ITTO940731A1 - Attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni. - Google Patents

Abstract

Attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni in cui un involucro esterno (3) alloggia un attuatore elettromeccanico (7) atto e generare una vibrazione secondaria (a(t)) che si somma, in opposizione di fase, con una vibrazione primaria (n(t)) da sottoporre a cancellazione. L'involucro (3) alloggia inoltre un accelerometro (20) atto a rilevare la vibrazione residua (r(t)) data dall'interferenza tra la vibrazione primaria (n(t)) e la vibrazione secondaria (a(t)) ed una centralina elettronica di calcolo (9) che riceve in ingresso il segnale dell'accelerometro (20) e genera in risposta a tale segnale un segnale di comando per l'attuatore (7).

Description

D E S C R I Z IO N E

La presente invenzione è relativa ad un attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni.

Sono noti dispositivi per la cancellazione attiva delle vibrazioni in cui una centralina elettronica genera in uscita segnali di comando per almeno un trasduttore (ad esempio un attuatore elettromeccanico, un altoparlante ecc...) atto a generare una vibrazione (antirumore) che viene applicata ad un mezzo fisico (ad esempio il supporto di un motore, oppure l'aria contenuta in uno spazio delimitato) a cui affluisce una vibrazione (rumore) generata da una sorgente di rumore (ad esempio il motore di un veicolo).

L'antirumore è atto ad interferire in modo distruttivo, in una zona prefissata del mezzo fisico, con il rumore ottenendo l'elisione (almeno parziale) del rumore stesso.

I dispositivi noti sono inoltre provvisti di almeno un sensore di residuo (ad esempio realizzato da un accelerometro o da un microfono) il quale è atto a rilevare la vibrazione residua data dall'interferenza tra il rumore e l'antirumore, generando un segnale di reazione che viene fornito in ingresso alla centralina elettronica.

I dispositivi noti utilizzano pertanto almeno tre elementi fisicamente distinti (la centralina elettronica, il trasduttore ed il sensore di residuo) che vengono installati singolarmente e che devono essere interconnessi tra di loro mediante cavi elettrici aventi lunghezza non trascurabile.

Le operazioni di installazione dei dispositivi noti sono pertanto alquanto lunghe e complesse.

Inoltre, a causa dell'elevato valore di corrente (dell'orine di alcuni Ampere) presente sulla linea elettrica di potenza che alimenta il trasduttore, si producono forti dispersioni di energia e vengono generati disturbi elettromagnetici che possono alterare il funzionamento della centralina elettronica o di altre apparecchiature elettroniche.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni che superi gli inconvenienti dei dispositivi noti.

Il precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa è relativa ad un attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni comprendente:

- mezzi attuatori elettromeccanici atti a generare una vibrazione secondaria (a(t)) atta ad interagire con una vibrazione primaria (n(t)) da sottoporre a cancellazione per ottenere l'elisione, almeno parziale, della vibrazione primaria stessa (n(t));

- mezzi rilevatori atti a rilevare la vibrazione residua (r(t)) data dall'interferenza tra detta vibrazione primaria (n(t)) e detta vibrazione secondaria (a(t));

- mezzi elettronici di calcolo riceventi in ingresso segnali di reazione generati da detti mezzi rilevatori e generanti, in risposta di detti segnali di reazione, segnali di comando per detti mezzi attuatori;

detti mezzi elettronici di calcolo comprendendo un circuito elettronico di potenza atto a generare detto segnale di comando;

mezzi di collegamento elettrico interposti tra una uscita di detti mezzi elettronici di calcolo e detti mezzi attuatori,

caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro esterno che alloggia e sostiene i detti mezzi attuatori elettromeccanici, il detto circuito elettronico di potenza ed i detti mezzi di collegamento elettrico;

il detto circuito elettronico di potenza essendo atto a dissipare calore verso una porzione di detto involucro .

L'invenzione verrà ora illustrata con riferimento alla figura allegata che rappresenta, in modo schematico, un attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni realizzato secondo i dettami della presente invenzione.

Con particolare riferimento alla figura allegata ò indicato con 1, nel suo insieme, un attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni in cui un involucro metallico esterno 3 di forma approssimativamente cilindrica definisce una cavità interna 5 che alloggia un attuatore elettromagnetico 7 ed una centralina elettronica 9.

In particolare, 1'attuatore elettromagnetico 7 può essere di tipo inerziale e comprendere un involucro 11 saldamente fissato all'involucro 3 ed alloggiate una massa 13 mobile, all'interno dell'involucro 11, sotto la spinta del campo magnetico generato da un solenoide 15.

L'attuatore 7 è atto a generare una vibrazione a(t), in seguito detta antirumore o antivibrazione secondaria . In particolare, nell'esempio di realizzazione rappresentato, l'attuatore 1 è interposto tra una porzione 18 della carrozzeria (non rappresentata) di un veicolo (non rappresentato) ed un supporto motore 17. Tra il supporto motore 17 e l'involucro 3 è inoltre disposto uno smorzatore passivo 19 di gomma.

Il mezzo esterno 17 è inoltre atto a ricevere una vibrazione n(t), in seguito detta vibrazione primaria o rumore, generata da una sorgente di vibrazioni (non rappresentata) ad esempio il motore di un veicolo (non illustrato) .

L'attuatore 1 è provvisto di un sensore di vibrazioni 20, convenientemente realizzato da un accelerometro, montato sull'involucro 3 e disposto in prossimità della porzione di carrozzeria 18.

L 'accelerometro 20 è atto a rilevare, sulla porzione di carrozzeria 18, una vibrazione residua r(t) data dall'interferenza tra la vibrazione primaria n(t) e la vibrazione secondaria a(t) cioè: r(t)= a(t) n(t).

Il sensore di vibrazioni 20 è collegato con un ingresso di un amplificatore di segnale 23 appartenente alla centralina 9. La centralina 9 comprende inoltre un circuito di calcolo 24 presentante un ingresso collegato ad un'uscita dell'amplificatore 23. Il circuito 24 presenta una uscita comunicante con un circuito di potenza 25 che presenta una uscita 25u collegata, mediante una linea elettrica di potenza 28, con il solenoide 15.

La linea elettrica di potenza 28 presenta lunghezza limitata (pochi centimetri) ed è formata da una pluralità di conduttori elettrici (illustrati schematicamente) che si estendono tra due connettori 28a, 28b (illustrati schematicamente) accoppiati con rispettivi connettori 7a, 9a dell 'attuatore elettromagnetico 7 e della centralina elettronica 9.

La centralina 9 è convenientemente realizzata su un circuito stampato 31 (rappresentato schematicamente) il quale è disposto a contatto di una porzione 3a dell'involucro 3. Ad esempio, il circuito stampato 31 può essere fissato sulla porzione 3a mediante uno strato di adesivo 33 permeabile al calore. Ad esempio, i componenti di potenza, ad esempio i transistor di potenza (non rappresentati) del circuito di potenza 25, sono atti a dissipare il calore prodotto sulla porzione 3a per permettere il passaggio di calore HT dal circuito di potenza 25 all'involucro 3.

In uso, il circuito di calcolo 24 genera (in modo noto), in risposta al segnale del sensore 20, un segnale di pilotaggio che viene amplificato dal circuito di potenza 25 ed inviato all'attuatore 7 che produce una antivibrazione a(t) in opposizione di fase con la vibrazione n(t) .

Le vibrazioni a(t) e n(t) in opposizione di fase si sommando tra di loro sulla porzione di carrozzeria 18 e la vibrazione residua r(t) = a(t) n(t) viene rilevata dal sensore 20.

Il sensore 20 alimenta pertanto alla centralina 9 un segnale di reazione (feed-back) proporzionale all'ampiezza della vibrazione residua r(t); tale segnale di reazione viene utilizzato (in modo noto) per modificare in anello chiuso il segnale di pilotaggio al fine di rendere massima l'interferenza tra l'antivibrazione a(t) e la vibrazione n(t).

Da guanto sopra detto risultano evidenti i vantaggi dell' attuatore 1.

L'attuatore 1 è realizzato infatti in un unico componente poiché l'attuatore 7, la centralina elettronica 9 ed il sensore 20 sono integrati nell'involucro 3.

Per il montaggio dell'attuatore 1 non è quindi necessario utilizzare alcun componente esterno; le operazioni di montaggio dell 'attuatore 1 sono pertanto estremamente semplici e rapide.

La linea di potenza 28 presenta lunghezza limitata poiché la -centralina 9 e l'attuatore 7 sono alloggiati nello stesso Involucro 3; viene cosi limitata la dispersione di energia lungo la linea di potenza 28 stessa e viene ottimizzato il funzionamento del circuito di potenza 25.

Vengono inoltre ridotti (o del tutto eliminati) i disturbi elettromagnetici generati dall'attuatore 1.

L'attuatore 1 consente inoltre una ottima dissipazione di calore; il calore prodotto dal circuito di potenza 25 viene trasferito all'involucro 3 e da qui alla porzione di carrozzeria 18.

L'integrazione dell 'accelerometro 20 sull'involucro 3 consente infine di produrre un segnale elettrico di reazione proporzionale alla vibrazione residua r(t) misurata esattamente nel punto di applicazione dell 'attuatore 1 ed eliminare i problemi di allineamento di posizione assiale tra l'accelerometro ed il punto di applicazione dell'attuatore.

11 sensore di vibrazioni 20 può essere montato direttamente sul circuito stampato 31; in tale caso vengono ulteriormente ridotte le distanze sensore /centralina e quindi vengono minimizzati gli effetti del rumore sul segnale generato dal sensore 20.

Il montaggio dell'amplificatore di segnale 23 all'interno dall'involucro 3 consente di ridurre l'effetto dei disturbi elettromagnetici sul segnale generato dal sensore di vibrazioni 20.

Risulta infine chiaro che modifiche e varianti possono essere apportate all'attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni descritto senza peraltro uscire dall'ambito protettivo dell'invenzione stessa.

In particolare, il circuito di calcolo 24, rappresentato interno all'involucro 3 e compreso nella centralina 9, potrebbe essere esterno all'involucro 3; in tale caso l'attuatore l utilizzerebbe un componente esterno (il circuito 24).

L'attuatore 7 può inoltre essere di tipo diverso rispetto a quello descritto e può essere provvisto di un albero di uscita (non rappresentato) mobile assialmente sotto la spinta del solenoide ed atto a generare l 'antivibrazione a(t).

Claims (1)

1. R IV E N D IC A Z IO N I 1.- Attuatore per la cancellazione attiva delle vibrazioni comprendente: - mezzi attuatori elettromeccanici (7) atti a generare una vibrazione secondaria (a(t)) atta ad interagire con una vibrazione primaria (n(t)) da sottoporre a cancellazione per ottenere l'elisione, almeno parziale, della vibrazione primaria stessa (n(t)); mezzi rilevatori (20) atti a rilevare la vibrazione residua (r(t)) data dall'interferenza tra detta vibrazione primaria (n(t)) e detta vibrazione secondaria (a(t)); - mezzi elettronici di calcolo (9) riceventi in ingresso segnali di reazione generati da detti mezzi rilevatori (20) e generanti, in risposta di detti segnali di reazione, segnali di comando per detti mezzi attuatori (7); detti mezzi elettronici di calcolo (9) comprendendo un circuito elettronico di potenza (25) atto a generare detto segnale di comando; mezzi di collegamento elettrico (28) interposti tra una uscita (9a) di detti mezzi elettronici di calcolo (9) e detti mezzi attuatori (7), caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro esterno (3) che alloggia e sostiene i detti mezzi attuatori elettromeccanici (7), il detto circuito elettronico di potenza (25) ed i detti mezzi di collegamento elettrico (28); il detto circuito elettronico di potenza (25) essendo atto a dissipare calore verso una porzione (3a) di detto involucro (3). 2.- Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elettronici di calcolo (9) comprendono un circuito di calcolo (24) ricevente in ingresso detto segnale di reazione e cooperante con detto circuito elettronico di potenza (25); detto involucro (3) alloggiando inoltre detto circuito di calcolo (24). 3.- Attuatore secondo la rivendicazione l o 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi rilevatori (20) sono portati dal detto involucro (3). 4.- Attuatore secóndo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi amplificatori di segnale (23) portati dal detto involucro (3) e disposti tra detti mezzi rilevatori (20) ed un ingresso di un circuito di calcolo (24) dei detti mezzi elettronici di calcolo (9). 5.- Attuatore per la cancellazione; attiva delle vibrazioni sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferimento ai disegni allegati;