WO2003040587A1 - Vorrichtung und verfahren zur schwingungsisolation in einem übertragungspfad - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur schwingungsisolation in einem übertragungspfad Download PDF

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WO2003040587A1
WO2003040587A1 PCT/DE2002/004080 DE0204080W WO03040587A1 WO 2003040587 A1 WO2003040587 A1 WO 2003040587A1 DE 0204080 W DE0204080 W DE 0204080W WO 03040587 A1 WO03040587 A1 WO 03040587A1
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connecting element
transmission path
actuator means
vibration isolation
strut
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Marius Bebesel
Peter JÄNKER
Rudolf Maier
Henning Strehlow
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Eads Deutschland Gmbh
Eurocopter Deutschland Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/001—Vibration damping devices
    • B64C2027/003—Vibration damping devices mounted on rotor hub, e.g. a rotary force generator

Definitions

  • the present invention relates to a device for vibration isolation in a transmission path according to the preamble of claim 1, and a corresponding method.
  • the invention is mainly for vibration or Vibration reduction in helicopters application.
  • the main transmission in helicopters is connected to the ceiling side of the cell structure of a cockpit via several support structures, the so-called struts.
  • This support structure or the strut are to be considered generalized as a connecting element. It is a rigid connecting element.
  • This connecting element represents a transmission path.
  • the main gearbox as well as the engine, rotor and auxiliary units generate vibrations which are introduced into the cell structure of the cockpit via the struts.
  • the disruptive high-frequency gear vibrations are significant for noise pollution and arise from tooth meshing.
  • a gearbox has several pairs of gears, the meshing of which leads to pronounced vibrations and the associated noise peaks at discrete frequencies in the range of approx. 500 - 4000 Hz.
  • the vibration actuator By moving an inertial mass, the vibration actuator generates vibrations which are introduced into the strut by the actuator via the flange and are superimposed on the vibrations generated by the main transmission, so that a superimposition of the two vibrations results in a significant reduction in the resulting vibration. As a result, the noise in the helicopter cockpit is reduced.
  • the known sound control system is thus based on a countermeasure principle.
  • the vibrations which are initially introduced are recorded and compensated for by destructive interference by means of a corresponding counter-vibration or "anti-vibration". But this means that in In any case, undesired forces are initially introduced into the cockpit, which are then compensated for by the targeted introduction of corresponding counterforces, which are introduced via an entry surface of the flange which acts approximately at points.
  • the known sound control system thus has the disadvantage that the carrying structure (strut) and the cell structure of the cockpit are always subjected to forces. Another disadvantage is the relatively high weight of the vibration actuators. Another disadvantage is that several flanges
  • US Pat. No. 6,224,014 B1 describes the reduction of noise which is generated by a wide variety of vibration sources (gear, engine, rotor) in the helicopter.
  • the actuators are vibration actuators which have an inertial mass to be moved. The vibration force generated by the vibration actuator is destructively superimposed on the disturbing vibration and is not isolated from the cell structure.
  • EP 774411 considers the pure vibration reduction and not the noise reduction in the cockpit, the cause of which is the higher-frequency vibrations of the main transmission.
  • the known document looks at vibrations caused by the rotating main rotor (column 9, lines 39ff.). These vibrations are at fairly low frequencies (approx. 20 - 30 Hz) and are therefore not relevant to noise.
  • DE 198 13 959 A1 discloses a structure-borne noise suppression device which reduces the transmission of machine vibrations and vibrations through a carrier structure to a cell or a component with the simplest possible construction and with relatively little integration effort.
  • the cell or component there is, for example, the cockpit of a helicopter.
  • DE 198 13 959 A1 teaches that the structure-borne noise suppression device contains at least one piezo actuator, which introduces vibrations into the support structure in order to essentially block the structure-borne noise transmission path to the structure to be isolated and to compensate the sound excitation more effectively by means of the existing and excited system dimensions of the sound generator.
  • the piezo actuator mounted on the support structure causes force to be introduced over a relatively large surface area of the support structure.
  • the carrier structure can be arranged, for example, between the main gear of a rotor and a cell structure of the cockpit of a helicopter.
  • the carrier structure is designed as one or more gear struts.
  • the piezo actuator is arranged essentially along the entire circumference of the strut and has a defined extent in the axial direction of the strut.
  • DE 198 13 959 A1 makes no statement as to how such a structure-borne noise suppression device can be used effectively in an overall system or how the regulation and control takes place in consideration of the interaction of the individual components and components in an overall system.
  • the object on which the invention is based can be derived concretely from helicopter construction and, due to its fundamental consideration, can be generalized for general mechanical engineering.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device and a method for isolating vibrations in a transmission path which effectively and on the transmission of vibrations of a first body to a second body rigidly connected thereto in an overall system apparatus that is as simple as possible is reduced or avoided as far as possible so as to primarily prevent vibrations from being introduced onto the second body.
  • a generic device which, according to the invention, is characterized in that the sensor unit is arranged in the interface region of the connecting element and the second body and is connected to the control unit; and that the actuator means can be controlled by the control unit such that the actuator means, depending on the output of the sensor unit, carry out an elastic shape change equivalent to the oscillating movement of the first body, as a result of which the shape of the connecting element can be changed in one section by the oscillating movement of the first body to follow so that the vibratory motion of the first body is effectively isolated from the second body.
  • This concept ultimately leads to a compensation of the disturbance by the movement of the first body, which is usually referred to as "nodal isolation" (node isolation).
  • the device also has the advantage that it can be carried out using relatively simple technical means, which leads to considerable weight savings in comparison to other sound control systems, in particular in an overall system.
  • the device according to the invention has the advantage that it also brings about an effective reduction in the transmission of vibrations in a transmission path if the vibration movement of the first body has a plurality of degrees of freedom.
  • Vibration movements that include, for example, longitudinal, transverse and / or torsional vibrations or corresponding combinations of these types of vibrations are possible.
  • the actuator means advantageously form a section in the transmission path between the first and second body, this section carrying out the elastic change in shape. In this way, the compensation of the oscillatory movement of the first body is concentrated on a defined, limited section, so that the connecting element itself is only stressed within this section.
  • the actuator means are expediently designed to be actively movable in several spatial directions in accordance with the degrees of freedom of the oscillating movement of the first body.
  • the change in shape of the actuator means corresponds to a change in length in the corresponding spatial direction.
  • Different forms of vibration can thus be compensated for by appropriately designed, arranged or actuated actuator means, which expand or contract depending on the spatial direction of the vibration movement.
  • the movement of the first body is advantageously followed, so that the second body is kept free of force by the connecting element.
  • the connecting element is expediently designed as a tubular or rod-shaped strut.
  • the tubular configuration has the advantage of saving weight compared to a rod-shaped strut.
  • a rod-like strut is characterized by high strength and is used in particular when large masses have to be held or connected to one another.
  • the connecting element has a fastening eyelet at least in the interface area to the second body. It is expedient to connect the connecting element on the fastening eyelet to the second body via a bolt arrangement. Such attachment by means of a fastening eyelet and bolt arrangement enables a simple and maintenance-friendly manner of attachment.
  • the actuator means are arranged on the outer and / or inner circumference of the tubular connecting element or on the outer circumference of the rod-shaped connecting element by means of gluing, sputtering or other suitable means.
  • the attachment within the tubular connecting element has an extremely space-saving arrangement. Attachment to the outer circumference is particularly advantageous for retrofitting existing connecting elements.
  • the actuator means are arranged on the outer and / or inner circumference of the tubular connecting element or on the outer circumference of the rod-shaped connecting element via respective output elements.
  • the arrangement options on the outer and / or inner circumference have the same advantages as with the actuator means fastened by means of gluing or sputtering.
  • the provision of output elements has the advantage that the active area of the actuator means or the effect of the actuator means on the connecting element is increased.
  • the actuator means are integrated in the tubular or rod-shaped connecting element. This has the advantage of a compact and extremely space-efficient arrangement. Contrary to the previous view, such an arrangement is applicable even if that Connection element must have a high strength for holding large masses.
  • the actuator means are arranged on the inner peripheral surface of the fastening eye. Such an arrangement is advantageous with regard to the alignment of the actuator means in accordance with the degree of freedom of the oscillatory movement of the first body. In this embodiment, the actuator means can thus be aligned in a particularly simple manner in corresponding spatial directions.
  • the actuator means are advantageously designed in sections or in sections. A particularly simple assignment of the individual actuator means to the corresponding degrees of freedom of the oscillatory movement of the first body is thereby achieved.
  • the actuator means can be controlled in sections. This has the same effect as in the sectioned or subdivided configuration of the actuator means, but also has the advantage that the actuator means can be produced in one piece.
  • the actuator means can be arranged parallel, perpendicular and / or obliquely with respect to the longitudinal direction of the connecting element. This also enables simple adaptation to the corresponding degrees of freedom or spatial direction of the oscillatory movement of the first body.
  • the actuator means expediently consist of electrostrictive, magnetostrictive, electromagnetic or electromotive material.
  • the actuator means particularly preferably consist of a stacked piezo actuator. Such actuators have the particular advantage of small dimensions.
  • Strain sensor is. These sensors deliver accurate measured values and can be integrated into an overall system to save space.
  • the object is further achieved by a method for isolating vibrations in a transmission path with a first body which carries out an oscillating movement; a second body connected to the first body via at least one rigid connecting element; Actuator means which are arranged on the at least one connecting element; as well as a sensor and a control unit, wherein a control variable is detected by the sensor unit arranged in the interface area of the connecting element and the second body and the control variable is transmitted to the control unit and the actuator means is controlled by the control unit as a function of the control variable by means of a corresponding manipulated variable, and according to the invention is characterized in that, during the control, the actuator means carry out an elastic shape change equivalent to the oscillating movement of the first body, as a result of which the shape of the connecting element can be changed in one section in order to follow the movement of the first body, and repetition until that of the The controlled variable detected by the sensor unit becomes approximately zero, so that the oscillatory movement of the first body is effectively isolated from the second body.
  • the controlled variable detected by the sensor unit is a measure of the vibration movement transmitted from the first body to the second body via the connecting element.
  • the method for isolating vibrations in a transmission path according to claim 18 or 19 is advantageously used in a helicopter, the transmission path being formed by at least one strut which connects the main transmission of a helicopter to the ceiling side of the cell structure from the cockpit, with a piezo actuator on at least one strut is arranged, and is characterized in that by means of a controllable piezo actuator, an elastic shape change equivalent to the oscillating movement of the main transmission is carried out in a section of the strut.
  • the section of the strut is expediently formed by a piezo actuator arranged on the surface of the strut in its circumferential direction.
  • the section is formed between two output elements of a piezo actuator arranged in the axial direction of the strut.
  • the section of the strut is particularly preferably formed by the piezo actuator itself.
  • the device for vibration isolation in a transmission path according to one of claims 1 to 17 is particularly advantageously used in a helicopter, the transmission path being formed by at least one strut which connects the main gear of a helicopter to the ceiling side of the cell structure from the cockpit, and one Piezo actuator is arranged on at least one strut, and the use is characterized in that the measuring element of a control device in the area of the strut between the piezo actuator and the interface to the cell structure is arranged and a controllable piezo actuator is integrated in the axial direction in the strut, which is connected to the control device.
  • FIG. 2a shows a schematic illustration of the device according to the invention for vibration isolation in a transmission path
  • FIG. 3 shows a reduced schematic illustration of the device according to FIG. 2 to explain the mode of operation of the device according to the invention
  • Fig. 4 equivalent circuit diagram for the connecting element with actuator means
  • FIG. 7 section of a connecting element with fastening eyelet
  • Fig. 8 sectional view of the connecting element shown in Fig. 7 with
  • Fig. 9 control structure of the control device for the piezo actuator of a web.
  • Figure 1 shows the typical application of the invention in the frequency range between 500 Hz and 4000 Hz.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention for vibration isolation in a transmission path in a highly schematic representation.
  • a first body 1 is connected to a second body 3 via a rigid connecting element 2.
  • the first body generally carries out oscillatory and vibratory movements and is therefore also referred to below as the source of vibration. Due to the oscillatory movement of the first body, oscillations and vibrations are transmitted to the second body via the transmission path formed by the essentially rigid connecting element. However, this is annoying in many applications, so that suitable precautions are necessary to effectively prevent this vibration transmission.
  • actuator means are provided on the connecting element 2, which are designated by reference number 4 in FIG.
  • a sensor unit 5 is provided, which is in principle arranged between the actuator means 4 arranged on the connecting element 2 and the second body 3.
  • the sensor unit 5 is preferably arranged at the interface between the connecting element 2 and the second body 3, as shown in FIG. 2.
  • the sensor unit can also be arranged, for example, in an interface area on the connecting element 2 itself, as is shown in dashed form in FIG. 2 with reference number 5 '.
  • a control unit 6 is also provided for actuating the actuator means 4 and is in turn connected to the sensor unit 5 in order to output an actuating signal to the actuator means 4 on the basis of the signals detected by the sensor unit 5.
  • Such a constellation of a vibrating first body rigidly connected to a second body can be found, for example, in helicopters.
  • the source of vibration is typically the main transmission.
  • the so-called struts which firmly connect the main transmission with the ceiling side of the cell structure of a helicopter cockpit, serve as connecting element 2.
  • transmission of the oscillation movement of the oscillation source via the struts to the cell structure must be avoided as far as possible.
  • the oscillatory movement of the first body typically has several degrees of freedom. These degrees of freedom include, for example, vibrations in the longitudinal direction of the connecting element (z direction in FIG. 2a), vibration in the transverse direction thereto (x and / or y direction in FIG. 2a) and torsional vibrations or corresponding combinations of these types of vibrations.
  • degrees of freedom include, for example, vibrations in the longitudinal direction of the connecting element (z direction in FIG. 2a), vibration in the transverse direction thereto (x and / or y direction in FIG. 2a) and torsional vibrations or corresponding combinations of these types of vibrations.
  • FIG. 3 shows the device according to the invention shown in FIG. 2 in a highly abstract form.
  • the oscillating first body, the connecting element, the actuator means attached to the connecting element and the second body are identified in FIG. 3 by the same reference numerals as before.
  • the first body only carries out a longitudinal vibration, ie a vibration in the z direction.
  • the state shown on the left in FIG. 3 shows the starting position in which the first body 1 is initially at rest.
  • FIG. 3 shows a snapshot of the first body vibrating in the z direction, the vibrating first body 1 by the amount ⁇ z ⁇ in the positive z direction due to a force F z ⁇ acting in the positive z direction (ie down in Figure 3).
  • the upper section 2a of the connecting element also shifts by the same amount ⁇ zi in the positive Z direction.
  • the function of the actuator means 3 is now to follow this movement in such a way that no forces or moments are transmitted to the lower section 2b of the connecting element and thus to the second body 3.
  • the actuator means performed an elastic shape change equivalent to the movement of the first body.
  • the change in length of the actuator means is to be understood in an analogous manner if the vibration transmitted from the vibrating first body to the connecting element is a transverse or torsional vibration.
  • the change in length of the actuator means only takes place transversely to the longitudinal direction of the connecting element, that is to say in x- and / or y- Direction.
  • the actuator means is preferably arranged obliquely to the longitudinal direction of the connecting element.
  • a corresponding arrangement of a plurality of actuators or a suitable control of the actuator means can compensate for an oscillation movement that includes several of the aforementioned forms of oscillation.
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram for the connecting element with actuator means.
  • the rigidity of the connecting element is denoted by Sv and that of the actuator means by SA.
  • the rigidity of the actuator means can be varied by appropriate actuation of the actuator, which is represented in the equivalent circuit diagram by a corresponding converter.
  • the converter varies the stiffness of the actuator means, for example, based on a corresponding excitation voltage UA.
  • the change in length described in connection with FIG. 3 according to Hook's law can also be described by a corresponding setting of the stiffness (and thus the modulus of elasticity).
  • the actuator means form a section in the transmission path, this section carrying out the elastic change in shape.
  • the connecting element itself is subjected to the lowest possible forces.
  • the actuator means typically consist of electrostrictive, magnetostrictive, electromagnetic or electromotive material.
  • Actuator means made of stacked piezo elements are particularly preferably used.
  • the change in length of the piezo element is effected in a known manner by applying a corresponding voltage U A.
  • the control of the actuator means takes place according to the invention in that the The interface area between the connecting element 2 and the second body 3 arranged sensor unit 5 initially detects a measurement variable that is a measure of whether and which forces and torque exist at the interface between the connecting element 2 and the second body 3. On the basis of this measurement, a measurement signal is sent to the control unit, which then outputs a manipulated variable to the actuator means 4.
  • control unit 6 outputs a manipulated variable as a function of the measurement signal measured by the sensor unit 5 for regulating the actuator means 4. This cycle is repeated several times until the signals measured on the sensor unit 5 are minimal; ie the control is based on a zero control of the measured variable recorded on the sensor unit.
  • the measured variable measured at the sensor unit is zero, which is synonymous with the fact that the second body is held force-free by the connecting element and the oscillatory movement of the first body is effectively isolated.
  • the connecting element is typically designed as a tubular or rod-shaped strut.
  • a tubular strut is advantageous in terms of the associated weight reduction.
  • rod-like struts are preferred when high strength is required, for example to hold bodies of large masses.
  • the embodiments shown in FIG. 5 each relate to a tubular connecting element and those in FIG. 6 to a rod-shaped connecting element.
  • the actuator means 4 are attached to the outer peripheral surface and / or inner peripheral surface of the tubular connecting element 2, only the attachment to the outside being visible in FIG. 5a.
  • the Actuator means can be subdivided into sections, as is indicated by dashed lines in FIG. 5a, for example.
  • the actuator means can also be designed in sections, as is shown schematically in FIG. 5b. It should be taken into account here that the actuator means are designed in such a way that they can be controlled in such a way that they are suitable for compensating for the oscillatory movement by means of an elastic longitudinal direction in the corresponding direction of space, as described in connection with FIG.
  • FIGS. 5a and b are typically attached to the connecting element by gluing or sputtering. Of course, other suitable means of attachment can also be used.
  • An embodiment according to FIGS. 5a and b is particularly advantageous due to the small dimensions of the actuator means.
  • this type of configuration is suitable for retrofitting existing struts with such actuator means.
  • the actuator means are arranged on the connecting element via respective output elements 12.
  • the actuator means are aligned in the longitudinal direction (i.e. in the z direction).
  • several such actuator means with output elements can be arranged on the outside and / or inside (not shown) both in the longitudinal and in the transverse direction, and obliquely on the connecting element.
  • connection element possible.
  • rod-shaped actuator means are arranged between the upper 2a and the lower 2b region of the connecting element.
  • the actuator means connect the upper 2a and the lower area 2b of the Connection element non-positive.
  • several such actuator means can also be used here.
  • the orientation of the actuator means can also vary with respect to the longitudinal direction of the connecting element.
  • 5d shows, for example, an oblique arrangement of the actuator means in dashed form. As explained in connection with FIG. 4, this arrangement serves to compensate for torsional vibrations.
  • an actuator means in spiral form (not shown) can be arranged between the upper 2a and lower 2b section of the connecting element.
  • FIG. 5e In order to increase the strength of the connecting element and thus its holding force, a configuration according to FIG. 5e is also suitable.
  • the actuator means is shown, which is ring-shaped and is divided into different segments 4a.
  • This actuator means is integrated into the connecting element 2 in such a way that it is arranged between the regions 2a and 2b shown in FIG. 5d, for example, and connects these to one another in a force-locking manner.
  • the different sections 4a of the actuator means shown in FIG. 5e like the actuator means described in connection with the previous figures, can be controlled separately in order to carry out a respective change in length in corresponding spatial directions.
  • FIG. 6a shows an embodiment analogous to FIG. 5a, in which actuator means are arranged on the outside of the rod-shaped connecting element 2.
  • FIG. 6c shows an embodiment in which the actuator means are arranged on the connecting element at a distance via output elements, analogously to FIG Design according to Figure 5c.
  • the actuator means can also be arranged within the connecting element in the case of a rod-shaped connecting element. In this case, analogous to the embodiment according to FIG.
  • section-by-section actuator means are provided, which non-positively connect the upper area 2a and the lower area 2b of the connecting element.
  • the actuator means can be arranged obliquely or spirally in order to compensate for all possible forms of vibration (longitudinal, transverse and torsional vibration) accordingly. Since in most applications, bodies of large masses can be
  • the actuator means can be designed in the form of a segment, as is shown schematically in the right illustration of FIG. 6e.
  • Such a configuration is particularly advantageous because in this way the cross-section of the connecting element is optimally used for the elastic shape change to be carried out; on the other hand, such a connecting element has sufficient rigidity without causing damage to the actuator means.
  • the actuator means are likewise constructed in sections or divided in the configurations according to FIG. Alternatively, the individual actuator means can be controlled individually. This ensures that the actuator means each carry out a change in length in the corresponding spatial direction to compensate for the oscillatory movement of the first body.
  • Figure 7 shows a further embodiment of the connecting element.
  • the connecting element is designed in its lower region 2b as a fastening eyelet 7.
  • the connecting element 2 is fastened via the fastening eyelet 7 with a bolt arrangement 8 to a correspondingly shaped end of the second body 3.
  • the attachment of the second body 3 with the connecting element 2 by means of a bolt arrangement 8 can also be seen from the sectional view of the transition area of the connecting element and the second body in FIG. 8.
  • the actuator means 3 are arranged on the inner peripheral surface 7a of the fastening eyelet 7 in such a way that they surround the bolt connection 8 introduced for fastening the second body 3 in an unhindered manner.
  • the actuator means 3 are arranged in a suitable manner in order to compensate for this, depending on the degrees of freedom of the oscillating movement of the first body, by corresponding changes in length in the respective spatial direction.
  • the embodiment according to FIGS. 7 and 8 is particularly advantageous in that it takes up little space.
  • the invention makes it possible to effectively block the transmission path of the strut for the structure-borne noise generated by the transmission, engine, rotor or auxiliary units. This is achieved by controlling the the strut arranged actuator means so that the area of the strut firmly connected to the main gear follows the movement of the main gear in such a way that the cell structure is suspended without force. 9 shows a possible control structure for this.
  • the strut 2 has 22 piezo actuators 10 arranged in a section. From a measuring element 11 (e.g.
  • a measurement signal (controlled variable x) is transmitted to a control device 12.
  • This measurement signal is an error signal, because ideally the measurement signal should be approximately zero.
  • the setpoint W of the control device 12 is therefore approximately a zero value. If an error signal is recognized by the control device 12, a control signal in amplitude and phase angle is generated on the basis of a corresponding control algorithm, which is output to an control element 13 and is suitable for generating an equivalent reaction of an elastic change in shape.
  • This actuator 13 controls the electrical voltage for contraction or expansion of the piezo actuator 10. This produces the elastic change in shape of the strut 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad sowie ein entsprechendes Verfahren. Aufgabe ist es hierbei, die Schwingung eines ersten Körpers 1 auf einen damit über ein steifes Verbindungselement 2 fest verbundenen zweiten Körper 3 möglichst wirkungsvoll zu reduzieren bzw. so weit wie möglich zu verhindern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Sensoreinheit 5 im Schnittstellenbereich von Verbindungselement 2 und zweitem Körper 3 angeordnet ist und mit der Regeleinheit 6 verbunden ist und dass die Aktuatormittel 4 derart durch die Regeleinheit ansteuerbar sind, dass die Aktuatormittel 4 in Abhängigkeit von der Ausgabe der Sensoreinheit eine der Schwingungsbewegung des ersten Körpers äquivalente, elastische Formänderung durchführen, wodurch die Form des Verbindungselementes 2 in einem Abschnitt veränderbar ist, um der Schwingungsbewegung des ersten Körpers 1 zu folgen, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam vom zweiten Körper isoliert ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Schwingungsisolation in einem
Übertragungspfad
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein entsprechendes Verfahren. Die Erfindung findet hauptsächlich zur Schwingungsbzw. Vibrationsminderung in Hubschraubern Anwendung.
Das Problem der Übertragung von Schwingungsbewegungen eines vibrierenden Körpers auf einen damit über ein steifes Verbindungselement verbundenen zweiten Körper tritt in der Technik überall dort auf, wo Maschinenvibrationen und - Schwingungen von einer Quelle erzeugt werden. Hierbei ist die Übertragung dieser meist als Körperschall bezeichneten Schwingungen und Vibrationen auf mit der Quelle starr verbundene Elemente im allgemeinen sehr störend.
In Hubschraubern ist das Hauptgetriebe bekanntlicherweise über mehrere Tragestrukturen, den sogenannten Streben, mit der Deckenseite der Zellstruktur eines Cockpits verbunden. Diese Tragstruktur bzw. die Strebe sind verallgemeinert als ein Verbindungselement zu betrachten. Dabei handelt es sich um ein starres Verbindungselement. Dieses Verbindungselement stellt einen Übertragungspfad dar. Das Hauptgetriebe sowie Triebwerk, Rotor und Nebenaggregate erzeugen Vibrationen, die über die Streben in die Zellstruktur des Cockpits eingeleitet werden. Die störenden hochfrequenten Getriebevibrationen sind für die Lärmbelästigung maßgeblich und entstehen durch Zahneingriffe. Ein Getriebe hat mehrere Zahnradpaare, deren Ineinandergreifen zu ausgeprägten Schwingungen und den damit zusammenhängenden Lärmspitzen bei diskreten Frequenzen im Bereich von ca. 500 - 4000 Hz führen. Diese Lärmspitzen überragen das Hintergrundgeräusch im Hubschrauber oft um 10 - 20 dB (Fig. 1 ) und dominieren somit auch den gesamten Lärmpegel. Zudem werden diskrete Frequenzen als sehr störend empfunden, selbst wenn der Lärmpegel sonst auf niedrigem Niveau ist. Weitere i. a. diskrete Frequenzen werden vom Triebwerk, dem Rotor und Nebenaggregaten erzeugt und ebenfalls über die Getriebestreben in die Kabine eingeleitet. Der Gesamtlärmpegel (integriert über den gesamten Frequenzbereich) in einem üblichen Serienhubschrauber beträgt zwischen 85 - 90 dBA. Somit sind die Getriebe-induzierten Vibrationen die Hauptursache für starke Lärmbelastungen im Cockpit.
Verschiedene Anordnungen und Systeme sind vorgeschlagen worden, um diese Lärmbelästigung zu reduzieren. In den Druckschriften US 6,105, 900 und US 6,138,947 ist beispielsweise ein aktives Schallregelungssystem beschrieben, das unerwünschten akustischen Schall in einem Cockpit eines Hubschraubers minimiert. Dieser Schall wird zu einem großen Teil hervorgerufen durch Vibrationen des Hauptgetriebes, welches mit der Zellenstruktur des Cockpits verbunden ist. Das Hauptgetriebe ist mittels einzelner Befestigungsfüße mit der Zellstruktur des Cockpits verbunden. Der einzelne Befestigungsfuß weist einen Flansch im Bereich der Schnittstelle zwischen Befestigungsfuß und Zellstruktur auf. An diesem Flansch ist wiederum ein Schwingungsaktuator zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen angeordnet. Der Schwingungsaktuator erzeugt durch Bewegung einer Trägheitsmasse Schwingungen, die vom Aktuator über den Flansch in die Strebe eingeleitet werden und den vom Hauptgetriebe erzeugten Schwingungen überlagert werden, so dass aus einer Überlagerung beider Schwingungen eine deutliche Reduzierung der resultierenden Schwingung folgt. Infolge dessen reduziert sich der Schall im Cockpit des Hubschraubers. Damit beruht das bekannte Schallregelungssystem auf einem Gegensteuerprinzip. Die zunächst eingeleiteten Schwingungen werden erfasst und mittels einer entsprechenden Gegenschwingung bzw. Antischwingung (engl. "counter Vibration") durch destruktive Interferenz kompensiert. Dies bedeutet aber, dass in jedem Fall zunächst unerwünschte Kräfte in das Cockpit eingeleitet werden, die dann durch wiederum gezielte Einleitung entsprechender Gegenkräfte, die über eine annähernd punktuell wirkende Eintrittsfläche des Flansches eingeführt werden, kompensiert werden. Somit hat das bekannte Schallregelungssystem den Nachteil, dass die Tragestruktur (Strebe) und die Zellenstruktur des Cockpits in jedem Fall mit Kräften beaufschlagt werden. Nachteilig ist weiterhin, das relativ hohe Gewicht der Schwingungsaktuatoren. Nachteilig ist auch, dass an einer Tragstruktur mehrere Flansche notwendig werden.
Die US 6 224 014 B1 beschreibt die Reduktion von Lärm, der durch verschiedenste Vibrationsquellen (Getriebe, Triebwerk, Rotor) im Hubschrauber entsteht. Bei den Aktuatoren handelt es sich um Schwingungsaktuatoren, die eine zu bewegende Trägheitsmasse besitzen. Die vom Schwingungsaktuator erzeugte Schwingkraft wird der störenden Schwingung destruktiv überlagert und nicht von der Zellenstruktur isoliert.
Die EP 774411 betrachtet die reine Vibrationsreduktion und nicht die Geräuschreduktion im Cockpit, deren Ursache die höherfrequenten Schwingungen des Hauptgetriebes sind. Das bekannte Dokument betrachtet Schwingungen, die durch den drehenden Hauptrotor entstehen (Sp. 9, Z. 39ff.). Diese Schwingungen liegen bei ziemlich niedrigen Frequenzen (ca. 20 - 30 Hz) und sind somit nicht lärmrelevant.
Ferner offenbart die DE 198 13 959 A1 eine Einrichtung zur Körperschallunterdrückung, die die Übertragung von Maschinenvibrationen und - Schwingungen durch eine Trägerstruktur auf eine Zelle oder ein Bauteil bei möglichst einfacher Bauweise und mit verhältnismäßig geringem Integrationsaufwand reduziert. Die Zelle bzw. das Bauteil ist auch dort beispielsweise das Cockpit eines Hubschraubers. Die DE 198 13 959 A1 lehrt, dass die Einrichtung zur Körperschallunterdrückung zumindest einen Piezoaktuator beinhaltet, der Schwingungen in die Trägerstruktur einleitet, um den Körperschall-Übertragungspfad auf die zu isolierende Struktur im wesentlichen zu sperren und die Schallerregung mittels der vorhandenen und erregten Systemmaßen des Schallerzeugers wirkungsvoller zu kompensieren. Dabei bewirkt der auf der Trägerstruktur angebrachte Piezoaktuator eine Krafteinleitung über einen relativ großen Oberflächenbereich der Trägerstruktur. Die Trägerstruktur kann beispielsweise zwischen Hauptgetriebe eines Rotors und einer Zellenstruktur des Cockpits eines Hubschraubers angeordnet sein. Die Trägerstruktur ist in diesem Fall als eine oder mehrere Getriebestreben ausgebildet. Der Piezoaktuator ist im wesentlichen entlang des gesamten Umfangs der Strebe angeordnet und hat eine definierte Ausdehnung in Axialrichtung der Strebe.
Die DE 198 13 959 A1 macht jedoch keine Aussage darüber, wie eine derartige Einrichtung zur Körperschallunterdrückung in einem Gesamtsystem wirksam eingesetzt werden kann bzw. wie die Regelung und Steuerung unter Berücksichtigung des Zusammenwirkens der einzelnen Bauteile und Komponenten in einem Gesamtsystem erfolgt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe lässt sich konkret aus dem Hubschrauberbau ableiten und ist aufgrund ihrer grundsätzlichen Betrachtung für den allgemeinen Maschinenbau verallgemeinerbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad zu schaffen, die bzw. das die Übertragung von Schwingungen eines ersten Körpers auf einen damit starr verbundenen zweiten Körper in einem Gesamtsystem wirksam und auf möglichst einfache apparative Weise reduziert bzw. möglichst ganz vermeidet, um somit primär ein Einleiten von Schwingungen auf den zweiten Körper zu verhindern.
Die Aufgabe wird durch eine gattungsmäßige Vorrichtung gelöst, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass die Sensoreinheit im Schnittstellenbereich von Verbindungselement und zweitem Körper angeordnet ist und mit der Regeleinheit verbunden ist; und dass die Aktuatormittel derart durch die Regeleinheit ansteuerbar sind, dass die Aktuatormittel in Abhängigkeit von der Ausgabe der Sensoreinheit eine der Schwingungsbewegung des ersten Körpers äquivalente, elastische Formänderung durchführen, wodurch die Form des Verbindungselementes in einem Abschnitt veränderbar ist, um der Schwingungsbewegung des ersten Körpers zu folgen, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam vom zweiten Körper isoliert ist. Dieses Konzept führt letztlich zu einer Kompensation der Störung durch die Bewegung des ersten Körpers, was üblicherweise als „nodal isolation" (Knotenisolation) bezeichnet wird.
Auf diese Weise wird durch eine geeignete Ansteuerung des Aktuatormittels, die auf der Messung einer Steuergröße an der Sensoreinheit basiert, eine effektive Verminderung der Schwingungsübertragung erreicht. Die Vorrichtung weist ferner den Vorteil auf, dass sie mit relativ einfachen technischen Mitteln ausführbar ist, was insbesondere in einem Gesamtsystem zu einer erheblichen Gewichtseinsparung im Vergleich zu anderen Schallregelungssystemen führt.
Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass sie auch eine wirksame Reduzierung der Schwingungsübertragung in einem Übertragungspfad bewirkt, wenn die Schwingungsbewegung des ersten Körpers mehrere Freiheitsgrade aufweist. Somit ist eine wirksame Isolation von Schwingungsbewegungen, die beispielsweise Längs-, Transversal- und/oder Torsionsschwingungen oder entsprechende Kombinationen dieser Schwingungsformen umfassen, möglich.
Vorteilhafterweise bilden die Aktuatormittel einen Abschnitt im Übertragungspfad zwischen erstem und zweitem Körper, wobei dieser Abschnitt die elastische Formänderung durchführt. Auf diese Weise wird die Kompensation der Schwingungsbewegung des ersten Körpers auf einen definierten, begrenzten Abschnitt konzentriert, so dass das Verbindungselement selbst nur innerhalb dieses Abschnittes beansprucht ist.
Zweckmäßigerweise sind die Aktuatormittel entsprechend der Freiheitsgrade der Schwingungsbewegung des ersten Körpers in mehrere Raumrichtungen aktiv beweglich ausgebildet. Hierbei entspricht die Formänderung des Aktuatormittels jeweils einer Längenänderung in entsprechender Raumrichtung. Somit können unterschiedliche Schwingungsformen jeweils durch entsprechend ausgebildete, angeordnete bzw. betätigte Aktuatormittel, die je nach Raumrichtung der Schwingungsbewegung sich ausdehnen oder kontrahieren, kompensiert werden. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Nachfolgen der Bewegung des ersten Körpers erzielt, so dass der zweite Körper durch das Verbindungselement kraftfrei gehalten wird.
Zweckmäßigerweise ist das Verbindungselement als röhr- oder stabförmige Strebe ausgebildet. Die rohrförmige Ausgestaltung hat den Vorteil einer Gewichtseinsparung gegenüber einer stabförmigen Strebe. Eine stabförmige Strebe zeichnet sich jedoch durch eine hohe Festigkeit aus und findet insbesondere dann Anwendung, wenn große Massen zu halten bzw. miteinander zu verbinden sind. Es ist ferner vorteilhaft, dass das Verbindungselement zumindest im Schnittstellenbereich zum zweiten Körper eine Befestigungsöse aufweist. Dabei ist es zweckmäßig das Verbindungselement an der Befestigungsöse über eine Bolzenanordnung mit dem zweiten Körper zu verbinden. Eine derartige Befestigung mittels Befestigungsöse und Bolzenanordnung ermöglicht eine einfache und wartungsfreundliche Art des Anbringens.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Aktuatormittel am Außen- und/oder Innenumfang des rohrförmigen Verbindungselementes oder am Außenumfang des stabförmigen Verbindungselementes mittels Kleben, Sputtem oder anderen geeigneten Mitteln angeordnet. Das Anbringen innerhalb des rohrförmigen Verbindungselementes weist eine äußerst platzsparende Anordnung auf. Ein Anbringen am Außenumfang ist insbesondere zum Nachrüsten bereits bestehender Verbindungselemente vorteilhaft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aktuatormittel am Außen- und/oder Innenumfang des rohrförmigen Verbindungselementes oder am Außenumfang des stabförmigen Verbindungselementes über jeweilige Abtriebselemente angeordnet. Hierbei weisen die Anordnungsmöglichkeiten am Außen- und/oder Innenumfang die gleichen Vorteile wie bei den mittels Kleben oder Sputtem befestigten Aktuatormittel auf. Das Vorsehen von Abtriebselementen hat den Vorteil, dass der aktive Bereich der Aktuatormittel bzw. die Wirkung der Aktuatormittel auf das Verbindungselement vergrößert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Aktuatormittel in das röhr- oder stabförmige Verbindungselement integriert. Dies hat den Vorteil einer kompakten und äußerst platzeffizienten Anordnung. Eine derartige Anordnung ist entgegen bisheriger Auffassung selbst dann anwendbar, wenn das Verbindungselement eine hohe Festigkeit zum Halten von großen Massen aufweisen muss.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aktuatormittel an der Innenumfangsfläche der Befestigungsöse angeordnet. Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft im Hinblick auf die Ausrichtung der Aktuatormittel entsprechend der Freiheitsgarde der Schwingungsbewegung des ersten Körpers. Somit können die Aktuatormittel bei dieser Ausgestaltung in besonders einfacher Weise in entsprechende Raumrichtungen ausgerichtet werden.
Vorteilhafterweise sind die Aktuatormittel abschnittsweise oder unterteilt ausgebildet. Dadurch wird eine besonders einfache Zuordnung der einzelnen Aktuatormittel zu den entsprechenden Freiheitsgraden der Schwingungsbewegung des ersten Körpers realisiert.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Aktuatormittel abschnittsweise ansteuerbar. Dies hat dieselbe Wirkung wie bei der abschnittsweisen oder unterteilten Ausbildung der Aktuatormittel, weist darüber hinaus jedoch noch den Vorteil auf, dass die Akutatormittel in einem Stück hergestellt werden können.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform können die Aktuatormittel parallel, senkrecht und/oder schräg bezüglich der Längsrichtung des Verbindungselementes angeordnet sein. Auch dies ermöglicht eine einfache Anpassung an die entsprechenden Freiheitsgrade bzw. Raumrichtung der Schwingungsbewegung des ersten Körpers.
Zweckmäßigerweise bestehen die Aktuatormittel aus elektrostriktivem, magnetostriktivem, elektromagnetischem oder elektromotorischem Material. Besonders bevorzugt bestehen die Aktuatormittel aus einem stapeiförmigen Piezoaktuator. Derartige Aktuatoren haben insbesondere den Vorteil kleiner Abmessungen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Sensoreinheit ein Beschleunigungs- oder
Dehnungssensor ist. Diese Sensoren liefern akkurate Messwerte und lassen sich platzsparend in ein Gesamtsystem integrieren.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad mit einem ersten Körper, der eine Schwingungsbewegung durchführt; einem zweiten Körper, der über wenigstens ein steifes Verbindungselement mit dem ersten Körper verbunden ist; Aktuatormittel, die an dem wenigstens einem Verbindungselement angeordnet sind; sowie eine Sensor- und eine Regeleinheit umfasst, wobei eine Regelgröße durch die im Schnittstellenbereich von Verbindungselement und zweitem Körper angeordnete Sensoreinheit erfasst wird und die Regelgröße an die Regeleinheit übermittelt wird und das Aktuatormittel in Abhängigkeit der Regelgröße durch eine entsprechende Stellgröße von der Regeleinheit geregelt wird, und erfindungsgemäß dadurch ausgezeichnet ist, dass die Aktuatormittel bei der Regelung eine der Schwingungsbewegung des ersten Körpers äquivalente, elastische Formänderung durchführen, wodurch die Form des Verbindungselementes in einem Abschnitt änderbar ist, um der Bewegung des ersten Körpers zu folgen, und Wiederholung bis die von der Sensoreinheit erfasste Regelgröße annähernd Null wird, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam vom zweiten Körper isoliert wird.
Dabei ist es vorteilhaft, dass die von der Sensoreinheit erfasste Regelgröße ein Maß für die vom ersten Körper über das Verbindungselement auf den zweiten Körper übertragene Schwingungsbewegung ist. Das Verfahren zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad nach Anspruch 18 oder 19 findet vorteilhafterweise in einem Hubschrauber Verwendung, wobei der Übertragungspfad von mindestens einer Strebe gebildet wird, die das Hauptgetriebe eines Hubschraubers mit der Deckenseite der Zellenstruktur vom Cockpit verbindet, wobei ein Piezoaktuator an wenigstens einer Strebe angeordnet wird, und dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels eines regelbaren Piezoaktuators eine der Schwingungsbewegung des Hauptgetriebes äquivalente elastische Formänderung in einem Abschnitt der Strebe durchgeführt wird.
Zweckmäßigerweise wird dabei der Abschnitt der Strebe von einem an der Oberfläche der Strebe in ihrer Umfangsrichtung angeordneten Piezoaktuator gebildet.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Abschnitt zwischen zwei in axialer Richtung der Strebe angeordneten Abtriebselementen eines Piezoaktuators gebildet wird.
Besonders bevorzugt wird der Abschnitt der Strebe durch den Piezoaktuator selbst gebildet wird.
Zudem findet die Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad nach einem der Ansprüche 1 bis 17 findet besonders vorteilhaft in einem Hubschrauber Verwendung, wobei der Übertragungspfad von mindestens einer Strebe gebildet ist, die das Hauptgetriebe eines Hubschraubers mit der Deckenseite der Zellenstruktur vom Cockpit verbindet, und ein Piezoaktuator an wenigstens einer Strebe angeordnet ist, und die Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Messorgan einer Regeleinrichtung im Bereich der Strebe zwischen Piezoaktuator und Schnittstelle zur Zellenstruktur angeordnet ist und ein regelbarer Piezoaktuator in axialer Richtung in der Strebe integriert ist, der mit der Regeleinrichtung verbunden ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen in näheren Einzelheiten erläutert. In denen zeigt:
Fig. 1 ein Geräuschspektrum, gemessen im Cockpit eines Hubschraubers;
Fig. 2a eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad;
Fig. 2b Koordinatensystem zur Erläuterung der Freiheitsgrade der Schwingungsbewegung des ersten Körpers;
Fig. 3 eine reduzierte schematische Darstellung der Vorrichtung nach Figur 2 zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 Ersatzschaltbild für das Verbindungselement mit Aktuatormittel;
Fig. 5a-e verschiedene Ausgestaltungen eines rohrförmigen
Verbindungselementes mit daran angeordneten Aktuatormitteln;
Fig. 6a-e verschiedene Ausgestaltungen eines stabförmigen Verbindungselementes mit daran angeordneten Aktuatormitteln;
Fig. 7 Ausschnitt eines Vebindungselementes mit Befestigungsöse; Fig. 8 Schnittansicht des in Fig. 7 dargestellten Verbindungselements mit
Befestigungsöse; und
Fig. 9 Regelungsstruktur der Regeleinrichtung für den Piezoaktuator einer Stebe.
Figur 1 zeigt den typischen Einsatzbereich der Erfindung im Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 4000 Hz auf.
Figur 2 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad. Ein erster Körper 1 ist hierbei über ein starres Verbindungselement 2 mit einem zweiten Körper 3 verbunden. Der erste Körper führt in der Regel Schwingungs- und Vibrationsbewegungen aus und wird deshalb im folgenden auch als Schwingungsquelle bezeichnet. Aufgrund der Schwingungsbewegung des ersten Körpers werden Schwingungen und Vibrationen über den durch das im wesentliche starre Verbindungselement gebildeten Übertragungspfad auf den zweiten Körper übertragen. Dies ist jedoch in vielen Anwendungsfällen störend, so dass geeignete Vorkehrungen erforderlich sind, um diese Schwingungsübertragung wirksam zu unterbinden. Zu diesem Zweck sind an dem Verbindungselement 2 Aktuatormittel vorgesehen, die in Figur 2 mit Bezugsziffer 4 bezeichnet sind. Ferner ist eine Sensoreinheit 5 vorgesehen, die prinzipiell zwischen dem an dem Verbindungselement 2 angeordneten Aktuatormittel 4 und dem zweiten Körper 3 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 5 ist bevorzugt an der Schnittstelle zwischen Verbindungselement 2 und zweitem Körper 3 angeordnet, wie in Figur 2 gezeigt. Daneben kann die Sensoreinheit beispielsweise auch in einem Schnittstellenbereich am Verbindungselement 2 selbst angeordnet sein, wie das in Figur 2 in gestrichelter Form mit Bezugsziffer 5' dargestellt ist. Zur Betätigung der Aktuatormittel 4 ist ferner eine Regeleinheit 6 vorgesehen, die wiederum mit der Sensoreinheit 5 verbunden ist, um aufgrund der von der Sensoreinheit 5 erfassten Signale ein Stellsignal an die Aktuatormittel 4 auszugeben.
Eine derartige Konstellation eines mit einem zweiten Körper starr verbundenen schwingenden ersten Körpers findet man beispielsweise in Hubschraubern. Die Schwingungsquelle ist dabei typischerweise das Hauptgetriebe. Als Verbindungselement 2 dienen die sogenannten Streben, die das Hauptgetriebe mit der Deckenseite der Zellenstruktur eines Hubschraubercockpits fest miteinander verbinden. Um die eingangs erläuterte Lärmbelästigung im Cockpit zu reduzieren, muss eine Übertragung der Schwingungsbewegung der Schwingungsquelle über die Streben auf die Zellenstruktur möglichst ganz vermieden werden.
Die Schwingungsbewegung des ersten Körpers weist dabei typischerweise mehrere Freiheitsgrade auf. Diese Freiheitsgrade beinhalten zum Beispiel Schwingungen in Längsrichtung des Verbindungselementes (z-Richtung in Fig. 2a), Schwingung in transversaler Richtung dazu (x- und/oder y-Richtung in Fig. 2a) sowie Torsionsschwingungen oder entsprechende Kombinationen dieser Schwingungsformen. Somit werden bei einer Längsschwingung des ersten Körpers Kräfte in z-Richtung in das Verbindungselement eingeleitet. Entsprechend werden bei einer Transversalschwingung Kräfte in x- und/oder y-Richtung übertragen. Diese Kräfte sind in Figur 2a durch Fz, Fx sowie Fy bezeichnet. Torsionsschwingungen leiten darüber hinaus entsprechende Momente in das Verbindungselement 2 ein. Diese Momente sind in Figur 2a schematisch angedeutet und mit Mxy, M« sowie Mzy bezeichnet. Folglich wird eine Schwingungsbewegung des ersten Körpers 1 , die beispielsweise die in Figur 2a angedeuteten sechs Freiheitsgrade aufweist, in das Verbindungselement 2 an dessen Schnittstelle zum ersten Körper 1 eingeleitet. Dieser Bereich, der den Verbindungselementabschnitt zwischen erstem Körper und dem am Verbindungselement 2 angebrachten Aktuatormittel 4 bezeichnet, wird im folgenden als oberer Verbindungselementabschnitt 2a bezeichnet. Entsprechend wird der Abschnitt des Verbindungselementse 2 zwischen Aktuatormittel 4 und zweitem Körper 3 im folgenden als unterer Verbindungselementabschnitt 2b bezeichnet.
Das Wirkungsprinzip der an dem Verbindungselement 2 angeordneten Aktuatormittel 4 wird nun im Zusammenhang mit Figur 3 genauer erläutert. Figur 3 zeigt die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung in stark abstrahierter Form. Der schwingende erste Körper, das Verbindungselement, die an dem Verbindungselement angebrachten Aktuatormittel sowie der zweite Körper sind in Figur 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie zuvor bezeichnet. Zur Vereinfachung der folgenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass der erste Körper lediglich eine Längsschwingung, d.h. eine Schwingung in z-Richtung, durchführt. Der in Figur 3 links dargestellte Zustand zeigt die Ausgangsposition, bei der der erste Körper 1 zunächst in Ruhe ist. Der in der mittleren Abbildung von Figur 3 dargestellte Zustand zeigt eine Momentaufnahme des in z-Richtung schwingenden ersten Körpers, wobei der schwingende erste Körper 1 aufgrund einer in positiver z-Richtung wirkenden Kraft Fzι um den Betrag Δz ^ in positive z- Richtung (d.h. in Figur 3 nach unten) verschoben ist. Mit dem ersten Körper 1 verschiebt sich ebenso der obere Abschnitt 2a des Verbindungselementes um den gleichen Betrag Δzi in positive Z-Richtung. Die Funktion der Aktuatormittel 3 liegt nun darin, dieser Bewegung derart zu folgen, dass keine Kräfte bzw. Momente in den unteren Abschnitt 2b des Verbindungselementes und somit auf den zweiten Körper 3 übertragen werden. Die Aktuatormittel führten hierzu eine der Bewegung des ersten Körpers äquivalente, elastische Formänderung durch. Mit anderen Worten, aufgrund der Krafteinwirkung Fz1 in positiver z-Richtung wird das Aktuatormittel derart betätigt, dass es sich um den gleichen Betrag Δz ^ zusammenzieht. Dadurch wird die durch die Schwingungsbewegung des ersten Körpers in den oberen Abschnitt 2a des Verbindungselementes eingeleitete Kraft wirksam kompensiert und nicht an den unteren Bereich 2b des Verbindungselementes weitergeleitet. Die ist in Fig. 3 dadurch zu erkennen, dass die Nullposition des unteren Verbindungselementabschnitts 2b unverändert ist. Der untere Abschnitt 2a - und damit auch der zweite Körper 3 - bleibt ist in Ruhe, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam vom zweiten isoliert ist.
Wirkt nun die vom schwingenden Körper auf den Verbindungselementabschnitt 2a übertragene Kraft F^ in die entgegengesetzten Richtung (d.h. in negativer z- Richtung bzw. in Figur 3 nach oben), führt dies zu einer entsprechenden Verschiebung des ersten Körpers sowie des oberen Verbindungselementabschnittes. Diese Verschiebung ist in der rechten Abbildung von Fig. 3, die wiederum eine Momentaufnahme zeigt, mit Δz2 bezeichnet. Gleichzeitig dehnt sich das Aktuatormittel in z-Richtung um den gleichen Betrag Δz2, um der Bewegung des ersten Körpers durch eine äquivalente Längenänderung zu folgen. Analog zu der in der mittleren Abbildung von Fig. 3 gezeigten Verschiebung, bleibt auch hier die Nullposition des unteren
Verbindungselementabschnitts sowie die des zweiten Körpers 3 unverändert. An den zweiten Körper werden auch hier, aufgrund der wirksamen Schwingungsisolation, keine Schwingungen übertragen.
In analoger Weise ist die Längenänderung des Aktuatormittels zu verstehen, wenn die von dem schwingenden ersten Körper auf das Verbindungselement übertragene Schwingung eine Transversal- oder Torsionsschwingung ist. Bei einer Transversalschwingung erfolgt die Längenänderung des Aktuatormittels lediglich quer zur Längsrichtung des Verbindungselementes, also in x- und/oder y- Richtung. Zur Kompensation einer Torsionsschwingung ist das Aktuatormittel vorzugsweise schräg zur Längsrichtung des Verbindungselementes angeordnet. Selbstverständlich kann durch eine entsprechende Anordnung von mehreren Aktuatoren oder durch eine geeignete Ansteuerung der Aktuatormittel eine Schwingungsbewegung, die mehrere der genannten Schwingungsformen beinhaltet, kompensiert werden.
Zur weiteren Erläuterung sei ergänzend auf Figur 4 verwiesen, die ein Ersatzschaltbild für das Verbindungselement mit Aktuatormittel zeigt. Darin ist die Steifigkeit des Verbindungselementes mit Sv und die des Aktuatormittels mit SA bezeichnet. Die Steifigkeit des Aktuatormittels ist durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators variabel, was in dem Ersatzschaltbild durch einen entsprechenden Wandler dargestellt ist. Der Wandler variiert beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Erregungsspannung UA die Steifigkeit des Aktuatormittels. Somit kann die im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebene Längenänderung nach dem Hook'schen Gesetz auch durch eine entsprechende Einstellung der Steifigkeit (und somit des Elastizitätsmoduls) beschrieben werden. Wesentlich im Zusammenhang sowohl mit Figur 4 als auch mit Figur 5 ist die Tatsache, dass die Aktuatormittel einen Abschnitt im Übertragungspfad bilden, wobei dieser Abschnitt die elastische Formänderung durchführt. Somit wird das Verbindungselement selber mit möglichst wenig eingeleiteten Kräften beaufschlagt.
Die Aktuatormittel bestehen typischerweise aus elektrostriktivem, magnetostriktivem, elektromagnetischem oder elektromotorischem Material. Besonders bevorzugt werden Aktuatormittel aus stapeiförmigen Piezoelementen verwendet. Die Längenveränderung des Piezoelementes wird dabei auf bekannte Weise durch Anlegen einer entsprechenden Spannung UA bewirkt. Die Regelung der Aktuatormittel erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die im Schnittstellenbereich von Verbindungselement 2 und zweiten Körper 3 angeordnete Sensoreinheit 5 zunächst eine Messgröße erfasst, die ein Maß dafür ist, ob bzw. welche Kräfte und Drehmoment an der Schnittstelle zwischen Verbindungselement 2 und zweitem Körper 3 bestehen. Aufgrund dieser Messung wird ein Messsignal an die Regeleinheit gesendet, die daraufhin eine Stellgröße an das Aktuatormittel 4 ausgibt. Das heisst, die Regeleinheit 6 gibt in Abhängigkeit von dem durch die Sensoreinheit 5 gemessenen Messsignal eine Stellgröße aus zur Regelung der Aktuatormittel 4. Dieser Zyklus wird mehrmals wiederholt, bis die an der Sensoreinheit 5 gemessenen Signale minimal sind; d.h die Regelung basiert auf einer Nullregelung der an der Sensoreinheit erfassten Messgröße. Im Idealfall ist die an der Sensoreinheit gemessene Messgröße gleich Null, was gleichbedeutend mit der Tatsache ist, dass der zweite Körper kraftfrei durch das Verbindungselement gehalten wird und die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam isoliert ist.
Im folgenden werden anhand der Figuren 5 und 6 verschiedene Ausgestaltungen des Verbindungselementes und der daran angeordneten Aktuatormittel beschrieben. Das Verbindungselement ist typischerweise als rohrförmige oder stabförmige Strebe ausgebildet. Eine rohrförmige Strebe ist im Hinblick auf die damit verbundene Gewichtsreduzierung vorteilhaft. Andererseits werden stabförmige Streben bevorzugt, wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist, um beispielsweise Körper großer Massen zu halten. Die in Figur 5 gezeigten Ausführungsformen beziehen sich jeweils auf ein rohrförmiges Verbindungselement und die in Figur 6 auf ein stabförmiges Verbindungselement.
Zunächst zu den Ausgestaltungen gemäß Figur 5. In der ersten Ausführungsform (Figur 5a) sind die Aktuatormittel 4 an der Außenumfangsfläche und/oder Innenumfangsfläche des rohrförmigen Verbindungselementes 2 angebracht, wobei in Figur 5a lediglich die Anbringung an der Außenseite zu sehen ist. Die Aktuatormittel können abschnittsweise unterteilt sein, wie das beispielsweise in Figur 5a durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Ebenso können die Aktuatormittel abschnittsweise ausgebildet sein, wie das in Figur 5b schematisch dargestellt ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Aktuatormittel derart in entsprechende Raumrichtungen ausgerichtet oder ansteuerbar ausgestaltet sind, dass sie zur Kompensation der Schwingungsbewegung durch elastische Längenrichtung in entsprechende Raumrichtung, wie im Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben, geeignet sind. Die Aktuatormittel nach Figur 5a und b sind dabei typischerweise durch Aufkleben oder Sputtem an dem Verbindungselement angebracht. Selbstverständlich können auch andere geeignete Mittel zum Befestigen verwendet werden. Eine Ausgestaltung nach Figur 5a und b ist insbesondere aufgrund der geringen Abmessungen der Aktuatormittel vorteilhaft. Darüber hinaus ist dies Art der Ausgestaltung geeignet, bereits bestehende Streben mit derartigen Aktuatormittel nachzurüsten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (Figur 5c) sind die Aktuatormittel über jeweilige Abtriebselemente 12 an dem Verbindungselement angeordnet. In der in Figur 5c dargestellten Ausführungsform sind lediglich zwei Aktuatormittel dargestellt, die in Längsrichtung (d.h. in z-Richtung) ausgerichtet sind. Selbstverständlich können mehrere derartige Aktuatormittel mit Abtriebselementen an der Außen- und/oder Innenseite (nicht dargestellt) sowohl in Längs- als auch in Querrichtung, sowie schräg an dem Verbindungselement angeordnet sein.
Neben dem Anbringen der Aktuatormittel an dem Verbindungselement ist auch entgegen bisherger Auffassung ein Integrieren der Aktuatormittel in das
Verbindungselement möglich. Hierzu sind beispielsweise, wie in Figur 5d gezeigt, stabförmig ausgebildete Aktuatormittel zwischen dem oberen 2a und dem unteren 2b Bereich des Verbindungselementes angeordnet. Dabei verbinden die Aktuatormittel den oberen 2a sowie den unteren Bereich 2b des Verbindungselements kraftschlüssig. Selbstverständlich können auch hier mehrere derartige Aktuatormittel verwendet werden. Ebenso kann die Ausrichtung der Aktuatormittel bezüglich der Längsrichtung des Verbindungselements variieren. In Fig. 5d ist beispielsweise eine schräge Anordnung der Aktuatormittel in gestrichelter Form dargestellt. Wie im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert, dient diese Anordnung der Kompensation von Torsionsschwingungen. Daneben kann auch ein Aktuatormittel in Spiralform (nicht dargestellt) zwischen dem oberen 2a und unteren 2b Abschnitt des Verbindungselementes angeordnet sein.
Um die Festigkeit des Verbindungselementes und somit dessen Haltekraft zu steigern, bietet sich ferner eine Ausgestaltung gemäß Figur 5e an. In dieser Abbildung ist lediglich das Aktuatormittel dargestellt, welches ringförmig ausgebildet ist und in unterschiedliche Segmente 4a unterteilt ist. Dieses Aktuatormittel ist derart in das Verbindungselement 2 integriert, dass es zwischen den beispielsweise in Figur 5d dargestellten Bereichen 2a und 2b angeordnet ist und diese kraftschlüssig miteinander verbindet. Die unterschiedlichen Abschnitte 4a des in Figur 5e dargestellten Aktuatormittels können ebenso wie die im Zusammenhang mit den vorherigen Abbildungen beschriebenen Aktuatormittel separat angesteuert werden, um eine jeweilige Längenänderung in entsprechende Raumrichtungen durchzuführen.
Entsprechende Anordnungen sind auch für stabförmige Verbindungselement möglich, wie in den Ausführungsformen gemäß Figur 6 dargestellt. Figur 6a zeigt eine zu Figur 5a analoge Ausgestaltung, bei der Aktuatormittel an der Außenseite des stabförmigen Verbindungselementes 2 angeordnet sind. Zum Anbringen dienen die gleichen Mittel wie bei der Ausgestaltung nach Figur 5a. Gleiches gilt für eine abschnittsweise bzw. unterteilte Ausgestaltung gemäß Figur 6b. Figur 6c zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Aktuatormitteln über Abtriebselemente beabstandet an dem Verbindungselement angeordnet sind, analog zur Ausgestaltung nach Figur 5c. Ferner ist auch bei einem stabförmigen Verbindungselement ein Anordnen der Aktuatormittel innerhalb des Verbindungselementes möglich. Dabei sind beispielsweise analog zur Ausgestaltung nach Figur 5d, abschnittsweise angeordnete Aktuatormittel vorgesehen, die den oberen Bereich 2a sowie den unteren Bereich 2b des Verbindungselementes kraftschlüssig miteinander verbinden. Wie im Fall eines rohrförmigen Verbindungselementes können dabei die Aktuatormittel schräg oder auch spiralförmig angeordnet sein, um alle möglichen Schwingungsformen (Längs-, Transversal- sowie Torsionsschwingung) entsprechend zu kompensieren. Da in den meisten Anwendungsfällen Körper großer Massen durch das
Verbindungselement zu halten sind, ist es besonders vorteilhaft, einen gesamten Abschnitt des Verbindungselementes als Aktuatormittel auszugestalten (Figur 6e). Dabei kann das Aktuatormittel segmentförmig ausgestaltet sein, wie das in der rechten Abbildung von Figur 6e schematisch dargestellt ist. Eine derartige Ausgestaltung weist sich insbesondere vorteilhaft auf, da auf diese Weise der Querschnitt des Verbindungselementes zum einen optimal für die durchzuführende elastische Formänderung ausgenutzt wird; zum anderen weist ein derartiges Verbindungselement eine ausreichende Steifigkeit auf, ohne dass es zu einer Beschädigung der Aktuatormittel kommt.
Wie bei den Ausgestaltungen nach Figur 5 sind die Aktuatormittel ebenso bei den Ausgestaltungen nach Figur 6 abschnittsweise oder unterteilt ausgebildet. Alternativ können die einzelnen Aktuatormittel einzeln angesteuert werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Aktuatormittel jeweils eine Längenänderung in entsprechender Raumrichtung zur Kompensation der Schwingungsbewegung des ersten Körpers durchführen.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Verbindungselementes. In Figur 7 ist lediglich der Bereich des Verbinungselementes gezeigt, der mit dem zweiten Körper in Verbindung steht. Hierzu ist das Verbindungselement in seinem unteren Bereich 2b als Befestigungsöse 7 ausgebildet. Das Verbindungselement 2 wird über die Befestigungsöse 7 mit einer Bolzenanordnung 8 an einem entsprechend geformten Ende des zweiten Körpers 3 befestigt. Die Befestigung des zweiten Körpers 3 mit dem Verbindungselement 2 mittels einer Bolzenanordnung 8 ist ebenso aus der Schnittansicht des Übergangsbereiches von Verbindungselement und zweitem Körper in Figur 8 zu sehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an der Innenumfangsfläche 7a der Befestigungsöse 7 die Aktuatormittel 3 derart angeordnet, dass sie die zur Befestigung des zweiten Körpers 3 eingeführte Bolzenverbindung 8 in ungehinderter weise umgeben. In der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform sind lediglich drei Aktuatormittel 4 dargestellt. Selbstverständlich können auch mehrere Aktuatormittel verwendet werden. Wie in den bereits im Zusammenhang mit Figur 5 und 6 beschriebenen Ausführungsformen ist es wesentlich, dass die Aktuatormittel in geeigneter Weise angeordnet sind, um abhängend der Freiheitsgrade der Schwingungsbewegung des ersten Körpers diese durch entsprechende Längenänderungen in jeweilige Raumrichtung zu kompensieren. Die Ausgestaltung nach Figur 7 bzw. 8 zeichnet sich insbesondere durch einen geringen Platzbedarf vorteilhaft aus.
Es sei angemerkt, dass die oben beschriebene Vorrichtung und das Verfahren zur Schwingungsisolation konkret in einer Strebe eines Hubschraubers eingesetzt wird. Hierbei gilt es, wie einleitend beschrieben, die durch das Hauptgetriebe bzw. Triebwerk, Rotor und Nebenaggregate erzeugten Schwingungen durch
Übertragung mittels Streben auf die Zellstruktur des Cockpits zu vermeiden. Durch die Erfindung ist es möglich, den Übertragungspfad der Strebe für den von Getriebe, Triebwerk, Rotor oder Nebenaggregaten erzeugten Körperschall wirksam zu sperren. Dies gelingt durch eine entsprechende Ansteuerung der an der Strebe angeordneten Aktuatormittel, so dass der mit dem Hauptgetriebe fest verbundene Bereich der Strebe der Bewegung des Hauptgetriebes derart nachfolgt, dass die Aufhängung der Zellstruktur kraftfrei erfolgt. Fig. 9 zeigt dazu eine mögliche Regelungsstruktur. Die Strebe 2 hat in einem Abschnitt 22 Piezoaktuatoren 10 angeordnet. Von einem Messorgan 11 (z.B.
Beschleunigungsaufnehmer, Dehnungsmessstreifen) wird ein Messsignal (Regelgröße x) an eine Regeleinrichtung 12 übermittelt. Dieses Messsignal ist ein Fehlersignal, denn im Idealfall müsste das Messsignal annähernd Null sein. Der Sollwert W der Regeleinrichtung 12 ist deshalb annähernd ein Nullwert. Wird von der Regeleinrichtung 12 ein Fehlersignal erkannt, wird aufgrund eines entsprechenden Regelalgorithmus ein Stellsignal in Amplitude und Phasenwinkel gebildet, welches an ein Stellorgan 13 ausgegeben wird und geeignet ist, eine äquivalente Reaktion einer elastischen Formänderung zu erzeugen. Dieses Stellorgan 13 steuert die elektrische Spannung zur Kontraktion oder Dehnung des Piezoaktuators 10. Dieser erzeugt die elastische Formänderung der Strebe 2.

Claims

Patentansprüche
1.Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad, umfassend - einen ersten Körper (1), der eine Schwingungsbewegung ausführt;
- einen zweiten Körper (3), der über wenigstens ein steifes Verbindungselement (2) mit dem ersten Körper (1) verbunden ist;
- Aktuatormittel (4), die an dem wenigstens einen Verbindungselement (2) angeordnet sind; sowie - eine Sensor (5)- und eine Regeleinheit (6); dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5) im Schnittstellenbereich von Verbindungselement (2) und zweitem Körper (3) angeordnet ist und mit der Regeleinheit (6) verbunden ist; und dass die Aktuatormittel (4) derart durch die Regeleinheit (6) ansteuerbar sind, dass die Aktuatormittel (4) in Abhängigkeit von der Ausgabe der
Sensoreinheit (5) eine der Schwingungsbewegung des ersten Körpers (1 ) äquivalente, elastische Formänderung durchführen, wodurch die Form des Verbindungselementes (2) in einem Abschnitt veränderbar ist, um der Schwingungsbewegung des ersten Körpers (1 ) zu folgen, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers (1 ) wirksam vom zweiten Körper
(3) isoliert ist.
2. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die Schwingungsbewegung des ersten Körpers (1 ) mehrere Freiheitsgrade aufweist.
3. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Übertragungspfad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) einen Abschnitt im Ubertragungspfad zwischen erstem (1) und zweitem Körper (3) bilden, wobei dieser Abschnitt die elastische Formänderung durchführt.
Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) entsprechend der Freiheitsgrade der Schwingungsbewegung des ersten Körpers (1 ) in mindestens eine Raumrichtung aktiv beweglich ausgebildet sind, wobei die Formänderung des Aktuatormittels (4) jeweils einer Längenänderung in entsprechender Raumrichtung entspricht.
Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) als röhr- oder stabförmige Strebe ausgebildet ist.
6. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach
Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) zumindest im Schnittstellenbereich zum zweiten Körper (3) eine Befestigungsöse (7) aufweist.
7. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach
Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) an der Befestigungsöse (7) über eine Bolzenanordnung (8) mit dem zweiten Körper (3) verbunden ist.
8. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) am Außen- und/oder Innenumfang des rohrförmigen Verbindungselements (2) oder am Außenumfang des stabförmigen Verbindungselements (2) mittels Kleben, Sputtem oder anderen geeigneten Mitteln angeordnet sind.
9. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) am Außen- und/oder Innenumfang des rohförmigen Verbindungselements (2) oder am Außenumfang des stabförmigen Verbindungselements (2) über jeweilige
Abtriebselemente (12) angeordnet sind.
10. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) in das Verbindungselement (2) integriert sind.
11.Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) an der Innenumfangsfläche (7a) der Befestigungsöse (7) angeordnet sind.
12. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) abschnittsweise oder unterteilt ausbildet sind.
13. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) abschnittsweise ansteuerbar sind.
14. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) parallel, senkrecht und/oder schräg bezüglich der Längsrichtung des Verbindungselements (2) angeordnet sind.
15. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) aus elektrostriktivem, magnetostriktivem, elektromagnetischem oder elektromotorischem Material bestehen.
16. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel (4) aus einem stapeiförmigen Piezoaktuator bestehen.
17. Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) ein Beschleunigungs- oder Dehnungssensor ist.
18. Verfahren zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad mit - einem ersten Körper (1), der eine Schwingungsbewegung durchführt;
- einem zweiten Körper (3), der über wenigstens ein steifes Verbindungselement (2) mit dem ersten Körper (1 ) verbunden ist;
- Aktuatormittel (4), die an dem wenigstens einem Verbindungselement (2) angeordnet sind; sowie - eine Sensor (5)- und eine Regeleinheit (6) umfasst, wobei eine Regelgröße durch die im Schnittstellenbereich von Verbindungselement und zweitem Körper (3) angeordnete Sensoreinheit (5) erfasst wird und die Regelgröße an die Regeleinheit (6)übermittelt wird und das Aktuatormittel in Abhängigkeit der Regelgröße durch eine entsprechende Stellgröße von der Regeleinheit geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormittel bei der Regelung eine der Schwingungsbewegung des ersten Körpers äquivalente, elastische Formänderung durchführen, wodurch die Form des Verbindungselementes in einem Abschnitt änderbar ist, um der Bewegung des ersten Körpers zu folgen, und Wiederholung bis die von der Sensoreinheit erfasste Regelgröße annähernd Null wird, so dass die Schwingungsbewegung des ersten Körpers wirksam vom zweiten Körper isoliert wird.
19. Verfahren zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sensoreinheit erfasste Regelgröße ein Maß für die vom ersten Körper über das Verbindungselement auf den zweiten Körper übertragene Schwingungsbewegung ist.
20. Verwendung des Verfahrens zur Schwingungsisolation in einem
Überragungspfad nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Ubertragungspfad von mindestens einer Strebe gebildet wird, die das Hauptgetriebe eines Hubschraubers mit der Deckenseite der Zellenstruktur vom Cockpit verbindet, wobei ein Piezoaktuator an wenigstens einer Strebe angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines regelbaren Piezoaktuators (10) eine der Schwingungsbewegung des Hauptgetriebes (15) äquivalente elastische Formänderung in einem Abschnitt (22) der Strebe (2) durchgeführt wird.
21.Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (22) der Strebe von einem an der Oberfläche der Strebe in ihrer Umfangsrichtung angeordneten Piezoaktuator gebildet wird.
22. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (22) zwischen zwei in axialer Richtung der Strebe angeordneten Abtriebselementen eines Piezoaktuators gebildet wird.
23. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (22) der Strebe durch den Piezoaktuator selbst gebildet wird.
24. Verwendung der Vorrichtung zur Schwingungsisolation in einem Ubertragungspfad nach einem der Ansprüche 1 - 17, wobei der Ubertragungspfad von mindestens einer Strebe gebildet ist, die das Hauptgetriebe eines Hubschraubers mit der Deckenseite der Zellenstruktur vom Cockpit verbindet, und ein Piezoaktuator an wenigstens einer Strebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messorgan (11 ) einer
Regeleinrichtung (12) im Bereich der Strebe (2) zwischen Piezoaktuator (10) und Schnittstelle zur Zellenstruktur (14) angeordnet ist und ein regelbarer Piezoaktuator (11 ) in axialer Richtung in der Strebe (2) integriert ist, der mit der Regeleinrichtung (12) verbunden ist.
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