Fahrzeugs

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich ein erster Drehmomentübertragungsweg und parallel dazu ein zweiter Drehmomentübertragungsweg sowie eine Koppelanordnung zur Überlagerung der über die Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomente vorgesehen sind, wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleich- förmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten vorgesehen ist.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 007 118 A1 ist eine Drehschwin- gungsdämpfungsanordnung bekannt, welche das in einen Eingangsbereich beispielsweise durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eingeleitete Drehmoment in einen über einen ersten Drehmomentübertragungsweg übertragenen Drehmomentanteil und einen über einen zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehmomentanteil aufteilt. Bei dieser Drehmomentenaufteilung wird nicht nur ein statisches Drehmoment aufgeteilt, sondern auch die im zu übertragenen Drehmoment enthaltenen Schwingungen bzw. Drehungleichförmigkeiten, beispielsweise generiert durch die periodisch auftretenden Zündungen in einer Brennkraftmaschine, werden anteilig auf die beiden Drehmomentübertragungswege aufgeteilt. Die Koppelanordnung führt hier die beiden Drehmomentübertragungswege wieder zusammen und leitet das zusammengeführte Gesamtdrehmoment in den Ausgangsbereich, beispielsweise eine Reibungskupplung oder dergleichen, ein.

In zumindest einem der Drehmomentübertragungswege ist eine Phasenschieberanordnung vorgesehen, welche nach Art eines Schwingungsdämpfers, also mit einem Primärelement und einem durch die Kompressibilität einer Federanordnung bezüglich diesem drehbaren Sekundärelement, aufgebaut ist. Insbesondere dann, wenn dieses Schwingungssystem in einen überkritischen Zustand übergeht, also mit Schwingungen angeregt wird, die über der Resonanzfrequenz des Schwingungssys- tems liegen, tritt eine Phasenverschiebung von bis zu 180° auf. Dies bedeutet, dass bei maximaler Phasenverschiebung die vom Schwingungssystem abgegebenen Schwingungsanteile bezüglich der vom Schwingungssystem aufgenommenen Schwingungsanteile um 180° phasenverschoben sind. Da die über den anderen Drehmomentübertragungsweg geleiteten Schwingungsanteile keine oder ggf. eine andere Phasenverschiebung erfahren, können die in den zusammengeführten Drehmomentanteilen enthaltenen und bezüglich einander dann phasenverschobenen Schwingungsanteile einander destruktiv überlagert werden, so dass im Idealfall das in den Ausgangsbereich eingeleitete Gesamtdrehmoment ein im Wesentlichen keine Schwingungsanteile enthaltenes statisches Drehmoment ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehschwingungsdämpfungsan- ordnung vorzusehen, welche bei einfachem Aufbau ein verbessertes Schwingungs- dämpfungsverhalten aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend einen zur Drehung um eine Drehachse (A) anzutreibenden Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich, wobei zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich zueinander parallel ein erster Drehmomentübertragungsweg zur Übertragung eines ersten Drehmomentanteils und ein zweiter Drehmomentübertragungsweg zur Übertragung eines zweiten Drehmomentanteils eines zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich zu übertragenden Gesamtdrehmomentes vorgesehen ist, eine Phasenschieberanordnung wenigstens im ersten Drehmomentübertragungsweg, zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten bezüglich über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehungleichförmigkeiten, wobei die Phasenschieberanordnung ein Schwingungssystem mit einem Primärelement und einer gegen die Rückstellwirkung einer Dämpferelementanordnung bezüglich des Primärelements um die Drehachse (A) drehbaren Sekundärelement umfasst, sowie eine Koppelanordnung zur Zusammenführung des über den ersten Drehmomentübertragungsweg übertragenen ersten Drehmomentanteils und des über den zweiten Drehmomentübertragungsweg übertragenen zweiten Drehmomentanteils und zur Weiterleitung des zusammengeführten Drehmoments an den Ausgangsbereich, wobei die Koppelanordnung ein erstes Eingangselement, verbunden mit dem ersten Drehmomentübertragungsweg, ein zweites Eingangsele- ment, verbunden mit dem zweiten Drehmomentübertragungsweg und ein Ausgangselement, verbunden mit dem Ausgangsbereich umfasst, wobei im ersten Drehmomentübertragungsweg zwischen der Phasenschieberanordnung und der Koppelanordnung eine Drehschwingungsänderungsanordnung und oder im zweiten Drehmomentübertragungsweg vor der Koppelanordnung eine Drehschwingungsän- derungsanordnung angeordnet ist.

Durch die Drehschwingungsänderungsanordnung im ersten und oder im zweiten Drehmomentübertragungsweg kann die Wirkung einer Drehschwingungsentkopplung mit zwei Drehmomentübertragungswegen, auch Drehschwingungsdämpfungs- anordnung mit einer Leistungsverzweigung genannt, in Betriebszuständen verbessert werden, in denen die Drehschwingungen, oder auch Wechselmomente genannt, am ersten und am zweiten Eingangsglied der Koppelanordnung ein nicht passendes Amplitudenverhältnis und oder eine nicht passende 180° Phasenverschiebung zueinander haben. Dies bedeutet zum einen, dass vor der Koppelanordnung die

Amplituden der Drehschwingungen in beiden Drehmomentübertragungswegen so durch die Drehschwingungsänderungsanordnung verändert werden, dass sich diese nach der Überlagerung in der Koppelanordnung vorteilhaft reduzieren, im Idealfall sogar völlig auslöschen. Hierzu kann durch die Drehschwingungsänderungsanord- nung eine Drehschwingungsenergie in einen oder in beiden Drehmomentübertragungswegen eingebracht werden um eine gewünschte Amplitude zu erhalten.

Ebenso verhält es sich mit der zusätzlichen Phasenverschiebung durch die Dreh- schwingungsänderungsanordnung. Liegt vor der Koppelanordnung noch nicht eine optimale Phasenverschiebung von 180° der beiden Drehschwingungen in den zwei Drehmomentübertragungswegen zueinander vor der Koppelanordnung an, so kann durch die Drehschwingungsänderungsanordnung die Phasenverschiebung vorteilhaft beeinflusst werden. Hierzu wirkt die Drehschwingungsänderungsanordnung wie eine zusätzliche Phasenschieberanordnung. In beiden Fällen, also für den Fall der Amplitudenveränderung oder der Phasenverschiebung wirkt die Drehschwingungs- änderungsanordnung als eine aktive Beeinflussungseinrichtung. Dies bedeutet, dass durch eine Sensorik die vorhandenen Parameter von Amplitude und Phasenverschiebung in den beiden Drehmomentübertragungswegen ermittelt werden. Nach einem Abgleich mit Sollparametern, wird durch einen aktiven Eingriff einer Steuerungselektronik durch die Drehschwingungsänderungsanordnung die Amplitude und oder die Phasenverschiebung auf einen optimalen Wert beeinflusst, um nach der Zusammenführung der zwei Drehmomentübertragungswege ein Drehmoment mit vorzugsweise keinen Drehschwingungen zu erhalten.

In einer weiteren günstigen Ausführungsform umfasst die Drehschwingungsände- rungsanordnung einen Energiespeicher. Wie bereits vorangehend erwähnt ist der Energiespeicher vornehmlich dazu vorteilhaft, die in den Schwingungen überschüssige Energie abzuführen und in den Energiespeicher zu speichern. Soll wieder Energie in die Schwingung eingebracht werden, so kann die dafür notwendige Energie aus dem Energiespeicher entnommen werden. Dabei kann der Energiespeicher beispielsweise als ein elektrischer, als ein mechanischer, als ein pneumatischer oder auch als ein hydraulischer Energiespeicher ausgeführt sein. Da das Aufladen des Energiespeichers und die Entnahme von Energie aus dem Energiespeicher nicht verlustfrei verlaufen, kann es vorteilhaft sein, wenn der Energiespeicher von einer externen Energiequelle, beispielsweise eine Lichtmaschine, die durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, zusätzlich mit Energie versorgt wird.

Eine weitere günstige Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Drehschwingungsän- derungsanordnung als eine Amplitudenänderungsanordnung und oder als eine Phasenschieberänderungsanordnung ausgeführt ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn vor einer Zusammenführung der beiden Drehmomentübertragungswege in der Koppelanordnung die zu überlagernden Schwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen eine unterschiedliche Amplitude und oder eine nicht vorteilhafte Phasenverschiebung für die Überlagerung der beiden Drehschwingungen in der Koppelanordnung aufweisen. Um eine möglichst vorteilhafte destruktive Überlagerung der beiden Drehschwingungen in der Koppelanordnung zu erhalten ist es notwendig, die Amplituden der Drehschwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen in einem definierten Verhältnis zueinander vorliegen zu haben und um eine möglichst vorteilhafte destruktive Überlagerung der beiden Drehschwingungen in der Koppelanordnung zu erhalten ist es weiter notwendig, dass die Phasenverschiebung der Drehschwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen zueinander 180° aufweist. Hierzu kann den Drehschwingungen Energie hinzugefügt oder Energie, beispielsweise in den Energiespeicher, abgeführt werden.

Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Drehschwingungsände- rungsanordnung zumindest einen Sensor, ein Steuergerät und einen Aktuator um- fasst. Für eine Regelung einer aktiven Schwingungsänderung ist es notwendig, das Verhältnis der Amplituden der Drehschwingungen oder auch Wechselmomente genannt, sowie deren Phasenlage zueinander in den beiden Drehmomentpfaden der Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit Leistungsverzweigung zu kennen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn eine direkte Messung mit entsprechenden Sensoren erfolgt. Die erfassten Daten werden an ein Steuergerät übermittelt und unter einer Verwendung von Solldaten, und oder auch unter der Verwendung von weiteren Daten, beispielsweise Gaspedalstellung, Drehzahl, Kurbelwellenwinkel und weiteren Daten, die vorteilhaft für die Berechnung eines Ausgangssignal sind, im Steuergerät verarbeitet. Das Ausgangssignal wird an einen Aktuator gesendet, der die erforderlichen Maßnahmen für eine vorteilhafte Schwingungsreduzierung ausführt. Je nachdem, welche Zustände durch das Steuergerät festgestellt werden, können vorteilhaft folgende Maßnahmen ergriffen werden. Für den Fall, dass die Wechselmomente in den beiden Drehmomentübertragungswegen der Leistungsverzweigung hinreichend vorteilhaft in der Phase und entsprechend einer Übersetzung der Koppelanordnung hinreichend vorteilhaft in der Amplitude übereinstimmen, so ist keine aktive Schwingungsänderung notwendig.

Für den Fall, dass das Wechselmoment an dem Eingangselement der Koppelanordnung, an dem die aktive Schwingungsänderung vorgenommen werden kann, zu groß ist für eine ideale vollständige Auslöschung in der Koppelanordnung, so kann in den Halbwellen der Schwingung des Wechselmomentes, in denen ein Energieüber- schuss besteht, diese Energie über eine elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb abgeführt und im einem Energiespeicher zwischengespeichert werden. In den Halbwellen der Schwingung mit Energiedefizit, wird über die elektrische Maschine mechanische Energie in den Rotor, d.h. den jeweiligen Zweig der Leistungsverzweigung eingebracht, die als elektrische Energie aus dem Energiespeicher entnommen wurde.

Für den Fall, dass das Wechselmoment an dem Eingangselement der Koppelanordnung, an dem die aktive Schwingungsbeeinflussung angreift soll, zu klein ist für eine ideale vollständige Auslöschung in der Koppelanordnung, so kann in den Halbwellen der Schwingung des Wechselmoments Energie eingebracht werden, um die notwendige Schwingungsamplitude in beide Richtungen zu erreichen.

Ein großer Vorteil der aktiven Schwingungsbeeinflussung in der Kombination mit der Leistungsverzweigung ist, dass über das aktive Element, dem Aktuator, die Schwingungen unterschiedlich beeinflusst werden können. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da von einem passiven Entkopplungssystem mit Leistungsverzweigung, unterschiedliche Ordnungen der Schwingungsanregung bei unterschiedlichen Drehzahlen optimal entkoppelt werden. Über die aktive Beeinflussung können die

Amplituden und Phasen der verschiedenen Ordnungen so angepasst werden, dass sie für eine vorhandene Übersetzung der Koppelanordnung gleich gut entkoppelt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aktuator hydraulisch und oder pneumatisch betrieben wird. Der Aktuator kann aktiv die Schwingung in dem jeweiligen Drehmomentübertragungsweg ändern oder beeinflussen. Hierzu ist der Aktuator so ausgeführt, dass er eine Amplitudenänderung und oder eine Phasenverschiebung der Schwingungen in dem jeweiligen Drehmomentübertragungsweg ausführen kann. Hierzu kann eine hydraulische und oder eine pneumatische Energie in dem Aktuator in eine mechanische Energie umgewandelt, die aktiv die Schwingung hinsichtlich der Amplitude und oder der Phase ändern oder beeinflussen kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aktuator elektromecha- nisch und oder elektromagnetisch betrieben wird. Der Aktuator kann aktiv die

Schwingung in dem jeweiligen Drehmomentübertragungsweg ändern oder beeinflussen. Hierzu ist der Aktuator so ausgeführt, dass er eine Amplitudenänderung und oder eine Phasenverschiebung der Schwingungen in dem jeweiligen Drehmomentübertragungsweg ausführen kann. Hierzu wird eine elektromechanisch und oder eine elektromagnetisch Energie in dem Aktuator in eine mechanische Energie umgewandelt, die aktiv die Schwingung hinsichtlich der Amplitude und oder der Phase ändern oder beeinflussen kann.

Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn der Energiespeicher über den Aktuator mit Energie aus einer Drehschwingung im ersten und oder im zweiten Drehmomentübertragungsweg aufgefüllt wird. Hierzu wird der Aktuator als ein Generator verwendet, der die Energie in den Drehschwingungen als eine in dem Energiespeicher speicherbare Energie umwandelt. Um möglichst wenig zusätzliche externe Energie in das System einzuführen, ist es vorteilhaft, die überschüssige Energie in den Dreh- Schwingungen in den Energiespeicher zu speichern.

In einer weiteren günstigen Ausführungsform ist die Koppelanordnung als ein Planetengetriebe ausgebildet. Hierbei können verschiedene Ausführungsformen verwendet werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das erste Eingangselement des Planetengetriebes als ein Hohlrad, das zweite Eingangselement des Planetengetriebes als ein Sonnenrad und das Ausgangselement als ein Hohlrad ausgeführt sind. Es sind aber auch andere Schaltungsvarianten möglich, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Koppelanordnung als ein Hebelkoppelgetriebe ausgebildet ist. Auch hier sind aus dem Stand der Technik Schaltungsvarianten bekannt, um das erste und das zweite Eingangselement, sowie das Ausgangselement mittels eines Hebelelements miteinander zu verbinden.

In einer weiteren günstigen Ausführungsform ist die Koppelanordnung als ein Magnetkoppelgetriebe ausgebildet. Dabei ist die Funktionsweise des Magnetkoppelgetriebes, das auch als ein Magnetgetriebe bezeichnet werden kann, der Funktion eines bekannten Planetengetriebes vergleichbar. Das Magnetkoppelgetriebe besteht aus einem Außenrotor, der auf seiner Innenseite mit Permanentmagneten besetzt ist, welche abwechselnd eine magnetische Nord- und Süd-Polarität aufweisen. Radial innenerhalb des Außenrotors ist ein Innenrotor angeordnet, der ebenfalls mit Permanentmagneten mit einer wechselnder Polarität besetzt ist.

Radial zwischen den beiden Rotoren bzw. Magnetanordnungen befindet sich ein Modulatorring, welcher abwechselnd ein ferromagnetisches Segmente und ein nichtmagnetische Segmente aufweist.

In einer praktischen Umsetzung ist es vor allem aus Festigkeitsgründen vor-teilhaft, dass die ferromagnetischen Elemente des Modulatorrings in einer geschlossenen Stützkonstruktion eingebettet sind. Auch die Befestigung der Permanentmagnete an den Rotoren ist bekannt und soll hier nicht weiter ausgeführt werden.

Durch die Magnetanordnungen an dem Außenrotor und an dem Innenrotor werden jeweils magnetische Felder erzeugt. Die Anzahl der Magnete in den beiden Anordnungen ist dabei so abzustimmen, dass sich die Magnetfelder ohne den Modulatorring nicht gegenseitig beeinflussen. Durch die Anzahl und Anordnung der ferromag- netischen Segmente des Modulatorrings werden die Magnetfelder jedoch derart moduliert, dass eine magnetische Kopplung zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor stattfindet.

Die mathematisch-physikalischen Zusammenhänge zur Bestimmung der notwendigen Anzahl von Magnetpaaren am dem Innenrotor und an dem Außenrotor, sowie der ferromagnetischen Elemente des Modulatorrings sind im Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durch eine entsprechende Auslegung eine große Bandbreite an Übersetzungen zwischen den drei Getriebeelementen möglich ist, und dass diese nur durch die Verhältnisse der Anzahl an Magnetpaaren und an Modulatorsegmenten bestimmt wird und dass zu jeder Anzahl an Polpaaren der beiden Rotoren zwei unterschiedliche Zahlen an Modulatorsegmenten möglich sind, mit denen jeweils eine andere Dreh-richtung des Modulatorrings in Bezug auf einen der anderen Rotor erreicht wird. Ein solches Getriebe wirkt in seiner Grundfunktion ähnlich einem Planetengetriebe. Somit ist auch der Einsatz als eine Koppelanordnung für die Drehschwingungsreduzierung mit zwei Drehmomentübertragungswegen möglich.

Bei der Verwendung des Magnetgetriebes als Koppelanordnung kann es besonders vorteilhaft sein, da das Getriebe schmiermittelfrei betrieben werden kann, sich die Getriebeglieder nicht berühren und folglich verschleißfrei, sowie geräuschfrei, bis auf die Lagergeräusche, arbeiten und das Magnetgetriebe überlastsicher ist, da es bei einem Überschreiten eines maximalen Moments lediglich durchrutscht ohne Schaden zu nehmen.

Weiter kann bei einem Magnetgetriebe ein Übersetzungsverhältnisse zwischen den einzelnen Rotoren sehr flexibel eingestellt werden. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis unabhängig von den Radien der Getriebeglieder. Auch kann die Drehrichtung des Modulatorrings in Bezug auf die Rotoren frei eingestellt werden, so dass auch eine größere Anzahl an Schaltungsvarianten im Antriebstrang mit zwei Drehmomentübertragungswegen möglich ist.

Weiter kann es vorteilhaft sein, dass die Koppelanordnung als ein elektromagnetisches Koppelgetriebe ausgebildet ist. Dabei können die magnetischen Felder, die, wie gerade beschrieben, durch Permanentmagnete im Magnetgetriebe erzeugt werden, auch durch elektrische Spulen erzeugt werden. In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist die Drehschwingungsänderungsanord- nung in die Koppelanordnung integriert ist. Hier können zumindest teilweise die Bauteile der Koppelanordnung für die Drehschwingungsänderungsanordnung verwendet werden, was sich vorteilhaft für den Bauraum darstellt und vorteilhaft ist, weil weniger Bauteile notwendig sind. Beispielsweise kann ein Außenrotor eines elektromagnetischen Koppelgetriebes auch als Aktuator für Drehschwingungsänderungen genutzt werden. Dies kann ebenfalls beispielsweise für den Innenrotor eines elektromagnetischen Koppelgetriebes gelten.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung mit einer Aufteilung des Drehmomentübertragungsweges in zwei Drehmomentübertragungswege und einer Drehschwingungsänderungs- anordnung.

Fig. 2 ein Schwingungsverhalten auf Primär und Sekundärseite

Fig. 3 ein Schwingungsverhalten mit einer Amplitudenänderung

Fig. 4 ein Schwingungsverhalten mit einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung

Fig. 5 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell

Fig. 6 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell und einer hydraulisch pneumatischen Drehschwingungsänderungsanordnung im ersten Drehmomentübertragungsweg.

Fig. 7 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell und einer elektromechanischen Dreh- schwingungsänderungsanordnung im ersten Drehmomentübertragungsweg.

Fig. 8 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell und einer linear elektromotorischen Drehschwingungsänderungsanordnung im ersten Drehmomentübertragungsweg. Fig. 9 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell und einer linear elektromotorischen Drehschwingungsänderungsanordnung im zweiten Drehmomentübertragungsweg.

Fig. 10 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit zwei Drehmomentübertragungswegen als Linearmodell und einer linear elektromotorischen Drehschwingungsänderungsanordnung im ersten Drehmomentübertragungsweg und im zweiten Drehmomentübertragungsweg

Fig. 11 eine Drehschwingungsänderungsanordnung in einem elektromagnetischen Koppelgetriebe integriert.

Fig. 12 einen Querschnitt von Fig. 11

Fig. 13 eine Drehschwingungsänderungsanordnung in einem elektromagnetischen Koppelgetriebe integriert.

Fig. 14 einen Querschnitt von Fig. 13

Fig. 15 zwei Drehschwingungsänderungsanordnungen in ein elektromagnetisches Koppelgetriebe integriert.

Fig. 16 einen Querschnitt von Fig. 15

Fig. 17-19 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsan- ordnung mit einem Magnetkoppelgetriebe und einer Drehschwingungs- änderungsanordnung

Fig. 20 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung mit einem Planetenkoppelgetriebe und einer Drehschwingungsän- derungsanordnung

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung mit einem Hebelkoppelgetriebe und einer Drehschwingungsände- rungsanordnung

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung mit einem Magnetkoppelgetriebe und einer Drehschwingungsände- rungsanordnung und einer aktiven Regeleinheit.

Fig. 23 eine schematische Darstellung einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung mit einem Magnetkoppelgetriebe und einer Drehschwingungsände- rungsanordnung und einer aktiven Regeleinheit. Mit Bezug auf die Figur 1 wird nachfolgend eine erste Ausgestaltungsform einer allgemein mit 10 bezeichneten Drehschwingungsdämpfungsanordnung beschrieben, welche nach dem Prinzip der Leistungs- bzw. Drehmomentenaufzweigung arbeitet. Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 kann in einem Antriebsstrang, beispielsweise eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsaggregat und dem folgenden Teil des Antriebsstrangs, beispielsweise ein Getriebe, eine Reibungskupplung, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder dergleichen, angeordnet werden.

Die in der Figur 1 schematisch dargestellte Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 umfasst einen allgemein mit 50 bezeichneten Eingangsbereich. Dieser Eingangsbereich 50 kann beispielsweise durch Verschraubung an eine Kurbelwelle, nicht dargestellt, eines Antriebsaggregates 60 angebunden werden. Im Eingangsbereich 50 zweigt sich das von dem Antriebsaggregat 60 aufgenommene Drehmoment in einen ersten Drehmomentübertragungsweg 47 und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 auf. Im Bereich einer allgemein mit 51 bezeichneten Koppelanordnung werden die über die beiden Drehmomentübertragungswege 47, 48 geleiteten Drehmomentanteile Mal und Ma2 wieder zu einem Ausgangsdrehmoment Maus zusammengeführt und dann zu einem Ausgangsbereich 55, der vorzugsweise durch ein Getriebe 65 ausgeführt sein kann, weitergeleitet.

In dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47 ist ein allgemein mit 56 bezeichnetes Schwingungssystem integriert. Das Schwingungssystem 56 ist als Phasenschieberanordnung 44 wirksam und umfasst eine beispielsweise an das Antriebsaggregat anzubindendes Primärelement 1 sowie eine das Drehmoment weiterleitende Sekundärelement 2. Dabei ist das Primärelement 1 gegen eine Dämpferelementanordnung 4 zu dem Sekundärelement 2 relativ verdrehbar.

Aus der vorangehenden Beschreibung wird erkennbar, dass das Schwingungssystem 56 nach Art eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einem oder mehreren Federsätzen 4, wie hier dargestellt, ausgebildet ist. Durch eine Auswahl der Massen des Primärelements 1 und des Sekundärelements 2 sowie auch der Steifigkeiten des oder der Federsätze 4 wird es möglich, eine Resonanzfrequenz des Schwingungssystems 56 in einen gewünschten Bereich zu legen, um eine günstige Phasenverschiebung von Drehschwingungen im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 zu dem zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 zu erreichen. Die Koppelanordnung 51 der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 führt die beiden Drehmomentanteile Mal und Ma2 wieder zusammen. Dies erfolgt dadurch, dass die beiden Drehmomentanteile Mal und Ma2 und damit auch die Drehschwingungsanteile überlagert werden in der Form, dass in einem optimalen Fall bei einer 180 ° Phasenverschiebung der beiden Drehschwingungsanteile und bei gleicher Amplitude der beiden Drehschwingungsanteile in den beiden Drehmomentübertragungswegen 47, 48 nach der Überlagerung in der Koppelanordnung 51 ein Drehmoment Maus ohne Drehschwingungsanteile an den Ausgangsbereich 55 weitergeleitet wird. Für den Fall, dass die Amplituden und oder die Phasenverschiebung nicht vorteilhaft vor der Koppelanordnung 51 anliegen, kann durch eine Drehschwingungsänderungsanordnung 70; 80 die Amplitude und oder die Phasenverschiebung der Drehschwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen 47; 48 vorteilhaft aktiv verändert werden, um eine optimale Überlagerung in der Koppelanordnung zu erhalten. Dies ist besonders bei Koppelanordnungen 51 vorteilhaft, die ein festes Übersetzungsverhältnis haben. Durch die Drehschwingungsänderungsanordnungen 70; 80 können dadurch die Drehschwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen so in der Amplitude und der Phasenverschiebung verändert werden, dass sich die Drehschwingungen bei der vorgegebenen Übersetzung in der Koppelanordnung 51 vorteilhaft destruktiv überlagern, in einem optimalen Fall völlig auslöschen.

Die Figur 2 verdeutlicht anschaulich, wo es vorteilhaft ist, eine aktive Drehschwingungsbeeinflussung vorzunehmen. Die Drehschwingungsanteile im Bereich des Primärelements 1 , also vor der Phasenschieberanordnung 44, also auf der Primärseite, sind höher als im Bereich des Sekundärelements 2, also nach der Phasenschieberanordnung 44, also auf der Sekundärseite. In der Figur 2 ist idealisiert dargestellt, wie auf der Primärseite und auf der Sekundärseite das Drehmoment um einen Mittelwert herum sinusförmig schwingt. Die aktive Schwingungsreduzierung bedeutet hier also, dass die Abweichungen vom Mittelwert in beide Richtungen durch ein entsprechendes Gegenmoment ausgeglichen werden.

Die Figur 3 zeigt eine Energiemenge, die dazu notwendig ist, um eine Amplitudenänderung, beispielsweise im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 zu bewirken. Sie entspricht der Fläche zwischen einem Ist- Verlauf 1 1 und einem Soll-Verlauf 12. Zwar gleichen sich theoretisch die Flächen oberhalb und unterhalb des Mittelwertes aus, so dass sich bei einer verlustfreier Speicherung und einer Wandlung des Energieüberschusses einer Halbschwingung, der Energiemangel der darauf folgenden Halbschwingung ohne zusätzlichen Energieaufwand ausgleichen ließe. In der Praxis ist es aber, aufgrund des vorhandenen Wirkungsgrades kleiner eins, sinnvoll, die zwischen System und Speicher zu transferierende Energiemenge möglichst gering zu halten.

Gegenüber einer rein aktiven Schwingungsreduzierung auf der Primärseite hat somit eine aktive Schwingungsreduzierung auf der Sekundärseite eines Zweimassenschwungrads bereits den Vorteil, dass die zu eliminierenden Schwingungen passiv vorgefiltert sind und deshalb deutlich weniger Leistung notwendig ist, wodurch auch geringere Verluste entstehen und die Schwingungsdämpfungsanordnung kleiner dimensioniert werden kann. Wird nun durch eine Energieabgabe und eine Energiezugabe in die Drehschwingung 1 1 in dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47 die Amplitude so angepasst, dass ein veränderter erster Drehmomentanteil Mal v vorliegt, so kann dieser phasenverschoben zu der Drehschwingung Ma2 im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 in der Koppelanordnung 51 zu einem Drehmoment ohne Drehschwingungen Maus zusammengeführt werden.

In der Figur 4 wird schematisch gezeigt, wenn zusätzlich eine Phasenverschiebung durch eine Drehschwingungsänderungsanordnung im ersten Drehmomentanteil Mal im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 erfolgt. Durch eine optimale Phasenverschiebung von 180° kann durch eine Überlagerung der beiden Drehmomentanteile Ma1 p und Ma2 in der Koppelanordnung 51 ein Ausgangsdrehmoment Maus ohne Drehschwingungen erzeugt werden.

Die Figuren 5 bis 10 zeigen translatorische Modelle einer Drehschwingungsdämp- fungsanordnung 10 mit Leistungs-, bzw. Drehmomentaufzweigung. Dabei enthalten die Figuren 6 bis 10 verschiedene Umsetzungen für eine aktive Schwingungsänderung.

Die Figur 5 zeigt ein Basismodell der Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung als ein Linearmodell ohne eine aktive Schwingungsänderung. Ein schwingungsbehaftetes Primärelement 1 ist in einem ersten Drehmomentüber- tragungsweg 47 mit einer Dämpferelementanordnung 4 und einem Sekundärelement 2, welche zusammen einen Phasenschieberanordnung 44 darstellen, verbunden. Der Ausgang der Phasenschieberanordnung 44 bildet ein erstes Eingangselement 20 einer Koppelanordnung 51. Ein zweiter Drehmomentübertragungsweg 48 verbindet das Primärelement 1 direkt mit einem zweiten Eingangselement 30 der Koppelanordnung 51. Durch die Koppelanordnung 51 werden die zueinander phasenverschobenen Schwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen 47; 48 wieder zusammengeführt und so im Idealfall destruktiv überlagert, dass an einem Ausgangsbereich 55 im Idealfall keine Schwingungen mehr vorhanden sind.

Die Figur 6 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10, wie in Figur 5 gezeigt, jedoch mit einer aktiven Drehschwingungsänderungsanordnung 70 im ersten Drehmomentübertragungsweg 47, wobei die aktive Drehschwingungsänderungsan- ordnung 70 hier zwischen der Phasenschieberanordnung 44 und der Koppelanordnung 51 angeordnet ist. Dabei ist die Drehschwingungsänderungsanordnung 70 mit einem Aktuator 99 ausgeführt, der hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden kann.

Die Figur 7 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10, wie in Figur 6 gezeigt, jedoch mit einem Aktuator 99 der Drehschwingungsänderungsanordnung 70, der elektromechanisch, beispielweise mit einem Elektromotor und einem Getriebeelement, betrieben werden kann.

Die Figur 8 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10, wie in den Figuren 6 bis 7 gezeigt, jedoch mit einem Aktuator 99 der Drehschwingungsänderungsan- ordnung 70, der als elektromagnetischer Linearmotor ausgebildet ist.

In der Figur 9 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 gezeigt, bei der eine Drehschwingungsänderungsanordnung 80, hier ebenfalls mit einem elektromagnetischen Linearmotor als Aktuator 100 ausgeführt, im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 angeordnet ist. Dabei können die bereits erwähnten Ausführungsvarianten des Aktuators 99, die im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 beschrieben wurden, auch im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 angewendet werden. In der Figur 10 ist eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 gezeigt, in der in beiden Drehmomentübertragungswegen 47; 48 eine Drehschwingungsänderungs- anordnung 70; 80 angeordnet ist. Auch hier können die genannten Ausführungsformen der Figuren 6 bis 9 miteinander kombiniert werden um eine vorteilhafte

Amplitudenänderung und oder eine vorteilhafte Phasenverschiebung der Drehschwingungen in den beiden Drehmomentübertragungswegen zu erhalten, um diese vorteilhaft in der Koppelanordnung 51 destruktiv zu überlagern.

Die folgenden Figuren zeigen eine Umsetzung des linearen Modells einer Dreh- schwingungsdämpfungsanordnung 10 mit einer aktiven Drehschwingungsände- rungsanordnung 70; 80, wie in den Figuren 6 bis 10 beschrieben, in ein rotatorisches System.

Die Figuren 1 1 und 12 zeigen ein elektromagnetisches Koppelgetriebe 62, in das eine Drehschwingungsänderungsanordnung 70, hier ein elektrischer Aktuator 99 in Form eines Elektromotors 105, integriert ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da hier die Komponenten des elektromagnetischen Koppelgetriebes 62 gleichzeitig auch als eine Drehschwingungsänderungsanordnung 70 genutzt werden können. Dabei kann das elektromagnetische Koppelgetriebe 62 vergleichbar mit einem bekannten Planetengetriebe verwendet werden. Hierzu ist beispielsweise der Außenrotor 21 über das erste Eingangselement 20 mit dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47, wie in Figur 1 zu sehen, verbunden und der Innenrotor 31 ist über das zweite Eingangselement 30 mit dem zweiten Drehmomentübertragungsweg 48, wie in Figur 1 zu sehen, verbunden und der Modulatorring 41 ist über das Ausgangselement 40 mit dem Ausgangsbereich 55 wie in Figur 1 zu sehen, verbunden. Der Außenrotor 21 ist radial innen mit Permanentmagneten 22; 23 ausgestaltet. Weiter radial innen befindet sich ein Innenrotor 31 , der an seinem radial äußeren Bereich auch mit Permanentmagneten 32; 33 ausgestaltet ist. Zwischen dem Außenrotor 21 und dem Innenrotor 31 ist ein Modulatorring 41 angeordnet, der über ferromagnetische und nichtmagnetische Segmente 42; 43 im Wechsel in Umfangsrichtung verfügt.

Dabei ist die Ausführung beispielhaft zu verstehen, insbesondere was die Dimensionen als auch die Anzahl der verschiedenen Magnetpaare und die Segmente im Modulatorring 41 anbelangt. In einer praktischen Umsetzung würden aus Festigkeitsgründen die ferromagnetischen Elemente 42 des Modulatorrings 41 auch vorzugs- weise in einer geschlossenen Stützkonstruktion eingebettet sein, statt wie hier gezeigt die verschiedenen Segmente lediglich in Umfangsrichtung aneinander zu fügen. Dies ist aber aus dem Stand der Technik bekannt. Gleiches gilt auch für die Befestigung der Permanentmagnete 22, 23, 32; 33 an den Rotoren.

Durch die Magnetanordnungen 22; 23 und 32; 33 werden jeweils magnetische Felder erzeugt. Die Anzahl der Magnete in den beiden Anordnungen ist so abgestimmt, dass sich die Magnetfelder ohne den Modulatorring 41 nicht gegenseitig beeinflussen. Durch die Anzahl und Anordnung der ferromagnetischen Segmente 42 des Modulatorrings 41 werden die Magnetfelder jedoch derart moduliert, dass eine magnetische Kopplung zwischen dem Innenrotor 31 und dem Außenrotor 21 stattfindet. Die mathematisch-physikalischen Zusammenhänge zur Bestimmung der notwendigen Anzahl von Magnetpaaren am inneren und äußeren Rotor 31 ; 21 , sowie der ferromagnetischen Elemente 42 des Modulatorrings 41 sind seit langem Stand der Technik und sollen hier nicht näher erläutert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durch entsprechende Auslegung eine große Bandbreite an Übersetzungen zwischen den drei Getriebegliedern 21 , 31 ; 41 möglich ist, und dass diese nur durch die Verhältnisse der Anzahl an Magnetpaaren und Modulatorsegmenten bestimmt wird, sowie, dass zu jeder Anzahl an Polpaaren der beiden Rotoren 21 ; 31 zwei unterschiedliche Zahlen an Modulatorsegmenten 42; 43 möglich sind, mit denen jeweils eine andere Drehrichtung des Modulatorrings 41 in Bezug auf einen der anderen Rotoren 21 ; 31 erreicht wird.

Das Magnetkoppelgetriebe 61 wirkt in seiner Grundfunktion ähnlich der eines bekannten Planetengetriebes, das bisher aus dem Stand der Technik für die Dreh- schwingungsdämpfungsanordnungen mit zwei Drehmomentübertragungswegen bekannt ist. Somit ist auch der Einsatz als eine Koppelanordnung 51 für die Dreh- schwingungsdämpfungsanordnung 10 mit zwei Drehmomentübertragungswegen möglich.

Für die Verwendung des Magnetkoppelgetriebes 61 ergeben sich verschiedene Vorteile. Zum einen kann das Magnetkoppelgetriebe 61 schmiermittelfrei betrieben werden, da sich die Getriebeglieder 21 ; 31 ; 41 nicht berühren. Zudem funktioniert das Magnetkoppelgetriebe 61 verschleißfrei und nahezu geräuschfrei, abgesehen von den Geräuschen die von einer Lagerung der Getriebeglieder 21 ; 31 ; 41 hervorgerufen werden. Auch ist das Magnetkoppelgetriebe 61 überlastsicher, da es beim Überschreiten eines maximalen Moments lediglich durchrutscht, vergleichbar mit einem Schrittmotor, ohne Schaden zu nehmen.

Dadurch, dass bei Magnetgetrieben, wie hier das Magnetkoppelgetriebe 61 , die Übersetzungsverhältnisse sehr flexibel eingestellt werden können und unabhängig von den Radien der Getriebeglieder 21 ; 31 ; 41 sind, sowie durch die von der Übersetzung unabhängig einstellbare Drehrichtung des Modulatorrings 41 , wird auch eine größere Anzahl an Verschaltungsvarianten der Drehschwingungsdämpfungsanord- nung 10 mit zwei Drehmomentübertragungswegen ermöglicht.

Weiter entspricht hier der dargestellte Elektromotor 105 einer permanenterregten Synchronmaschine. Prinzipiell sind jedoch auch andere Ausführungen, wie beispielsweise ein bürstenlose DC-Motoren, Schrittmotoren und andere bekannte Ausführungen möglich.

Der Elektromotor 105 wird dabei aus einem Stator 24, welcher eine bestimmte Anzahl von Statorwicklungen 25 aufweist, die elektrische Felder erzeugen, gebildet. Ein Rotor 26 des Elektromotors 105 wird hier durch eine Anordnung von Permanentmagneten 27; 28 gebildet, welche radial außen auf dem Außenrotor 21 angeordnet sind. Durch den Elektromotor 105 ist es nun möglich, den Außenrotor 21 in Bezug auf den Stator 24 zu verdrehen. Dadurch wird zwar die Übersetzung des Getriebes an sich nicht verändert, jedoch wird den Drehbewegungen der Getriebeglieder 21 ; 31 ; 41 ; die Rotation des Außenrotor 21 gegenüber dem Stator 24 überlagert. Auf diese Weise können auch Drehschwingungen in den Außenrotor 21 eingeleitet werden - oder im Generatorbetrieb des Elektromotors 105 - Schwingungsanteile mit Energieüberschuss in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Die Darstellung ist lediglich symbolisch zu verstehen, insbesondere was die Abmessungen und Anzahl der verschiedenen Magnetpaare 22; 23; 32; 33, Modulatorsegmente 42; 43, und Statorwicklungen 25 anbelangt. Eine Auslegung dieser Komponenten erfolgt nach dem Stand der Technik, der hier nicht näher beschrieben wird. Die Figuren 13 und 14 zeigen einen vereinfachten Aufbau im Gegensatz zu dem in den Figuren 11 und 12 beschriebenen Aufbau. Darin wird in Figur 13 und 14 auf den Außenrotor 21 mit seinen Permanentmagneten 22; 23, wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt, verzichtet. Das benötigte Magnetfeld wird durch ein elektromagnetisches Feld der Statorwicklung 25 des Stators 24 ersetzt. Wird ein konstanter Strom an die Statorwicklung 25 angelegt, so ist die Funktion äquivalent wie unter Figur 11 und 12 beschrieben.

Jedoch ist es durch entsprechende Beschaltung der Statorwicklungen auch möglich, ein elektromagnetisches Drehfeld zu erzeugen, welches die Funktion eines rotierenden Außenrotors 21 , wie in der Figur 1 1 und 12 beschrieben, nachahmt. Vorteile dieser Anordnung sind ein geringerer Bauteilbedarf im Gegensatz zu der Ausführungsform in der Figur 1 1 und 12, sowie ein geringeres Massenträgheitsmoment der gesamten Koppelanordnung 61 , welches eine höhere Dynamik erlaubt.

Auch hier ist die Darstellung der Bauteilelemente beispielhaft zu verstehen.

Die Figuren 15 und 16 zeigen ein Magnetkoppelgetriebe 61 , wie bereits in den Figuren 1 1 und 12 beschrieben, jedoch mit einer zusätzlichen Elektromaschine 106, die auf den Innenrotor 31 wirkt. Dabei ist auch ist auch die Elektromaschine koaxial und im gleichen axialen Bauraum integriert, wie die Elektromaschine 105, die auf den Außenrotor wirkt. Dies ist besonders bau raumsparend. Die Elektromaschine 106 für den Innenrotor 31 ist dabei vom Aufbau her dem Aufbau der Elektromaschine 105 für den Außenrotor vergleichbar. Radial innerhalb des Innenrotors 31 befindet sich ein weiterer Stator 107 mit Statorwicklungen 108. Zusammen mit dem Innenrotor 31 , der auf seiner Innenseite zusätzlich eine Anordnung von Permanentmagneten 34; 35 trägt, wird die zweite Elektromaschine 106 gebildet. Hierdurch kann auch in dem zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 eine Drehschwingungsänderung in Form von Energiezufuhr oder Energieabgabe erfolgen.

Die Figur 17 zeigt eine Schaltungsvariante einer Drehschwingungsdämpfungsanord- nung 10 mit einer aktiven Schwingungsänderungsanordnung 70 am Außenrotor 21 , die in einem Magnetkoppelgetriebe 61 integriert ist.

Generell kann gesagt werden, dass durch die aktive Schwingungsänderung dem Antriebstrang oder besser dem zu übertragenen Drehmoment Energie hinzugefügt oder diesem entzogen wird. Die Zufuhr oder die Abfuhr von Energie kann beispielsweise in Form von einer elektrischer Energie erfolgen, die dann wiederum in eine mechanische Arbeit gewandelt wird. Verschiedene Anordnungen einer aktiven Schwingungsänderung können prinzipiell dahingehend unterschieden werden, ob das System, welches die Energiewandlung umsetzt, innerhalb des Kraftflusses des Antriebs angeordnet ist, oder die mit der Wandlung verbundenen Kräfte gegenüber einem Bezugsystem, hier dem Fahrzeug abstützt.

Die Figur 17 zeigt einen schematischen Aufbau eines KFZ Antriebstrangs mit einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung. Wie schon in der Figurenbeschreibung 1 1 und 12 erwähnt, ist die Koppelanordnung 51 der Dreh- schwingungsdämpfungsanordnung 10 als ein Magnetkoppelgetriebe 61 ausgeführt, und verfügt über einen integrierten Elektromotor 105, der auf den Außenrotor 21 wirkt. Der Stator 24 ist mit dem Ausgang der Phasenschieberanordnung 44 verbunden, so dass sich das Magnetkoppelgetriebe 61 mit dem Elektromotor 105 direkt im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 befindet. Diese Schaltungsanordnung ist besonders vorteilhaft, da die Masse des Stators 24 sich günstig auf einen überkritischen Betrieb des Phasenschiebers und folglich auf eine günstige Phasenverschiebung von ideal 180° von Schwingunganteilen im ersten Drehmomentübertragunsg- weg 47 im Verhältnis zu den Drehschwingungen im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 auswirkt.

Wird nun ein Gesamtdrehmoment Mges, das beispielsweise wie hier von einem Antriebsaggregat 60 kommt, zu einem Getriebe 65 geleitet, so zweigt sich der Dreh- momentübertragunsgweg an dem Eingangsbereich 50 in zwei Drehmomentübertragungswege 47; 48 auf. Im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 ist die Phasenschieberanordnung 44 angeordnet, die die Phasenverschiebung der Drehschwingungsanteile im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 zu den Drehschwingungs- anzteilen im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 bewirkt. An dem Magnetkoppelgetriebe 61 werden die zwei Drehmomentübertragungswege 47; 48 und damit auch die beiden Drehschwingungsanteile, die in den Drehmomentanteilen Mal ; Ma2 enthalten sind, wieder zu einem Ausgangsdrehmoment Maus zusammengeführt. Dabei ist der Außenrotor 21 mit dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47, der zweite Drehmomentübertragungsweg 48 mit dem Innenrotor 31 und der Ausgangsbereich 55 mit dem Modulatorring 41 verbunden. Um eine ideale Schwingungsüberlagerung zu erhalten müssen die beiden Drehschwingungsanteile eine gleiche Amplitude und eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen. Ist dies nicht der Fall, so kann über die Drehschwingungsänderungsanordnung, hier durch einen Elektromotor 105 ausgeführt, im erste Drehmomentübertragungsweg 47 eine Änderung der Amplitude und oder eine Änderung der Phasenverschiebung erfolgen, in der Form, dass eine optimale Überlagerung der beiden Drehmomente Mal und Ma2 mit den darin enthaltenen Drehschwingungen erfolgt und am Ausgangsbereich 55 ein Drehmoment Maus ohne Drehschwingungen anliegt. Dabei kann der Elektromotor 105 durch eine kurzfristige Drehenergiezufuhr und oder durch eine kurzfristige Drehener- gieaufnahme die Amplitude und oder die Phasneverschiebung der Drehschwingungsanteile im ersten Drehmomentübertragunsgweg 47 ändern.

Die Figur 18 zeigt ebenfalls eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung, sowie ein Magnetkoppelgetriebe 61 als Koppelanordnung 51 , wie in der Figur 17 bereits beschrieben. Jedoch ist hier die vereinfachte Ausführungsform des Magnetkoppelgetriebes 61 aus der Figur 13 und 14 verbaut. Die Vorteile sind hier eine höhere Dynamik der gesamten Drehschwingungsdämpfungsanord- nung 10 auf Grund einer geringeren Massenträgheit, als zu der Ausführung in der Figur 17. Weiter ist diese Ausführungsform vorteilhaft, da durch den Entfall des Außenrotors eine geringere Teilezahl vorhanden ist.

Die Figur 19 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 die auf dem Grundprinzip aus dem von der Figur 17 beruht. Jedoch ist der Stator in der Figur 19 fest mit dem Umfeld, das heißt mit dem Fahrzeug 5 verbunden. Der Außenrotor 21 ist hier mit dem ersten Drehmomentübertragunsgweg 47 verbunden, genauer gesagt mit dem Sekundärelement 2, hier dem Ausgang der Phasenschieberanordnung 44. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft, da der Drehmomentübertragungsweg von dem Eingangsbereich 50 zu dem Ausgangsbereich 55 auch in einem stromlosen Zustand der Statorwicklung 25 möglich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die stromführenden Bauteile, wie hier der Stator 24 mit seiner Statorwicklung 25 ortsfest zum Fahrzeug sind und somit eine Stromversorgung durch beispielsweise Schleifringe entfällt.

Die Figur 20 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit einer Dreh- schwingungsänderungsanordnung 70 und einem Planetengetriebe 45 als eine Koppelanordnung 51 .

Eine aktive Schwingungsänderung in Kombination mit der Drehschwingungsdämp- fungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung ist mit unterschiedlichen Ausführungsformen von Koppelanordnungen 51 möglich. Die in den vorangegangenen Figuren dargestellten Magnetgetriebe bilden nur eine Möglichkeit. Figur 20 zeigt eine Dreh- schwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung. Die Koppelanordnung 51 , oder auch als ein Überlagerungsgetriebe bezeichnet, ist hier als Planetengetriebe 45 ausgeführt, das hier aus einem Hohlrad 53, das mit dem Außenrotor 21 verbunden ist, und den ersten Drehmomentübertragungsweg 47 mit der Koppelanordnung 51 verbindet, einem Sonnenrad 54, das den zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 mit der Koppelanordnung 51 verbindet, sowie einem auf einem Plane- tenradträger 59 drehbar gelagerten Planetenrad 62 besteht. Dabei bildet der Plane- tenradträger 59 den Ausgangs des Koppelgetriebes 51 und führt das Ausgangsdrehmoment Maus zudem Ausgangsbereich 55 und weiter an beispielsweise ein Getriebe 65. Dieser Aufbau eines Planetengetriebes in Verbindung mit einer Dreh- schwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung ist aus früheren Anmeldungen bekannt. Ebenso möglich ist der Einsatz einer anderen bekannten Schaltungsvariante für das Planetengetriebe 45, wie beispielsweise eine Variante mit einem Eingangshohlrad und einem Ausgangshohlrad, die über ein Stufenplaneten- rad miteinander verbunden sind. Das entscheidende Merkmal jedoch ist, dass in einem der beiden Drehmomentübertragungswege 47; 48, insbesondere auf dem Sekundärelement 2 der Phasenschieberanordnung 44 und vor der Koppelanordnung 51 eine aktive Schwingungsänderung stattfindet. Hier wird die Schwingungsänderung durch einen Elektromotor 105 erzeugt, der auf den Außenrotor 21 wirkt und je nach Bedarf Drehschwingungsenergie zuführt oder aufnimmt.

Die Figur 21 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit Leistungsverzweigung, wie bereits in der Figur 20 beschrieben, jedoch ist hier die Koppelanordnung 51 als ein Hebelkoppelgetriebe 85 ausgeführt. Diese Ausführungsvariante ist ebenfalls nur exemplarisch zu verstehen. Es sind auch hier aus dem Stand der Technik weitere Ausführungsvarianten und Schaltungsvarianten bekannt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist in dem ersten Drehmomentübertragungsweg 47 der Außenrotor 21 über ein Drehschubgelenk 86 als erstes Eingangselement 20 des Hebelkoppelgetriebes 85 ausgeführt. Im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 wird das zweite Eingangselement 30 durch ein Drehgelenk 87gebildet. Eine Verbindung der beiden Gelenke erfolgt mit einem Koppelhebel 87. Das Ausgangselement 40 des Hebelkoppelgetriebes 85 wird über ein Drehschubgelenk 89 gebildet, das mit dem Ausgangsbereich 55 verbunden ist und das Ausgangsdrehmoment Maus an beispielsweise ein Getriebe 65 weiterleitet. Die Drehschwingungsänderung erfolgt auch hier im ersten Drehmomentübertragungsweg 47 mit Hilfe des Elektromotors 105, wie schon voranstehend beschrieben. Es ist auch möglich, hier nicht gezeigt, dass im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48 eine Drehschwingungsänderung mit einem weiteren Elektromotor erfolgt.

Die Figur 22 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 mit einem Magnetkoppelgetriebe 61 und einer Drehschwingungsänderungsanordnung 70 in Form eines Elektromotors 105, vom Grundprinzip wie in Figur 17 bereits beschrieben, sowie weitere Komponenten, wie hier ein Sensor 90, ein Energiespeicher 92, ein weiterer Sensor 93, ein weiterer Sensor 94, ein Steuergerät 95, und eine Leistungselektronik 17 für eine aktive Regelung der Drehschwingungsänderung. In den vorangegangenen Figurenbeschreibungen wurden verschiedene Ausführungen und Möglichkeiten zur Anordnung der mechanischen Komponenten einer Drehschwingungsän- derungsanordnung in einer Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit Leistungsverzweigung beschrieben.

Für die Funktion einer aktiven Schwingungsreduzierung sind jedoch auch weitere elektronische Komponenten zur Versorgung und zur Regelung der Drehschwin- gungsänderungsanordnung 70 notwendig.

Die Figur 22 zeigt dabei beispielhaft die notwendigen Komponenten 90; 92, 93; 94; 95; 92, 17 anhand der Drehschwingungsänderung mit dem Elektromotor 105. Für andere, bereits erwähnte Wirkprinzipien zur aktiven Schwingungsreduzierung oder die Kombination mit anderen Überlagerungsgetrieben oder Schaltungskombinationen gilt Analoges.

Um vorteilhaft die Schwingungsreduzierung mittels der aktiven Schwingungsänderung zu erzielen ist hier in Figur 22 die Statorwicklung 25 der Elektromaschine 105 mit der Leistungselektronik 17 verbunden. Diese wandelt einen Gleichstrom aus einem Energiespeicher 92 in eine benötigte Form, beispielsweise eine bestimmte Stromstärke, eine bestimmte Frequenz, eine bestimmte Phase je Wicklung, im Elektromotorbetrieb um. Dies kann auch umgekehrt im Generatorbetrieb der Elektromaschine 105 für ein Zwischenspeichern der elektrischen Energie erfolgen. Für die Regelung der Ansteuerung der Elektromaschine 105 ist das Steuergerät 95 vorhanden. Neben den Informationen, die üblicherweise im Fahrzeug bereits vorhandenen sind wie beispielsweise Sensoren für die Drehzahl und das Drehmoment, die Gaspedalstellung, können zusätzliche Schwingungssensoren Informationen liefern. Diese Sensoren können an den Positionen 90, 93 und 94 sinnvoll angeordnet sein und das Steuergerät 95 mit Informationen versorgen. Die Figur 23 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 10 wie bereits in der Figur 22 beschrieben, jedoch mit einer weiteren Drehschwingungsänderungsanord- nung 80 mit einem zweiten Elektromotor 106 im zweiten Drehmomentübertragungsweg 48. Hierfür ist eine weitere Leistungselektronik 18 notwendig, um den Elektromotor vorteilhaft anzusteuern. Dabei stützt sich der Stator 107 hier an einer Getriebeeingangswelle 66 ab, über die auch eine notwendige Stromversorgung für den Elektromotor 106 erfolgt. Es ist aber auch möglich, hier nicht gezeigt, dass eine AbStützung zum Fahrzeug hin erfolgt. Die weitere Funktionsweise ergibt sich aus der bereits in Figur 19 und 22 beschriebenen Funktionsweise.

Bezuaszeichen

Primärelement

Sekundärelement

Dämpferelementanordnung

Fahrzeug

Drehschwingungsdämpfungsanordnung Drehschwingung Ist-Verlauf

Drehschwingung Soll-Verlauf

Leistungselektronik

Leistungselektronik

erstes Eingangselement

Außenrotor

Permanentmagnet Nord

Permanentmagnet Süd

Stator

Statorwicklung

Rotor

Permanentmagnet Nord

Permanentmagnet Süd

zweites Eingangselement

Innenrotor

Permanentmagnet Nord

Permanentmagnet Süd

Permanentmagnet Nord

Permanentmagnet Süd

Ausgangselement

Modulatorring

ferromagnetisches Segment nichtmagnetisches Segment

Phasenschieberanordnung

Planetengetriebe erster Drehmomentübertragungsweg zweiter Drehmomentübertragungsweg Eingangsbereich

Koppelanordnung

Hohlrad

Sonnenrad

Ausgangsbereich

Schwingungssystem

Planetenradträger

Antriebsaggregat

Magnetkoppelgetriebe

elektromagnetisches Koppelgetriebe Getriebe

Getriebeeingangswelle

Drehschwingungsänderungsanordnung Amplitudenänderungsanordnung Phasenschieberänderungsanordnung Drehschwingungsänderungsanordnung Amplitudenänderungsanordnung Phasenschieberänderungsanordnung Hebelkoppelgetriebe

Drehschubgelenk

Drehgelenk

Koppelhebel

Drehschubgelenk

Sensor

Energiespeicher

Sensor

Sensor

Steuergerät

Aktuator

Aktuator

Elektromotor

Elektromotor 107 Stator

108 Statorwicklung

A Drehachse

Mges Gesamtdrehmoment

Mal Drehmomentanteil 1

Ma1v Drehmomentanteil 1 verändert

Ma1 p Drehmomentanteil 1 phasenverschoben

Ma2 Drehmomentanteil 2

Maus Ausgangsdrehmoment