CZ252196A3

CZ252196A3 - Způsob aktivního tlumení kmitů a zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ252196A3
Application number: CZ962521A
Authority: CZ
Inventors: Ulrich Masberg; Klaus-Peter Zeyen
Original assignee: Clouth Gummiwerke Ag
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1998-01-14
Also published as: DE4447537B4; EP0746703A1; JPH09506418A; WO1995023301A1; DE4447537A1; US5921149A; EP0746703B1

Description

k jeho provádění

Oblast techn i ky

Vynález se týká způsobu aktivního tlumení kmitů v hnacích agregátech s alespoň jedním rotujícím hřídelem, zejména klikovým hřídelem pro motorová vozidla, při kterém je nerovnoměrnost otáček rotujícího hřídele udržována pod stanovenou hodnotou tím, že setrvačník uložený na hřídeli se používá jako pohyblivý základní prvek elektrického stroje. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky a cestujícími vozidla je podstatné zdroje zvuku, v motorovém vozidle do i připojené hnací

Zařízení tohoto typu s a používají převážně ke zmenšení hladiny hluku, která se vytváří ve vozidle během jeho chodu často pociťována jako rušivá. Jako případně hluku přichází například úvahy především spalovací motor komponenty, jako jsou klikové hřídele, kloubové hřídele a podobně, výfuková zařízení, hluk pneumatik a podobně .

Zařízení k útlumu hluku ve vozidlech aktivním tlumením DE 39 39 828 C2 nebo EP 0 372 590 B1. Tato Všechny rušivé kmity se pokud jde o jejich fázi a amplitudu zachycují na karoserii se s v amlitudě shodnými přídavnými kmitů jsou známé z řešení spočívají ve stejném principu vznikající složením všech zdrojů hluku vozidla a superponují protikmity. K tomu je vytvořen řízený přídavný zdroj kmitů, který přenáší protikmity na karoserii vozidla. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů popsana ve v podstatě spisech DE 41 41 637 Al rovněž na tomtéž principu.

812 U 1 pracují

U způsobu popsaného v DE 36 23 627 A1 a DE 32 30 607 A1 se kontroluje poměr otáček v hnací větvi spalovacího motoru z hlediska výskytu nerovnoměrnosti otáček. Řídící zařízení na základě toho předává řídící veličiny ovládacím členům v podobě kluzné spojky, případně trojfázového motoru, jejichž rotor je sdružen s klikovým hřídelem spalovacího motoru. Dále DE—OS ukazuje zařízení k tlumení kmitů s ovládacím členem v podobě trojfázové brzdy. U zařízení k tlumení

AI se měří nahodilé

DE 41 00 k1 i kového

937 hřídele převádí se na kmitů známého ze spisu nerovnoměrnosti otáček ovládací člen v podobě trofázového synchronního motoru.

Tato známá zařízení k tlumení kmitů mají nevýhodu, že vyžadují přídavné relativně nákladné zdroje kmitů pro vytvoření protikmitů. Výsledek boje proti hluku velmi závisí na místě, podobě a materiálu ploch vozidla ovlivněném protikmity, což tato zařízení komplikuje. Kromě toho umístění uvedených ovládacích členů ovlivňujících pohyb rotujícího hřídele vyžaduje s ohledem na jejich velikost ve vozidle velkou potřebu mí sta.

Následující uvedený stav techniky se zabývá jen dílčími aspekty aktivního tlumení kmitů. EP 70 553 B1 popisuje elektrické stroje k ovlivnění otáček plynové turbíny. DE 453 179 Al popisuje zařízení ke kontrole otáček hnací ho hřídele turbiny generátoru elektrického proudu.

Podstata vynálezu

Úkol vynálezu spočívá ve vytvoření jiného způsobeu aktivního tlumení kmitů a rovněž zařízení k jeho provádění, které jsou méně nákladné a jsou zvláště vhodné pro motorová vozidla.

Vynález dosahuje tohoto cíle předměty nároků 1 a 6. Přednostní varianty jsou popsány v závislých nárocích.

Vynález navrhuje zařízení k aktivnímu tlumení kmitů vpředu uvedeného typu, přičemž ovládací člen je lineárním strojem, případně lineárním motorem. Při způsobu aktivního tlumení kmitů v hnacích agregátech s alespoň jedním rotujícím hřídelem se nerovnoměrnosti otáček udržují pod stanovenou hodnotou tím, že setrvačník uložený na hřídeli se používá jako pohyblivý základní prvek lineárního stroje.

Jedním z hlavních zdrojů hluku jsou hřídele poháněné hnacím agregátem nebo tvořící ho, u motorových vozidel například klikové hřídele, kardanové hřídele, kloubové hřídele a podobně hnacích agregátů, zejména spalovacích motorů, které mají v chodu v téměř všech, alespoň ale v mnoha oblastech otáček odchylky od stanovených otáček. U spalovacích motorů jsou způsobeny takovéto nerovnoměrnosti otáček, případně narušování otáček nestejnoměrným spalováním v chodu jediného válce nebo vynecháním jednoho válce ve více válcovém chodu. To zpravidla vede k neočekávaným rušivým zvláště klikového hřídele a může vést k kmitům hnacího hřídele, r íi5 i Ví

Vynález zabraňuje tomuto hluku již při jeho vzniku. Volí totiž jako regulační veličinu regulačního obvodu přímo potenciální zdroje rušení, to znamená momentální hodnotu otáček, případné úhlovou Na požadovanou hodnotu se tedy regulují hřídele, motorových vozidel zejména o tácky, přesně j i rychlost hřídele, momentální otáčky momentální otáčky klikového hřídele, to znamená, že se tedy ihned korigují při nahodilé odchylce od stanovené hodnoty. Stanovená hodnota přitom odpovídá optimálním podmínkám hluku v motorovém vozidle, to znamená provozu bez hluku, minimálně alespoň s nízkým hlukem.

Místo použití přídavných zdrojů hluku spočívá vynález přímo na rozhodujících příčinách, to znamená na existujících zdrojích kmitů, respektive na zdrojích hluku a potlačuje rušivé kmity, způsobené nerovnoměrnostmi otáčení rotujících hřídelů, již při jejich vzniku. Tím nedochází ke vzniku rušivých kmitů a tím také hluku v motorovém vozidle. Vynález tak jde jinou cestou než dříve popsaný stav techniky.

Vedle rovněž jednoduchého, jakož snížení hluku vyplývají z vynálezu další také efektivního důležité výhody.

Dlouhodobě se také snižuje únava materiálu a tím také vysazení hříd1e z důvodu namáhání kmity. Rovněž může zařízení pro tlumení kmitů podle vynálezu nahradit dosud v motorových vozidlech užívané tlumiče kmitů. Takovéto tlumiče kmitů pro motorová vozidla jsou známé například (CLOUTH) nebo z DE 89 07 426.1 U1 (CLOUTH) přídavné prvky soustředné s hřídelem, uložené v gumě a hř i d1em, nevýhodu,

EP 0 250 913 A2

Jsou vytvořeny jako například klikovým pasivně kmitající. Mají především nastavitelné jen na stanovenou že jsou obecně oscilačni frekvenci a kromě přídavných nákladů mohou způsobit problematické zvýšení hmotnosti motorových vozidel.

Zvláště je podle vynálezu výhodné použit jako ovládací hřídele lineární stroj. Takovéto princip elektromagnetické indukce, principy vedou zpravidla člen k ovlivnění otáček lineární stroje využívají případně Lorentzovi síly.

mezerou, avšak vznikajícím v a rotor vytváří j ednoho

Tyto k následujícímu provedení konstrukce. Stator a pohyblivý rotor jsou navzájem tělesně odděleny mezerou, zejména vzduchovou navzájem na sebe působí magnetickým tokem mezeře. Přitom alespoň jeden z prvků stator primární magnetické pole, nejčastěji pomocí nebo více budících vinutí a to jako proměnné pole. Druhý z prvků stator, rotor je opatřen nebo sestává z jednoho nebo více elektrických vodičů. Primární pole jednoho z prvků stator a rotor přechází přes mezeru na druhý z prvků stator a rotor a vytváří vazbou se zde indukovaným elektromagnetickým polem hnací sílu, Lorentzovu sílu. Pro účinnost lineárního stroje je v zásadě lhostejné, zda jsou budící vinutí umístěna na pevném statoru nebo pohyblivém rotoru. Tím může každý lineární stroj pracovat jako motor, jakož také jako generátor. Jestli lineární stroj pracuje jako motor nebo jako generátor, je jen otázkou jeho chodu.

U navrženého ovládacího členu je setrvačník uložený na hřídeli pohonného agregátu rotorem obvyklého linárního stroje. Přenos síly, stejně jako točivého momentu na rotujícící hřídle ke kompenzaci nestejnoměrností při otáčení nastává prostřednictvím elektromagnetické vazby mezi pohyblivým rotorem vytvořeným jako setrvačník a stacionárním statorem lineárního stroje. Intenzita elektromagnetické vazby a tím velikost zrychlujícího nebo zpomalovacího momentu vyvolaného na hřídeli se může jednoduše řídit změnou magnetického toku mezerou, to znamená zejména dodávkou proudu pro budící cívky elektrického stroje a/nebo změnou mezery a dále v mezeře umístěným médiem.

Proto jsou v předloženém případu možné, užitečné a výhodné oba shora uvedení typy chodu, to znamená chod jako motor a chod jako generátor. Proto má zařízení k tlumení kmitů spínač, který ovládací člen, to znamená lineární stroj přepíná podle typu kompenzované nestejnoměrnosti otáčení z chodu jako motor na chod jako generátor. Při snížení otáček pracuje jako zrychlující elektromotor, při zvýšení otáček pracuje jako brzdící generátor. Energie získaná při chodu jako generátor se může akumulovat, podle typu energetického výtěžku dynamem.

Jestliže je rotující agregátu, zejména klikovým motorového vozidla, jsou prostředky, které pohánějí ovládací člen.

hřídel hnaným hřídlem hřídelem spalovacího přednostně vyt vo ř eny to znamená hnací ho motoru řídící i n e á r η í stroj, při startu hnacího agregátu jako spouštěč.

Mnoho pohonných agregátů, například spalovacích motorů v motorových vozidlech se nemůže rozbíhat vlastní silou. Musí se rozběhnout vnějším zdrojem síly, spouštěčem, a musí se k naskočení uvést na potřebné otáčky motoru. Teprve potom mohou dále běžet vlastní silou. Toto vyžaduje podle typu motoru, zdvihového obsahu, tření ložisek různě velký rozběhový moment, který musí zajistit spouštěč. Spouštěč je obvykle přes převodovku ve vazbě se setrvačníkem uloženým na hřídeli hnacího agregátu, u motorových vozidel na klikovém hřídeli.

U motorových vozidel je známé použít jako spouštěč akumulátorem poháněný stejnosměrný motor, který přenáší potřebný točivý moment přes Nejčastěji se k tomu používá hnací pastorek na setrvačník, stejnosměrný sériový motor, to znamená elektrický stejnosměrný motor, jehož budící, respektive statorové vinutí je umístěno v sérii K nahození se hnací pastorek sériového motoru uvede působením magneticky ovládané spouštěcí páky do záběru s ozubeným věncem umístěným na okraji kotouče setrvačníku. Po naskočení se toto spojení opět přeruší. Často je přídavně mezi kotvu sériového motoru a hnací pastorek zařazena volnoběžná spojka, která je vytvořena jako ochrana proti přetížení. Musí se zabránit, že je spalovacího motoru poháněna nečekaně dalších známých spouštěčů je z důvodu mechanického spojení mezi kotvou sériového motoru a ozubeným věncem na setrvačníku vyt vořena nákladná převodovka, která usnadňuje chod pastoru v ozubeném věnci. Tím jsou tyto známé rovněž nákladnými, jakož také

Také setrvačník představuje kotva při naskočení vysokými otáčkami. U s vinutím kotvy.

spouštěče součástmi na opravy náchylnými nákladnou součást.

poněvadž je na svém vnějším obvodu opatřen ozubeným věncem pro záběr pastorku spouštěče a obvykle značkami k řízení zapalování v motoru.

Naproti tomu uvedená přednostní provedení vynálezu aodle nároků 7 až 9, zvláště při použití pro spalovací motory, tejména pro motorová vozidla, poskytují více výhod současně.

t jvládací člen podle vynálezu, pracující také jako spouštěč je :haraktér izován svou kompaktní a jednoduchou konstrukcí. Tím se snižuje hmotnost a rozměry v oblasti motoru motorového vozidla. ’ředtím popsaný, z motorových vozidel známý spouštěč, stejně jeho rotor laabytecné . ίβ t r vač n í ku , a jeho převodovka i Kromě toh nílnsH;

takže

.. . . ,* a u u u w setrvačník s hnacím pastorkem jsou nákladný ozubený věnec na se může zhotovit příslušně ednoduchý a s nižšími výrobními náklady. Dále se zabraňuje mechanickému přenosu zpožďovacího momentu na setrvačník převodovkou, která je nahrazena magnetickou vazbou zasahující do mezery mezi setrvačníkem a statorem. Při tlumení podle vynálezu se tak žádné součásti nedotýkají, poněvadž tlumící moment je vytvářen e 1 ektr omagnet i čitým silovým polem. Kromě toho neexistují, kromě setrvačníku, žádné pohyblivé díly. Ovládací člen, případně spouštěč tak každopádně podléhají malému opotřebení. Dále je také nadbytečné obvyklé dynamo. V důsledku toho tedy vynález potřebuje pro aktivní tlumení kmitů, pro startování, respektive spouštění hnacího agregátu a pro zajištění proudu jen jedinou součást. Toto s sebou přináší značnou redukci nákladů.

Pro aktivní tlumení kmitů přichází jako ovládací člen do úvahy elektrické stroje, ať již stejnosměrné, střídavé nebo trojfázové, které mohou přenášet na rotor, zde na hnacího agregátu zrychlující nebo zpomalovací setrvační k moment pro regulaci otáček hřídele. Pro spouštění spalovacích motorů jsou přitom zvláště vhodné takové typy, které vytváří silný točivý moment a docilují dostatečně vysoké otáčky. Překvapivě je jako ovládací stroj výhodný lineární stroj, to znamená rotující e1ektr i cký stroj lineárního pohonu.

s konstrukcí lineárního motoru, respektive

Li neární speciální podoba motor může být principiálně chápán jako indukčního motoru s kotvou nakrátko, zvláště známého u těchto lineárního motoru asynchronního motoru. Na místo točivého pole asynchronních motorů vytváří budící vinutí čistě pohyblivé pole. Pohyblivé pole vytvořené statorem nebo rotorem prochází rotorem nebo statorem a indukuje na něm vířivé proudy, jejichž magnetické pole se skládá s pohyblivým polem a v důsledku vytváří požadovanou.

setrvační k uvedeného

U ovládacího členu podle vynálezu je přednostně uložený na rotujícím hřídeli tvořený rotorem ineárního motoru. Přenos zrychlujícího, případně zpomalovacího momentu na setrvačník k ovlivnění otáček hřídele potom nastává prostřednictvím elektromagnetické vazby mezi pohyblivým rotorem vytvořeným jako setrvačník a stacionárním statorem lineárního motoru. Vyšší stupeň účinnosti vazby se dosahuje, když je mezera mezi setrvačníkem a statorem lineárního motoru pokud možno malá a přednostně

1,5 mm.

činí 0,1 až

Jako zvláštní výhody lineárních motorů se uvádí jejich jednoduchá a robustní konstrukce a jejich z toho vyplývající nenáročnost na udržbu, jejich jednoduchá reguiovate1nost a velké síly jimi dosahované, až 1000 N. Obvykle může lineární motor při vysokých momentálních otáčkách pracovat odvodem energie do sítě jako generátor, obrácení směru chodu pohyblivého pole tlumí pohyb rotujícího hřídele.

U zvláště jednoduchého lineárního motoru jsou budící statorové cívky vytvářející na statoru pohyblivé pole umístěny jedné straně setrvačníku, přednostně jen uvnitř úhlové oblasti setrvačníku, která se však požadavky na potřebný spouštěcí točivý moment na celý obvod 360°. Přitom mohou být cívky jedné ze stran setrvačníku rovnoměrně Alternativně a/nebo doplňkově, zejména jen na stanovené s rostoucími zvětšuje až rozděleny na nerovnoměrně.

nebo pro zvýšené spouštěcí točivé momenty, mohou být cívky umístěny také na obou stranách setrvačníku. Budící systém může tedy být rozdělen stejnoměrně nebo nestejnoměrně, jednostranně nebo oboustranně uvnitř stanovené úhlové oblasti nebo po celém obvodu. Tím lze lineární motor zvláště jednoduše dimenzovat pro různé oblasti výkonu.

Setrvačník sestává z dobře vodivého materiálu, například ze železa. K dalšímu z výšení vodivosti je přednostně převrstven nebo pokryt materiálem vyšší vodivostí, jako je měď, a to na takových plochách, které jsou umístěny rovnoběžně s rovinou statorového vinutí. Tím vytváří vířivé proudy indukované v lehce vodivé vrstvě sekundární pole, které leží, jako primární pole, kolmo k rovině mezery a tím je zajištěn optimální stupeň vazby. Alternativně k tomu jsou v nebo na setrvačníku umístěna rotorová vinutí nakrátko opět tak, že se optimálně složí primární pole a sekundární pole.

Tím se docílí značné zvýšení výsledné zrychlující nebo zpomalovací síly. Vířivé proudy indukované na setrvační ku se mohou nerušeně rozšířit do vysoce vodivé vrstvy nebo rotorového vinutí, takže je indukované magnetické pole příslušně větší a vede k zesílené interakci s budícím polem. Pokusy na obvyklých lineárních motorech bylo prokázáno, že výsledné zrychlující, případně zpomalovací proporcionální elektrické vodivosti rotoru. Rovněž se tím také na setrvačníku redukují na minimum tepelné ztráty, tak zvané ztráty vířivým prouděním.

síly jsou přibližné materiálu vodivých vrstev

Z setrvační k př i vrácené hlediska zhotovení je zvláště jako kruhový ocelový kotouč k mezeře pokrýt měděným plechem.

příznivé vytvořit a vnější p1oc hy síly

K dalšímu ovládacího č zvýšení zrychlovací, enu jsou v dalším případně zpomalovací přednostním provedení

1 rotorová vinutí setrvačníku tak mezery.

připojená ke zdroji proudu, umístěna v nebo na že je jejich magnetické pole kolmé k rovině

Zvláště při je účelné vytvořit podobě T.

velkých odchylkách od setrvačník tak, že má očekávaných otáček radiální průřez v

V tomto případě může být statorové, které vytváří primární pole, umístěno bočně, jakož také radiálně mimo setrvačník tak, že statorové vinutí zapadá do koncové oblastí setrvačníku magnet i ckých va z ba me z i v podobě T, podobně visutých drah. Tím se statorovým vinutím a jako u vysokorychlostních dociluje silná magnetická setrvačníkem při současné kompaktní a robustní konstrukci.

Alternativně mohou být budící cívky také umístěny v nebo na setrvačníku a na statoru lineárního motoru může být umístěn materiál vysoké vodivosti nebo vinutí na krátko. Tím se jednoduše vzhledem k dříve popsanému uspořádání vymění funkce pohyblivých a stacionárních základních prvků vytvoření primárního, případně budícího pole případně indukovaného pole. Pohyblivé pole.

vi r i ve pole a vytváří na statoru interakcí s ohledem na sekundární ho, které indukuje víří vým polem zrychlovací, případně cívky na setrvačníku.

zpomalovací sílu, nyní vytváří budící

Toto uspořádání ma výhodu, že se může flexibilně přizpůsobit rozměrům v oblasti motoru motorového vozidla. To je možné tím, že statorové vinutí může být umístěno soustředně po

2 celém obvodu na jedné nebo obou stranách setrvačníku. Tvoří tedy prstenec nebo zdvojený prstenec. Současné jsou rotorová vinutí rozdělena v nebo na setrvačníku do úseků v podobě segmentů. Alternativně k tomu může být statorové vinutí umístěno jen ve stanovené úhlové oblasti a příslušná rotorová vinutí na kotouči setrvačníku obepínají celý obvod.

výhodné aktivním pasivní

Ve výjimečných případech zvláštního uložení může být k docílení optimálního snížení hluku kombinovaným a pasivním tlumením kmitů vytvořit setrvačník jako tlumič kmitů nebo umístit setrvačník rovnoběžně s pasivním tlumičem kmitů. U přednostních variant je přitom setrvačník vytvořen z vnitřního setrvačníkového prstence a soustředně s ním umístěného vnějšího setrvačníkového prstence, přičemž vnitřní a vnější setrvačníkové prstence jsou navzájem spojeny elasticky, zejména pomocí gumové vrstvy.

členu podle je setrvačník Jestliže má

Další varianta setrvačníku ovládacího vynálezu je zejména úsporná na místo. Přitom umístěn vzhledem ke své ose otáčení našikmo setrvačník vnitřní setrvačníkový prstenec a soustředně s ním umístěný vnější vnější setrvačníkový prstenec, které jsou spojeny elasticky, je účelné umístit vnější setrvačníkový prstenec vzhledem k vnitřnímu setrvačníkovému prstenci našikmo.

Dále vynález navrhuje pro zvláště jednoduchou regulaci otáček zařízení k aktivnímu útlumu kmitání podle vynálezu, které má pro stanovení nestejnoměrných otáček hřídele snímač měřených hodnot, ke kterému je připojen generátor akčních veličin a ke generátoru akčních veličin je připojen ovládací člen, například v podobě lineárního motoru, který působí na

3 otáčsní hřídele. Zjišťují se tedy průběžně odchylky od momentálních požadovaných otáček, případně od požadované úhlové rychlosti, takto odvozené akční veličiny a dále ovládacím členem zpomalovací síla a to ovládacího členu zrychlující nebo zajišťuje požadované momentální otáčky a udržuje je se odvedou k řízení s e vyvo1á na hřídeli tak, že průběžně

Tím vede působení ovladácícho členu ke stejnoměrné rotaci hřídele, to znamená k vyrovnání rušivých kmitů způsobených nerovnoměrností otáčení a tím k utlumení těchto ruš i vých kmi tů.

uvede ný hřídel i uvedený sní mač umístěný senzor senzor, k měření rychlosti hřídele odchylky. Tím lze

U přednostní varianty má měřících hodnot bezprostředně na otáček, zejména induktivní nebo optický momentálních hodnot otáček, případně úhlové a srovnávací zařízení k vytvoření regulační jednoduše zjistit korigované nerovnoměrnosti otáčení hřídele. Senzor otáček je přiřazen jednotlivým segementům, například kotouči uloženému na hřídeli nebo ozubenému kolu a měří průběžně momentální hodnotu otáček segmentech. Tyto změřené hodnoty se které je srovnává s odpovídajícími Výsledkem tohoto srovnání je regulační odchylka, to hodnota nerovnoměrnosti otáčení hřídele. Jako se například uvádí předcházející změřená průběžně změřených skutečných v jednotlivých úhlových přivádí do srovnávacího požadovanými zari zeni, hodnotami znamená požadovaná hodnota hodnota v pořadí hodnot, , nebo přednostně bezprostředně předcházející změřená hodnota, střední hodnota z více těchto předchozích změřených hodnot.

uv i a a <a c i ednostně zapojuje teprve tehdy, když regulační odchylka překročí stanovenou prahovou hodnotu.

4

Výhodně se ale také mohou momentální hodnoty otáček zavést do derivačního členu k získámí diferenciální hodnoty otáček, případně momentálního úhlového zrychlení, která se ve srovnávacím zařízeni hodnotou pro zjištění hodnoty a při reakci srovnává s odpovídající akční odchylky. Při výběru požadovanou požadované ovládacího členu se může postupovat analogicky jako předcházejícího výběru požadované hodnoty a/nebo analogicky jako při předcházejí reakci ovládacího členu

U další přednostní varianty sestává snímač měřících hodnot podle vynálezu v podstatě ze senzoru kmitů pro měření kterých jsou dedukovány nestejnoměrnosti hřídele. Senzor kmitů je, například na libovolném vhodném místě, na vozidla, přednostně v oblasti znamená tam, kde všech druhů kmitů, ze otáčení rotujícího v motorovém vozidla, umístěn karoserii nebo uvnitř motorového sedadel motorového vozidla, to hluku vyvolaná rušivými kmity reprezentativní, pociťována cestujícími za rušivou .

je hladina nebo je

Senzorem kmitů je přednostně mikrofon, který je přednostně umístěn v oblasti opěrky sedadla v motorovém vozidle proporcionálně na frekvenci rušivého kmitání jako senzor kmitů a vytváří indukované napětí. Rovněž přichází do úvahy snímač kmitů, který je umístěn bezprostředně například na karoserii motorového vozidla, jako je indukční snímač, kapacitní snímač, piezosnímač, odporový snímač.

Kromě toho má snímač měřených veličin podle druhé alternativy vyhodnocovací zařízení přiřazené za senzor kmitů, které je dimenzováno k odvození momentálních hodnot otáček, případně úhlové rychlosti hřídele z hodnot rušivých kmitů. Dále je srovnávací zařízení dimenzováno k vytvoření akční odchylky.

Potom se rušivé kmity zachycené senzorem kmitů zavedou jako měřící signál k dalšímu zpracování do vyhodnocovacího zařízení. Vyhodnocovací zařízení vyhodnotí amlitudu, frekvenci a fázi přijatého měřícího signálu a odvodí z toho parametry pohybu hřídele, zejména momentální hodnoty pro otáčky hřídele, případně úhlovou rychlost nebo úhlové zrychlení. Pro toto odvození je nutné znát přenosové funkce, které berou do úvahy vliv přenosového média, například převodovky, karoserie motorového vozidla, vzduchu a podobně na šíření rušivých kmitů ze zdroje rušivých kmitů, respektive hřídele poháněného hnacím agregátem nebo v hnacím agregátu rotujícího. Přenosové funkce se přednostně stanoví experimentálně.

Z hodnot rušivých kmitů, změřených na libovolném měřícím místě pomocí senzorů kmitání, se potom stanoví pomocí přenosové funkce pro toto měřící místo aktuální parametry pohybu rotujícího hřídele. Odvozené momentální měřící veličiny se potom vedou do srovnávacího zařízení, které provádí srovnání s požadovanými hodnotami, na základě kterého se vytváří akční odchylky.

podle

Srovnávací zařízení první varianty, tak i je jak u snímače měřených hodnot podle u snímače měřených hodnot podle druhé varianty, přednostně tvořeno počítačem, ve kterém jsou uloženy různé řídící strategie, například jako síť charakteristik, čímž se mohou účinně utlumit všechny vznikající nestejnoměrnost i hřídel i.

otáčení a tím frekvence rušivých kmitů na

6

Snímač řídících veličin zařazený za srovnávací zařízení odvozuje z řídících odchylek řídící veličinu ke kompenzaci nerovnoměrnosti otáčení a to tak, že se doci iuje příznivý časový průběh regulačního pochodu. Přednostně je snímač řídících veličin opatřen zařízením k zesílení signálu, takže se výhodně přicházející signál regulační odchylky zesiluje a předává se na ovládací člen.

Podle typu strategie regulace, stanovené oblasti pohonu hnacího agregátu jsou vhodné různé

Při regulaci na stálou veličinu je uvnitř otáček udržována v platnosti stanovená.

časově konstantní hodnota momentálních otáček. Naproti tomu při vlečné regulac i hodnota otáček.

se vytvoří stanovená, ale časově proměnná regulační intervalu otáčení korekturu odchyle k intervalu

Ovládací člen je rovněž přednostně v chodu tak, že při odchylce vyvolá na hřídel buď impulsní nebo v delším stejnoměrnou sílu. Jestliže se tytéž nestejnoměrnosti periodicky opakují, tak je doporučováno provést otáček do protifáze. U jiných nestejnoměrných od požadovaných otáček ovládací člen v delším rovnoměrně tlumí nebo zvyšuje otáčky hřídele.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody a provedení vynálezu vyplývají z následujícího popisu přednostních příkladů provedení pomocí výkresů. Na výkresech znázorňuje:

obr. 1 blokové schéma vytvoření kmitů podle vynálezu, zařízení k aktivnímu tlumení

7 obr. 2 boční pohled na příklad provedení ovládacího členu zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle vynálezu z obr. 1 obr. 3 vertikální řez podél čáry II -II na obr. 2 a obr. 4 pohled analogický podle obr. 3 v řezu na variantu setrvačníku ovládacího členu podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Následující popis vychází na základě zjednodušeného zobrazení od klikového hřídele 12.

regulátoru otáček k aktivnímu hřídele .1.2. a tím vznikajícího na nerovnoměrnosti otáčení spalovacím motorem.

Obr. 1 znázorňuje obvod tlumení rušivých kmitů klikového hluku, které jsou přeměněny klikového hřídele 12 poháněného je na vhodném místě na klikovém hřídeli úhlových segmentů a k průběžnému klikového hřídele .12, případně otáček. Může se například použít

Podle obr.

.1.2 umístěn k zachycení více měření momentálních otáček úhlové rychlosti, senzor .2 induktivní senzor 2. otáček, úhlovým segmentům k1 i ko vé m hřídeli otáček, který měří setrvační ku 1_2. Je však mo me n t á l η í který je přiřazen jednotlivým nebo ozubeného kola na

0 také možný optický senzor 2 otáčky hřídele 1_2 na základe rozpojení světelné uzávěry způsobené otáčením hřídele 1 2 . Měřen otáček hřídele 12 může nastat analogicky k měření prokluzu a otáček kola, jaké je již známé z ABS systému.

8

Momentální otáčky zjištěné senzorem 2 otáček se vedou do srovnávacího zařízení 4. Tímto srovnávacím zařízením 4 je počítač, který srovnává skutečné hodnoty momentálních otáček se stanovenými požadovanými hodnotami a na základě toho vytváří signál regulační odchylky jako měřítko pro nahodilé momentální nebo periodické nerovnoměrností otáček klikového hřídele ,1.2. Uvedený signál dává hodnotou pro akční veličinu podnět přiřazenému generátoru 6 akčních veličin ke kompenzaci nerovnoměrností otáček. Akční veličinu přijímá ovládací člen 8., který na základě ní působí na pohyb klikového hřídele 1 2 tak, že se opět nastaví stanovené momentální otáčky.

Tím se rušení otáčkami klikového hřídele 12 vyruší již v zárodku, takže rušivé kmity a s tím spojený hluk v motorovém vozidle nemohou nastat.

Obr. 2 a 3 znázorňují příklad provedení ovládacího členu 8. zařízení k tlumení kmitů podle vynálezu v podobě lineárního motoru.

Ovládací člen 8 má kotoučovitý setrvačník IQ , který je uložen na hnací, repektive hnané hřídti spalovací ho motoru, v tomto případě na klikovém hřídeli .1.2, a působí na něj zrychlovací, případně zpomalovací moment. Proto je vytvořen jako pohyblivý základní prvek, to znamená rotor, lineárního motoru 14.

Setrvačník J..0 má vnější setrvačníkový prstenec 16 a s ním soustředný vnitřní setrvačníkový prstenec _1_8.. Oba setrvačníkové prstence 1J5, 1__8 jsou navzájem elasticky spojeny pomocí prstencovité gumové vrstvy 20. Vnitřní setrvačníkový do náboje 2.2, který je pevně uložen na Tím doplňkově vytváří setrvačník 1 Q známý tlumič kmitů, který působí proti otáčení klikového hřídele 12 také pasivné.

prstenec 13 přechází klikovém hřídeli 1 2 ovládacího členu 3 nerovnoměrnostem při

Po obou stranách vnějšího setrvačníkového prstence JJ5 jsou umístěny navzájem protilehle tři statorová vinutí 24_. Přitom jsou statorová vinutí 24 stejnoměrně rozdělena uvnitř segmentového úseku úhelníku setrvačníku 1 Q , mezi statorovým vinutím 24 a vnějším setrvačníkovým prstencem 16 je vytvořena malá mezera 26. Mezera 26 je pokud možno úzká, mezi 0,1 a 1,5 mm. Statorová vinutí 24 jsou nesena stacionárním nosným třmenem 28 obepínajícím setrvačník 10 v podobě magnet i začni ho jha. Přednostně je nosný třmen .28 uložen na klikovém hřídeli 1 2 otočně, což není na výkrese znázorněno, takže se statorová vinutí 24 a setrvačník 10 při záchvěvu motorového vozidla otáčí společně, jejich mezera 26 tedy v podstatě zůstává konstantní.

Do statorových vinutí 24 jsou přiváděny pomocí na výkrese ne znázorně né ho pevného elektrického vedení z generátoru 6 akčních veličin akční veličiny a ve statorovém vinutí 24 na jejich základě vzniká magnetické pohyblivé pole, které prochází přes mezeru 26 vnějším setrvačníkovým prstencem 16 a indukuje v něm prstencovité uzavřené elektrické pote. Na základě napětí elektrického pole protéká ve vnějším setrvačníkovém prstenci prstencovité vířivý s pohyblivým potem v tangenciálním směru proud, jehož s tatorového na setrvačník magnetické pole vinutí 24 10 sílu.

složené vyvo1á vá Podle typu nerovnoměrností otáčení se směr oběhu pohyblivého pole vzhledem tak, pr i ke směru otáčení klikového hřídele 1.2 volí snižujících se momentálních otáčkách setrvačníku JO. působí zrychlující síla a při zvyšujících se momentálních otáčkách působí zpomalující síla, až nastane rovnoměrná rotace klikového hřídele 12. Velikost táto zrychlující nebo zpomalující síly lze jednoduše řídit změnou hustoty magnetického toku mezerou 26 a tím změnou velikosti proudu ve statorových vinutích 2 4.

Vnější setrvačníkový prstenec 16 setrvačníku 10 je zhotoven z oceli a na svých obou bočních plochách přivrácených ke statorovému vinutí 24 je pokrytý měděným plechem. Tím je možné indukovat v bočních plochách velké vířivé proudy a tomu odpovídající zrychlující nebo zpomalující síly. Další nárůst zrychlující síly lze docílit rotorovými vinutími 29 připojenými na zdroj proudu, umístěnými na setrvačníku 1Q a na obr. 1 znázorněnými čárkovaně. Přitom jsou rotorová vinutí 2_9 umístěna tak, že jejich magnetické pole je kolmé rovině mezery 26 a jsou že se pole rotorových vinutí 29 maximálně zesilují. Pole rotorových vinutí 29 může přitom být stejnosměrným polem nebo pohyblivým polem přizpůsobeným fázi pole statorových vinutí 2 4 . V posledně uvedeném případě závisí zrychlující, případně zpomalující síla působící na klikový hřídel 12 předvším na unášení“ pole rotorových vinutí 2.9 pohyblivým polem statorových vinutí 2.4.· připojena na zdroj proudu tak, a statorových vinutí .24, gumová vrstva prstenec 18 s

Jak již bylo uvedeno, je v přeloženém příkladu provedení setrvačník 10 přídavně vytvořen jako pasivní tlumič kmitů vznikajících otáčením, jehož prstencovitá

2.0. elasticky spojuje vnitřní setrvačníkovítý vnějším setrvačníkovým prstencem 16 tlumícím nahodilé kmity způsobené otáčením. Jestliže má elastické spojení obou setrvačníkových prstenců 16 , ? 8 vlastnosti elektrického uvedeno ve znázorněném příkladu provedení, k tlumení kmitů ještě výhoda, že proudy izolantu, jak je vzniká přídavně indukované ve vnějším setrvačníkovém prstenci 16. nemohou přejít do vnitřního setrvačníkového prstence 2.8, koncentrují se tedy do z hlediska točivého momentu příznivé okrajové oblasti setrvačníku 1.0.

Na obr. 4 je znázorněna jedna varianta setrvačníku 10. U ní je vnější setrvačníkový prstenec 16 setrvačníku 10 šikmý vzhledem k rovině setrvačníku 10 o úhel 30. Ostatní součásti podle obr. 2 a 3 jsou umístěny v návaznosti na toto zešikmení. Tím se může ovládací člen 8, tvořený lineárním motorem 1_4, zvláště jednoduše přizpůsobit prostorovým poměrům v oblasti setrvačníku 1 0 , aniž to je na újmu stupni jeho účinnosti.

přiřazen který může působit ve dvou klíče motor k na chod generátor pracuj e nahození jako jsou

Podle obr. 3 je ovládacímu členu schématicky znázorněný elektronický obvod .32, v motorovém vozidlu kromě regulace otáček dalších směrech. Při ovládání spouštěcího ovládací člen 8., zde lineární motor 21, jako spalovacího motoru, pak se může přepnout generátor. V posledně uvedeném chodu jako rotorová vinutí 29 ovlivněna přes na výkresech neznázorněné třecí kontakty proudem vytvářejícím magnetické pole. Na základě pohybu setrvačníku 10 se pohybuje toto pole vzhledem k rovině mezery 26 a indukuje, respektive generuje ve statorových vinutích 24 napětí, které zásobuje vozidlo při jeho chodu podle vynálezu lineární motor 1 4 převzít také funkci spouštěče k nastartování spalovacího motoru a osvětlovacího dynama pro zajištění energie pro motorové vozidlo. Elektronický obvod 32 jako obvod, který, když není potřebná klad v oblasti nízkých otáček, převádí elektrickou energií. Tím může v tomto motorovém vozidle je vhodně dimenzován r egu iace lineární motor 21 <1° chodu generátoru

Lineární motor 14 se samozřejmě může současné použít k r e gu 1 ac i ' o t áč e k a k výrobě proudu, i když s menší proudovou účinností, protože napětí indukované ve statorovém vinutí 24 opět vyvolává vířivé proudy, jehož magnetické po ie působí na setrvačník JJD zpomalovací silou.

Claims

NÁROKY

PATENTOVÉ

1. Způsob aktivního tlumení kmitů v pohonných agregátech s alespoň jedním rotujícím hřídelem, zejména s klikovým hřídelem (12) pro motorová vozidla, u nichž se nerovnoměrnosti otáček udržují pod stanovenou hodnotou tím, že se setrvačník uložený na hřídeli používá jako pohyblivý základní prvek elektrického stroje, vyznačující se tím, že se jako elektrický stroj používá lineární stroj, případně lineární motor (14).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se zjistí nerovnoměrnosti otáčení rotujícího hřídele, z nich odvozenými akčními veličinami se řídí ovládací člen (8) a pomocí ovládacího členu (8) se působí na otáčení hřídele.

Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se bezprostředně na hřídeli měří momentální hodnota otáček, případně úhlová rychlost hřídele a srovnává se s požadovanými hodnotami.
4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se měří výsledné rušivé kmity, odvedou se naměřené momentální hodnoty otáček, přípdně úhlové rychlosti hřídele a srovnají se s požadovanými hodnotami.

se předchozích nároků, vyznačující zpusoo po a ié tím, že se na otáčení hřídele působí periodicky nebo rovnoměrně v dlouhém intervalu.

j Θ d ii O nO

S. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů pro hnací agregáty s alespoň jedním rotujícím hřídelem, zejména s klikovým hřídelem (12) pro motorová vozidla, opatřeným setrvačníkem (10), přičemž setrvačník (10) je vytvořen jako pohyblivý základní prvek elektrického stroje připojeného k hřídeli, vyznačující se tím, že elektrickým strojem je lineární stroj, případně lineární motor (14).

Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle nároku 6, vyznačující se tím, že lineární motor (14) má v mezeře (24) proměnný magnetický tok.
8. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že má elektronický obvod (32) pro přechod lineárního motoru (14) z chodu jako elektromotor na chod jako generátor.

Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že hřídel je hnaným hřídelem hnacího agregátu, zejména kliková hřídel (12) spalovacího motoru motorového vozidla, a k lineárnímu motoru (14) jsou připojeny řídící prostředky pro chod lineárního motoru (14) při startu hnacího agregátu jako spouštěč.

Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až
9, vyznačující umístěna na nosném setrvační ku (
10) nestejnoměrně rozdělena uvnitř nebo v celém obvodu.

se tím, třmenu (28) zejména že statorová vinutí (24) jsou na alespoň jedné straně jsou stejnoměrně nebo stanovené úhlové oblasti
11. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že setrvačník 10 je pokryt materiálem s vysokou vodivostí nebo jsou v nebo na setrvačníku (10) umístěna rotorová vinutí (29), jejichž indukované magnetické pole je kolmé k rovině mezery (26). >

I
12. Zařízení k aktivní mu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 11, vyznačující se tím, že rotorová vinutí (29), připojená ke zdroji elektrického proudu, jsou umístěna na setrvačníku (10), přičemž jejich magnetické pole je kolmé k rovině mezery (26),
13. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 12, vyznačující se tím, že radiální řez setrvačníkem (10) má podobu T.
14. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle nároku 13, vyznačující se tím, že statorová vinutí (24) jsou umístěna v nebo na setrvačníku (10) a materiál vysoké vodivosti nebo rotorová vinutí (29) nakrátko jsou pro změnu funkce statoru (10) a nosného třmenu (28) ve vztahu k primárnímu a sekundárnímu poli umístěna na stacionárním nosném třmenu (28).
15. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 14, vyznačující se tím, že setrvačník (10) je vytvořen , jako pasivní tlumič kmitů nebo je umístěn rovnoběžně s ním.
16. Zařízení tlumení kmitů podle nároku 15, k aktivnímu vyznačující se tím, že setrvačník (10) sestává z vnitřního setrvačníkového prstence (18) a soustředně s ním umístěného vnějšího setrvačníkového prstence (16), přičemž oba setrvačníkové prstence (16, 18) jsou navzájem spojeny elasticky, například pomocí gumové vrstvy (20).
17. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 16, vyznačující se tím, že setrvačník (10) je vzhledem ke své ose otáčení šikmý.
18. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle nároku 17, vyznačující se tím, že vnější setrvačníkový prstenec (16) je vzhledem k vnitřnímu setrvačníkovému prstenci (18) š i kmý.
19. Zařízení k aktivnímu tlumení kmitů podle jednoho z nároků 6 až 18, vyznmačující se tím, že má snímač (2, 4) měřených hodnot ke stanovení nepravidelností otáček na hřídeli, k nim je připojen generátor (6) akčních veličin k vytvoření akčních veličin a ke generátoru (6) akčních veličin je připojen ovládací člen (8) pro působení na pohyb hřídele

Zařízení k vyznačuj í c í senzor (2) i nd uk t i vn í aktivnímu tlumení kmitů se tím, že snímač (2, 6) otáček umístěný na hřídeli, senzor a srovnávací zařízení podle nároku 19, měřených hodnot má zejména optický nebo (4) .

Zařízení k vyznačuj í cí aktivnímu tlumení se tím, že snímač kmitů podle nároku 19, měřených hodnot má senzor kmitů pro zachycení rušivých kmitů vznikajících nerovnoměrností otáčení hřídele, vyhodnocovací zařízení ke stanovení momentální hodnoty otáček, případně úhlové rychlosti z naměřených hodnot rušivých kmitů a srovnávací září zení,