用于施加转矩到轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的促动器系统和相应的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种促动器系统(1)，其用于施加转矩到机器、尤其是往复式发动机的轴(2)上，其包括a)至少一个用于施加转矩的促动器装置(19)，b)至少一个与轴(2)耦合的可旋转的震动质量块(4)。C)所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块和轴(2)之间施加转矩到轴(2)上。本发明专利技术还涉及一种用于利用促动器系统主动缓冲轴(2)的旋转振动的对应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于施加转矩到轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的促动器系统和相应的方法
本专利技术涉及一种促动器系统，其用于施加转矩到机器的轴、尤其是往复式发动机的曲轴上。本专利技术也涉及一种相应的方法。
技术介绍
机器的轴、例如往复式发动机的曲轴基于间歇的驱动力矩而具有旋转不均匀性，其作为旋转振动或扭转振动已知。这样的旋转振动可以通过被动的系统、例如具有飞轮齿圈的旋转振动缓冲器(利用粘性介质的所谓的Visco缓冲器)减小。对此，文献EP1266152B1、US6,026,709A、US5,637,041A给出示例。DE102010046849B4说明一种对在细长连续体中的振动、特别是深钻链中的扭转振动进行的基于传感器的调节。给出借助两个测量点对运行的轴的计算理论。包括促动器的用于减振的另外的主动系统由DE19532129A1和DE10304559A1已知。在最后提到的文献中，促动器作用到车辆的传动系的变速器上，该变速器通过双质量块飞轮连接于往复式发动机的曲轴下游。但基于双质量块飞轮的解耦作用而不能实现曲轴振动的振动减少或激励。WO2014/118245A1说明一种利用促动器的用于减振的主动系统。WO2014/118245A1的轴是往复式发动机的曲轴，其具有前端和输出端。往复式发动机例如可以是柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机并且用于不同目的，例如作为车辆驱动装置。所述曲轴可以(优选在输出端上)具有飞轮、例如双质量块飞轮，例如车辆的传动系连接于所述飞轮下游，所述传动系具有传动机构。向内燃机的轴上的转矩施加在机器起动时通常借助起动器进行。在车辆的混合型机器中，混合型机器的电动机也可以使用于此。为了制动，该电动机可以切换到发电机运行中，电动机然后作为发电机产生电能。一直需要有效的缓冲装置，以便不仅延长经受振动的部件的使用寿命，而且也同时降低维修费用。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，提供一种用于施加转矩到机器的轴上的改善的促动器系统和改善的方法。该任务通过具有权利要求1的特征的促动器系统和通过具有权利要求25的特征的方法解决。据此，用于施加转矩到机器、尤其是往复式发动机的轴上的按照本专利技术的促动器系统具有包括a)至少一个用于施加转矩的促动器装置，和b)至少一个与轴耦合的可旋转的震动质量块，c)其中，所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和轴之间施加转矩。“震动”质量块是物理质量块，其在这里在其例如作为飞轮齿圈、布置结构和耦合装置的构成方面成为由振动测量技术已知的“震动”质量块。在此，所述震动质量块作为飞轮或/和飞轮齿圈与可旋转的主体、在这里轴连接并且与其以相同转速旋转。这样的震动质量块的惯性矩I在客车中处于例如0.01至0.5kgm2的范围中，在商用车中处于例如0.1至3kgm2的范围中，在静止的机器(EPG)中处于例如3至100kgm2的范围中并且在大的二冲程内燃机中处于例如100至35000kgm2的范围中。震动质量块关于轴形成几乎绝对的参考系，相对于所述参考系，与轴的例如由旋转振动造成的转速差通过轴驱动装置、例如往复式发动机造成。因此优选的是，往复式发动机的曲轴的轴和所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和往复式发动机的曲轴之间施加转矩。一起旋转的震动质量块的优点在于轴和震动质量块之间的小的相对速度。换句话说，轴和震动质量块之间的相对速度只由旋转振动造成，该旋转振动叠加于轴和震动质量块的一致旋转。术语“速度”在这里理解为旋转速度。用于尤其是利用按照本专利技术的促动器系统施加转矩到机器的轴、尤其是往复式发动机的曲轴上的按照本专利技术的方法包括如下方法步骤(S1)：检测转矩要求；(S2)借助检测的转矩要求确定用于所述至少一个电机的操控数据；和(S3)通过操控所述至少一个电机来驱动所述至少一个促动器装置以便施加转矩到轴上。按照本专利技术的促动器装置特别适合用于缓冲轴的旋转振动，其中，按照本专利技术的方法用于主动地缓冲机器的轴的旋转振动，在方法步骤(S1)中规定：利用所述至少一个测量装置检测轴的旋转振动信息，在方法步骤(S2)中规定：借助检测的输入数据确定用于所述至少一个电机的操控数据，并且在方法步骤(S3)中规定：通过操控所述至少一个电机来驱动所述至少一个促动器装置以便主动缓冲轴的旋转振动。以这种方式，按照本专利技术的促动器装置具有显著的优点，即，其在施加转矩到轴上方面可以结合不同应用。因此，转矩施加可以用于加速过程(例如配置给该轴的发动机的起动过程)、用于制动过程和用于缓冲轴的旋转振动。在另一种实施方式中，促动器系统构成用于施加交变的转矩到轴上。术语“交变的转矩”如下理解。在交变的转矩中，转矩的变化横越零线从正值到负值并且反之亦然。该过程当然也可以周期性地、柔和或不柔和地亦或以确定的时间区段增进。这样的交变的转矩尤其是为了缓冲轴的旋转振动而施加到所述轴上。如果将用于缓冲旋转振动的转矩施加在旋转的轴和固定的参考点之间，则对于粘性缓冲器而言消散的功率非常高，这是因为该粘性缓冲器也对一致的旋转运动制动。如果应该使用如在现有技术中说明的包括促动器的主动系统以用于缓冲轴的旋转振动，则用于促动器的一种可能变型是使用如下的电动机，该电动机包括固定的定子和紧固在以旋转振动加载的轴上的转子。在此视为不利的是，电动机需要非常大的公称功率。所述公称功率利用需要的转矩M和轴的角速度ω以Ρ＝Μω计算。因为需要的用于缓冲旋转振动的交变的转矩在内燃机中典型地处于内燃机的额定力矩的数量级，所以促动器必须具有以内燃机数量级的额定功率。这只在特殊应用(混合装置、发电机)中可考虑。然而在以轴的速度一起旋转的转子中，用于供应促动器所需的能量必须非接触式地传输。为了减小旋转振动或为了产生旋转振动，可以将确定的交变的转矩施加到旋转的轴上。由“作用力等于反作用力”原理得出，必须支承该转矩。为此给出如下解决方案：a)将该转矩相对于空间固定的点支承或b)支承在一起旋转的震动质量块上。当该转矩的促动器例如是电动机时，则在a)中电动机的定子空间固定地紧固，而在b)中电动机的定子紧固在一起旋转的震动质量块上。在a)中存在的问题是：瞬时的放出的发动机功率P(t)会非常高。当轴以角速度旋转并且要施加的交变的转矩具有确定的值时，瞬时的功率P(t)虽然在平均值中可以是零，但电动机必须依然相应大地被确定尺寸。为此给出如下一个示例。为了减小在载重汽车内燃机的曲轴上的振动，应该在转速为1800转/分钟时施加2kNm的交变的转矩。由此造成电动机的瞬时的功率输出的幅值大约为377kW。合适的电动机大、重且昂贵。在情况b)中不存在该问题，因为电动机定子和转子通过一起旋转的震动质量块几乎一样快地旋转。但在这里大的缺点是通过滑环(磨损、维修)或者说感应方法对电动机供电。此外，促动器(在示例中电动机)在这里也必须施加2kNm的交变的转矩，由此又不利地产生相应大且昂贵的电动机。与此相反，本专利技术为了避免a)和b)所述的缺点而以如下方式解决所述问题，其包括：a)至少一个促动器装置，以用于施加尤其是用于缓冲轴的旋转振动的转矩，和b)至少一个与轴耦合的可旋转的震动质量块，c)其中，所述至少一个促动器装置设计用于在震动质量块和轴之间施加用于缓冲轴的旋转振动的转矩。用于缓冲轴的旋转振动的转矩通过所述至少一个促动器装置施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
促动器系统(1)，其用于将转矩施加到机器的轴(2)上，该促动器系统具有至少如下特征：a)用于施加转矩的至少一个促动器装置(19)，b)至少一个与轴(2)耦合的可旋转的震动质量块(4)，c)其中，所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块(4)和轴(2)之间施加转矩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 DE 102014119085.81.促动器系统(1)，其用于将转矩施加到机器的轴(2)上，该促动器系统具有至少如下特征：a)用于施加转矩的至少一个促动器装置(19)，b)至少一个与轴(2)耦合的可旋转的震动质量块(4)，c)其中，所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块(4)和轴(2)之间施加转矩。2.按照权利要求1所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述轴(2)是往复式发动机的曲轴并且所述至少一个促动器装置(19)设计用于在震动质量块(4)和往复式发动机的曲轴之间施加转矩。3.按照权利要求1或2所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个促动器装置(19)形成震动质量块(4)与轴的耦合。4.按照权利要求1至3之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)构成用于施加交变的转矩到轴(2)上。5.按照权利要求1至4之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述可旋转的震动质量块(4)与轴(2)耦合，使得所述震动质量块与轴以相同的转速旋转。6.按照权利要求1至5之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述可旋转的震动质量块(4)与轴(2)耦合，使得所述震动质量块以与轴(2)不同的转速旋转。7.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有至少一个电机(5)，以用于为所述至少一个促动器装置(19)提供驱动能。8.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，促动器系统(1)具有至少一个变速器(8)，通过所述变速器，所述至少一个促动器装置(19)为了所述至少一个促动器装置的驱动而与所述至少一个电机(5)耦合。9.按照权利要求8所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个变速器(8)和所述至少一个促动器装置(19)设置在所述至少一个震动质量块(4)上。10.按照权利要求9所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有壳体(9)，所述壳体与震动质量块(4)固定连接。11.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，可旋转的震动质量块(4)和电机(5)连同轴(2)具有相同的旋转轴线(2a)。12.按照上述权利要求之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个电机(5)构成为包括定子(6)和转子(7)的电动机，其中，定子(6)固定地安装在框架(3)上并且转子(7)与所述至少一个促动器装置(19)间接地通过变速器(8)耦合或直接耦合。13.按照权利要求11所述的促动器系统(1)，其特征在于，所述至少一个电机(5)构成为转速为±16000转/分钟的电动机。14.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)是齿轮变速器，其中，所述至少一个促动器装置(19)由变速器(8)的输出轮(83)形成，并且变速器输入端(8a)与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合。15.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(8)具有至少一个发电机(20)和至少一个电动马达(21)，其中，所述至少一个电动马达(21)形成所述至少一个促动器装置(19)，并且所述至少一个发电机(20)与所述至少一个电机(5)的转子(7)耦合。16.按照权利要求8至12之一所述的促动器系统(1)，其特征在于，变速器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施泰德尔，T·卡邦，M·马力，F·科诺普夫，
申请(专利权)人：哈瑟弗雷德有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE