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DE19529462B4 - Torque determination device for a drive unit with an internal combustion engine - Google Patents

Torque determination device for a drive unit with an internal combustion engine Download PDF

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DE19529462B4 DE1995129462 DE19529462A DE19529462B4 DE 19529462 B4 DE19529462 B4 DE 19529462B4 DE 1995129462 DE1995129462 DE 1995129462 DE 19529462 A DE19529462 A DE 19529462A DE 19529462 B4 DE19529462 B4 DE 19529462B4
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Abstract

Einrichtung zur Drehmomentermittlung, vorzugsweise für eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor mit einer drehelastischen Kopplung im Antriebsstrang mit folgendem Aufbau:
– der Verbrennungsmotor ist über ein Zweimassen-Schwungrad (1; 2) mit zwischengeschalteten, federnden Elementen (5) an den Abtriebsstrang der Antriebseinheit angekoppelt,
– beide Massen (1; 2) des Schwungrades weisen Impulsmarken (M1; M2) auf, die im un- oder unbedeutend belasteten Zustand des Antriebsstranges in konstanter Bezugslage (BL) zueinander stehen,
– ein gemeinsamer oder je ein Impulsaufnehmer (11; 12) ist den Impulsmarken (M1; M2) beider Massen (1; 2) des Schwungrades zugeordnet,
– den beiden Massen (1; 2) des Schwungrades zugeordneten Impulsaufnehmern (11; 12) ist eine Einheit zum Ermitteln der Winkelabweichung (a) von der Bezugslage (BL) und dieser eine Einheit (21) zum Wandeln der Winkelabweichung (a) in eine Größe des die Winkelabweichung (a) verursachenden Drehmomentes nachgeschaltet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (21) zum Wandeln der Winkelabweichung in eine Größe des...Device for torque determination, preferably for a drive unit with an internal combustion engine with a torsionally flexible coupling in the drive train with the following structure:
- The internal combustion engine is coupled to the drive train of the drive unit via a dual-mass flywheel (1; 2) with interposed, resilient elements (5),
- Both masses (1; 2) of the flywheel have pulse marks (M1; M2) which are in a constant reference position (BL) to each other in the insignificantly or insignificantly loaded state of the drive train,
A common or a respective pickup (11; 12) is assigned to the pulse marks (M1; M2) of both masses (1; 2) of the flywheel,
- The two masses (1; 2) of the flywheel assigned pickups (11; 12) is a unit for determining the angular deviation (a) from the reference position (BL) and this is a unit (21) for converting the angular deviation (a) into one Size of the torque causing the angular deviation (a),
characterized in that the unit (21) for converting the angular deviation into a size of the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehmomentermittlung für eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a device for torque determination for a drive unit with an internal combustion engine according to the preamble of Main claim.

Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 41 00 091 A1 , beidseits einer automatisch betätigten Reibkupplung einer Fahrzeugantriebseinheit mit Verbrennungsmotor Sensoren für die Drehgeschwindigkeit vor und nach der Reibkupplung anzuordnen.It is already known from the script DE 41 00 091 A1 to arrange sensors for the rotational speed before and after the friction clutch on both sides of an automatically operated friction clutch of a vehicle drive unit with an internal combustion engine.

Aus Signalen der Sensoren, die von Impulsmarken an der An- bzw. Abtriebsseite der Reibkupplung stammen, wird in einem Rechner das übertragene Drehmoment errechnet. Aus den Last- und Zeitanteilen und der Kupplungstemperatur werden kritische Betriebszustände ermittelt und vermieden.From signals from the sensors by Pulse marks on the input and output side of the friction clutch come from is the transmitted in a computer Torque calculated. From the load and time components and the coupling temperature become critical operating conditions determined and avoided.

Vorbekannt ist aus der US 4,592,241 eine Einrichtung zur Drehmomentmessung, bei welcher aus der Phasenverschiebung zweier, zur Übertragung eines Drehmoments mit Federn gekoppelter, umlaufender Massen das übertragene Drehmoment berechnet wird. Die Berechnung des Drehmomentes erfolgt als Funktion der Phasendifferenz.It is known from the US 4,592,241 a device for torque measurement, in which the transmitted torque is calculated from the phase shift of two rotating masses coupled with springs to transmit a torque. The torque is calculated as a function of the phase difference.

Vorbekannt ist durch die Schrift DE 41 10 727 A1 ein Drehmomentgeber mit elastisch zueinander verdrehbaren Teilen. Von der An- und Abtriebsseite werden Impulsmarken über Impulsaufnehmer erfasst. Die Impulsmarken laufen beidseits der Impulsaufnehmer axial vorbei.It is already known from the script DE 41 10 727 A1 a torque transducer with parts that can be rotated with respect to one another. Pulse marks are picked up on the input and output sides via pulse pickups. The pulse marks run axially past on both sides of the pickups.

Eine erfindungsgemäße Anordnung der Impulsmarken sowie die Auswertung des Drehmomentes auf Basis eines Kennfeldes, in welchem die Einflüsse der übertragenden Federn und der wirkenden Reibmomente enthalten sind, ist im Stand der Technik nicht vorgesehen.An arrangement according to the invention the pulse marks and the evaluation of the torque on the basis a map in which the influences of the transmitting springs and the acting friction moments are not in the prior art intended.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Drehmomentermittlung bei einer Antriebseinheit zu schaffen, die das übertragene Drehmoment auf Basis der relativen Verdrehung zweier federnd gekoppelter Schwungmassen ermittelt, wobei mit geringem Auswerteaufwand ein Drehmoment sehr genau ermittelt wird.The invention has for its object a Device for torque determination in a drive unit create the transmitted torque based on the relative rotation of two spring-loaded flywheels determined, with a very low evaluation effort a torque is determined exactly.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Mittel erreicht, wenn der Verbrennungsmotor über ein Zweimassen-Schwungrad mit zwischengeschalteten, federnden Elementen an den Abtriebsstrang der Antriebseinheit angekoppelt ist. Dabei werden in einem Kennfeld die Ein flüsse der übertragenden Federn und der wirkenden Reibmomente berücksichtigt. Zur Auswertung brauchen dabei an beiden Massen des Schwungrades nur Impulsmarken angeordnet werden, die im un- oder wenig belasteten Zustand – z. B. Leerlauf – des Antriebsstranges in konstantem Bezugswinkel zueinander stehen. Diesen Impulsmarken ist ein gemeinsamer oder je ein Impulsaufnehmer ortsfest zuzuordnen.According to the invention, this is characterized by Part of the main claim reached when the internal combustion engine has a Dual Mass Flywheel with intermediate, springy elements on the drive train the drive unit is coupled. Here are in a map the influences the transferring Springs and the acting friction moments are taken into account. To the results need only pulse marks arranged on both masses of the flywheel be in the unloaded or little loaded state - e.g. B. Idle - des Drive train are at a constant reference angle to each other. this Pulse marks is a common or a fixed pickup assigned.

Die Erfindung nutzt in einfacher Weise die präzis abgestimmten Federn zwischen den zwei Massen des Zweimassen-Schwungrades zur Drehmomentermittlung. Damit entfallen zusätzliche mechanische Anordnungen zur Drehmomentermittlung. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung gemäß der Unteransprüche sind in der Beschreibung im Zusammenhang erläutert.The invention uses in simpler Be precise coordinated springs between the two masses of the two-mass flywheel for torque determination. This eliminates the need for additional mechanical arrangements for torque determination. The further refinements of the invention according to the subclaims explained in context in the description.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.An exemplary embodiment is illustrated by a drawing of the invention explained.

Es zeigen: 1 ein schematisiert dargestelltes Zweimassen-Schwungrad bei zu übertragendem Drehmoment,Show it: 1 a schematically illustrated two-mass flywheel with torque to be transmitted,

2 ein gleichartig dargestelltes Zweimassen-Schwungrad, jedoch im unbelasteten Zustand des Antriebsstranges mit einer Einrichtung zur Drehmomentermittlung. 2 a similarly shown two-mass flywheel, but in the unloaded state of the drive train with a device for torque determination.

In 1 ist schematisiert ein Zweimassen-Schwungrad bei zu übertragendem Drehmoment dargestellt, wie es vorzugsweise für Antriebseinheiten mit einem Verbrennungsmotor in Kraftfahrzeugen Anwendung findet.In 1 schematically shows a two-mass flywheel with torque to be transmitted, as is preferably used for drive units with an internal combustion engine in motor vehicles.

Der Verbrennungsmotor ist an die motorseitige Masse 1 angekoppelt, die auch den Anlasserkranz 3 aufweist. Über Anlageflächen 4u und 4o an der Masse 1 wird jeweils, je nach Wirkrichtung des Drehmomentes, dieses über zwischengeschaltete Federn 5 tangential auf radiale Ansatzflächen 6u oder 6o einer Gegenlagerscheibe 6 übertragen.The internal combustion engine is connected to the engine-side mass 1 coupled to the starter wreath 3 having. Over investment areas 4u and 4o to the crowd 1 is, depending on the direction of action of the torque, this via intermediate springs 5 tangential to radial attachment surfaces 6u or 6o a counter bearing washer 6 transfer.

Diese Gegenlagerscheibe 6 kann beispielsweise in ihrem ringförmigen Bereich als Tellerfeder ausgebildet sein und in einer nicht dargestellten Reibanordnung mit Federn und beschränktem Drehweg mit der abtriebsseitigen Masse 2 des Zweimassen-Schwungrades verbunden sein. Diese Reibanordnung wird nur bei Drehmomenten wirksam, die wesentlich höher als das maximale Motordrehmoment sind. Vorbeschriebene Reibverbindungen sollen die Übertragungsstege 7 zwischen der Gegenlagerscheibe 6 und der Masse 2 symbolisch andeuten.This counter bearing disc 6 can, for example, be designed as a plate spring in its annular region and in a friction arrangement (not shown) with springs and limited rotational travel with the mass on the output side 2 of the dual mass flywheel. This friction arrangement is only effective at torques that are significantly higher than the maximum engine torque. The above-mentioned friction connections are intended to be the transfer webs 7 between the thrust washer 6 and the crowd 2 hint symbolically.

An der Masse 2 erfolgt die Ankopplung des Getriebes z. B. über eine ein- und ausrückbare Reibkupplung üblicher Bauart.At the crowd 2 the transmission is coupled z. B. via an engaging and disengaging friction clutch of the usual type.

Bei im Reibeingriff befindlicher Reibkupplung kann eine Drehmomentübertragung vom Getriebe zum dann bremsenden Motor hin erfolgen. Dieser Belastungsfall ist nicht speziell in einer Figur dargestellt. Er verursacht eine Anlage der Federn 5 an den nach oben zeigenden Anlageflächen 4o der Masse 1 und an den Ansatzflächen 6u der Gegenlagerscheibe 6.When the friction clutch is in frictional engagement, torque can be transmitted from the transmission to the braking motor. This load case is not specifically shown in one figure. It causes the springs to abut 5 on the upward-facing contact surfaces 4o the crowd 1 and at the attachment areas 6u the counter bearing washer 6 ,

Sowohl die motorseitige Masse 1 als auch die abtriebsseitige Masse 2 sind mit Impulsmarken M1; M2 oder mehreren Gruppen von diesen am Umfang verteilt versehen, die im un- oder wenig belasteten Zustand des Antriebsstranges, siehe 2, eine konstante Bezugslage BL zueinander aufweisen. Im dargestellten Falle stehen sie in einem konstanten Bezugswinkel 0° zueinander.Both the engine side mass 1 as well as the mass on the output side 2 are with pulse marks M1; M2 or more groups of these are distributed around the circumference, which are in the unloaded or lightly loaded condition of the drive train, see 2 , have a constant reference position BL to each other. In the case shown, they are at a constant reference angle of 0 ° to one another.

Den Impulsmarken M1; M2 auf den Massen 1 und 2 ist ein gemeinsamer (nicht dargestellt) oder je ein Impulsaufnehmer 11 bzw. 12 zugeordnet.The pulse markers M1; M2 on the crowds 1 and 2 is a common (not shown) or a pickup each 11 respectively. 12 assigned.

Aus den Impulsmarken M1; M2, die Impulsaufnehmer 11 bzw. 12 erfassen, werden Impulse gebildet, die einer Einheit 20 zum Ermitteln der Winkelabweichung a von der Bezugslage BL zugeführt werden.From the pulse marks M1; M2, the pickups 11 respectively. 12 capture, impulses are formed that of a unit 20 to determine the angular deviation a from the reference position BL.

Ausgehend von den Impulsmarken M1 und M2 werden die momentanen Drehgeschwindigkeiten von motorseitiger Masse 1 und abtriebsseitiger Masse 2 nachfolgend durch zeitliche Integration der Drehgeschwindigkeit dieser Massen 1 und 2 die zugehörigen Drehwinkel derselben ermittelt, siehe 1. Die Differenz dieser Drehwinkel ergibt die Winkelabweichung a von der Bezugslage, die einer Einheit 21 zum Wandeln der Winkelabweichung a in das verursachende Drehmoment zugeführt wird. Die Einheit 21 ist vorteilhaft ein Kennfeld, welches Kennlinie der übertragenden Federn 5 und der wirkenden Reibmomente in der Kopplung der beiden Massen (1; 2) des Schwungrades enthält.Starting from the pulse markers M1 and M2, the instantaneous rotational speeds become mass on the motor side 1 and mass on the output side 2 subsequently by integrating the rotational speed of these masses over time 1 and 2 the associated angle of rotation of the same is determined, see 1 , The difference between these angles of rotation gives the angular deviation a from the reference position, that of a unit 21 to convert the angular deviation a into the causing torque. The unit 21 is advantageous a map, which characteristic of the transmitting springs 5 and the acting friction moments in the coupling of the two masses ( 1 ; 2 ) of the flywheel.

Denkbar ist es, dass die die Drehstellung der motorseitigen Masse kennzeichnenden Impulsmarken an anderer Stelle, jedoch an der Kurbelwelle des Motors, abgenommen werden, z. B. für die Zündzeitpunktbestimmung o. ä. Dann ist es möglich, diese Impulsmarken zu nutzen, wobei der Impulsaufnehmer 11 an der motorseitigen Masse 1 des Schwungrades entfallen kann. Zweckmäßig werden dann in der Einheit 20 zum Wandeln der Winkelabweichung auch Korrekturgrößen entsprechend Masse 1 und Impulsaufnahmestelle liegende Kurbelwellenabschnittes eingespeichert und für die Bestimmung des Drehmomentes herangezogen.It is conceivable that the pulse marks characterizing the rotational position of the engine-side mass are removed at another point, however on the crankshaft of the engine, e.g. B. for the ignition timing or the like. Then it is possible to use these pulse marks, the pickup 11 on the motor side mass 1 the flywheel can be omitted. Then be useful in the unit 20 for converting the angular deviation also correction values according to mass 1 and stored in the crankshaft section of the pulse pick-up point and used for the determination of the torque.

Eine vorteilhafte Auswertung des Drehmomentes hinsichtlich seiner Drehrichtung ergibt sich, wenn eine der Massen 1 oder 2 des Schwungrades im gesamten Bereich der möglichen Verdrehung – also sowohl beim Antrieb durch den Motor als auch beim Bremsen mit dem Motor – eine Anzahl von Impulsmarken aufweist und die jeweils andere Masse dann nur eine Impulsmarke aufweist, die fehlendem oder nur gerin gem Drehmoment etwa mittig zu diesem Bereich angeordnet ist. Antrieb oder Schub des Motors sind jeweils durch geringe oder große Impulszahlen, die zwischen dem ersten Impuls der ersten Masse und dem Impuls der zweiten Masse erfasst werden, gekennzeichnet. Eine mittlere erfasste Impulszahl zeigt fehlendes oder nur geringes wirkendes Drehmoment an.An advantageous evaluation of the torque with regard to its direction of rotation results when one of the masses 1 or 2 of the flywheel in the entire range of possible rotation - that is, both when driving by the engine and when braking with the engine - has a number of pulse marks and the other mass then only has one pulse mark, the missing or only slight torque in the middle this area is arranged. The drive or thrust of the motor are each characterized by small or large numbers of pulses, which are detected between the first pulse of the first mass and the pulse of the second mass. An average recorded number of pulses indicates missing or only slightly acting torque.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn eine der Massen 1 oder 2 des Schwungrades am Anfang und Ende des Bereiches der möglichen Verdrehung der beiden Massen zueinander jeweils eine Impulsmarke aufweist und eine weitere Impulsmarke an der anderen Schwungradmasse bei fehlendem oder nur geringem Drehmoment etwa mittig zu diesem Bereich angeordnet ist. Dann kennzeichnen die unterschiedlichen Durchlaufzeiten vom ersten und zweiten Teilbereich des möglichen Verdrehbereiches Drehrichtung und Größe der Winkelabweichung der Massen 1; 2 zueinander und damit Größe und Wirkrichtung des Drehmomentes.It is also advantageous if one of the masses 1 or 2 of the flywheel at the beginning and end of the range of possible rotation of the two masses relative to one another each has a pulse mark and a further pulse mark on the other flywheel mass is arranged approximately in the middle of this region in the absence or only low torque. Then the different throughput times of the first and second sub-areas of the possible twisting area characterize the direction of rotation and the size of the angular deviation of the masses 1 ; 2 to each other and thus the size and direction of action of the torque.

11
motorseitige Masse des ZMSmotor side Mass of the DMF
22
abtriebsseitige Masse des ZMSoutput side Mass of the DMF
33
Anlasserzahnkranz an 1 Starter ring gear 1
4o4o
Anlageflächen an 2 für 5 Contact surfaces 2 For 5
4u4u
Anlageflächen an 2 für 5 Contact surfaces 2 For 5
55
Federnfeathers
66
GegenlagerscheibeAgainst bearing disc
6o6o
Ansatzflächen an 6 für 5 Attachment areas 6 For 5
6u6u
Ansatzflächen an 6 für 5,Attachment areas 6 For 5 .
77
Übertragungsstege zu 2 Transfer ridges too 2
1111
Impulsaufnehmer, zugeordnet zu 1 Pickups, assigned to 1
1212
Impulsaufnehmer, zugeordnet zu 2 Pickups, assigned to 2
2020
Einheit zum Ermitteln der Winkelabweichung vom Bezugswinkel B1unit to determine the angular deviation from the reference angle B1
2121
Einheit zum Wandeln der Winkelabweichung a in das verursachende Drehunit to convert the angular deviation a into the causing rotation
momentmoment
M1M1
Impulsmarken an 1 Pulse marks 1
M2M2
Impulsmarken an 2 Pulse marks 2
BLBL
Bezugslage im un- oder wenig belasteten Zustand des Antriebsstranges,reference position in the unloaded or lightly loaded condition of the drive train,
(im Beispiel: konstanter Bezugswinkel 0° zueinander)(in the Example: constant reference angle 0 ° to each other)
aa
Winkelabweichung (von der Bezugslage und Verdrehwinkel zwischen 1 und 2 Angular deviation (from the reference position and angle of rotation between 1 and 2
bei einem anliegenden Drehmoment)at an applied torque)

Claims (3)

Einrichtung zur Drehmomentermittlung, vorzugsweise für eine Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor mit einer drehelastischen Kopplung im Antriebsstrang mit folgendem Aufbau: – der Verbrennungsmotor ist über ein Zweimassen-Schwungrad (1; 2) mit zwischengeschalteten, federnden Elementen (5) an den Abtriebsstrang der Antriebseinheit angekoppelt, – beide Massen (1; 2) des Schwungrades weisen Impulsmarken (M1; M2) auf, die im un- oder unbedeutend belasteten Zustand des Antriebsstranges in konstanter Bezugslage (BL) zueinander stehen, – ein gemeinsamer oder je ein Impulsaufnehmer (11; 12) ist den Impulsmarken (M1; M2) beider Massen (1; 2) des Schwungrades zugeordnet, – den beiden Massen (1; 2) des Schwungrades zugeordneten Impulsaufnehmern (11; 12) ist eine Einheit zum Ermitteln der Winkelabweichung (a) von der Bezugslage (BL) und dieser eine Einheit (21) zum Wandeln der Winkelabweichung (a) in eine Größe des die Winkelabweichung (a) verursachenden Drehmomentes nachgeschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (21) zum Wandeln der Winkelabweichung in eine Größe des verursachenden Drehmomentes ein Kennfeld ist, welche die Kennlinie der übertragenden Federn (5) und der wirkenden Reibmomente in der Kopplung der beiden Massen (M1; M2) des Schwungrades enthält, wobei eine der Massen (M1 oder M2) des Schwungrades im gesamten Bereich der möglichen Verdrehung beider Massen (M1; M2) des Schwungrades zueinander Impulsmarken aufweist und nur eine weitere Impulsmarke an der anderen Masse (M2 oder M1) des Schwungrades im un- oder wenig belasteten Zustand etwa mittig zu diesem Bereich angeordnet ist.Device for torque determination, preferably for a drive unit with an internal combustion engine with a torsionally flexible coupling in the drive train with the following structure: - The internal combustion engine is connected via a dual-mass flywheel ( 1 ; 2 ) with intermediate, resilient elements ( 5 ) coupled to the drive train of the drive unit, - both masses ( 1 ; 2 ) of the flywheel have pulse marks (M1; M2) that are in a constant reference position (BL) to each other in the insignificantly or insignificantly loaded state of the drive train, - a common or a respective pulse pickup ( 11 ; 12 ) is the momentum marks (M1; M2) of both masses ( 1 ; 2 ) of the flywheel, - the two masses ( 1 ; 2 ) of the pickups assigned to the flywheel ( 11 ; 12 ) is a unit for determining the angular deviation (a) from the loading Zugslage (BL) and this one unit ( 21 ) for converting the angular deviation (a) into a quantity of the torque causing the angular deviation (a), characterized in that the unit ( 21 ) for converting the angular deviation into a magnitude of the torque causing it is a map which is the characteristic of the transmitting springs ( 5 ) and the acting friction moments in the coupling of the two masses (M1; M2) of the flywheel, one of the masses (M1 or M2) of the flywheel having pulse marks in the entire range of possible rotation of both masses (M1; M2) of the flywheel and only a further pulse mark on the other mass (M2 or M1) of the flywheel in the unloaded or lightly loaded state is arranged approximately in the middle of this area. Einrichtung zur Drehmomentermittlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Massen (M1 oder M2) des Schwungrades am Anfang und Ende des Bereiches der möglichen Verdrehung beider Massen (M1 oder M2) des Schwungrades zueinander jeweils eine Impulsmarke aufweist und eine weitere Impulsmarke an der (jeweils) anderen Masse (M2 oder M1) des Schwungrades im un- oder wenig belasteten Zustand etwa mittig zu diesem Bereich angeordnet ist.Device for determining the torque according to claim 1, characterized in that one of the masses (M1 or M2) of Flywheel at the beginning and end of the range of possible Rotation of both masses (M1 or M2) of the flywheel to each other each has a pulse mark and another pulse mark the (each) other mass (M2 or M1) of the flywheel in the or in a low-stressed condition located approximately centrally to this area is. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstellung der motorseitigen Masse (M1) kennzeichnenden Impulsmarken sich an anderer Stelle an der Kurbelwelle des Motors als an der motorseitigen Masse (M1) befinden und die Einheit (21) zum Wandeln der Winkelabweichung auch Korrekturgrößen für die Drehelastizitäten des Bereiches der Kurbelwelle zwischen motorseitiger Masse (M1) und Impulsaufnahmestelle aufweist.Device according to claim 1 and 2, characterized in that the pulse marks characterizing the rotational position of the engine-side mass (M1) are located at a different location on the crankshaft of the engine than on the engine-side mass (M1) and the unit ( 21 ) for converting the angular deviation also has correction variables for the torsional elasticities of the area of the crankshaft between the engine-side mass (M1) and the momentum pick-up point.
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