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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatorbetriebssteuer/regelvorrichtung
für ein
aktives Schwingungsisolationslagersystem, welches umfasst: einen
elastischen Körper,
der eine Last eines Schwingungskörpers
erhält,
eine Flüssigkeitskammer,
in welcher der elastische Körper
mindestens einen Teil einer Wandfläche bildet, ein bewegliches Element,
welches eine Kapazität
der Flüssigkeitskammer
durch periodisches Hin- und Herbewegen verändert, und einen Aktuator,
welcher periodisch dadurch in Betrieb ist, dass er entsprechend
einem Schwingungszustand des Schwingungskörpers mit elektrischem Strom
versorgt wird Schwingungskörper.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
derartiges aktives Schwingungsisolationslagersystem ist aus der
japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nr. 7-42783 bekannt.
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Dieses
aktive Schwingungsisolationslagersystem verändert eine Federkonstante dadurch, dass
elektrischer Strom an einen Aktuator angelegt wird, um ein bewegliches
Element in Schwingung zu versetzen. Das Verhältnis zwischen dem Phasen- und
dem Spitzenwert des angelegten elektrischen Stroms, welcher die
Federkonstante einstellt, wird im Voraus als ein Kennfeld gespeichert.
Weiterhin werden der Phasen- und der Spitzenwert des elektrischen
Stroms, welcher an den Aktuator angelegt werden soll, vom Kennfeld
nach Maßgabe
der Drehzahl des Motors erhalten. Dadurch kann das aktive Schwingungsisolationslagersystem
eine effektive Schwingungsisolationsfunktion in verschiedenen Drehzahl-Bereichen
des Motors vorweisen.
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Der
Erfinder hat schon in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-194507 das aktive Schwingungsisolationslagersystem vorgeschlagen,
welches allmählich
ein Arbeitsverhältnis
des an den Aktuator angelegten elektrischen Stroms von 100% zu 0%
in einer einer Schwingungsperiode entsprechenden Arbeitsgruppe verringert,
wodurch ein Hubbetrag des beweglichen Elements derart gesteuert/geregelt
wird, dass er eine Sinuswellenform nahe bei einer Schwingungswellenform
des Motors ist.
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In
dem aktiven Schwingungsisolationslagersystem, welches in der oben
beschriebenen japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-194507 beschrieben
ist, überlappen
sich manchmal ein Endendabschnitt einer Arbeitsgruppe und ein Anfangsendabschnitt
der nächsten
Arbeitsgruppe, wenn eine Motordrehzahl sich in Richtung einer Zunahme
verändert,
wie unten detailliert in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden wird. Wenn die zwei benachbarten Arbeitsgruppen einander überlappen,
steigt der Wert des dem Aktuator zugeführten elektrischen Stroms in
abnormaler Weise an, was zu den Problemen führt, dass das aktive Schwingungsisolationslagersystem
keine effektive Schwingungsisolationsfunktion vorweisen kann, Lärm erzeugt
und die Spule des Aktuators in abnormaler Weise WärmeWärme erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor genannten
Umstände
gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Beeinträchtigung
der Schwingungsisolationsfunktion des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
aufgrund einer Schwankung in der Frequenz einer Eingangsschwingung
zu verhindern.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Um
die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem
ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Aktuatorbetriebssteuer/regelvorrichtung
für ein
aktives Schwingungsisolationslagersystem vorgesehen, welches umfasst:
einen elastischen Körper,
der eine Last eines Schwingungskörpers
aufnimmt, eine Flüssigkeitskammer,
in welcher der elastische Körper
wenigstens einen Teil einer Wandfläche bildet, ein bewegliches
Element, um eine Kapazität
der Flüssigkeitskammer – durch
periodisches Hin- und Herbewegen zu verändern, und einen Aktuator,
welcher dadurch periodisch in Betrieb ist, dass er mit elektrischem
Strom entsprechend einem Schwingungszustand des Schwingungskörpers versorgt
wird, wobei der elektrische Strom dem Aktuator zugeführt wird,
um das bewegliche Element in eine Richtung zu bewegen, und das bewegliche
Element mit einer Rückstellkraft
des verformten elastischen Körpers
in die andere Richtung zurückbewegt
wird, wobei dann, wenn ein elektrischer Strom einer derzeitigen
Periode ansteigt, bevor ein Wert des elektrischen Stroms einer vorherigen
Periode, welcher dem Aktuator zugeführt wird, zu 0 wird, der Wert
des elektrischen Stroms der derzeitigen Periode verringert wird.
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Bei
dem ersten Merkmal wird der Wert des elektrischen Stroms der derzeitigen
Periode dann verringert, wenn der elektrische Strom der derzeitigen
Periode ansteigt, bevor der Wert des elektrischen Stroms der vorhergehenden
Periode, welcher dem Aktuator zugeführt wird, zu 0 wird. Deshalb
kann der abnormale Betrieb und die Wärmeerzeugung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
aufgrund eines übermäßigen Anstiegs
des Wertes des elektrischen Stroms unterdrückt werden, um so die Schwingungsisolationswirkung
sicherzustellen.
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Zusätzlich zu
dem ersten Merkmal wird gemäß einem
zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung die Zufuhr des elektrischen
Stroms der derzeitigen Periode gestoppt.
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Bei
dem zweiten Merkmal wird der Wert des elektrischen Stroms verringert,
indem die Zufuhr des elektrischen Stroms der derzeitigen Periode
gestoppt wird, weshalb die Steuerung/Regelung des Aktuators vereinfacht
werden kann, während
der abnormale Betrieb des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
verhindert wird.
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Zusätzlich zum
ersten Merkmal wird gemäß einem
dritten Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Arbeitsverhältnis des
elektrischen Stroms der derzeitigen Periode verringert.
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Beim
dritten Merkmal wird der Wert des elektrischen Stroms verringert,
indem das Arbeitsverhältnis
des elektrischen Stroms der derzeitigen Periode verringert wird.
Deshalb kann die Reduzierung der Schwingungsisolationsfunktion minimiert
werden, während
der abnormale Betrieb des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
verhindert wird.
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Ein
Motor E der Ausführungsform
entspricht dem Schwingungskörper
der vorliegenden Erfindung, ein erster elastischer Körper 14 der
Ausführungsform
entspricht dem elastischen Körper
der vorliegenden Erfindung und eine erste Flüssigkeitskammer 24 der
Ausführungsform
entspricht der Flüssigkeitskammer
der vorliegenden Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vertikalschnittansicht
eines aktiven Schwingungsisolationslagersystems.
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2 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie 2-2 in 1.
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3 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie 3-3 in 1.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht
eines wesentlichen Teils von 1.
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5 ist ein Diagramm, welches
Arbeitsgruppen zeigt, wenn eine Motordrehzahl stabil ist.
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6 ist ein Diagramm, welches
Arbeitsgruppen zeigt, wenn die Motordrehzahl ansteigt.
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7 ist ein Diagramm, welches
einen Betrieb erläutert,
wenn die Arbeitsgruppen einander überlagern.
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8 ist ein Diagramm, welches
einen Betrieb erläutert,
wenn Phasen einander überlappen.
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9 ist ein Flussdiagramm,
welches einen Betrieb der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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BESCHREIBUNG
DER VORLIEGENDEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden.
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Ein
aktives Schwingungsisolationslagersystem M, welches in den 1 bis 4 gezeigt wird, lagert elastisch einen
Motor E eines Automobils auf einem Fahrzeugkörperrahmen F und ist durch
eine elektronische Steuer/Regeleinheit U gesteuert/geregelt, mit welcher
ein Motordrehzahlsensor Sa zur Erfassung einer Drehzahl des Motors
E, ein Lastsensor Sb zur Erfassung einer Last, welche in das aktive
Schwingungsisolationslagersystem M eingegeben wird, ein Beschleunigungssensor
Sc zur Erfassung von Beschleunigung, welche auf den Motor E wirkt,
und ein Hubbetragssensor Sd zur Erfassung eines Hubbetrags eines
beweglichen Elements 20 eines Aktuators 29, welcher
später
beschrieben werden wird.
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Das
aktive Schwingungsisolationslagersystem M hat eine Struktur, welche
bezüglich
einer Achse L im Wesentlichen symmetrisch ist. Das System M umfasst
ein inneres Rohr 12, welches mit einer mit dem Motor E
verbundenen plattenförmigen
Anbringungshalterung 11 verschweißt ist, und ein äußeres Rohr 13,
welches koaxial an einem Außenumfang des
inneren Rohrs 12 angeordnet ist. Das innere Rohr 12 und
das äußere Rohr 13 sind
durch Vulkanisierungsverbindung mit einem oberen Ende bzw. einem unteren
Ende eines ersten elastischen Körpers 14 verbunden,
welcher aus dickem Gummi hergestellt ist. Ein scheibenförmiges erstes öffnungsbildendes
Element 15, welches eine Öffnung 15b in seiner Mitte
aufweist, ein ringförmiges
zweites öffnungsbildendes
Element 16, welches einen oben offenen schaufelförmigen Abschnitt
aufweist, und ein ringförmiges
drittes öffnungsbildendes
Element 17, welches in ähnlicher
Weise einen oben offenen schaufelförmigen Abschnitt aufweist,
sind zu einer einzigen Einheit verschweißt. Die Außenumfänge des ersten öffnungsbildenden
Elements 15 und des zweiten öffnungsbildenden Elements 16 sind übereinander
gelegt und sind an einem Falt-Befestigungsteil 13a befestigt,
welches in einem unteren Teil des äußeren Rohrs 13 vorgesehen
ist.
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Der
Außenumfang
eines zweiten elastischen Körpers 18,
welcher aus einer Gummimembran hergestellt ist, ist durch Vulkanisierungsverbinden
an dem Innenumfang des dritten öffnungsbildenden
Elements 17 befestigt. Ein Kappenelement 19, welches durch
Vulkanisierungsverbindung an den Innenumfang des zweiten elastischen
Körpers 18 befestigt
ist, ist durch Einpassen mit Presssitz an einem beweglichen Element 20 befestigt,
welches an der Achse L vertikal beweglich angeordnet ist. Der Außenumfang einer
Membran 22 ist durch Vulkanisierungsverbindung an einem
Ringelement 21 befestigt, welches an dem Falt-Befestigungsteil 13a des äußeren Rohrs 13 befestigt
ist. Ein Kappenelement 23, welches durch Vulkanisierungsverbindung
an den Innenumfang der Membran 22 befestigt ist, ist an
dem beweglichen Element 20 durch Einpassen mit Pressitz
befestigt.
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Eine
erste Flüssigkeitskammer 24,
welche mit einer Flüssigkeit
gefüllt
ist, ist so zwischen dem ersten elastischen Körper 14 und dem zweiten
elastischen Körper 18 definiert.
Weiterhin ist eine zweite Flüssigkeitskammer 25,
welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist,
so zwischen dem zweiten elastischen Körper 18 und der Membran 22 definiert.
Die erste Flüssigkeitskammer 24 und
die zweite Flüssigkeitskammer 25 sind
miteinander über
eine obere Öffnung 26 und
eine untere Öffnung 27 verbunden,
welche durch das erste bis dritte öff nungsbildenden Elemente 15, 16 und 17 gebildet
sind.
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Die
obere Öffnung 26 ist
ein ringförmiger Durchgang,
welcher zwischen dem ersten öffnungsbildenden
Element 15 und dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 ausgebildet
ist. Ein Verbindungsloch 15a ist in dem ersten öffnungsbildenden
Element 15 auf einer Seite einer Trennwand 26a ausgebildet,
welche in einem Teil der oberen Öffnung 26 vorgesehen
ist, und ein Verbindungsloch 16a ist in einem zweiten öffnungsbildenden
Element 16 auf der anderen Seite der Trennwand 26a ausgebildet.
Deshalb ist die obere Öffnung 26 im
Wesentlichen über einen
Umlauf von dem Verbindungsloch 15a des ersten öffnungsbildenden
Elements 15 zu dem Verbindungsloch 16a des zweiten öffnungsbildenden
Elements 16 ausgebildet (siehe 2).
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Eine
untere Öffnung 27 ist
ein ringförmiger Durchgang,
welcher zwischen dem zweiten öffnungsbildenden
Element 16 und dem dritten öffnungsbildenden Element 17 ausgebildet
ist. Das Verbindungsloch 16a ist in dem zweiten öffnungsbildenden Element 16 auf
einer Seite einer Trennwand 27a ausgebildet, welche in
einem Teil der unteren Öffnung 27 vorgesehen
ist, und ein Verbindungsloch 17a ist in einem dritten öffnungsbildenden
Element 17 auf der anderen Seite der Trennwand 27a ausgebildet.
Deshalb ist die untere Öffnung 27 im
Wesentlichen über einen
Umlauf von dem Verbindungsloch 16a des zweiten öffnungsbildenden
Elements 16 zu dem Verbindungsloch 17a des dritten öffnungsbildenden
Elements 17 ausgebildet (siehe 3).
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Als
Folge der obigen Beschreibung sind die erste Flüssigkeitskammer 24 und
die zweite Flüssigkeitskammer 25 miteinander über die
obere Öffnung 26 und
die untere Öffnung 27 verbunden,
welche miteinander in Reihe verbunden sind.
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Eine
ringförmige
Anbringungshalterung 28 zur Befestigung des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
M an dem Fahrzeugkörperrahmen
F ist an dem Falt-Befestigungsteil 13a des äußeren Rohrs 13 befestigt.
Weiterhin ist ein Aktuatorgehäuse 30, welches
eine äußere Schale
eines Aktuators 29 zum Antrieb des vorstehend genannten
beweglichen Elements 20 bildet, mit einer unteren Fläche der
Anbringungshalterung 28 verschweißt.
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Ein
Joch 32 ist an dem Aktuatorgehäuse 30 befestigt.
Weiterhin ist eine Spule 34, welche um den Spulenkörper 33 gewickelt
ist, in einem Raum untergebracht, welcher von dem Aktuatorgehäuse 30 und dem
Joch 32 umgeben ist. Ein mit Boden versehenes zylindrisches
Lager 36 ist von unten in ein zylindrisches Teil 32a des
Jochs 32 eingeführt,
welches in einem Innenumfang der ringförmigen Spule 34 eingepasst
ist, und ist durch Eingriff zwischen einem Halteteil 36a an
einem unteren Ende des Lagers 36 und an einem unteren Ende
des Jochs 32 positioniert. Ein scheibenförmiger Anker 38,
welcher zu einer oberen Fläche
der Spule 34 hinweist, ist auf einer Innenumfangsfläche des
Aktuatorgehäuses 30 verschiebbar gelagert.
Ein Stufenteil 38a, welches an einem Innenumfang des Ankers 38 gebildet
ist, ist im Eingriff mit einem oberen Teil des Lagers 36.
Der Anker 38 ist durch eine Tellerfeder 42 nach
oben vorgespannt, welche zwischen dem Anker 38 und einer
oberen Fläche
der Spule 34 angeordnet ist, und ist durch Eingriff mit
einem Halteteil 30a positioniert, welches an dem Aktuatorgehäuse 30 vorgesehen
ist.
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Ein
zylindrisches Gleitstück 43 ist
verschiebbar in den Innenumfang des Lagers 36 eingepasst. Weiter
durchsetzt ein Schaftteil 20a, welches von dem beweglichen
Element 20 aus nach unten verläuft, locker ein oberes Basisteil
des Lagers 36, um mit einem Vorsprung 44 verbunden
zu werden, welcher an einem Innenbereich des Gleitstücks 43 befestigt
ist. Zwischen dem oberen Basisteil des Lagers 36 und dem
Gleitstück 41 ist
eine Schraubenfeder 41 angeordnet. Das Lager 36 ist
durch diese Schraubenfeder 41 nach oben vorgespannt und
das Gleitstück 43 ist
durch die Schraubenfeder 41 nach unten vorgespannt.
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Der
Hubbetragssensor Sd, welcher an einem unteren Teil des Aktuators 29 vorgesehen
ist, umfasst ein Sensorgehäuse 45,
welches an einem unteren Ende des Aktuatorgehäuses 30 befestigt
ist. Eine Sensorstange 47 ist durch ein Führungselement 46 verschiebbar
gelagert, welches an einer Innenseite des Sensorgehäuses 45 befestigt
ist, und ist nach oben durch eine Schraubenfeder 48 vorgespannt, welche
zwischen der Sensorstange 47 und einem unteren Abschnitt
des Sensorgehäuses 45 vorgesehen ist,
um an einem Vorsprung 44 des Gleitstücks 43 anzuliegen.
Ein Kontaktpunkt 50, welcher an der Sensorstange 47 befestigt
ist, berührt
einen Widerstand 49, welcher an der Innenseite des Sensorgehäuses 45 befestigt
ist. Ein Wert des elektrischen Widerstands zwischen einem unteren
Ende des Widerstands 49 und dem Kontaktpunkt 50 wird über ein Verbindungselement 51 in
die elektronische Steuer/Regeleinheit U eingegeben. Der Hubbetrag
des beweglichen Elements 20 ist gleich einem Bewegungsbetrag
des Kontaktpunkts 50, weshalb der Hubbetrag des beweglichen
Elements 20 auf Grundlage des Werts des elektrischen Widerstands
erfasst werden kann.
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Wenn
die Spule 34 des Aktuators 29 in einem entmagnetisierten
Zustand ist, wirkt eine elastische Kraft der Schraubenfeder 41 nach
unten auf das Gleitstück 43,
welches verschiebbar im Lager 36 gelagert ist. Weiterhin
wirkt eine elastische Kraft der Schraubenfeder 48 über die
Sensorstange 47 und den Vorsprung 44 nach oben,
sodass das Gleitstück 43 bei
einer Position zum Stillstand kommt, in der die elastischen Kräfte der
beiden Schraubenfedern 41 und 48 im Gleichgewicht
sind. Wenn die Spule 34 in diesem Zustand derart erregt
wird, dass sie den Anker 38 nach unten zieht, drückt das
Stufenteil 38a derart auf das Lager 36, dass es
es nach unten schiebt, wodurch die Schraubenfeder 41 zusammengedrückt wird.
Folglich nimmt die elastische Kraft der Schraubenfeder 41 zu,
wodurch das Gleitstück 43 abgesenkt
wird, während
das bewegliche Element 20, welches über den Vorsprung 44 und
das Schaftteil 20a mit dem Gleitstück 43 verbunden ist,
sinkt, und der zweite elastische Körper 18, welcher mit
dem beweglichen Element 20 verbunden ist, verformt sich nach
unten und erhöht
so die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24.
Wenn umgekehrt die Spule 34 entmagnetisiert wird, bewegt
sich das bewegliche Element 20 nach oben, der zweite elastische
Körper 18 verformt
sich nach oben und die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 nimmt
ab.
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Wenn
eine Motorschwingung mit niedriger Frequenz auftritt, während das
Automobil fährt,
dann, wenn eine von dem Motor E eingegebene Last den ersten elastischen
Körper 14 verformt
und so die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 verändert, bewegt
sich die Flüssigkeit
zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 24 und
der zweiten Flüssigkeitskammer 25,
welche über
die obere Öffnung 26 und
die untere Öffnung 27 verbunden
sind. Wenn die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 zu-
und abnimmt, verringert und erhöht
sich dementsprechend die Kapazität
der zweiten Flüssigkeitskammer 25, und
diese Veränderung
der Kapazität
der zweiten Flüssigkeitskammer 25 wird
durch die elastische Verformung der Membran 22 absorbiert.
Da die Gestalt und die Abmessung der oberen Öffnung 26 sowie der unteren Öffnung 27 und
die Federkonstante des ersten elastischen Körpers 14 derart eingestellt
sind, dass eine hohe Federkonstante und eine hohe Dämpfungskraft
in einem Frequenzbereich einer Motorschwingung erhalten werden können, kann
die Schwingung, welche von dem Motor E zum Fahrzeugkörperrahmen
F übertragen
wird, effektiv verringert werden.
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In
diesem Frequenzbereich der Motorschwingung wird der Aktuator 29 in
einem Nichtbetriebszustand gehalten.
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Wenn
aufgrund der Drehung einer Kurbelwelle des Motors E eine Schwingung
mit einer höheren
Frequenz als die der Motorschwingung, nämlich Leerlaufschwingung oder
Gedämpfte-Geräusch-Schwingung
auftritt, wird die Flüssigkeit
innerhalb der oberen Öffnung 26 und
der unteren Öffnung 27,
welche die erste Flüssigkeitskammer 24 und
die zweite Flüssigkeitskammer 25 verbinden,
in einen Festlegungs-Zustand gebracht und kann die Schwingungsisolationsfunktion
nicht vorweisen, weshalb der Aktuator 29 derart betrieben
wird, dass er die Schwingungsisolationsfunktion vorweist.
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Die
elektronische Steuer/Regeleinheit U steuert/regelt das Anlegen eines elektrischen
Stroms auf die Spule 34 des Aktuators 29 auf Grundlage
der Signale des Motordrehzahlsensors Sa, des Lastsensors Sb, des
Beschleunigungssensors Sc und des Hubbetragsensors Sd. Genauer gesagt
wird dann, wenn der Motor E durch Schwingung nach unten belastet
wird, so dass die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 verringert
und dadurch der Flüssigkeitsdruck
erhöht
wird, die Spule 34 erregt, um den Anker 38 nach
unten zu ziehen. Folglich bewegt sich der Anker 38 mit
dem beweglichen Element 20 nach unten, während er
die Schraubenfeder 41 zusammendrückt, und verformt den zweiten
elastischen Körper 18 nach
unten, dessen Innenumfang mit dem beweglichen Element 20 verbunden
ist. Deshalb wird die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 erhöht, um einen
Anstieg in dem Flüssigkeitsdruck
zu unterdrücken
weshalb das aktive Schwingungsisolationslagersystem M eine aktive
Lagerkraft erzeugt, um die Übertragung
einer abwärts
gerichteten Last von dem Motor E zum Fahrzeugrahmen F zu verhindern.
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Wenn
andererseits der Motor E durch die Schwingung nach oben belastet
wird, so dass er die Kapazität
der ersten Flüssigkeitskammer 24 erhöht und dadurch
der Flüssigkeitsdruck
verringert wird, wird die Spule 34 entmagnetisiert, um
die Anziehungskraft des Ankers 38 zu lösen. Folglich wird der Anker 38 mit
dem beweglichen Element 20 durch die elastische Kraft der
Schraubenfeder 41 nach oben bewegt, und verformt dadurch
den zweiten elastischen Körper 18 nach
oben, dessen Innenumfang mit dem beweglichen Element 20 verbunden
ist. Als Folge daraus wird die Kapazität der ersten Flüssigkeitskammer 24 reduziert,
um eine Abnahme in dem Flüssigkeitsdruck
zu unterdrücken,
wodurch das aktive Schwingungsisolationslagersystem M eine aktive Lagerkraft
erzeugt, umeine Übertragung
der aufwärts gerichteten
Last vom Motor E zum Fahrzeugkörperrahmen
F zu verhindern.
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Ein
Sollhubbetrag des beweglichen Elements 20, welchen die
elektronische Steuer/Regeleinheit U auf Grundlage der Ausgaben des
Motordrehzahlsensors Sa, des Lastsensors Sb und des Beschleunigungssensors
Sc berechnet, wird mit einem tatsächlichen Hubbetrag verglichen,
welcher mit dem Hubbetragssensor Sd erfasst wird. Weiterhin wird
die Regelung des Betriebs des Aktuators 29 so ausgeführt, dass
sich die Differenz zwischen dem Sollhubbetrag und dem tatsächlichen
Hubbetrag auf 0 reduziert.
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Wenn,
wie in 5 gezeigt, der
Sollhubbetrag des Aktuators 29 eine Sinuswellenform einer vorbestimmten
Periode ist, wird eine Anzahl von aufeinanderfolgenden sehr kleinen
Zeitbereichen in der einen Periode eingestellt und eine Arbeitssteuerung/regelung
eines elektrischen Stroms, welcher dem Aktuator 29 in jeder
der sehr kleinen Zeitbereiche zugeführt wird, wird ausgeführt, um
dem beweglichen Element 20 den Sollhubbetrag zu verleihen. Eine
Gruppe von sehr kleinen Zeitbereichen in einer Periode wird als
ein Arbeitsgruppe bezeichnet. In der Arbeitsgruppe dieser Ausführungsform
werden acht sehr kleine Zeitbereiche kombiniert, um eine Periode des
Hubbetrags des Aktuators 29 zu bilden.
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Der
Hubbetrag des Aktuators 29 kann derart gesteuert/geregelt
werden, dass er durch allmähliches
Verringern des Arbeitsverhältnisses
der acht sehr kleinen Zeitbereiche der Arbeitsgruppe von 100% aus
eine Sinuswellenform ist. Wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden
sehr kleinen Zeitbereiche, wobei die Änderung in dem Arbeitsverhältnis ein
konstantes Muster bildet, erhöht
oder verringert wird, kann die Periode des Hubbetrags erhöht oder
verringert werden. Ebenso kann die Wellenform des Hubbetrags des
Aktuators 29 optional durch Änderung des Arbeitsverhältnisses
der Arbeitsgruppe in verschiedenen Mustern gesteuert/geregelt werden.
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Das
Beispiel in 5 zeigt
den Fall, in welchem die Motordrehzahl stabil ist und Schwingungsperioden
t1, t2, t3 ..., welche Zeitintervalle zwischen durch den Motordrehzahlsensor
Sa erfassten OT-Signalen der jeweiligen Zylinder sind, konstant
werden. Das Arbeitsverhältnis
der Arbeitsgruppe in der nächsten
Schwingungsperiode t2 wird auf Grundlage des Sollhubbetrags des
beweglichen Elements 20 bestimmt, welcher auf Grundlage
der Ausgaben des Motordrehzahlsensors Sa, des Lastsensors Sb und des
Beschleunigungssensors Sc während
der Schwingungsperiode t1 berechnet wird. In diesem Fall wird auch
die Phase, welche die Zeit des Startpunkts der Arbeitsgruppe ist,
zusammen mit dem Arbeitsverhältnis
bestimmt. Diese Phase ist ein geschätzter unterster Abschnitt der
Schwingungswellenform des Motors E, nämlich die Zeit, zu welcher der
Motor E beginnt, aufgrund der Schwingung nach unten belastet zu
werden. Durch Anlegen von elektrischem Strom an den Aktuator 29 in
dieser Zeit kann das aktive Schwingungsisolationslagersystem M die Schwingungsisolationsfunktion
vorweisen.
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Wenn
jedoch, wie in 6 gezeigt
ist, die Motordrehzahl in der Richtung eines Anstiegs schwankt,
werden die Schwingungsperioden t1, t2, t3 ... allmählich kürzer. In
diesem Fall wird die Länge
der ersten, der zweiten, der dritten ... Arbeitsgruppe mit derselben
Länge wie
die Schwingungsperioden t1, t2, t3 ..., ebenfalls allmählich kürzer, aber
die erste, die zweite, die dritte ... Arbeitsgruppe haben eine Verzögerung von
einer Periode bezüglich
der Schwingungsperioden t1, t2, t3 ..., weshalb sich die erste, die
zweite, die dritte ... Arbeitsgruppe einander an einer Stelle überlappen.
Folglich wird der Wert des elektrischen Stroms, welcher dem Aktuator
zugeführt wird,
am Ende der ersten, der zweiten, der dritten ... Arbeitsgruppe nicht
0, und der Spitzenwert des elektrischen Stroms steigt allmählich an,
was zu einer Möglichkeit
führt,
dass das aktive Schwingungsisolationslagersystem M keine effektive
Schwingungsisolationsfunktion vorweisen kann und Lärm erzeugt, und
die Spule 34 des Aktuators 29 Wärme erzeugt.
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Deshalb
werden in dieser Ausführungsform, wie
in 7 gezeigt ist, die Überlappungs-Beträge der ersten,
der zweiten, der dritten ... Arbeitsgruppe überwacht, und dann, wenn der Überlappungs-Betrag
einen Schwellenwert übersteigt,
wird das Arbeitsverhältnis
der nächsten
Arbeitsgruppe zu 0 gemacht und das Anlegen eines elektrischen Stroms
an den Aktuator 29 wird gestoppt. Im Beispiel in 7 überlappen sich der Endabschnitt
der ersten Arbeitsgruppe und der Anfangsabschnitt der zweiten Arbeitsgruppe
um mehr als den Schwellenwert und deshalb wird das Arbeitsverhältnis der
zweiten Arbeitsgruppe auf 0 gessetzt. Folglich überlappen sich der Endabschnitt
der zweiten Arbeitsgruppe und der Anfangsabschnitt der dritten Arbeitsgruppe
nicht, weshalb der elektrische Strom der dritten Arbeitsgruppe so
zugeführt
wird, wie er ist.
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Wenn
sich, wie in 8 gezeigt
ist, die den Schwingungsperioden t1, t2, t3 ... entsprechenden Phasen überlappen,
wird geschätzt,
dass sich der Endabschnitt der Arbeitsgruppe an der Vorderseite und
der Anfangsabschnitt der Arbeitsgruppe an der Rückseite um mehr als den Schwellenwert überlappen,
weshalb das Arbeitsverhältnis
der nächsten
Arbeitsgruppe zu 0 gemacht wird, um das Anlegen eines elektrischen
Stroms an den Aktuator 29 zu stoppen. In dem Beispiel in 8 überlappt die der Schwingungsperiode
t1 entsprechende Phase die der Schwingungsperiode t2 entsprechende
Phase, weshalb das Arbeitsverhältnis
der Arbeitsgruppe, welche der Schwingungsperiode t2 entspricht,
auf 0 gesetzt wird. Wenn das Arbeitsverhältnis der Arbeitsgruppe, welche
der Schwingungsperiode t2 entspricht, somit auf 0 gesetzt wird,
wird der elektrische Strom der der Schwingungsperiode t3 entsprechenden
Arbeitsgruppe sogar dann so zugeführt wie er ist, wenn die der
Schwingungsperiode t2 entsprechende Phase die der nächsten Schwingungsperiode
t3 entsprechende Phase überlappt.
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Wenn,
wie oben beschrieben wurde, der elektrische Strom der derzeitigen
Periode ansteigt, bevor der elektrische Strom der vorherigen Periode, welcher
dem Aktuator 29 zugeführt
wird, 0 wird, wird die Zufuhr von elektrischem Strom der derzeitigen Periode
gestoppt, weshalb verhindert wird, dass das aktive Schwingungsisolationslagersystem
M abnormal arbeitet, und zwar als Folge davon, dass der Wert des
dem Aktuator 29 zugeführten
elektrischen Stroms übermäßig ansteigt.
Somit wird verhindert, dass die Spule 34 des Aktuators 29 in
abnormaler Weise Wärme
erzeugt, während
die maximale Schwingungsisolationsfunktion sichergestellt wird.
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Als
Nächstes
wird der oben beschriebene Betrieb auf Grundlage des Flussdiagramms
in 9 weiter erklärt werden.
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Als
erstes werden in Schritt S1 die Arbeitsgruppenlänge und -phase (Schwingungsperiode
des Motors E) berechnet. Wenn sich in dem nachfolgenden Schritt
S2 die derzeitige Phase mit der Phase der vorherigen Zeit überlappt,
wird die Ausgabe der Arbeitsgruppe, welche der derzeitigen Phase
folgt, in Schritt S5 gestoppt (siehe 8).
Wenn sich in dem zuvor genannten Schritt S2 die derzeitige Phase nicht
mit der Phase der vorherigen Zeit überlappt, und wenn sich in
Schritt S3 die derzeitige Arbeitsgruppe mit der Arbeitsgruppe der
vorherigen Zeit überlappt
und der Überlappungsbetrag
in Schritt S4 den Schwellenwert übersteigt,
wird die Ausgabe der derzeitigen Arbeitsgruppe in Schritt S5 gestoppt
(siehe 9).
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde oben ausführlich beschrieben, jedoch kann
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Arten und Weisen modifiziert
werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
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Wenn
sich z.B. die Arbeitsgruppen oder die Phasen überlappen, wird die Ausgabe
der Arbeitsgruppe in der Ausführungsform
gestoppt. Jedoch könnte
das Arbeitsverhältnis
in einem vorbestimmten Verhältnis
(z.B. 80%) verringert werden. Wenn die Ausgabe der Arbeitsgruppe
einfach gestoppt wird, ist die Steuerung/Regelung des Aktuators 29 vereinfacht,
aber die Schwingungsisolationsfunktion des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
M ist mehr oder weniger reduziert. Wenn andererseits das Arbeitsverhältnis in
dem vorbestimmte Verhältnis verringert
wird, kann die Reduzierung der Schwingungsisolationsfunktion des
aktiven Schwingungsisolationslagersystems M minimiert werden.
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Das
gleiche Ergebnis kann erhalten werden, indem man bestimmt, ob die
Schwingungsperiode dieses Mals um mehr als den Schwellenwert kürzer als
die Schwingungsperiode des vorherigen Mals ist oder nicht, anstatt
zu bestimmen, ob der Überlappungs-Betrag
der Arbeitsgruppe dieses Mals und der Arbeitsgruppe der vorherigen
Mals größer als
der Schwellenwert ist oder nicht.
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In
der Ausführungsform
wird das aktive Schwingungsisolationslagersystem M zur Lagerung des
Motors E eines Automobils als Beispiel gezeigt, aber das aktive
Schwingungsisolationslagersystem der vorliegenden Erfindung ist
zur Lagerung anderer schwingender Körper, wie z. B. einer Werkzeugmaschine,
anwendbar.
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Ein
Aktuator eines aktiven Motorschwingungsisolationslagersystems wird
auf Grundlage der ersten, der zweiten, der dritten ... Arbeitsgruppe
angetrieben, welche entsprechend der Schwingungsperioden t1, t2,
t3 ... des Motors berechnet werden. Wenn die Motordrehzahl in Richtung
einer Zunahme schwankt und die Schwingungsperioden t1, t2, t3 ... allmählich kürzer werden, überlappen
sich Teile der ersten, der zweiten, der dritten ... Arbeitsgruppe, weshalb
ein dem Aktuator zugeführter
elektrischer Strom am Ende der Arbeitsgruppen nicht 0 wird, was zu
einer Möglichkeit
führt,
dass ein Spitzenwert des elektrischen Stroms allmählich derart
ansteigt, dass nicht nur das aktive Schwingungsisolationslagersystem
keine effektive Schwingungsisolationsfunktion vorweisen kann, sondern
der Aktuator auch Wärme erzeugt.
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Wenn
z.B. der Überlappungsbetrag
der ersten und der zweiten Arbeitsgruppe einen Schwellenwert übersteigt,
wird deshalb ein Arbeitsverhältnis der
zweiten Arbeitsgruppe zu 0 gemacht, um ein Anlegen des elektrischen
Stroms an den Aktuator zu stoppen. Somit wird verhindert, dass die
Schwingungsisolationsfunktion des aktiven Schwingungsisolationslagersystems
durch die Schwankung der Frequenz der Eingangsschwingung beeinträchtigt wird.