DE102010046669A1

DE102010046669A1 - Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers

Info

Publication number: DE102010046669A1
Application number: DE102010046669A
Authority: DE
Inventors: Eugen Kremer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse, wobei das Schwungrad über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse gekoppelt ist, wird die Tilgung polyharmonischer Schwingungen verbessert, indem die Steifigkeit des Koppelmittels eine Funktion einer wirksamen Frequenz des Tilgers ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse, wobei das Schwungrad über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse gekoppelt ist.
Das Prinzip des dynamischen Tilgers ist seit lange bekannt (siehe z. B. Kraftfahrtechnisches Taschenbuch Bosch, Springer-Verlag 1998) und besteht darin, dass ein System mit einem zusätzlichen Schwinger ergänzt wird. Die Eigenfrequenz dieses Schwingers soll mit der Anregungsfrequenz übereinstimmen. Dabei werden an einem drehenden Bauteil, das mit Drehschwingungen belastet ist, eine oder mehrere Tilgermassen vorgesehen, die gegenüber dem Bauteil relativ verdrehbar und elastisch, beispielsweise mittels Energiespeichern angebunden sind. Derartige Tilger weisen eine Eigenfrequenz auf die zur Dämpfung der in diesen Frequenzbereichen eingetragenen Drehschwingungen dient. Im Weiteren sind drehzahladaptive Tilger bekannt, deren Eigenfrequenz an die drehzahlabhängigen Störfrequenzen einer Brennkraftmaschine beziehungsweise deren Ordnungen angepasst werden können. Diese können rein mechanisch ausgeführt werden, wie beispielsweise in Form des Fliehkraftpendels, bei dem an dem drehenden Bauteil, beispielsweise einem koaxial zur Kurbelwelle angeordneten Pendelflansch, in radiale und in Umfangsrichtung begrenzt verlagerbare Tilgermassen, die abhängig von der Drehzahl und den eingetragenen Störungen gegenüber dem Bauteil verlagert werden, so dass eine drehzahlabhängige Eigenfrequenz aufgebaut wird. Dabei ist die Wirksamkeit von Fliehkraftpendeln auf kleine Schwingungsamplituden begrenzt. Aus ökonomischen Gründen ist die Masse des Fliehkraftpendels begrenzt, sodass die Tilgungsmomente auf kleine praktikable Werte beschränkt sind. Oft werden derartige Fliehkraftpendel in Kraftfahrzeugen mit Drehschwingungsdämpfern wie beispielsweise geteilten Schwungrädern kombiniert.
Bei einem Verbrennungsmotor hängen die Anregungsfrequenzen von der (Kurbelwellen-) Drehzahl ab. Deswegen ist es vorteilhaft, auch die Eigenfrequenz des Tilgers drehzahlabhängig zu machen. Typischerweise soll diese Eigenfrequenz einer Ordnung der Drehzahl entsprechen, d. h. proportional zur Drehzahl steigen.
Eine bekannte Lösung dieser Art ist das Fliehkraftpendel. Bekannt sind verschiedene konstruktive Umsetzungen dieses Prinzips, die sich durch die Lagerung des Pendels unterscheiden (einfache oder bifilare Aufhängung, Rolle- oder Ringpendel usw.)
Bekannt ist auch das Konzept des voll gesteuerten Tilgers, wobei die Steifigkeit des Tilgers variabel ist und in Abhängigkeit von den gemessenen Schwingungen der Hauptmasse gesteuert wird. Die variable Steifigkeit kann sowohl elektrisch oder magnetisch als auch mechanisch realisiert werden. Verschiedene Lösungen zur Gestaltung der variablen Steifigkeit werden in der DE 10 2007 020 050 A1 und der DE 39 11 341 C1 vorgeschlagen.
Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist, dass diese nur Frequenzen einer Ordnung tilgen können und bei einer polyharmonischen Anregung nicht wirksam genug sind. Sind mehre Ordnungen zu tilgen, braucht man mehre entsprechend eingestellte Tilger. Dies ist aber nicht immer erwünscht und zulässig. Außerdem muss man die gesamte, zulässige Masse zwischen diesen Tilgern teilen. Dies macht die Masse eines Tilgers zwangsläufig klein, was seine Wirksamkeit reduziert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Tilgung polyharmonischer Schwingungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse, wobei das Schwungrad über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse gekoppelt ist, wobei die Steifigkeit des Koppelmittels eine Funktion einer wirksamen Frequenz des Tilgers ist. Das Koppelmittel kann eine mechanische, hydraulische oder magnetische Kopplung oder dergleichen bewirken. Es kommen hier also alle Möglichkeiten in Betracht, die eine veränderbare Kraft- bzw. Momentenübertragung zwischen dem Schwungrad und der Tilgermasse ermöglichen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die wirksame Frequenz aus der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung des Schwungrades und/oder der Tilgermasse ermittelt wird. Die wirksame Frequenz wird dabei vorzugsweise aus der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung des Schwungrades bestimmt.
Das Quadrat der wirksamen Frequenz wird bevorzugt aus dem Quotienten eines gemittelten Quadrates der Winkelbeschleunigung und der Differenz zwischen einem gemittelten Quadrat der Winkelgeschwindigkeit und einem Quadrat der gemittelten Winkelgeschwindigkeit bestimmt. Die Mittelung der Werte erfolgt bevorzugt über einen gleitenden Zeitraum. Die wirksame Frequenz erfasst so mehrere Harmonische, wobei die gemessenen Werte gemittelt sind.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Winkelgeschwindigkeit aus der Winkelbeschleunigung des Schwungrades bestimmt wird. Dies ist durch Integration über der Zeit leicht möglich.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Koppelmittel eine magnetische Kopplung von Schwungrad und Tilgermasse umfasst, wobei Schwungrad und Tilgermasse über einen Ringspalt in einen Magnetkreis geschaltet sind und der Ringspalt durch jeweils eine an dem Schwungrad und an der Tilgermasse angeordnete und jeweils auf die andere zuweisende, nicht kreisförmige Ringfläche gebildet ist.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse, wobei das Schwungrad über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse gekoppelt ist, wobei die Anordnung den Tilger, einen Regler sowie einen Sensor umfasst.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Sensor dem Schwungrad zugeordnet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Sensor ein dem Schwungrad zugeordneter Beschleunigungssensor ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Koppelmittel eine magnetische Kopplung von Schwungrad und Tilgermasse umfasst, wobei Schwungrad und Tilgermasse über einen Ringspalt in einen Magnetkreis geschaltet sind und der Ringspalt durch jeweils eine an dem Schwungrad und an der Tilgermasse angeordnete und jeweils auf die andere zuweisende, nicht kreisförmige Ringfläche gebildet ist. Durch die jeweils nicht kreisförmig ausgestaltete Ringfläche resultiert bei einer Relativverdrehung der Schwungmasse und der Tilgermasse eine Änderung des Ringvolumens des Ringspalts, sodass der über den Ringspalt fließende Magnetfluss geändert wird und damit je nach Ausgestaltung der Ringflächen bei einer Relativverdrehung zumindest ein bevorzugter Winkel mit hoher Anziehung ausgebildet wird, sodass bei einer Auslenkung gegenüber diesem Winkel eine Änderung des Magnetflusses mit sich änderndem Magnetfluss entsteht, sodass bei einer entsprechenden Auslenkung eine Wirkung ein Tilgungsmoment aufgebaut wird. Die Ausbildung eines über einen Relativdrehwinkel des Schwungrads gegenüber der Tilgermasse variierenden Ringspaltvolumens des Ringspalts kann durch alle Formen ausgebildet werden, die die Bedingung erfüllen, dass sich das Ringspaltvolumen über den Verdrehwinkel ändert. In vorteilhafter Weise werden jedoch Ringflächenformen bevorzugt, die einfach herzustellen sind und deren Änderung zur Erzielung einer großen Änderung geeignet sind. Hierbei kann zumindest eine Ringfläche oval sein, wobei die andere nicht kreisförmig ist, sondern beispielsweise ebenfalls oval oder elliptisch ausgebildet sein kann, sodass beispielsweise bei Orthogonalität der Hauptachsen von zwei elliptischen Ringflächen ein Maximum der gegenseitigen magnetischen Anziehung von Schwungrad und Tilger in einem aktiv geschalteten Magnetkreis ausgebildet wird.
Alternativ oder in Ergänzung zu einer elliptischen oder ovalen Ausgestaltung können eine oder beide Ringflächen ein polygonales Profil aufweisen. Hierbei ist unter einem polygonalen Profil ein Profil zu verstehen, das beispielsweise einer nicht kreisförmigen Grundform wie einer Ellipse durch einen Polygonzug angenähert ist oder aus einer Grundform einschließlich der Kreisform gebildet ist und zumindest eine über den Relativverdrehwinkel radiale Erhebung oder Einbuchtung aufweist. Auf diese Weise können beispielsweise in den beiden Ringflächen ein oder aus Gründen der Massesymmetrie mehrere radial erhabene Nasen vorgesehen sein, die bei gegenüberstehender Ausrichtung ein Maximum der Anziehung bewirken und bei einer Relativverdrehung ein quasi-elastisches Tilgungsmoment erzeugen.
Zur Erzeugung eines vorgebbaren Magnetflusses ist in den Magnetkreis eine bevorzugt feststehende elektrische Spule mit variierbarem Strom und/oder variierender Spannung geschaltet. Die Magnetspule kann gehäusefest angeordnet sein, sodass deren Verkabelung und Versorgung mit elektrischer Energie einfach und ohne Drehdurchführungen gestaltet werden kann. Die Leistung der elektrischen Spule ist an die Erfordernisse des zu erbringenden Tilgungsmoments angepasst, wobei die Ausgestaltung des Ringspalts sowie die Randbedingungen zur Leitung des Magnetflusses in deren Auslegung und Dimensionierung eingehen.
Die elektrische Spule wird dabei bevorzugt mit elektrischer Energie versorgt, die abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und deren Schwingungsverhalten abhängig ist, sodass eine Anpassung des Tilgungsverhaltens des Tilgers an den drehzahlabhängigen Eintrag von Störungen durch die Brennkraftmaschine, beispielsweise eine drehzahlabhängige Ordnung einer durch einen Verbrennungsvorgang hervorgerufenen Schwingung, vorgenommen werden kann. Als Signaleingang für einen derartigen dynamischen Betrieb oder Steuerung der elektrischen Spule kann beispielsweise das Drehzahlsignal und/oder Tachometersignal bei bekannter Getriebeübersetzung oder dergleichen herangezogen werden. Beispielsweise in einem Verstärkerschaltkreis kann eine entsprechend aus diesen Größen abgeleitete Versorgungsspannung an die elektrische Spule ausgegeben werden. Auf diese Weise können die auf die elektrische Spule wirkende elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom den drehzahladaptiven Tilger auf eine Eigenfrequenz regeln, die zumindest annähernd einer Schwingungsordnung der Brennkraftmaschine entspricht. Insbesondere bei Drehzahlanstiegen der Brennkraftmaschine kann auf diese Weise die auf die Spule wirkende elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom den drehzahladaptiven Tilger bei jedem Drehzahlabschnitt auf eine ausgewählte Ordnung des Antriebsstrangs oder der Brennkraftmaschine steuern. Insbesondere bei einer Anregung von geschwindigkeitsabhängigen Schwingungen in der Karosserie durch die Brennkraftmaschine kann eine Abhängigkeit der Steuerung der elektrischen Energie der elektrischen Spule vorteilhaft sein. Der zwischen Schwungrad, Tilgermasse, Ringspalt und elektrischer Spule gebildete Magnetkreis wird vorteilhafterweise durch die hierzu erforderlichen Bauteile geschlossen. Dabei können neben dem Schwungrad und der Tilgermasse feststehende Gehäuseteile mit der elektrischen Spule und Lagerteilen zur Lagerung des Schwungrads und/oder der Tilgermasse dienen.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines drehzahladaptiven Tilgers;
2 eine Schwungmasse und den dazugehörigen Tilger im Querschnitt;
3 eine Darstellung des winkelabhängigen Magnetflusses zwischen Schwungrad und Tilgermasse;
4 eine Skizze zur Regelung des Tilgers;
5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß geregelten Tilgers;
6 ein Diagramm der Frequenz über der Zeit eines simulierten Ausführungsbeispiels;
7 ein Diagramm Moment über der Zeit fürverschiedene Tilger.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines drehzahladaptiven Tilgers 1 in einer Einbausituation eines Antriebsstrangs, bei der Kurbelwelle 2 und Getriebeeingangswelle 3 parallel zueinander angeordnet und mittels einer Verzahnung 4 drehschlüssig miteinander verbunden sind.
Das Schwungrad 5 des drehzahladaptiven Tilgers 1 ist auf der Kurbelwelle 2 aufgenommen und mittels eines Lagers 6, das ein Wälz- oder Gleitlager sein kann, gegenüber dem Gehäusebauteil 7 gelagert. Das Gehäusebauteil 7 kann gegenüber der Kurbelwelle 2 schwimmend an einem Gehäuse angeordnet sein und gegen dieses magnetisch isoliert sein.
Koaxial zu dem Schwungrad 5 und relativ gegenüber diesem verdrehbar ist die Tilgermasse 8 in dem Gehäusebauteil 7 mittels des Lagers 9, das ebenfalls ein Wälz- oder Gleitlager sein kann, gelagert. Zwischen den beiden Lagern 6, 9 ist um einen Kern 10 des Gehäusebauteils 7 die elektrische Spule 11 angeordnet, die von einer elektrischen Energiequelle 12, beispielsweise durch Anlegen einer bevorzugt steuerbaren elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms, gespeist wird.
Zwischen dem Schwungrad 5 und der Tilgermasse 8 ist ein Ringspalt 13 vorgesehen. 2 zeigt hierzu einen Querschnitt des Schwungrads 5 mit der Tilgermasse 8 und dem sich dazwischen bildenden Ringspalt 13. Der Ringspalt 13 wird dabei durch die Ringfläche 14 des Schwungrads 5 und die Ringfläche 15 der Tilgermasse 8 gebildet. Die beiden Ringflächen 14, 15 sind dabei erfindungsgemäß nicht kreisrund ausgebildet sondern im gezeigten Ausführungsbeispiel leicht elliptisch, sodass bei einer Verdrehung des Schwungrads 5 gegenüber der Tilgermasse 8 oder umgekehrt sich das Ringspaltvolumen 16 zyklisch im Zyklus von 360 ändert. Gleichzeitig ergibt sich bei der Relativverdrehung ein Winkel, bei dem die Hauptachsen der elliptischen Ringflächen 14, 15 senkrecht zueinander stehen und damit im Ringspalt 13 zwei Bereiche mit minimalem Abstand gebildet werden.
Wird – wie in 1 gezeigt – der Magnetkreis 17 zwischen dem Kern 10, dem Gehäusebauteil 7, den Lagern 6, 9, der Tilgermasse 8 und dem Schwungrad 5 über den Ringspalt 13 geschlossen, wird bei Anlegen elektrische Energie an die Spule 11 ein Magnetfluss induziert, wobei infolge der größten Anziehung der Bereiche mit kleinstem Abstand im Ringspalt 13 die Tilgermasse 8 gegenüber dem Schwungrad 5 positioniert wird.
3 zeigt eine Skizze zur Erläuterung der Magnetflussverhältnisse abhängig vom Relativverdrehwinkel ϕ. Unter Bezugnahme auf 1 verdrehen sich die elliptische Ringfläche 14 des Schwungrads 5 (1) und die elliptische Ringfläche 15 der Tilgermasse 8 (1) ausgehend von einer beliebigen Lage 19 der Tilgermasse 8 gegenüber dem Schwungrad 5 bei Anlegen einer Spannung an die Energiequelle 12 um den Relativverdrehwinkel ϕ soweit, dass in den Bereichen 18 des Ringspalts 13 ein minimaler Abstand d ausgebildet wird, bei dem die magnetische Flussdichte minimal ist, sodass eine stabile Zuordnung zwischen Tilgermasse und Schwungrad bei einem vorgegebenen Verdrehwinkel ϕ gebildet wird. In Verbindung mit 1 betrachtet verursacht eine Auslenkung der Tilgermasse 8 gegenüber dem Schwungrad 5 ein Tilgungsmoment. Werden daher in das Schwungrad 5 Drehschwingungen über die Kurbelwelle 2 und/oder über die Getriebeeingangswelle 3 eingetragen, wird dieses kurzzeitig beschleunigt, während die Tilgermasse 8 infolge ihrer Massenträgheit sich mit unveränderter Drehzahl weiterdreht, sodass eine Relativverdrehung zwischen Tilgermasse 8 und Schwungrad 5 auftritt. Hierdurch wird bei anliegendem Magnetfluss ein Tilgungsmoment erzeugt, das das Schwungrad 5 abbremst, wodurch ein Tilgungseffekt der eingetragenen Schwingung erzielt wird. Die Auslegung des Magnetkreises 17 mit dessen Bauteilen erlaubt die Festlegung einer Eigenfrequenz des drehzahladaptiven Tilgers 1 auf eine typische Erregerfrequenz, beispielsweise auf eine relevante Schwingungsordnung der Brennkraftmaschine.
Da der Magnetfluss zum Quadrat des an die Spule angelegten Stroms proportional ist, kann die Eigenfrequenz des Tilgers abhängig vom an der Spule 11 anliegenden Strom eingestellt werden. In der Regel variieren auch die relevanten Schwingungsordnungen der Brennkraftmaschine mit der Drehzahl, sodass eine drehzahladaptive Tilgung der eingetragenen Schwingungen durch Modulation der Energiequelle 12 der Spule 11 erzielt werden kann. Wird daher der Strom beziehungsweise in entsprechender Weise die Spannung abhängig von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine moduliert, kann die Eigenfrequenz des Tilgers 1 abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine drehzahladaptiv eingestellt werden.
Es versteht sich, dass für einen Antriebsstrang mit zur Kurbelwelle konzentrischer Getriebeeingangswelle das Schwungrad in ähnlicher Weise auf der Kurbelwelle aufgenommen werden kann und die Tilgermasse verdrehbar zu dieser angeordnet werden kann.
Eine Skizze zur Regelung eines Tilgers gemäß 1 bis 3 ist in 4 dargestellt. Der voll gesteuerte Tilger der Torsionsschwingungen des Triebstrangs umfasst eine mit der Kurbelwelle 2 und mit einem Triebstrang 23 elastisch (dargestellt durch eine Feder 25) verbundene drehbare Hauptmasse in Form des Schwungrades 5, die relativ zur Hauptmasse drehbare Tilgermasse 8, einem Mittel oder Kraftfeld 24, das zwischen dem Schwungrad 5 als Hauptmasse und der Tilgermasse 8 ein verdrehwinkelproportionales Moment mit einer steuerbaren Steigung (eine variable Steifigkeit) erzeugt, einem Sensor 20 an der Hauptmasse und einem Regler 21. Der Sensor 20 kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor sein oder ein optisch, magnetisch oder elektrisch arbeitender Sensor, der direkt einen Verdrehwinkel- und damit Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung- messen und in ein elektrisches Signal umsetzen kann. Der Regler 21 wertet die durch den Sensor 20 gelieferte elektrische Größe, die die Winkelbeschleunigung oder Winkelgeschwindigkeit oder Winkelstellung des Schwungrades 5 repräsentiert, aus und liefert an einem Ausgang 22 eine Stellgröße in Form eines Stromes bzw. einer Spannung für die Spule 11 als Stellglied der Regelung. Auf die Schwungmasse 5 wirkt das Kurbelwellenmoment M.
Der Regler 21 benutzt die Information über die Drehbeschleunigung von dem Sensor 20 und bestimmt die benötigen Werte der variablen Steifigkeit zwischen Haupt- und Tilgermasse 5, 8. Die Steuerung der Steifigkeit wird entweder direkt über den am Ausgang des Reglers 21 fließenden elektrischen Strom oder mit einem zusätzlichen Aktor (bzw. Verstärker) durchgeführt.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

1) Aus der Winkelbeschleunigung der Hauptmasse wird durch Integrieren über der Zeit die Winkelgeschwindigkeit φ . ermittelt.
2) Das Quadrat der wirksamen Frequenz wird gemäß
bestimmt, wobei 〈〉 eine Mittelung über eine gleitende Zeitspanne (t-θ, t) bezeichnet.
3) Die Steifigkeit c wird als c = ω_w ² J bestimmt, sodass die Eigenfrequenz des Tilgers gleich ω_w wird. Hier ist J das Massenträgheitsmoment des Tilgers um seine Drehachse.

Bei harmonischen Schwingungen stimmt die so ermittelte wirksame Frequenz ω_w mit der Schwingungsfrequenz überein und die Abstimmung der Steifigkeit nach dem vorgeschlagenen Verfahren entspricht der bekannten Abstimmung eines Tilgers.
Vorteil dieses Verfahrens gegenüber einer drehzahlproportionalen Einstellung des Tilgers besteht darin, dass in jedem Moment die Schwingungen der wichtigsten Ordnung mit der Gesamtmasse getilgt werden. So werden bei Änderung der Drehzahl mit einer Masse verschiedene Ordnungen getilgt. Ein simuliertes Beispiel ist anhand der 6 und 7 dargestellt. Die Anregung besteht aus 3 harmonischen Komponenten Ordnungen 0.5, 1 und 2 und mit Amplituden von 100 Nm. Die Gerade A in 6 zeigt die Änderung der Frequenz ω (in Hz) der 1. Ordnung über der Zeit t. Das ist die Frequenz ω, mit der das Fliehkraftpendel bei der 1. Ordnung schwingen würde. Die Kurve B zeigt die Einstellungsfrequenz ω_w des Tilgers nach dem vorgeschlagenen Verfahren. Es ist ersichtlich, dass der Tilger zunächst die zweite Ordnung, dann die erste und endlich die Ordnung 0.5 verfolgt.
In 7 sind Simulationsergebnisse von drei Varianten dargestellt. Dargestellt ist das innere Moment M in NM über der Zeit t. Die Drehfrequenz ω in Hz wird dabei gemäß 6 über der Zeit kontinuierlich von etwa 5 Hz zum Zeitpunkt t = 0 bis 85 Hz zum Zeitpunkt t = 20 s durchgestimmt. In 7 sind als einhüllende Kurven der Momentenverläufe für einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelten Schwingungstilger (Kurve M_2), ein Fliehkraftpendel der gleichen Masse, das auf die erste Ordnung eingestellt ist (Kurve M_3), und drei Fliehkraftpendel der Masse von 1/3 der Tilgermasse mit Einstellung auf alle drei Ordnungen (Kurve M 4) dargestellt. Zum Vergleich ist das innere Moment der Anordnung ohne Schwingungstilger (Kurve M_2) und das konstante Antriebsmoment (Kurve M_1) dargestellt. Die Momentenausschläge über der Zeit sind bei der erfindungsgemäßen Regelung (Kurve M_2) nur unwesentlich höher als das Antriebsmoment (Kurve M_1). Aus dem Bild ist es ersichtlich, dass das vorgeschlagene Verfahren einen Vorteil gegenüber den anderen Lösungen bietet.
Ein Beispiel der möglichen konstruktiven Umsetzungen eines Tilgers gemäß der 1 bis 3 mit einer erfindungsgemäßen Regelung ist in 5 dargestellt. Der Sensor 20 ist dem Schwungrad 5 zugeordnet und misst die Winkelbeschleunigung φ .. des Schwungrades 5, die als ein elektrisches Beschleunigungssignal dem Regler 21 aufgeschaltet ist. Der Regler wird nach dem zuvor dargestellten Verfahren betrieben. Der Regler 21 steuert ausgangsseitig die Spule 11 an, die den magnetischen Fluss steuert und so die Steifigkeit der Kopplung zwischen Schwungrad 5 und Tilgermasse 8 steuert.
Bezugszeichenliste

1: Tilger
2: Kurbelwelle
3: Getriebeeingangswelle
4: Verzahnung
5: Schwungrad
6: Lager
7: Gehäusebauteil
8: Tilgermasse
9: Lager
10: Kern
11: Spule
12: Energiequelle
13: Ringspalt
14: Ringfläche
15: Ringfläche
16: Ringspaltvolumen
17: Magnetkreis
18: Bereich
19: Lage Tilgermasse
20: Beschleunigungssensor
21: Regler
22: Ausgang
23: Triebstrang
24: Kraftfeld
25: federelastiasche Koppelung
d: Abstand Relativverdrehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007020050 A1 [0005]
DE 3911341 C1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kraftfahrtechnisches Taschenbuch Bosch, Springer-Verlag 1998 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers (1) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad (5) und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse (8), wobei das Schwungrad (5) über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse (8) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Koppelmittels eine Funktion einer wirksamen Frequenz des Tilgers (1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Frequenz aus der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung des Schwungrades (5) und/oder der Tilgermasse (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quadrat der wirksamen Frequenz aus dem Quotienten eines gemittelten Quatdrates der Winkelbeschleunigung und der Differenz zwischen einem gemittelten Quadrat der Winkelgeschwindigkeit und einem Quadrat der gemittelten Winkelgeschwindigkeit
bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelung der Werte über einen gleitenden Zeitraum erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit aus der Winkelbeschleunigung des Schwungrades (5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmittel eine magnetische Kopplung von Schwungrad (5) und Tilgermasse (8) umfasst, wobei Schwungrad (5) und Tilgermasse (8) über einen Ringspalt (13) in einen Magnetkreis (17) geschaltet sind und der Ringspalt (13) durch jeweils eine an dem Schwungrad (5) und an der Tilgermasse (8) angeordnete und jeweils auf die andere zuweisende, nicht kreisförmige Ringfläche (14, 15) gebildet ist.
Anordnung zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers (1) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Schwungrad (5) und einer gegenüber diesem relativ verdrehbaren Tilgermasse (8), wobei das Schwungrad (5) über ein Koppelmittel mit einer verstellbaren Steifigkeit mit der Tilgermasse (8) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung den Tilger (1), einen Regler (21) sowie einen Sensor (20) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor dem Schwungrad (5) zugeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein dem Schwungrad (5) zugeordneter Beschleunigungssensor ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelmittel eine magnetische Kopplung von Schwungrad (5) und Tilgermasse (8) umfasst, wobei Schwungrad (5) und Tilgermasse (8) über einen Ringspalt (13) in einen Magnetkreis (17) geschaltet sind und der Ringspalt (13) durch jeweils eine an dem Schwungrad (5) und an der Tilgermasse (8) angeordnete und jeweils auf die andere zuweisende, nicht kreisförmige Ringfläche (14, 15) gebildet ist.