DE102009054239A1

DE102009054239A1 - Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung und Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009054239A1
Application number: DE102009054239A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Meschke; Markus Neubauer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-11-21
Filing date: 2009-11-21
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung (1) zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges und ein Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung (1), mit einer antriebsseitigen Schwungmasse (2), mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse (3), mit einem Aktuator (4) und mit mindestens einem Energiespeicherelement (5) sowie mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Aktuators (4), wobei die antriebsseitige Schwungmasse (2) und die abtriebsseitige Schwungmasse (3) über den Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) verbunden oder verbindbar sind und der Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) parallel zueinander geschaltet sind. Drehschwingungen, insbesondere bei der Verwendung von drehmomentstarken Motoren bei niedriger Drehzahl werden dadurch vermindert, dass der Aktuator (4) zumindest teilweise öffenbar und zumindest teilweise schließbar ausgebildet ist, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators (4) das Energiespeicherelement (5) ladbar und/oder entladbar ist, und durch weiteres Schließen des Aktuators (4) das über den Aktuator (4) übertragene Drehmoment erhöhbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer antriebsseitigen Schwungmasse, mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse, mit einem Aktuator und mit mindestens einem Energiespeicherelement sowie mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Aktuators, wobei die antriebsseitige Schwungmasse und die abtriebsseitige Schwungmasse über den Aktuator und das Energiespeicherelement verbunden oder verbindbar sind und der Aktuator und das Energiespeicherelement parallel zueinander geschaltet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer antriebsseitigen Schwungmasse, mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse, mit einem Aktuator und mit mindestens einem Energiespeicherelement sowie mit einer Regel und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Aktuators, wobei die antriebsseitige Schwungmasse und die abtriebsseitige Schwungmasse über den Aktuator und das Energiespeicherelement verbunden oder verbindbar sind und der Aktuator und das Energiespeicherelement parallel zueinander geschaltet sind.
Ein Ziel in der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist die Steigerung der Effizienz. Dazu wird beispielsweise die Motordrehzahl gesenkt, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, und gleichzeitig wird das Drehmoment des Motors erhöht. Die Verbrennung wird weiter optimiert und es existiert der Trend zu immer leichteren und somit immer kleineren Schwungmassen. Die genannten Entwicklungen haben alle zu Folge, dass die vom Motor erzeugten Drehungleichförmigkeiten zunehmen. Hierdurch kann der gesamte Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere das Getriebe, durch Drehschwingungen angeregt und somit zusätzlich dynamisch belastet werden. Neben dieser Beanspruchung können so verstärkt unerwünschte Geräusche entstehen. Außer dem Motor stellen der Antriebsstrang und im besonderen das Getriebe eine nicht unerhebliche Geräuschquelle dar. Ziel ist also die Reduzierung der Drehungleichförmigkeiten des Motors und somit eine Minimierung der Anregung von Drehschwingungen im Antriebsstrang.
Es ist zum Beispiel bekannt, zur Reduzierung von Drehschwingungen im Antriebsstrang Zweimassenschwungräder (ZMS) einzusetzen. Zweimassenschwungräder weisen eine primäre, antriebsseitige Schwungmasse und eine sekundäre, abtriebsseitige Schwungmasse auf, die durch Feder-Dämpfereinheiten als Energiespeicherelement miteinander verbunden sind. Durch eine gezielte Abstimmung der Feder-Dämpfereinheiten wird die Resonanzfrequenz des Zweimassenschwungrades unter die Leerlaufdrehzahl des Motors verlagert. Dadurch soll eine Drehschwingungsentkopplung des Motors vom Antriebsstrang stattfinden. Diese Zweimassenschwungräder bilden einen mechanischen Tiefpassfilter.
Ferner ist aus der DE 38 23 384 A1 eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung bekannt. Diese Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung ist als Zweimassenschwungrad mit mehreren Federsätzen ausgebildet. Die Federsätze bilden Energiespeicherelemente. Die Federsätze übertragen das Last-Drehmoment zwischen den beiden Schwungmassen. Einem der Federsätze ist eine Reibeinrichtung parallel geschaltet, die von einer Fliehgewichtssteuerung in Abhängigkeit von der momentanen Betriebsdrehzahl des Motors steuerbar ist. Die Fliehgewichtssteuerung der Reibeinrichtung sorgt dafür, dass bei einer Drehzahl im Bereich der Resonanzdrehzahl der zugehörige Federsatz unwirksam ist, so dass für die Schwingungseigenschaften des Drehschwingungssystems die Eigenfrequenz maßgebend ist, das System also in einem unterkritischen Bereich arbeitet. Liegt andererseits die Drehzahl im Bereich der Resonanzdrehzahl des überbrückten Federsatzes, so gibt die Fliehgewichtssteuerung die Reibeinrichtung frei und die Resonanzeigenschaften des Drehschwingungssystems werden durch die Eigenfrequenz mit freigegebenem Federsatz beziehungsweise durch die Eigenfrequenz der Reihenschaltung der beiden Federsätze bestimmt. Das System arbeitet damit im überkritischen Bereich. Diese Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung soll Resonanzschwingungen unterhalb der Leerlaufdrehzahl verhindern, wie sie beim Anlassen und Abstellen mit großer Amplitude auftreten könnten. Darüber hinaus soll sicher gestellt werden, dass auch im Drehzahlbereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl bei normalem Fahrbetrieb unter Last Resonanzschwingungen im Wesentlichen nicht auftreten.
Aus der EP 1 953 411 A2 ist eine weitere Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung bekannt. Diese Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung ist als geteiltes Schwungrad ausgebildet und weist zwei Schwungmassen auf. Die beiden Schwungmassen sind gegen den Widerstand eines ersten Energiespeicherelementes und eines zweiten Energiespeicherelementes relativ zueinander verdrehbar. Die beiden Energiespeicherelemente sind als Federanordnungen ausgebildet und parallel zueinander schaltbar beziehungsweise geschaltet. In Serie mit dem zweiten Energiespeicherelement und damit parallel zum ersten Energiespeicherelement ist ein Aktuator in Form eines hydraulischen Zylinders angeordnet. Der Wirkbereich des zweiten Energiespeicherelements ist mit Hilfe des hydraulischen Aktuators nachstellbar.
Die im Stand der Technik bekannten Drehschwingungsdämpfungsvorrichtungen und Verfahren zur Regelung beziehungsweise Steuerung von Drehschwingungsdämpfungsvorrichtungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Insbesondere für Motoren beziehungsweise Aggregate, die ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen entwickeln, können auch beim Einsatz der bekannten Drehschwingungsdämpfungsvorrichtungen Ungleichförmigkeiten auftreten, die den Fahr- und Geräuschkomfort beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass Drehschwingungen, insbesondere bei der Verwendung von drehmomentstarken Motoren bei niedriger Drehzahl vermindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung dadurch gelöst, dass der Aktuator zumindest teilweise öffenbar und zumindest teilweise schließbar ausgebildet ist, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators das Energiespeicherelement ladbar und/oder entladbar ist, und durch weiteres Schließen des Aktuators das über den Aktuator übertragene Drehmoment erhöhbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, dass der Aktuator zumindest teilweise geöffnet und/oder zumindest teilweise weiter geschlossen wird, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators das Energiespeicherelement geladen und/oder entladen wird und in einer weiter geschlossenen Zustand des Aktuators das über den Aktuator übertragene Drehmoment erhöht wird.
Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung und das Verfahren haben den Vorteil, dass auf diese Weise ein aktiver Eingriff mittels des Aktuators auf die Drehmomentübertragung vorgenommen werden kann. Der Aktuator kann insbesondere drehwinkelabhängig und/oder drehmomentabhängig zumindest teilweise geöffnet oder teilweise geschlossen werden. Durch diesen gezielten beziehungsweise aktiven Eingriff ist eine Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufs, insbesondere von einem Verbrennungsmotor im Antriebsstrang ermöglicht. Durch den aktiven Eingriff in die Bedämpfung ist die Bedämpfung der Drehungleichförmigkeiten verbessert und damit der Komfort hinsichtlich von Schwingungen und der Akustik erhöht. Die Dämpfung der Drehschwingungen erfolgt hier taktgenau entsprechend dem Takt des Antriebsmotors. Dadurch, dass der Takt des Antriebsmotors im Wesentlichen mit dem Drehwinkel der antriebsseitigen Schwungmasse beziehungsweise der damit verbundenen Motorwelle korreliert, ist es möglich, die Dämpfung der Drehschwingung in dem Antriebsstrang in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der antriebsseitigen Schwungmasse vorzunehmen. Die Schwingung kann insbesondere drehwinkelgesteuert beziehungsweise drehwinkelgeregelt gedämpft werden. Die Regel- und/oder Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehwinkel den Aktuator öffnen oder schließen. Der Aktuator kann beispielsweise als steuerbare Kupplung ausgebildet sein. Der Aktuator ist vorzugsweise vollständig schließbar ausgebildet. Durch das Schließen des Aktuators ist eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Schwungmassen bereitstellbar ist. Der Aktuator ist vorzugsweise vollständig öffenbar ausgebildet. In einem geöffneten Zustand des Aktuators wird im Wesentlichen kein Drehmoment über den Aktuar übertragen und das gesamte Drehmoment wird über das Energiespeicherelement übertragen. Wenn der Aktuator geöffnet ist, wird das antriebsseitige Drehmoment über das Energiespeicherelement geleitet und dort gespeichert. Die potentielle Energie in dem Energiespeicherelement wird erhöht. Nach der Erhöhung der Energie im Energiespeicherelement wird der Aktuator zumindest teilweise geschlossen. Wenn der Aktuator vollständig geschlossen wird, wird eine direkte Drehverbindung zwischen der antriebsseitigen Schwungmasse und der abtriebsseitigen Schwungmasse hergestellt. Wenn der Aktuator nicht vollständig, sondern nur teilweise geschlossen wird, wird das über den Aktuator übertragene Drehmoment erhöht. Das Drehmoment kann so zumindest teilweise direkt übertragen werden. Der Aktuator bleibt dann bis zu einem Schwellenwert des abfallenden antriebsseitigen Drehmoments des Antriebsmotors teilweise oder vollständig geschlossen. Fällt das vom Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte antriebsseitige Drehmoment unter diesen Schwellenwert, wird der Aktuator geöffnet und so die Weiterleitung des weiter abfallenden Drehmomentes und der negativen beziehungsweise unteren Drehmomentspitze in den Antriebsstrang vermindert. Durch die Öffnung des Aktuators wird die gespeicherte potentielle Energie an die zweite Schwungmasse gegeben. Die Entladung der potentiellen Energie beziehungsweise Entspannung der Federanordnung geht soweit, bis das minimale Drehmoment beziehungsweise die negative Drehmomentspitze überschritten ist. Nachdem die Federanordnung entspannt ist beziehungsweise das Energiespeicherelement geleert ist und das Drehmoment wieder ansteigt, wird erneut eine drehfeste Verbindung mittels des Aktuators zwischen der antriebsseitigen Schwungmasse und der abtriebsseitigen Schwungmasse hergestellt oder zumindest das über den Aktuator übertragene Drehmoment durch teilweises Schließen des Aktuators erhöht. Das Energiespeicherelement ist mit dem Aktuator überbrückbar. Dadurch wird das Drehmoment direkt zwischen den beiden Schwungmassen übertragen. Mit Hilfe des gespeicherten positiven Drehmoments beziehungsweise der gespeicherten oberen Drehmomentspitze wird zumindest teilweise ein Ausgleich der negativen Drehmomentspitze und somit eine Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufes erreicht.
Diese Vergleichmäßigung wird mit Hilfe der Speicherung und Rückgabe der Energie in den Antriebsstrang ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass ein hoher Teil der Energie im Antriebsstrang verbleibt. Es ist insbesondere von Vorteil, dass die Dämpfung der Drehschwingung aktiv steuerbar ist und es dadurch eine sehr gute Möglichkeit zur Vergleichmäßigung von Drehmomentschwankungen gibt. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 13 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 in einer schematischen Darstellung eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung,
2 in einem schematischen Diagramm einen ungedämpften Drehmomentverlauf eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs,
3 in einem schematischen Diagramm einen gedämpften Drehmomentverlauf und den ungedämpften Drehmomentverlauf aus 2 des Antriebsmotors,
4 in einer schematischen Darstellung die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung im Zustand, wenn antriebsseitig eine Drehmomentspitze anliegt,
5 in einem schematischen Diagramm der Drehmomentverlauf an der antriebsseitigen und an der abtriebsseitigen Schwungmasse im Zustand der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtungen gem. 4,
6 in einer schematischen Darstellung die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung in einem Zustand, wenn das antriebsseitige Drehmoment zwischen der oberen und einer unteren Drehmomentspitze liegt,
7 in einem schematischen Diagramm den Drehmomentverlauf im Zustand der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung gem. 6,
8 in einer schematischen Darstellung die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung in einem Zustand, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse eine untere Drehmomentspitze anliegt,
9 in einem schematischen Diagramm den Drehmomentverlauf im Zustand gem. 8,
10 in einer schematischen Darstellung die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung in einem Zustand, wobei an der antriebsseitigen Schwungmasse das Drehmoment im Bereich zwischen der unteren und der oberen Drehmomentspitze liegt,
11 in einem schematischen Diagramm einen Drehmomentverlauf in einem Zustand gem. 10,
12 in einem schematischen Diagramm eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz und Schaltzustände der Kupplung, und
13 in einem schematischen Diagramm das von der Kupplung übertragene Drehmoment und Schaltzustände der Kupplung.
In den 1, 4, 6, 8 und 10 ist eine Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 gut zu erkennen.
Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 dient zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem nicht näher dargestellten Antriebsstrang eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges. Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 weist eine antriebsseitige Schwungmasse 2 und eine abtriebsseitige Schwungmasse 3 auf. Zum Verständnis der Funktionsweise kann der antriebsseitigen Schwungmasse 2 das Trägheitsmoment der Antriebsseite, d. h. des Motors und der Motorwelle etc. zugerechnet werden. Zum Verständnis kann der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 die nicht dargestellte Schwungmasse der dahinter angeordneten Kupplung und eines Getriebes, beispielsweise eines Doppelkupplungsgetriebes (nicht dargestellt) zugerechnet werden.
Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 ist im Antriebsstrang insbesondere zwischen einem Verbrennungsmotor VM und einem Getriebe angeordnet. Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 ist insbesondere zwischen dem Verbrennungsmotor VM und einer Kupplung des Getriebes angeordnet.
Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 weist ferner einen Aktuator 4 und mindestens ein Energiespeicherelement 5 auf. Hier ist genau ein Energiespeicherelement 5 vorgesehen. Es können jedoch auch mehrere Energiespeicherelemente 5 vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei Energiespeicherelemente 5 vorgesehen sein.
Der Aktuator 4 und das Energiespeicherelement 5 sind parallel geschaltet. Der Aktuator 4 verbindet die antriebsseitige Schwungmasse 2 mit der abtriebsseitigen Schwungmasse 3. Das Energiespeicherelement 5 verbindet die antriebsseitige Schwungmasse 2 mit der abtriebsseitigen Schwungmasse 3. Ferner ist eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (nicht dargestellt) zur Regelung des Aktuators 4 vorgesehen.
Die eingangs beschriebenen Nachteile sind für die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 nun dadurch vermieden, dass der Aktuator 4 zumindest teilweise öffenbar und zumindest teilweise schließbar ausgebildet ist, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators 4 das Energiespeicherelement 5 ladbar und/oder entladbar ist, und durch weiteres Schließen des Aktuators 4 das über den Aktuator 4 übertragene Drehmoment erhöhbar ist.
Der Aktuator 4 ist öffenbar und schließbar ausgebildet, wobei in einem geöffneten Zustand des Aktuators 4 das Energiespeicherelement 5 ladbar und/oder entladbar ist, und durch Schließen des Aktuators 4 insbesondere eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 bereitstellbar ist. Durch die drehfeste Verbindung ist das Drehmoment erhöht. Alternativ kann der Aktuator 4 zur Erhöhung des über den Aktuator 4 übertragenen Drehmoments auch nur teilweise geschlossen werden.
Die eingangs beschriebenen Nachteile sind für das Verfahren nun dadurch vermieden, dass der Aktuator 4 zumindest teilweise geöffnet und/oder zumindest teilweise weiter geschlossen wird, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators 4 das Energiespeicherelement 5 geladen und/oder entladen wird und in einen weiter geschlossenen Zustand des Aktuators 4 das über den Aktuator 4 übertragene Drehmoment erhöht wird.
Der Aktuator 4 wird geöffnet und/oder geschlossen, wobei in einem geöffneten Zustand des Aktuators 4 das Energiespeicherelement 5 geladen und/oder entladen wird und in einem geschlossenen Zustand des Aktuators 4 insbesondere eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 bereitgestellt wird.
Die Verbindung der Schwungmassen 2, 3 über den Aktuator 4 ist aktiv öffenbar und schließbar ausgebildet. Wenn der Aktuator 4 geöffnet ist, dann wird kein Drehmoment von der antriebsseitigen Schwungmasse 2 über den Aktuator 4 auf die abtriebsseitige Schwungmasse 3 übertragen. Wenn der Aktuator 4 geschlossen ist, dann stellt der Aktuator 4 eine drehfeste Verbindung zwischen der antriebsseitigen Schwungmasse 2 und der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 dar. Das Energiespeicherelement 5 ist dann überbrückt.
Dies hat den Vorteil, dass ein aktiver Eingriff in die Dämpfung der Drehschwingung über den Aktuator 4 möglich ist. Hierdurch wird ein gleichmäßigerer Drehmomentverlauf 10 an der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 erreicht. Insbesondere bei Drehschwingungen im Bereich der Resonanzfrequenz des Antriebstranges beziehungsweise des Getriebes können die Drehschwingungen deutlich vermindert werden. Der Aktuator 4 ist mit der Regel- und/oder Steuereinrichtung insbesondere drehwinkelabhängig regelbar. Der Drehwinkel kann an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 mit einem nicht dargestellten Sensor gemessen werden. Die Regel- und/oder Steuereinrichtung schließt in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehwinkel den Aktuator 4 oder öffnet den Aktuator 4. Die Schaltkraft des Aktuators 4 ist vorzugsweise steuerbar. Der Aktuator 4 ist insbesondere als steuerbare Kupplung ausgebildet. Der Aktuator 4 ist vorzugsweise als Kupplung, insbesondere als eine mechanische Kupplung ausgebildet. Beispielsweise könnte der Aktuator 4 als Doppelkupplung ausgebildet sein. Es ist eine verbesserte Bedämpfung der Drehungleichförmigkeiten und damit eine Erhöhung des Komforts hinsichtlich der Drehschwingung sowie der Akustik im Innenraum des Kraftfahrzeugs erzielt.
Alternativ kann der Aktuator 4 eine „schaltbare” Flüssigkeit aufweisen, wobei die Viskosität dieser Flüssigkeit durch ein äußeres Feld änderbar ist. Dieses äußere Feld kann beispielsweise ein Magnetfeld sein. Alternativ kann das äußere Feld ein elektrisches Feld sein. Solche schaltbaren Flüssigkeiten werden auch als elektrorheologische Flüssigkeiten oder als magnetorheologische Flüssigkeiten bezeichnet. Solche schaltbaren Flüssigkeiten können zur Bereitstellung einer drehfesten Verbindung zwischen der Schwungmasse 2 und der Schwungmasse 3 eingesetzt werden.
In den 1, 4, 6, 8 und 10 sind das antriebsseitige Drehmoment mit M_an und das abtriebsseitige Drehmoment mit M_ab bezeichnet, wobei das Drehmoment M_an an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 anliegt und das Drehmoment M_ab an der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 anliegt.
Das Energiespeicherelement 5 ist vorzugsweise als eine Federanordnung 7 ausgebildet. Die Federanordnung 7 kann beispielsweise eine oder mehrere Drehfedern bzw. Bogenfedern (nicht näher bezeichnet) aufweisen oder auch andere geeignete Federn zur Drehmomentenübertragung aufweisen. Wenn der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 geöffnet ist, ist das Energiespeicherelement 5 ladbar und/oder entladbar in Abhängigkeit von den Drehmomenten M_an, M_ab an den beiden Schwungmassen 2, 3 und der potentiellen Energie im Energiespeicherelement 5.
Die beiden Schwungmassen 2 und 3 können ferner zusätzlich durch ein Dämpferelement 11 miteinander verbunden sein. Das Dämpferelement 11 ist dann parallel zum Aktuator 4 und zum Energiespeicherelement 5 angeordnet. Das Dämpferelement 11 überträgt einen Teil des Drehmomentes M_an und wandelt einen weiteren Teil des anliegenden Drehmomentes M_an in Wärme um. Funktionstechnisch kann das Dämpferelement auch als intregraler Teil der Federanordnung oder des Aktuators ausgebildet sein.
In 1 ist schematisch ein Verbrennungsmotor VM angedeutet, der das antriebsseitige Drehmoment M_an bereitstellt. Der Verbrennungsmotor VM liefert das Drehmoment M_an an die antriebsseitige Schwungmasse 2 über eine Eingangswelle 8.
In 2 ist das Drehmoment M_an über dem Drehwinkel der Eingangswelle 8 beziehungsweise der antriebsseitigen Schwungmasse 2 aufgetragen. In 2 ist der antriebsseitige Drehmomentverlauf 9 des Verbrennungsmotors VM dargestellt, wobei der Drehmomentverlauf 9 an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 anliegt. Dargestellt ist in 2 der Drehmomentverlauf 9 eines Reihen-Vier-Zylinder-Verbrennungsmotors VM. Der Verbrennungsmotor VM kann beispielsweise ein Ottomotor, insbesondere ein TFSI-Ottomotor sein. Gut zu erkennen ist, dass der Drehmomentverlauf 9 periodisch entsprechend dem Takt des Verbrennungsmotors VM ausgebildet ist.
In 3 ist neben dem antriebsseitigen Drehmoment 9 beziehungsweise M_an noch der angestrebte, gedämpfte Drehmomentverlauf 10 gestrichelt dargestellt. Im Bereich der Drehmomentberge und Drehmomenttäler weichen die Drehmomentverläufe 9, 10 voneinander ab und in den dazwischenliegenden Drehmomentbereichen stimmen die Drehmomentverläufe 9, 10 im Wesentlichen überein. Die Drehmomentberge und Drehmomenttäler des gedämpften Drehmomentverlaufs 10 sind nun weniger stark ausgeprägt, als die Drehmomentberge und Drehmomenttäler des Drehmomentverlaufs 9.
Die Regel- und/oder Steuereinrichtung ist derart ausgestaltet, dass der Aktuator 4 geöffnet ist, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 das Drehmoment im Bereich einer oberen Drehmomentspitze 12 oder einer unteren Drehmomentspitze 14 liegt, und der Aktuator 4 geschlossen ist, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 das Drehmoment zwischen der oberen Drehmomentspitze 12 und der unteren Drehmomentspitze 14 liegt. Der Aktuator 4 wird geöffnet, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 das Drehmoment im Bereich einer oberen Drehmomentspitze 12 oder einer unteren Drehmomentspitze 14 liegt, und der Aktuator 4 geschlossen wird, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse 2 das Drehmoment zwischen der oberen Drehmomentspitze 12 und der unteren Drehmomentspitze 14 liegt.
Die Arbeitsweise der aktiven Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 kann in mehrere Phasen unterteilt werden, die im folgenden anhand der 4 bis 11 beschrieben werden: In 4 ist der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 geöffnet dargestellt. Ist die Kupplung 6 geöffnet beziehungsweise der Aktuator 4 geöffnet, wird das antriebsseitige Drehmoment M_an in das Energiespeicherelement 5 beziehungsweise in die Federanordnung 7 eingeleitet. Die potentielle Energie in der Federanordnung 7 beziehungsweise des Energiespeicherelementes 5 steigt an. Teilweise wird das Drehmoment jedoch über die Federanordnung 7 auf die abtriebsseitige Schwungmasse 3 und den dahinterliegenden Antriebsstrang übertragen. Das abtriebsseitige Drehmoment M_ab ist daher kleiner als das antriebsseitige Drehmoment M_an.
In 5 ist dies noch einmal in einem Diagramm des Drehmomentverlaufs 9, 10 dargestellt. Der Drehmomentverlauf 9 kennzeichnet hier wieder das antriebsseitige Drehmoment M_an und der Drehmomentverlauf 10 kennzeichnet das abtriebsseitige Drehmoment M_ab. In dem in 5 umkreisten Bereich der oberen Drehmomentspitze 12 wird daher der antriebsseitige Drehmomentverlauf 9 teilweise in das Energiespeicherelement 5 beziehungsweise in die Federanordnung 7 eingespeichert. Der abtriebsseitige Drehmomentenverlauf 10 ist daher kleiner als das antriebsseitige Drehmoment 9. Neben einer teilweisen Übertragung des Drehmoments M_an über das Energiespeicherelement 5 wird zusätzlich ein Teil des Drehmoments M_an über das Dämpferelement 11 im Bereich der Drehmomentspitze 12 übertragen.
Im folgenden darf auf 6 und 7 Bezug genommen werden. Nach der Erhöhung der potentiellen Energie im Energiespeicherelement 5 durch Auslenkung der Federanordnung 7 wird der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 geschlossen, um eine direkte Drehverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 beziehungsweise dem Restantriebsstrang herzustellen. Das Drehmoment wird so direkt übertragen beziehungsweise ist so direkt übertragbar. Eine gewisse Drehungleichförmigkeit ist auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu verhindern, da der Drehmomentenverlauf 9, 10 meist auch in diesem Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors VM nicht konstant vorliegt. Die Drehungleichförmigkeiten können jedoch über die Schaltcharakteristik des Aktuators 4 beziehungsweise über die Regel- und/oder Steuereinrichtung vermindert werden. In 6 ist das Energiespeicherelement 5 geladen beziehungsweise die Federanordnung 7 gespannt und der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 geschlossen dargestellt.
7 zeigt, dass das antriebsseitige Drehmoment M_an im Bereich der abfallenden Drehmomentflanke 13 gleich dem abtriebsseitigen Drehmoment M_ab ist. Die Drehmomentenverläufe 9, 10 stimmen hier vorzugsweise im Wesentlichen überein. Der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 bleibt bis zu einem Schwellenwert des abfallenden, antriebsseitigen Drehmoments M_an geschlossen. Dieser Schließpunkt beziehungsweise Kupplungspunkt ist drehmoment- und lastabhängig.
In 8 und 9 ist der nachfolgende Verlauf dargestellt. Fällt das vom Verbrennungsmotor VM zur Verfügung gestellte Drehmoment M_an unter diesen Schwellenwert, wird die Kupplung 6 beziehungsweise der Aktuator 4 geöffnet und so eine Weiterleitung des weiter abfallenden antriebsseitigen Drehmoments M_an und der hier negativen Drehmomentspitze 14 auf die abtriebsseitige Schwungmasse 3 vermindert.
In 8 ist die Kupplung 6 beziehungsweise der Aktuator 4 geöffnet und das Energiespeicherelement 5 beziehungsweise die Federanordnung 7 ist so dargestellt, dass die gespeicherte potentielle Energie beziehungsweise die gespeicherte Kraft der oberen Drehmomentspitze 12 (vgl. 5) auf die abtriebsseitige Schwungmasse 3 übertragen wird. Das Energiespeicherelement 5 wird im Bereich der unteren Drehmomentspitze 14 entladen. Die Entladung des Energiespeicherelementes 5 beziehungsweise die Entspannung der Federanordnung 7 geht soweit, bis das minimale Drehmoment M_an beziehungsweise die negative Drehmomentspitze 14 überschritten ist. Nachdem das Energiespeicherelement 5 entladen beziehungsweise die Federanordnung 7 entspannt ist und das Drehmoment M_an aus dem Verbrennungsmotor VM wieder ansteigt, wird erneut eine drehfeste Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor VM und dem Restantriebsstrang beziehungsweise der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 hergestellt.
Dies ist in den 10 und 11 dargestellt. Diese Phase ähnelt der in 6 und 7 dargestellten Phase. Der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 ist wiederum geschlossen. Das Energiespeicherelement 5 ist hier jedoch entladen. Durch das Schließen des Aktuators 4 ist wiederum eine drehfeste Verbindung zwischen der antriebsseitigen Schwungmasse 2 und der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 hergestellt. Die Phase im Bereich einer abfallenden Drehmomentflanke 13 des antriebsseitigen Drehmoments M_an entspricht hier im Wesentlichen der Phase einer ansteigenden Drehmomentflanke 15 (vgl. 11). Da der Aktuator 4 geschlossen ist, entspricht der antriebsseitige Drehmomentverlauf 9 dem abtriebsseitigen Drehmomentverlauf 10 im Bereich der ansteigenden Drehmomentflanke 15 (vgl. 11).
Nun ist ein Zyklus beendet und der nächste Zyklus beginnt wie in 4 und 5 dargestellt von vorne.
Die Drehverbindung zwischen der antriebsseitigen Schwungmasse 2 und der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 wird in keinem Fall beziehungsweise in keiner Phase vollständig unterbrochen. Ein Ausgleich der negativen Drehmomentspitze 14 beziehungsweise unteren Drehmomentspitze 14 erfolgt durch die Rückspeisung des Drehmoments aus dem Energiespeicherelement 5, wobei vorher die obere Drehmomentspitze 12 durch Öffnen des Aktuators 4 in das Energiespeicherelement 5 gespeichert worden ist. Mit Hilfe dieser gespeicherten oberen Drehmomentspitze 12 wird ein teilweiser Ausgleich der negativen beziehungsweise unteren Drehmomentspitze 14 und somit eine Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufes 9 erreicht. Ein Vorteil dieses Verfahrens der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 ist, dass die Energie in den Antriebsstrang gespeichert bleibt und nicht verloren geht. Die Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufs 9 beziehungsweise 10 wird mit Hilfe der Speicherung und Rückgabe der Energie ermöglicht. Die Speicherung und Rückgabe der Energie erfolgt hierbei phasenverschoben. Die Phasenverschiebung beträgt hier 90° Grad zwischen der oberen und der unteren Drehmomentspitze 12, 14.
Im Bereich der oberen Drehmomentspitze 12 und der unteren Drehmomentspitze 14 wird ferner ein Teil des Drehmoments über das Dämpferelement 11 übertragen. Gleichzeitig wird ein Teil der Energie am Dämpferelement 11 in Wärme umgewandelt. Die vorliegende Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 dämpft durch das Dämpferelement 11 bei einem geöffnetem Aktuator 4 ferner die Drehschwingung. Bei dem Verfahren erfolgt eine drehwinkelabhängige Regelung beziehungsweise Steuerung des Aktuators 4. Durch die gezielte Beeinflussung der drehwinkelabhängigen Übertragung des Drehmoments M_an von der antriebsseitigen Schwungmasse 2 auf die abtriebsseitige Schwungmasse 3 ist es möglich, dass ein hoher Anteil der Energie im Gesamtsystem verbleibt. Die Regeleinrichtung ist entsprechend ausgestaltet. Der Aktuator 4 ist insbesondere als eine steuerbare, insbesondere schnell schaltende Kupplung ausgebildet.
Ein weiterer Vorteil der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 und des Verfahrens ist, dass durch den aktiven Eingriff der Regeleinrichtung die Dämpfungen gezielt eingestellt werden können. An dem Aktuator 4 beziehungsweise der Kupplung 6 können z. B. Schaltpunkt und Schaltzeit sowie die Schaltkraft als Parameter eingestellt werden. Durch eine veränderte Reibung und das Durchrutschen der Kupplung 6 kann somit der Energieinhalt des Energiespeicherelementes 5 beziehungsweise der Federanordnung 7 auf die Trägheit der Drehmassen eingestellt werden. Insbesondere kann die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 an die Betriebszustände und Betriebspunkte des jeweiligen Verbrennungsmotors VM angepasst werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 in Abhängigkeit von der Frequenz des Verbrennungsmotors VM zu optimieren. Es besteht z. B. die Möglichkeit, die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 auf ein Start-Stop-Verhalten oder einen besonders niedertourigen Betrieb des Verbrennungsmotors VM einzustellen. Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 ist also insbesondere durch die Möglichkeit der aktiven Steuerung beziehungsweise Regelung der Drehmomentschwankungen gekennzeichnet.
Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 verhält sich semiaktiv. Dies bedeutet, dass durch die Anordnung des Energiespeicherelementes 5 parallel zum Aktuator 4 potentielle Energie gespeichert wird, die vom anliegenden Drehmoment beziehungsweise antriebsseitigen Drehmoment M_an abhängig ist. Zur Aufladung des Energiespeicherelementes 5 beziehungsweise zum Entladen des Energiespeicherelementes 5 ist keine zusätzliche Energie außer der Energie für den Aktuator 4 nötig. Der Aktuator 4 kann auf verschiedene Weise geregelt werden. Beispielsweise kann der Aktuator 4 digital geschaltet werden, d. h. im Wesentlichen ohne Schlupf. Dies entspricht im Wesentlichen den in den 4 bis 11 dargestellten Phasen.
Vorzugsweise wird der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 mit einem bestimmten Schlupf geschaltet. Hierbei wird der Aktuator 4 nicht komplett geöffnet und geschlossen, sondern ein Schlupf zwischen den beiden Schwungmassen 2 und 3 mittels des Aktuators 4 eingestellt. Dieser kann je nach Betriebssituation und Bedarf vergrößert oder verkleinert werden.
Vorzugsweise erfolgt eine kontinuierliche Regelung mit Schlupf und ggf. Haften. Hiermit wird eine gezielte Schwingungsregelung durch den Aktuator 4 in Kombination mit dem Energiespeicherelement 5 erreicht. Vorzugsweise weist die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 dann einen Sensor auf, um auftretende Drehschwingungen zu detektieren. Alternativ ist die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 mit solchen externen Sensoren verbunden oder verbindbar. Die Signale dieser Sensoren werden der Reglereinrichtung übergeben, wobei die Reglereinrichtung den Aktuator 4 so regelt beziehungsweise steuert, dass sich aus der Überlagerung der Drehmomentschwingung aus dem Aktuator 4 und des Energiespeicherelementes 5 sowie den Drehmomentschwankungen des Verbrennungsmotors VM insgesamt minimale Drehmomentschwankungen an der abtriebsseitigen Schwungmasse 3 ergeben. Als Stellglied wird der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 verwendet. Auf diese Weise können die Amplituden der Schwingungsanregung direkt beeinflusst werden. Vorzugsweise wird das gespeicherte Drehmoment auch direkt wieder an die abtriebsseitige Schwungmasse 3 abgegeben, falls eine gezielte Schwingungsanregung vorgenommen wird. Da der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 nur positive Drehmomente übertragen kann, ist eine vollständige Auslöschung der Drehschwingung mittels der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 nicht zu erwarten.
Im folgenden darf auf das Zusammenwirken des Aktuators 4 und des Energiespeicherelements 5 nochmals detailliert eingegangen werden. Die folgenden Überlegungen werden am Beispiel der Federanordnung 7 und der insbesondere rutschenden Kupplung 6 durchgeführt, gelten aber entsprechend für das Energiespeicherelement 5 und den teilweise geschlossenen oder geöffneten Aktuator 4: Das Drehmoment teilt sich zwischen dem Energiespeicherelement 5 und dem Aktuator 4 auf. Das an der Kupplung 6 anliegende Drehmoment T_k lässt sich wie folgt abschätzen: T_k = F_nμR_effsign(ω_an – ω_ab).
Die konstruktiven Parameter der Kupplung 6 wie der Reibkoeffizient μ der Reibpartner, der effektive Kupplungsradius R_eff sind entsprechend vorgegeben. Die Anpresskraft resultiert in eine Normalkraft F_n auf die Reibpartner beispielsweise die Kupplungsscheiben Durch eine Steuerung der Anpresskraft und damit der Normalkraft F_n kann die Drehmomentübertragung der rutschenden Kupplung 6 gesteuert werden.
Das gesamte übertragene, zeitabhängige Drehmoment T(t) ist gleich der Summe aus dem an der Kupplung 6 anliegende Drehmoment T_k und dem an der Federanordnung 7 anliegenden Drehmoment T_F. Die Drehmomentbilanz ergibt sich aus T(t) = T_F + T_k
Durch Übertragung von Drehmoment T_k über die Kupplung 6 kann der Betrag des Drehmoments T_F über die Federanordnung 7 bei gleichbleibendem Gesamtdrehmoment T(t) vermindert und insbesondere gezielt beeinflusst werden.
Das Drehmoment T_F der Federanordnung 7 und die Drehmomentdifferenz ΔT_F der Federanordnung 7 ergibt sich unter der Vorraussetzung einer konstanten Federsteifigkeit k aus: T_F = kφ und ΔT_F = kΔφ, wobei φ den Drehwinkel der Feder beziehungsweise Federanordnung bezeichnet.
Das Drehmoment T_F und damit der Drehwinkel φ sind über eine Variation des an der Kupplung 6 anliegenden Drehmoments T_k beeinflussbar. Somit können die Auslenkungen der Federanordnung 7 durch die teilweise Drehmomentübertragung über die Kupplung 6 herabgesetzt werden.
Dies gilt sowohl für ein statisches als auch ein dynamisches Drehmoment des Verbrennungsmotors VM. Über die Verteilung des statischen Drehmoments auf die Federanordnung 7 und die Kupplung 6 kann die Gesamtverdrehung der Federanordnung 7 beeinflusst werden. Wird das dynamische Drehmoment gezielt gesteuert, dann werden die Auslenkungen um die statische Verdrehung, d. h. die Schwingungsamplituden um die mittlere Verdrehung, beeinflusst. Gleichzeitig wird hierdurch die Beschleunigungsdifferenz der beiden Schwungmassen 2, 3 herabgesetzt.
Durch das gezielte Öffnen und Schließen der Kupplung 6 im Schlupf kann somit die sekundärseitige Schwungmasse 3 abgebremst oder beschleunigt werden. Das bedeutet, dass gezielt Reibungen beziehungsweise ein Reibmoment in die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 eingebracht wird. Dies geschieht durch ein geeignetes Steuern des Drehmoments der Kupplung 6 und Nutzung des gespeicherten Energieanteils in der Federanordnung 7, um die Überschwingung der beiden Schwungmassen 2, 3 zu reduzieren.
Wenn beispielsweise in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurbelwelle Schaltpunkte für die Kupplung 6 definiert werden, kann die Drehgeschwindigkeitsdifferenz der beiden Schwungmassen 2, 3 durch eine solche Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 vermindert werden. Es wird eine Verringerung der Drehschwingungen erreicht.
In einer Betriebsweise der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 wird das Drehmoment in jedem Zustand über die Federanordnung 7 übertragen und nur die Drehmomentspitzen werden durch die Kupplung 6 beeinflusst. Die Kupplung 6 wird hier als rutschende Kupplung 6 eingesetzt, wobei je nach Zustand der Federanordnung 7 die Kupplung in die eine Drehrichtung oder in die andere Drehrichtung rutscht. Die Drehrichtung der rutschenden Kupplung 6 hängt davon ab, ob sich die Federanordnung 7 spannt oder entspannt, d. h. entweder in die eine Drehrichtung oder in die andere Drehrichtung verdreht. Bei dieser Betätigung der Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 wird die Kupplung 6 nicht vollständig geschlossen. Die Steuerung ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass gerade die Drehspitzen beziehungsweise die Schwingungsamplituden gedämpft oder auch gebremst werden und die Kupplung 6 dann wieder geöffnet wird, um damit das Drehmoment über die Federanordnung 7 übertragen wird.
In 12 ist der Kupplungszustand 16 und die Drehzahldifferenz 17 dargestellt und über der Zeit aufgetragen. Der Kupplungszustand 16 kann die Werte 1, 2, 3 und 6 annehmen. Der Wert 1 bedeutet, dass die Kupplung 6 rückwärts rutscht. Der Wert 2 bedeutet, dass die Kupplung 6 geschlossen ist und der Wert 3 bedeutet, dass die Kupplung 6 vorwärts rutscht. Der Wert 6 bedeutet, dass die Kupplung 6 geöffnet ist.
Wie aus 12 ersichtlich ist, wird die Kupplung 6 kurz vor Erreichen einer negativen Drehmomentspitze (hier nicht näher bezeichnet) geöffnet und vor dem Erreichen der positiven Drehmomentspitze wieder geschlossen, so dass im Bereich der positiven Spitze der Drehzahldifferenz 17 die Kupplung 6 vorwärts rutscht. Anschließend rutscht die Kupplung 6 rückwärts bis wieder kurz vor Erreichen der nächsten negativen Drehmomentspitze. Die positiven Drehmomentspitzen sind hier kleiner als die negativen Drehmomentspitzen.
In 13 ist das entsprechende innere Drehmoment 18 der Kupplung 6 und die Kupplungszustände 19 über der Zeit wie in 12 dargestellt. Auch hier wird wieder deutlich, dass die Kupplung 6 Drehmoment in beide Richtungen überträgt und nur rutschend eingesetzt ist. Die Kupplung 6 wird taktgenau geöffnet und teilweise geschlossen.
Vorzugsweise findet eine kontinuierliche Regelung der Kupplung 6 beziehungsweise des Aktuators 4 unter Schlupf statt. Hiermit kann eine gezielte Schwingungsanregung durch den Aktuator 4 in Kombination mit dem Energiespeicherelement 5 erreicht werden. Diese kontinuierliche Regelung ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens. Die Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung 1 kann dabei Messeinrichtungen aufweisen, um auftretende Drehschwingungen zu detektieren. Diese werden vorzugsweise einem Regler übergeben, wobei der Regler den Aktuator 4 so steuert, dass sich aus der Überlagerung der Drehmomentschwingung aus dem Aktuator 4 und dem Energiespeicherelement 5 so wie den Drehmomentschwankungen des Verbrennungsmotors VM minimaler Gesamtdrehmomentschwankungen im nachgelagerten Antriebsstrang ergeben. Als Stellglied wird der Aktuator 4 beziehungsweise die Kupplung 6 verwendet. Auf diese Weise können die Amplituden der Schwingungsanregungen direkt beeinflusst werden. In diesem Fall wird das gespeicherte Drehmoment auch direkt wieder an den Antriebsstrang abgegeben, jedoch unter der Vorraussetzung, dass eine gezielte Schwingungsanregung vorgenommen wird. Dies wird insbesondere mit Hilfe eines Steuergerätes und/oder Mikroprozessors realisiert. Auch hier ist zu beachten, dass die Kupplung 6 nur positive Drehmomente aufbringen kann. Eine vollständige Auslöschung der Schwingung ist nicht zu erwarten.
Ferner besteht die Möglichkeit einen definierten Schlupf in der Kupplung 6 einzustellen. Hierbei wird in die Kupplung 6 nicht komplett ge- und entkoppelt, sondern der Schlupf zwischen den beiden Schwungmassen 2, 3 wird eingestellt. Dieser Schlupf kann je nach Betriebssituation und Bedarf vergrößert oder verkleinert werden. Das Energiespeicherelement 5 wird dabei nach wie vor zur Drehmomentrückspeisung benutzt.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung
2: Schwungmasse
3: Schwungmasse
4: Aktuator
5: Energiespeicherelement
6: Kupplung
7: Federanordnung
8: Eingangswelle
9: Drehmomentverlauf
10: Drehmomentverlauf
11: Dämpferelement
12: Bereich der Drehmomentspitze
13: Bereich der Drehmomentflanke
14: Bereich der Drehmomentspitze
15: Bereich der Drehmomentflanke
16: Kupplungszustand
17: Drehzahldifferenz
18: Drehmoment
19: Kupplungszustand
VM: Verbrennungsmotor
Man: antriebsseitiges Drehmoment
Mab: abtriebsseitiges Drehmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3823384 A1 [0005]
EP 1953411 A2 [0006]

Claims

Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung (1) zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer antriebsseitigen Schwungmasse (2), mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse (3), mit einem Aktuator (4) und mit mindestens einem Energiespeicherelement (5) sowie mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Aktuators (4), wobei die antriebsseitige Schwungmasse (2) und die abtriebsseitige Schwungmasse (3) über den Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) verbunden oder verbindbar sind und der Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) parallel zueinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zumindest teilweise öffenbar und zumindest teilweise schließbar ausgebildet ist, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators (4) das Energiespeicherelement (5) ladbar und/oder entladbar ist, und durch weiteres Schließen des Aktuators (4) das über den Aktuator (4) übertragene Drehmoment erhöhbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) teilweise schließbar ausgebildet ist und durch teilweises Schließen des Aktuators (4) ein Teil des anliegenden Drehmoments über das Energiespeicherelement (5) und ein Teil des anliegenden Drehmoments über den Aktuator (4) übertragbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) vollständig offenbar ausgebildet ist, wobei in einem geöffneten Zustand des Aktuators (4) im Wesentlichen kein Drehmoment über den Aktuator (4) übertragbar ist und das Drehmoment über das Energiespeicherelement (5) übertragbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) öffenbar und schließbar ausgebildet ist, wobei in einem geöffneten Zustand des Aktuators (4) das Energiespeicherelement (5) ladbar und/oder entladbar ist, und durch Schließen des Aktuators (4) eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Schwungmassen (2, 3) bereitstellbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Aktuator (4) geöffnet ist beziehungsweise kein Drehmoment überträgt, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse (2) das Drehmoment im Bereich einer oberen Drehmomentspitze (12) oder einer unteren Drehmomentspitze (14) liegt, und der Aktuator (4) zumindest teilweise geschlossen ist beziehungsweise Drehmoment überträgt, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse (2) das Drehmoment zwischen der oberen Drehmomentspitze (12) und der unteren Drehmomentspitze (14) liegt.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) drehwinkelabhängig regelbar und/oder steuerbar ist und/oder der Drehwinkel der antriebsseitigen Schwungmasse (2) funktional wirksam mit einem Sensor messbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Aktuator (4) in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehwinkel offenbar oder schließbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) als Kupplung (6) ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Öffnung des Aktuators (4) potentielle Energie im Bereich der oberen Drehmomentspitze (12) ladbar ist und phasenverschoben im Bereich der unteren Drehmomentspitze (14) wieder aus dem Energiespeicherelement (5) entladbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Energiespeicherelement (5) als Federanordnung (7) ausgebildet ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkraft des Aktuators (4) steuerbar ist.
Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) eine Flüssigkeit aufweist, wobei die Viskosität der Flüssigkeit durch ein äußeres Feld änderbar ist, wobei vorzugsweise das Feld eine Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld ist.
Verfahren zur Regelung und/oder Steuerung einer Drehschwingungsdämpfungsvorrichtung (1) zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer antriebsseitigen Schwungmasse (2), mit einer abtriebsseitigen Schwungmasse (3), mit einem Aktuator (4) und mit mindestens einem Energiespeicherelement (5) sowie mit einer Regel- und/oder Steuereinrichtung zur Regelung und/oder Steuerung des Aktuators (4), wobei die antriebsseitige Schwungmasse (2) und die abtriebsseitige Schwungmasse (3) über den Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) verbunden oder verbindbar sind und der Aktuator (4) und das Energiespeicherelement (5) parallel zueinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zumindest teilweise geöffnet und/oder zumindest teilweise weiter geschlossen wird, wobei in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand des Aktuators (4) das Energiespeicherelement (5) geladen und/oder entladen wird und in weiter geschlossenen Zustand des Aktuators (4) das über den Aktuator (4) übertragene Drehmoment erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) zumindest teilweise geöffnet wird, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse (2) das Drehmoment im Bereich einer oberen Drehmomentspitze (12) oder einer unteren Drehmomentspitze (14) liegt, und der Aktuator (4) zumindest teilweise weiter geschlossen wird, wenn an der antriebsseitigen Schwungmasse (2) das Drehmoment zwischen der oberen Drehmomentspitze (12) und der unteren Drehmomentspitze (14) liegt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) drehwinkelabhängig geöffnet oder geschlossen wird und/oder der Drehwinkel der antriebsseitigen Schwungmasse (2) funktional wirksam mit einem Sensor gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Öffnung des Aktuators (4) potentielle Energie im Bereich der oberen Drehmomentspitze (12) in das Energiespeicherelement (5) geladen wird und phasenverschoben im Bereich der unteren Drehmomentspitze (14) die potentielle Energie zumindest teilweise wieder aus dem Energiespeicherelement (5) entladen wird.