DE69222122T2

DE69222122T2 - Schwingungsregelsystem

Info

Publication number: DE69222122T2
Application number: DE69222122T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Kobayashi; Hidetaka Ozawa; Masaki Ueyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: EP0545264A1; DE69222122D1; EP0545264B1; US5275388A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schwingungssteuer-/-regelsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Herkömmlicherweise wurde ein Schwingungssteuer-/-regelsystem dieser Art beispielsweise durch die japanischen Provisional Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 59-23139 und 59-65640 vorgeschlagen, welches eine Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe mit einem elektrostriktiven Element aufweist, das quer zu einem Schwingungsübertragungsweg angeordnet ist und an welches Spannung angelegt wird, die sich synchron mit einem Wiederholungszyklus von Schwingungen verändert, die über den weg übertragen werden, um dadurch die Schwingungen zu absorbieren, indem eine elektrostriktive Last des elektrostriktiven Elements bewirkt wird.
Jedoch kann nach diesem Stand der Technik das elektrostriktive Element per se durch die Last sehr leicht angegriffen oder auch zerbrochen werden. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe derart ausgeführt, daß ein Paar Platten auf beiden Seiten des elektrostriktiven Elements angeordnet ist und die Platten mittels eines Bolzens festgehalten sind, um eine Druckkraft (d.h. eine Axialspannung des Bolzens) auf das Element auszuüben. Jedoch leidet die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe mit diesem Aufbau an dem Problem, daß wiederholt eine Last mit einer oszillierenden Verlagerung des elektrostriktiven Elements auf den Bolzen angelegt wird, so daß sich der Bolzen lösen kann oder durch Ermüdung brüchig werden kann, was es für die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe schwierig oder sogar unmöglich macht, die Schwingungsguelle zu halten. Auf der anderen Seite kann, wenn die Axialspannung des Bolzens zu schwach ist, das elektrostriktive Element ein Abblättern erfahren und die Baugruppe kann folglich brechen, was es unmöglich macht, die Schwingungsquelle zu halten, wogegen, wenn die Axialspannung des Bolzens zu stark ist, die Verlagerung des Elements durch die Axialspannung des Bolzens begrenzt ist, was eine positive und genaue Schwingungsübertragungssteuerung/-regelung von der Schwingungsquelle zu der Basis, an der die Schwingungsquelle gehalten ist, verhindert.
Aus dem Dokument GB-A-2222657 ist ein Schwingungssteuer-/- regelsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Die Schwingungsquelle ist von einer Basis gehalten, wobei eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe dazwischen angeordnet ist. Die Baugruppe umfaßt einen Zwischenkörper, der durch ein elastisches Element von der Basis gehalten ist. Zwischen der oberen Fläche des Zwischenkörpers und der innenseitigen horizontalen Fläche einer tassenförmigen Struktur sind zwei Paare konstriktiver Antriebselemente angeordnet. Auf ähnliche Weise sind zwischen jeder der vier Kanten des Zwischenkörpers und der entsprechenden Fläche der Struktur vier Paare von konstriktiven Antriebselementen angeordnet. Ferner sind zwischen der untersten Fläche des Zwischenkörpers und den entsprechenden unteren Teilen der Struktur zwei Paare von konstriktiven Antriebselementen angeordnet. Mehrere Spannbolzen sind in die Struktur eingebaut, um die jeweiligen Antriebselemente vorzuspannen, wobei der Bolzen durch ein Loch in dem Zwischenkörper tritt.
Diese Struktur der bekannten Schwingungsbaugruppe ist kompliziert und erfordert einen relativ großen Montageraum. Im Falle, daß eines der Antriebselemente bricht, besteht die Gefahr, daß das gesamte System ausfällt.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Schwingungssteuer-/- regelsystem mit vereinfachtem, kompaktem Aufbau mit verbesserter Betriebssicherheit bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Schwingungssteuer-/-regelsystem bereitzustellen, das eine Schwingungsquelle auf eine derart sichere Weise halten kann, daß verhindert wird, daß die Schwingungsquelle ausfällt und daß die Schwingungsübertragung von der Schwingungsquelle zu der Basis auf positive und genaue Weise steuern/regeln kann.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Schwingungssteuer-/-regelsystem bereitzustellen, das eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe mit vereinfachtem Aufbau aufweist, der eine Verlagerung ihrer Antriebselemente durch einen erhöhten Hub ermöglicht.
Um die vorstehenden Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Schwingungssteuer-/-regelsystem zum Steuern/Regeln einer Schwingungsübertragung von einer Schwingungsquelle zu einer Basis vor, umfassend: eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe mit an der Schwingungsquelle befestigten Haltemitteln, ein Paar Antriebselemente, die in entgegengesetzten Richtungen und um im wesentlichen den gleichen Betrag in Antwort auf wenigstens ein den Schwingungen von der Schwingungsquelle entsprechendes Steuersignal verformbar oder verlagerbar sind, Befestigungsmittel, die die Haltemittel und die Antriebselemente zusammen sichern sowie Steuer-/-regelmittel zum Liefern des Steuersignals an die Antriebselemente. Das Schwingungssteuer-/-regelsystem gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Antriebselementen die Haltemittel zwischen sich hält, wobei eines der Antriebselemente zwischen den Haltemitteln und der Basis angeordnet ist; und dadurch, daß sich die Befestigungsmittel durch die Antriebselemente und die Haltemittel zu der Basis von der Seite des anderen Antriebselements erstrecken, die nicht zwischen den Haltemitteln und der Basis angeordnet ist, um die Antriebselemente und die Haltemittel an der Basis zu sichern.
Die beanspruchte Anordnung ist Sandwich-formig und deshalb kompakt und robust, wobei sich die Befestigungsmittel durch alle ihre Elemente erstrecken, um sie direkt an der Basis zu fixieren, um die Antriebselemente und die Haltemittel zusammen zu befestigen. Selbst wenn eines der Antriebselemente bricht, wird die gesamte Anordnung durch den einzigen Bolzen zusammengehalten.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfassen die Antriebselemente jeweils ein magnetostriktives Element, eine um das magnetostriktive Element gewickelte Spule sowie einen das magnetostriktive Element in ein Vormagnetisierungsfeld setzenden Permanentmagneten, wobei die Wicklungsrichtung der Spule eines der Antriebselemente entgegengesetzt zu der Wicklungsrichtung der Spule des anderen Antriebselements ist, wobei die Richtung des von dem Permanentmagneten des einen Antriebselements erzeugten Vormagnetisierungsfeldes mit der des von dem Permanentmagneten des anderen Antriebselements erzeugten Vormagnetisierunggsfelds identisch ist, wobei die Steuer-/Regelmittel die Spulen mit Steuerströmen versorgen, welche im wesentlichen die gleiche Größe wie die des wenigstens einen Steuersignals aufweisen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfassen die Antriebselemente jeweils ein magnetostriktives Element, eine um das magnetostriktive Elemente gewickelte Spule sowie einen Permanentmagneten, der das magnetostriktive Element in ein Vormagnetisierungsfeld setzt, wobei die Wicklungsrichtung der Spule eines der Antriebselemente mit der Wicklungsrichtung der Spule des anderen Antriebselements identisch ist, wobei die Richtung des von dem Permanentmagneten des einen Antriebselements erzeugten Vormagnetisierungsfeldes entgegengesetzt zu der des von dem Permanentmagneten des anderen Antriebselements erzeugten Vormagnetisierungsfeldes ist, wobei die Steuer-/Regelmittel die Spulen mit Steuerströmen versorgen, welche im wesentlichen die gleiche Größe wie das wenigstens eine Steuersignal aufweisen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Antriebselemente jeweils ein elektrostriktives Element, wobei das elektrostriktive Element mit einer Steuerspannung wie das wenigstens eine Steuersignal versorgt wird, wobei die an eines der elektrostriktiven Elemente angelegte Steuerspannung den gleichen absoluten Wert und die entgegengesetzte Phase aufweist wie die auf das andere elektrostriktive Element angelegte Steuerspannung, wobei die Steuer-/Regelmittel vorher eine Vorbelastung auf jedes der elektrostriktiven Elemente ausüben, bevor diesen die Steuerspannung geliefert wird.
Bevorzugt ist das elektrostriktive Element aus einem Laminat von elektrostriktiven Elementen gebildet.
Bei einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfassen die Antriebselemente jeweils ein negativmagnetostriktives Element mit einer Charakteristik, daß es sich zusammenzieht, wenn es in ein Magnetfeld gesetzt wird, ein Paar magnetischer Elemente, die das negativmagnetostriktive Element zwischen sich halten, sowie eine um das negativ-magnetostriktive Element gewickelte Spule, wobei die Steuer-/Regelmittel die Spulen getrennt voneinander mit jeweiligen Steuerströmen versorgen wie das wenigstens eine Steuersignal.
Vorzugsweise werden die Spulen pro Zyklus einer Wellenform der Schwingungen von der Schwingungsquelle wechselweise mit den jeweiligen Steuerströmen versorgt.
Noch bevorzugter ist eines der magnetischen Elemente von einem Teil der Haltemittel gebildet.
Ferner bevorzugt ist eines der magnetischen Elemente von einem Teil der Basis gebildet.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 13 definiert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen 9 bis 12 und 14 bis 17 beschrieben.
Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen einleuchtender.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Längsquerschnittansicht, die eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Figur 2 ist eine perspektivische, schematische Explosionsansicht, die das Schwingungssteuer-/-regelsystem zeigt und zweckmäßig ist, eine Art der Verbindung zwischen um ein Paar von magnetostriktiven Elementen gewickelten Spulen und einer Energieversorgung zu erklären;
Figur 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Energieversorgung und eine Steuer-/Regeleinrichtung zeigt;
Figuren 4a bis 4e bilden zusammengefaßt ein Zeitdiagramm, in welchem:
Figur 4a eine Wellenform einer Schwingung eines Motors zeigt, die auf die Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform übertragen wird;
Figur 4b eine Wellenform eines der Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe zugeführten Steuerstroms zeigt;
Figur 4c eine Veränderung in der durch die Schwingungssteuer- /-regelbaugruppe erzeugten Intensität des magnetischen Feldes zeigt;
Figur 4d eine Veränderung in der magnetischen Flußdichte des Magnetfeldes zeigt; und
Figur 4e eine Art der Verlagerung eines Paar von Antriebselementen der Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe zeigt;
Figuren 5a bis 5e sind Diagramme, die zur Beschreibung einer Betriebsart der in Figur 1 gezeigten Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe zweckmäßig sind;
Figur 6 ist ein weiteres Diagramm, das zur Erklärung der Betriebsweise der in Figur 1 gezeigten Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe zweckmäßig ist;
Figuren 7a bis 7e bilden zusammengefaßt ein Zeitdiagramm, in welchem:
Figur 7a eine Wellenform einer Schwingung eines Motors zeigt, die auf die Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/-regelsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung übertragen wird;
Figur 7b eine Wellenform eines der Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe zugeführten Steuerstroms zeigt;
Figur 7c eine Veränderung in der Intensität des durch die Schwingungssteuer-/-regelgruppe erzeugten Magnet feldes zeigt;
Figur 7d eine Veränderung in der magnetischen Flußdichte des Magnetfeldes zeigt; und
Figur 7e Arten der Verlagerung eines Paars von Antriebselementen der Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe zeigt;
Figur 8 ist eine Längsquerschnittansicht, die eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Figur 9 ist eine Schaltungsanordnung, die eine Steuer- /Regelschaltung für elektrische Ladung und eine Steuer- /Regeleinrichtung zeigt, die in der Schwingungsssteuer-/- regelbaugruppe gemäß der dritten Ausführungsform verwendet werden;
Figuren 10a bis 10d bilden zusammengefaßt ein Zeitdiagramm, in dem:
Figur 10a eine Wellenform einer Schwingung eines Motors zeigt, die zu der Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe gemäß der dritten Ausführungsform übertragen ist;
Figur 10b eine Wellenform einer an die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe angelegten Steuerspannung zeigt;
Figur 10c eine Veränderung in der elektrischen Ladung zeigt, die in der Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe gespeichert ist;
Figur 11d zeigt Arten der Verlagerung eines Paars von Antriebselementen der Schwingungs-/Steuerregelbaugruppe;
Figur 11 ist eine Längsquerschnittsansicht, die eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Figur 12 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Energieversorgung zum Liefern eines Steuerstroms an die Spulen, die in Figur 11 erscheinen, zeigt sowie eine elektronische Steuer-/Regeleinheit zum Steuern/Regeln der Zufuhr des Steuerstroms zu den Spulen;
Figuren 13a und 13b bilden zusammengefaßt ein Zeitdiagramm, in welchem:
Figur 13a eine Wellenform eines Steuerstroms zeigt, der einer der in Figur 11 erscheinenden Spulen zugeführt ist; und
Figur 13b eine Wellenform eines Steuerstroms zeigt, der der anderen in Figur 11 erscheinenden Spulen zugeführt ist;
Figuren 14a und 14b bilden zusammengesetzt ein Zeitdiagramm, in welchem:
Figur 14a Veränderungen bei einer durch die Spulen in Figur 11 erzeugten magnetischen Flußdichte zeigt; und
Figur 14b eine Verlagerung der Antriebselemente zeigt, die negativ-magnetostriktive Elemente umfassen;
Figuren 15a bis ise sind Diagramme, die jenen in Figuren 5a bis 5e ähnlich sind, die zur Erklärung einer Betriebsweise der in Figur 11 gezeigten Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe zweckmäßig sind;
Figur 16 ist eine Längsquerschnittsansicht, die eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe gemäß einer ersten Abänderung der vierten Ausführungsform zeigt;
Figur 17 ist eine Längsquerschnittsansicht, die eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe gemäß einer zweiten Abänderung der vierten Ausführungsform zeigt; und
Figur 18 ist eine schematische, fragmentarische Ansicht, die ein Fahrzeug mit Eigenantrieb zeigt, das ein erfindungsgemäßes Schwingungssteuer-/-regelsystem als aktives Schwingungssteuer-/-regelsystem vereinigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf Zeichnungen, die ihre Ausführungsformen zeigen, beschrieben.
Wendet man sich zuerst Figur 1 zu, ist dort eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Schwingungssteuer-/-regelsystem ist in einem Fahrzeug mit Eigenantrieb zum Steuern/Regeln von Schwingungen von einem Fahrzeugmotor zu einem Fahrwerk des Fahrzeuges verwendet. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 die Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe in Form einer Motoraufhängung, die einen Motor, nicht gezeigt, auf einem Fahrwerk eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb hält, an welchem der Motor angebracht ist. Die Motoraufhängung steuert/regelt die Schwingungsübertragung von dem Motor auf das Fahrwerk.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfaßt die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe 1 ein Paar oberer und unterer Antriebselemente 2, 3, die sich derart ausdehnen und zusammenziehen, daß, wenn sich eines von ihnen ausdehnt, sich das andere gleichzeitig im gleichen Ausmaß zusammenzieht wie das erstere in Antwort auf ein Steuersignal, das von einem externen Steuer-/- regelmittel zugeführt wird, welches auf Schwingungen von dem Motor anspricht und, wenn sich das erstere zusammenzieht, sich das letztere gleichzeitig im gleichen Ausmaße ausdehnt wie das erstere. Die Antriebselemente 2, 3 sind derart angeordnet, daß sie zwischen sich einen Arm (Haltemittel) 4 halten, der zum Halten des Motors an dem Motor befestigt ist, und das untere Antriebselement 3 ist zwischen dem Arm 4 und einer Basis 5 angeordnet, die an dem Fahrzeugfahrwerk befestigt ist. Die oberen und unteren Antriebselemente 2, 3 und der Arm 4 sind durch einen Bolzen (Befestigungsmittel) 6 an der Basis 5 gesichert, der sich durch die Antriebselemente 2, 3 und den Arm 4 erstreckt. Ein gewölbtes Element 7 ist zwischen dem Kopf des Bolzens 6 und einer oberen Endfläche des oberen Antriebselements 2 angeordnet, um zu ermöglichen, daß Druck gleichmäßig auf die obere Endfläche des oberen Antriebselements 2 ausgeübt wird. Das gewölbte Element 7 ist durch den Kopf des Bolzens 6 nach unten gedrückt, um eine Druckkraft auf die oberen und unteren Antriebselemente auszuüben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das untere Antriebselement 3, das sich zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 befindet, derart gesteuert/geregelt, daß es sich phasengleich mit der Schwingung des Motors ausdehnt und zusammenzieht. Noch genauer, wenn der Arm 4 nach oben verlagert wird, um den Abstand zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 aufgrund der Motorschwingung zu erhöhen, dehnt sich das untere Antriebselement 3 aus, wogegen es sich zusammenzieht, wenn der Arm 4 nach unten verlagert wird, um den Abstand zu vermindern.
Die oberen und unteren Antriebselemente 2, 3 umfassen magnetostriktive Elemente 21, 31, Spulen 22, 32, die um die Elemente 21, 31 gewickelt sind, Permanentmagnete 23, 33, die die Elemente 21, 31 in Vormagnetisierungsfelder setzen sowie obere Gehäuse und untere Gehäuse 24, 34, 25, 35, die zusammenwirkend Magnetkreise bilden. Die Wicklungsrichtung der Spule 22 des oberen Antriebselements 2 ist entgegengesetzt zu derjenigen der Spule 32 des unteren Antriebselements 3, wie in Figur 2 gezeigt. Die durch die Permanentmagnete 23, 33 erzeugten Vormagnetisierungsfelder weisen die gleiche Richtung und Intensität auf. Die Intensität der Vormagnetisierungsfelder ist auf einen derartigen Wert eingestellt, um zu bewirken, daß die magnetostriktiven Elemente 21, 31 um etwa die Hälfte der maximalen elastischen Verformung (die maximale Dehnung) der Elemente 21, 31 elastisch verformt werden. Somit können die magnetostriktiven Elemente 21, 31 aus Bezugspositionen gedehnt oder kontrahiert werden, bezüglich welcher sie normalerweise durch die Vormagnetisierungsfelder, die durch die Permanentmagneten 23, 33 erzeugt sind, elastisch verformt sind.
Die Spulen 22, 32 der oberen und unteren Antriebselemente 2, 3 mit der vorstehenden Konstruktion werden von einer gemeinsamen Energieversorgung 8 mit Steuerströmen (Figur 4b) gespeist, die im wesentlichen die gleiche Wellenform wie die der Motorschwingung (Figur 4a) aufweisen, um Magnetfelder zu erzeugen, die die gleiche Intensität entsprechend der Steuerströme aufweisen, die ihnen zugeführt werden, sowie entgegengesetzte Richtungen, wodurch die magnetostriktiven Elemente 21, 31 um das gleiche Maß von den vorstehend erwähnten Bezugspositionen in entgegengesetzter Weise verlagert werden, d.h. eines dehnt sich aus, wenn sich das andere zusammenzieht, während sich das erstere zusammenzieht, wenn sich das letztere ausdehnt. In diesem Zusammenhang wird in der gesamten Beschreibung die Verlagerung der magnetostriktiven Elemente 21, 31 in eine Richtung, die sich von den jeweiligen Bezugspositionen ausdehnt, als positive Verlagerung definiert, wogegen die Verlagerung derselben in eine Richtung, die sich von den jeweiligen Bezugspositionen zusammenzieht, als negative Verlagerung definiert wird.
Die Energieversorgung 8 wird von einer Steuer- /Regeleinrichtung 9 gesteuert/geregelt, um die Steuerströme (Figur 4b) den Spulen 22, 32 mit im wesentlichen der gleichen Wellenform wie die Motorschwingung (Figur 4a) zuzuführen. Die Steuer-/Regeleinrichtung ist mit ersten und zweiten Vergleichsschaltungen 91, 92, die in Figur 3 gezeigt sind, versehen, auf welche nachfolgend Bezug genommen wird.
Wie in Figur 3 gezeigt, umfaßt die Energieversorgung 8 erste und zweite Energieversorgungsschaltungen 81, 82 sowie externe Anschlüsse 8a bis 8n. Die erste Energieversorgungsschaltung 81 ist aus vier Schalttransistoren T&sub1; bis T&sub4; gebildet. Sourcen des Transistors T&sub1; und des Transistors T&sub3; sind bei der Verbindung C&sub1; miteinander verbunden, die ihrerseits über den externen Anschluß 8a mit der positiven Seite einer Speicherbattene, nicht gezeigt, verbunden ist, die an dem Fahrzeug angebracht ist. Drainanschlüsse des Transistors T&sub2; und des Transistors T&sub4; sind bei einer Verbindung C&sub2; miteinander verbunden, die ihrerseits über den externen Anschluß 8d geerdet ist. Ein Drainanschluß des Transistors T&sub1; und eine Source des Transistors T&sub4; sind miteinander bei einer Verbindung C&sub3; verbunden, während ein Drainanschluß des Transistors T&sub3; und eine Source des Transistors T&sub2; bei einer Verbindung C&sub4; verbunden sind. Die Verbindungen C&sub3; und C&sub4; sind mit einem Ende bzw. dem anderen Ende der Spule 22 des oberen Antriebselements 2 verbunden. Eine Magnetfluß-Erfassungsspule 26 ist in der gleichen Richtung um das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 gewickelt wie die Spule 22 zum Erfassen des durch die Spule 22 erzeugten Magnetflusses. Ein Ende der Erfassungsspule 21 ist geerdet, während das andere Ende derselben mit dem externen Anschluß 8e verbunden ist. Gates der Transistoren T&sub1; und T&sub2; sind mit den externen Anschlüssen 8b bzw. 8f verbunden, die ihrerseits über eine Leitung h&sub1;, eine Leitung h&sub3; sowie eine Ausgangsschaltung, nicht gezeigt, der Steuer- /Regeleinrichtung 9 bzw. über eine Leitung h&sub2;, die Leitung h&sub3; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Ausgangsanschluß 91a der ersten Vergleichsschaltung 91 verbunden sind. Gates der Transistoren T&sub3; und T&sub4; sind mit den externen Anschlüssen 8g bzw. 8c verbunden, die ihrerseits über eine Leitung h&sub4;, eine Leitung h&sub6; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 bzw. über eine Leitung h&sub5;, die Leitung h&sub6; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Ausgangsanschluß 91b der ersten Vergleichsschaltung 91 verbunden sind. Der externe Anschluß 8e ist über eine Leitung h&sub7; und eine Eingangsschaltung, nicht gezeigt, der Steuer- /Regeleinrichtung 9 mit einem Eingangsanschluß 91c der Vergleichsschaltung 91 verbunden.
Die zweite Energieversorgungsschaltung 82 weist einen dem Aufbau der ersten Energieversorgungsschaltung 81 ähnlichen Aufbau auf. Noch genauer weist sie vier Schalttransistoren T&sub1;' bis T&sub4;' auf, die miteinander auf die gleiche Weise wie jene der ersten Energieversorgungsschaltung 81 verbunden sind. Sie weist eine Verbindung C&sub1;' auf, die mit der positiven Seite der Speicherbattene des Fahrzeuges über den externen Anschluß 8h verbunden ist sowie eine Verbindung C&sub2;', die über den externen Anschluß 8k geerdet ist. Sie weist auch Verbindungen C&sub3;' und C&sub4;' auf, die mit einem Ende bzw. dem anderen Ende der Spule 32 des unteren Antriebselements 3 verbunden sind. Eine Magnetflußerfassungsspule 36 ist ebenfalls in der gleichen Richtung wie die Spule 32 um das magnetostriktive Element 31 gewickelt, um den durch die Spule 32 erzeugten Magnetfluß zu erfassen. Ein Ende der Erfassungsspule 36 ist geerdet und ihr anderes Ende ist mit dem externen Anschluß 81 verbunden. Gates der Transistoren T&sub1;' und T&sub2;' sind mit den externen Anschlüssen 8i bzw. 8m verbunden, die ihrerseits über eine Leitung h&sub8;, eine Leitung h&sub1;&sub0; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 bzw. über eine Leitung h&sub9;, die Leitung h&sub1;&sub0; und die Ausgangsschalung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Ausgangsanschluß 92a der zweiten Vergleichsschaltung 92 verbunden sind. Gates der Transistoren T&sub3; und T&sub4; sind mit den externen Anschlüssen 8n bzw. 8j verbunden, die ihrerseits über eine Leitung h&sub1;&sub1;, eine Leitung h&sub1;&sub3; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 bzw. über eine Leitung h&sub1;&sub2;, die Leitung h&sub1;&sub3; und die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Ausgangsanschluß 92b der zweiten Vergleichsschaltung 92 verbunden sind. Der externe Anschluß 81 ist über eine Leitung h&sub1;&sub4; und die Eingangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Eingangsanschluß 92c der zweiten Vergleichsschaltung 92 verbunden.
Die ersten und zweiten Vergleichsschaltungen 91 und 92 weisen Eingangsanschlüsse 91d und 92d auf, mittels welcher ein Referenzsignal, das die mit der Rotation des Motors synchrone Wellenform der Motorschwingung (Figur 4a) anzeigt, über die Ausgangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 den Vergleichsschaltungen 91, 92 zugeführt wird. Auf das Referenzsignal ansprechend geben die Vergleichsschaltungen 91 und 92 Ein-Aus-Steuersignale auf die folgende Art und Weise aus: Da die magnetostriktiven Elemente 21, 31 von ihren jeweiligen Referenzpositionen um Beträge proportional zu den durch die Spulen 22, 32 erzeugten Magnetflüsse verlagert sind, werden die Magnetflüsse auf Basis des induzierten Stroms berechnet, der durch die Erfassungsspulen 26, 36 fließt, und dann werden die Phase und Amplitude jedes der Steuerströme (Figur 4b) auf Basis der so berechneten Magnetflüsse mit der Phase und Amplitude des Referenzsignals verglichen, wobei die Ein-Aus-Impulssignale von den Vergleichsschaltungen 91 und 92 über die Ausgangsanschlüsse 91a, 91b, 92a, 92b zugeführt werden und eine Pulsbreiten- Modulation (PWM)-Steuerung/Regelung wird durch die Transistoren T&sub1; bis T&sub4; und T&sub1;' bis T&sub4;' entsprechend der Impulsbreiten der Ein-Aus-Impulssignale bewirkt, um die Wellenformen der Steuerströme an die Wellenform der Referenzsignale anzugleichen. Mit anderen Worten, wenn die Impulsdauer jedes der Impulssignale von den Ausgangsanschlüssen 91a, 92b der Vergleichschaltungen 91, 92 zunimmt, nimmt der Betrag eines entsprechenden elektrischen Stroms, der von den Verbindungen C&sub3;, C&sub3;' zu den Verbindungen C&sub4;, C&sub4;' fließt, zu, wodurch die Beträge der elektrischen Ströme, die durch die Spulen 22, 32 fließen, zunehmen, wogegen, wenn die Impulsdauer jedes der Impulssignale von den Ausgangsanschlüssen von den Ausgangsanschlüssen 91b, 92b zunimmt, der Betrag des entsprechenden elektrischen Stroms, der von den Verbindungen C&sub4;, C&sub4;' zu den Verbindungen C&sub3;, C&sub3;' fließt, zunimmt, wodurch die Beträge der elektrischen Ströme, die durch die Spulen 22, 32 fließen, abnehmen.
Somit bewirken die Transistoren T&sub1; bis T&sub4; und T&sub1;' bis T&sub4;' der Energieversorgungsschaltungen 81, 82 eine PWM Steuerung/Regelung in Antwort auf die Ein-Aus-Impulssignale aus den Vergleichsschaltungen 91, 92, um die Steuerströme (Figur 4b) mit im wesentlichen der gleichen Wellenform wie diejenige der Motorschwingung von den Energieversorgungsschaltungen 81, 82 den Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 zu liefern.
Die Erfindung ist somit in der ersten Ausführungsform derart ausgeführt, daß die Steuerströme, die der Motorschwingung entsprechen, den Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 zugeführt werden, wodurch bewirkt wird, daß sich das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 mit entgegengesetzter Phase, jedoch mit der gleichen Amplitude mit der Wellenform der Motorschwingung ausdehnt und zusammenzieht und daß zur gleichen Zeit bewirkt wird, daß sich das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 mit der gleichen Phase und mit der gleichen Amplitude wie die Wellenform der Motorschwingung ausdehnt und zusammenzieht.
Nachfolgend wird der Betrieb des Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben:
Wenn das Referenzsignal, daß eine Wellenform aufweist, die die Wellenform der Motorschwingung (Figur 4a) anzeigt, durch die Eingangsanschlüsse 91d, 92d den Vergleichsschaltungen 91, 92 der Steuer-/Regeleinrichtung 9 zugeführt wird, wird die vorstehend erwähnte PWM-Steuerung/Regelung bewirkt, um die Steuerströme mit einer Wellenform, die im wesentlichen mit derjenigen der Motorschwingung (Figur 4b) identisch ist, den Spulen 22, 32 der oberen bzw. unteren Antriebselemente 2, 3 von den Energieversorgungsschaltungen 82, 81 zuzuführen.
Wenn die Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 durch diese Steuerströme, die im wesentlichen identisch sind, erregt werden, verändert sich das durch die Spule 22 des oberen Antriebselements 2 erzeugte Magnetfeld wie durch die gestrichelte Linie in Figur 4c gezeigt mit Bezug auf das Vormagnetisierungsfeld, das durch den Permanentmagneten 23 erzeugt wird, wogegen das durch die Spule 32 des unteren Antriebselements 3 erzeugte Magnetfeld, die um das magnetostriktive Element 31 in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der Spule 22 gewickelt ist, sich wie durch die durchgezogene Linie in Figur 4c gezeigt mit Bezug auf das Vormagnetisierungsfeld verändert, das durch den Permanentmagneten 33 erzeugt wird. Folglich verändert sich die magnetische Flußdichte in der Nähe der Spule 22 und die in der Nähe der Spule 32, wie durch die gestrichelte Linie bzw. die durchgezogene Linie in Figur 4d gezeigt.
Da sich die durch die Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 erzeugten Magnetfelder auf die vorstehend erwähnte Weise ändern, dehnt sich das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 aus und zieht sich zusammen phasenentgegengesetzt und mit der gleichen Amplitude wie das Steuersignal, das der Spule 22 zugeführt wird, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 4e gezeigt, wogegen sich das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 dehnt und zusammenzieht phasengleich und mit der gleichen Amplitude wie das Steuersignal, das der Spule 32 zugeführt wird, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 4e gezeigt. D.h., das zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 angeordnete magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 dehnt sich und zieht sich zusammen in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag wie die Verlagerung des Arms 41 die durch die Motorschwingung verursacht wird, wogegen sich das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 in entgegengesetzter Weise zu der des magnetostriktiven Elements 31 des unteren Antriebselements 3 dehnt und zusammenzieht.
Das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 dehnt sich und zieht sich zusammen in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag wie die Verlagerung des Arms 4, die durch die Motorschwingung verursacht wird, mit anderen Worten dehnt sich das magnetostriktive Element 31 aus, wenn der Abstand zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 aufgrund einer Aufwärtsverlagerung des Arms 4 zunimmt und das Element 31 zieht sich zusammen, wenn sich der vorstehende Abstand aufgrund der Abwärtsverlagerung des Arms 4 (Figuren 5a bis Se und Figur 6) vermindert, um die Größe des unteren Antriebselements 3 zu verändern, d.h. den Abstand zwischen der unteren Endfläche des unteren Gehäuses 35 und der oberen Endfläche des oberen Gehäuses 34, was verhindert, daß die Motorschwingung von dem an dem Motor (Schwingungsquelle) befestigten Arm 4 (Haltemittel) zu der an dem Fahrwerk des Fahrzeugs befestigten Basis 5 übertragen wird.
Das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 und das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 dehnen sich und ziehen sich ferner zusammen auf entgegengsetzte Weise und um das gleiche Ausmaß, um die Ausdehnung und Kontraktion ihrer Gegenstücke auszugleichen. D.h., wenn sich das magnetostriktive Element 31 ausdehnt, zieht sich das magnetostriktive Element 21 in einem Maß zusammen, das dem Maß der Ausdehnung des Elements 31 gleichkommt, wogegen sich das letztere Element 21 in einem Maß ausdehnt, das dem Maß der Kontraktion des ersteren Elements 31 gleichkommt (Figuren 5a bis 5e und Figur 6). Als Folge nimmt die Gesamtlänge L der drei Elemente, d.h. der Antriebselemente 2, 3 und des Arms 4, immer den gleichen Wert an, was verhindert, daß die gewölbte Feder 7 und der Bolzen 6 einer wiederholten Lastanlegung ausgesetzt sind. Deshalb ist es möglich, ein Lockerwerden des Bolzens 6 oder seinen Bruch aufgrund von Ermüdung zu verhindern, seine Lebensdauer zu verlängern und den Motor (Schwingungsquelle) folglich an dem Fahrwerk des Fahrzeugs bestimmt zu halten. Die Befestigungskraft des Bolzens 6 wird als eine Druckkraft über das gewölbte Element 7 auf die magnetostriktiven Elemente 21, 31 ausgeübt. Da die vorstehend erwähnte Gesamtlänge L konstant ist, ist die Befestigungskraft des Bolzens 6 ebenfalls konstant, was verhindert, daß die Verlagerung der magnetostriktiven Elemente 21, 31 durch die Druckkraft eingeschränkt ist, so daß die magnetostriktiven Elemente 21, 31 der Antriebselemente 2, 3 sich ausdehnen und zusammenziehen können, ohne durch die Druckkraft in Antwort auf die Steuerströme, die den Spulen 22, 32 zugeführt werden, nachteilig beeinflußt zu sein. Dies ermöglicht eine positive und genaue Steuerung/Regelung der Übertragung der Motorschwingung von dem Arm 4 auf die Basis 5.
Da ferner die Druckkraft, die von der Befestigungskraft des Bolzens erhalten wird, auf die magnetostriktiven Elemente 21, 31 der Antriebselemente 2, 3 wirkt, wirkt keine Zugkraft auf die Elemente 21, 31, so daß ein Abblättern oder ein Bruch der Elemente 21, 31 verhindert wird, was die Lebensdauer der Elemente 21, 31 verlängert.
Obwohl die oben beschriebene erste Ausführungsform die in der Steuer-/Regeleinrichtung 9 vorgesehenen ersten und zweiten Vergleichsschaltungen 91, 92 verwendet, ist dies nicht beschränkend, es können jedoch erste und zweite adaptive Steuer-/Regelmittel verwendet werden, die Magnetflüsse von induzierten Strömen berechnen, die durch die Erfassungsspulen 26, 36 fließen, und kontinuierlich Abweichungen in der Phase und Amplitude zwischen der Verlagerung des Arms 4 und der Verlagerung der magnetostriktiven Elemente 21, 31 auf Basis der berechneten Magnetflüsse und des Referenzsignals erfassen, das durch die Eingangsanschlüsse 91d, 92d zugeführt wird, und eine Wellenform aufweisen, die für die Wellenform der Motorschwingung repräsentativ ist, worauf Ein-Aus- Impulssignale über die Ausgangsanschlüsse 91a, 91b, 92a, 92b den Energieversorgungsschaltungen 81, 82 zugeführt werden, um die vorstehenden Abweichungen zu minimieren. Auch in diesem Fall bewirken die Transistoren T&sub1; bis T&sub4; und T&sub1;' bis T&sub4;' der Energieversorgungsschaltungen 81, 82 eine PWM- Steuerung/Regelung gemäß der Impulsbreite oder -dauer der Ein-Aus-Impulssignale, wodurch sich das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 ausdehnt und zusammenzieht phasenentgegengesetzt und mit der gleichen Amplitude mit der Wellenform der Motorschwingung (d.h. der Wellenform der Verlagerung des Arms 4, die durch die Motorschwingung verursacht ist) und zur gleichen Zeit zieht sich das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 zusammen und dehnt sich aus phasengleich und mit der gleichen Amplitude wie die Wellenform der Motorschwingung.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Figuren 7a bis 7e beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform darin, daß die Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 in der gleichen Richtung um die magnetostriktiven Elemente 21, 31 gewickelt sind, die Vormagnetisierungsfelder jedoch durch die Permanentmagneten 23, 33 in Richtungen entgegengesetzt zueinander (Figur 7c) erzeugt werden und zur gleichen Zeit Steuerströme mit im wesentlichen der gleichen Wellenform (Figur 7b), ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform von den Energieversorgungsschaltungen 81, 82 den Spulen 22, 32 zugeführt werden. In diesem Zusammenhang weisen die magnetostriktiven Elemente eine Charakteristik auf, daß der Betrag der Verlagerung der Elemente von dem absoluten Wert der Intensität eines Magnetfeldes abhängt, in welches es gesetzt ist, jedoch nicht von der Richtung des Magnetflusses des Feldes. Wenn derartige Permanentmagneten vorgesehen sind, um Vormagnetisierungsfelder zu erzeugen, die im absoluten Wert ihrer Intensität einander gleichen, können sich die magnetostriktiven Elemente 21, 31 deshalb auch bei der zweiten Ausführungsform von den jeweiligen vorbestimmten Referenzpositionen, die durch die Vormagnetisierungsfelder eingestellt sind, auf entgegengesetzte Weise ausdehnen und zusammenziehen in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die PWM- Steuerung/Regelung auf die gleiche Weise bewirkt, wie vorstehend mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben, wenn das Referenzsignal, das für die Wellenform der Motorschwingung, wie in Figur 7a gezeigt, repräsentativ ist, durch die Eingangsanschlüsse 91d, 92d den ersten und zweiten Vergleichsschaltungen 91, 92 der Steuer- /Regeleinrichtung 9, die in Figur 3 gezeigt ist, zugeführt wird, so daß die Steuerströme (Figur 7b), die im wesentlichen die gleiche Wellenform wie die der Motorschwingung (Figur 7a) aufweisen, von der Energieversorgungsschaltung 81 zu der Spule 22 des oberen Antriebselements 2 zugeführt werden und von der Energieversorgungsschaltung 82 zu der Spule 32 des unteren Antriebselements 3.
Wenn die Spulen 22, 32 der Antriebselemente 2, 3 durch derartige im wesentlichen identische Steuerströme erregt werden, verändert sich das Magnetfeld, das durch die Spule 22 des oberen Antriebselements 2 erzeugt ist, die um das magnetostriktive Element 21 gewickelt ist, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 7c gezeigt bezüglich des erzeugten Vormagnetisierungsfeldes, das erzeugt ist, um das magnetostriktive Element 21 durch den Permanentmagneten 23 in eine negative Richtung vorzuspannen, während sich das Magnetfeld, das durch die Spule 32 des unteren Antriebselements 3 erzeugt ist, die in der gleichen Richtung wie die Spule 22 um das magnetostriktive Element 31 gewickelt ist, wie durch die durchgehende Linie in Figur 7c gezeigt, phasengleich mit dem Steuerstrom verändert und die magnetische Flußdichte, die durch die Spule 22 erzeugt wird, weist bezüglich des Vormagnetisierungsfeldes den gleichen absoluten Wert der Intensität auf wie das Vorrnagnetisierungsfeld, das durch den Permanentmagneten 23 erzeugt ist, das erzeugt ist, um das magnetostriktive Element 31 in eine positive Richtung vorzuspannen. In diesem Zusammenhang ändert sich die magnetische Flußdichte in der Nähe der Spule 22, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 7d gezeigt, während sich die in der Nähe der Spule 32 so verändert, wie durch die durchgehende Linie in Figur 7d gezeigt.
Somit sind die magnetostriktiven Elemente 21, 31 in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch die Vormagnetisierungsfelder vorgespannt, die den gleichen absoluten Intensitätswert aufweisen und in zueinander entgegengesetzten Richtungen erzeugt sind, und die durch die Spulen 22, 32 erzeugten Magnetfelder verändern sich phasengleich, wie in Figur 7c gezeigt, so daß sich die Elemente 21, 31 von ihren vorbestimmten Referenzpositionen, in die sie durch die Vormagnetisierungsfelder elastisch deformiert sind, auf zueinander entgegengesetzte Weise, wie im Falle der ersten Ausführungsform, ausdehnen und zusammenziehen. D.h., das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 dehnt sich aus und zieht sich zusammen mit einer Phase, die der des Steuerstroms entgegengesetzt ist, welcher Steuerstrom der Spule 22 zugeführt wird, und mit einer zu der des Steuerstroms proportionalen Amplitude, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 7e gezeigt, wogegen sich das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 mit einer Phase zusammenzieht und ausdehnt, die mit der des Steuerstroms identisch ist, welcher Steuerstrom der Spule 32 zugeführt wird, und einer zu der des Steuerstroms proportionalen Amplitude, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 7e gezeigt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform - ähnlich der ersten Ausführungsform - dehnt sich das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 aus und zieht sich zusammen in der gleichen Richtung und um denselben Betrag wie die Verlagerung des Arms 4, die durch die Motorschwingung verursacht ist, um dadurch die Übertragung der Motorschwingung von dem Arm 4 (Haltemittel), der an dem Motor (Schwingungsquelle) befestigt ist, auf die an dem Fahrwerk des Fahrzeugs befestigte Basis 5 zu steuern/regeln. Ferner dehnen sich das magnetostriktive Element 21 des oberen Antriebselements 2 und das magnetostriktive Element 31 des unteren Antriebselements 3 aus und ziehen sich zusammen derart entgegengesetzt, daß die Dehnung und Kontraktion ihrer Gegenstücke ausgeglichen werden, d.h. in entgegengesetzte Richtungen und um den gleichen Betrag (Figuren 5a bis 5e und Figur 6), wobei die Gesamtlänge L der drei Elemente der Antriebselemente 2, 3 und des Arms 4 konstant bleibt.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Figur 8 zeigt eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe eines Schwingungssteuer-/-regelsystems gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
Die in Figur 8 gezeigte Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe umfaßt ein Paar Antriebselemente 20, 30, die jeweils aus einem Laminat elektrostriktiver Elemente (hierin nachfolgend als I?die elektrostriktiven Laminate" bezeichnet) 20a, 30a bestehen. Die Antriebselemente 20, 30 sind derart angeordnet, daß sie zwischen sich den Arm (Haltemittel) 4 halten, der an dem Motor befestigt ist, und gleichzeitig ist das untere Element 30 zwischen dem Arm 4 und der an dem Fahrwerk des Fahrzeugs befestigten Basis 5 angeordnet. Die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a der Antriebselemente 20, 30 werden mit demselben Betrag an elektrischer Vorspannungsladung aus einer Ladungssteuer-/-regelschaltung 80, die nachfolgend beschrieben wird, versorgt. Der Betrag der elektrischen Vorspannungsladung ist auf einen solchen Wert eingestellt, der jedes der elektrostriktiven Laminate 20a, 30a auf etwa die Hälfte der maximalen elastischen Verformung (die maximale Dehnung) verformt. Die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a werden von der Ladungssteuer-/-regelschaltung 80 zusätzlich mit Steuerspannungen, wie Steuersignale, versorgt, die phasenentgegengesetzt sind und in ihrem absoluten Wert einander gleichen, wodurch sich die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a gemäß den Steuerspannungen ausdehnen und zusammenziehen auf entgegengesetzte Weise und in Ausmaßen, die den Betrag der Verformung ihrer Gegenstücke von ihren vorbestimmten Referenzpositionen ausgleichen, bezüglich welcher sie normalerweise durch die elektrische Vorspannungsladung vorgespannt sind.
Figur 9 zeigt Details der Ladungssteuer-/-regelschaltung 80, die den elektrostriktiven Laminaten 20a, 30a normalerweise die elektrischen Vorspannungsladungen liefert und zusätzlich an diese Steuerspannungen anlegt, um die daran gehaltenen elektrischen Ladungen zu steuern/regeln. Die Ladungssteuer-/- regelschaltung 80 wird durch die Steuer-/Regeleinrichtung 9 gesteuert/geregelt.
Wie in Figur 9 gezeigt, umfaßt die Ladungssteuer-/- regelschaltung 80 vier Schalttransistoren T&sub1;&sub0;, T&sub2;&sub0;, T&sub3;&sub0; und T&sub4;&sub0;, zwei Ladewiderstände R&sub1;, R&sub2;, zwei Entladewiderstände R&sub3;, R&sub4;, Ladeüberwachungskondensatoren 83, 84 zum Überwachen der durch die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a gehaltenen elektrischen Ladungen und externe Anschlüsse 80a bis 80h. Die Sourcen der Transistoren T&sub1;&sub0;, T&sub2;&sub0; sind bei einer Verbindung C&sub1; miteinander verbunden, die ihrerseits über den externen Anschluß 80a mit der positiven Seite der Speicherbattene verbunden ist, die an dem Fahrzeug gehalten ist, genauer mit der Ausgangsseite einer positiven Energiequelle, die eine Ausgangsspannung von etwa 500 V liefert, die durch Erhöhung der Speisespannung der Speicherbattene erhalten wird. Die Drains der Transistoren T&sub3;&sub0;, T&sub4;&sub0; sind bei einer Verbindung C&sub2; miteinander verbunden, die ihrerseits über den externen Anschluß 80d mit der negativen Seite der Speicherbattene verbunden ist, genauer mit der Ausgangsseite einer negativen Energiequelle, die eine Ausgangsspannung von -100 V liefert, die durch Senken der Speisespannung der Speicherbattene erhalten wird. Der Transistor T&sub1;&sub0;, der Widerstand R&sub1;, der Widerstand R&sub3; und der Transistor T&sub3;&sub0; sind zwischen der positiven Seite und der negativen Seite der Speicherbattene in Reihe geschaltet, während der Transistor T&sub2;&sub0;, der Widerstand R&sub2;, der Widerstand R&sub4; und der Transistor T&sub4; dazwischen in Reihe geschaltet sind. Das elektrostriktive Laminat 20a und der Kondensator 83 sind in Reihe geschaltet, während das elektrostriktive Laminat 30a und der Kondensator 84 in Reihe geschaltet sind. Ein Ende des elektrostriktiven Laminats 20a ist mit einer Verbindung C&sub3;&sub0; des Widerstands R&sub1; mit dem Widerstand R&sub3; verbunden, während ein Ende des elektrostriktiven Elements 30a an einer Verbindung C&sub4;&sub0; des Widerstands R&sub2; mit dem Widerstand R&sub4; verbunden ist. Jeweils ein Ende der Kondensatoren 83, 84 ist geerdet. Die Transistoren T&sub1;&sub0;, T&sub3;&sub0; weisen jeweils Gates auf, die über die externen Anschlüsse 80b, 80c, Leitungen h&sub2;&sub0;, h&sub2;&sub1; und beide über die Ausgangsschaltung, nicht gezeigt, der Steuer- /Regeleinrichtung 9 mit den Ausgangsanschlüsen 91a, 91b einer ersten Vergleichsschaltung 91 verbunden sind. Die Transistoren T&sub2;&sub0;, T&sub4;&sub0; weisen jeweils Gates auf, die über die externen Anschlüsse 80h, 80g, Leitungen h&sub2;&sub2;, h&sub2;&sub3; und beide über die Ausgangsschaltung, nicht gezeigt, der Steuer- /Regeleinrichtung 9 mit den Ausgangsanschlüssen 92a, 92b einer zweiten Vergleichsschaltung 92 verbunden sind. Ferner ist eine Verbindung C&sub5;&sub0; des elektrostriktiven Laminats 20a mit dem Kondensator 83 über den externen Anschluß 80e, eine Leitung h&sub2;&sub4; und die Eingangsschaltung der Steuer- /Regeleinrichtung 9 mit einem Eingangsanschluß 91c der ersten Vergleichsschaltung 91 verbunden, während eine Verbindung C&sub6; des elektrostriktiven Laminats 30a mit dem Kondensator 84 über den externen Anschluß 80f, eine Leitung h&sub2;&sub5; und die Eingangsschaltung der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit einem Eingangsanschluß 92c der zweiten Vergleichsschaltung 92 verbunden ist.
Die Eingangsanschlüsse 91d, 92d der ersten und zweiten Vergleichsschaltungen 91, 92 werden über eine Eingangsschaltung, nicht gezeigt, der Steuer- /Regeleinrichtung 9 mit einem Referenzsignal versorgt, das die Wellenform der Motorschwingung (Figur 10a) anzeigt, die mit der Rotation des Motors synchron ist. Ansprechend auf das Referenzsignal geben die Vergleichsschaltungen 91 und 92 Ein- Aus-Impulssignale auffolgende Weise aus: Da die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a von ihren jeweiligen Referenzpositionen um Beträge proportional im Verhältnis zu den sich verändernden Beträgen der elektrischen Ladungen, die durch sie gehalten sind, verlagert sind, sind die Beträge an elektrischer Ladung, die in den Ladungsüberwachungskondensatoren 83, 84 gespeichert sind, welche Beträge denen gleich sind, die durch die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a gehalten sind, auf Basis von Potentialen bei den Verbindungen C&sub5;&sub0;, C&sub6;&sub0; berechnet, die über die Leitungen h&sub2;&sub4; bzw. h&sub2;&sub5; erfaßt werden. Auf Basis der sich verändernden Beträge elektrischer Ladungen, die in den Kondensatoren gespeichert sind, werden die Steuerspannungen (Figur 10b) berechnet und dann die Phase und Amplitude jeder Wellenform der Steuerspannungen mit der Phase und Amplitude der Wellenform des Referenzsignales verglichen, wobei die Ein-Aus-Impulssignale von den Vergleichsschaltungen 91 und 92 über die Ausgangsanschlüsse 91a, 91b, 92a, 92b geliefert werden und eine PWM-Steuerung/Regelung durch die Transistoren T&sub1; bis T&sub4; gemäß der Breite der Ein-Aus-Impulssignale bewirkt wird, um die Wellenform der Steuerspannung, die an das elektrostriktive Laminat 30a angelegt ist, der Wellenform des Referenzsignals anzugleichen und die der Steuerspannung, die an das elektrostriktive Laminat 20a angelegt ist, phasenentgegengesetzt zu derjenigen des Referenzsignals zu machen. Da die Pulsabstände der Pulssignale aus den Ausgangsanschlüssen 91a, 92b der Vergleichsschaltungen 91, 92 zunehmen, werden die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a mit größeren Elektrizitätsbeträgen geladen, um die dadurch gehaltenen elektrischen Ladungen zu vergrößern, wogegen, wenn die Pulsabstände der Impulssignale von den Ausgangsanschlüssen 91b, 92b zunehmen, die elektrostriktiven Laminate größere Elektrizitätsbeträge entladen, um die dadurch gehaltenen elektrischen Ladungen zu vermindern.
Ferner geben die Vergleichsschaltungen 91, 92 über die jeweiligen Ausgangsanschlüsse 91a, 91b, 92a, 92b weitere Ein- Aus-Impulssignale aus, um die elektrischen Ladungen der elektrostriktiven Laminate den vorstehend erwähnten elektrischen Vorspannungsladungen anzugleichen. Wenn die von den elektrostriktiven Laminaten 20a, 30a gehaltenen elektrischen Ladungen sich den elektrischen Vorspannungsladungen angleichen, werden alle vier Transistoren T&sub1;&sub0;, T&sub2;&sub0;, T&sub3;&sub0; und T&sub4;&sub0; ausgeschaltet, um dadurch die von den elektrostriktiven Laminaten gehaltenen elektrischen Vorspannungs ladungen beizubehalten.
Somit führen die Transistoren T&sub1;&sub0; bis T&sub4;&sub0; der Ladungssteuer-/- regelschaltung 80 eine PWM-Steuerung/-Regelung in Antwort auf die Ein-Aus-Impulssignale aus den Vergleichsschaltungen 91, 92 aus, um zu ermöglichen, daß die Ladungssteuer-/- regelungsschaltung 80 eine durch die gestrichelte Linie in Figur 10b gezeigte Steuerspannung, die zu der Wellenform der Motorschwingung phasenentgegengesetzt ist und die gleiche Amplitude wie diese aufweist, an das elektrostriktive Laminat 20a des oberen Antriebselements 20 liefert, sowie eine durch die durchgezogene Linie in der Figur gezeigte Steuerspannung an das elektrostriktive Laminat 30a des unteren Antriebselements 30 liefert, die mit der Wellenform der Motorschwingung phasengleich ist und dieselbe Amplitude wie diese aufweist.
Nachfolgend wird der Betrieb des Schwingungssteuer-/- regelsystems, das wie vorstehend aufgebaut ist, beschrieben:
Wenn die Eingangsanschlüsse 91d, 92d der Vergleichsschaltungen 91, 92 der Steuer-/Regeleinrichtung 9 mit dem Referenzsignal versorgt werden, das die Wellenform der Motorschwingung anzeigt, wie in Figur loa gezeigt, legt die Ladungssteuer-/-regelschaltung 80 die Steuerspannung, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 10b gezeigt, an das elektrostriktive Laminat 20a des oberen Antriebselements 20 an, sowie die Steuerspannung, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 10c gezeigt, auf das elektrostriktive Laminat 30a des unteren Antriebselements 30.
Beim Anlegen der Steuerspannungen an die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a verändert sich die in dem elektrostriktiven Laminat 20a des oberen Antriebselements 20 gespeicherte Ladung, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 10c gezeigt, während sich die in dem elektrostriktiven Laminat 30a des unteren Antriebselements 30 gespeicherte elektrische Ladung verändert, wie durch die durchgezogene Linie in der Figur gezeigt. Folglich dehnt sich das elektrostriktive Laminat 20a aus und zieht sich zusammen phasenentgegengesetzt und mit einer gleichen Amplitude, die der an sie angelegten Steuerspannung entspricht, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 10d gezeigt, wogegen sich das elektrostriktive Laminat 30a phasengleich und mit einer Amplitude gleich groß wie die der Steuerspannung, die an es angelegt wird, ausdehnt und zusammenzieht, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 10d gezeigt. Kurzum, das elektrostriktive Laminat 30a des unteren Antriebselements 30, das zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 angeordnet ist, dehnt sich aus und zieht sich zusammen in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag wie die Verlagerung des Arms, die durch die Motorschwingung bewirkt wird, wogegen sich das elektrostriktive Laminat 20a des oberen Antriebselements 20 auf entgegengesetzte Weise zu dem elektrostriktiven Laminat 30a des unteren Antriebselements 30 ausdehnt und zusammenzieht.
Das elektrostriktive Laminat 30a des unteren Antriebselements 30 dehnt sich aus und zieht sich zusammen in der gleichen Richtung und um denselben Betrag wie die Verlagerung des Arms 4, die durch die Motorschwingung verursacht wird, ähnlich wie das magnetostriktive Element 31 der ersten Ausführungsform.
Mit anderen Worten, dehnt sich das elektrostriktive Laminat 30a aus, wenn der Abstand zwischen dem Arm 4 und der Basis 5 aufgrund der Aufwärtsverlagerung des Arms 4 zunimmt, und das Laminat 30a zieht sich aufgrund einer Abwärtsverlagerung des Arms 4 zusammen, wenn der vorstehend erwähnte Abstand abnimmt, um dadurch zu verhindern, daß die Motorschwingung von dem an dem Motor (Schwingungsquelle) angebrachten Arm 4 (Haltemittel) auf die an dem Fahrwerk des Fahrzeugs befestigte Basis 5 übertragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung dehnen sich ferner, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, das elektrostriktive Laminat 20a des oberen Antriebselements 20 und das magnetostriktive Laminat 30a des unteren Antriebselements 30 aus und ziehen sich zusammen auf entgegengesetzte Weise und um das gleiche Maß, um eine Dehnung und Kontraktion ihrer Gegenstücke zu kompensieren. D.h., wenn sich das elektrostriktive Element 30a ausdehnt, zieht sich das magnetostriktive Element 20a um ein Maß zusammen, das mit dem Maß der Dehnung des Elements 30a zusammenpaßt, wogegen, wenn sich das erstere Element 30a zusammenzieht, sich das letztere Element 20a in einem Maße ausdehnt, das dem Maß der Kontraktion des ersteren Elements 30a entspricht. Folglich bleibt die Gesamtlänge L der drei Elemente, d.h. der Antriebselemente 20, 30 und des Arms 4, konstant, was verhindert, daß die gewölbte Feder 2 und der Bolzen 6 einer wiederholten Lastanlegung ausgesetzt werden. Deshalb ist es möglich, ein Lockerwerden des Bolzens 6 oder seinen Bruch aufgrund von Ermüdung zu verhindern, seine Lebensdauer zu verlängern und folglich den Motor (Schwingungsquelle) bestimmt an dem Fahrwerk des Fahrzeugs zu halten. Die Befestigungskraft des Bolzens 6 ist auf einen Wert eingestellt, der gerade ausreichend ist, um eine Druckkraft auf die elektrostriktiven Laminate 20a ,30a anzulegen und gleichzeitg ist die vorstehend erwähnte Gesamtlänge L konstant, so daß die Verlagerung der elektrostriktiven Laminate 20a, 30a nicht durch die Druckkraft eingeschränkt ist, so daß sich die elektrostriktiven Laminate 20a, 30a der Antriebselemente 20, 30 in Antwort auf die an sie angelegten Steuerspannungen auf entgegengesetzte Weise ausdehnen und zusammenziehen können, ohne durch die Druckkraft nachteilig beeinflußt zu sein. Dies ermöglicht eine positive und genaue Steuerung/Regelung der übertragung der Motorschwingung von dem Arm 4 auf die Basis 5.
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform und Variationen dieser mit Bezug auf die Figuren 11 bis 17 beschrieben.
In den Figuren 11 bis 17 sind identische oder entsprechende Elemente und Teile durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 11 zeigt eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe 1 eines Schwingungssteuer-/-regelsystems gemäß der vierten Ausführungsform, die ebenfalls als eine Motoraufhängung ausgeführt ist.
Die Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe 1 umfaßt ein Paar Antriebselemente 102, 103, die jeweils aus negativmagnetostriktiven Elementen gebildet sind und eine Kennlinie aufweisen, daß sie sich zusammenziehen, wenn sie in ein Magnetfeld gesetzt werden, um die negativ-magnetostriktiven Elemente 102, 103 gewickelte Spulen 104, 105 zum Erzeugen von magnetischen Feldern, in die die negativ-magnetostriktiven Elemente 102, 103 gesetzt werden, magnetische Elemente 106 bis 109 sowie einen Bolzen (Befestigungselement) 110.
Die negativ-magnetostriktiven Elemente 102, 103 (hier nachfolgend jeweils als "das obere Antriebselement 102 und das untere Antriebselement 103" bezeichnet) sind derart angeordnet, daß sie zwischen sich einen an dem Motor befestigten Arm (Haltemittel) 111 halten, und das untere Antriebselement 103 ist zwischen dem Arm 104 und einer an dem Fahrwerk des Fahrzeugs befestigten Basis 112 angeordnet. Die magnetischen Elemente 106 und 107 sind an den oberen bzw. unteren Endflächen des oberen Antriebselements 102 angeordnet und die magnetischen Elemente 108 und 109 sind an den oberen bzw. unteren Endflächen des unteren Antriebselements 103 angeordnet. Die oberen und unteren Antriebselemente 102, 103 und der Arm 104 sind durch einen Bolzen (Befestigungsmittel) 6 an der Basis 112 gesichert, der sich zum Halten des Motors durch die Elemente 102, 103 und den Arm 104 erstreckt.
Die negativ-magnetostriktiven Elemente, d.h. die Antriebselemente 102, 103, sind aus einem metallischen Material mit einem kleinen Elastizitätsmodul hergestellt. Beispielsweise angenommen, daß die Befestigungskraft des Bolzens 110 mehrere Zehntausend N (Newton) beträgt und ein Druck (Druckkraft), der auf das Antriebselement pro Flächeneinheit wirkt, mehrere Tausend N ist, werden die Antriebselemente 102, 103 um mehrere Hundert bis eintausend und mehrere Hundert PPM verformt.
Die Spulen 104, 105 werden von einer gemeinsamen Energieversorgung 120, die in Figur 12 erscheint, mit Steuerströmen versorgt, wie in den Figuren 13a, 13b gezeigt. Noch genauer wird die Energieversorgung 120 von einer elektronischen Steuer-/Regeleinheit (nachfolgend als "die ECU" bezeichnet) 130 in Antwort auf die Wellenform der Motorschwingung, die dadurch erfaßt wird, gesteuert/geregelt, so daß auf wechselnde Weise pro Zyklus der Wellenform der Motorschwingung ein Steuerstrom, wie in Figur 13a gezeigt, dem oberen Antriebselement 102 zugeführt wird und ein Steuerstrom, wie in Figur 13b gezeigt, dem unteren Antriebselement 103 zugeführt wird.
Wie in Figur 12 gezeigt, umfaßt die Energieversorgung 120 eine erste Energieversorgungsschaltung 120A und eine zweite Energieversorgungsschaltung 120B. Die Energieversorgungsschaltung 120A umfaßt ein Gleichrichteelement 121, ein Schaltelement 123 sowie eine Magnetfluß-Erfassungsspule 125 zum Erfassen eines durch die Spule 104 erzeugten Magnetflusses und zum Liefern eines Magnetflußanzeigesignals unddie Energieversorgungsschaltung 1208 umfaßt ein Gleichrichteelement 122, ein Schaltelement 124 und eine Magnetflußerfassungsspule 116 zum Erfassen eines durch die Spulen 105 erzeugten Magnetflusses. Die Energieversorgung 120 arbeitet derart, daß, wenn dem Schaltelement 123 ein positiver Impuls zugeführt wird (d.h. wenn ein diesem zugeführtes Impulssignal auf einem hohen Niveau ist) , es sich einschaltet, um zu ermöglichen, daß ein elektrischer Strom durch die Spule 104 fließt, und, wenn dem Schaltelement 124 ein positiver Impuls zugeführt wird (d.h. wenn ein ihm zugeführtes Impulssignal auf einem hohen Niveau ist), es sich anschaltet, um zu ermöglichen, daß ein elektrischer Strom durch die Spule 105 fließt.
Auf der anderen Seite wird die ECU 130 mit einem Signal, das die Wellenform der Motorschwingung anzeigt, und mit den Magnetflußanzeigesignalen von den Magnetflußerfassungspulen und 126 versorgt. Der Betrag der Kontraktion des Antriebselements 102 ist proportional zu der Größe des durch die Spule 104 erzeugten Magnetflusses und derjenige des Antriebselements 103 ist proportional zu der Größe des durch die Spule 105 erzeugten Magnetflusses. Deshalb steuert/regelt die ECU 130 die Schaltelemente 123, 124 derart, daß die durch die Spule 104 und die Spule 105 wechselweise erzeugten Magnetflüsse eine Verlagerung (Dehnung und Kontraktion) des unteren Antriebselements 103 mit einer Wellenform, die der Wellenform der Motorschwingung näher ist, und eine Verlagerung des oberen Antriebselements 102 mit einer Wellenform, die phasenentgegengesetzt und amplitudengleich mit der Wellenform der Motorschwingung ist, bewirken.
Nachfolgend wird der Betrieb des Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben.
Es wird angenommen, daß die Befestigungskraft des Bolzens 110 mehrere Zehntausend N (Newton) beträgt. Dann werden die oberen und unteren Antriebselemente 102, 103 durch mehrere Hundert bis Eintausend und mehrere Hundert PPM elastisch verformt (d.h. kontrahiert).
Sind die Elemente 102, 103 in diesem deformierten Zustand, liefert die Energieversorgung 120 einen Steuerstrom, wie in Figur 13a gezeigt, an die Spule 104, um die Erzeugung eines Magnetfeldes zu bewirken, das auf das obere Antriebselement 102 wirkt, worauf das obere Antriebselement 102 durch eine zusätzliche elastische Verformung von mehreren Hundert PPM weiter zusammengezogen wird und gleichzeitig verlängert sich das untere Antriebselement 103, auf das dann kein Magnetfeld einwirkt, oder dehnt sich aus aufgrund seiner eigenen elastischen Verformungsarbeit um ein Maß, das der zusätzlichen Kontraktion des oberen Antriebselements 102 entspricht. Bei dieser Gelegenheit erzeugt die Spule 104, die mit dem in Figur 13a gezeigten Steuerstrom versorgt wird, das Magnetfeld, dessen Magnetfluß sich verändert, wie durch die durchgezogene Linie in Figur 14a gezeigt, und das obere Antriebselement 102 wird auf das größtmögliche Maß zusammengezogen, wenn der Magnetfluß die maximale Größe annimmt.
Auf der anderen Seite versorgt die Energieversorgung 120 die Spule 105 mit einem Steuerstrom, wie in Figur 13b gezeigt, um die Erzeugung eines Magnetfeldes zu bewirken, das auf das untere Antriebselement 103 wirkt, worauf das untere Antriebselement 103 durch eine zusätzliche elastische Deformation von mehreren Hundert PPM weiter zusammengezogen wird und gleichzeitig verlängert sich das obere Antriebselement 102, auf das dann kein Magnetfeld wirkt, oder dehnt sich aus aufgrund seiner eigenen elastischen Verformungarbeit in einem Maß, das der zusätzlichen Kontraktion des unteren Antriebselements 103 entspricht. Bei dieser Gelegenheit erzeugt die Spule 105, die mit dem in Figur 13b erzeugten Steuerstrom versorgt wird, das Magnetfeld, dessen Magnetfluß sich verändert, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 14b gezeigt, und das untere Antriebselement 103 wird auf daß Maximalmaß zusammengezogen, wenn der Magnetfluß die maximale Größe annimmt.
Indem die oberen und unteren Antriebselemente 102, 103 wechselweise in den Magnetfeldern angeordnet werden, dehnt sich folglich das untere Antriebselement 103 oder verlängert sich, wie in den Figuren isa bis 15e gezeigt, wenn sich das obere Antriebselement 102 zusammenzieht und umgekehrt. Dies bewirkt, daß sich der Arm 111 auf und ab bewegt oder bewirkt eine Verlagerung des Arms 111 relativ zu der Basis 112, wie durch die durchgezogene Linie in den Figuren 15a bis ise gezeigt, wobei die Gesamtlänge der durch den Bolzen 110 befestigten Elemente konstant gehalten wird, wodurch die Motorschwingung auf geeignete Weise gesteuert/geregelt wird. Deshalb kann durch Verändern des Magnetflusses der Magnetfelder, die wechselweise auf die oberen und unteren Antriebselemente 102 bzw. 103 wirken, die Kennlinie der Schwingungsübertragungssteuerung/-regelung des Schwingungssteuer-/-regelsystems verändert werden.
Figur 16 zeigt eine erste Variation der vierten Ausführungsform, bei der die magnetischen Elemente 107 und 108, die in Figur 11 erscheinen, durch Teile des Arms 111 ersetzt sind.
Die Baugruppe 1 gemäß dieser Variation weist einen noch vereinfachteren Aufbau auf als der der vierten Ausführungsform und ist leichter.
Figur 17 zeigt eine zweite Variation der vierten Ausführungsform, bei der das magnetische Element 109 der ersten Variation, das in Figur 17 erscheint, durch ein Teil der Basis 112 ersetzt ist.
Die Baugruppe 1 gemäß dieser Variation ist in ihrem Aufbau noch mehr vereinfacht und leichter als die der ersten Variation.
Obwohl das untere Antriebselement in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen phasengleich mit der Motorschwingung verformt oder verlagert wird, während das obere Antriebselement phasenentgegengesetzt zu der Motorschwingung verformt oder verlagert wird, ist dies nicht einschränkend, es kann aber beispielsweise so eingerichtet werden, daß das untere Antriebselement mit einer geeigneten Phasendifferenz von der Motorschwingung verformt oder verlagert wird, um die Übertragung der Schwingungen von einer Schwingungsquelle auf andere Arten als durch Abschalten der Übertragung der Schwingungen von der Schwingungsquelle zu einer Basis zu steuern/regeln. Beispielsweise kann die Schwingungsgröße von einer Schwingungsquelle auf einem gewünschten Niveau gesteuert/geregelt werden.
Das Schwingungssteuer-/-regelsystem 1 der Erfindung ist nicht auf die Verwendung bei einer Motoraufhängung beschränkt, um die Schwingungsübertragung auf das Fahrwerk des Fahrzeugs zu steuern/regeln. Sie kann vielmehr als Mittel zum Steuern/Regeln der Schwingungsübertragung von einer Schwingungsquelle, die eine andere als ein Motor ist, auf eine Basis, die eine Schwingungsquelle hält, breit angewendet werden.
Nachfolgend wird die aktive Steuerung/Regelung von Schwingung und Geräusch, die in einem Fahrzeug mit Eigenantrieb auftreten durch Verwendung eines Schwingungssteuer-/- regelsystems gemäß der Erfindung, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, lediglich beispielsweise mit Bezug auf Figur 18 beschrieben.
Wie in der Figur gezeigt, ist der Motor E an zwei Stellen an dem Fahrwerk 160 des Fahrzeugs mittels zweier Motorträger gehalten, die jeweils durch die Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe 1 des Schwingungssteuer-/-regelsystems 1 der vierten Ausführungsform gebildet sind und eine veränderbare Schwingungsübertragungssteuer-/-regelcharakteristik aufweisen, und an einer Stelle mittels eines gewöhnlichen oder herkömmlichen Motorträgers 161, der eine unveränderliche Schwingungsübertragungssteuer-/-regelcharakteristik aufweist, gehalten. Ferner ist der Motor E mittels eines Aufhängesystems gehalten, das zwischen den Antriebsrädem und dem Fahrwerk 160 vorgesehen ist, sowie durch Haltemittel 165, die ein Auspuffrohr 164 halten. Schwingungssensoren 171, 172 sind am Boden des Fahrgastraums bzw. an einem Lenkrad angeordnet und ein Mikrophon 173 ist an der Decke des Fahrgastraums angeordnet.
Das aktive Schwingungsübertragungssteuer-/-regelsystem umfaßt wenigstens eine Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe 1, die auf wenigstens einem Schwingungsübertragungsweg angeordnet ist, über welchen Schwingungen von dem Motor oder der Straßenoberfläche auf das Fahrwerk 60 des Fahrzeuges übertragen werden, von denen ein Beispiel in Figur 18 gezeigt ist. Die Schwingungsübertragungssteuer-/-regelcharakteristik der Schwingungssteuer-/-regelbaugruppe 1 wird durch die Verwendung wenigstens eines adaptiven digitalen Filters, nicht gezeigt, derart verändert, daß der Gesamtbetrag der Schwingungen oder Geräusche, die auf spezielle Punkte in dem Fahrgastraum mittels aller Schwingungsübertragungswege übertragen werden, minimal wird.
In dem in Figur 18 gezeigten Beispiel sind zwei Schwingungsteuer-/-regelbaugruppen 1 mit einer veränderbaren Schwingungsübertragungssteuer-/-regelcharakteristik in zwei Schwingungsübertragungswegen angeordnet. Gemäß des Systems wird die Schwingungsübertragungssteuer-/-regelcharakteristik der Baugruppen 1 durch die Verwendung von adaptiven Digitalfiltern derart verändert, daß der Gesamtbetrag an Schwingungen (die durch die Schwingungssensoren 171 und 172 erfaßt werden) oder Geräusche (erfaßt durch das Mikrophon 173), die mittels aller Schwingungsübertragungswege auf spezielle Punkte in dem Fahrgastraum übertragen werden, am kleinsten werden.

Claims

1. Schwingungssteuer-/-regelsystem zum Steuern/Regeln einer Schwingungsübertragung von einer Schwingungsquelle zu einer Basis (5, 112), umfassend: eine Schwingungssteuer- /-regelbaugruppe (1) mit an der Schwingungsquelle befestigten Haltemitteln (4, 111), ein Paar Antriebselemente (2, 3; 20, 30; 102, 103), die in entgegengesetzte Richtungen und um im wesentlichen den gleichen Betrag in Antwort auf wenigstens ein den Schwingungen von der Schwingungsquelle entsprechendes Steuersignal verformbar oder verlagerbar sind, Befestigungsmittel (6, 110), die das Haltemittel (4, iii) und die Antriebselemente (2, 3; 20, 30; 102, 103) zusammen sichern sowie Steuer-/Regelmittel (9, 80, 136) zum Liefern des Steuersignals an die Antriebselemente, dadurch gekennzeichnet, daß

das Paar von Antriebselementen die Haltemittel (4, 111) zwischen sich halten, wobei eines (3, 103) der Antriebselemente (2, 3; 20, 30; 102, 103) zwischen den Haltemitteln (4, 111) und der Basis (5, 112) angeordnet ist; und

daß sich die Befestigungsmittel (6, 110) durch die Antriebselemente (2, 3; 20, 30; 102, 103) und die Haltemittel (4, 111) zu der Basis (5, 112) von der Seite des anderen Antriebselements (2, 102) erstrecken, die nicht zwischen den Haltemitteln (4, 111) und der Basis (5, 112) angeordnet ist, um die Antriebselemente (2, 3; 20, 30; 102, 103) und die Haltemittel (4, 111) an der Basis (5, 112) zu sichern.

2. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welcher die Antriebselemente (2, 3) jeweils umfassen: ein magnetostriktives Element (21, 31), eine um das magnetostriktive Element (21, 31) gewickelte Spule (22, 32) sowie einen Permanentmagneten (23, 33), der das magnetostriktive Element (21, 31) in ein Vormagnetisierungsfeld setzt, wobei die Wicklungsrichtung der Spule (22, 32) eines der Antriebselemente (2, 3) entgegengesetzt zu der Wicklungsrichtung der Spule (22, 32) des anderen Antriebselements (2, 3) ist, wobei die Richtung des von dem Permanentmagenten (23, 3.3) des anderen Antriebselements (2, 3) erzeugten Vormagnetisierungsfeldes mit der des von dem Permanentmagneten (23, 33) des anderen Antriebselements (2, 3) erzeugten magnetischen Feldes identisch ist, wobei die Steuer-/Regelmittel (9) die Spulen (22, 32) mit Steuerströmen versorgen, welche im wesentlichen die gleiche Größe wie die des wenigstens einen Steuersignals aufweisen.

3. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente (2, 3) jeweils umfassen: ein magnetostriktives Element (21, 31), eine um das magnetostriktive Element (21, 31) gewickelte Spule (22, 32) sowie einen Permanentmagneten (23, 33) , der das magnetostriktive Element (21, 31) in ein Vormagnetisierungsfeld setzt, wobei die Wicklungsrichtung der Spule (22, 32) eines der Antriebselemente (2, 3) mit der Wicklungsrichtung der Spule (22, 32) des anderen Antriebselements (2, 3) identisch ist, wobei die Richtung des von dem Permanentmagneten (23, 33) des anderen Antriebselements (2, 3) erzeugten Vormagnetisierungsfeldes entgegengesetzt zu der des von dem Permanentmagneten (23, 33) des anderen Antriebselements (2, 3) erzeugten magnetischen Feldes ist, wobei die Steuer-/Regelmittel (9) die Spulen (22, 32) mit Steuerströmen versorgen, welche im wesentlichen die gleiche Größe wie das wenigstens eine Steuersignal aufweisen.

4. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente (20, 30) jeweils ein elektrostriktives Element umfassen, wobei das elektrostriktive Element mit einer Steuerspannung wie das wenigstens eine Steuersignal versorgt wird, wobei die an eines der elektrostriktiven Elemente angelegte Steuerspannung den gleichen absoluten Wert und die entgegengesetzte Phase aufweist wie die auf das andere elektrostriktive Element angelegte Steuerspannung, wobei die Steuer-/Regelmittel vorher eine Vorbelastung auf jedes der elektrostriktiven Elemente ausüben, bevor diesen die Steuerspannung geliefert wird.

5. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 4, bei welchem das elektrostriktive Element aus einem Laminat (20a, 30a) von elektrostriktiven Elementen gebildet ist.

6. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente jeweils umfassen: ein negativ-magnetostriktives Element (102, 103) mit einer Charakteristik, daß es sich zusammenzieht, wenn es in ein magnetisches Feld gesetzt wird, ein Paar magnetischer Elemente (106, 107, 108, 109) , die das negativ-magnetostriktive Element zwischen sich halten, sowie eine um das negativ-magnetostriktive Element gewickelte Spule (104, 105), wobei die Steuer- /Regelmittel (130) die Spulen getrennt voneinander mit jeweiligen Steuerströmen versorgen wie das wenigstens eine Steuersignal.

7. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 6, bei welchem die Spulen (104, 105) pro Zyklus einer Wellenform der Schwingungen von der Schwingungsquelle wechselweise mit den jeweiligen Steuerströmen versorgt werden.

8. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 7, bei welchem wenigstens eines (107, 108) der magnetischen Elemente von einem Teil der Haltemittel (111) gebildet ist.

9. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 7, bei welchem eines (109) der magnetischen Elemente von einem Teil der Basis (112) gebildet ist.

10. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente (2, 3) jeweils ein magnetostriktives Element (21, 31) und eine um das magnetostriktive Element (21, 31) gewickelte Spule (22, 32) umfassen, wobei das magnetostriktive Element dehnbar und kontrahierbar ist in Antwort auf ein durch die Spule (22, 32) erzeugtes magnetisches Feld.

11. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente (20, 30) jeweils ein elektrostriktives Element (20a, 30a) umfassen, das dehnbar und kontrahierbar ist in Antwort auf eine an dieses angelegte Steuerspannung.

12. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Antriebselemente jeweils ein negativmagnetostriktives Element (102, 103) und eine um das negativ-magnetostriktive Element (102, 103) gewickelte Spule (104, 105) umfassen, wobei das negativmagnetostriktive Element in Antwort auf ein von der Spule (104, 105) erzeugtes magnetisches Feld lediglich kontrahierbar ist.

13. Schwingungssteuer-/-regelsystem zum Steuern/Regeln von Schwingungsübertragungen von einer Schwingungsquelle zu einer Basis (112), umfassend: eine Schwingungssteuer-/- regelbaugruppe (1) mit an der Schwingungsquelle befestigten Haltemitteln (111), ein Paar Antriebselemente, die in entgegengesetzte Richtungen und um im wesentlichen den gleichen Betrag in Antwort auf wenigstens ein den Schwingungen von der Schwingungsquelle entsprechendes Steuersignal verformbar oder verlagerbar sind, Befestigungsmittel (110), die die Haltemittel (111) und die Antriebselemente (102, 103) zusammen sichern und Steuer-/Regelmittel (130) zum Liefern des Steuersignals an die Antriebselemente, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Antriebselementen die Haltemittel (111) zwischen sich halten, wobei eines (103) der Antriebselemente (102, 103) zwischen den Haltemitteln (111) und der Basis (112) angeordnet ist; und

daß die Antriebselemente pro Zyklus einer Wellenform der Schwingungen von der Schwingungsquelle durch die Steuer- /Regelmittel (130) wechselweise mit dem jeweiligen Steuersignal versorgt werden.

14. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 13, bei welchem die Antriebselemente (102, 103) jeweils umfassen: ein negativ-magnetostriktives Element mit einer Charakteristik, daß es sich zusammenzieht, wenn es in ein magnetisches Feld gesetzt wird, ein Paar von magnetischen Elementen (106, 107, 108, 109), die das negativ-magnetostriktive Element zwischen sich halten sowie eine um das negativ-magnetostriktive Element gewickelte Spule (104, 105).

15. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem wenigstens eines (107, 108) der magnetischen Elemente von einem Teil der Haltemittel (111) gebildet ist.

16. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem eines (109) der magnetischen Elemente von einem Teil der Basis (112) gebildet ist.

17. Schwingungssteuer-/-regelsystem nach Anspruch 13, bei welchem die Antriebselemente jeweils ein aus einem Laminat (20a, 30a) von elektrostriktiven Elementen gebildetes elektrostriktives Element umfassen.