本發(fā)明涉及一種促動器系統(tǒng)，其用于施加轉(zhuǎn)矩到機(jī)器的軸、尤其是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸上。本發(fā)明也涉及一種相應(yīng)的方法。

背景技術(shù)：

機(jī)器的軸、例如往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸基于間歇的驅(qū)動力矩而具有旋轉(zhuǎn)不均勻性，其作為旋轉(zhuǎn)振動或扭轉(zhuǎn)振動已知。

這樣的旋轉(zhuǎn)振動可以通過被動的系統(tǒng)、例如具有飛輪齒圈的旋轉(zhuǎn)振動緩沖器(利用粘性介質(zhì)的所謂的visco緩沖器)減小。對此，文獻(xiàn)ep1266152b1、us6,026,709a、us5,637,041a給出示例。

de102010046849b4說明一種對在細(xì)長連續(xù)體中的振動、特別是深鉆鏈中的扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行的基于傳感器的調(diào)節(jié)。給出借助兩個測量點對運(yùn)行的軸的計算理論。

包括促動器的用于減振的另外的主動系統(tǒng)由de19532129a1和de10304559a1已知。在最后提到的文獻(xiàn)中，促動器作用到車輛的傳動系的變速器上，該變速器通過雙質(zhì)量塊飛輪連接于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸下游。但基于雙質(zhì)量塊飛輪的解耦作用而不能實現(xiàn)曲軸振動的振動減少或激勵。

wo2014/118245a1說明一種利用促動器的用于減振的主動系統(tǒng)。wo2014/118245a1的軸是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸，其具有前端和輸出端。往復(fù)式發(fā)動機(jī)例如可以是柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動機(jī)并且用于不同目的，例如作為車輛驅(qū)動裝置。所述曲軸可以(優(yōu)選在輸出端上)具有飛輪、例如雙質(zhì)量塊飛輪，例如車輛的傳動系連接于所述飛輪下游，所述傳動系具有傳動機(jī)構(gòu)。

向內(nèi)燃機(jī)的軸上的轉(zhuǎn)矩施加在機(jī)器起動時通常借助起動器進(jìn)行。在車輛的混合型機(jī)器中，混合型機(jī)器的電動機(jī)也可以使用于此。為了制動，該電動機(jī)可以切換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，電動機(jī)然后作為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

一直需要有效的緩沖裝置，以便不僅延長經(jīng)受振動的部件的使用壽命，而且也同時降低維修費(fèi)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于施加轉(zhuǎn)矩到機(jī)器的軸上的改善的促動器系統(tǒng)和改善的方法。

該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的促動器系統(tǒng)和通過具有權(quán)利要求25的特征的方法解決。

據(jù)此，用于施加轉(zhuǎn)矩到機(jī)器、尤其是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的軸上的按照本發(fā)明的促動器系統(tǒng)具有包括a)至少一個用于施加轉(zhuǎn)矩的促動器裝置，和b)至少一個與軸耦合的可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊，c)其中，所述至少一個促動器裝置設(shè)計用于在震動質(zhì)量塊和軸之間施加轉(zhuǎn)矩。

“震動”質(zhì)量塊是物理質(zhì)量塊，其在這里在其例如作為飛輪齒圈、布置結(jié)構(gòu)和耦合裝置的構(gòu)成方面成為由振動測量技術(shù)已知的“震動”質(zhì)量塊。在此，所述震動質(zhì)量塊作為飛輪或/和飛輪齒圈與可旋轉(zhuǎn)的主體、在這里軸連接并且與其以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。這樣的震動質(zhì)量塊的慣性矩i在客車中處于例如0.01至0.5kgm²的范圍中，在商用車中處于例如0.1至3kgm²的范圍中，在靜止的機(jī)器(epg)中處于例如3至100kgm²的范圍中并且在大的二沖程內(nèi)燃機(jī)中處于例如100至35000kgm²的范圍中。震動質(zhì)量塊關(guān)于軸形成幾乎絕對的參考系，相對于所述參考系，與軸的例如由旋轉(zhuǎn)振動造成的轉(zhuǎn)速差通過軸驅(qū)動裝置、例如往復(fù)式發(fā)動機(jī)造成。因此優(yōu)選的是，往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸的軸和所述至少一個促動器裝置設(shè)計用于在震動質(zhì)量塊和往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸之間施加轉(zhuǎn)矩。

一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊的優(yōu)點在于軸和震動質(zhì)量塊之間的小的相對速度。換句話說，軸和震動質(zhì)量塊之間的相對速度只由旋轉(zhuǎn)振動造成，該旋轉(zhuǎn)振動疊加于軸和震動質(zhì)量塊的一致旋轉(zhuǎn)。術(shù)語“速度”在這里理解為旋轉(zhuǎn)速度。

用于尤其是利用按照本發(fā)明的促動器系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)矩到機(jī)器的軸、尤其是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸上的按照本發(fā)明的方法包括如下方法步驟(s1)：檢測轉(zhuǎn)矩要求；(s2)借助檢測的轉(zhuǎn)矩要求確定用于所述至少一個電機(jī)的操控數(shù)據(jù)；和(s3)通過操控所述至少一個電機(jī)來驅(qū)動所述至少一個促動器裝置以便施加轉(zhuǎn)矩到軸上。

按照本發(fā)明的促動器裝置特別適合用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動，其中，按照本發(fā)明的方法用于主動地緩沖機(jī)器的軸的旋轉(zhuǎn)振動，在方法步驟(s1)中規(guī)定：利用所述至少一個測量裝置檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動信息，在方法步驟(s2)中規(guī)定：借助檢測的輸入數(shù)據(jù)確定用于所述至少一個電機(jī)的操控數(shù)據(jù)，并且在方法步驟(s3)中規(guī)定：通過操控所述至少一個電機(jī)來驅(qū)動所述至少一個促動器裝置以便主動緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動。

以這種方式，按照本發(fā)明的促動器裝置具有顯著的優(yōu)點，即，其在施加轉(zhuǎn)矩到軸上方面可以結(jié)合不同應(yīng)用。因此，轉(zhuǎn)矩施加可以用于加速過程(例如配置給該軸的發(fā)動機(jī)的起動過程)、用于制動過程和用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動。

在另一種實施方式中，促動器系統(tǒng)構(gòu)成用于施加交變的轉(zhuǎn)矩到軸上。術(shù)語“交變的轉(zhuǎn)矩”如下理解。

在交變的轉(zhuǎn)矩中，轉(zhuǎn)矩的變化橫越零線從正值到負(fù)值并且反之亦然。該過程當(dāng)然也可以周期性地、柔和或不柔和地亦或以確定的時間區(qū)段增進(jìn)。這樣的交變的轉(zhuǎn)矩尤其是為了緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動而施加到所述軸上。

如果將用于緩沖旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩施加在旋轉(zhuǎn)的軸和固定的參考點之間，則對于粘性緩沖器而言消散的功率非常高，這是因為該粘性緩沖器也對一致的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動制動。

如果應(yīng)該使用如在現(xiàn)有技術(shù)中說明的包括促動器的主動系統(tǒng)以用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動，則用于促動器的一種可能變型是使用如下的電動機(jī)，該電動機(jī)包括固定的定子和緊固在以旋轉(zhuǎn)振動加載的軸上的轉(zhuǎn)子。在此視為不利的是，電動機(jī)需要非常大的公稱功率。所述公稱功率利用需要的轉(zhuǎn)矩m和軸的角速度ω以ρ＝μω計算。因為需要的用于緩沖旋轉(zhuǎn)振動的交變的轉(zhuǎn)矩在內(nèi)燃機(jī)中典型地處于內(nèi)燃機(jī)的額定力矩的數(shù)量級，所以促動器必須具有以內(nèi)燃機(jī)數(shù)量級的額定功率。這只在特殊應(yīng)用(混合裝置、發(fā)電機(jī))中可考慮。然而在以軸的速度一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，用于供應(yīng)促動器所需的能量必須非接觸式地傳輸。

為了減小旋轉(zhuǎn)振動或為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)振動，可以將確定的交變的轉(zhuǎn)矩施加到旋轉(zhuǎn)的軸上。由“作用力等于反作用力”原理得出，必須支承該轉(zhuǎn)矩。為此給出如下解決方案：a)將該轉(zhuǎn)矩相對于空間固定的點支承或b)支承在一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊上。

當(dāng)該轉(zhuǎn)矩的促動器例如是電動機(jī)時，則在a)中電動機(jī)的定子空間固定地緊固，而在b)中電動機(jī)的定子緊固在一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊上。

在a)中存在的問題是：瞬時的放出的發(fā)動機(jī)功率p(t)會非常高。當(dāng)軸以角速度旋轉(zhuǎn)并且要施加的交變的轉(zhuǎn)矩具有確定的值時，瞬時的功率p(t)雖然在平均值中可以是零，但電動機(jī)必須依然相應(yīng)大地被確定尺寸。

為此給出如下一個示例。為了減小在載重汽車內(nèi)燃機(jī)的曲軸上的振動，應(yīng)該在轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分鐘時施加2knm的交變的轉(zhuǎn)矩。由此造成電動機(jī)的瞬時的功率輸出的幅值大約為377kw。合適的電動機(jī)大、重且昂貴。

在情況b)中不存在該問題，因為電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子通過一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊幾乎一樣快地旋轉(zhuǎn)。但在這里大的缺點是通過滑環(huán)(磨損、維修)或者說感應(yīng)方法對電動機(jī)供電。此外，促動器(在示例中電動機(jī))在這里也必須施加2knm的交變的轉(zhuǎn)矩，由此又不利地產(chǎn)生相應(yīng)大且昂貴的電動機(jī)。

與此相反，本發(fā)明為了避免a)和b)所述的缺點而以如下方式解決所述問題，其包括：a)至少一個促動器裝置，以用于施加尤其是用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩，和b)至少一個與軸耦合的可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊，c)其中，所述至少一個促動器裝置設(shè)計用于在震動質(zhì)量塊和軸之間施加用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩。

用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩通過所述至少一個促動器裝置施加在震動質(zhì)量塊和軸之間。該促動器裝置優(yōu)選形成或?qū)崿F(xiàn)震動質(zhì)量塊與軸的耦合。通過這種方式可以以簡單的方式以合適的形式施加為了激勵或減少軸的旋轉(zhuǎn)振動而要施加到軸上的轉(zhuǎn)矩。

一種實施方式規(guī)定，可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊這樣與軸耦合，使得可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊以與軸相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。以這種方式可以將為了緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動而要施加到軸上的轉(zhuǎn)矩保持小。但也可設(shè)想，按照運(yùn)行狀態(tài)時而出現(xiàn)以相同速度的一起旋轉(zhuǎn)并且時而出現(xiàn)以不同轉(zhuǎn)速的一起旋轉(zhuǎn)。

促動器系統(tǒng)具有至少一個電機(jī)，以用于提供用于所述至少一個促動器裝置的驅(qū)動能。電機(jī)可以以簡單的方式以緊湊的結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)。

在一種實施方式中，所述促動器系統(tǒng)具有至少一個變速器，通過所述變速器，所述至少一個促動器裝置為了所述至少一個促動器裝置的驅(qū)動而與所述至少一個電機(jī)耦合。變速器分別對于各個使用情況以特別合適的方式開啟很多選項，以便將交變的轉(zhuǎn)矩施加到旋轉(zhuǎn)的軸上。

在另一種實施方式中，所述至少一個變速器和所述至少一個促動器裝置設(shè)置在所述至少一個震動質(zhì)量塊上。這產(chǎn)生緊湊的構(gòu)造。

規(guī)定，變速器具有殼體，所述殼體與震動質(zhì)量塊固定連接。由此有利地實現(xiàn)，可以獲得在震動質(zhì)量塊轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速之間的用于減少電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動功率的變速器傳動比。這樣的殼體例如可以形成用于變速器構(gòu)件的支撐部位和/或緊固部。變速器由此可以作為一個單元簡單地裝入并且在維修時容易地替換。此外借此能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的構(gòu)造。

在另一種實施方式中，可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊和電機(jī)與軸一起具有相同的旋轉(zhuǎn)軸線，由此產(chǎn)生簡單的構(gòu)造。

由此產(chǎn)生優(yōu)點，即，電機(jī)功率可以保持相對小(在載重汽車發(fā)動機(jī)中為大約5kw)，其中需要的結(jié)構(gòu)空間同樣相對小。

在這里在一種實施方式中規(guī)定，所述至少一個電機(jī)構(gòu)成為包括定子和轉(zhuǎn)子的電動機(jī)，其中，所述定子固定安裝在框架上并且所述轉(zhuǎn)子與所述至少一個促動器裝置間接通過變速器耦合或直接耦合。所述電動機(jī)可以在一種實施方式中構(gòu)成為轉(zhuǎn)速為±16000轉(zhuǎn)/分鐘。借此，依賴于所屬機(jī)器、例如行程活塞式內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)的高動態(tài)調(diào)節(jié)是可能的。

電動機(jī)的定子固定地安裝在框架、例如行程活塞式內(nèi)燃機(jī)的框架上。轉(zhuǎn)子驅(qū)動促動器裝置，該促動器裝置處于以一致的軸速度一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊上。

在一種實施方式中，變速器是齒輪變速器，其中，所述至少一個促動器裝置通過變速器的輸出輪形成，并且變速器輸入端與所述至少一個電機(jī)的轉(zhuǎn)子耦合。齒輪可以作為具有高質(zhì)量的構(gòu)件制造并且能夠?qū)崿F(xiàn)相對簡單的構(gòu)造。

在一種備選的實施方式中，所述變速器具有至少一個發(fā)電機(jī)和至少一個電動馬達(dá)，其中，所述至少一個電動馬達(dá)形成所述至少一個促動器裝置，并且所述至少一個發(fā)電機(jī)與所述至少一個電機(jī)的轉(zhuǎn)子耦合?！白兯倨鱾鲃颖取蹦軌蛟谶@里有利地通過相應(yīng)電機(jī)的設(shè)計以相對簡單的方式以少量的可運(yùn)動構(gòu)件實現(xiàn)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述變速器具有至少一個泵，所述至少一個泵構(gòu)成為液壓泵、尤其是齒輪泵，并且所述所述泵具有至少一個促動器裝置，其中，所述泵與所述至少一個電機(jī)的轉(zhuǎn)子耦合，并且所述至少一個促動器裝置構(gòu)成為泵的徑向設(shè)置的液壓缸、構(gòu)成為擠壓器葉片或齒輪泵。

在一種實施方式中，所述至少一個促動器裝置是泵的液壓缸，所述泵是液壓泵，其中，所述泵設(shè)置在震動質(zhì)量塊上并且與所述至少一個電機(jī)的轉(zhuǎn)子耦合。震動質(zhì)量塊并且因此泵以一致的軸旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，其中，用于緩沖的轉(zhuǎn)矩通過震動質(zhì)量塊和軸之間的相對加速產(chǎn)生。由此，電機(jī)的功率如以上已經(jīng)提到的那樣保持相對小。

在一種備選的實施方式中，所述至少一個促動器裝置可以具有一個或多個壓電元件或者說壓電促動器，其中，變速器具有至少一個發(fā)電機(jī)，以用于所述一個或所述多個壓電元件的能量供應(yīng)，并且所述變速器設(shè)置在震動質(zhì)量塊上并且與所述至少一個電機(jī)的轉(zhuǎn)子耦合。

震動質(zhì)量塊到軸上的耦聯(lián)例如可以只如以上說明的那樣通過所述至少一個促動器裝置進(jìn)行，或以另一種實施方式構(gòu)成，其中，所述至少一個可旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊此外通過彈簧單元與軸耦合。所述彈簧單元可以具有并聯(lián)連接的彈簧、例如扭轉(zhuǎn)彈簧或在周邊上分布的螺旋彈簧。所述震動質(zhì)量塊在此通過彈簧單元以及通過液壓泵缸體與軸的前端連接或耦合。

液壓缸或壓電促動器可以實現(xiàn)震動質(zhì)量塊相對于軸的限定的移動(限定的加速度或限定的轉(zhuǎn)矩)。

在另一種實施方式中，促動器系統(tǒng)具有用于將軸制動的設(shè)備。在此，所述用于將軸制動的設(shè)備可以具有所述至少一個電機(jī)，以用于能量回收。例如，回收的電能可以存儲在車輛蓄電池或附加的電蓄能器中。

在又一種布置結(jié)構(gòu)中規(guī)定，促動器系統(tǒng)具有用于將軸加速的設(shè)備，其中，所述至少一個電機(jī)產(chǎn)生加速過程。就此例如可以在起動過程和/或其他運(yùn)行狀態(tài)中為屬于軸的機(jī)器給予輔助。

在另一種實施方式中，促動器系統(tǒng)具有至少一個用于控制電機(jī)的控制器和至少一個用于檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動信息的測量裝置，其中，用于控制電機(jī)的控制器構(gòu)成用于借助軸的通過測量裝置檢測的旋轉(zhuǎn)振動信息施加轉(zhuǎn)矩以緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動。由此能夠?qū)崿F(xiàn)用于促動器系統(tǒng)的有利地簡單的中央控制，其中，通過測量裝置可以檢測并且快速處理軸的旋轉(zhuǎn)振動的必需的當(dāng)前測量值。借此可以這樣控制電機(jī)的控制器，使得電機(jī)這樣驅(qū)動促動器裝置，以致促動器裝置將用于緩沖旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩軸施加到軸上，以便能夠?qū)崿F(xiàn)軸的準(zhǔn)確且精確的旋轉(zhuǎn)振動緩沖(亦或旋轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生)。

此外，促動器系統(tǒng)的控制器可以具有用于提供震動質(zhì)量塊的疊加的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)單元。借此有利地實現(xiàn)，震動質(zhì)量塊的瞬時的一致的旋轉(zhuǎn)速度與耦聯(lián)的軸的瞬時的一致的旋轉(zhuǎn)速度相同。

在所述方法的一種實施方式中，在方法步驟(s1)中規(guī)定：同時接收要配置的機(jī)器的馬達(dá)控制器件(16)的附加信息。軸連同所屬的機(jī)器(更確切地說往復(fù)式發(fā)動機(jī))的運(yùn)行狀態(tài)可以借助曲軸的轉(zhuǎn)速和角位置數(shù)據(jù)以及機(jī)器的當(dāng)前負(fù)載的數(shù)據(jù)來檢測，由此可以進(jìn)一步改善軸的旋轉(zhuǎn)振動的緩沖。

在方法步驟(s3)中，用于緩沖軸的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩在軸和與軸一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊之間由所述至少一個促動器裝置通過震動質(zhì)量塊和軸之間的相對的加速產(chǎn)生。由此，在小的相對速度時產(chǎn)生相對小的要施加的轉(zhuǎn)矩。

附圖說明

本發(fā)明現(xiàn)在借助實施例參考附圖進(jìn)一步解釋。在這里示出：

圖1示出按照本發(fā)明的促動器系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；

圖2示出按照圖1的實施例的一種變型的示意圖；

圖3-5示出按照圖1的實施例的變速器的各變型的示意剖視圖；以及

圖6示出按照本發(fā)明的方法的示意流程圖。

具體實施方式

在圖1中示出按照本發(fā)明的促動器系統(tǒng)1的一個實施例的示意圖。

促動器系統(tǒng)1與未示出的機(jī)器(例如往復(fù)式發(fā)動機(jī))的軸2一起示出。軸2在這里是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的曲軸，其具有前端和輸出端。往復(fù)式發(fā)動機(jī)例如可以是柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動機(jī)并且用于不同的目的，例如作為車輛驅(qū)動裝置。所述曲軸可以優(yōu)選在輸出端上具有飛輪、例如雙質(zhì)量塊飛輪，例如車輛的傳動系連接于所述飛輪下游，所述傳動系具有傳動機(jī)構(gòu)。傳動機(jī)構(gòu)是變速器、例如車輛變速器，其將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動轉(zhuǎn)速。

軸2在此以(可變的)轉(zhuǎn)速n圍繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)，所述縱軸線在這里稱為旋轉(zhuǎn)軸線2a。

促動器系統(tǒng)1設(shè)置用于施加轉(zhuǎn)矩到軸2上，并且促動器系統(tǒng)包括軸2、震動質(zhì)量塊4、電機(jī)5、變速器8和至少一個促動器裝置19。利用促動器系統(tǒng)1和其促動器裝置19優(yōu)選將補(bǔ)充的交變的轉(zhuǎn)矩施加到已經(jīng)通過運(yùn)行的往復(fù)式發(fā)動機(jī)而處于旋轉(zhuǎn)中的曲軸2上，所述交變的轉(zhuǎn)矩尤其是可以振動激勵或振動緩沖地作用。補(bǔ)充的轉(zhuǎn)矩的該施加優(yōu)選直接在曲軸上在包括必要時設(shè)置的飛輪的傳動系前面進(jìn)行。

震動質(zhì)量塊4構(gòu)成為一種包括驅(qū)動端4a和耦合側(cè)4b的飛輪。在示出的示例中，震動質(zhì)量塊成形為具有飛輪齒圈4c。震動質(zhì)量塊4的示例性的直徑處于0.15m至3.50m的范圍中。震動質(zhì)量塊4的材料例如是灰口鑄鐵、鑄鋼、鋼或/和鎢。

電機(jī)5構(gòu)成為包括定子6和轉(zhuǎn)子7的電動機(jī)。定子6是空間固定的并且在這里固定地安裝在框架3上。框架3例如可以在車輛中是車輛框架。在固定式機(jī)器中，框架3例如可以是固定式機(jī)器的框架或基架。轉(zhuǎn)子7與所述至少一個促動器裝置19為了所述促動器裝置的驅(qū)動而直接或間接耦合。

震動質(zhì)量塊4和電機(jī)5在這里與軸2一起具有相同的旋轉(zhuǎn)軸線2a。也可能的是，它們具有不同的旋轉(zhuǎn)軸線或大致相同的旋轉(zhuǎn)軸線。

變速器8具有變速器輸入端8a、變速器輸出端8b、中間級8c和殼體9。變速器8是轉(zhuǎn)矩變換器。

變速器輸入端8a處于震動質(zhì)量塊4的驅(qū)動側(cè)4a上并且與電機(jī)的轉(zhuǎn)子7耦合。變速器輸出端8b通過中間級8c以確定的傳動比與變速器輸入端8a耦合。此外在這里變速器輸出端8b具有所述至少一個促動器裝置19，所述促動器裝置在震動質(zhì)量塊4的耦合側(cè)4b上通過輸出軸8d和耦合區(qū)段8e(例如凸緣)與旋轉(zhuǎn)的軸2的前端2b耦合，交變的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該施加到所述軸上。變速器8的殼體9支承靠到與旋轉(zhuǎn)的軸2一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊4上。殼體9在這里只示意性劃成虛線地表示。變速器8在下面更詳細(xì)地說明。

促動器系統(tǒng)1這樣構(gòu)成，使得其將轉(zhuǎn)矩施加到軸2上。這樣的轉(zhuǎn)矩可以為不同目的而施加。因此促動器系統(tǒng)1可以不僅用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動，而且一方面將軸2和因此在車輛中存在的與軸2耦合的整個傳動系在回收運(yùn)行中制動并且另一方面例如在所屬的內(nèi)燃機(jī)起動時將軸2加速。

現(xiàn)在應(yīng)該給出用于減小軸2的旋轉(zhuǎn)振動的數(shù)據(jù)實例。軸2例如是載重汽車發(fā)動機(jī)的曲軸。在軸2的轉(zhuǎn)速n為1800轉(zhuǎn)/分鐘時，2knm的交變的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該施加到軸2上。變速器8的示例性的傳動比是1:10。然后由相對小的電機(jī)5要施加的交變的轉(zhuǎn)矩只為200nm。因為變速器8的殼體9與震動質(zhì)量塊4一起運(yùn)行，所以變速器8的輸入端、即變速器輸入端8a也只以轉(zhuǎn)速1800轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)。如果與此相反變速器8的殼體9空間固定，則變速器輸入端8a以18000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

在具有變速器傳動比1:10的示例性的情況中，現(xiàn)在由電機(jī)5饋送的功率幅值只為37.7kw(相比于沒有變速器傳動比1:10時的377kw)。

因此，以這種方式，通過該布置結(jié)構(gòu)，不僅功率需求而且電機(jī)5的轉(zhuǎn)矩因為該變速器傳動比而減小。

圖2示出按照圖1的實施例的一種變型的示意圖，其中，變速器8構(gòu)成有泵18和促動器19。變速器輸入端8a(參看圖1)由泵18的驅(qū)動輸入端形成。中間級8c通過泵結(jié)構(gòu)和促動器結(jié)構(gòu)給定。變速器輸出端8b是促動器19與軸2的前端2b的耦合部位。

此外示出控制器11，其功能在下面更詳細(xì)地解釋。

在該示出的變型中，震動質(zhì)量塊4在朝軸2指向的耦合側(cè)4b上通過促動器19和彈簧單元10與軸2的前端2b耦合并且以這種方式以與軸2相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。

彈簧單元10是一個選項并且可以包括并聯(lián)連接的彈簧、例如扭轉(zhuǎn)彈簧或在周邊上分布的螺旋彈簧。當(dāng)然也可以考慮其他彈簧裝置。

也可以的是，震動質(zhì)量塊4到軸2的前端2b上的耦聯(lián)只通過促動器19實現(xiàn)，這在這里未示出。

要施加到軸2上的轉(zhuǎn)矩在軸2和一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊4的耦合側(cè)4b之間由促動器19施加。需要的轉(zhuǎn)矩通過震動質(zhì)量塊4和軸2之間的相對加速產(chǎn)生。由此，用于產(chǎn)生所需轉(zhuǎn)矩而需要的功率保持為小，這是因為震動質(zhì)量塊4和軸2之間的相對速度保持為小。在載重汽車發(fā)動機(jī)的示例性的情況中，為此需要的功率、例如在緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動時為大約5kw。

需要的能量通過電機(jī)5從震動質(zhì)量塊4的驅(qū)動側(cè)4a提供，促動器19被該能量加載以用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子7與促動器9耦合以用于該轉(zhuǎn)子的驅(qū)動。

電機(jī)作為具有所要求的、然而小的功率(例如在載重汽車發(fā)動機(jī)中5kw)的高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)實現(xiàn)。該高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)例如可以具有±16000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。也例如可以使用扭矩發(fā)動機(jī)作為電機(jī)5。

在示出的示例中，促動器19的驅(qū)動裝置通過泵18形成。泵18安裝在震動質(zhì)量塊4上并且在該示例中構(gòu)成為高動態(tài)的液壓泵。在此，促動器19可以是構(gòu)成為液壓泵的泵18的缸體。電機(jī)的轉(zhuǎn)子7與泵18按照驅(qū)動而耦合并且驅(qū)動泵18，該泵安裝在震動質(zhì)量塊4上并且與所述質(zhì)量塊和軸2以一致的軸速度(軸2的旋轉(zhuǎn)速度)一起旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)子7直接驅(qū)動泵18。高動態(tài)的液壓泵的缸體可以實現(xiàn)震動質(zhì)量塊4相對于軸2的限定的移動(限定的加速度或限定的轉(zhuǎn)矩)。

代替泵18也可以將發(fā)電機(jī)設(shè)置在震動質(zhì)量塊4上，其在這里未示出但可設(shè)想。在此，促動器19例如可以是壓電元件，所述壓電元件由所述發(fā)電機(jī)的電能加載。

機(jī)器(例如內(nèi)燃機(jī))、即軸2的一致的轉(zhuǎn)速在這里是無困難的，因為高轉(zhuǎn)速的電機(jī)5基于其非常短的響應(yīng)時間和其顯著較大的轉(zhuǎn)速范圍而可以除了軸2的一致轉(zhuǎn)速n之外還施加需要的轉(zhuǎn)速。

控制器11具有控制裝置12、用于電機(jī)5的馬達(dá)控制器件13和用于震動質(zhì)量塊4的調(diào)節(jié)單元14。此外，控制器11可以具有一個或多個疊加的調(diào)節(jié)裝置17，以用于實現(xiàn)其他功能，例如回收(電機(jī)5的發(fā)電機(jī)運(yùn)行)、軸2的附加加速等。

此外，控制器11的控制裝置12在這里與至少一個測量裝置15和配置給軸2的機(jī)器的馬達(dá)控制器件16連接。

測量裝置15檢測軸2的旋轉(zhuǎn)振動并且例如可以如在文件wo2014/118245a1中說明地構(gòu)造。這樣檢測的數(shù)據(jù)傳輸給控制裝置12。

控制裝置12從馬達(dá)控制器件16獲得關(guān)于軸2的其他數(shù)據(jù)、例如轉(zhuǎn)速n連同機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述馬達(dá)控制器件與所述機(jī)器連接。軸2的轉(zhuǎn)矩要求(如車輛的制動或加速、如機(jī)器的起動)也可以屬于機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

控制裝置12為馬達(dá)控制器件13這樣準(zhǔn)備這些輸入數(shù)據(jù)，使得馬達(dá)控制器件13將用于控制和調(diào)節(jié)電動機(jī)的相應(yīng)原始數(shù)據(jù)輸出給所述電機(jī)。借此，依賴于機(jī)器(例如內(nèi)燃機(jī))當(dāng)前狀態(tài)的高動態(tài)調(diào)節(jié)是可能的。電機(jī)5的在其運(yùn)行期間檢測并且傳輸給馬達(dá)控制器件13的數(shù)據(jù)也屬于所述調(diào)節(jié)。

電機(jī)5的操控連同旋轉(zhuǎn)振動的調(diào)節(jié)、即軸2的旋轉(zhuǎn)振動的緩沖例如可以通過用于主動的減振緩沖的算法進(jìn)行，所述算法在文獻(xiàn)wo2014/118245a1中說明，在這里對其進(jìn)行引用。

利用該系統(tǒng)，可以借助具有小功率的促動器19在使用利用震動質(zhì)量塊4的震動原理的情況下提供用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩。

電機(jī)5轉(zhuǎn)子7的以及在震動質(zhì)量塊4上安裝的泵18的質(zhì)量塊或附加的慣性塊連同促動器19在這里是不干擾的，因為較高的震動質(zhì)量塊4通過為了緩沖旋轉(zhuǎn)振動而要施加的轉(zhuǎn)矩減小了需要的移動。

調(diào)節(jié)單元14的任務(wù)在于，這樣提供震動質(zhì)量塊4的疊加的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)，使得震動質(zhì)量塊4的瞬時的一致的旋轉(zhuǎn)速度與軸2的瞬時的一致的旋轉(zhuǎn)速度相同。

促動器系統(tǒng)1可以除了緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動之外同時也用于對在要配置的車輛中的整個傳動系進(jìn)行制動(回收)或也加速(例如在機(jī)器起動時)。為此，設(shè)置已經(jīng)在以上提到的調(diào)節(jié)裝置17。在軸2制動的情況中，例如電機(jī)5可以作為用于回收的發(fā)電機(jī)起作用，即產(chǎn)生電功率，所述電功率例如存儲在車輛蓄電池中。

在圖3-5中示出按照圖1的實施例的變速器8的各變型的示意剖視圖。圖3示出作為齒輪變速器的變速器8。在圖4中，變速器8作為電動變速器示出，并且圖5示出示意的液壓傳動裝置。

震動質(zhì)量塊4在圖3-5中分別在縱剖視圖中僅一半地示出，另一半可以相應(yīng)容易地設(shè)想。震動質(zhì)量塊4的主體的各區(qū)段在這里構(gòu)成為變速器8殼體9的各區(qū)段并且與環(huán)繞的飛輪齒圈4c并且因此與震動質(zhì)量塊4固定連接。

電機(jī)5的轉(zhuǎn)子7(參看圖1)作為變速器輸入端8a可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體9的朝電機(jī)5指向的區(qū)段中并且在其伸入殼體9中的端部上不可相對旋轉(zhuǎn)地設(shè)有輸入輪80。

以類似的方式，輸出軸8d作為變速器輸出端8b可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體9的朝軸2指向的區(qū)段中。在其伸入殼體9的端部上，不可相對旋轉(zhuǎn)地安裝輸出輪83。

在該變型中，輸出輪83形成所述至少一個促動器裝置19。

在兩個殼體區(qū)段之間設(shè)置殼體9的另一個區(qū)段，所述另一個區(qū)段形成用于中間級8c的中間軸84的支撐部位。中間軸84在其朝變速器輸入端8a指向的端部上設(shè)有第一中間輪81并且在其另一個端部上設(shè)有第二中間輪82。中間輪81和82與中間軸84不可相對旋轉(zhuǎn)地連接。第一中間輪81與輸入輪80處于嵌接中，其中，第二中間輪82與輸出輪83處于嵌接中。

變速器8因此實施為包括中間級8c的齒輪變速器，該中間級用于在變速器輸入端8a和變速器輸出端8b之間形成確定的傳動比。車輪80、81、82、83在這里是包括圓柱齒輪齒部的齒輪，例如正齒或斜齒。當(dāng)然其他齒部類型也可行。變速器8在這里只示意性地示出并且例如可以是行星齒輪變速器。

按照圖4的變型示出這樣一種變速器8，該變速器構(gòu)成為包括發(fā)電機(jī)20和電動馬達(dá)21的電動變速器。

變速器8的殼體9也在這里通過震動質(zhì)量塊4的各區(qū)段形成并且與飛輪齒圈4c固定連接。轉(zhuǎn)子7在變速器輸入端8a中可旋轉(zhuǎn)地支撐在所屬的殼體區(qū)段中。同樣，所屬的殼體區(qū)段形成用于變速器輸出端8b中的輸出軸8d的支撐部位。

發(fā)電機(jī)20在這里具有例如作為包括永磁體的內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子20a，所述轉(zhuǎn)子與電機(jī)5的轉(zhuǎn)子7端部在變速器輸入端8a中不可相對旋轉(zhuǎn)地連接。轉(zhuǎn)子20a可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在設(shè)置于殼體9中的定子20b內(nèi)。

馬達(dá)21具有轉(zhuǎn)子21a和在殼體9中安裝的定子21b。輸出軸8d的伸入殼體9中的端部與馬達(dá)21轉(zhuǎn)子21a不可相對旋轉(zhuǎn)地連接。該轉(zhuǎn)子21a例如也是具有永磁體的內(nèi)轉(zhuǎn)子并且可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在馬達(dá)21的定子21b內(nèi)。

發(fā)電機(jī)20的定子20b具有繞組，所述繞組與馬達(dá)21的定子21b導(dǎo)電地通過連接部22連接。該連接只示意性地給出，當(dāng)然可以設(shè)置用于控制或調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)20和馬達(dá)21的專門的發(fā)電機(jī)/馬達(dá)控制器件。

變速器8的中間級8c在這里未示出。所述中間級通過發(fā)電機(jī)20和馬達(dá)21的機(jī)械和電的設(shè)計形成，其中，也使用在上面提到的發(fā)電機(jī)/馬達(dá)控制器件。

馬達(dá)21形成所述至少一個促動器裝置19。

圖5類似于在圖2中作為變速器8地示出示意的液壓傳動裝置。在傳輸大且快速的交變轉(zhuǎn)矩時，包括泵18和促動器裝置19的變速器8的該實施方式是特別優(yōu)選的。

殼體9再次是震動質(zhì)量塊4的組成部分并且不僅在用于電機(jī)5轉(zhuǎn)子7的變速器輸入端8a中而且在用于輸出軸8d的變速器輸出端8b中形成支撐位置。必需的密封裝置在這里未示出，但當(dāng)然是必需的。

在變速器輸入端8a中，轉(zhuǎn)子7與泵18不可相對旋轉(zhuǎn)地耦合。泵18例如可以是商業(yè)通用的齒輪泵并且具有用于泵介質(zhì)、例如特殊的油的入口18a和排出口18b。

促動器裝置19例如可以是一個徑向設(shè)置的液壓缸，也可以存在多個所述液壓缸。也可以的是，促動器裝置19作為擠壓器葉片亦或作為齒輪泵實施。促動器裝置19具有用于泵介質(zhì)的入口19a和排出口19b。

促動器裝置19在其變速器輸出端8b的一側(cè)與輸出軸8d不可相對旋轉(zhuǎn)地連接，例如這樣連接，使得所述一個/多個擠壓器葉片和從動齒輪與輸出軸8d耦合。

泵18的入口18a通過第一連接導(dǎo)管23與促動器裝置19的排出口19b連接。第二連接導(dǎo)管24將泵18的排出口18b與促動器裝置19的入口19a連接。連接導(dǎo)管23、24用于引導(dǎo)泵介質(zhì)并且適合用于在變速器8運(yùn)行中出現(xiàn)的高介質(zhì)壓力，其中所述連接導(dǎo)管具有對應(yīng)的橫截面。連接導(dǎo)管23、24設(shè)置在殼體9中，或成形到所述殼體中。

圖6示出示例性的按照本發(fā)明的方法的示意流程圖，該方法用于施加轉(zhuǎn)矩到要配置的機(jī)器、尤其是往復(fù)式發(fā)動機(jī)的軸2上。

在第一方法步驟s1中，檢測包括轉(zhuǎn)矩要求的輸入數(shù)據(jù)。這樣的轉(zhuǎn)矩要求例如可以是發(fā)動機(jī)的起動過程、制動過程、在加油門時的加速要求、用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的緩沖要求和類似物。

這例如如此進(jìn)行，即，控制裝置11從馬達(dá)控制器件16或/和從測量裝置15獲得對應(yīng)的指令或數(shù)據(jù)記錄。

在第二方法步驟s2中，用于電機(jī)5的操控數(shù)據(jù)借助檢測的轉(zhuǎn)矩要求輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行。

最后，在該第三方法步驟s3中，借助這樣確定的操控數(shù)據(jù)來操控電機(jī)5以便驅(qū)動泵18或發(fā)電機(jī)20產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩從而通過促動器19或通過馬達(dá)21或在相應(yīng)的變速器輸出端8b上施加轉(zhuǎn)矩到軸2上。

要施加的轉(zhuǎn)矩可以具有不同的變化過程。

因此，例如為了起動過程或/和加速而施加到軸2上的轉(zhuǎn)矩可以從零點升高到確定的正值，所述正值例如在確定的持續(xù)時間內(nèi)也可以保持恒定，并且然后再次減小并且變?yōu)榱恪?/p>

在制動過程中轉(zhuǎn)矩為負(fù)，即從零點變至負(fù)值，當(dāng)然它也可以保持恒定并且從那里又變至零點。

當(dāng)然該轉(zhuǎn)矩變化過程也可以反復(fù)或周期性地進(jìn)行。

交變的轉(zhuǎn)矩也是可能的，其中，所述轉(zhuǎn)矩的變化過程在此可以橫越零線從正值變至負(fù)值并且反之亦然。該變化過程當(dāng)然也可以周期性、柔和或不柔和地亦或以確定的時間區(qū)段增進(jìn)。這樣的交變的轉(zhuǎn)矩尤其是為了緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動而被施加到所述軸上。

在緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的情況中，首先在第一方法步驟s1中檢測測量裝置15的測量數(shù)據(jù)連同軸2的旋轉(zhuǎn)振動信息并且評估旋轉(zhuǎn)振動信息。同時由馬達(dá)控制器件16接收輸入數(shù)據(jù)，其包括在軸2的轉(zhuǎn)速、角位置等方面的信息。

在第二方法步驟s2中，借助檢測的輸入數(shù)據(jù)決定用于電機(jī)5的操控數(shù)據(jù)。在此例如使用用于主動減振的算法，其在文件wo2014/118245a1中說明。

最后，在第三方法步驟s3中，為了主動緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動，借助這樣確定的操控數(shù)據(jù)操控電機(jī)5以便驅(qū)動泵18或發(fā)電機(jī)20從而通過促動器19或通過馬達(dá)21或在相應(yīng)的變速器輸出端8b上產(chǎn)生用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩。在此，在軸2和與其一起旋轉(zhuǎn)的震動質(zhì)量塊4之間由促動器裝置19、馬達(dá)21或在變速器輸出端8b上施加用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩。用于緩沖軸2的旋轉(zhuǎn)振動的轉(zhuǎn)矩通過震動質(zhì)量塊4和軸2之間的相對的加速產(chǎn)生。

本發(fā)明不被以上所述實施例限制，而是在從屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)可改變。

因此可設(shè)想，震動質(zhì)量塊4設(shè)有另一個測量裝置，所述測量裝置與調(diào)節(jié)單元14共同作用。

軸2的角位置的檢測也可以在測量裝置15中進(jìn)行。

此外可設(shè)想，電機(jī)5、發(fā)電機(jī)20和/或電動馬達(dá)21可以構(gòu)成為所謂的外轉(zhuǎn)子。

此外可設(shè)想，促動器系統(tǒng)1也可用于在不同于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的其他機(jī)器的軸中緩沖旋轉(zhuǎn)振動。促動器系統(tǒng)1例如可以使用在如下機(jī)器中，這些機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)可以假定為準(zhǔn)靜止。

附圖標(biāo)記列表

1促動器系統(tǒng)

2曲軸

2a旋轉(zhuǎn)軸線

2b前端

3框架

4震動質(zhì)量塊

4a驅(qū)動端

4b耦合側(cè)

4c飛輪齒圈

5電機(jī)

6定子

7轉(zhuǎn)子

8變速器

8a變速器輸入端

8b變速器輸出端

8c中間級

8d輸出軸

8e耦合區(qū)段

9殼體

10彈簧單元

11控制器

12控制裝置

13馬達(dá)控制器件

14調(diào)節(jié)單元

15測量裝置

16馬達(dá)控制器件

17調(diào)節(jié)裝置

18泵

18a入口

18b排出口

19促動器裝置

19a入口

19b排出口

20發(fā)電機(jī)

20a轉(zhuǎn)子

20b定子

21馬達(dá)

21a轉(zhuǎn)子

21b定子

22連接部

23、24連接部

80輸入輪

81、82中間輪

83輸出輪

84中間軸

n旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

s1…3方法步驟