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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Geräte und Systeme zur Steuerung
akustischer Geräusche und/oder
Schwingungen und bezieht sich insbesondere auf aktiv gesteuerte
Einrichtungen zur Geräusch-
und/oder Schwingungssteuerung mittels aktiver Gebildesteuerungsverfahren
(ASC).
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Zum
Stand der Technik gehören
mannigfache Einrichtungen, die entwickelt worden sind, um den Geräusch- und/oder
Schwingungsproblemen entgegenzuwirken. Zu Ihnen gehören passive
Behandlungen, passive angepaßte
Schwingungsabsorber (TVAs), adaptive TVA (ATVAs), aktive Geräuschsteuerung
(ANC), aktive Gebildesteuerung (ASC) und aktive Isolationssteuerung
(AIC), die alle hier kurz beschrieben werden. Passive Behandlungen,
so beispielsweise Klangdämpfungsabschirmungen
sind im allgemeinen bei der Dämpfung
hochfrequenter Geräusche
effektiv, jedoch im allgemeinen bei der Dämpfung niedrigfrequenter Geräusche, beispielsweise
niedrigfrequenter Motortöne,
uneffektiv. Festzustellen ist, daß passive Abschirmungen relativ massiv
sein müssen,
um niedrigfrequente Geräuschübertragungen
in einen Fahrzeuginnenraum hinein zu verringern. Daher werden im
allgemeinen für
niedrigfrequente Schwingungs-/Geräuschunterdrückungen andere Mechanismen
verwendet.
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Passive
angepaßte
Schwingungsabsorber (TVAs) sind bekannte Vorrichtungen, die bei
der Absorption niedrigfrequenter Schwingungen Verwendung finden,
um an ihrem Befestigungspunkt lokale Schwingungsreduzierung zu schaffen.
TVAs können auch
bei der Beseitigung niedrigfrequenter Geräusche innerhalb eines Fahrzeuginnenraums
effektiv sein, die von der umgebenden Konstruktion abgestrahlt werden.
Obgleich TVAs im allgemeinen zur Dämpfung niedrigfrequenter Geräusche gut
geeignet sind, sind sie, was ihren Bereich und ihren Wirkungsgrad
anbelangt, im allgemeinen etwas beschränkt. Wie aus der zum Stand
der Technik gezeigten 1 ersichtlich, weisen passive
TVAs eine aufgehängte angepaßte Masse 32 auf,
die (zusammen mit der Steifigkeit der Feder 30) so angepaßt ist,
daß sie
eine mitschwingende Eigenschwingungszahl (fn) aufweist, die im allgemeinen
Schwingungen der schwingenden Konstruktion 22 an der Befestigungsstelle beseitigt
oder absorbiert. Der o. g. Nachteil der passiven TVAs besteht darin,
daß sie
nur bei einer bestimmten Eigenschwingungszahl (fn) oder in einem schmalen
Frequenzbereich um diese herum wirksam sind. Deshalb können TVA ineffektiv
sein, wenn sich die Störfrequenz ändert, so
daß die
TVA bei ihrer Eigenfrequenzzahl (fn) nicht erregt wird. Darüber hinaus
können
passive TVAs nicht in der Lage sein, die geeignete Magnitude oder
Phaseneinstellung der Kräfte
zu erzeugen, die benötigt
werden, um Schwingungen wirksam zu unterdrücken und/oder zu steuern. In
Flugzeugen können
passive TVAs an den inneren Aussteifungsringen oder Trägern des
Rumpfes oder Joches angebracht werden. US-Patent Nr. 3 490 556 von Bennett, Jr.
u. a. mit dem Titel "Aircraft Noise
Reduction System With Tuned Vibration Absorbers" beschreibt eine passive Schwingungsdämpfungsvorrichtung
zur Anbringung an dem Rumpf eines Flugzeugs zwecks Absorption von
Schwingungen bei Drehfrequenzen N1 und N2.
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Wenn
ein breiterer Bereich der Schwingungsbeseitigung verlangt wird,
können
verschiedene adaptive TVAs benutzt werden. So lehrt beispielsweise
US-Patent Nr. 3 487 888 von Adams u. a. mit dem Titel "Cabin Engine Sount
Suppresser" eine
adaptive TVA, der die Resonanzfrequenz (fr) durch Verändern der "Länge" eines Trägers oder der Festigkeit eines
elastischen Polstermaterials zwecks Anpassung eingestellt werden
kann. Obgleich der Schwingungsdämpfungsbereich
mit adaptiven TVAs vergrößert werden
kann, können
sie immer noch für
gewisse Anwendungsfälle
etwas ineffektiv sein, so daß ihr Einstellbereich
nicht groß genug
sein kann oder sie nicht in der Lage sein können, dynamische Kräfte so stark
zu reduzieren, daß aktustische
Geräusche
oder die Schwingungen, die in einem Fahrzeuginnenraum herrschen
ganz erheblich verringert werden, obgleich sie unter gewissen Umständen ziemlich
effektiv sein können.
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In
gewissen Anwendungsfällen,
bei denen ein höherer
Geräuschpegel
und/oder eine höhere Schwingungsdämpfung verlangt
wird, lassen sich aktive Isolationssteuersysteme (AIC) zur Geräusch-/Schwingungssteuerung
innerhalb des Fahrzeugs verwenden. AIC-Systeme sind mit "aktiven Befestigungen" versehen, die zwischen
dem Motor (Störungsquelle)
und seiner Tragkonstruktion (Rahmen, Träger, usw.) befestigt sind.
Aktive Befestigungen enthalten ein aktiv angetriebenes Element,
das die aktiven Steuerkräfte
zur Schwingungsisolierung erzeugt und seine Übertragung vom Motor in die Fahrzeugstruktur
verhindert. Die sich in den meisten Fällen ergebende Wirkung ist
eine Verringerung der Störung
durch innere Schallgeräusche
sowie eine Schwingungsverringerung. Zu den bekannten AIC-Systemen gehört der Vorwärtsübertragungstyp, bei
dem Bezugssignale von Bezugssensoren dazu benutzt werden, ein Signal
zu erzeugen, das als Indikator der Motorschwingungen) für den Steuerungsprozeß ist. In
gleicher Weise erzeugen Fehlersensoren Fehlersignale, die das Restgeräusch/Schwingung
anzeigen. Diese Bezugs- und Fehlersignale werden durch die digitale
Steuerung verarbeitet, um Ausgangssignale der geeignete Phase und
Größe (Gegenschwingung)
zu erzeugen und dadurch mit der aktiven Befestigung eine Leistungsabgabe
zu erreichen, die zur Verringerung der Schwingungsübertragung
vom Motor auf die Konstruktion dient und die Steuerung des inneren
Schallgeräusches
und der Konstruktionsschwingung bewirkt.
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US-Patent
5 551 650 mit dem Titel "Acitve Mounts
For Aircraft Engines" beschreibt
ein derartiges AIC-System. Darüber
hinaus beschreibt das gewöhnlich
genannte US-Patent 5 174 552 von Hodgson u. a. mit dem Titel "Fluid Mount With
Active Vibration Control" einen
Typ einer aktiven Fluidbefestigung. Es sei darauf hingewiesen, daß offenbar
in gewissen Anwendungsfällen
unzureichender Platz vorhanden sein kann, um die aktiven Elemente
in der aktiven Befestigung aufzunehmen. Darüber hinaus können andere
Schwingungswege in die Konstruktion hinein bestehen oder die geeigneten
Antriebsrichtungen, die für
eine gute Schwingungsdämpfung
erforderlich sind, lassen sich nur schwer innerhalb der Raumverhältnisse
der aktiven Befestigung erreichen. Deshalb können unter diesen Umständen andere
Typen der aktiven Steuerung zur Anwendung gelangen, so beispielsweise
die aktive Geräuschsteuerung (ANC)
oder die aktive Struktursteuerung (ASC).
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Aktive
Geräuschsteuersysteme
(ANC) sind ebenfalls gut bekannt. ANC-Systeme weisen mehrere akustische
Wandler auf, so beispielsweise Lautsprecher, die innerhalb des Fahrzeugraums/Fahrgastraums
in bestimmter Weise angeordnet sind. Diese Lautsprecher werden in
Abhängigkeit
von Eingangssignalen betrieben, welche von Eingangssensoren stammen,
die für
die Störungs-
und Fehlersignale der Fehlersensoren, die in dem Fahrzeuginnenraum
verteilt sind, kennzeichnend sind. Eingangssignale können von
Motorgeschwindigkeiten, -beschleunigungen oder dgl. abgeleitet werden.
Die Ausgangssignale zu den Lautsprechern werden im allgemeinen über eine
digitale Steuerung gemäß einem
bekannten alternativen Steueralgorithmus des Vorwärtsübertragungstyps,
beispielsweise des x-gefilterten,
kleinsten Durchschnittsquadrat-Algorithmus (LMS) oder dgl. gesteuert.
Die anhängige
US-Patentanmeldung 08/553 227 von Billoud mit dem Titel "Active Noise Control
System For Closed Spaces Such As Aircraft Cabins" beschreibt ein derartiges ANC-System.
Weitere Abhandlungen von ANC-Systemen können in dem US-Patent 5 526
292 von Hodgson u. a. mit dem Titel "Broadband Noise And Vibration Reduction" gefunden werden.
ANC-Systeme haben den Nachteil, daß sie sich mit keinem einzigen mechanischen
Schwingungsproblem befassen, das existieren kann und daß sie im
Nachhinein nur schwer an bestimmte Fahrzeuge anpaßbar sind. Darüber hinaus
benötigen
sie mit steigender Geräuschfrequenz
eine größere Anzahl
Fehlersensoren und Lautsprecher, um eine ausreichende Dämpfung des
gesamten Geräusches
zu erreichen.
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Gewisse
ASC-Systeme, die zum Stande der Technik gehörende AVAs verwenden, können dieses Problem
der Benötigung
einer großen
Anzahl von Fehlersensoren dadurch lösen, daß sie den Schwingungsarten
der Fahrzeugkonstruktion direkt entgegentreten. So läßt sich
beispielsweise durch Anbringung einer Schwingungsvorrichtung, beispielsweise eines
Trägheitsschüttelapparates
oder AVAs an der inneren Oberfläche
des Rumpfes, wie dies im US-Patent 4 715 559 von Fuller beschrieben
ist, eine gesamte Dämpfung
mit einer minimalen Anzahl von Fehlersensoren erreichen. Jedoch
sind die erforderlichen Veränderungen
zur nachträglichen
Anpassung von AVAs in dieser Hinsicht problematisch, weil die Innenraumausstattung
entfernt und konstruktive Abänderungen
an den Trägern
oder Versteifungsrahmen vorgenommen werden müssen. Darüber hinaus ist zur Steuerung
von Tönen
höherer
Ordnung eine große
Anzahl von AVAs erforderlich, wodurch für jedes AVA und den zugehörigen Verstärker große Energieanforderungen
bestehen. Daher sind bekannte ASC-Systeme notwendigerweise nur schwer
rückwirkend
einzubauen und viele erfordern den Einsatz vieler Trägheitsschütteinrichtungen,
um Töne
höherer Ordnung
effizient zu steuern. Das US-Patent
5 310 137 von Yoerkie, Jr. u. a. beschreibt die Verwendung von AVAs
zur Beseitigung hochfrequenter Schwingungen eines Hubschraubergetriebes.
Obendrein ist Yoerkie, Jr. u. a. ein Feedback-System.
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Wie
im Stand der Technik beschrieben, auf den sich 2 bezieht,
weisen aktive Schwingungsabsorber (AVAs) eine Abstimmasse 32,
ein Gehäuse 28,
eine die Abstimmasse 32 flexibel tragende Feder 30 und
einen Kraftantrieb 40 (Spule und Magnetanordnung oder dgl.)
zum Zwangsantrieb der Abstimmasse 32 entlang ihrer Wirkungsachse
A-A auf. Die Steifigkeit der Feder 30 und die Masse der
Abstimmasse 32 können
so gewählt
werden, daß der
AVA bei einer vorherrschenden Frequenz leichter angetrieben wird.
Einen Stand der Technik zeigt auch 3, und zwar
in Form eines aktiven Vielfachfreiheitsgrad-Schwingungsabsorbers
(MDOF AVA). Die MDOF AVAs weisen einen besonders flexiblen Körper 26 auf.
Die Masse des Gehäuses 28 und
die Steifigkeit des zusätzlichen
flexiblen Körpers 26 sind
so abgestimmt, daß eine
zweite Resonanzfrequenz entsteht. Weitere Be schreibungen von AVAs
und MDOF AVAs lassen sich in der anhängigen US-Patentanmeldung 08/322 123 mit dem Titel "Active Tuned Vibration
Absorber", der mitanhängigen PCT-Anmeldung
PCT/US 95/13 610 (WO 96/12 121) mit dem Titel "Active Systems and Devices Including
Acitve Vibration Absorbers (AVAs)", der anhängigen US-Patentanmeldung 08/698
544 mit dem Titel "Active
Noise and Vibration Control System", der US-Patentanmeldung 08/693 742
mit dem Titel "Acivte
Structural Control System and Method Including Active Vibration
Absorbers (A-VAs),
und der US-Anmeldung 08/730 773 mit dem Titel "Hybrid Active-Passive Noise and Vibration
Control System for Aircraft" finden. 4 zeigt
eine bevorzugte bekannte Konstruktion zur Erreichung von aktiven
Kräften
in mehreren Richtungen. Die AVAs (die auch MDOF AVAs sein können) sind
an einem steifen Bügel 38 angebracht,
der über
nicht dargestellte Befestigungsmittel an der Konstruktion 22 befestigt
ist. Die gezeigten Trägheitschwinger/AVAs 25, 25' werden mit
passender Frequenz, Amplitude und Phase entlang ihrer Wirkungsachsen
aktiv angetrieben, um dadurch in geeigneter Weise Geräusch und/oder
Schwingung zu steuern.
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Die
oben beschriebenen einzelnen AVAs sind deshalb nachteilig, weil
sie entweder massenineffizient, also nicht in der Lage sind, in
mehrfachen Richtungen zu wirken, oder große Mengen elektrische Energie
benötigen.
Daher besteht seit langem offensichtlich ein Bedarf für eine AVA-Anordnung,
die in viele Richtungen wirkende, aktive Schwingungskräfte erzeugt,
um in einem Gebilde effektiv Schwingungen zu steuern und die wirksam
ist und mit minimalen Massen und Energien auskommt, um die erforderlichen
Beseitigungskräfte
zu erzeugen.
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Daher
befaßt
sich die Erfindung im Lichte der Vorteile und Nachteile des Standes
der Technik mit einer aktiven Schwingungsabsorberanordnung (AVA),
die zur Steuerung des Geräusches
und/oder der Schwingung verwendet wird, welche von einer Schwingungsquelle
verursacht wird.
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Erfindungsgemäß wird eine
aktive Schwingungsabsorptionsanordnung zur Anbringung an eine schwingende
Struktur geschaffen, die einen ersten Trägheitsschüttelapparat mit einem ersten
Gehäuse und
einer ersten vorherrschenden Schwingungsachse sowie einen zweiten
Trägheitsschüttelapparat
mit einem zweiten Gehäuse,
das mit dem ersten Gehäuse
starr verbunden ist, aufweist, wobei der zweite Trägheitsschüttelapparat
eine zweite vorherrschende Schwingungsachse besitzt, die orthogonal
in Bezug auf die erste vorherrschende Achse ausge richtet ist, und
wobei ein flexibler Körper
die ersten und zweiten Gehäuse
an der angebrachten Schwingungsstruktur aufhängt.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung, betreffend die AVA-Anordnung,
besteht darin, daß sie später in der
Praxis leicht ohne wesentliche Abänderungen an der Struktur wieder
angebracht werden kann.
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Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Anordnung über einen
breiten Frequenzbereich Schwingungen steuern kann, um dadurch unerwünschte und
störende
akustische Geräusche
innerhalb des Fahrzeugraums zu beeinflussen. Außerdem kann die erfindungsgemäße AVA-Anordnung
vorteilhafterweise Schwingungen in vielen Richtungen steuern. Des
weiteren kann die erfindungsgemäße AVA-Anordnung
große
dynamische Kräfte
mit einer weniger massiven Einrichtung erzeugen. Des weiteren hat
sich als vorteilhaft erwiesen, daß sie effizient ist, um auf
diese Weise die Anforderungen an Größe und Energie zu verringern.
Darüber
hinaus kann die AVA-Anordnung eine große Zahl Schwingungsfrequenzen
steuern.
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Die
oben erwähnten
und weitere Merkmale sowie Vorteile und Kennzeichen der Erfindung
werden im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug
auf die Zeichnung näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines bekannten abgestimmten Schwingungsabsorbers
(TVA);
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2 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines bekannten aktiven Schwingungsabsorbers (AVA);
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3 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines bekannten viele Freiheitsgrade
aufweisenden aktiven Schwingungsabsorbers (MDOF AVA);
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4 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines bekannten AVA-Einbaus;
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5 und 6 teilweise
quergeschnittene Seiten- bzw. Bodenansichten der erfindungsgemäßen viele
Richtungs-AVA-Anordnungen;
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7 und 8 teilquergeschnittene
Seiten- bzw. Stirnansichten einer anderen Ausführungsform der Vielrichtungs-AVA-Anordnung;
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9 eine
teilquergeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
einer Vielrichtungs-AVA-Anordnung; und
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10 eine
teilquergeschnittene Seitenansicht mehrerer Vielrichtungs-AVA-Anordnungen,
eingebaut in ein aktives Struktursteuersystem (ASC).
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In
der Zeichnung, in der gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind, zeigen die 5 und 6 ganz
allgemein bei 20 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen AVA.
Diese Ausführungsform
ist besonders für
die Steuerung von Schwingungen und Geräuschen in einem unter dem Flugzeugrumpf
angebrachten Turbinentriebwerk, beispielsweise an dem Flugzeug mit
der Bezeichnung DC-9, verwendbar. Der AVA 20 weist ein Gehäuse 24 auf,
das eine erste Abstimmungsmasse 32 trägt, die so ausgerichtet ist,
daß sie
durch den aktiven Kraftantrieb 40 in einer ersten Richtung
(längs der
Achse A-A) aktiv schwingt. Außerdem
trägt er eine
zweite Abstimmungsmasse 32',
die längs
einer zweiten Richtung (längs
der Achse B-B) wirkt und aktiv schwingt, welche im wesentlichen
senkrecht zu der ersten Richtung liegt. Des weiteren ist wenigstens
ein elastischer Körper 26 vorhanden,
der das Gehäuse 24 flexibel
trägt.
Der AVA 20 ist an der Struktur 22 (also ein Rahmen,
Pylon, usw.) durch eine Befestigungseinrichtung unter gleichen,
jedoch vorzugsweise durch in die Struktur eingreifende Schrauben über eine
einzelne Befestigungsvorrichtung 38 befestigt. Der gezeigte
flexible Körper 26 ist vorzugsweise
ein metallener Kragrahmen, so daß sich dessen Steifigkeit durch
Einstellen der Länge
l, des Durchmessers d und des verwendeten Materialmoduls abstimmen
läßt. Andere
Ausführungsformen werden
im folgenden beschrieben, wobei der flexible Körper 26 mehrere flexible
Träger
oder flexible Elastomerabschnitte aufweist.
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Bei
dieser Ausführungsform
besteht die Verkleidung 24 aus den Gehäusen 28, 28' der Trägheitskraftantriebe 25, 25'. Jeder Trägheitskraftantrieb 25, 25' weist eine
Abstimmungsmasse 32, 32' und wenigstens eine, vorzugsweise
jedoch mehrere Federn 30, 30' auf, die die Abstimmungsmassen 32, 32' in Bezug auf
die Gehäuse 28, 28' tragen. Außerdem sind
aktive Kraftgeneratoren 40, 40' vorhanden, die die Abstimmungsmassen 32, 32' mit der geeigneten Frequenz,
Amplitude und Phase aktiv antreiben, um die Steueraufgabe zu bewerkstelligen,
d. h. Schwingungs- und Geräuschsteuerung.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Steifigkeit der Federn 30, 30', der flexiblen Körper 26, 26', die Abstimmungsmasse 32, 32' und die Massen
der Verkleidung 24 so gewählt werden, daß die geeigneten
Resonanzfrequenzen f1 und f2 erreicht werden. Beispielsweise könnte f1
auf etwa 120 hz eingestellt werden und f2 auf etwa 186 hz.
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Die 7 und 8 zeigen
eine Ausführungsform
der AVA-Anordnung 20a, die auf die Praxis bezogen und experimentell
getestet worden ist. Diese AVA-Anordnung 20a weiset einen
ersten und zweiten Schwerkraftschüttler 25a, 25a' auf, die an
einer Zwischenplatte 34a fest angebracht sind. Die entsprechenden
Achsen (A-A, B-B) der Schüttler 25a, 25a' sind im wesentlichen
rechtwinklig angeordnet. Die Zwischenplatte 34a wird dann
in Bezug auf eine Grundplatte 36a flexibel getragen, die
an der Struktur 22a angebracht ist, und zwar vorzugsweise
durch eine einzige Befestigungsschraube 38a. Die Vorrichtung
zur flexiblen Abstützung
der Zwischenplatte 34a in Bezug auf die Grundplatte 36a weist
vorzugsweise mehrere flexible Trägerkörper 26a, 26a', 26a'', 26a''' auf. Vorzugsweise
sind vier beabstandete Träger
an den Ecken angeordnet, obgleich auch mehr als vier Verwendung
finden könnten.
Durch Benutzung einer Vielzahl von trägerähnlichen flexiblen Körpern 26a, 26a', 26a'', 26a''' läßt sich
die Bewegung des Zwischenkörpers 34a in
den verlangten Frequenzen auf eine im allgemeinen planare Bewegung
beschränken,
und zwar in einer Ebene etwa parallel zur Ebene der Bodenplatte 36a.
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Jeder
Trägheitskraftschüttler 25a, 25a' weist ein Gehäuse 28a, 28a' auf, das über Pratzen,
Bolzen oder dgl. mit der Zwischenplatte 34a fest verbunden ist.
Die Schüttler 25a, 25a' sind mit Trägheitskraftabstimmungsmassen 32a, 32a' versehen, welche
durch wenigstens eine Feder, vorzugsweise jedoch durch zwei Federn 30a, 30a', 30a'', 30a''' getragen werden. Die
Massen der Abstimmungsmassen 32a, 32a' und die Steifigkeit
der Federn 30a, 30a', 30a'', 30a''' sind in Verbindung
mit der Steifigkeit des flexiblen Körpers 26a–26a''' gewählt, sowie
der Masse des Gehäuses 24a,
um die geeigneten Resonanzfrequenzen f1 und f2 zu erhalten. Die
Einrichtung, mit der die inneren Abstimmungsmassen 32a, 32a' dazu gebracht
werden, sich nur axial zu bewegen, weisen steife, radiale Falten,
Lager oder dgl. auf, die in radialer Richtung sehr steif sind und
in axialer Richtung ausreichend weich sind, um die passende Bewegung
und axiale Frequenzabstimmung zu erhalten. Eine detailliertere Beschreibung
dieses Antriebstyps, die als Träg heitskraftschüttler Verwendung
findet, gibt das US-Patent 5 231 336 von van Namen mit der Bezeichnung "Actuator for Active
Vibration Control".
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Es
sei darauf hingewiesen, daß ein
geeigneter Antrieb der Abstimmungsmassen 32a, 32a' auch über elektrische
Stromleitungen 42a, 42a' erfolgen kann, wodurch erste und
zweite Spulen 44a, 44a', 46a, 46a' erregt werden,
die längs
der entsprechenden Achsen A-A und B-B Kräfte erzeugen können. Die
richtige Phaseneinstellung dieser Kräfte kann entlang der Achse
A-A, entlang der Achse B-B oder entlang irgendeiner anderen Achse
in derselben Ebene wie die Achsen A-A und B-B Kräfte erzeugen. Nur als Beispiel
ist die Hauptmasse (Gehäuse 24a) annähernd 5
kg und die Hauptsteifigkeit der flexiblen Körper 26a, 26a', 26a'', 26a''' kombiniert
ist annähernd
25.000 Ib./in. (4.375.000 N/m). In gleicher Weise betragen die Abstimmungsmassen 32a, 32a' vorzugsweise
annähernd
je 1 kg, und die kombinierten Steifigkeiten der Federn 30a,
die auf die Massen 32a, 32a' einwirken, sind annähernd 5.000
Ib./in. (875.000 N/m). Daher betragen die vorherrschenden Resonanzfrequenzen
etwa f1 = 120 hz und f2 = 186 hz. Jede der Massen 32a, 32a' der Trägheitsschüttler weist
Permanentmagnete 45a, 45a' und Polstücke 47a, 47a, 49a, 49a' für den direkten
magnetischen Fluß auf.
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9 zeigt
eine andere Ausführungsform der
AVA-Anordnung 20b, die einen ersten Trägheitsschüttler 25b mit einem
ersten Gehäuse 28b und
einer ersten vorherrschenden Schwingungsachse B-B (die Achse läuft in das
Papier hinein und aus ihm heraus), ferner einen zweiten Trägheitsschüttler 25b' mit einem zweiten
Gehäuse 28b', das in Bezug
auf das erste Gehäuse 25b starr
befestigt ist und mit einer zweiten vorherrschenden Schwingungsachse
A-A, die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten vorherrschenden
Achse B-B ausgerichtet ist, sowie einen flexiblen Körper 26b auf,
an dem das erste und das zweite Gehäuse 28b, 28b' elastisch aufgehängt sind. Die
Trägheitsschüttler 25b, 25b' sind an der
mittleren Platte 34b befestigt. Darüber hinaus können zwischen
der mittleren Platte und dem zweiten Schüttler 25b optionale
Träger 48, 48b' angebracht
sein. Bei dieser Ausführungsform
ist der flexible Körper 26b ein
ebener Elastomerteil, der zwischen der Grundplatte 36b und
der mittleren Platte 34b eingebunden ist. Die Grundplatte 36b weist
vorzugsweise einen einzelnen Gewindekörper auf, der zur Befestigung
in dem Gebilde 22b dient. Die Schüttler 25b, 25b' können Spulen-
und Magnetanordnungen zum Antrieb der in ihnen befindlichen Abstimmungsmassen
aufweisen. Alternativ dazu können
piezoelektrische oder magnetostriktive Antriebe für den Antrieb
der Abstimmungsmassen Verwendung finden.
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10 zeigt
mehrere AVA-Anordnungen 20c, 20c', die sich innerhalb eines aktiven
Gebildesteuersystems (ASC) 66c befinden. Gezeigt ist ein Motor 56c,
der durch Motorhalterungen 58c, 58c' an einer Jochanordnung 50c angebracht
ist. Die Jochanordnung 50c ist mit der Trägerkonstruktion 52 verbunden,
die mit dem Rumpf 54c des Flugzeugs in Verbindung steht.
Die AVA-Anordnungen 20c, 20c' sind am Bodenteil der Jochanordnung 50c dort,
wo die Jochanordnung 50c mit dem Träger 52c in verbindung
steht, angebracht. Ein Bezugssignal wird durch den Bezugssensor 60c vorzugsweise
an die digitale Steuervorrichtung 62c abgegeben. Der Bezugssensor 60c kann
ein Beschleunigungsmesser, Geschwindigkeitsmesser oder dgl. sein
und erzeugt ein Signal, das für
die Störung
(Frequenz, Phase und/oder Amplitude) repräsentativ ist. Fehlersensoren 64c,
die in der Fahrzeugkabine an wichtigen Stellen angeordnet sind,
geben an die Steuervorrichtung 62c Fehlersignale ab, die
für den
Restgeräuschpegel in
der Flugzeugkabine kennzeichnend sind.
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Die
Steuervorrichtung 62c verarbeitet das Bezugssignal und
die Fehlersignale und erzeugt Antriebssignale für die AVA-Anordnungen 20c, 20c', um die Abstimmungsmassen
(32a, 32a' der 7, 8)
und das Gehäuse 24a,
(7, 8) aktiv anzutreiben. Steueralgorithmen
beispielsweise Gefiltert-x LMS, oder dgl., können zur Steuerung der Anordnungen
von 20c, 20c' benutzt
werden. Da die Trägheitsschüttler in
den Anordnungen wesentlich kleiner sind als die in 4 gezeigten
bekannten AVAs, ist die Masse des Systems geringer, und die Verstärker 68, 68c' können kleiner
sein. Deshalb ist die für
den Antrieb der AVA-Anordnungen 20c, 20c' erforderliche
Energie ebenfalls geringer.
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Zusammenfassend
läßt sich
aus der obigen Beschreibung entnehmen, daß die Erfindung eine AVA-Anordnung
aufweist mit einem ersten Trägheitsschüttler, der
ein erstes Gehäuse
und eine erste vorherrschende Schwingungsachse aufweist, und mit einem
zweiten Trägheitsschüttler, der
ein zweites Gehäuse
aufweist, das fest mit dem ersten Gehäuse verbunden ist, sowie eine
zweite vorherrschende Schwingungsachse, die rechtwinklig zu der
ersten vorherrschenden Achse angeordnet ist, und mit einem elastischen
Körper,
an dem die ersten und zweiten Gehäuse aufgehängt sind.
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Obgleich
verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung, einschließlich
der bevorzugten Ausführungsform
im Detail beschrieben worden sind, sind mannigfache Modifikationen,
Abweichungen, Änderungen
und Anpassungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne
daß vom
Schutzumfang der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert wird, abgewichen
wird. Alle derartigen Modifikationen, Abweichungen und Änderungen
sollen Teil der Erfindung sein.