VORRICHTUNG ZUR SCH INGUNGSISOLIERUNG UND VERFAHREN ZU DEREN BETREIBEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungs- isolierung, z.B. im /Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.
Aufgrund der diskontinuierlichen Arbeitsweise treten bei Verbrennungskolbenmotoren eine Vielzahl unterschiedlicher Schwingungserscheinungen auf . Besonders bemerkbar machen sich die durch Drehmomentschwankungen des Verbrennungsmotors verursachten Drehschwingungen im Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs. Diese pflanzen sich über die übrigen Fahr- zeugkomponenten fort und führen zu einem für die Fahrzeuginsassen störenden Geräusch- und Vibrationspegel. Zur Vermeidung oder Verringerung der Schwingungsfortpflanzung im Antriebstrang werden daher Schwingungsisoliereinrichtungen eingesetzt, welche die mit dem Verbrennungsmotor verbundene Antriebseite und die z.B. zum Getriebe führende Abtriebseite drehelastisch koppeln. Eine solche Schwingungsisoliereinrichtung führt zu einer wirksamen "Isolierung" der Abtriebseite gegenüber Erregermomenten der Antriebseite (und umgekehrt) , wenn die Resonanzfrequenz der Schwingungsisoliereinrichtung kleiner als die Erregerfrequenz, insbesondere kleiner als das 0,7-fache der Erregerfrequenz, ist. Da man eine niedrige Resonanzfrequenz u.a durch geringe Federsteifigkeit erzielt, nennt man diesen Betriebsbereich auch den Bereich "weicher Abstimmung" .
Nach dem Stand der Technik kann eine derartige Schwingungsisoliereinrichtung konstruktiv im herkömmlichen Schwungrad eines Kraftfahrzeugs eingebunden sein. Wenn dabei zwei Schwungmassen über ein oder mehrere elastische Koppelelemente miteinander verbunden sind, spricht man von einem Zwei-Massen-Schwungrad (ZMS) .
Ein Beispiel für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art offenbart die deutsche Patentanmeldung 196 31 384.8 der Anmedlerin. Dort ist die Schwingungsisoliereinrichtung, z.B. in Form eines solchen Zwei -Massen-Schwungrades, im Rotor einer elektrischen Anlassermaschine integriert, wobei der Rotor direkt auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sitzt. Diese Anordnung dient der Abschirmung der Abtriebseite gegenüber DrehmomentSchwankungen auf der Antriebseite (und umgekehrt) . Diese Anordnung erfüllt dabei die ihr zugewiesenen Aufgaben zufriedenstellend. Bei der Abstimmung der Schwingungsisoliereinrichtung ist sie jedoch mit gegensätzlichen Anforderungen konfrontiert. Ei- nerseits wählt man zur Erzielung einer möglichst tiefen Eigenfrequenz - d.h. eine möglichst wirksame Dämpfung - eine möglichst weiche Abstimmung der Schwingungsisoliereinrichtung (d.h. eine geringe Federsteifigkeit) . Dabei besteht aber die Gefahr, daß bei großen Erreger- amplituden, z.B. bei einem Lastwechsel, die elastischen Koppelelemente der Schwingungsisoliereinrichtung bis zum ihrem Anschlag gegeneinander verdreht werden, so daß dann keine Schwingungsisoliereigenschaft mehr vorhanden ist. Um auch bei solchen großen Erregeramplituden noch im Bereich wirksamer Isolierung zu bleiben, d.h. nicht in einen Anschlag der Schwingungsisolierung zu kommen, wäre andererseits eine harte Abstimmung (hohe Federsteifigkeit) wünschenswert. Die bekannte Anordnung kann diesen gegenläufigen Anforderungen nicht gerecht werden. Der erforderliche Kompromiss bedeutet in der Regel, daß die Eigenfrequenz der Anordnung relativ hoch gewählt wird und bei extrem hohen Erregeramplituden dennoch eine Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung bis zum Anschlag nicht ausgeschlossen ist .
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Schwingungsisolierung bereitzustellen, die sich in dieser Hinsicht vorteilhafter verhält und so einen breiteren Betriebsbereich hat. Dazu gehört die Angabe eines entspre- chenden Verfahrens .
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10. Vorteile der Ausführungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen be- schrieben.
Danach wird eine Vorrichtung zur Schwingungsisolierunσ, z.B. für ein Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt, welche aufweist: mindestens einen mit einem Primärantrieb, z.Ξ. einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs, gekoppelten Antriebstrang mit einer Eingangswelle und einer Ausgangs - welle; eine die Eingangswelle und die Ausgangswelle drehelastisch koppelnden Schwingungsisoliereinrichtung; eine elektrische Maschine, deren Rotor mit der Eingangswelle und der Ausgangswelle drehfest verbindbar oder verbunden ist und deren Stator gegen Drehung festiegbar oder festgelegt ist; und eine Steuerungseinrichtung, welche die elektrische Maschine so steuert, daß sie solche zeitlich veränderliche Drehmomente auf die Eingangswelle bzw. die Aus- gangswelle aufbringt, daß die von der jeweils anderen Weile (Ausgangswelle bzw. Eingangswelle) induzierte Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung verkleinert oder vergrößert wird.
Mit Hilfe dieses Anordnung ist es möglich, die effektive Federsteifigkeit der Schwingungsisoliereinrichtung zu beeinflussen. Die Anordnung hat den Vorteil, daß sie hinsichtlich der Isolier- bzw. Dämpfungseigenschaften der Schwingungsisoliereinrichtung unterschiedlichen Schwin- gungssituationen anpaßbar ist. Zwar besitzen die elastischen Koppelelemente der Schwingungsisoliereinrichtung eine feste - material-, geometrie- und dimensionsabhängige - Federkennlinie (sog. spezifische Federkennlinie) . Ohne Steuerung der elektrischen Maschine in erfindungsgemäßεr
Weise würde die vorgenannte Schwingungsisoliereinrichtung auf ein Erregerdrehmoment der Eingans- oder Ausgangswelle mit einer von der spezifischen Federkennlinie der elastischen Koppelelemente abhängigen elastischen Deformation dieser Koppelelemente und damit einer entsprechenden Torsion der Schwingungsisolierungeinrichtung reagieren. Bei periodisch veränderlichen Erregermomenten sind dies entsprechend periodisch veränderliche Torsionen der Schwingungsisoliereinrichtung. Die elektrische Maschine stützt sich mit ihrem Stator vorzugsweise gegen einen festen Bezugspunkt ab, z.B. ein Motor- oder ein Getriebegehäuse. Durch Betätigen der elektrischen Maschine in der Weise, daß diese zusätzlich in Phase mit dem Erregermoment ein Drehmoment auf der der Erregerseite gegenüberliegenden Seite der Schwingungsisoliereinrichtung aufbringt, wird dem Erregermoment ein positives oder negatives Drehmoment: überlagert, so daß die Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung - je nach Vorzeichen des Zusatzdrehmoments - vergrößert oder verkleinert wird. Im Ergebnis ähnelt dies ei- ner weicher oder härter ausgelegten Schwingungsisoliereinrichtung. Mithin erscheint die effektive Federkennlinie der Schwingungsisoliereinrichtung als "variabel".
Die Zusatzdrehmomente, die durch die elektrische Maschine auf der der Erregerseite gegenüberliegenden Seite der Schwingungsisoliereinrichtung aufgebracht werden, sind grundsätzlich nach Betrag und/oder Richtung (im verfügbaren Leistungsbereich der elektrischen Maschine) beliebig veränderbar. Beispielsweise kann die elektrische Maschine so gesteuert werden, daß die von ihr aufgebrachten zeitlich veränderlichen Drehmomente proportional den Erregermomenten auf der Erregerseite der Schwingungsisoliereinrichtung, d.h. den von der elastischen Schwingungsisoliereinrichtung aufgebrachten Drehmomenten, sind. Die Zu- satzdrehmomente unterscheiden sich dann nur durch einen konstanten Faktor und ggf. durch das Vorzeichen. Als Folge bleibt die Form der effektiven Federkennlinie unverändert, nur die Steigung der Kennlinie wird steiler oder flacher.
Der hier verwendete Begriff "Steuern" ist im Sinne der Er¬ findung weit gefaßt zu verstehen und umfaßt insbesondere Steuer- und Regelvorgänge .
Vorzugsweise unterscheiden sich aber die zusätzlich aufgebrachten Drehmomente von den Erregermomenten um einen nicht-konstanten Faktor, z.B. eine mit steigender Torsion zunehmende Zahl, so wird die effektive Federkennlinie (Federsteifigkeit) der Schwingungsisoliereinrichtung zu- sätzlich in ihrer Form verändert, z.B. flacher (weicher) gemacht, insbesondere linearisiert , oder im Gegenteil, bei großen Erregermomenten steiler (härter) gemacht .
Bei einer besonders bevorzugten Variante haben die von der elektrischen Maschine aufgebrachten Zusatzdrehmomente gleiches Vorzeichen wie die Erregermomente und nehmen mit steigender Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung derart zu, daß die Torsion einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Ein solcher Grenzwert berücksichtigt bei- spielsweise den Zustand der elastischen Koppelelemente der Schwingungsisoliereinrichtung, etwa das Erreichen einer zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung, insbesondere ein Anschlagen der Koppelelemente. Zu berücksichtigen bei der Steuerung sind hierbei die Eigenschaften der elastischen Koppelelemente, z.B. Federkonstante, Federlänge, maximale Elongation, maximale Kompression, etc.. Bevorzugt wird hierfür für eine bestimmte Schwingungsisoliereinrichtung ein maximal zulässiger Wert (Grenzwert) für die Torsion bestimmt, bei dem die Schwingungsisoliereinrichtung gerade noch als solche funktionsfähig ist, sowie ein Initiie- rungswert für die Torsion (oder einer hierfür charakteristischen Größen) , der betragsmäßig kleiner als der vorgenannte Grenzwert ist. Beim Überschreiten des Initiierungs- wertes wird ein Stellsignal zum Aufbringen eines solchen zeitlich veränderlichen Drehmoments erzeugt, daß sich die Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung asymptotisch dem vorgegebenen Grenzwert annähert. Die effektive Federkennlinie weist dann einen vergleichsweise "glatten" Verlauf auf .
Eine bevorzugte Anordnung zur Schwingungsisolierung in einem Kraftfahrzeug sieht vor, daß die elektrische Maschine im Antriebstrang zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe vor der Schwingungsisoliereinrichtung angeordnet ist, z.B. der Rotor der elektrischen Maschine antriebsseitig mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist und die Schwingungs- isoliereinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und einer zum Getriebe führenden Welle liegt. Wählt man in diesem Falle eine weiche Abstimmung, d.h. eine relativ geringe Federsteifigkeit (flache Kennlinie) des oder der elastischen Koppelelemente, so führt ein großamplitudiges Erregermoment auf der Abtriebsseite, wie es z.B. bei einem Lastwechsel auftritt, zu dem Anschlagen der Schwin- gungsisoliereinrichtung. Wird nun mit der elektrischen Maschine auch auf der Antriebseite ein Zusatzdrehmoment in Phase mit und mit selben Vorzeichen wie das Erregermoment auf der Abtriebseite aufgebracht, so wird das von der Schwingungsisoliereinrichtung zu übertragende Gesamt- und Relativmoment verringert. Als Folge davon wird die Torsion der Schwingungsisolierung ebenfalls verringert, insbesondere um einen solchen Betrag, daß ein Anschlagen verhindert wird. Im Ergebnis bleibt die Isoliereigenschaft der Schwingungsisoliereinrichtung auch bei weicher Abstimmung selbst für hohe Erregermomente erhalten.
Die von der elektrischen Maschine aufgebrachten zusätzlichen Drehmomente hängen demnach von der an der Schwingungsisoliereinrichtung anliegenden Belastung ab. Als Steuergröße zur Charakterisierung der anliegenden Belastung verwendet man vorzugsweise die Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung oder eine diese Torsion charakterisierende Größe, z.B. das Drehmoment der Eingangswelie und/oder der Ausgangswelle oder die Differenz dieser bei- den Drehmomente. Zum Erfassen dieser Steuergrößen umfaßt die Steuerungseinrichtung vorzugsweise einen der Schwingungsisoliereinrichtung zugeordneten Drehwinkelgeber zum Messen der Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung oder einen der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle zuge-
ordneten Drehmomentsensor. Mit Hilfe einer geeigneten Verarbeitungseinrichtung werden dann aus den gemessenen Steuergrößen die zur Steuerung der elektrischen Maschine notwendigen Stellgrößen abgeleitet. Die bei der Erfindung verwendete Schwingungsisoliereinrichtung kann grundsätzlich beliebiger dem Fachmann bekannter Art sein. Bei einer bevorzugten Variante umfaßt die Schwingungsisoliereinrichtung mindestens zwei Grundelemente, von denen das eine Grundelement antriebseitig und das andere Grundelement abtriebseitig angeordnet ist, und die beiden Grundelemente über ein oder mehrere elastische Koppelelemente, insbesondere Schrauben-, Spiral- oder Gummifedern, drehelastisch gekoppelt sind.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die dynamische Schwingungsisolierung vor allem wirksam im Bereich weicher Abstimmung, d.h. bei niedriger Resonanzfrequenz des Schwingungssystems. Eine solche Abstimmung wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß an einem oder jedem der Grundelemente Schwungmassen vorgesehen sind. Im Fall zweier Schwungmassen entspricht diese Schwingungsisoliereinrichtung dann dem einleitend erwähnten Zwei-Massen-Schwungrad. Die Schwungmassen können auch drehelastisch, z.B. über Elastomerschichten, mit dem jeweiligen Grundelement gekoppelt sein.
Bei einer besonders kompakten und daher bevorzugten Bauweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Schwingungsisoliereinrichtung im Rotor der elektrischen Maschine integriert angeordnet. Hierfür ist der Rotor der elektrischen Maschine beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet . Der Hohlraum im Rotor dient dann der Aufnahme der Schwingungsisolierung .
Die elektrische Maschine der erfindungsgemäßen Anordnung zur Schwingungsisolierung kann - neben den zuvor beschriebenen Funktionen - auch sonstige Funktionen übernehmen, z.B. die eines/r
Starters zum Starten, insbesondere Direktstarten, ei¬ nes Verbrennungsmotors;
Generators zur Versorgung elektrischer Verbraucher und/oder mindestens einer Fahrzeugbatterie; - generatorischen Fahrzeugbremse;
Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere als Antrieb zur Unterstützung neben dem Verbrennungsmotor; und/oder
Dämpfers für DrehmomentSchwankungen derjenigen Welle, mit welcher der Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist. Dabei findet der Drehmomenteingriff der elektrischen Maschine auf der Seite der Schwingungsisoliereinrichtung statt, auf der die Drehmomen - Schwankung auftritt .
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus- führungsbeispiele . In der Beschreibung wird auf die beigefügte schematische Zeichnung bezug genommen. In der Zeich- nung zeigen:
FIG. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schwingungsisolierung im Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs; FIG. 2 ein schematisches Drehmoment -Zeit -Diagramm eines abtriebsseitigen Erregermoments der Anordnung gemäß Fig. 1 mit und ohne Einwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und FIG. 3 und 4 jeweils ein schematisches Drehmoment - Drehwinkel-Diagramm, das verdeutlicht, wie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die effektive Kennlinie der Schwingungsisoliereinrichtung beeinflußt werden kann.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungsisolierung, wie sie in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen kann.
Der Drehmomentübertragungsweg des dargestellten Antrieb-
Stranges läuft über eine - von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetriebene - Kurbelwelle 2 zu einer elektrischen Maschine 4, von dort durch eine Schwingungs- isoliereinrichtung 6 hindurch weiter zu einer Kupplung 8 und über deren Kupplungsscheibe 9 auf eine Getriebeeingangswelle 10, welche ggf. über weitere Elemente zu einem (hier nicht dargestellten) Getriebe des Kraftfahrzeuges führt .
Die elektrische Maschine 4 weist einen sich z.B. am Motorgehäuse oder an der Fahrzeugkarosserie drehfest abstützenden Stator 12 sowie einen drehbeweglichen mit der Kurbelwelle 2 an einer Nabe 13 verschraubten Rotor 14 auf. Der Rotor 14 hat in etwa die Form eines Hohlzylinders mit U- förmigem Querschnitt. Der elektrisch bzw. magnetisch wirksame Teil des Rotors 14 sitzt außen an der dem Stator 12 zugewandten Seite des Hohlzylinders. Wählt man als elektrische Maschine 4 eine Drehstromasynchron-Maschine (obgleich auch eine Maschine vom Gleichstrom-, Wech- selstrom-, Drehstromsynchron- oder Lineartyp möglich wäre) so bildet der äußere Teil 16 des Rotors 14 einen Kurzschluß-Käfigläufer mit in Axialrichtung verlaufenden Käfigstäben .
Im Hohlraum des U-förmigen Rotors 14 ist die Schwingungsisoliereinrichtung 6 untergebracht. Diese umfaßt ein - in Fig. 1 schematisch als Feder dargestelltes - elastisches Koppelelement 18 (bestehend aus mehreren Spiral- oder Gummifedern) , das antriebseitig mit dem Rotor 14 und ab- triebseitig mit einem Kupplungseingangsteil 20 der Kupplung 8 verbunden ist . Der Rotor 14 und das Kupplungseingangsteil 20 - mithin Primär- und Sekundärseite der Schwingungsisoliereinrichtung 6 - sind demnach über das elastische Koppelelement 18 drehelastisch miteinander ge- koppelt. Auf diese Weise ist die Antriebsseite des An- triebsstranges vor DrehmomentSchwankungen der Abtriebsseite (und umgekehrt) abgeschirmt, und zwar umso wirksamer je weicher die Abstimmung gewählt wird, wie bereits einleitend diskutiert.
Das Eingangsteil 20 der Kupplung 8 (gleichzeitig Sekundärseite der Schwingungsisoliereinrichtung 6) ist um dieselbe Achse wie der Rotor 14 frei drehbar gelagert, und zwar z.B. in einem auf dem inneren Schenkel des U-förmigen Rotors 14 sitzenden Kugellager 21, so wie es in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Die Antriebstrangwellen 2 und 10 vor und hinter der elektrischen Maschine 4 sind in Lagern geführt .
Ferner ist eine Steuerungseinrichtung 24 zur Steuerung der elektrischen Maschine 4 vorgesehen. Diese Steuerungseinrichtung 24 umfaßt auch einen Pulswechselrichter 26 zur Erzeugung von Drehfeldern mit Strom frei einstellbarer Frequenz, Phase und/oder Amplitude, mit welchem der Stator 12 der elektrischen Maschine 4 zur Erzeugung eines Drehfeldes gespeist wird, um ein Drehmoment auf den Rotor 14 - und damit auf die Kurbelwelle 2 - auszuüben. Zur Überwachung der aktuellen Torsion, d.h. der In-sich-Verdrehung der Schwingungsisoliereinrichtung 6, ist ein Drehwinkelgeber 28 z.B. in Nähe des Kupplungseingangsteils 20 angeordnet, um fortlaufend dessen momentanen Drehwinkel zu messen. Durch Vergleich mit dem aktuellen Drehwinkel des Rotors 14 der elektrischen Maschine 4 (der durch einen gleichartigen Drehwinkelgeber gemessen oder aus den in den Stator 12 rückinduzierten Strömen ermittelt wird) läßt sich der Relativdrehwinkel φ zwischen Primär- und Sekundärseite der Schwingungsisolierung 6 ermitteln. Denkbar ist aber ein in der Schwingungsisoliereinrichtung 6 inte- grierter Drehwinkelgeber mit einem Sendeteil z.B. auf dem Kupplungseingangsteils 20 und einem gegenüberliegenden Empfangsteil auf der Rotorinnenseite.
Erfindungsgemäß wird die elektrische Maschine 4 gesteuert, um das Isolierverhalten der Schwingungsisoliereinrichtung 6 gezielt zu beeinflussen. Dabei überträgt die elektrische Maschine 4 in Phase mit etwaigen Erregermomenten der Abtriebsseite zusätzlich solche Drehmomente mit gleichem oder entgegengesetztem Vorzeichen auf die antriebsseitige
Kurbelwelle 2, daß die von den Erregermomenten der Abtriebsseite induzierte Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung 6 je nach Vorzeichen der Zusatzdrehmomente verkleinert oder vergrößert wird. Betrachtet man dann das Verhältnis zwischen Erregermomenten und der resultierenden Torsion, so weist die Schwingungsisoliereinrichtung 6 eine gegenüber der spezifischen Kennlinie des elastischen Koppelelements 18 - veränderte Federsteifigkeit auf. Diese kann unter Beeinflussung der von der elektrischen Maschine 4 aufgebrachten Zusatzdrehmomente gezielt abgestimmt werden, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen.
Figur 2 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Stör- bzw. Erregermoments 30, wie es an der Abtriebsseite der Anordnung gemäß Figur 1, d.h. an der Getriebeeingangswelle 10 bzw. an dem Kupplungseingangsteil 20 (bei geöffneter Kupplung 8) auftritt, etwa bei einem Lastwechsel des Verbrennungsmotors oder bei einem abrupten Drehmomentschub durch die Antriebsräder. Dabei ist das Er- regermoment 30 einem im wesentlichen gleichförmigen Abtriebsmoment 32 überlagert. Das abtriebsseitige Erregermoment 30 wird zwar von der Schwingungsisoliereinrichtung 6 "aufgefangen" . Erreicht die Amplitude des Erregermoments 30 jedoch einen - von den Federkonstanten des elastischen Koppelelements 18 abhängigen - Maximalwert M_ax, so wird das elastische Koppelelement 18 der Schwingungsisoliereinrichtung 6 bis zu seinem Anschlag deformiert, so daß dann keine Isoliereigenschaft mehr vorhanden ist.
Um ein solches Anschlagen zu vermeiden, wird die elektrische Maschine 4 erfindungsgemäß so gesteuert, daß sie auf die Kurbelwelle 2 zusätzlich in Phase mit dem Erregermoment 30 ein zeitlich veränderliches Drehmoment aufbringt, welches proportional dem abtriebsseitigen Erregermoment 30 ist, sich z.B. um einen Faktor k = 0,5 unterscheidet, und gleiches Vorzeichen hat. Als Folge davon wird das zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite der Schwingungsisoliereinrichtung 6 übertragenen Relativmoment verkleinert, so
daß die Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung 6 ebenfalls verkleinert wird. Dadurch wird das resultierende an der Schwingungsisoliereinrichtung 6 anliegende Drehmoment unter den Maximalwert Mmax gedrückt und hat z.B. den in Fi- gur 2 eingezeichneten Verlauf 36. Im Ergebnis ähnelt dies einer härter ausgelegten Schwingungsisoliereinrichtung 6.
Die Steuerungseinrichtung 24 in Fig. 1 ermittelt hierbei wie vorstehend beschrieben den momentanen Dreh- bzw. Rela- tivwinkel φ zwischen Primär- und Sekundärseite der Schwingungsisoliereinrichtung 6, berechnet hieraus den Drehmomentverlauf des angestrebten Anteils 32 sowie des Erregeranteils 30 und ermittelt unter Zuhilfenahme von in einem Speicher abgelegten Daten von Mmax, ob ein Anschlagen droht. Sofern dies der Fall ist, wird von dem Pulswechselrichter 26 ein Stellsignal zur Steuerung der elektrischen Maschine 4 erzeugt, welche ein Zusatzmoment zur Verkleinerung der Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung 6 auf die Kurbelwelle 2 aufbringt.
Weitere Steuerungsmöglichkeiten der Anordnung in Fig. 1 sollen anhand des Kennlinienverlaufes (Drehmoment über Drehwinkel) gemäß der nachfolgenden Figuren 3 und 4 veranschaulicht werden. Die durchgezogene Linie A entspricht der spezifischen Federkennlinie des elastischen Koppelelements 18, die von Material, Geometrie, Größe, etc. abhängt. Bei einer vorteilhaften weichen Abstimmung ist das elastische Koppelelement entsprechend weich gewählt, d.h. flache Kennlinie. Wird nun die elektrische Maschine so ge- steuert, daß einem Erregermoment auf einer Seite der Schwingungsisoliereinrichtung ein positives oder negatives Zusatzmoment auf der gegenüberliegenden Seite in Phase überlagert wird, so wird die Torsion der Schwingungsiso- liereinrichtung, mithin der Drehwinkel φ zwischen Primär- und Sekundärseite, je nach Vorzeichen des Zusatzdrehmo- ments vergrößert oder verkleinert. Ist das aufgebrachte Zusatzdrehmoment proportional dem an der Schwingungs- isoliereinrichtung 6 anliegenden Erregermoment (so wie oben in Figur 2 diskutiert) , so bleibt die Form der Feder-
kennlinie A erhalten, lediglich die Steigung der Kennlinie wird steiler oder flacher, wie in Figur 3 mit gestrichelter Linie B (gleiches Vorzeichen wie das Erregermoment) bzw. Linie C (entgegengesetztes Vorzeichen zum Erregermo- ment) dargestellt. Unterscheidet sich das aufgebrachte Zu- satzdrehmoment von dem Erregermoment um einen nicht- konstanten Faktor, so wird die Federlinie A auch in ihrer Form verändert, wie anhand von Figur 4 veranschaulicht wird. Die Kennlinie A entspricht dort wiederum der spezi- fischen Federkennlinie des elastischen Koppelelements 18. Um zu vermeiden, daß die Schwingungsisoliereinrichtung 6 bei großen Erregeramplituden in den Anschlag kommt, wird mit der elektrischen Maschine 4 ein mit steigender Torsion der Schwingungsisoliereinrichtung 6, d.h. mit steigendem Drehwinkel φ überproportional zunehmendes Drehmoment mit gleichem Vorzeichen wie das Erregermoment aufgebracht . Die effektive Federkennlinie hat dann den in Figur 4 gezeigten Verlauf D und nähert sich nur noch asymptotisch dem Grenzwert φmax. Neben dem Grenzwert φmax für den maximal zulässi- gen Drehwinkel (Anschlagwinkel) ist in der Steuerungseinrichtung 24 auch ein Initiierungswert φx abgelegt, der betragsmäßig kleiner als der Grenzwert ist und bei welchem bereits ein Stellsignal für die elektrische Maschine 4 erzeugt wird. Im Ergebnis ist die Schwingungsisoliereinrich- tung 6 bei großem Drehwinkel φ hiermit härter abgestimmt .
Die elektrische Maschine 4 kann aber auch so gesteuert werden, daß sie den Kennlinienverlauf linear macht. Hierfür bringt sie nach Erreichen eines vorgegebenen Initiie- rungswertes in Phase mit einem Erregermoment solche zeitlich veränderliche Zusatzmomente mit entgegengesetztem Vorzeichen auf, daß sich die in Figur 4 eingezeichnete effektive Federkennlinie E ergibt. Dann weist die Schwingungsisoliereinrichtung 6 für große Erregeramplituden eine geringere Federsteifigkeit auf im Vergleich zur spezifischen Federkennlinie A des elastischen Koppelelements 18. Im Ergebnis ist die Schwingungsisoliereinrichtung 6 dann weicher abgestimmt.