(57)【要約】少なくとも荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように支承された荷重受容要素と、荷重に起因する前記要素の振動を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に対して逆に作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットとを有する振動遮断装置を説明する。本発明は、支持ユニットがモジュールとして形成されており、前記要素を受けて少なくとも荷重の作用方向に弾性変形可能な少なくとも１個のユニットのための支持構造として利用され、荷重受容要素が弾性変形ユニットと接続結合され、変形に影響を及ぼす少なくとも１個のアクチュエータが荷重に起因するユニット内部の変形に対して逆に作用する変形を誘起するように、前記アクチュエータが少なくとも１個の弾性変形ユニットに適用され又はユニットに組み込まれていることを特徴とする。2008540966.tif 000003
2008540966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように、弾性的変形ユニットと共に取付けられた荷重受容要素と、前記荷重に起因する前記要素の振動を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に対して逆に作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットと、を有する振動遮断装置であって、
前記支持ユニットは、モジュールとして構成されており、かつ、前記要素を受けて少なくとも前記荷重の前記作用方向に弾性的に変形可能な少なくとも１個のユニットのための支持構造として利用され、
前記荷重受容要素が前記弾性変形ユニットと接続され、
変形に影響を及ぼす少なくとも１個のアクチュエータが、前記荷重に起因するユニット内部の変形に逆に作用する変形を誘起するように、前記アクチュエータが少なくとも１個の前記弾性変形ユニットに適用され又はユニットに組み込まれていることを特徴とする装置。
【請求項２】
ユニットの変形を検出する少なくとも１個のセンサが、少なくとも１個の弾性変形ユニットに適用され、又はユニットに組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユニットの変形又は力を検出する少なくとも１個のセンサ、及び／又は、加速度センサが、前記荷重の作用する区域及び／又は前記要素に沿った前記荷重の伝達経路に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１個のセンサ及びアクチュエータのエネルギー供給及び／又は信号制御及び／又は解析のために、前記支持ユニットに組み込み可能又は前記支持ユニットに適用可能なモジュールとして構成された電子ユニットが、設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記支持ユニットが、前記弾性変形ユニットを完全に取り囲むモジュールハウジングとして形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記弾性変形ユニットに接続された前記要素が、少なくとも片側でハウジングから突出していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記弾性変形ユニットが膜状に形成され、前記支持ユニットの横断面における内部空間の少なくとも一部に張り渡され、前記弾性変形ユニットの全周縁が前記支持ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記要素が棒状に細長く形成され、前記膜状弾性変形ユニットに対して直交方向に向けられた縦長部を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記要素が前記弾性変形ユニットの中心部に配置され、これに接続されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
少なくともアクチュエータが膜状弾性変形ユニットの表面に適用され、又はこれに組み込まれていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１個のセンサ及び／又はアクチュエータが下記の材料分類、即ち圧電セラミック、鉛フリー圧電セラミック、電歪セラミック、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、磁歪合金又はバイメタルから選ばれたコンバータ材料を有し、又はコンバータ材料からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、制御されたエネルギー供給によって膨張又は収縮され、該膨張又は収縮が、前記弾性変形ユニットとの接触の結果、荷重の作用方向と逆向きに前記弾性変形ユニットの変形をもたらすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１個の弾性変形ユニット及び荷重受容要素を含むモジュールとして構成された支持ユニットが、アクチュエータモジュールとして、少なくとも１個の別の同様な構造のアクチュエータモジュールと機械的に連結できるように構成され、少なくとも２個のアクチュエータモジュールのモジュールとして構成された支持ユニットが、連結状態で連動し、
ａ）アクチュエータモジュールごとに少なくとも１個の弾性変形ユニットが互いに並列に接続されるように、２つのアクチュエータモジュールの前記要素が互いに接続され、又は単一の要素に接続されている、又は
ｂ）２つのアクチュエータモジュールの弾性変形ユニットがそれぞれ直列において撓むように、２つのアクチュエータモジュールの前記要素が各アクチュエータモジュールの少なくとも１つの弾性変形ユニットとそれぞれ個別に接続されている
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
モジュールとして構成される電子ユニットが、少なくとも１つの接続構造を有する電子モジュールハウジングによって取り囲まれ、前記接続構造によって電子モジュールハウジングをアクチュエータモジュールに機械的に連結することができ、かつ、
少なくとも１個のセンサ及び／又はアクチュエータが、モジュールとして構成される電子ユニットに、接触させることができる少なくとも１個の電気的接続部が設けられていることを特徴とする請求項４及び１３に記載の装置。
【請求項１５】
コンバータ材料の弾性変形によって機械エネルギーが電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーの少なくとも一部を、電子ユニットの少なくとも一部の操作のために使用できるようになっていることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
電子ユニットの内部に電力用電子装置が設けてあり、アクチュエータモジュールがほぼ独立して操作されるようになっていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
電子ユニットがデジタル又はアナログの信号処理に基づいて構成されていることを特徴とする請求項４から１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
電子ユニットが遠隔計測ユニットを有し、これによって本装置から切り離して設けられた制御・解析ユニットとの無線データ交換が可能であることを特徴とする請求項４から１７のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともの荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように取付けられた荷重受容要素と、該荷重に起因する前記要素の振動を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に逆に作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットと、を有する振動遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどすべての技術分野で振動問題が起こる。例えば振動する環境から部分構造を遮断することによってこの技術問題を解決することが問題になる。その代表的な例は、適当に設計された緩衝システムによって歩行音及びその他の障害から遮断するための、鋭敏な実験室における測定装置の支承である。ところが大気及び宇宙飛行システムでも同様な問題が起こる。他方では例えば車両、飛行機又は船舶の駆動装置の支承でしばしば見られるように、妨害振動の発生源をその周囲の構造から遮断することも重要である。
【０００３】
この目的のために、弾性又は減衰材料を使用して単純な受動的振動作用を発揮する様々な構造の振動遮断装置が周知である。ところがその欠点は、なるべく最適な振動減衰を維持するために、システムの変動する性質に対して適応することができないことである。さらになるべく柔軟な支承部材を使用すれば、効果的な振動減衰又は振動遮断が生じるが、しかしそれに伴って遮断されたシステムの支承が不正確になる。他方では剛直な支承部材はシステムの正確な位置決めをもたらすが、しかし特に小振幅、高周波数の振動の場合は、振動遮断の品質が相応に損なわれる。
【０００４】
周知の振動遮断装置は主として、振動技術的に遮断すべき２つの部品の間の特定のインタフェースに個別に適応させたシステムであり、別の被遮断システムでの使用はまったく又は費用のかかる設計変更なしでは不可能である。さらに当該の構造への圧電アクチュエータの組み込みは多額の設計上の費用を生じ、それが不可避的に多額の製造及び組立コストを伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にあるのは、少なくとも荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように取り付けられた荷重受容要素と、荷重に基づき振動する前記要素を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に対して作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットとを動遮断装置を、該装置が汎用可能であり、個別的振動問題の特殊的な解決とならないように改良する課題である。装置は一方では、アクチュエータ部品と共に弾性的に受動的支承の利点を有し、同時に独立した操作方式のためにすべての部品を１つのユニットに統合することを可能にする。それとともに構造的に安定しており、厳しい環境条件のもとで使用できる、取り扱いが簡単なシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の根底にある課題の解決策が請求項１に示されている。発明思想を有利に発展させる特徴が従属請求項の目的であり、特に実施例を参照した説明で明らかである。
【０００７】
解決策によれば、少なくとも荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように取付けられた荷重受容要素と、この荷重に起因する前記要素の振動を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に対して逆に作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットとを有する振動遮断装置であって、該振動遮断装置は、支持ユニットがモジュールとして構成されており、かつ、前記要素を受けて少なくとも荷重の作用方向に弾性的に変形可能な少なくとも１個のユニットのための支持構造として利用されることを特徴とする。変形に影響を及ぼす少なくとも１個のアクチュエータが荷重に起因するユニット内部の変形に対して逆に作用する変形を誘起するように、前記アクチュエータが少なくとも１個のユニットに適用され、又はユニットに組み込まれている。
【０００８】
解決策に基づく装置の中核をなすのは、解決策に基づく装置のモジュールの構想とそれに伴う簡単かつ多面的な使用可能性である。弾性ユニットのために支持構造として利用される支持ユニットは固定モジュールハウジングとして形成され、その中に、振動吸収のために設けられた弾性変形ユニット及びそれに接して又はその上に設けられた、逆振動を適宜に導入するためのアクチュエータが、有害な外部振動の影響から守られて格納される。遮断すべき静的及び／又は動的外部荷重の大きさと強さに応じて、弾性変形ユニットの剛性が選定される。好ましい実施形態では、弾性変形ユニットは膜状に形成され、モジュールハウジングの横断面の内部空間に自立的に張り渡され、少なくとも２つの区域で、とりわけ全周縁部でモジュールハウジングの内側と接続されている。扁平に形成された弾性変形ユニットの弾性又は剛性又はストロークは材料、形状及び厚さの選択により適切に事前設定することができる。弾性変形ユニットはこうして振動遮断システムの弾性的受動部であり、とりわけ棒状に形成され、弾性変形ユニットの平面的広がりに対して垂直に向けられた要素と直接又は間接に接続される。遮断すべき外部荷重は前記要素に沿って作用し、この荷重は結局、弾性変形ユニットの平面的広がりに対して垂直な該ユニットの撓み又は変形をもたらす。
【０００９】
振動遮断システムの弾性的受動部の剛性挙動を調整するもう一つの可能性は、機械的に並列又は直列に接続することができる２個以上の弾性変形ユニットをモジュールハウジングの内部に設けることである。前者の場合は少なくとも２個の弾性変形ユニットと棒状に形成された要素との連結部が設けられ、後者の場合はこの連結部がなく、従って弾性変形ユニットは外部静的及び／又は動的荷重に応じて吸収することができる。
【００１０】
また２個以上のモジュールの機械的直列及び／又は並列接続も可能である。この場合モジュールの並列接続は振動振幅の増加のために利用され、この場合はモジュールの棒状に形成された要素が互いに結合されない。一方、直列接続は剛性の増加及びより大きな力の伝達のために利用される。好ましい実施形態ではモジュールの棒状に形成された要素が互いに接続される。
【００１１】
さらに機械的に並列及び直列に接続したモジュールの組合せが考えられる。発明思想を分かりやすく示すために、以下では前記のモジュールハウジングの内部にただ１つの膜状弾性変形ユニットだけが設けられているものとする。
【００１２】
外部から印加される動的荷重が起因で膜状弾性変形ユニットの内部に誘導される振動を効果的に減少することができるように、膜状弾性変形ユニットは少なくとも１個、とりわけ複数個の扁平に形成された電気機械的コンバータ又はアクチュエータと接続されている。このコンバータ又はアクチュエータは適切な制御によって膜状弾性変形ユニットの制御された変形を引き起こす。電気機械的コンバータとしてプレート形圧電アクチュエータが特に適している。プレート形の圧電アクチュエータは膜状弾性変形ユニットの表面に適用され及び／又は組み込まれ、電圧の印加によって膨張又は収縮し、こうして弾性変形ユニットに曲げモーメントを伝達し、ユニットの平面的広がりに対して垂直に湾曲を生じる。このようにして弾性変形ユニットの振動挙動に対して、アクチュエータにより外部荷重の作用方向又はその逆向きに、適宜に制御又は調整され、干渉させることができる。
【００１３】
好ましい実施形態では弾性変形ユニットの実際の振動状態の検出のために、弾性変形ユニットの変形を検出する少なくとも１個のセンサがユニットに適用され、又はユニットに組み込まれる。前述のアクチュエータ原理と同様に、例えばプレート形圧電センサの形態の電気機械的コンバータがセンサに同じく適している。プレート形圧電センサは変形することによる測定によって技術的に解析可能な電圧信号を発生し、弾性変形ユニットと接続されたアクチュエータの制御又は調整のためにこの電圧信号が使用される。代案として、又は弾性変形ユニットと直結されたセンサ機能と組み合わせて、例えば加速度センサの形態の適切なセンサを荷重又は被遮断体の区域に、例えば前記要素と結合された振動体に直接、又は膜状弾性変形ユニットと接続された前記要素に沿って荷重伝達経路に、取り付けることも可能である。センサの様々な構成や取り付けに関係なく、外部から伝達される振動を膜状弾性変形ユニットに沿って減少する目的で、弾性変形ユニットに接続された少なくとも１個のアクチュエータを作動する制御信号又は調整信号を発生するために、モジュールハウジングの内部に組み込まれた少なくとも１個の弾性変形ユニットの振動挙動を検出することが必要である。
【００１４】
センサ側で生じたセンサ信号の処理及びアクチュエータのための適切な制御信号の発生は、適切な制御用論理回路によって行われる。制御用論理回路はとりわけデジタル信号処理に基づき、費用の都合上いわゆるローコスト埋め込み式プラットフォーム、例えばＤＳＰ、マイクロコントローラ、ＦＰＬＡで実現することができる。
【００１５】
エネルギー供給にも信号解析にも必要な一切の電気部品を前述の部品とともにモジュールハウジングの内部に格納することが、原則として可能である。解決策に基づく装置のモジュール方式を維持又は最適化するには、少なくとも１個のセンサ及びアクチュエータのエネルギー供給及び／又は信号制御及び／又は信号解析のために、モジュールハウジングに組み込み可能な、又は既存のモジュールハウジングに適用可能なモジュールとして構成された電子ユニットを設けるのが好都合である。特に２個以上のモジュールハウジングの組合せるために、独自の電子モジュールの形態で互いに結合された個々のアクチュエータモジュールのエネルギー供給と信号制御に必要な電子ユニットを形成することが考えられる。そして、これらの電子モジュールは、それぞれ少なくとも１個の弾性変形ユニットと当該センサ及びアクチュエータを有し、外部静荷重及び／又は動荷重を受けるための共通の要素を介して接続され、それ自体が以下でアクチュエータモジュールと呼ばれる。この電子モジュールは独自のモジュールハウジングを有し、適切な機械的及び電気的接続システムにより少なくとも１個の複合アクチュエータモジュールを介して全システムに結合することができる。
【００１６】
特に興味深いのは、解決策に基づく振動遮断装置を完全に自律して、ほぼ独立して動作するユニットとして構成することである。即ちエネルギー供給を含めて、効果的な振動遮断のために必要なすべての部品が個別モジュールの形で全システムに統合され、これを振動体と当該の台座の間に接合部分として挿入することができる。
【００１７】
アクチュエータモジュール内で膜状弾性変形ユニット固有に撓ませるための適応型のアクチュエータ制御の場合は、弾性変形ユニットに接続されたアクチュエータの制御に必要な基準信号を、例えば周知の遠隔計測技術を使用して外部から無線で送ることが可能である。こうして例えば遠隔計測により基準信号としてアクチュエータモジュール内のアクチュエータに送られる、外部で得た回転数同期トリガ信号によって、回転機の妨害となる振動を適切に抑えることが可能である。この場合、弾性変形ユニットの実際の振動状態の検出のために、別のセンサは必要でない。特にアクチュエータの制御は、しばしば既存のバスシステムを利用する、外部の所定のトリガ信号によって行われるからである。このような外部トリガ信号が利用できないときは、さらに妨害発生源に適用される単数個又は複数個の加速度センサによって妨害信号を推定することが可能であり、こうして同じく適切な基準信号を発生することができる。
【００１８】
特に解決策に基づきモジュールとして構成され、例えば振動する補助機械の種々の振動遮断点に設けられた複数個の振動遮断装置を使用するときは、制御の実施のためにデジタル信号処理を使用すれば、外部に設けられた中央コンピュータとデータを交換するという興味深い可能性が出てくる。そのためにそれぞれ少なくとも１個のアクチュエータモジュールと電子モジュールからなる個々の各振動遮断モジュールは、無線データ伝送のために遠隔計測ユニットを備えている。データ交換を中央コンピュータと有線で行うことももちろん可能であるが、たいていの場合、技術的及び構造的に困難を伴う。振動システムに関連するすべての情報を中央で収集し解析することによって、個々の振動モジュールを制御する基準信号を最適化することができる。また個々の各振動遮断モジュールでデジタル信号処理に基づき自己診断を行うことが可能である。この自己診断は、中央コンピュータへフィードバックすることによって、個々のアクチュエータモジュールの制御のための制御パラメータの最適化のために利用される。
【００１９】
次に実施例に基づき図面を参照して、但し全般的発明思想を限定することなく、本発明を例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実質的に中空円柱状に形成されたモジュールハウジング１に取り囲まれたアクチュエータモジュールの概略縦断面図を図１ａに示す。モジュールハウジング１はモジュールハウジング１の内部に取り付けられた膜状に形成された弾性変形ユニット２のための支持構造として利用される。弾性変形ユニット２は板ばねに似た扁平な部材としてハウジングの横断面における内部空間の少なくとも一部に張り渡され、その周囲の周縁部はモジュールハウジング１の内面に固定的に接続されている。扁平又は膜状に形成された弾性変形ユニット２の中心部には、棒状に形成された要素３が取り付けられ、その棒の縦長部は、ユニット２の扁平構造の平面におおむね垂直に向けられており、かつ、外部加重LがアクチュエータモジュールＡに作用する方向に沿って、特にアクチュエータモジュールＡの中に設けられた弾性変形ユニットに向かって、取り付けられている。
【００２１】
要素３は例えばねじ継手によって弾性変形ユニット２と固定的に接続され、又は取外し可能に固定的に接続されている。要素３による外部からの静荷重又は動荷重Ｌからの、所定の力が伝達されることによって、弾性変形ユニット２はその平面的広がりに対して垂直に変形する。弾性変形ユニット２がこうむるこの外部誘導変形に対して逆に作用して振動を減衰するために、膜状弾性変形ユニット２の表面にとりわけ圧電セラミック、無鉛圧電セラミック、電歪セラミック、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、磁歪合金、バイメタル又は形状記憶合金又は形状記憶ポリマー、即ち外部給電によりその長さに関して立体形状を変化することができるすべてのコンバータ材料からなる、扁平に形成されたエネルギー変換アクチュエータ４が取り付けられている。
【００２２】
弾性変形ユニット２の上面と下面に直接取り付けられた２個の扁平な構造の圧電アクチュエータ４１、４２を有する、図１ａに図示したアクチュエータモジュールＡの概略部分断面図を図１ｂに示す。これらの圧電アクチュエータは、膜状弾性変形ユニット２の上面に取り付けられた圧電アクチュエータ４２が縮小する一方で、下面に設けた圧電アクチュエータ４１は膨張するように制御される。その結果、弾性変形ユニット２は図１ｂの図解で上向きの湾曲を生じ、このため要素３は上へ撓まされる。
【００２３】
振動遮断の原理は、例えば要素３を介して外部から印加される荷重Ｌに対してちょうど逆位相となるように、弾性変形ユニット２に湾曲するように作用させるアクチュエータを提供することで実現するものである。
【００２４】
さらに膜状弾性変形ユニット２の上面と下面に複数個のセンサ５が取り付けられ、及び／又は組み込まれる。これらのセンサもアクチュエータと同様にコンバータ材料からなることができる。弾性変形ユニット２の実際の変形状態、それに伴って実際の振動状態を検出し、当該のセンサ信号を発生するために、センサをＤＭＳ（抵抗線ひずみ計）等として配設することがもちろん可能である。
【００２５】
図２は機械的に並列に接続された２個のアクチュエータモジュールＡ１及びＡ２並びにアクチュエータモジュールＡ２と接続された電子モジュールＥからなる振動遮断モジュールＳＭの概略縦断面図を示す。アクチュエータモジュールＡ１及びＡ２は図１ａ及びｂの前記の説明と同様に構成され、それぞれ単一の要素３に共同で接続された弾性変形ユニット２を有し、要素３を介して外部荷重が振動遮断モジュールＳＭに作用する。アクチュエータ２のエネルギー供給、さらには特にデータ解析及び制御された信号の供給のために、電子モジュールＥが設けられている。コンパクトな構造の理由から、電子モジュールＥはハウジングの構造に関してとりわけアクチュエータモジュールＡ１及びＡ２と同じ又は同様に成形されている。すべてのモジュールＡ１、Ａ２及びＥは機械的接続部分を有し、これによってモジュールユニットを互いにたやすく連結することができる。電子モジュールは、アクチュエータの制御のためのエネルギーを供給する電力調整部６を有する。これは圧電アクチュエータの場合は例えば電圧増幅器であり、また最終的にアクチュエータの作動のための制御信号を発生するために、センサのデータを供給して解析する信号データ解析ユニットの部品７及び８である。モジュール方式の原理に対応するために、アクチュエータモジュールＡ１及びＡ２の内部に収容された電子部品と電子モジュールＥの電子部品との間に適切に形成された接続接触部（図示せず）による電気的接続部を設けることが好ましい。生じる荷重に応じて別のアクチュエータモジュールを追加することによって、振動遮断モジュールＳＭは受動的弾性部材即ち弾性変形ユニットの剛性を増加することが可能である。
【００２６】
図３に２個のアクチュエータモジュールＡ１及びＡ２と電子モジュールＥからなる振動遮断モジュールＳＭの概略図を示す。振動遮断モジュールＳＭのハウジングの上端から要素３が上へ突出し、振動遮断のために外部荷重Ｌが要素３によって導入又は支持される。正確な位置決めを行わせるために、振動遮断モジュールＳＭは安定な台座９に固定されている。他方では、モジュールを弾性構造に取り付けてもよい。しかしそれは使用事例次第である。
【００２７】
図４に示す実施例は、同様に形成された振動遮断モジュールＳＭの上の４つの支点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に支えられた振動するアセンブリの振動遮断を示す。この変形態様では個々の振動遮断モジュールＳＭは遠隔計測ユニットを有する。振動遮断モジュールＳＭに含まれるアクチュエータの制御のために、中央コンピュータ１１から送信された基準信号が遠隔計測ユニットによって伝送及び受信される。また振動遮断モジュールＳＭの内部の各アクチュエータモジュールの最適な制御を保証するために、センサで検出された、アセンブリ１０の振動状態に関するすべてのデータを、このような無線データ通信技術によって中央で解析することができる。
【００２８】
膜状弾性変形ユニット２の平面のアクチュエータモジュールの断面を図５ａからｃの横断面図に示す。すべての場合にモジュールハウジング１は中空円柱状に形成され、その全周縁に沿ってモジュールハウジング１と接続された膜状弾性変形ユニット２を有する。図５ａでは環状に形成されたアクチュエータ部材４が弾性変形ユニットの表面に設けられている。アクチュエータ部材４はユニット２との緊密な平面的接続をなす。図５ｂの実施例では膜状弾性変形ユニット２は４つの空欠部１２を有し、さらにその表面に４個の帯状に形成されたアクチュエータ４が接続されている。図５ｃも弾性変形ユニット２と帯状に接続された図示の形のアクチュエータを示す。図５に示したすべての実施例は、例えば外部荷重に対して適切に逆位相の振動を導入することによって、振動荷重減少効果を得るために、膜状弾性変形ユニットをその平面に対して垂直に、即ち図平面対して垂直に変形させるためのものである。
【００２９】
図６は図２と同様にモジュールＡ１及びＡ２の機械的な直列接続を示す。この場合、図２の実施例と対照的に、棒状に形成された要素３が切り離された構造になっている。こうして要素３’によって下側のアクチュエータモジュールＡ２の弾性変形ユニット２への入力Ｌ２は、要素３”による上側のアクチュエータモジュールＡ１の弾性変形ユニットへの入力Ｌ１対して独立的に行うことができる。少なくとも２個のアクチュエータのこのような直列の配列及び操作法の場合は、十分に小さな有効荷重及び小さな剛性でアクチュエータの撓みの距離が倍増され、一方、図２の実施例の連結の場合は剛性が倍増される。図２の実施形態の代案を図７に示す。図は複数のアクチュエータモジュールの機械的並列接続の別の方式を示す。この場合は２つのアクチュエータモジュールＡ１及びＡ２が共通の台板Ｇによって互いに接続されている。またアクチュエータモジュールＡ１及びＡ２の要素３がヨークＪによって互いに接続されているから、共通の荷重Ｌによって同時に撓まされる。
【００３０】
前記の振動遮断モジュールは次の利点を有する。
【００３１】
−システムは完全統合可能であって、組立性についても構造安定性についても大きな利点をもたらす。
【００３２】
−所定の剛性を有する膜状弾性変形ユニットと、扁平に形成されたアクチュエータの適用及び／又は組み込みとの組合せは、能動−受動振動遮断システムの特にコンパクトな設計の実現を可能にする。
【００３３】
−扁平なセンサを膜状弾性変形ユニットの上にさらに適用及び／又は組み入れることによって、このような振動遮断モジュールの構造安定性とコンパクト性を改善することができる。
【００３４】
−デジタル信号処理を適宜に使用することによって、適応型デジタル制御を実現する可能性が開かれ、それによって妨害信号又はシステムの性質の変化にかかわらず最適な振動遮断が得られる。
【００３５】
−また診断データの交換を可能にするために、デジタル信号処理に基づき外部に設けたコンピュータとの連絡を実現することができる。これによってこの種のシステムの、特に振動遮断モジュールが配置され、たいてい近寄りにくく、しかも手入れのために簡単に解体できない区域の保守の可能性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ａ，ｂは、アクチュエータモジュールの概略縦断面図又は部分縦断面図を示す。
【図２】モジュール式構造の振動遮断装置の概略縦断面図を示す。
【図３】図２に示したモジュールの概略斜視図を示す。
【図４】振動するアセンブリの振動遮断のためのモジュール配列を示す。
【図５】ａ〜ｃは、弾性変形ユニットを有するアクチュエータモジュールの概略横断面図を示す。
【図６】２個のアクチュエータモジュールの機械的直列接続を示す。
【図７】２個のアクチュエータモジュールの機械的並列接続を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１        モジュールハウジング
２        弾性変形ユニット
３        要素
４        アクチュエータ
５        センサ
６        エネルギーユニット
７、８    信号データ交換ユニットの部品
９        台座
１０      振動するアセンブリ
１１      中央コンピュータ
１２      空欠部
【図１】
2008540966.tif 000004
【図２】
2008540966.tif 000005
【図３】
2008540966.tif 000006
【図４】
2008540966.tif 000007
【図５】
2008540966.tif 000008
【図６】
2008540966.tif 000009
【図７】
2008540966.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月17日(2008.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも荷重の一部が働く少なくとも１つの作用方向に沿って、支持ユニットに対して振動するように取付けられたユニットであって、少なくとも前記荷重の作用方向に弾性変形可能なユニットに接続された荷重受容要素と、
前記荷重に起因する前記要素の振動を検出し、アクチュエータとして前記要素の振動に対して逆に作用する少なくとも１個のセンサ・アクチュエータユニットと、を有し、
変形に影響を及ぼす少なくとも１個のアクチュエータが荷重に起因するユニット内部の変形に逆に作用する変形を誘起するように、前記アクチュエータが少なくとも１個の弾性変形ユニットに適用され又は前記ユニットに組み込まれている振動遮断装置であって、
前記支持ユニットが弾性変形ユニットを完全に取り囲むモジュールハウジングとして形成され、
前記モジュールハウジングが少なくとも１個の弾性変形ユニット及び荷重受容要素とともにアクチュエータモジュールとして形成され、モジュールハウジングが機械的及び電気的接続システムを有し、これによって少なくとも１個の別の同様な構造のアクチュエータモジュールとの機械的及び電気的な連結が可能であり、
少なくとも２個の前記アクチュエータモジュールのモジュールハウジングが連結状態で連動し、２つのアクチュエータモジュールの荷重受容要素が互いに接続される、又は、単一の前記要素が設けられ、前記要素がアクチュエータモジュールごとに少なくとも１個の弾性変形ユニットを機械的に互いに接続する、又は、２つのアクチュエータモジュールの弾性変形ユニットがそれぞれ直列において撓むように、２つのアクチュエータモジュールの前記要素が、各アクチュエータモジュールの少なくとも１つの弾性変形ユニットにそれぞれ個別に接続されており、
少なくとも１個のセンサ及びアクチュエータのエネルギー供給及び／又は信号制御及び／又は解析のためにモジュールとして構成された電子ユニットが設けられ、
少なくとも１個の接続構造を有する電子モジュールハウジングによって電子ユニットが取り囲まれ、前記接続構造によって電子モジュールハウジングがアクチュエータモジュールに機械的に連結させることができ、
少なくとも１個の電気的接続部が設けられ、これによって少なくとも１個のセンサ及び／又はアクチュエータがモジュールとして構成される電子ユニットに接触させることができることを特徴とする装置。
【請求項２】
ユニットの変形を検出する少なくとも１個のセンサが、少なくとも１個の弾性変形ユニットに適用され、又はユニットに組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユニットの変形又は力を検出する少なくとも１個のセンサ、及び／又は、加速度センサが、前記荷重の作用する区域及び／又は前記要素に沿った前記荷重の伝達経路に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記弾性変形ユニットに接続された前記要素が、少なくとも片側でハウジングから突出していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記弾性変形ユニットが膜状に形成され、前記支持ユニットの横断面における内部空間の少なくとも一部に張り渡され、前記弾性変形ユニットの全周縁が前記支持ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記要素が棒状に細長く形成され、前記膜状弾性変形ユニットに対して直交方向に向けられた縦長部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記要素が前記弾性変形ユニットの中心部に配置され、これに接続されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくともアクチュエータが膜状弾性変形ユニットの表面に適用され、又はこれに組み込まれていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１個のセンサ及び／又はアクチュエータが下記の材料分類、即ち圧電セラミック、鉛フリー圧電セラミック、電歪セラミック、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、磁歪合金又はバイメタルから選ばれたコンバータ材料を有し、又はコンバータ材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、制御されたエネルギー供給によって膨張又は収縮され、該膨張又は収縮が、前記弾性変形ユニットとの接触の結果、荷重の作用方向と逆向きに前記弾性変形ユニットの変形をもたらすことを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
コンバータ材料の弾性変形によって機械エネルギーが電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーの少なくとも一部を、電子ユニットの少なくとも一部の操作のために使用できるようになっていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
電子ユニットの内部に電力用電子装置が設けてあり、アクチュエータモジュールがほぼ独立して操作されるようになっていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
電子ユニットがデジタル又はアナログの信号処理に基づいて構成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
電子ユニットが遠隔計測ユニットを有し、これによって本装置から切り離して設けられた制御・解析ユニットとの無線データ交換が可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置。
【国際調査報告】
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