DE102013100965A1

DE102013100965A1 - Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine, und eine entsprechende Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102013100965A1
Application number: DE102013100965.4A
Authority: DE
Inventors: Florian Knopf; Michael Steidl
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: WO2014118246A1; DE102013100965B4

Abstract

Ein Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle (2) einer Hubkolbenmaschine (1), umfasst folgende Verfahrensschritte: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Isolieren des Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen der Welle, insbesondere der Kurbelwelle (2), durch Ansteuern eines Aktors (8) mit den bestimmten Ansteuerungsdaten, wobei die Welle, insbesondere die Kurbelwelle (2), und der Antriebsstrang (14) über den Aktor (8) gekoppelt sind. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist auf: a) eine Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2) und einem Motorsteuergerät (3); eine Isolationsvorrichtung (4) mit einem Isolationssteuergerät (9) zur Steuerung der Isolationsvorrichtung (4), einer Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8); und c) einen Antriebsstrang (14). Die die Sensoreinrichtung (5) und der Aktor (8) sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) angeordnet. Der Antriebsstrang (14) ist mit der Kurbelwelle (2) über den Aktor (8) gekoppelt, und der Aktor (8) ist zum aktiven Isolieren des Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Drehschwingungen, die auch als Torsionsschwingungen bezeichnet werden, einer Welle einer Maschine sind Drehungleichförmigkeiten, die durch Schwankungen der Drehzahl der Welle erzeugt werden können. Dies kommt bei vielen dynamischen Betrieben von Maschinen vor, wobei z.B. periodisch oder auch aperiodisch auftretende Drehmomente, beispielsweise durch den Antrieb der Welle oder/und durch unterschiedliche Belastungen der Funktionseinheiten, die von der Welle angetrieben werden, entstehen.
Die Wellen sind insbesondere Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen, welche z.B. Diesel-, Benzin-, oder Gasmotoren sind. Auch Hydraulik-, Pneumatik- und Dampfmotoren können Hubkolbenmaschinen sein. Eine Hubkolbenmaschine kann z.B. als Antrieb für ein Fahrzeug, eine Baumaschine o.dgl. oder als ortsfester oder ortsveränderlicher Antrieb für mannigfaltige Antriebswecke eingesetzt werden. Die Wellen sind üblicherweise mit einem Antriebsstrang gekoppelt, welcher z.B. über Getriebe die entsprechenden Funktionseinheiten, wie z.B. Räder eines Fahrzeugs, antreibt.
Bei Hubkolbenmaschinen ist die gleichmäßige Drehbewegung der Kurbelwelle überlagert mit Drehschwingungen. Diese können prinzipiell in zwei Kategorien unterteilt werden: Elastische Schwingungen (Schwingungsform: erste und höhere Eigenformen) der Kurbelwelle verursachen Spannungen in der Kurbelwelle, die zu einer Verringerung der Dauerfestigkeit der Welle durch Torsionsüberbeanspruchung führen können. Solche Schwingungen können z.B. durch Verwendung eines Viskositätsschwingungsdämpfers, eines Tilgers usw., bedämpft werden. Als Beispiel zur Illustration sei das Dokument EP 1266152 B1 genannt.
Starrkörperschwingungen der Kurbelwelle („nullte“ Eigenform belasten die Kurbelwelle selbst nicht. Allerdings führen Starrkörperschwingungen (auch als Ungleichförmigkeitsgrad der Drehbewegung benannt) zu starken Belastungen im Antriebsstrang, da sie z.B. zu Rasseln im Getriebe und Ähnlichem führen können. Die Starrkörperschwingung tritt besonders ausgeprägt bei niedrigen Drehzahlen auf. Zur Reduktion der Starrkörperschwingung wird ein Schwungrad verwendet, welches aufgrund seiner großen Trägheit die Ungleichförmigkeit im Antriebsstrang reduziert. Es existieren verschiedene Bauformen und Ausführungen (z.B. Zweimassenschwungrad).
DE 10 2010 046 849 B4 beschreibt eine sensorbasierte Regelung von Schwingungen in schlanken Kontinua, speziell Torsionsschwingungen in Tiefbohrsträngen. Es wird eine Theorie zur Berechnung von laufenden Wellen anhand von zwei Messpunkten angegeben.
Im Zuge von immer höheren Anforderungen an kleine Bauweise bei gleicher Effizienz, geringem Gewicht und niedrigen Kosten, insbesondere im Fahrzeugbereich, besteht ein ansteigender Bedarf an effektiven Isolationsvorrichtungen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit Anordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 20 und 24 gelöst.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein aktives Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Kurbelwelle durch Ansteuern eines Aktors mit bestimmten Ansteuerungsdaten vorgenommen wird, wobei die Kurbelwelle mit dem Antriebsstrang über den Aktor gekoppelt ist.
Demgemäß weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine folgende Verfahrensschritte auf: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine; (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Welle, insbesondere der Kurbelwelle, durch Ansteuern eines Aktors mit den bestimmten Ansteuerungsdaten, wobei die Welle, insbesondere die Kurbelwelle, mit dem Antriebsstrang über den Aktor gekoppelt ist.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass das Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Welle, insbesondere Kurbelwelle, nicht durch ein passives System, sondern durch einen Aktor vorgenommen wird. Der Aktor wird mit Ansteuerungsdaten versorgt, die aus Eingangsdaten bestimmt werden, durch Messungen des Betriebszustands der Kurbelwelle bzw. der der Kurbelwelle zugeordneten Maschine erhalten werden.
Der Betriebszustand der Kurbelwelle mit der dazugehörigen Maschine bzw. Hubkolbenmaschine kann anhand von Daten der Drehzahl und Winkellage der Kurbelwelle sowie der aktuellen Belastung der Maschine erfasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit beliebigen Aktoren umgesetzt werden, solange diese die dynamischen Anforderungen erfüllen (Aufbringen einer wechselnden Verschiebung/Verdrehung mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite).
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist Folgendes auf: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle, und einem Motorsteuergerät; b) eine Isolationsvorrichtung mit einem Isolationssteuergerät zur Steuerung der Isolationsvorrichtung, einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehzahl der Kurbelwelle und einem Aktor, und c) einen Antriebsstrang. Die Sensoreinrichtung und der Aktor sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle an dieser angebracht, und der Antriebsstrang ist mit der Kurbelwelle über den Aktor gekoppelt, und der Aktor ist zum aktiven Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Kurbelwelle vorgesehen.
Das aktive Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Welle, insbesondere der Kurbelwelle, bietet den Vorteil einer maximalen Reduktion der Amplituden der Drehschwingungen und des Ungleichförmigkeitsgrades im Antriebsstrang.
Außerdem sind niedrige Drehzahlen möglich. Das nutzbare Drehzahlband ist nach unten durch den bei niedrigen Drehzahlen steigenden Ungleichförmigkeitsgrad begrenzt. Um den Drehzahlbereich nach unten zu erweitern, müsste ein deutlich größeres Schwungrad verwendet werden. Das Fahren bei niedrigen Drehzahlen ist aber im Falle eines Fahrzeugs mit Hubkolbenmaschine erwünscht, da in diesem Drehzahlbereich sehr ökonomisch gefahren werden kann. Ein aktives System ist im Drehzahlbereich nur durch den vom Aktor realisierbaren Relativwinkel begrenzt, d.h. in Abhängigkeit vom verwendeten Aktor kann der Antriebsstrang auch bei sehr niedrigen Drehzahlen von den Drehschwingungen, insbesondere Motorschwingungen, isoliert werden.
Weiterhin ergibt sich der Vorteil einer höheren Fahrdynamik, da das Schwungrad entfallen kann und somit auch dessen Beschleunigung bei Veränderung der Drehzahl entfällt.
Es ist eine Reduktion der Spannungen in der Kurbelwelle möglich. Außerdem kann auf Dämpfer verzichtet werden. Die erste Dreheigenfrequenz wird zu einem großen Teil durch die Trägheit des Schwungrads bestimmt. Das Spektrum der Anregungsfrequenzen wird hingegen durch den Verlauf der Motor-Anregungsordnungen über der Drehzahl bestimmt. Trifft die Anregungsordnung bei einer bestimmten Drehzahl die Eigenfrequenz der Kurbelwelle, so kommt es zur Resonanz der Kurbelwelle. Durch den Wegfall des Schwungrads liegt die erste Eigenfrequenz jedoch signifikant höher. In vielen Fällen wäre dann die Anregung der relevanten Moden im Drehzahlbereich nicht hochfrequent genug, um die Eigenfrequenz zu treffen, entsprechend würde es nicht zu einer Anregung in Resonanz der ersten Eigenform der Kurbelwelle im Drehzahlbereich kommen. Aus diesem Grund bleiben die Spannungen in der Kurbelwelle über den Drehzahlbereich gering, und es sind keine zusätzlichen dämpfenden Maßnahmen wie z.B. Drehschwingungsdämpfer erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren (Regelungs- bzw. Steuerungskonzept) isoliert den Antriebsstrang aktiv gegenüber den Schwingungen der Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine. Hierzu wird die Schwingung der Kurbelwelle in zwei entgegengesetzt laufende Wellen auseinandergerechnet (Wellendekomposition). Das Auseinanderrechnen der Schwingungen in laufende Wellen erfordert zwei hochgenaue Messungen der Winkelgeschwindigkeit oder Daten aus der Zeitbereichssimulation des Torsionsfreiheitsgrades der Kurbelwelle und erfolgt analog zu der Beschreibung des Dokumentes DE 10 2010 046 849 B4 . Die errechneten laufenden Wellen bilden die Grundlage für die Ansteuerung des Aktors, der die Kurbelwelle mit dem Antriebsstrang verbindet und gleichzeitig eine kontrollierte relative Verschiebung (Verdrehung) zwischen der Kurbelwelle und dem Antriebsstrang ermöglicht, um den Antriebsstrang gegenüber den Schwingungen der Kurbelwelle zu isolieren. Das Ansteuerungssignal für den Aktor wird aus der Dekomposition der Schwingungen in laufende Wellen generiert.
Im Gegensatz zu DE 10 2010 046 849 B4 wird in diesem Ausführungsbeispiel der Aktor jedoch nicht in der Form angesteuert, dass die in Richtung des Aktors laufende Welle in diesem absorbiert wird. Stattdessen wird der Aktor so gesteuert, dass er eine Reflektion der in seine Richtung laufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle simuliert. Das Ende der Kurbelwelle, an dem der Aktor angebracht ist, verhält sich aufgrund der durch den Aktor erzwungenen gegenphasigen Relativbewegung an der Verbindungsstelle zwischen Kurbelwelle und Antriebsstrang wie ein freies Ende, und die Momente an diesem Ende der Kurbelwelle gehen gegen Null, entsprechend werden keine Momente und Schwingungen auf den Antriebsstrang übertragen.
Dazu weist in einer Ausführung das Bestimmen von Ansteuerungsdaten des Verfahrens die folgenden Teilschritte auf: (S2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle; (S2.2) Bestimmen einer aktuellen Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; und (S2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Auslesen zugehöriger, vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten anhand der bestimmten Drehzahl der Kurbelwelle, Winkellage der Kurbelwelle und Motorlast.
Die Ansteuerungsdaten für den Aktor müssen in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch vorteilhaft nicht in Echtzeit berechnet werden. Sie sind vorher in einer Speichereinrichtung gespeichert worden und brauchen nur noch anhand der bestimmten aktuellen Eingangsdaten Drehzahl, Winkellage und Motorlast aus der Speichereinrichtung ausgelesen werden. Die Ansteuerungsdaten werden vorher, z.B. auf einem Prüfstand oder/und durch ein Simulationsprogramm, generiert und abgespeichert. Dies ist möglich, da das System Maschine/Welle aufgrund bekannter Anregung und erhöhter Dämpfung in jedem Betriebszustand, d.h. bei jeder möglichen Kombination aus Drehzahl und Motorlast, als quasi-stationär angenommen werden kann. Es ist daher möglich, die benötigten Ansteuerungsdaten einmalig aufzuzeichnen.
In dem Teilschritt (S2.1) erfolgt das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten einer Sensoreinrichtung. Weiterhin wird in dem Teilschritt (S2.2) das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt. Diese Erfassung von Messdaten ist einfach.
In einer weiteren Ausführung erfolgt in dem Teilschritt (S2.3) das Auslesen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten aus einem dreidimensionalen Look-Up-Table. Ein Vorteil dabei ist, dass anstatt zwei hochgenauer Sensoren (z.B. mit einer erforderlichen Daten-Sampling-Rate von etwa 10000 Hz) nur noch ein Sensor mit deutlich geringerer Genauigkeit benötigt wird. Anhand dieses Sensors bzw. dieser Sensoreinrichtung können die Drehzahl sowie die momentane Winkellage der Kurbelwelle bestimmt werden. Die Winkellage (etwa gegenüber OT) wird benötigt, um die Ansteuerung zur Bedämpfung der Drehschwingungen phasenrichtig aufzubringen. Die ebenfalls benötigte Motorlast kann in einfacher Weise aus den Daten des Motor- bzw. Maschinenmanagements entnommen werden.
Das Verfahren isoliert alle Frequenzen, d.h. auch die konstante Drehung der Kurbelwelle. Da diese jedoch übertragen werden soll, werden die Ansteuerungsdaten zur Ansteuerung des Aktors durch eine dazu geeignete Filtereinrichtung gefiltert. Die Filtereinrichtung ist hierbei als ein Hochpassfilter ausgebildet und lässt die konstante Drehung der Kurbelwelle sowie deren Drehzahländerungen zur Übertragung auf den Antriebsstrang zu.
In einer weiteren Ausführung umfasst das Verfahren für das Erzeugen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten folgende Verfahrensschritte: (S’1) Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine; (S’2) Generieren von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S’3) Speichern der so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium. Das Speichern bzw. Aufzeichnen kann einmalig erfolgen. Es können Kopien für die jeweiligen Speichereinrichtungen der Isolationsvorrichtungen für den praktischen Einsatz erfolgen.
Das Generieren von Ansteuerungsdaten umfasst folgende Teilschritte: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
Die benötigten Ansteuerungsdaten können aus einem Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine auf einem Prüfstand einmalig erfolgen. Dabei erfolgt in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt wird.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine ein Erfassen von Daten aus einem Simulationsverfahren von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine aufweist.
In einer Ausführung umfasst das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine aus den Daten des Simulationsverfahrens; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Daten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
Dabei erfolgt in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit.
Es ist auch in einer Variante möglich, dass die erfassten Eingangsdaten zunächst zwischengespeichert werden und aus diesen zwischengespeicherten Eingangsdaten die einmalig zu speichernden Ansteuerungsdaten nachträglich berechnet werden.
Weiterhin wird in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung der Kurbelwelle auf den Aktor zulaufende Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt. Dabei werden die Ansteuerungsdaten so bestimmt, dass der Aktor eine Reflektion der in Längsrichtung auf den Aktor zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle simuliert.
In einer weiteren Ausführung erfolgt das Speichern der generierten Ansteuerungsdaten in dem Speichermedium als ein dreidimensionaler Look-Up-Table. Natürlich kann auch eine andere Art, z.B. eine drei- oder n-dimensionale Matrix generiert werden.
Somit können die Ansteuerungsdaten, die zur Ansteuerung des Aktors erforderlich sind, für jede mögliche Kombination aus Drehzahl und Motorlast vorher generiert und für eine jederzeitige, spätere Verwendung aufgezeichnet werden. Damit ist es möglich, dass für jeden Typ von Maschine bzw. Hubkolbenmaschine die Ansteuerungsdaten vorher aufgezeichnet werden können.
Dieses Verfahren mit dem Auslesen vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten wurde anhand eines Simulationsmodells untersucht. Die Ergebnisse bei Verwendung der in dem Look-Up-Table gespeicherten Ansteuerungsdaten sind vergleichbar mit den Ergebnissen einer Echtzeit-Regelung.
In einer Ausführung der Anordnung für dieses Verfahren ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als Inkrementalgeber ausgebildet ist. Dieser Inkrementalgeber kann z.B. einen Hall-Sensor aufweisen. Natürlich ist auch eine andere Ausführung, wie z.B. ein optischer Sensor möglich. Ein besonderer Vorteil hierbei ist, dass die Genauigkeit der Sensoreinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik nur eine geringe Genauigkeit aufweist, nämlich eine Auflösung von 360 Inkrementen pro Umdrehung der Kurbelwelle.
Außerdem weist das Isolationssteuergerät der Isolationsvorrichtung in dieser Ausführung der Anordnung mindestens eine Speichereinrichtung mit den vorher gespeicherten Ansteuerdaten für den Aktor auf. Die vorher gespeicherten Ansteuerdaten sind wie oben beschrieben vorher erfasst, berechnet und einmalig abgespeichert worden. Die Steuereinrichtung kann so eine Kopie der einmalig generierten Ansteuerdaten beinhalten.
Es ist vorgesehen, dass das Isolationssteuergerät der Isolationsvorrichtung mindestens eine Ansteuereinrichtung für den Aktor aufweist. So ist es möglich, unterschiedliche Typen von Aktoren durch eine geeignete Ansteuereinrichtung anzusteuern.
Dabei ist mindestens eine Filtereinrichtung zur Filterung von Ansteuerungsdaten für den Aktor vorgesehen. Die mindestens eine Filtereinrichtung ist in einer Ausführung als Hochpassfilter ausgebildet.
In einer Ausführung ist der Aktor als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator ausgebildet. Es können zwar beliebige Ausführungen von Aktoren verwendet werden, jedoch muss der Aktor das Aufbringen eines wechselnden Drehmomentes mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite ermöglichen.
In einer alternativen Ausführung des Verfahrens weist das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte auf: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
So kann auch ein aktives Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Kurbelwelle mit zwei Sensoreinrichtungen und Echtzeitberechnung der Ansteuerungsdaten aus den Eingangsdaten erfolgen. Jedoch wird dazu im Vergleich zum Stand der Technik bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Drehschwingungen nicht der Antrieb der Welle, also die Maschine bzw. Hubkolbenmaschine, mit den Ansteuerungsdaten beaufschlagt, sondern es wird dazu ein gesonderter Aktor verwendet, der Bestandteil einer Isolationsvorrichtung ist.
So ist vorgesehen, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt wird. Weiterhin erfolgt in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit. In dem Teilschritt (S’2.3) wird das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung der Kurbelwelle auf den Aktor zulaufenden Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt, wobei die Ansteuerungsdaten so bestimmt werden, dass der Aktor eine Reflektion der in Längsrichtung auf den Aktor zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle simuliert.
Demgemäß weist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der oben beschriebenen alternativen Ausführung Folgendes auf: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle, und einem Motorsteuergerät; b) eine Isolationsvorrichtung mit einem Isolationssteuergerät zur Steuerung der Isolationsvorrichtung, zwei Sensoreinrichtungen zur Erfassung einer Drehzahl der Kurbelwelle und einem Aktor, und c) einen Antriebsstrang. Die zwei Sensoreinrichtungen und der Aktor sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle an dieser angebracht. Die zwei Sensoreinrichtungen sind untereinander in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Antriebsstrang ist mit der Welle, insbesondere der Kurbelwelle, über den Aktor gekoppelt, und der Aktor ist zum Isolieren des Antriebsstrangs von Drehschwingungen der Kurbelwelle vorgesehen.
In einer Ausführung sind die Sensoreinrichtungen als Inkrementalgeber ausgebildet. Hierbei weisen die Sensoreinrichtungen jeweils eine hohe Auflösung auf.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Isolationssteuergerät der Isolationsvorrichtung mindestens eine Steuereinrichtung zur Echtzeitberechnung von Wellendekompositionen aufweist.
Auch hierbei ist in einer Ausführung der Aktor als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator, wobei er das Aufbringen eines wechselnden Drehmomentes mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite ermöglicht.
Auch in dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Isolationssteuergerät der Isolationsvorrichtung mindestens eine Ansteuereinrichtung für den Aktor auf.
Dabei ist auch hier mindestens eine Filtereinrichtung zur Filterung von Ansteuerungsdaten für den Aktor vorgesehen. Die mindestens eine Filtereinrichtung ist in einer Ausführung als Hochpassfilter ausgebildet.
Das Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle, insbesondere Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine, sowie die Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens und seiner Varianten bieten gegenüber dem Stand der Technik einen reduzierten Bauraum, eine stärkere Reduktion der Schwingungsamplituden der Drehschwingungen der Welle, die auf den Antriebsstrang übertragen werden, nicht nur bei bestimmten Drehzahlen, sondern über den gesamten Frequenzbereich. Außerdem kann ein Schwungrad entfallen, und es sind niedrige Drehzahlen in dem von Drehschwingungen isolierten Drehzahlbereich möglich.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit einer erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 bis 5 schematische Flussdiagramme von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs von Drehschwingungen einer Welle;
6 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von Ansteuerungsdaten;
7–8 schematische grafische Darstellung von Drehschwingungen;
9–10 schematische grafische Darstellungen von ungedämpften und gedämpften Drehschwingungen einer Kurbelwelle; und
11 eine schematische grafische Darstellung von ungedämpften und gedämpften Drehschwingungen in einem Antriebsstrang.
Gleiche Bauelemente bzw. Funktionseinheiten mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen in den Figuren angegeben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Hubkolbenmaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 4 nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Anordnung umfasst die Hubkolbenmaschine 1 mit einem Motorsteuergerät 3, die Isolationsvorrichtung 4 und einen Antriebsstrang 14.
Die Hubkolbenmaschine 1 ist z.B. ein Diesel-, Benzin-, oder Gasmotor. Beispielsweise können auch Hydraulik-, Pneumatik- und Dampfmotoren als Hubkolbenmaschine 1 ausgebildet sein. Die Hubkolbenmaschine 1 kann z.B. als Antrieb für ein Fahrzeug, eine Baumaschine o.dgl. oder als ortsfester oder ortsveränderlicher Antrieb für mannigfaltige Antriebswecke eingesetzt werden.
Ein Motorgehäuse 1a der Hubkolbenmaschine 1 ist mit einer Kurbelwelle 2 schematisch gezeigt. Die Kurbelwelle 2 wird von der Hubkolbenmaschine 1 angetrieben und ist mit einem Abtriebsende 2a aus dem Motorgehäuse 1a herausgeführt und weist eine Kurbelwellenachse 2b auf, um welche sich die Kurbelwelle 2 in einer Drehrichtung 2c bei Betrieb der Hubkolbenmaschine 1 dreht. Die Kurbelwelle 2 erstreckt sich in einer Längsrichtung 2d zu ihrem Abtriebsende 2a und in einer dazu entgegengesetzten Längsrichtung 2e zu ihrem nicht gezeigten Vorderende.
An ihrem Abtriebsende 2a ist die Kurbelwelle 2 über einen Aktor 8, der unten noch näher beschrieben wird, mit dem Antriebsstrang 14 zum Antrieb einer Funktionseinheit, z.B. Getriebe eines Fahrzeugs mit Antriebswellen und Rädern, gekoppelt. Dabei ist das Abtriebsende 2a der Kurbelwelle 2 mit einer Eingangsseite des Aktors 8, die zur Kurbelwelle 2 weist, gekoppelt. Der Aktor 8 dient als Verbindung zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Antriebsstrang 14. Der Antriebsstrang 14 weist hier eine Antriebswelle 15 mit einer Antriebsachse 15a und einem Antriebsende 15b auf. Das Antriebsende 15b ist mit einer Ausgangsseite des Aktors 8 gekoppelt. Die Ausgangsseite des Aktors 8 weist zum Antriebsstrang 14. Die Antriebswelle 15 des Antriebsstrangs 14 ist und die Antriebsachse 15a in einer Antriebsdrehrichtung 15c drehbar angeordnet. Hier verläuft die Antriebsachse 15a in Verlängerung der Kurbelwellenachse 2b. Der Drehsinn der Antriebsdrehrichtung 15c entspricht hier dem Drehsinn der Drehrichtung 2c (angedeutet durch Pfeile) der Kurbelwelle 2.
Das Motorsteuergerät 3 steht über eine Motorsteuergeräteverbindung 3a, die stellvertretend für unterschiedliche Verbindungen angegeben ist, mit der Hubkolbenmaschine 1 in Verbindung.
Die Isolationsvorrichtung 4 ist zur aktiven Isolation des Antriebsstrangs 14 von Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 vorgesehen. Die Isolationsvorrichtung 4 umfasst ein Isolationssteuergerät 9, eine Sensoreinrichtung 5 und den Aktor 8. Das Isolationssteuergerät 9 steht mit dem Motorsteuergerät 3, der Sensoreinrichtung 5 und dem Aktor 8 in Wirkverbindung. Die Isolationsvorrichtung 4 und ihre Funktionsweise werden unten noch im Detail beschrieben.
Die Sensoreinrichtung 5 bildet einen Inkrementalgeber und umfasst ein Sensorrad 6 und einen Aufnehmer 7. Das Sensorrad 6 ist im Bereich des Abtriebsendes 2a der Kurbelwelle 2 auf dieser drehfest aufgebracht. Das Sensorrad 6 ist eine Art Zahnrad, dessen Zähne mit dem Aufnehmer 7 derart berührungslos zusammenwirken, dass die Drehung der Kurbelwelle 2 um ihre Kurbelwellenachse 2b hier digital durch Zählen der durch die Zähne im Aufnehmer erzeugten Impulse pro Zeiteineinheit als Drehzahl erfasst wird. Außerdem ist eine Winkelstellung der Kurbelwelle 2 damit erfassbar, wobei die Auflösung von der Zähnezahl des Sensorrads 6 abhängt. Dabei kann eine relativ geringe Genauigkeit von z.B. 360 Inkremente/Umdrehung der Kurbelwelle 2 ausreichen. Damit ist eine Auflösung auf 1° erzielbar. Der Aufnehmer 7 kann z.B. ein Hall-Sensor sein. Selbstverständlich kann die Sensoreinrichtung 5 auch anders aufgebaut sein, z.B. mit einem optischen Aufnehmer 7.
Der Aktor 8 kann ein elektrischer Motor, z.B. ein so genannter Torque-Motor, mit hohem Drehmoment (im Bereich eines Zylinderdrehmoments der Hubkolbenmaschine 1) mit hoher Bandbreite sein. Alternativ kann auch ein Piezoaktuator mit entsprechendem Drehmoment verwendet werden.
Das Isolationssteuergerät 9 weist hier eine Steuereinrichtung 10, eine Speichereinrichtung 11, eine Ansteuereinrichtung 12 und eine Filtereinrichtung 13 auf. Die Steuereinrichtung 10 ist mit dem Motorsteuergerät 3 über eine Motorsteuergeräteverbindung 3b verbunden. Außerdem ist die Steuereinrichtung 10 an die Speichereinrichtung 11 angeschlossen und steht mit der Sensoreinrichtung 5 über eine Aufnehmerleitung 7a mit dem Aufnehmer 7 der Sensoreinrichtung 5 in Verbindung. Zudem ist die Steuereinrichtung 10 mit der Ansteuereinrichtung 12 verbunden, an welcher die Filtereinrichtung 13 angeschlossen ist. Die Filtereinrichtung 13 ist ihrerseits mit dem Aktor 8 mit einer Ansteuerleitung 12a verbunden.
Die Isolationsvorrichtung 4 erhält Eingangsdaten über den Betriebszustand der Hubkolbenmaschine 1 und der Kurbelwelle 2 sowohl von dem Motorsteuergerät 3 als auch von der Sensoreinrichtung 5. Diese Eingangsdaten werden an die Steuereinrichtung 10 des Isolationssteuergerätes 9 geliefert. Anhand dieser Eingangsdaten bestimmt die Steuereinrichtung 10 Ansteuerungsdaten für die Ansteuereinrichtung 12. Die Steuereinrichtung 10 bestimmt in diesem Ausführungsbeispiel die Ansteuerungsdaten, indem sie mittels der Eingangsdaten jeweils diesen Eingangsdaten entsprechende, vorher in der Speichereinrichtung 11 gespeicherte Ansteuerungsdaten aus der Speichereinrichtung 11 ausliest und an die Ansteuereinrichtung 12 weiterleitet. Die Ansteuereinrichtung 12 versorgt anhand dieser Ansteuerungsdaten den Aktor 8 mit durch die Filtereinrichtung 13 gefilterten Ansteuersignalen. Die Filtereinrichtung 13 wird unten noch näher beschrieben. Der Aktor 8 bewirkt daraufhin, dass der Antriebsstrang 14 von den Drehschwingungen (und auch Starrkörperschwingungen) der Kurbelwelle 2 isoliert wird.
Dazu wird unten weiter noch das zugehörige Verfahren (Regelungs- bzw. Steuerungskonzept) näher erläutert, welches den Antriebsstrang 14 aktiv gegenüber den Schwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 isoliert und darauf basiert, die Schwingungen der Kurbelwelle 2 in zwei entgegengesetzt laufende Wellen auseinanderzurechnen (Wellendekomposition). Das Auseinanderrechnen der Schwingungen in laufende Wellen erfordert zwei hochgenaue Messungen der Winkelgeschwindigkeit oder Daten aus der Zeitbereichssimulation des Torsionsfreiheitsgrades der Kurbelwelle 2 und erfolgt analog zu der Beschreibung des Dokumentes DE 10 2010 046 849 B4 . Die errechneten laufenden Wellen bilden die Grundlage für die Ansteuerung des Aktors 8, der die Kurbelwelle 2 mit dem Antriebsstrang 14 verbindet und gleichzeitig eine kontrollierte relative Verschiebung (Verdrehung) zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Antriebsstrang 14 ermöglicht, um den Antriebsstrang 14 gegenüber den Schwingungen der Kurbelwelle 2 zu isolieren. Das Ansteuerungssignal für den Aktor 8 wird aus der Dekomposition der Schwingungen in laufende Wellen generiert.
Im Gegensatz zu DE 10 2010 046 849 B4 wird in diesem Ausführungsbeispiel der Aktor 8 jedoch nicht in der Form angesteuert, dass die in Richtung des Aktors 8 (Längsrichtung 2d) laufende Welle im Aktor 8 absorbiert wird. Stattdessen wird der Aktor 8 so gesteuert, dass er eine Reflektion der in Richtung (Längsrichtung 2d) des Aktors 8 laufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle 2 simuliert (Sei die in Richtung des Aktors 8 laufende Welle β, wobei β eine Verschiebung oder Verschiebungsgeschwindigkeit sein kann, so wird die Verschiebung bzw. Verschiebungsgeschwindigkeit durch den Aktor 8 am Ende, d.h. hier am Abtriebsende 2a, der Kurbelwelle 2 auf 2β eingestellt, Reflektion an einem freien Ende. Hierzu führt den Aktor 8 eine entsprechende Gegenbewegung –2β aus). Aufgrund der durch den Aktor 8 erzwungenen gegenphasigen Relativbewegung an der Verbindungsstelle zwischen Kurbelwelle 2 und Antriebsstrang 14 verhält sich das Abtriebsende 2a der Kurbelwelle 2 wie ein freies Ende, und die Momente am Abtriebsende 2a der Kurbelwelle 2 gehen gegen Null, entsprechend werden keine Momente und Schwingungen auf den Antriebsstrang 14 übertragen.
Das Verfahren isoliert alle Frequenzen, d.h. auch die konstante Drehung der Kurbelwelle 2. Da diese jedoch übertragen werden soll, wird das Signal zur Ansteuerung bzw. werden die Ansteuerungsdaten zur Ansteuerung des Aktors 8 durch die dazu geeignete Filtereinrichtung 13 gefiltert. Die Filtereinrichtung 13 ist hierbei als ein Hochpassfilter ausgebildet und lässt die konstante Drehung der Kurbelwelle 2 sowie deren Drehzahländerungen zur Übertragung auf den Antriebsstrang 14 zu.
Das Verfahren kann mit beliebigen Aktoren 8 umgesetzt werden, solange diese die dynamischen Anforderungen erfüllen (Aufbringen einer wechselnden Verschiebung/Verdrehung mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite).
In diesem Ausführungsbeispiel müssen die auf Basis der Wellendekomposition generierten Ansteuerungsdaten zur Ansteuerung des Aktors 8 nicht in Echtzeit berechnet werden. Denn das System (Hubkolbenmaschine 1, Kurbelwelle 2) kann aufgrund bekannter Anregung und erhöhter Dämpfung in jedem Betriebszustand (d.h. bei jeder möglichen Kombination aus Drehzahl n der Kurbelwelle 2 und Motorlast) als quasi-stationär angenommen werden. Es ist daher möglich, die benötigten Ansteuerungsdaten für jeden Betriebszustand einmalig aufzuzeichnen und dann, z.B. in Form eines dreidimensionalen Look-Up-Tables, in einer jederzeit auslesbaren Speichereinrichtung 11 zu speichern, auszulesen und wieder aufzubringen. Hierbei können die Ansteuerungsdaten sowohl aus Messungen der Drehwinkelgeschwindigkeit am realen System wie auch aus der Simulation des Drehschwingungsverhaltens der Hubkolbenmaschine 1 gewonnen werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der Vorteil beim Auslesen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten aus der Speichereinrichtung 11 unter Verwendung des Look-Up-Tables darin, dass anstatt zwei hochgenauer Sensoren nur noch eine Sensoreinrichtung 5 mit deutlich geringerer Genauigkeit benötigt wird.
Die Sensoreinrichtung 5 liefert die Drehzahl n der Kurbelwelle 2. Die momentane Winkellage, etwa in Bezug auf den OT (oberer Totpunkt), der Kurbelwelle 2 wird von der Steuereinrichtung 10 aus den Eingangsdaten der Drehzahl n bestimmt. Die Winkellage wird benötigt, um die Ansteuerung zur Isolation der Drehschwingung phasenrichtig aufzubringen.
Die Daten der ebenfalls benötigten momentanen Motorlast erhält die Steuereinrichtung 10 von dem Motorsteuergerät 3 (Motormanagement). Diese drei Daten werden von der Steuereinrichtung 10 nun benutzt, um in dem dreidimensionalen Look-Up-Table in der Speichereinrichtung 11 die zugehörigen Ansteuerungsdaten auszuwählen und auszulesen. In dem dreidimensionalen Look-Up-Table sind die benötigten Ansteuerungsdaten über der Drehzahl n, der Motorlast und der Phase (Verdrehwinkel, Winkellage) abgelegt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung der Hubkolbenmaschine 1 mit der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 4 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 sind hier zwei Sensoreinrichtungen 5 und 5’ vorgesehen. Die erste Sensoreinrichtung 5 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut, jedoch mit einer höheren Genauigkeit versehen. Auch die zweite Sensoreinrichtung 5’ weist eine sehr hohe Genauigkeit auf. Das Sensorrad 6’ der zweiten Sensoreinrichtung 5’ ist in einem axialen Abstand 6a in Längsrichtung 2e von dem Sensorrad 6 der ersten Sensoreinrichtung 5 angeordnet. Der Aufnehmer 7’ der zweiten Sensoreinrichtung 5’ ist über eine zweite Aufnehmerleitung 7’a mit der Steuereinrichtung 10 des Isolationssteuergerätes 9 verbunden.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel enthält die Speichereinrichtung 11 keine vorher berechneten Ansteuerungsdaten, sondern dient für allgemeine Speicherzwecke, z.B. Zwischenspeicherung von Berechnungsergebnissen.
Die Steuereinrichtung 10 führt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel eine Echtzeitberechnung der Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 aus den Eingangsdaten durch. Dabei wird eine echtzeitfähige Berechnung der Wellendekomposition vorgenommen, die als Eingangsdaten die Messdaten der Sensoreinrichtungen 5, 5’ und des Motorsteuergerätes 3 (oder/und anderer vorhandener Sensoren) verwendet (kontinuierliche Regelung).
Außerdem dient 2 zur Erläuterung der Erfassung der Eingangsdaten und Erzeugung der zu speichernden Ansteuerungsdaten für den Aktor 8.
In diesem Fall ist die Hubkolbenmaschine 1 auf einem Prüfstand. Die beiden hochgenauen Sensoreinrichtungen 5 und 5’ sind wie in 2 gezeigt an der Kurbelwelle 2 drehfest in dem Abstand 6a angebracht. Der Aktor 8 ist nicht an das Isolationssteuergerät 9 angeschlossen. Das Isolationssteuergerät 9 wird mit der Steuereinrichtung 10 nun als Aufzeichnungsgerät verwendet.
Die Ansteuerungsdaten werden in diesem Aufbau durch einmalige Messung an der Hubkolbenmaschine 1 am Motorprüfstand unter Verwendung der hochgenauen Sensoreinrichtungen 5 und 5’ und einer in Echtzeit oder im Anschluss daran durchgeführten Berechnung der Wellendekomposition, die als Eingangsdaten die Messdaten verwendet generiert. Für die im Anschluss ausgeführte Berechnungen können Zwischenspeicherungen der Eingangsdaten vorgenommen werden. Nach der Berechnung werden die so generierten Ansteuerungsdaten in der Speichereinrichtung 11 oder in einem geeigneten Wechselspeichermedium (nicht gezeigt) gespeichert.
Die Ansteuerungsdaten können abweichend von 2 ohne die Hubkolbenmaschine 1 und die Sensoreinrichtungen 5, 5’ auch durch eine Simulation der Drehschwingungen der Hubkolbenmaschine 1 und einer durchgeführten Berechnung der Wellendekomposition generiert werden. Dabei verwendet die Berechnung der Wellendekomposition Simulationsdaten, z.B. aus einem Rechnerprogramm, als Eingangsdaten.
Die auf die oben beschriebenen zwei Weisen generierten Ansteuerungsdaten werden dann in Abhängigkeit von Motorlast, Drehzahl der Kurbelwelle 2 und Phase (Verdrehwinkel, Winkellage) der Kurbelwelle 2 in einem dreidimensionalen Look-Up-Table gespeichert.
3 zeigt ein allgemeines, schematische Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum aktiven Isolieren des Antriebsstrangs 14 von Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Erfassen von Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1.
Ein Bestimmen von Ansteuerungsdaten wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 anhand der erfassten Eingangsdaten vorgenommen. Dies kann z.B. die Steuereinrichtung 10 des Isolationssteuergerätes 9 durchführen.
Schließlich wird der Aktor 8 in einem dritten Verfahrensschritt S3 anhand der so bestimmten Ansteuerungsdaten angesteuert, um den Antriebsstrang 14 von den Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 zu isolieren.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt 4 in einem schematischen Flussdiagramm dar.
In dem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt das Erfassen von Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1. So wird eine aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 von der Sensoreinrichtung 5 erfasst. Eine Motorlast der Hubkolbenmaschine 1 wird durch das Motorsteuergerät 3 geliefert.
Der Verfahrensschritt S2 Bestimmen von Ansteuerungsdaten ist in drei Teilschritte aufgeteilt. In einem ersten Teilschritt S2.1 wird anhand der Eingangsdaten der Sensoreinrichtung 5 die Drehzahl n festgelegt und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Die Motorlast des aktuellen Betriebszustands wird in einem zweiten Teilschritt S2.2 aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen. Mittels dieser drei Komponenten werden in einem dritten Teilschritt S2.3 die zugehörigen Ansteuerungsdaten aus dem in der Speichereinrichtung 11 vorher gespeicherten Look-Up-Table ausgelesen. Hierbei werden die Ansteuerungsdaten mit einem Hochpassfilter gefiltert, falls sie nicht schon vorher gefiltert gespeichert worden sind.
In dem dritten Verfahrensschritt S3 wird der Aktor 8 mit den aus dem in der Speichereinrichtung 11 vorher gespeicherten Look-Up-Table ausgelesenen Ansteuerungsdaten angesteuert, um den Antriebsstrang 14 von den Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 zu isolieren.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in einem schematischen Flussdiagramm der 5 gezeigt.
In einem ersten Verfahrensschritt S’1 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 das Erfassen der Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1 als aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 und der Motorlast von dem Motorsteuergerät 3.
Der Verfahrensschritt S’2 Bestimmen von Ansteuerungsdaten ist auch hier in drei Teilschritte aufgeteilt, jedoch unterscheiden diese sich von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
In einem ersten Teilschritt S'2.1 wird anhand der Eingangsdaten der Sensoreinrichtungen 5 und 5’ die Drehzahl n und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Außerdem wird die Motorlast des aktuellen Betriebszustands aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen. Diese Eingangsdaten werden als Messdaten für eine Wellendekompositionsberechnung in einem zweiten Teilschritt S’2.2 verwendet, wobei die Drehschwingungen in zwei laufende Wellen in Echtzeit auseinandergerechnet werden. Dabei wird in einem dritten Teilschritt S’2.3 die in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle zum Bestimmen der Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 benutzt. Hierbei werden die Ansteuerungsdaten mit einem Hochpassfilter gefiltert.
In dem dritten Verfahrensschritt S’3 wird der Aktor 8 mit den in Echtzeit berechneten Ansteuerungsdaten zum Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 so angesteuert, dass er eine Reflektion der in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle 2 simuliert.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Generieren und Speichern der Ansteuerungsdaten.
In einem ersten Verfahrensschritt S’1 erfolgt ein Erfassen von Eingangsdaten. Dabei werden in einer Ausführung die Eingangsdaten einer Hubkolbenmaschine 1 auf einem Prüfstand als aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 und der Motorlast von dem Motorsteuergerät 3 in Echtzeit gemessen. In einer Variante sind die Eingangsdaten Ausgangsdaten einer Simulation, z.B. eines Rechnersimulationsprogramms der Drehschwingungen einer Kurbelwelle 2 einer Hubkolbenmaschine 1.
In einem Verfahrensschritt S’2 werden Ansteuerungsdaten generiert. Hierzu sind drei Teilschritte vorgesehen.
In einem ersten Teilschritt S'2.1 wird anhand der Eingangsdaten, z.B. der Sensoreinrichtungen 5 und 5,’ die Drehzahl n und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Außerdem wird die Motorlast des aktuellen Betriebszustands aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen bzw. als Simulationsdaten eingelesen. Diese Eingangsdaten werden als Messdaten für eine Wellendekompositionsberechnung in einem zweiten Teilschritt S’2.2 verwendet, wobei die Drehschwingungen in zwei laufende Wellen in Echtzeit auseinandergerechnet werden. Dabei wird in einem dritten Teilschritt S’2.3 die in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle zum Bestimmen der Ansteuerungsdaten benutzt. Dabei werden die Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 so berechnet, dass der Aktor 8, wenn er mit diesen Ansteuerungsdaten angesteuert wird, eine Reflektion der in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle 2 simuliert. Dann werden die Ansteuerungsdaten mit einem Hochpassfilter gefiltert. Die Wellengeschwindigkeit bei der Wellendekompositionsberechnung aus den Sensordaten liegt bei etwa 3000 m/s.
In dem dritten Verfahrensschritt S’4 werden die so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium gespeichert. Dabei kann das Speichern z.B. als ein dreidimensionaler Look-Up-Table erfolgen. Dieser Look-Up-Table kann dann für Anwendungen in Isolationsvorrichtungen 4 als Kopie in der jeweiligen Speichereinrichtung 11 des Isolationssteuergerätes 9 gespeichert werden.
7 zeigt eine schematische grafische Darstellung von Drehschwingungen einer Kurbelwelle 2 einer Hubkolbenmaschine 1, die in diesem gezeigten Beispiel ein Dieselmotor mit acht Zylindern in V-Form mit Turboaufladung ist. Es ist ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 2 verbunden, jedoch keine weitere Dämpfung vorhanden.
Es sind Messwerte relativer Winkelamplituden als Auslenkung A über der Drehzahl n (U/min) des Motors aufgetragen. Eine Vielzahl von Messkurven ist zu einer Summenkurve 16 zusammengefasst, die über den einzelnen Messkurven liegt. Es treten viele Amplitudenspitzen auf, von denen mehrere lokale Maxima 16a, 16b, 16c, 16d deutlich zu erkennen sind. Das lokale Maximum 16a liegt ungefähr bei der Drehzahl 2500 U/min. Die lokalen Maxima 13b und 13c treten etwa bei den Drehzahlen 3900 U/min und 4300 U/min auf. Das größte lokale Maximum 13d ist ungefähr bei der Drehzahl 4850 U/min zu verzeichnen. Das Schwungrad verursacht Schwingungen in der Kurbelwelle 2, aber verringert den Grad der Ungleichförmigkeit in dem Antriebsstrang 14. Ist kein Schwungrad vorhanden, so liegt die erste Eigenfrequenz sehr häufig außerhalb des relevanten Drehzahlbereichs.
8 zeigt eine Summenkurve 17 ohne Schwungrad und ohne weiteren Dämpfer.
Mit der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung 4 ist es möglich, diese Drehschwingungen mit ihren Auslenkungen A erheblich zu dämpfen. Dazu wurden Untersuchungen mittels eines Simulationsmodells durchgeführt.
Dazu zeigt 9 eine schematische grafische Darstellung von ungedämpften Drehschwingungen. Und 10 zeigt dazu das Ergebnis bei Anwendung der Isolationsvorrichtung 4 als schematische Darstellung der gedämpften Drehschwingungen ohne Schwungrad.
In beiden 9 und 10 ist jeweils die Auslenkung A über der Drehzahl n aufgetragen. 9 stellt eine Vielzahl von Drehschwingungskurven in Form von Kurbelwellen Hüllkurven 18 mit den jeweiligen lokalen Maxima 18a, 18b, 18c, 18d ähnlich wie in 8 dar. Bei eingeschalteter Isolationsvorrichtung 4 ergibt sich eine Kurbelwellendämpfungssummenkurve 19 in 10. Bei dieser gedämpften Hüllkurve 19 ist deutlich zu erkennen, dass alle lokalen Maxima oberhalb der Drehzahl 2100 U/min nicht mehr vorhanden sind. Lediglich im niedrigen Drehzahlbereich bei etwa 1200 U/min ist ein Maximum zu erkennen, welches aber relativ abgeflacht erscheint.
Außerdem ist zu erkennen, dass alle lokalen Maxima, die ohne die Anwendung der Isolationsvorrichtung 4 (bzw. bei ausgeschalteter Isolationsvorrichtung 4) auftreten, gedämpft werden, unabhängig davon, bei welcher Drehzahl n bzw. Frequenz sie auftreten. Es erfolgt mit der Isolationsvorrichtung 4 eine starke Reduktion der Schwingungsauslenkungen bzw. -amplituden über den gesamten Frequenzbereich bzw. Drehzahlbereich. Außerdem wird eine Reduktion von Spannungen in der Kurbelwelle 2 möglich.
Schließlich zeigt 11 eine schematische grafische Darstellung von ungedämpften und gedämpften Drehschwingungen in einem Antriebsstrang, der mit dem Aktor mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist.
Hier ist jeweils die Auslenkung A der Schwingungen beim Antriebsstrang 14 über der Drehzahl n aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass bei ausgeschalteter Isolationsvorrichtung 4 die Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 auf den Antriebsstrang 14 übertragen werden und sich in einer Antriebsstrang Hüllkurve 20 mit einem markanten lokalen Maximum 20a bei einer Drehzahl von etwa 4500 U/min zeigen.
Bei eingeschalteter Isolationsvorrichtung 4 ergibt sich eine Antriebsstrang Dämpfungskurve 21, bei welcher sowohl die Auslenkung A wesentlich geringer ist. Ebenfalls ist das vorherige lokale Maximum 20a nicht mehr vorhanden.
Es hat sich bei diesem Simulationsmodell gezeigt, dass die Ergebnisse mit der eingeschalteten Isolationsvorrichtung 4 bei Verwendung des ersten Ausführungsbeispiels mit den in dem Look-Up-Table in der Speichereinrichtung 11 gespeicherten Ansteuerungsdaten vergleichbar mit den Ergebnissen bei der Echtzeit-Regelung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Isolationsvorrichtung 4 sind.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
Zur Erfassung der Winkellage α der Kurbelwelle 2 kann auch ein separater Sensor vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass diese Daten schon in dem Motorsteuergerät 3 vorhanden sind, so dass darauf zurückgegriffen werden kann.
Bei einer Ausführung können bereits aktive Elemente in einem Antriebstrang, welcher mit der Kurbelwelle 2 in Verbindung steht, vorhanden sein (z.B. bei einem Hybrid-Antrieb). Dabei kann es evtl. möglich sein, diese Elemente zur Schwingungsdämpfung mit zu verwenden.
Der Aktor 8 kann auch aus mehr als einem Aktor 8 bestehen.
Es ist außerdem denkbar, dass die Isolationsvorrichtung 4 auch zum Isolieren von Antriebssträngen von Drehschwingungen bei Wellen anderer Maschinen als Hubkolbenmaschinen einsetzbar ist. Z.B. bei Maschinen, deren Betriebszustände als quasi-stationär angenommen werden können, kann die Isolationsvorrichtung 4 nach dem ersten Ausführungsbeispiel benutzt werden. Auch das zweite Ausführungsbeispiel mit zwei Sensoreinrichtungen 5, 5’ kann bei Wellen anderer Maschinen verwendet werden. Dabei entstehen die Drehschwingungen der Welle in der Maschine, und der Aktor dient nicht zum Antrieb der Welle, sondern zur aktiven Isolation bzw. zur aktiven Dämpfung.
Bezugszeichenliste

1: Hubkolbenmaschine
1a: Motor
2: Kurbelwelle
2a: Abtriebsende
2b: Kurbelwellenachse
2c: Drehrichtung
2d, 2e: Längsrichtung
3: Motorsteuergerät
3a, 3b: Motorsteuergeräteverbindung
4: Isolationsvorrichtung
5, 5‘: Sensoreinrichtung
6, 6‘: Sensorrad
6a: Abstand
7, 7‘: Aufnehmer
7a, 7‘a: Aufnehmerleitung
8: Aktor
9: Isolationssteuergerät
10: Steuereinrichtung
11: Speichereinrichtung
12: Ansteuereinrichtung
12a: Ansteuerleitung
13: Filtereinrichtung
14: Antriebsstrang
15: Antriebswelle
15a: Antriebsachse
15b: Antriebsende
15c: Antriebsdrehrichtung
16, 17: Summenkurve
16a–d: Lokales Maximum
18: Kurbelwellen Hüllkurve
18a–d: Lokales Maximum
19: Kurbelwellen Dämpfungssummenkurve
19a: Lokales Maximum
20: Antriebsstrang Hüllkurve
20a: Lokales Maximum
21: Antriebsstrang Dämpfungskurve
A: Auslenkung
n: Motordrehzahl
S...: Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1266152 B1 [0004]
DE 102010046849 B4 [0006, 0021, 0022, 0074, 0075]

Claims

Verfahren zum aktiven Isolieren eines Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle (2) einer Hubkolbenmaschine (1), mit folgenden Verfahrensschritten: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Isolieren des Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen der Welle, insbesondere der Kurbelwelle (2), durch Ansteuern eines Aktors (8) mit den bestimmten Ansteuerungsdaten, wobei die Welle, insbesondere die Kurbelwelle (2), und der Antriebsstrang (14) über den Aktor (8) gekoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte aufweist. (S2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2); (S2.2) Bestimmen einer aktuellen Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); und (S2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Auslesen zugehöriger, vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten anhand der bestimmten Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2), Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) und Motorlast.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten einer Sensoreinrichtung (5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.2) das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.3) das Auslesen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten aus einem dreidimensionalen Look-Up-Table erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.3) nach dem Auslesen die Ansteuerungsdaten mit einem Hochpassfilter gefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erzeugen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten folgende Verfahrensschritte umfasst: (S’1) Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S’2) Generieren von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S’3) Speichern der so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte umfasst: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) auf einem Prüfstand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) ein Erfassen von Daten aus einem Simulationsverfahren von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte umfasst: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1) aus den Daten des Simulationsverfahrens; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Daten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung (2d) der Kurbelwelle (2) auf den Aktor (8) zulaufende Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt wird, wobei die Ansteuerungsdaten so bestimmt werden, dass der Aktor (8) eine Reflektion der in Längsrichtung (2d) auf den Aktor (8) zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle (2) simuliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichern der generierten Ansteuerungsdaten in dem Speichermedium als ein dreidimensionaler Look-Up-Table erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte aufweist. (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung (2d) der Kurbelwelle (2) auf den Aktor (8) zulaufenden Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt wird, wobei die Ansteuerungsdaten so bestimmt werden, dass der Aktor (8) eine Reflektion der in Längsrichtung (2d) auf den Aktor (8) zulaufende Welle an einem freien Ende der Kurbelwelle (2) simuliert.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere eine Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2), und einem Motorsteuergerät (3); b) eine Isolationsvorrichtung (4) mit einem Isolationssteuergerät (9) zur Steuerung der Isolationsvorrichtung (4), einer Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8); und c) einen Antriebsstrang (14), wobei die Sensoreinrichtung (5) und der Aktor (8) in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) angeordnet sind, und wobei der Antriebsstrang (14) mit der Welle, insbesondere der Kurbelwelle (2), über den Aktor (8) gekoppelt ist, und der Aktor (8) zum aktiven Isolieren des Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als Inkrementalgeber ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Auflösung von 360 Inkremente pro Umdrehung der Kurbelwelle (2) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationssteuergerät (9) der Isolationsvorrichtung (4) mindestens eine Speichereinrichtung (11) mit vorher gespeicherten Ansteuerdaten für den Aktor (8) aufweist.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 19, aufweisend: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2), und einem Motorsteuergerät (3); b) eine Isolationsvorrichtung (4) mit einem Isolationssteuergerät (9) zur Steuerung der Isolationsvorrichtung (4), zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8); und c) einen Antriebsstrang (14) wobei die zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) und der Aktor (8) in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) an dieser angebracht sind, und wobei die zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) untereinander in einem axialen Abstand (6a) zueinander angeordnet sind, und wobei der Antriebsstrang (14) mit der Welle, insbesondere der Kurbelwelle (2), über den Aktor (8) gekoppelt ist, und der Aktor (8) zum Isolieren des Antriebsstrangs (14) von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtungen (5, 5’) als Inkrementalgeber ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationssteuergerät (9) der Isolationsvorrichtung (4) mindestens eine Steuereinrichtung (10) zur Echtzeitberechnung von Wellendekompositionen aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (8) als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationssteuergerät (9) der Isolationsvorrichtung (4) mindestens eine Ansteuereinrichtung (12) für den Aktor (8) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationssteuergerät (9) der Isolationsvorrichtung (4) mindestens eine Filtereinrichtung (13) zur Filterung von Ansteuerungsdaten für den Aktor (8) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Filtereinrichtung (13) als Hochpassfilter ausgebildet ist.