19的排出口19b连接。第二连接导管24将泵18的排出口18b与促动器装置19的入口19a连接。连接导管23、24用于引导泵介质并且适合用于在变速器8运行中出现的高介质压力，其中所述连接导管具有对应的横截面。连接导管23、24设置在壳体9中，或成形到所述壳体中。
图6示出示例性的按照本发明的方法的示意流程图，该方法用于施加转矩到要配置的机器、尤其是往复式发动机的轴2上。
在第一方法步骤S1中，检测包括转矩要求的输入数据。这样的转矩要求例如可以是发动机的起动过程、制动过程、在加油门时的加速要求、用于缓冲轴2的旋转振动的缓冲要求和类似物。
这例如如此进行，即，控制装置11从马达控制器件16或/和从测量装置15获得对应的指令或数据记录。
在第二方法步骤S2中，用于电机5的操控数据借助检测的转矩要求输入数据进行。
最后，在该第三方法步骤S3中，借助这样确定的操控数据来操控电机5以便驱动泵18或发电机20产生转矩从而通过促动器19或通过马达21或在相应的变速器输出端8b上施加转矩到轴2上。
要施加的转矩可以具有不同的变化过程。
因此，例如为了起动过程或/和加速而施加到轴2上的转矩可以从零点升高到确定的正值，所述正值例如在确定的持续时间内也可以保持恒定，并且然后再次减小并且变为零。
在制动过程中转矩为负，即从零点变至负值，当然它也可以保持恒定并且从那里又变至零点。
当然该转矩变化过程也可以反复或周期性地进行。
交变的转矩也是可能的，其中，所述转矩的变化过程在此可以横越零线从正值变至负值并且反之亦然。该变化过程当然也可以周期性、柔和或不柔和地亦或以确定的时间区段增进。这样的交变的转矩尤其是为了缓冲轴2的旋转振动而被施加到所述轴上。
在缓冲轴2的旋转振动的情况中，首先在第一方法步骤S1中检测测量装置15的测量数据连同轴2的旋转振动信息并且评估旋转振动信息。同时由马达控制器件16接收输入数据，其包括在轴2的转速、角位置等方面的信息。
在第二方法步骤S2中，借助检测的输入数据决定用于电机5的操控数据。在此例如使用用于主动减振的算法，其在文件WO 2014/118245 A1中说明。
最后，在第三方法步骤S3中，为了主动缓冲轴2的旋转振动，借助这样确定的操控数据操控电机5以便驱动泵18或发电机20从而通过促动器19或通过马达21或在相应的变速器输出端8b上产生用于缓冲轴2的旋转振动的转矩。在此，在轴2和与其一起旋转的震动质量块4之间由促动器装置19、马达21或在变速器输出端8b上施加用于缓冲轴2的旋转振动的转矩。用于缓冲轴2的旋转振动的转矩通过震动质量块4和轴2之间的相对的加速产生。
本发明不被以上所述实施例限制，而是在从属权利要求的范围内可改变。
因此可设想，震动质量块4设有另一个测量装置，所述测量装置与调节单元14共同作用。
轴2的角位置的检测也可以在测量装置15中进行。
此外可设想，电机5、发电机20和/或电动马达21可以构成为所谓的外转子。
此外可设想，促动器系统1也可用于在不同于往复式发动机的其他机器的轴中缓冲旋转振动。促动器系统1例如可以使用在如下机器中，这些机器的运行状态可以假定为准静止。
附图标记列表
1 促动器系统
2 曲轴
2a 旋转轴线
2b 前端
3 框架
4 震动质量块
4a 驱动端
4b 耦合侧
4c 飞轮齿圈
5 电机
6 定子
7 转子
8 变速器
8a 变速器输入端
8b 变速器输出端
8c 中间级
8d 输出轴
8e 耦合区段
9 壳体
10 弹簧单元
11 控制器
12 控制装置
13 马达控制器件
14 调节单元
15 测量装置
16 马达控制器件
17 调节装置
18 泵
18a 入口
18b 排出口
19 促动器装置
19a 入口
19b 排出口
20 发电机
20a 转子
20b 定子
21 马达
21a 转子
21b 定子
22 连接部
23、24 连接部
80 输入轮
81、82 中间轮
83 输出轮
84 中间轴
N 旋转运动
S1…3 方法步骤

Claims (28)

1.促动器系统(1)，其用于将转矩施加到机器的轴(2)上，该促动器系统具有至少如下特征：
a)用于施加转矩的至少一个促动器装置(19)，
b)至少一个与轴(2)耦合的可旋转的震动质量块(4)，
c)其中，所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块(4)和轴(2)之间施加转矩。
2.按照权利要求1所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述轴(2)是往复式发动机的曲轴并且所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块(4)和往复式发动机的曲轴之间施加转矩。
3.按照权利要求1或2所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个促动器装置(19)形成震动质量块(4)与轴的耦合。
4.按照权利要求1至3之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)构成用于施加交变的转矩到轴(2)上。
5.按照权利要求1至4之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述可旋转的震动质量块(4)与轴(2)耦合，使得所述震动质量块与轴以相同的转速旋转。
6.按照权利要求1至5之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述可旋转的震动质量块(4)与轴(2)耦合，使得所述震动质量块以与轴(2)不同的转速旋转。
7.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有至少一个电机(5)，以用于为所述至少一个促动器装置(19)提供驱动能。
8.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有至少一个变速器(8)，通过所述变速器，所述至少一个促动器装置(19)为了所述至少一个促动器装置的驱动而与所述至少一个电机(5)耦合。
9.按照权利要求8所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个变速器(8)和所述至少一个促动器装置(19)设置在所述至少一个震动质量块(4)上。
10.按照权利要求9所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有壳体(9)，所述壳体与震动质量块(4)固定连接。
11.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，可旋转的震动质量块(4)和电机(5)连同轴(2)具有相同的旋转轴线(2a)。
12.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个电机(5)构成为包括定子(6)和转子(7)的电动机，其中，定子(6)固定地安装在框架(3)上并且转子(7)与所述至少一个促动器装置(19)间接地通过变速器(8)耦合或直接耦合。
13.按照权利要求11所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个电机(5)构成为转速为±16000转/分钟的电动机。
14.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)是齿轮变速器，其中，所述至少一个促动器装置(19)由变速器(8)的输出轮(83)形成，并且变速器输入端(8a)与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合。
15.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有至少一个发电机(20)和至少一个电动马达(21)，其中，所述至少一个电动马达(21)形成所述至少一个促动器装置(19)，并且所述至少一个发电机(20)与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合。
16.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有至少一个泵(18)，所述泵构成为液压泵、尤其是齿轮泵，并且所述泵具有至少一个促动器装置(19)，其中，泵(18)与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合，并且所述至少一个促动器装置(19)构成为泵(18)的径向设置的液压缸、构成为挤压器叶片或构成为齿轮泵。
17.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有至少一个发电机(20)和所述至少一个促动器装置(19)，其中，所述至少一个促动器装置(19)具有一个或多个压电元件或者说压电促动器，所述至少一个发电机设置用于所述一个或所述多个压电元件的能量供应并且与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合。
18.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个可旋转的震动质量块(4)此外通过弹簧单元(10)与轴(2)耦合。
19.按照权利要求18所述的促动器系统(1)，其特征在于，弹簧单元(10)具有并联连接的弹簧、例如扭转弹簧或在周边上分布的螺旋弹簧。
20.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有用于将轴(2)制动的设备。
21.按照权利要求20所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述用于将轴(2)制动的设备具有所述至少一个电机(5)以用于能量回收。
22.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有用于将轴(2)加速的设备，其中，所述至少一个电机(5)产生加速过程。
23.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有至少一个用于控制电机(5)的控制器(11)和至少一个用于检测轴(2)的旋转振动信息的测量装置(15)，其中，所述用于控制电机(5)的控制器(11)构成为借助轴(2)的通过测量装置(15)检测的旋转振动信息来施加转矩以便缓冲轴(2)的旋转振动。
24.按照权利要求23所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)的控制器(11)具有用于提供震动质量块(4)的叠加的旋转速度调节的调节单元(14)。
25.用于利用促动器系统(1)、尤其是按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)施加转矩到机器的轴(2)、尤其是往复式发动机的曲轴上的方法，该方法包括如下方法步骤：
(S1)检测转矩要求；
(S2)借助检测的转矩要求确定用于所述至少一个电机(5)的操控数据；并且
(S3)通过操控所述至少一个电机(5)来驱动所述至少一个促动器装置(19)从而施加转矩到轴(2)上。
26.按照权利要求25所述的方法，其特征在于，为了主动地缓冲机器的轴(2)的旋转振动，在方法步骤(S1)中，利用所述至少一个测量装置(15)检测轴(2)的旋转振动信息，在方法步骤(S2)中，借助检测的输入数据确定用于所述至少一个电机(5)的操控数据，并且在方法步骤(S3)中，通过操控所述至少一个电机(5)来驱动所述至少一个促动器装置(19)以便主动缓冲轴(2)的旋转振动。
27.按照权利要求26所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S1)中，同时接收要配置的机器的马达控制器件(16)的附加信息。
28.按照权利要求25至26之一所述的方法，其特征在于，在方法步骤(S3)中，用于施加到轴(2)上的转矩在轴(2)和与轴(2)一起旋转的震动质量块(4)之间由所述至少一个促动器装置(19)通过在震动质量块(4)和轴(2)之间的相对加速来产生。
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