DE10351303A1 - Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung - Google Patents

Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung Download PDF

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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, der eine Sensoreinheit (1) zur Erfassung einer Schwingung zugeordnet ist und die ansteuerbare Mittel (2, 3, 5) zur Schwingungskompensation umfasst, wobei die Mittel zur Schwingungskompensation einen Schwingkörper (2), ein erstes Piezoelement (3) zur Dämpfung einer Schwingung auf einer ersten Achse (4) und ein zweites Piezoelement (5) zur Dämpfung einer Schwingung auf einer zweiten Achse (6) umfassen, wobei sich die erste Achse (4) von der zweiten Achse (6) unterscheidet und der Schwingkörper (2) über das erste und das zweite Piezoelement (3, 5) in Bewegung versetzbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Schwingungskompensation in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zur Tilgung von Vibrationen und Geräuschen, die beispielsweise durch Schwingungen von Bauteilen hervorgerufen werden und zu Komforteinbußen führen, werden in der Kraftfahrzeugtechnik häufig Vorrichtungen zur Dämpfung derartiger Schwingungen eingesetzt, die auch als Schwingungsdämpfer bzw. Schwingungstilger bezeichnet werden.
  • Im wesentlichen besteht ein solcher Schwingungsdämpfer aus einem gedämpften Feder-Masse-System (z.B. ein Einmassenschwinger), dessen erste Eigenfrequenz identisch ist mit der zu dämpfenden Haupterregerfrequenz. Die Dämpfungsmasse schwingt mit der Eigenfrequenz bzw. im Bereich um die Eigenfrequenz eigenständig gegenphasig zur Erregerfrequenz und verringert dadurch die Amplitude des zugehörigen Erregersignals. Durch diesen automatisch ablaufenden Prozess können Schwingungs- und Geräuschamplituden wirkungsvoll verringert und somit der Komfort verbessert werden.
  • Ein Schwingungstilger besteht im Automobilbau häufig aus einer einfachen Masse, die über eine anvulkanisierte Gummischicht mit dem zu dämpfenden Schwingungsobjekt verbunden ist. Durch eine geometrische Abstimmung der Gummi- und Masseelemente wird die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems eingestellt.
  • Derartige passive Schwingungstilger können zur Dämpfung translatorischer und/oder rotatorischen Schwingungen eingesetzt werden, wobei durch konstruktive Auslegung die Eigenfrequenzen in den drei translatorischen Raumrichtungen und den entsprechenden Drehrichtungen unterschiedlich sein kann.
  • Passive Schwingungstilger haben den Vorteil eines einfachen und preiswerten Aufbaus. Nachteilig ist jedoch, dass diese Art der Schwingungstilger nur ein bestimmtes sehr enges Frequenzband bedämpfen kann. Oberhalb und unterhalb dieses sehr engen Frequenzbandes ist der Schwingungstilger wirkungslos. Daraus ergibt sich, dass ein passiver Schwingungstilger vor-wiegend bei einem Resonanzgeräusch mit einer definierten Frequenz eingesetzt wird. Insbesondere in einem Kraftfahrzeug treten jedoch oftmals breitbandige Schwingungen auf, die mit einem einzelnen passiven Schwingungstilger nicht eliminiert werden können. In diesen Fällen müssten mehrere passive Schwingungstilger für die unterschiedlichen Frequenzen eingesetzt werden, was aufwendig ist und zusätzliche Kosten und Bauraumbedarf nach sich zieht.
  • Ein weiterer Nachteil passiver Schwingungstilger ergibt sich daraus, dass diese Art der Schwingungstilger naturgemäß nur zur Dämpfung einer Frequenz im Bereich von ca. 100 – 1000 Hz eingesetzt werden kann. Außerhalb dieses Bereichs erweist sich die Abstimmung der Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems durch konstruktive Auslegung als schwierig, da unter anderem die Masse sehr groß werden kann.
  • Weiterhin können Alterungsprozesse (vor allem des üblicherweise eingesetzten Gummis) im Laufe der Zeit dazu führen, dass sich die Eigenfrequenz verschiebt und der passive Schwingungstilger somit wirkungslos wird. Ebenso kann sich die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers wegen der Gummischicht in Abhängigkeit von der Temperatur verschieben.
  • Und diese Nachteile zu vermeiden, ist man dazu übergegangen Schwingungstilger einzusetzen, die aktiv Schwingungen dämpfen.
  • So ist aus der gattungsgemäßen Patentschrift DE 39 39 822 C2 ein aktives schwingungsdämpfendes System für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das System umfasst eine Steuereinheit, die in Abhängigkeit von erfassten Störschwingungen Steuersignale an einen piezokeramischen Aktuator abgibt, und über diesen und einen mit diesem verbundenen Schwingkörper eine die Störschwingungen überlagernde und dabei dämpfende Gegenschwingung einzuleiten. Als Schwingkörper werden Fahrzeugbatterie, Motorkühler oder ein Karosseriebauteil eingesetzt.
  • Weiterhin ist aus der Patentanmeldung DE 196 42 827 A1 eine Fahrzeugkupplung bekannt, die zwischen der angetriebenen Masse eines Motors und einer Masse bestehend aus einem Fahrzeuggetriebe und den Antriebswellen bis zu den Rädern angeordnet ist. Zwischen einer Mitnehmerscheibe und einer Nabe der Kupplung sind vier Torsionsdämpferelemente in Form von Schraubenfedern kreisförmig, in 90-Grad-Winkeln um die Nabe angeordnet. Ansteuerbare Piezoelemente sind zwischen den Torsionsdämpferfedern und der Nabe bzw. der Mitnehmerscheibe eingespannt. Beim Motorbetrieb können in Kurbelwellenrichtung auftretende Schwingungen für einen ausgefilterten Frequenzbereich von den Piezoelementen durch eine angepasste Ausdehnung oder Verkürzung der Piezoelemente in Kurbelwellenrichtung ausgeglichen werden. Funktionell wird durch die Piezoelemente die Federvorspannung der Torsionsdämpferfedern verändert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, sich in einem Kraftfahrzeug ohne Aufwand montieren lassen kann und zur Dämpfung vieler unterschiedlicher Schwingungen geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch aus, dass die ansteuerbaren Mittel zur Schwingungskompensation zusätzlich zu einem Schwingkörper ein erstes Piezoelement zur Dämpfung einer Schwingung auf einer ersten Achse und ein zweites Piezoelement zur Dämpfung einer Schwingung auf einer zweiten Achse umfassen, wobei sich die erste Achse von der zweiten Achse unterscheidet und der Schwingkörper über das erste und das zweite Piezoelement in Bewegung versetzt werden kann. Die Vorrichtung weist somit Mittel zur Schwingungskompensation auf, die in mehr als einer Richtung bzw. auf mehr als einer Achse wirken.
  • Die üblicherweise eingesetzten, einachsig wirkenden Schwingungstilger können nur Schwingungen in einer Richtung dämpfen und müssen deshalb genau justiert und gerichtet in einem Kraftfahrzeug montiert werden.
  • Durch den Einsatz von zwei, nicht auf derselben Achse angeordneten Piezoelementen, die auf denselben Schwingkörper wirken, kann die Vorrichtung zur Schwingungskompensation unabhängig von der Montierung im Fahrzeug in jeder beliebigen Richtung innerhalb der durch die Achsen aufgespannten Ebene störende Schwingungen dämpfen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zur Schwingungskompensation ein weiteres Piezoelement zur Dämpfung einer Schwingung auf einer dritten Achse, wobei sich die dritte Achse von der ersten und der zweiten Achse unterscheidet und das weitere Piezoelement auf den Schwingkörper wirken kann.
  • Diese weitere Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung beliebig im Raum montiert werden kann, um Schwingungen aus jeder beliebigen Richtung zu dämpfen. Eine im Hinblick auf die Störschwingungen ausgerichtete Montage ist nicht erforderlich.
  • Da die Mittel zur Schwingungskompensation der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von den Störschwingungen ansteuerbar sind, kann mit der Vorrichtung eine breitbandige Schwingungsdämpfung und somit ein hoher Komfort erzielt werden. Es handelt sich also im vorliegenden Fall um einen aktiven Schwingungsdämpfer. Es können mehrere Frequenzen, und demnach auch die einer ersten Hauptschwingung zugeordneten Oberschwingungen, gleichzeitig gedämpft werden, wobei auch die Dämpfung hoher Frequenzen möglich ist. Wegen der aktiven Ausführung der Vorrichtung ist diese robust gegenüber Alterung und temperaturunabhängig. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als autarkes System ausgeführt sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
  • 1 einen Aufriss einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung,
  • 2 einen Querschnitt der ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung entlang der Linie A-A der 1,
  • 3 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung und
  • 4 4 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung für die Dämpfung rotatorischer Schwingungen.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen funktionell bzw. strukturell gleiche Komponenten Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung. In der 1 ist ein Aufriss der ersten Ausführungsform und in der 2 ist ein Querschnitt dargestellt, der entlang der Linie A-A der 1 ausgeführt worden ist.
  • Die Vorrichtung zur Schwingungskompensation der 1 und 2 umfasst einen Schwingkörper 2, der über ein erstes Piezoelement 3 und ein zweites Piezoelement 5 ansteuerbar ist. Die Piezoelemente 3, 5 sind derart angeordnet, dass sie in einer Ebene liegen, aber auf unterschiedliche Achsen 4, 6 einwirken. Bei dieser ersten Ausführungsform sind die Achsen 4, 6 vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet. Es lassen sich auf diese Weise translatorische Schwingungen dämpfen, die in zwei voneinander unterschiedlichen Achsen 4, 6 auftreten.
  • Den Piezoelementen 3, 5 sind vorzugsweise Rückstellelemente 12 zugeordnet, die den Schwingkörper 2 nach der Ansteuerung durch die Piezoelemente 3, 5 in seine ursprüngliche Lage zurück versetzen. Die Rückstellelemente 12 können, wie in den 1 und 2 dargestellt, als Rückstellfedern ausgeführt sein, wobei vorzugsweise ein Rückstellelement 12 auf derselben Achse 4 wie das erste Piezoelement 3 und ein weiteres Rückstellelement 12 auf derselben Achse 6 wie das zweite Piezoelement 5 angeordnet ist.
  • Der Schwingkörper 2 ist vorzugsweise über die Piezoelemente 3, 5 und die Rückstellelemente 12 mit einem Träger 7 verbunden. Über den Träger 7 wiederum ist die Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bevorzugterweise mit einem zu bedämpfenden Schwingungsobjekt 11 verbunden. Diese Verbindung mit dem zu bedämpfenden Schwingungsobjekt 11 kann insbesondere durch Verschraubung mittels einer Schraube 10 erfolgen, wobei ein Trägerdeckel 8 zwischen Schraubkopf und Schwingkörper 2 zur Abdeckung vorgesehen sein kann. Zwischen dem Schwingkörper 2 und dem Träger 7 bzw. Trägerdeckel 8 ist vorzugsweise eine Dichtung bzw. Abdichtung 9 vorgesehen, welche bevorzugterweise als Material Silikon umfasst.
  • Der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ist eine Sensoreinheit 1 zur Erfassung einer Schwingung des zu bedämpfenden Schwingungsobjekts 11 zugeordnet. Weiterhin sind der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung vorzugsweise eine Auswerteelektronik zur Auswertung der von der Sensoreinheit 1 ermittelten Signale und eine Ansteuerelektronik zur Ansteuerung der Piezoelemente 3, 5 in Abhängigkeit von der von der Sensoreinheit 1 erfassten Schwingung zugeordnet. Sensoreinheit 1, Auswerteelektronik und/oder Ansteuerelektronik sind vorzugsweise in der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung integriert und besonders bevorzugt auf dem Träger 7 angeordnet. Die Auswerteelektronik und die Ansteuerelektronik werden im folgenden der Einfachheit halber als Steuereinheit 14 bezeichnet. Getrennte Ausführungen sind jedoch selbstverständlich möglich.
  • Mess-, Auswerte-, Ansteuer- und/oder Regelverfahren sind vorzugsweise softwaremäßig innerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung in der Steuereinheit 14 hinterlegt. Derartige Verfahren können analytisch und/oder empirisch ermittelt und mittels Versuchen optimiert bzw. verfeinert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mess-, Auswerte-, Ansteuer- und/oder Regelverfahren über eine nicht dargestellte Leitung von außerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung beeinflussbar und veränderbar, beispielsweise durch die Übermittlung entsprechender Parameter an die Steuereinheit 14.
  • In einer weiteren Ausführungsform laufen die benötigten Mess-, Auswerte-, Ansteuer- und/oder Regelverfahren zumindest teilweise außerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ab. Entsprechend können auch die Sensoreinheit 1 und/oder die Steuereinheit 14 zumindest teilweise außerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung angeordnet sein. Die Sensoreinheit 1 zur Bestimmung von Richtung, Frequenz, Amplitude und Phase ist jedoch bevorzugterweise innerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung angeordnet.
  • Die Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung arbeitet vorzugsweise unabhängig bzw. autark von beispielsweise anderen in einem Fahrzeug vorgesehenen Systemen bzw. Steuergeräten. Zur Versorgung mit elektrischer Energie sind entsprechende Leitungen 16 für den Anschluss der elektrischen Komponenten der Vor richtung zur Schwingungsdämpfung an eine Batterie bzw. an ein Bordnetz beispielsweise eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die Betriebsspannung vorzugsweise 12 Volt beträgt. Es ist jedoch auch ein Betrieb mit anderen Betriebsspannungen, z.B. 42 Volt, denkbar. Selbstverständlich kann auch innerhalb der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ein entsprechender Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie bzw. ein Akkumulator, zur Energieversorgung vorgesehen sein.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung handelt es sich um eine aktive, elektrisch bzw. elektronisch gesteuerte und betriebene Vorrichtung. Der Träger 7 und über den Träger 7 die Sensoreinheit 1 sind direkt mit dem zu dämpfenden Schwingungsobjekt 11 verbunden und schwingen dementsprechend gleichphasig mit dem Schwingungsobjekt 11 mit derselben Frequenz. Die Sensoreinheit 1 erfasst diese Schwingung des zu bedämpfenden Schwingungsobjekts 11, die Auswerteelektronik der Steuereinheit 14 erfasst Frequenz, Amplitude, Richtung und Phase dieser Schwingung und die Ansteuerelektronik der Steuereinheit 14 verwendet diese Informationen zur Ansteuerung der Piezoelemente 3, 5. Die Ansteuerung der Piezoelemente 3, 5 erfolgt vorzugsweise derart, dass diese zu gewünschten Zeitpunkten, bevorzugterweise gegenphasig zur erfassten Schwingung des Schwingungsobjekts 11, einen entsprechend getakteten Spannungsimpuls erhalten. Durch diesen Spannungsimpuls verändern die Piezoelemente 3, 5 ihre Länge und üben auf diese Weise einen Kraftimpuls der gewünschten Stärke und Richtung auf den Schwingkörper 2 aus. Der Kraftimpuls wirkt sich über den Schwingkörper 2 und den Träger 7 auf das Schwingungsobjekt 11 aus und verringert wegen der Gegenphasigkeit die Amplitude der Schwingung des Schwingungsobjekts 11.
  • Über die Sensoreinheit 1 wird die Richtung der Schwingung des Schwingungsobjekts 11 festgestellt. Die Piezoelemente 3, 5 werden dann gemäß der Richtung ihrer Achsen 4, 6 mit entsprechend vektoriell aufgeteilten Spannungsimpulsen angesteuert, so dass die von den Piezoelementen 3, 5 an den Schwingkörper 2 weitergegebenen Kraftimpulse den Schwingkörper 2 in eine Schwingung versetzen, deren Richtung gegenläufig zur Schwingungsrichtung des zu bedämpfenden Schwingungsobjekts 11 ist.
  • Vorzugsweise über fakultative Rückstellelemente 12 wird der Schwingkörper 2 nach dem Spannung- bzw. Kraftimpuls in seine Ausgangslage zurückgeführt. Der Einsatz von Rückstellelementen 12 führt vorteilhafterweise zu einer Vereinfachung der Auslegung des Gesamtsystems.
  • Das Leistungsvermögen der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung kann durch entsprechende konstruktive und elektrische Auslegung der mechanischen und elektronischen Komponenten variiert werden.
  • Zur Vermeidung des Eindringens von Schmutz und/oder Flüssigkeiten wie beispielsweise Wasser sind die einzelnen Komponenten der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung abgedichtet. Hierzu ist die Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung inklusive der elektronischen Komponenten, wie beispielsweise der Sensoreinheit 1 und/oder Steuereinheit 14, vorzugsweise mit einem weichen und elastischen Dichtungsmittel, z. B. Silicon, ausgegossen. Dieses Dichtungsmittel lässt kleine aber notwendige Schwingungsamplituden des Schwingkörpers 2 gegenüber dem Träger 7 zu. Durch entsprechende Auswahl des Dichtungsmittels kann ein bestimmter, erwünschter Dämpfungsgrad erzeugt werden.
  • In der 3 ist der Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung dargestellt. Die Darstellung entspricht im wesentlichen der Darstellung in der 2. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass anstelle von Rückstellfedern Piezoelemente 13 als Rückstellelemente vorgesehen sind, um den Schwingkörper 2 nach einem Druckimpuls der Piezoelemente 3, 5 wieder in seiner Ausgangslage zurückzuführen. Dem ersten Piezoelement 5 ist somit vorzugsweise auf seiner Achse 4 ein weiteres Piezoelement 13 als Rückstellelement zugeordnet. Dem zweiten Piezoelement 5 ist entsprechend vorzugsweise auf seiner Achse 6 ein weiteres Piezoelement 13 zugeordnet. Diese Piezoelemente 13 sind vorzugsweise ebenfalls über die Steuereinheit 14 in Abhängigkeit von einer mittels der Sensoreinheit 1 erfassten Schwingung des zu bedämpfenden Schwingungsobjekts 11 ansteuerbar. Durch den Einsatz von Piezoelementen 13 als Rückstellelemente kann die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung weiter erhöht werden.
  • In einer weiteren, nicht figürlich dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ein weiteres Piezoelement zur Dämpfung einer Schwingung auf einer dritten Achse, wobei sich die dritte Achse von der ersten und der zweiten Achse 4, 6 unterscheidet und das weitere Piezoelement ebenfalls auf den Schwingkörper 2 wirkt. Die dritte, nicht dargestellte Achse ist vorzugsweise im wesentlichen rechtwinklig zu der ersten und zu der zweiten Achse 4, 6 angeordnet. Die erste und die zweite Achse 4, 6 sind vorzugsweise ebenfalls im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet. Diese dreiachsige Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung hat den Vorteil eines weiteren Freiheitsgrades. Anstelle von zwei Piezoelementen in einer Ebene, können über eine Steuereinheit drei Piezoelemente in einem Raum, der von drei Achsen aufgespannt wird, angesteuert werden. Über eine derartige dreiachsige Vorrichtung können somit in jeder beliebigen Richtung störende Schwingungen gedämpft werden, ohne das die Vorrichtung bezüglich ihrer Position auf eine bestimmte Störschwingung ausgerichtet sein müsste.
  • In der 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung dargestellt, wobei diese Ausführungsform zur Tilgung rotatorischer Schwingungen eingesetzt werden kann. Die Achsen 4, 6 auf denen sich die ansteuerbaren Piezoelemente 3, 5 befinden, sind bei dieser Ausführungsform im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
  • Bezüglich eines Drehpunktes 17 sind die Piezoelemente 3, 5 auf gegenüberliegenden Seiten eines Drehpunktes 17 angeordnet.
  • Sensor- und Steuereinheiten sind der Einfachheit halber in der 4 weggelassen worden. Eine analoge Anordnung der Sensoreinheit 1 und/oder der Steuereinheit 14, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist möglich. Die Sensoreinheit 1 ist derart ausgeführt, dass sie eine rotatorische Schwingung erfassen kann. Der Schwingkörper 2 ist drehbar gelagert und über die Piezoelemente 3, 5 mit einem Halter bzw. einem Träger 15 verbunden.
  • Jedem der Piezoelemente 3, 5 ist eine Rückstellelement 13, vorzugsweise in Form eines weiteren Piezoelements, zugeordnet, welches auf der jeweiligen Achse 4, 6 angeordnet ist und dazu dient den Schwingkörper 2 nach dem Kraftimpuls der Piezoelemente 3, 5 in seiner Ausgangslage zurückzuversetzen. Dies soll durch die unterschiedliche Ausrichtung der Pfeile auf den Piezoelementen 3, 5 und den Rückstellelementen 13 in der 4 verdeutlicht sein.
  • Soll die Vorrichtung zur Dämpfung einer rotierenden Schwingung orts- bzw. drehfest ausgeführt sein, so ergibt sich vorteilhafterweise eine einfache Bauform und eine rotierende Einspeisung elektrischer Energie erübrigt sich.
  • Soll dagegen die Vorrichtung zur Dämpfung einer rotierenden Schwingung ebenfalls rotieren – beispielsweise bei einer Anordnung auf einer Kurbelwelle –, so erfolgt eine drehende Übertragung der elektrischen Versorgungsenergie. Soll eine derartige Drehübertragung vermieden werden bzw. soll die Vorrichtung redundant, beispielsweise für einen Störfall, ausgeführt werden, so kann in der Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ein Energiespeicher in Form einer Batterie bzw. eines Akkumulators als interne Energieversorgung vorgesehen sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen zur Dämpfung einer translatorischen Schwingung und die in der 4 dargestellte Ausführungsform zur Dämpfung einer rotatorischen Schwingung in einer Ausführungsform zusammengefasst, wobei sich eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ergibt, mit der sowohl translatorische als auch rotatorische Schwingungen gleichzeitig gedämpft werden können. Als Rückstellelemente können Rückstellfedern, Piezoelemente und/oder weitere denkbare federnde bzw. längenveränderliche Komponenten eingesetzt werden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, der eine Sensoreinheit (1) zur Erfassung einer Schwingung zugeordnet ist und die ansteuerbare Mittel (2, 3, 5) zur Schwingungskompensation umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schwingungskompensation einen Schwingkörper (2), ein erstes Piezoelement (3) zur Dämpfung einer Schwingung auf einer ersten Achse (4) und ein zweites Piezoelement (5) zur Dämpfung einer Schwingung auf einer zweiten Achse (6) umfassen, wobei sich die erste Achse (4) von der zweiten Achse (6) unterscheidet und der Schwingkörper (2) über das erste und das zweite Piezoelement (3, 5) in Bewegung versetzbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über einen Träger (7) mit einem zu bedämpfenden Schwingungsobjekt (11) verbunden sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Piezoelement (3, 5) ein Rückstellelement (12, 13) zugeordnet ist, welches den Schwingkörper (2) nach der Ansteuerung durch die Piezoelemente (3, 5) in seine ursprüngliche Lage zurückversetzt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement eine Rückstellfeder (12) umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement ein weiteres Piezoelement (13) umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) zur Schwingungserfassung in der Vorrichtung integriert ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuereinheit (14) umfasst, die in Abhängigkeit von der von der Sensoreinheit (1) erfassten Schwingung die Piezoelemente (3, 5) ansteuert.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2, 3, 5) zur Schwingungskompensation ein weiteres Piezoelement zur Dämpfung einer Schwingung auf einer dritten Achse umfassen, wobei sich die dritte Achse von der ersten und der zweiten Achse unterscheidet und das weitere Piezoelement mit dem Schwingkörper (2) in Wirkverbindung steht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Achse im wesentlichen rechtwinklig zu der ersten und zu der zweiten Achse (4, 6) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Achse (4, 6) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Achse im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Energiespeicher zur Energieversorgung aufweist.
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