DE2648435C3 - Dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem mit variabler Steifigkeit, das aus Polpaaren besteht, die durch einen Luftspalt getrennt, gegenpoiig gegenüberstehen, wobei in demselben eine drehbare Wicklungsträgerscheibe aus elektrisch leitendem antimagnetischem Material besteht und mit einer Wicklung versehen ist.

Bekannt sind Drehsteifigkeitselemente mit variabler Steifigkeit, die auf dem elektromagnetischen Prinzip beruhen, wobei sich ringförmige Polpaare in beliebiger Anordnung, durch einen Luftspalt getrennt, gegenpolig gegenüberstehen und in diesem Luftspalt ein bewegll· eher, mit einem elektrischen Strom versehener Leiter Rückstellkräfte erzeugt und durch Variieren der Stromstärke dieselben verändert werden körnen (DE-PS 24 35 355).

Weiterhin ist bekannt, dieselbe Anordnung in Verbindung mit einer elektromagnetischen Wirbelstrombremse als integriertes Drehsieifigkeiis-Dämpfungssystem zu verwenden. Dabei wird der Leiter des Drehsteifigkeitselements so in eine Scheibe aus antimagnetischem, elektrisch leitendem Material integriert, daß die Kombination wiederum im Luftspalt von gegensinnig angeordneten magnetischen Polpaaren drehbar angeordnet werden kann. Ein solches Drehsteifigkeits-Dämpfungssystem kann für sich und in Verbindung mit an ihm angeschlossenen Massenträgheitsmomenten hinsichtlich seiner dynamischen Eigenschäften in grober Näherung als lineares Drehschwingungssystem mit geschwindigkeitsproportionaJer Dämpfung angesehen werden. Damit gilt

J ■ Φ + B ■ Φ + D* ■ Φ = 0

m = Drehmoment

Φ = Drehwinkel

Φ = 1. Ableitung des Drehwinkels naen der Zeit

Φ = 2. Ableitung des Drehwinkels nach der Zeit

J = Massenträgheitsmoment

B = Dämpfungskonstante

D* = Drehsteifigkeitskonstante

I = Dämpfungsgrad

Für eine gedämpfte periodische Schwingung ergibt sich der Dämpfungsgrad

2· \j"D*-J

Der Betrag des Dämpfungsgrades Δ bestimmt, wie aus der Envelopen-Gleichung (3) für den Einschwingungsgang hervorgeht.

entscheidend das Einschwingungsverhalten eines gedämpften Drehschwingungssystems.

Verwendet man daher, wie bisher bekannt, ein Drehsteifigkeitselement variabler Steifigkeit mit integrierter konstanter Drehsteifigkeit, so ergibt sich bei variierender Steifigkeit nach den angeführten Gleichungen (2) und (3) ein veränderliches Einschwingungsverhalten und damit entweder eine Veränderung der Schwingungseigenschaften in Richtung periodisch oder aperiodisch gedämpfter Schwingungen, je nachdem, ob

•so die Steifigkeit erhöht oder vermindert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches die Veränderung des üinschwingungsverhaltens bei variierender Steifigkeit vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drehsteifigkeitssystem im Gehäuseteil und das Dämpfungssystem im Gehäuseteil getrennt angeordnet und durch eine Welle gemeinsam drehbar verbunden sind, wobei die Wicklungsträgerscheibe des

ho Dämpfungssystems selbst einen Teil der Dämpfung und die Wicklung den restlichen Teil der Dämpfung bringt und die optimale Dämpfung dadurch erreicht wird, daß durch Regelung des Kurzschlußstromes der Gegen-EMK mit Hilfe von Widerständen das Dämpfungs-

hi system sich der Steifigkeit des auf gleicher Welle befindlichen Drehsteifigkeitssystems (in gewünschter Weise) anpaßt.
Verfeinerte Aufgabenlösungen sind in den Unteran-

Sprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Durch diese Maßnahmen läßt sich bei Variation der Steifigkeit die Dämpfung immer in einem solchen Maße variieren, daß das Gesamtsystem auf dem einmal gewünschten Dämpfungsgrad gehalten werden kann und somit dämpfungsoptimiert ist.

Damit ist ein Dämpfungssystem geschaffen, das sich der Steifigkeit des auf gleicher Achse befindlichen Drehsteifigkeitselements anpaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt ein Schnittbild des dämpfungsoptimierbaren Drehsteifigkeitssystems mit variabler Steifigkeit Auf der linken Seite ist das elektromagnetische Drehsteifigkeitselement aufgebaut.

In dem ersten Gehäuseteil 1 sind zwei Magnetblöcke mit kreisförmig angeordneten Magneten N, S vorgesehen. In einem zwischen den Magnetblöcken befindlichen Luftspalt ist eine Trägerscheibe 2 für einen Draht 3 vorgesehen. Die Trägerscheibe sitzt auf einer Achse 4, die gemäß dem Pfeil 5 drehbar ist Der linke Magnetblock weist eine Rückschlußscheibe 6 auf.

Das Dämpfungssystem auf der rechten Seite ist genauso wie das Drehsteifigkeitselement auf der linken Seite aufgebaut In einem zweiten Gehäuseteil 7 befinden sich zwei Magnetblöcke mit Magneten N, S. In einem zwischen den Magnetblöcken befindlichen Luftspalt 8 ist eine Wicklungsträgerscheibe 9 mit einer Wicklung 10 angeordnet Die Wicklungsträgerscheibe 9 ist um eine Welle 13 g.;mäß dem Pfeil 12 drehbar. Die Welle 13 ist mit der Welle 4 starr gekoppelt Der rechte Magnetblock weist eine Rückschlußscheibe 14 auf. Der rechte Magnetblock des Drehsteifigkeitselements und der linke Magnetblock des Dämpfungssystems haben eine gemeinsame Rückschlußscheibe 15.

Die Wicklung 3 des Drehsteifigkeitselements wird von einer Gleichstromquelle 16 gespeist Mit einem Schalter S1 können verschiedene Widerstände R\, R₂, Ri, Ra eingeschaltet werden, wodurch der Strom entsprechend variiert wird. Auf diese Weise kann die Federkraft geändert werden.

Die Wicklung 10 des Dämpfungssystems bildet mit einem der Widerstände Ru, Rn, /?u, Ru einen Dämpfungskreis. Der jeweilige Dämpfungswiderstand kann mit dem Schalter S₂ eingestellt werden. Durch Synchronisation der Schalter Su S₂ können die Federkraft und die Dämpfung gleichzeitig in angepaßter Weise verändert werden.

In dem Drehsteifigkeitselement befindet sich ferner ein Temperaturmeßfühler 17, wtL-iier einer Steuerschaltung 18 die in dem Drehsteifigkeitselement herrschende Temperatur meldet Die Steuerschaltung 18 variiert den Strom für das Drehsteifigkeitselement entsprechend den Temperaturänderungen so, daß eine weitgehende Kompensation der durch die Temperaturänderungen bedingten Änderungen der Federkonstanten erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem mit variabler Steifigkeit, das aus Polpaaren besteht, die durch einen Luftspalt getrennt, gegenpolig gegenüberstehen, wobei in demselben eine drehbare Wicklungsträgerscheibe aus elektrisch leitendem antimagnetischem Material besteht und mit einer Wicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehsteifigkeitssystem im Gehäuseteil (1) und das Dämpfungssystem im Gehäuseteil (7) getrennt angeordnet und durch eine Welle (13) gemeinsam drehbar verbunden sind, wobei die Wicklungsträgerscheibe (9) des Dämpfungssystems selbst einen Teil der Dämpfung und die Wicklung (10) den restlichen Teil der Dämpfung bringt und die optimale Dämpfung dadurch erreicht wird, daß durch Regelung des Kurzschlußstromes der Gegec-EMK mit Hilfe von Widerständen das Dämpfungssystem sich der Steifigkeit des auf gleicher Welle (13) befindlichen Drehsteifigkeitssystems (in gewünschter Weise) anpaßt

2. Dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem nach Anspruch 1, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsträgerscheibe (9) aus Isolationsmaterial besteht, und die Dämpfung nur durch die Wicklung erzielt wird.

3. Dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt Dauermagnete elektrisch erregte Magnete in Verbindung mit einer sich im Luftspalt bewegenden, aus anlänagneri^chem elektrisch leitendem Material bestehender drehbar angeordneten Scheibe ohne Wicklung verwer let sind.

4. Dämpfungsoptimierbares Drehsteifigkeitssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Drehsteifigkeitssystem ein Temperaturmeßfühler (17) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal mit einer Steuerschaltung (18) für den Strom des stromdurchflossenen Leiters verbunden ist, welche die Änderung der Federcharakteristik in Abhängigkeit von der Temperatur durch eine entsprechende gegensinnig wirkende Änderung des Stroms kompensiert.