DE112017002544B4

DE112017002544B4 - Aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112017002544B4
Application number: DE112017002544.3T
Authority: DE
Inventors: Toshio Inoue; Osamu Terashima
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: CN109154355A; WO2017199801A1; CN109154355B; JP6608050B2; US20190154108A1; US10731725B2; JPWO2017199801A1; BR112018073620A2; BR112018073620B1; MY180469A; DE112017002544T5

Abstract

Aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1), umfassend:ein Gehäuse (21);einen bewegbaren Teil (17), welcher wenigstens ein bewegbares Massenelement (16) umfasst;eine Erregerspule (14), welche ein magnetisches Feld mit einer Intensität erzeugt, welche einem an die Erregerspule (14) gelieferten Strom entspricht;ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element (13), dessen viskoelastische Eigenschaft sich im Einklang mit einer Größe des magnetischen Feldes ändert, welches durch die Erregerspule (14) erzeugt wird; undein Halterungselement (31), welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist,wobei das Gehäuse (21) und der bewegbare Teil (17) miteinander durch sowohl das magnetische viskoelastische elastomere Element (13) als auch durch das Halterungselement (31) elastisch verbunden sind,wobei die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1) ferner eine Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) aufweist, welche einen ringförmigen, geschlossenen magnetischen Kreislauf bilden, durch welchen das durch die Erregerspule (14) erzeugte magnetische Feld tritt, wobei der bewegbare Teil (17) wenigstens eines aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) umfasst, undwobei das magnetische viskoelastische elastomere Element (13) angeordnet ist, um das wenigstens eine aus der Mehrzahl von in dem bewegbaren Teil (17) enthaltenden magnetischen Elementen (11, 12) mit einem anderen aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) zu verbinden, um den geschlossenen magnetischen Kreislauf zu bilden.

Description

TECHNISCHES FELD
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung.
HINTERGRUND
Dynamische Dämpfer werden weitverbreitet genutzt, um Vibrationen zu reduzieren, welche in Maschinen auftreten. Ein dynamischer Dämpfer ist aus einem bewegbaren Massenelement und einer Feder mit einem Eigenwert von Vibration hergestellt, welcher einer Ziel-Frequenz von Vibration entspricht, welche zu dämpfen ist. Die Vibration wird durch eine Trägheitskraft des bewegbaren Massenelements unter Verwendung des Phänomens reduziert, dass sich das bewegbare Massenelement in einer gegensätzlichen Phase zu einer Vibration bei dem Eigenwert bewegt.
In diesem Fall haben ein Eigenwert einer Vibration ω, eine Eigenfrequenz f, eine Federkonstante K und eine Masse M des bewegbaren Massenelements die folgende Beziehung. $f = \frac{ω}{2 π} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{K}{M}}$
Ein herkömmlich verwendeter dynamischer Dämpfer vibriert bei einer Eigenfrequenz, welche durch ein Verhältnis der Masse M des bewegbaren Massenelements des dynamischen Dämpfers zu der Federkonstante K in einer gegensätzlichen Phase zu einer eingegebenen Vibration bestimmt wird, um die Vibration unter Verwendung einer Trägheitskraft des bewegbaren Massenelements zu reduzieren. Daher ist es notwendig, einen dynamischen Dämpfer pro einer Frequenz von Vibration zu verwenden, welche zu dämpfen ist. Wenn eine Mehrzahl von dynamischen Dämpfern verwendet wird, um eine Mehrzahl von Frequenzen zu behandeln, können sich die dynamischen Dämpfer gegenseitig beeinflussen, wenn ihre Eigenfrequenzen nahe bei einander liegen, was möglicherweise sogar die Vibration verstärken kann, anstatt die Vibration zu reduzieren.
Beim Dämpfen von Vibrationen und Geräuschen, welche in einer rotierenden Maschine auftreten, wodurch Momenten-Variationen hervorgerufen werden, wobei ein darstellendes Beispiel davon ein Motor eines Automobils ist, variiert die Zielfrequenz einer zu dämpfenden Vibration im Einklang mit der Rotationsgeschwindigkeit des Motors. Im Ergebnis gibt es mehrere Frequenzen von Vibration, mit welchen umgegangen werden soll.
Im Hinblick darauf ist eine Vorrichtung bereitgestellt worden, in welcher ein Element, welches aus einem magnetischen viskoelastischen Elastomer (MRE) hergestellt ist, als eine Feder verwendet wird, um einen dynamischen Dämpfer mit einer variablen Eigenfrequenz zu realisieren (siehe WO 2012/ 026 332 A1) Dies ist eine variable dynamische Dämpfertechnik, welche eine Steifigkeit von Gummi durch Mischen von magnetischem Material in den Gummi variiert und die Intensität eines magnetischen Feldes regelt/steuert, welches auf den Gummi appliziert wird.
Stand der Technik Dokument
Patentdokument
Die JP 2016 - 44 717 A zeigt eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; einen bewegbaren Teil, welcher wenigstens ein bewegbares Massenelement umfasst; eine Erregerspule, welche ein magnetisches Feld mit einer Intensität erzeugt, welche einem an die Erregerspule gelieferten Strom entspricht; ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element, dessen viskoelastische Eigenschaft sich im Einklang mit einer Größe des magnetischen Feldes ändert, welches durch die Erregerspule erzeugt wird; und ein Halterungselement, welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wobei das Gehäuse und der bewegbare Teil miteinander durch sowohl das magnetische viskoelastische elastomere Element als auch durch das Halterungselement elastisch verbunden sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, welche durch die Erfindung zu lösen sind
15 (a) ist eine Konzeptgrafik, welche einen variablen dynamischen Dämpfer darstellt, in welchem ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element verwendet wird. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet ein Gehäuse der Vorrichtung. Ein bewegbares Massenelement 202 ist über ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element 203 mit dem Gehäuse 201 elastisch verbunden.
Eine derartige Konfiguration weist das folgende Problem auf. Die Schwerkraft, welche auf das bewegbare Massenelement 202 konstant einwirkt, kann über die Zeit möglicherweise eine Alterung des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 hervorrufen, mit der Konsequenz, dass sich das magnetische viskoelastische elastomere Element 203 wahrscheinlich irreversibel verlängert (15 (b)).
Darüber hinaus, besonders wenn der variable dynamische Dämpfer in einem niedrigen Frequenzbereich verwendet wird, neigt das bewegbare Massenelement 202 dazu, relativ schwer zu sein und die Federkonstante des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203, welches das bewegbare Massenelement 202 hält, muss auf einen niedrigen Wert festgelegt werden. Dies verursacht die folgenden Probleme. Erstens, die Federkonstante des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 wird herab gesenkt, um die Eigenfrequenz davon zu verringern. Dies kann möglicherweise das magnetische viskoelastische elastomere Element 203 dazu veranlassen, nicht in der Lage zu sein, das bewegbare Massenelement 202 zu halten. Zusätzlich kann das bewegbare Massenelement 202 möglicherweise aufgrund seines Eigengewichts herab hängen, um ein ungewöhnliches Geräusch hervorzurufen, welches in dem Fall einer Interferenz oder dergleichen auftritt. Darüber hinaus steigt die Temperatur des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 aufgrund von Wärme, welche durch eine Erregerspule erzeugt wird, oder aufgrund der Umgebung, in welcher der variable dynamische Dämpfer verwendet wird, was möglicherweise eine Abnahme in der Federeigenschaft des Gummis hervorrufen kann, welcher als eine Basis des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 dient, was zu Haltbarkeitsproblemen führt. Darüber hinaus kann ein Verwalten der Teilcharakteristiken des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 in einer Massenproduktion aufgrund von Eigenschaftsvariationen schwierig sein.
Im Hinblick auf das Vorausgehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung bereitzustellen, welche ein derartiges Problem, dass sich das magnetische viskoelastische elastomere Element wahrscheinlich irreversibel aufgrund einer Alterung davon über die Zeit verlängert, was durch die auf das bewegbare Massenelement konstant wirkende Schwerkraft hervorgerufen wird, löst.
Lösung des Problems
(1) Die vorliegende Erfindung stellt eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit.
Die vorliegende Erfindung kann ein derartiges Problem, dass das magnetische viskoelastische elastomere Element wahrscheinlich über die Zeit altert, um sich irreversibel aufgrund der auf das bewegbare Massenelement konstant wirkenden Schwerkraft zu verlängern, lösen.
(2) In der vorliegenden Erfindung gemäß (1) kann das Halterungselement eine größere Breite in einer Richtung aufweisen, entlang welcher das Gehäuse und der bewegbare Teil miteinander verbunden sind, als eine Breite des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements in der Richtung, entlang welcher das Gehäuse und der bewegbare Teil miteinander verbunden sind.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung erlaubt eine zuverlässige Halterung des bewegbaren Massenelements.
(3) In der vorliegenden Erfindung gemäß (1) kann das Halterungselement in das magnetische viskoelastische elastomere Element eingesetzt sein.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung erlaubt eine Handhabung des Halterungselements und des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements als ein integrales Element.
(4) Die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß (1) umfasst ferner eine Mehrzahl von magnetischen Elementen, welche einen ringförmigen, geschlossenen magnetischen Kreislauf bilden, durch welchen das magnetische Feld tritt, welches durch die Erregerspule erzeugt wird, wobei der bewegbare Teil wenigstens eines aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen umfasst, und wobei das magnetische viskoelastische elastomere Element angeordnet ist, um das wenigstens eine aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen, welches in dem bewegbaren Teil umfasst ist, mit einem anderen aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen zu verbinden, um den geschlossenen magnetischen Kreislauf zu bilden.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung erlaubt einem magnetischen Fluss, in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element effizient zu strömen.
(5) In der vorliegenden Erfindung gemäß (1) kann die Erregerspule zwei Stufen von Erregerspulen umfassen, wobei das magnetische viskoelastische elastomere Element zwischen den beiden Stufen von Erregerspulen angeordnet ist, und wobei die beiden Stufen von Erregerspulen magnetische Felder erzeugen, deren Richtungen zueinander entgegengesetzt sind, so dass eine Richtung eines magnetischen Flusses von einer der beiden Stufen von Erregerspulen und eine Richtung eines magnetischen Flusses von einer anderen der beiden Stufen von Erregerspulen in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element gleich sind.
Dieser Aspekt der Erfindung erlaubt einem magnetischen Fluss, in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element effizient zu strömen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung bereit, welche ein derartiges Problem lösen kann, dass sich das magnetische viskoelastische elastomere Element wahrscheinlich irreversibel aufgrund einer Alterung davon über die Zeit verlängert, was durch die auf das bewegbare Massenelement konstant wirkende Schwerkraft hervorgerufen wird.
Figurenliste

1 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine beispielhafte Grafik, welche einen magnetischen Fluss darstellt, welcher in der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung fließt, welche in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Konzeptgrafik der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Aufsicht, welche ein Konfigurationsbeispiel eines magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine Aufsicht, welche ein Konfigurationsbeispiel eines Halterungselements der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Regel-/Steuersystems der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 (a) ist eine Aufsicht eines Querschnitts, welche einen magnetischen Fluss darstellt, welcher in der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung strömt, welche in 7 gezeigt ist. 8 (b) ist eine vergrößerte Teilansicht, welche den magnetischen Fluss darstellt.
9 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Grafik, in welcher ein Strom eines magnetischen Flusses in der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung, welche in 9 gezeigt ist, durch gepunktete Pfeile angezeigt ist.
11 ist eine Aufsicht eines Querschnitts eines Modifikationsbeispiels der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung, welche in 9 und 10 gezeigt ist.
12 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 (a) und 14 (b) sind beispielhafte Grafiken, welche sequenzielle Schritte eines Verfahrens zum Anordnen von magnetischen viskoelastischen elastomeren Elementen in einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung darstellen.
15 (a) und 15 (b) sind Grafiken, welche Probleme darstellen, welche durch die vorliegende Erfindung zu lösen sind. 15 (a) ist eine Konzeptgrafik, welche eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung darstellt. 15 (b) ist eine Konzeptgrafik, welche einen Zustand der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung darstellt, in welcher sich ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element irreversibel verlängert hat.

MODI ZUM AUSFÜHREN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 weist ein Gehäuse 21 auf, welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist und in einer hohlen kreisförmigen zylindrischen Form vorliegt. Das Gehäuse 21 nimmt einen bewegbaren Teil 17, welcher sich in Reaktion auf eine Eingangskraft von der Außenseite bewegen kann, und einen ersten magnetischen Kern 11 auf. Der bewegbare Teil 17 umfasst einen zweiten magnetischen Kern 12 und ein bewegbares Massenelement 16. Das Gehäuse 21 nimmt eine Erregerspule 14 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes mit einer Intensität gemäß dem dazu gelieferten Strom auf. Die Erregerspule 14 ist durch Wickeln eines Drahts um eine Spule 15 mit einer ringförmigen Form hergestellt.
Der erste magnetische Kern 11 und der zweite magnetische Kern 12 sind eine Mehrzahl von (in diesem Beispiel zwei) magnetischen Elementen, welche einen ringförmigen, geschlossenen magnetischen Kreislauf bilden, durch welchen das magnetische Feld tritt, welches durch die Erregerspulen 14 erzeugt wird.
Der zweite magnetische Kern 12 ist ein Element des bewegbaren Teils 17 und umfasst eine runde Säule 12a, welche sich in einer axialen Richtung einer runden Säule 11a erstreckt, und einen zweiten Erstreckungsteil 12b, welcher sich von der runden Säule 12a radial von der runden Säule 12a nach außen erstreckt.
Der erste magnetische Kern 11 umfasst den hohlen kreisförmigen Zylinder 11a, welcher zwischen dem Gehäuse 12 und der Erregerspule 14 angeordnet ist, und einen ersten Erstreckungsteil 11b, welcher sich von dem hohlen kreisförmigen Zylinder 11a radial nach innen erstreckt.
Wenigstens ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element 13 ist dazu eingerichtet, zwischen dem ersten magnetischen Kern 11 und dem zweiten magnetischen Kern 12 an wenigstens einer Stelle (in diesem Beispiel zwei Stellen, das heißt oberen und unteren Stellen) zu verbinden, so dass ein geschlossener magnetischer Kreislauf gebildet wird. Insbesondere ist das magnetische viskoelastische elastomere Element 13 mit dem ersten magnetischen Kern 11 und dem zweiten magnetischen Kern 12 in einer Richtung rechtwinklig zu einer bewegbaren Richtung des bewegbaren Teils 17 verbunden (in der horizontalen Richtung in 1). Das magnetische viskoelastische elastomere Element 13 ist angeordnet, ringförmig zu sein, um zwischen einem inneren Ende des ersten Erstreckungsteil 11b und einem äußeren Ende des zweiten Erstreckungsteil 12b zu verbinden.
In diesem Beispiel, wenn die Erregerspule 14 angeregt wird, wie mit den gepunkteten Pfeilen in 2 (a) gezeigt, strömt ein magnetischer Fluss von dem hohlen kreisförmigen Zylinder 11a über den oberen ersten Erstreckungsteil 11b, den oberen zweiten Erstreckungsteil 12b, die runde Säule 12a, den unteren zweiten Erstreckungsteil 12b und den unteren ersten Erstreckungsteil 11b und kehrt zu dem hohlen kreisförmigen Zylinder 11a zurück, wodurch ein geschlossener magnetischer Kreislauf gebildet wird.
Die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 sind Elemente, deren viskoelastische Eigenschaft im Einklang mit einer Intensität des magnetischen Feldes variiert, welches durch die Erregerspule 14 erzeugt wird. Insbesondere umfassen die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 ein elastisches Material, wie beispielsweise ein Gummimaterial, in welches magnetische Partikel, zum Beispiel Eisenpulver, dotiert sind. Die Steifigkeit der magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 ist gering, wenn kein magnetisches Feld vorliegt (oder in einem geringen magnetischen Feld), und ist hoch in einem hohen magnetischen Feld, welches durch die Erregerspule 14 erzeugt wird.
Das bewegbare Massenelement 16, welches ein nicht-magnetisches Massenelement des bewegbaren Teils 17 ist, ist an einem äußeren Umfang der runden Säule 12a bereitgestellt.
Ein Halterungselement 31 ist in jedes magnetische viskoelastische elastomere Element 13 in einer horizontalen Richtung eingesetzt. Das Gehäuse 21 und der bewegbare Teil 17 sind miteinander über sowohl die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 als auch die Halterungselemente 31 elastisch verbunden. Jedes der Halterungselemente 31 weist eine größere Breite in einer Richtung auf, in welcher das Gehäuse 21 und der bewegbare Teil 17 miteinander elastisch verbunden sind, als die des entsprechenden magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13. Die Halterungselemente 31 sind jeweils eine Blattfeder, welche aus einem nicht-magnetischen Material gebildet ist, wie beispielsweise Aluminium oder Edelstahl.
2 (b) stellt in einer vergrößerten Weise dar, wie jedes Halterungselement 31 horizontal in das entsprechende magnetische viskoelastische elastomere Element 13 eingesetzt ist.
3 ist eine Konzeptgrafik der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1. Das bewegbare Massenelement 16 wird indirekt durch das Gehäuse 21 über das Halterungselement 31 und das magnetische viskoelastische elastomere Element 13 gehaltert.
4 (a) und 4 (b) sind Aufsichten, welche Beispiele der Konfiguration der magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 darstellen. Jedes magnetische viskoelastische elastomere Element 13 weist eine ringförmige Form auf. In dem in 4 (a) gezeigten Beispiel ist magnetisches Materialpulver 13a in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 verteilt. In dem in 4 (a) gezeigten Beispiel ist das magnetische Materialpulver 13a in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 in Richtung des Zentrums des ringförmigen Rings ausgerichtet. Jedes Beispiel erlaubt eine Änderung der offenbaren Steifigkeit im Einklang mit der Stärke des magnetischen Flusses, welcher in der radialen Richtung strömt. Das in 4 (b) gezeigte Beispiel kann die offenbare Steifigkeit des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13 im Einklang mit der Stärke des magnetischen Flusses noch effizienter ändern als das in 4 (a) gezeigte Beispiel.
5 ist eine Aufsicht, welche Beispiele der Konfiguration des Halterungselements 31 darstellt. Das Halterungselement 31 kann eine Form aufweisen, wie diejenigen, welche in 5 (a) und 5 (b) dargestellt sind, um einen Eigenwert der Vibration zu ändern, welche auftritt, während das bewegbare Massenelement 16 gehaltert wird, in dem die Dicke und die Form des Halterungselements 31 geändert wird. Insbesondere sind gekerbte Löcher 31a in dem scheibenförmigen Halterungselement 31 gebildet. Mit dieser Konfiguration kann das Halterungselement 31 mit einer großen Amplitude vibrieren und eine geringe Steifigkeit aufweisen. Das Halterungselement 31 kann, anders als diese Formen, eine Wirbelform aufweisen.
6 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Regel-/Steuersystems 40 der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1. Eine Tabelle 41 wird verwendet, um einen Antriebsstromwert gemäß einer Rotationsgeschwindigkeit einer rotierenden Maschine M1 zu erhalten, zum Beispiel eines Motors in einem Fahrzeug. Eine eingerichtete Leistungsantriebseinheit 42, welche Halbleiter-Schaltelemente, etc. umfasst, appliziert den Antriebsstrom auf die Erregerspule 14. Demgemäß wird die Erregerspule 14 mit einem Antriebsstrom gemäß der Rotationsgschwindigkeit der rotierenden Maschine M1 angeregt. Das magnetische Feld, welches durch die Erregerspule 14 erzeugt wird, wird im Einklang mit der Rotationsgschwindigkeit der rotierenden Maschine M1 geändert. Im Ergebnis wird die Steifigkeit des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13 des bewegbaren Teils 17 (Masse M) geändert, und daher wird eine Federkonstante (K) des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13 verändert.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des Betriebs der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 gegeben werden.
In der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 wird, wenn, aufgrund des Auftretens von Vibrationen, die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 in der vertikalen Richtung in 1 vibrieren, eine Scherkraft auf die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 in der vertikalen Richtung in 1 appliziert. Im Ergebnis wird eine Ausrichtung des magnetischen Materialpulvers 13a verlagert. In diesem Zustand, wenn ein magnetisches Feld auf das magnetische Materialpulver 13a mit der Erregerspule 14 appliziert wird, neigen Partikel des magnetischen Materialpulvers 13a dazu, sich in der Richtung des magnetischen Feldes auszurichten. Dies widersteht einer externen Kraft, und daher steigt die offenbare Steifigkeit des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13. Diese Variation der Steifigkeit des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13 verändert eine Resonanzfrequenz des bewegbaren Teils 17. Im Ergebnis wird eine Frequenz, bei welcher Vibrationen zu dämpfen sind, verändert. Da die Variation in der Steifigkeit in diesem Fall im Einklang mit der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, etc. des Fahrzeugs auf der Grundlage der Tabelle 41 variiert, können die Vibrationen im Einklang mit einer Variation in der Rotationsgeschwindigkeit des Motors, etc. des Fahrzeugs effizient gehemmt werden.
In der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der erste magnetische Kern 11 und der zweite magnetische Kern 12 miteinander in dem Gehäuse 21, welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, über die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 verbunden, um einen magnetischen Kreislauf zu bilden, in welchem der magnetische Fluss von der Erregerspule 14 strömt, wobei ein geschlossener magnetischer Kreislauf gebildet wird. Daher sind die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 in dem geschlossenen magnetischen Kreislauf angeordnet. Diese Struktur erlaubt eine effiziente Applikation des magnetischen Feldes, welches durch die Erregerspule 14 erzeugt wird, auf die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13. Daher stellt diese Struktur die Vibrations-Isolations-Leistung der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 sicher und stellt eine Leistungseinsparung bereit.
Zusätzlich verhindert die Anordnung von Halterungselementen 31, wie beschrieben, eine irreversible Verlängerung des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 aufgrund einer Alterung davon über die Zeit, welche durch die konstant auf das bewegbare Massenelement 202 angewandte Schwerkraft hervorgerufen wird.
Zusätzlich, insbesondere, wenn ein variabler dynamischer Dämpfer in einem niedrigen Frequenzbereich verwendet wird, kann die Struktur Probleme lösen, welche auftreten, wenn das bewegbare Massenelement 202 relativ schwer ist und die Federkonstante des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203, welches das bewegbare Massenelement 202 hält, auf einen geringeren Wert festgelegt werden muss. Insbesondere verhindert die Struktur zunächst, dass das magnetische viskoelastische elastomere Element 203 nicht in der Lage ist, das bewegbare Massenelement 202 aufgrund einer geringen Federkonstante des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 zu halten, welche festgelegt ist, die Eigenfrequenz davon zu senken. Zusätzlich verhindert die Struktur, dass das bewegbare Massenelement 202 aufgrund seines Eigengewichts herab hängt und ein ungewöhnliches Geräusch hervorruft, welches in dem Ereignis einer Interferenz oder dergleichen auftritt. Darüber hinaus kann die Struktur Haltbarkeitsprobleme verhindern, welche möglicherweise auftreten können, wenn die Federeigenschaft des Gummimaterials, welches als eine Basis des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 dient, aufgrund eines Anstiegs in der Temperatur des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 aufgrund von Hitze abnimmt, welche durch die Erregerspule oder durch die Umgebung erzeugt wird. Darüber hinaus kann die Struktur ein Problem der Art verhindern, dass ein Verwalten der Teilcharakteristiken des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 203 in einer Massenproduktion aufgrund von Eigenschaftsvariationen schwierig sein kann.
Darüber hinaus, da jedes der Halterungselemente 31 eine größere Breite in der Richtung aufweist, in welcher das Halterungselement 31 mit dem Gehäuse 21 verbunden ist als diejenige des entsprechenden magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13, können die Halterungselemente 31 das bewegbare Massenelement 16 zuverlässig haltern. Zusätzlich können durch Einsetzen jedes Halterungselements 31 horizontal in das entsprechende magnetische viskoelastische elastomere Element 13 das Halterungselement 31 und das entsprechende magnetische viskoelastische elastomere Element 13 als ein integrales Element gehandhabt werden.
Zweite Ausführungsform
7 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 51 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8 (a) ist eine Aufsicht eines Querschnitts, welche einen magnetischen Fluss zeigt, welcher in der in 7 gezeigten aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 51 strömt. 8 (b) ist eine vergrößerte Teilansicht, welche den magnetischen Fluss zeigt. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden die gleichen Elemente wie diejenigen in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre detaillierten Beschreibungen werden weggelassen. Die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 51 unterscheidet sich von der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 1 dadurch, dass die Halterungselemente 31 nicht in die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 eingesetzt sind.
Insbesondere ist in den Beispielen, welche in 7, 8 (a) und 8 (b) gezeigt sind, ein Halterungselement 31 an dem oberen magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 angeordnet und ein anderes Halterungselement 31 ist unter dem unteren magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 angeordnet.
Dritte Ausführungsform
9 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine Grafik, in welchem ein Strom eines magnetischen Flusses in der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101 durch gepunktete Pfeile angezeigt ist. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden gleiche Elemente wie diejenige in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre detaillierten Beschreibungen werden weggelassen.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die Erregerspule 14 aus einer Erregerspule 14a und einer Erregerspule 14b hergestellt ist, welche in zwei Stufen eingerichtet sind, so dass die Richtung des magnetischen Flusses, welcher durch die Erregerspule 14a erzeugt wird, zu der Richtung des magnetischen Flusses, welcher durch die Erregerspule 14b erzeugt wird, gegensätzlich ist, wie in 10 gezeigt.
Demgemäß, wohingegen in der ersten Ausführungsform die ersten Erstreckungsteile 11b und die zweiten Erstreckungsteile 12b in zwei Stufen eingerichtet sind, das heißt obere und untere Stufen, weist die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101 erste Erstreckungsteile 11b und zweite Erstreckungsteile 12b in drei Stufen, das heißt unteren, mittleren und oberen Stufen, auf. Das bewegbare Massenelement 16 ist aus einem bewegbaren Massenelement 16a und einem bewegbaren Massenelement 16b hergestellt, welche in zwei Stufen eingerichtet sind.
Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der oberen Stufe sind miteinander durch eine Blattfeder 111 verbunden, welche aus einem magnetischen Material hergestellt ist. Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der mittleren Stufe sind miteinander durch ein Halterungselement 31 und ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element 13 verbunden, in welchem das Halterungselement 31 in einer horizontalen Richtung eingesetzt ist. Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der unteren Stufe sind miteinander durch eine Blattfeder 111 verbunden, welche aus einem magnetischen Material hergestellt ist.
In dieser Struktur ist die Richtung des magnetischen Flusses, welcher durch die Erregerspule 14a erzeugt wird, zu der Richtung des magnetischen Flusses, welcher durch die Erregerspule 14b erzeugt wird, entgegengesetzt. Daher treten die Ströme eines magnetischen Flusses, welche von den Erregerspulen erzeugt werden, in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 in der gleichen Richtung hindurch, was dem magnetischen Fluss erlaubt, in dem magnetischen viskoelastischen elastomeren Element 13 effizient zu strömen.
11 ist eine Aufsicht eines Querschnitts eines Modifikationsbeispiels der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101, welche in 9 und 10 gezeigt ist. Eine aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101a dieses Modifikationsbeispiels unterscheidet sich von der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101 in den folgenden Punkten. Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der oberen Stufe sind miteinander durch ein Halterungselement 31 und ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element 13 verbunden, in welches das Halterungselement 31 in einer horizontalen Richtung eingesetzt ist. Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der mittleren Stufe sind miteinander durch eine Blattfeder 111 verbunden, welche aus einem magnetischen Material hergestellt ist. Der erste Erstreckungsteil 11b und der zweite Erstreckungsteil 12b in der unteren Stufe sind miteinander durch ein Halterungselement 31 und ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element 13 verbunden, in welches das Halterungselement 31 in einer horizontalen Richtung eingesetzt ist.
Vierte Ausführungsform
12 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 121 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden gleiche Elemente wie diejenige in der dritten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre detaillierten Beschreibungen werden weggelassen. Die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 121 unterscheidet sich von der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 101 gemäß der dritten Ausführungsform dadurch, dass die Erregerspule 14a und die Erregerspule 14b in einem zentralen Abschnitt der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 121 angeordnet sind, das heißt an dem äußeren Umfang der runden Säule 12a. Sie unterscheiden sich auch dadurch, dass das bewegbare Massenelement 16a und das bewegbare Massenelement 16b stattdessen an der äußeren Seite der aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 121 angeordnet sind, das heißt an einem inneren Umfang des hohlen kreisförmigen Zylinders 11a. Darüber hinaus weist das Gehäuse 21 Durchgangslöcher 21a und 21b in oberen und unteren Abschnitten des Gehäuses 21 auf, welche an einer Linie angeordnet sind, welche sich entlang einer axialen Richtung der runden Säule 12a erstreckt. Obere und untere Enden der runden Säule 12a erstrecken sich jeweils durch die Durchgangslöcher 21a und 21b zu der Außenseite des Gehäuses 21. Eine lineare Buchse 122 ist in jedem der Durchgangslöcher 21a und 21b angeordnet.
Fünfte Ausführungsform
13 ist eine Aufsicht eines Querschnitts einer aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 151 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden gleiche Elemente wie diejenigen in der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre detaillierten Beschreibungen werden weggelassen. Diese aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung 151 ist ein Beispiel für eine Verwendung als eine Vibrations-Isolations-Vorrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Gehäuse 21 ein Durchgangsloch 21c in einem oberen Abschnitt des Gehäuses 21, welcher an einer Linie angeordnet ist, welche sich entlang der axialen Richtung der runden Säule 12a erstreckt, und ein oberes Ende der runden Säule 12a auf, welche sich durch das Durchgangsloch 21a zu der Außenseite des Gehäuses 21 erstreckt. Das bewegbare Massenelement 16 ist nicht vorgesehen. Der zweite magnetische Kern 12 dient als ein bewegbares Massenelement. Das Referenzzeichen 152 zeigt eine lineare Buchse an. Ein Spitzenende der runden Säule 12a, welches sich außerhalb des Gehäuses 21 erstreckt, ist mit einem Vibrations-Isolations-Ziel (nicht gezeigt) verbunden, um eine Vibration zu isolieren.
Herstellungsverfahren
Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Mehrzahl von Beispielen eines Verfahrens zum Anordnen eines magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements 13 in den oben beschriebenen aktiven Vibrations-Regel-/Steuervorrichtungen beschrieben werden.
Ein erstes Verfahren ist es, das magnetische viskoelastische elastomere Element 13 getrennt herzustellen und es dann mit einem Halterungselement 31 zu verbinden. In diesem Verfahren ist es wichtig, dass magnetische viskoelastische elastomere Element 13 in Kontakt mit dem ersten magnetischen Kern 11 und dem zweiten magnetischen Kern 12 herzustellen. Das kommt daher, dass, falls ein Spalt erzeugt wird, ein magnetischer Fluss nicht effizient durch das magnetische viskoelastische elastomere Element 13 hindurch tritt.
Ein zweites Verfahren umfasst Vorbereiten einer Herstellungsvorrichtung 171, wie gezeigt in 14 (a), Applizieren eines Stroms durch eine Erregerspule 14, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, und Bilden von magnetischen viskoelastischen elastomeren Elementen 13, während das magnetische Feld erzeugt wird, um dadurch die magnetischen viskoelastischen elastomeren Elemente 13 herzustellen, deren magnetisches Material in der radialen Richtung ausgerichtet wird. Das zweite Verfahren bildet magnetische viskoelastische elastomere Elemente 13 integral mit dem ersten magnetischen Kern 11 und dem zweiten magnetischen Kern 12 ( 14 (b)).
Bezugszeichenliste

1: aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung
13: magnetisches viskoelastisches elastomeres Element
14, 14a, 14b: Erregerspule
17: bewegbarer Teil
21: Gehäuse
31: Halterungselement
11: erster magnetischer Kern (magnetisches Element)
12: zweiter magnetischer Kern (magnetisches Element)
111: Blattfeder (magnetisches Element)

Claims

Aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1), umfassend: ein Gehäuse (21); einen bewegbaren Teil (17), welcher wenigstens ein bewegbares Massenelement (16) umfasst; eine Erregerspule (14), welche ein magnetisches Feld mit einer Intensität erzeugt, welche einem an die Erregerspule (14) gelieferten Strom entspricht; ein magnetisches viskoelastisches elastomeres Element (13), dessen viskoelastische Eigenschaft sich im Einklang mit einer Größe des magnetischen Feldes ändert, welches durch die Erregerspule (14) erzeugt wird; und ein Halterungselement (31), welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wobei das Gehäuse (21) und der bewegbare Teil (17) miteinander durch sowohl das magnetische viskoelastische elastomere Element (13) als auch durch das Halterungselement (31) elastisch verbunden sind, wobei die aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1) ferner eine Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) aufweist, welche einen ringförmigen, geschlossenen magnetischen Kreislauf bilden, durch welchen das durch die Erregerspule (14) erzeugte magnetische Feld tritt, wobei der bewegbare Teil (17) wenigstens eines aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) umfasst, und wobei das magnetische viskoelastische elastomere Element (13) angeordnet ist, um das wenigstens eine aus der Mehrzahl von in dem bewegbaren Teil (17) enthaltenden magnetischen Elementen (11, 12) mit einem anderen aus der Mehrzahl von magnetischen Elementen (11, 12) zu verbinden, um den geschlossenen magnetischen Kreislauf zu bilden.
Aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Halterungselement (31) eine größere Breite in einer Richtung aufweist, entlang welcher das Gehäuse (21) und der bewegbare Teil (17) miteinander verbunden sind, als eine Breite des magnetischen viskoelastischen elastomeren Elements (13) in der Richtung, entlang welcher das Gehäuse (21) und der bewegbare Teil (17) miteinander verbunden sind.
Aktive Vibrations-Regel-/Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Halterungselement (31) in das magnetische viskoelastische elastomere Element (13) eingesetzt ist.