WO2011154182A1 - Einrichtung zur dämpfung und energierückgewinnung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Einrichtung zur dämpfung und energierückgewinnung für brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2011154182A1
WO2011154182A1 PCT/EP2011/055874 EP2011055874W WO2011154182A1 WO 2011154182 A1 WO2011154182 A1 WO 2011154182A1 EP 2011055874 W EP2011055874 W EP 2011055874W WO 2011154182 A1 WO2011154182 A1 WO 2011154182A1
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WO
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flywheel element
flywheel
relative movement
magnet
electrical energy
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PCT/EP2011/055874
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French (fr)
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Eve Dufosse
Christian Fleck
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/18—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/123—Wound springs

Definitions

  • the invention relates to a device for damping and energy recovery. Specifically, the invention relates to the field of internal combustion engines, which may be configured as gasoline engine, diesel engine or gas turbine.
  • the known device may be provided in the drive train of a vehicle between the engine and transmission.
  • the device has two flywheel elements, between which a damping arrangement is provided.
  • the input part is the one connectable to the engine flywheel element and the output part is the other, connectable to the drive train via a clutch flywheel element.
  • Damping arrangement includes a formed by components of a flywheel element, with viscous medium, such as a pasty agent, filled annular channel with a practically closed, for example, annular cross-section, in the
  • Force accumulator such as springs
  • inventive device for damping and energy recovery with the features of claim 1 has the advantage that an optimized
  • the energy of the torsional vibrations can be recovered at least partially in the form of electrical energy.
  • first flywheel element and the second flywheel element are coupled together via at least one spring element. Furthermore, it is advantageous that the first flywheel element as a substantially disc-shaped first
  • Flywheel element is configured and that the second flywheel element is designed as a substantially disc-shaped flywheel element. This can be advantageously formed a spring-mass system to a middle
  • the generator has a coil element which is connected to one of the flywheel elements, and a magnet which is connected to the other flywheel element, and that for implementing the relative movement into electrical energy, the coil element is moved relative to the magnet.
  • the coil element is guided around a magnetic pole of the magnet and is moved relative to the magnetic pole for conversion of the relative movement into electrical energy.
  • Rotationsleichförmmaschine be converted into electrical energy.
  • the rotational irregularity is reduced and on the other hand, the resulting electrical energy can be used.
  • a response time can be shortened, the generation of friction can be reduced, and the energy of rotational nonuniformity can be recovered.
  • the coil element is arranged between a magnetic north pole and a magnetic south pole of the magnet and that a winding axis of the coil element is aligned at least approximately along a field line course from the magnetic north pole to the south magnetic pole.
  • the coil element can advantageously have one or more windings, which are designed with respect to the winding axis.
  • the magnet can be advantageously designed as a permanent magnet. This allows a simple and robust construction.
  • the device for damping and energy recovery can be advantageously integrated into a drive train.
  • the electrical energy generated by the generator resulting from the conversion of the relative movement can be utilized.
  • the electrical energy for heating exhaust gases, for regeneration of a particulate filter, for heating a catalyst, for heating a glow plug, for oil heating, for heating of hydraulic media, for example for a power steering or a brake system, and / or Operation of an electric passenger heater is used.
  • the generated electrical energy can advantageously be converted into heat directly at another location.
  • an advantageous utilization of the energy is possible, with storage in an accumulator or the like is not required.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device for damping
  • FIG. 2 shows a section through the device shown in Fig. 1 for damping
  • Fig. 3 is a partial representation of the device shown in Fig. 2 for damping and energy recovery in further detail and
  • Fig. 4 in Fig. 1 denoted by IV section of the device for damping and energy recovery according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a device 1 for damping and energy recovery according to a first embodiment in a partial, schematic representation.
  • the device 1 in this case serves for internal combustion engines and can be arranged for example in a drive train between the internal combustion engine and a clutch.
  • the device 1 is suitable for commercial vehicles or passenger cars.
  • the device 1 can be used for air-compressing, self-igniting internal combustion engines and mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines.
  • the inventive device 1 for damping and energy recovery is also suitable for other applications.
  • the device 1 has a first flywheel element 2 and a second one
  • the first flywheel element 2 is designed essentially as a disk-shaped flywheel element 2.
  • the second flywheel element 3 is designed as a disk-shaped flywheel element 3. Here is the first one
  • Flywheel element 2 a U-shaped edge 4, which surrounds the second flywheel element 2 circumferentially.
  • the first flywheel element 2 is connected to a crankshaft 5 of an internal combustion engine.
  • the second flywheel element 3 is connected to a coupling axle 6 of a clutch.
  • Fig. 2 shows the device 1 shown in Fig. 1 in a schematic sectional view along the section line designated II.
  • the first flywheel element 2 has in the region of its edge 4 supporting projections 7, 8, which extend radially inwardly.
  • the second flywheel element 3 has support projections 9, 10 which extend radially inwards.
  • a spring element 11 configured as a spring 11 is arranged between the support projection 7 of the first flywheel element 2 and the support projection 9 of the second flywheel element 3.
  • a spring element 11 configured as a spring 11 is arranged between the support projection 8 of the first flywheel element 2 and the support projection 10 of the second
  • Flywheel element 3 arranged as a spring 12 designed spring element 12.
  • the springs 11, 12 are arranged along a circumferential direction. Further, the springs 11, 12 are loaded to train and pressure.
  • Flywheel elements 2, 3 have a certain mass. The interaction of the flywheel elements 2, 3 with the springs 11, 12 thus a spring-mass system is formed, which can accommodate torque fluctuations.
  • Torque variations occur in the transmission of torque from the crankshaft 5 to the Kuppiungsachse 6.
  • the number of support projections and the spring elements is not fixed and may be adapted to the particular application.
  • generators 15, 16 are provided which serve to generate electrical energy.
  • the springs 1, 12 are tensioned and relieved. The occurring as a result of torque fluctuations
  • Relative movement is used by the generators 15, 16 to generate the electrical energy, so that part of the energy available as a result of the torque fluctuations is mechanically stored and another part is converted by the generators 15, 16 into electrical energy.
  • the number of generators is not fixed and can be adapted to the respective application.
  • the operation of the generators 15, 16 is based on the Fig. 3 using the example of
  • Fig. 3 shows a basic structure of the generator 15 in a schematic
  • a magnet 17 is connected to the first flywheel element 2.
  • poles 18, 19, 20 of the magnet 17 are illustrated.
  • the poles 18, 20 are designed here as magnetic north poles, while the pole 19 is designed as a magnetic south pole.
  • the magnetic poles 18, 19, 20 can also be configured in reverse, that is, the poles 18, 20 as magnetic south poles and the pole 19 as magnetic north pole.
  • a coil element 21 is provided, which is guided around the magnetic south pole 19 of the magnet 17 in this embodiment.
  • the coil element 21 is suitably connected to the second flywheel element 3.
  • the coil element 21 can be moved, for example, in and against a direction 22.
  • the movement in and counter to the direction 22 corresponds to the relative movement between the flywheel elements 2, 3.
  • connection points 23, 24 are in this case
  • Embodiment connected to an electrical load 25.
  • the generated electrical energy is consumed directly by the electrical load 25.
  • an induction current is generated due to the resulting induction voltage flowing through the electrical load 25.
  • an electrical load 25 is preferably an electric heater.
  • the electrical energy generated by the generator 15 can be used to generate heat.
  • This heat can be used for exhaust aftertreatment.
  • the heating can either serve to bring the component quickly to light-off temperature, for example the three-way catalyst or for a selective catalytic reduction, or to reach the temperature necessary for the regeneration phase, for example in the DPF and NSC ,
  • the electrical energy generated by the electrical generator 15 can help to warm the component either directly by electrical heating or indirectly by the heating of the incoming gas.
  • the electrical load 25 may also be a heater of a glow plug. Furthermore, an oil heating, which is particularly favorable for a cold start, be performed. Furthermore, a heating of hydraulic media, for example for a
  • FIG. 4 shows the section of the device 1 for damping and energy recovery designated IV in FIG. 1 in a schematic, partial sectional view corresponding to a second exemplary embodiment.
  • the magnet 17 is integrated in the edge 4 of the first flywheel element 2.
  • the coil element 21 is arranged on an outer side 26 of the disk-shaped second flywheel element 3.
  • the coil element 21 on one or more windings, which are designed around a winding axis 27.
  • an electrically conductive but non-magnetic wire may be wound one or more times around the winding axis 27 in order to form the coil element 27.
  • the winding axis 27 is at the
  • Induction voltage or an induction current is generated, whereby the generator 15, the relative movement between the flywheel elements 2, 3 at least partially convert into electrical energy.
  • the relative movement is additionally damped.
  • the damping takes place here on the one hand by electromagnetic induction.
  • the damping can also be supported by a spring-mass system.
  • the magnet 17 is preferably designed as a permanent magnet. However, it can also be an electromagnet used.
  • Flywheel elements 2, 3 can be done via ball bearings or the like.
  • the electrical energy is conducted to the consumer 25 in a suitable manner. This sliding contacts or the like may be provided.
  • the springs 11, 12 also have the advantage that an additional reduction of the torque fluctuations is achieved and an achievement of the rest position is ensured when no torque fluctuations occur.
  • the induction current in the coil element 21 is oriented in accordance with the law of induction so that a braking force on the relative movement between the
  • Torque fluctuations An advantageous use of the device 1 for damping and energy recovery exists for internal combustion engines with strong rotational nonuniformity.
  • An example are internal combustion engines with three cylinders.
  • use of the device 1 in an air-compressing, self-igniting internal combustion engine with three cylinders or a mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine with three cylinders can advantageously take place.

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Abstract

Eine Einrichtung (1) zur Dämpfung und Energierückgewinnung, die insbesondere für Brennkraftmaschinen dient, umfasst ein erstes Schwungradelement (2) und ein zweites Schwungradelement (3), die miteinander gekoppelt sind. Hierbei ist eine Relativbewegung zwischen dem ersten Schwungradelement (2) und dem zweiten Schwungradelement (3) entsprechend einer Drehmomentschwankung eines zu übertragenden Drehmoments ermöglicht. Ausserdem ist ein elektrischer Generator (15) vorgesehen, der die Relativbewegung zwischen dem ersten Schwungradelement (2) und dem zweiten Schwungradelement (3) zumindest teilweise in elektrische Energie umsetzt.

Description

Beschreibung
Titel
Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung für Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennkraftmaschinen, die als Ottomotor, Dieselmotor oder Gasturbine ausgestaltet sein können.
Aus der DE 37 21 712 A1 ist eine Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen bekannt. Die bekannte Einrichtung kann im Antriebsstrang eines Fahrzeugs zwischen Motor und Getriebe vorgesehen sein. Die Einrichtung weist zwei Schwungradelemente auf, zwischen denen eine Dämpfungsvorkehrung vorgesehen ist. Hierbei ist das Eingangsteil das eine mit dem Motor verbindbare Schwungradelement und das Ausgangsteil ist das andere, mit dem Antriebsstrang über eine Kupplung verbindbare Schwungradelement. Die
Dämpfungsvorkehrung enthält einen durch Bauteile des einen Schwungradelements gebildeten, mit viskosem Medium, wie einem pastösen Mittel, gefüllten Ringkanal mit praktisch geschlossenem, zum Beispiel kreisringförmigen, Querschnitt, in dem
Kraftspeicher, wie Federn, enthalten und abgestützt sind, an die sich der Querschnitt des Ringkanals anschmiegt und der gegebenenfalls bis auf einen geringen Spalt durch einen mit dem zweiten Schwungradelement im Drehschluss stehenden, radial in den Ringkanal hineinragenden Flanschkörper, der die anderen Abstützbereiche für die Federn bildet, abgedichtet ist.
Die aus der DE 37 21 712 A1 bekannte Einrichtung hat den Nachteil, dass bei der
Dämpfung der Drehungleichförmigkeit Energie durch hydraulische Dämpfung
beziehungsweise Reibeinrichtungen zwischen den Schwungradelementen gezielt vernichtet wird.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine optimierte
Dämpfung ermöglicht ist. Speziell ist eine vorteilhafte Ausnutzung der Energie der
Drehmomentschwankungen möglich, wobei Reibungsverluste reduziert sind und elektrische Energie erzeugt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung zur Dämpfung und
Energierückgewinnung möglich.
Durch Induktion kann die Energie der Drehschwingungen zumindest teilweise in Form von elektrischer Energie zurückgewonnen werden.
Vorteilhaft ist es, dass das erste Schwungradelement und das zweite Schwungradelement über zumindest ein Federelement miteinander gekoppelt sind. Ferner ist es vorteilhaft, dass das erste Schwungradelement als im Wesentlichen scheibenförmiges erstes
Schwungradelement ausgestaltet ist und dass das zweite Schwungradelement als im Wesentlichen scheibenförmiges Schwungradelement ausgestaltet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Feder-Masse-System gebildet werden, um ein mittleres
Drehmoment eines Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang zu übertragen, wobei bei konstanter Drehzahl die Relativbewegung zwischen den Schwungradelementen verschwindet. Die Dämpfung der Amplitude der Schwankung des Drehmoments erfolgt durch die Umsetzung in elektrische Energie mittels eines geeigneten elektrischen
Generators.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Generator ein Spulenelement, das mit einem der Schwungradelemente verbunden ist, und einen Magneten aufweist, der mit dem anderen Schwungradelement verbunden ist, und dass zur Umsetzung der Relativbewegung in elektrische Energie das Spulenelement relativ zu dem Magneten bewegt wird. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass das Spulenelement um einen Magnetpol des Magneten geführt ist und zur Umsetzung der Relativbewegung in elektrische Energie relativ zu dem Magnetpol bewegt wird. Somit kann durch Induktion zumindest ein Teil der Energie der
Drehungleichförmigkeit in elektrische Energie umgesetzt werden. Hierdurch wird einerseits die Drehungleichförmigkeit verkleinert und andererseits kann die entstehende elektrische Energie genutzt werden. Im Unterschied zu einem Zweimassenschwungrad kann hierbei eine Ansprechzeit verkürzt, die Entstehung von Reibung verringert und die Energie der Drehungleichförmigkeit zurückgewonnen werden. Vorteilhaft ist es auch, dass das Spulenelement zwischen einem magnetischen Nordpol und einem magnetischen Südpol des Magneten angeordnet ist und dass eine Wicklungsachse des Spulenelements zumindest näherungsweise entlang eines Feldlinienverlaufs von dem magnetischen Nordpol zu dem magnetischen Südpol ausgerichtet ist. Hierbei kann das Spulenelement in vorteilhafter Weise eine oder mehrere Wicklungen aufweisen, die bezüglich der Wicklungsachse ausgestaltet sind. Somit kann durch Bewegungsinduktion eine Spannung an dem Spulenelement erzeugt werden, die proportional zur relativen Geschwindigkeit ist. Der Magnet kann in vorteilhafter Weise als Permanentmagnet ausgebildet sein. Hierdurch wird ein einfacher und robuster Aufbau ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, dass das erste Schwungradelement mit einer Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine verbunden ist und dass das zweite Schwungradelement mit einer Kupplungsachse einer Kupplung verbunden ist. Hierdurch kann die Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung in vorteilhafter Weise in einen Antriebsstrang integriert werden.
Ferner kann die von dem Generator erzeugte elektrische Energie, die aus der Umwandlung der Relativbewegung entsteht, genutzt werden. Speziell ist es vorteilhaft, dass die elektrische Energie zur Erwärmung von Abgasen, zur Regeneration eines Partikelfilters, zur Erwärmung eines Katalysators, zur Heizung einer Glühkerze, zur Ölerwärmung, zur Heizung von hydraulischen Medien, beispielsweise für eine Servolenkung oder eine Bremsanlage, und/oder zum Betrieb einer elektrischen Insassenheizung dient. Somit kann die erzeugte elektrische Energie in vorteilhafter Weise direkt an einer anderen Stelle in Wärme umgesetzt werden. Hierdurch ist eine vorteilhafte Ausnutzung der Energie möglich, wobei eine Speicherung in einem Akkumulator oder dergleichen nicht erforderlich ist.
Hierdurch ergibt sich eine optimierte Ausgestaltung, die mit einem relativ geringen Aufwand eine vorteilhafte Ausnutzung der Energie der Drehmomentschwankungen ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Dämpfung und
Energierückgewinnung der Erfindung in einer schematischen Darstellung; Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Dämpfung und
Energierückgewinnung entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie;
Fig. 3 eine auszugsweise Darstellung der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung im weiteren Detail und
Fig. 4 den in Fig. 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Einrichtung zur Dämpfung und Energierückgewinnung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Dämpfung und Energierückgewinnung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung. Die Einrichtung 1 dient hierbei für Brennkraftmaschinen und kann beispielsweise in einem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und einer Kupplung angeordnet sein.
Speziell eignet sich die Einrichtung 1 für Nutzkraftwagen oder Personenkraftwagen. Hierbei kann die Einrichtung 1 für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen und gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen. Die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zur Dämpfung und Energierückgewinnung eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die Einrichtung 1 weist ein erstes Schwungradelement 2 und ein zweites
Schwungradelement 3 auf. Das erste Schwungradelement 2 ist im Wesentlichen als scheibenförmiges Schwungradelement 2 ausgestaltet. Das zweite Schwungradelement 3 ist als scheibenförmiges Schwungradelement 3 ausgestaltet. Hierbei weist das erste
Schwungradelement 2 einen U-förmigen Rand 4 auf, der das zweite Schwungradelement 2 umfänglich umgibt.
Das erste Schwungradelement 2 ist mit einer Kurbelwelle 5 einer Brennkraftmaschine verbunden. Das zweite Schwungradelement 3 ist mit einer Kupplungsachse 6 einer Kupplung verbunden.
Die Ausgestaltung der Einrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 1 in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie. Das erste Schwungradelement 2 weist im Bereich seines Randes 4 Stützvorsprünge 7, 8 auf, die sich radial nach innen erstrecken. Ferner weist das zweite Schwungradelement 3 Stützvorsprünge 9, 10 auf, die sich radial nach innen erstrecken. Zwischen dem Stützvorsprung 7 des ersten Schwungradelements 2 und dem Stützvorsprung 9 des zweiten Schwungradelements 3 ist ein als Feder 11 ausgestaltetes Federelement 11 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Stützvorsprung 8 des ersten Schwungradelements 2 und dem Stützvorsprung 10 des zweiten
Schwungradelements 3 ein als Feder 12 ausgestaltetes Federelement 12 angeordnet. Die Federn 11 , 12 sind hierbei entlang einer Umfangsrichtung angeordnet. Ferner können die Federn 11 , 12 auf Zug und Druck belastet werden. Die scheibenförmigen
Schwungradelemente 2, 3 haben eine gewisse Masse. Durch die Zusammenwirkung der Schwungradelemente 2, 3 mit den Federn 11 , 12 ist somit ein Federn-Masse-System gebildet, das Drehmomentschwankungen aufnehmen kann. Solche
Drehmomentschwankungen treten bei der Übertragung eines Drehmoments von der Kurbelwelle 5 auf die Kuppiungsachse 6 auf. Die Anzahl der Stützvorsprünge und der Federelemente ist nicht festgelegt und kann an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein.
Außerdem sind Generatoren 15, 16 vorgesehen, die zur Erzeugung von elektrischer Energie dienen. Infolge der Drehmomentschwankungen kommt es zu einer gewissen Relativbewegung zwischen den Schwungradelementen 2, 3. Hierbei werden die Federn 1 , 12 gespannt und entlastet. Die infolge der Drehmomentschwankungen auftretende
Relativbewegung wird von den Generatoren 15, 16 zur Erzeugung der elektrischen Energie genutzt, so dass ein Teil der infolge der Drehmomentschwankungen zur Verfügung stehenden Energie mechanisch gespeichert wird und ein anderer Teil von den Generatoren 15, 16 in elektrische Energie umgesetzt wird.
Die Anzahl der Generatoren ist nicht festgelegt und kann an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Die Funktionsweise der Generatoren 15, 16 ist anhand der Fig. 3 am Beispiel des
Generators 15 im weiteren Detail beschrieben.
Fig. 3 zeigt einen prinzipiellen Aufbau des Generators 15 in einer schematischen
Darstellung. Hierbei ist ein Magnet 17 mit dem ersten Schwungradelement 2 verbunden. Hierbei sind in der Fig. 3 Pole 18, 19, 20 des Magneten 17 veranschaulicht. Die Pole 18, 20 sind hierbei als magnetische Nordpole ausgestaltet, während der Pol 19 als magnetischer Südpol ausgestaltet ist. Die magnetischen Pole 18, 19, 20 können auch umgekehrt ausgestaltet sein, das heißt, die Pole 18, 20 als magnetische Südpole und der Pol 19 als magnetischer Nordpol. Außerdem ist ein Spulenelement 21 vorgesehen, dass in diesem Ausführungsbeispiel um den magnetischen Südpol 19 des Magneten 17 geführt ist. Das Spulenelement 21 ist auf geeignete Weise mit dem zweiten Schwungradelement 3 verbunden. Hierbei kann das Spulenelement 21 beispielsweise in und entgegen einer Richtung 22 bewegt werden. Die Bewegung in und entgegen der Richtung 22 entspricht der Relativbewegung zwischen den Schwungradelementen 2, 3. Hierdurch wird zwischen Anschlussstellen 23, 24 des Spulenelements 21 durch magnetische Induktion eine
Induktionsspannung erzeugt. Die Anschlussstellen 23, 24 sind in diesem
Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Verbraucher 25 verbunden. Die erzeugte elektrische Energie wird von dem elektrischen Verbraucher 25 unmittelbar verbraucht. Somit wird auf Grund der entstehenden Induktionsspannung ein Induktionsstrom erzeugt, der durch den elektrischen Verbraucher 25 fließt.
Als elektrischer Verbraucher 25 dient vorzugsweise eine elektrische Heizeinrichtung. Somit kann die von dem Generator 15 erzeugte elektrische Energie zur Erzeugung von Wärme genutzt werden. Diese Wärme kann für die Abgasnachbehandlung eingesetzt werden. In der Abgasnachbehandlung müssen die meisten Komponenten, zum Beispiel der
Oxidationskatalysator, der NOx-Speicherkatalysator (NSC) und das Dieselpartikelfilter (DPF) für Dieselmotoren oder der Dreiwegekatalysator für Ottomotoren, aufgewärmt werden, um eine optimale Betriebstemperatur zu erreichen. Die Aufwärmung kann entweder dazu dienen, die Komponente schnell auf Anspringtemperatur (Light-Off- Temperatur) zu bringen, zum Beispiel den Dreiwegekatalysator oder für eine selektive katalytische Reduktion, oder die für die Regenerationsphase, zum Beispiel beim DPF und NSC, notwendige Temperatur zu erreichen. Die vom elektrischen Generator 15 erzeugte elektrische Energie kann dazu beitragen, die Komponente entweder direkt durch elektrische Heizung oder indirekt durch die Aufwärmung des anströmenden Gases aufzuwärmen.
Der elektrische Verbraucher 25 kann auch eine Heizung einer Glühstiftkerze sein. Ferner kann eine Ölerwärmung, was insbesondere für einen Kaltstart günstig ist, durchgeführt werden. Ferner ist eine Heizung hydraulischer Medien, beispielsweise für eine
Servolenkung oder eine Bremsanlage, möglich. Auch eine Insassenheizung kann in vorteilhafter Weise realisiert werden. Somit kann auch elektrische Energie eingespart werden, die über eine Lichtmaschine erzeugt wird. Ferner lassen sich Zusatzfunktionen realisieren, die direkt zu einer Brennstoffeinsparung führen.
Die Generatoren 15, 16 können an verschiedenen Stellen aufgebaut werden. Hierbei können speziell der Magnet 17 und das Spulenelement 21 an unterschiedlichen Stellen der Schwungradelemente 2, 3 angeordnet sein. Fig. 4 zeigt den in Fig. 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt der Einrichtung 1 zur Dämpfung und Energierückgewinnung in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Magnet 17 in den Rand 4 des ersten Schwungradelements 2 integriert. Ferner ist an einer Außenseite 26 des scheibenförmigen zweiten Schwungradelements 3 das Spulenelement 21 angeordnet. Hierbei weist das Spulenelement 21 eine oder mehrere Wicklungen auf, die um eine Wickelachse 27 ausgestaltet sind. Hierbei kann beispielsweise ein elektrisch leitender, aber nicht magnetischer Draht ein oder mehrmals um die Wickelachse 27 gewickelt sein, um das Spulenelement 27 zu bilden. Die Wickelachse 27 ist an dem
Feldlinienverlauf zwischen den magnetischen Polen 18, 19 des Magneten 17 ausgerichtet. Eine Relativbewegung des zweiten Schwungradelement 3 bezüglich des ersten
Schwungradelements 2 führt somit zu einer Relativbewegung des Spulenelements 21 bezüglich des Magneten 17, so dass auf Grund magnetischer Induktion eine
Induktionsspannung beziehungsweise ein Induktionsstrom erzeugt wird, wodurch der Generator 15 die Relativbewegung zwischen den Schwungradelementen 2, 3 zumindest teilweise in elektrische Energie umsetzen kann. Hierbei wird die Relativbewegung zusätzlich gedämpft. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Dämpfung und Energierückgewinnung erreicht werden. Die Dämpfung erfolgt hierbei zum einen durch elektromagnetische Induktion. Zum anderen kann die Dämpfung zusätzlich auch durch ein Feder-Masse-System unterstützt werden. Der Magnet 17 ist vorzugsweise als Permanentmagnet ausgestaltet. Es kann allerdings auch ein Elektromagnet zum Einsatz kommen. Die Lagerung der
Schwungradelemente 2, 3 kann über Kugellager oder dergleichen erfolgen. Die elektrische Energie wird auf geeignete Weise zu dem Verbraucher 25 geführt. Hierbei können Schleifkontakte oder dergleichen vorgesehen sein.
Die Federn 11 , 12 haben außerdem den Vorteil, dass eine zusätzliche Reduzierung der Drehmomentschwankungen erzielt ist und ein Erreichen der Ruhelage gewährleistet ist, wenn keine Drehmomentschwankungen auftreten.
Der Induktionsstrom in dem Spulenelement 21 ist entsprechend dem Induktionsgesetz so orientiert, dass eine bremsende Kraft auf die Relativbewegung zwischen den
Schwungradelementen 2, 3 erzeugt ist. Somit kommt es zu einer Dämpfung der
Drehmomentschwankungen. Ein vorteilhafter Einsatz der Einrichtung 1 zur Dämpfung und Energierückgewinnung besteht für Brennkraftmaschinen mit starker Drehungleichförmigkeit. Ein Beispiel sind Brennkraftmaschinen mit drei Zylindern. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Einsatz der Einrichtung 1 bei einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine mit drei Zylindern oder einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit drei Zylindern erfolgen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Einrichtung (1 ) zur Dämpfung und Energierückgewinnung, insbesondere für
Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Schwungradelement (2) und einem zweiten Schwungradelement (3), die miteinander gekoppelt sind, wobei eine Relativbewegung zwischen dem ersten Schwungradelement (2) und dem zweiten Schwungradelement (3) entsprechend einer Drehmomentschwankung eines zu übertragenden Drehmoments ermöglicht ist, wobei zumindest ein elektrischer Generator (15, 16) vorgesehen ist, der die Relativbewegung zwischen dem ersten Schwungradelement (2) und dem zweiten
Schwungradelement (3) zumindest teilweise in elektrische Energie umsetzt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schwungradelement (2) und das zweite Schwungradelement (3) über zumindest ein Federelement (11 , 12) miteinander gekoppelt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Generator (15) ein Spulenelement (21 ), das mit einem der Schwungradelemente (2, 3) verbunden ist, und einen Magneten (17) aufweist, der mit dem anderen
Schwungradelement (2, 3) verbunden ist, und dass zur Umsetzung der Relativbewegung in elektrischer Energie das Spulenelement (21 ) relativ zu dem Magneten (17) bewegbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spulenelement (21) um einen Magnetpol (19) des Magneten (17) geführt ist und zur Umsetzung der Relativbewegung in elektrische Energie relativ zu dem Magnetpol (17) bewegbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spulenelement (21 ) zwischen einem magnetischen Nordpol (18) und einem magnetischen Südpol (19) des Magneten (17) angeordnet ist und dass eine
Wicklungsachse (27) des Spuienelements (21 ) zumindest näherungsweise entlang eines Feldlinienverlaufs von dem magnetischen Nordpol (18) zu dem magnetischen Südpol (19) ausgerichtet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spulenelement (21 ) eine oder mehrere Wicklungen aufweist, die bezüglich der Wicklungsachse (27) ausgestaltet sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Magnet (17) als Permanentmagnet (17) ausgestaltet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schwungradelement (2) als zumindest im Wesentlichen scheibenförmiges erstes Schwungradelement (2) ausgestaltet ist und/oder dass das zweite
Schwungradelement (3) als zumindest im Wesentlichen scheibenförmiges zweites Schwungradelement (3) ausgestaltet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schwungradelement (2) mit einer Kurbelwelle (5) einer Brennkraftmaschine verbunden ist und/oder dass das zweite Schwungradelement (3) mit einer Kupplungsachse (6) einer Kupplung verbunden ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von dem Generator (15, 16) aus der Relativbewegung zwischen dem ersten Schwungradelement (2) und dem zweiten Schwungradelement (3) erzeugte elektrische Energie zur Erwärmung von Abgasen und/oder zur Regeneration eines Partikelfilters und/oder zur Erwärmung eines Katalysators und/oder zur Heizung einer Glühstiftkerze und/oder zur Ölerwärmung und/oder zur Heizung hydraulischer Medien und/oder zum Betrieb einer elektrischen Insassenheizung dient
und/oder
dass die von dem Generator aus der Relativbewegung zwischen dem ersten
Schwungradelement (2) und dem zweiten Schwungradelement (3) erzeugte elektrische Energie unmittelbar von einem elektrischen Verbraucher (25) verbraucht wird.
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