吸收振动部件的振动的主动式减振系统及具有该系统的机动车及用于使主动式减振系统运行的方法与流程

本发明涉及一种用于吸收振动部件的振动的主动式减振系统。此外，本发明涉及一种具有这种类型的减振系统的机动车以及一种用于运行这种减振系统的方法。

背景技术：

在特定情况下，部件可能被激励进行振动。因此，例如在行驶期间，在机动车中的机械支承部可能振动，并且由此有可能由于该振动产生不期望的声学现象。为了吸收振动部件的振动已知的是，将振动部件与主动式减振器耦联。因此，文献ep1218716b1描述了，将物理对象耦联到测量转换器上，以由此控制物理对象的运动。测量转换器提供描述物理对象的运动的测量信号。测量转换器与控制单元耦联，控制单元探测测量信号并且提供调整信号，以引起物理对象的运动改变。该系统为测量物理对象的运动和执行包含在该调整信号中的调整功能设置分别不同的时间范围。

在此不利的是，作为对测得物理对象的运动的响应，以时间延迟的方式执行调整功能，因为系统交替地进行运动测量和运动的修正措施。因此，可能丧失对物理对象的运动控制的精度。

从文献ep0805432a2中已知一种多维反馈系统，其用于减小振动的噪声分量。为此，设置两个或多个执行器。

在文献de69831603t2中描述了一种用于安装到振动的对象上的主动减振组件，其中，减振器具有基准传感器，基准传感器测量振动的对象的振动。为了衰减振动，如此操控减振器，使得减振器产生反振动。

然而在这种类型的减振器中不利的是，减振器具有复杂的结构，该结构带来高的材料和维护成本。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，实现一种用于吸收振动部件的振动的系统，其以简单的结构实现精确的振动衰减。

该目的通过独立权利要求所述的主题实现。通过从属权利要求、下文的描述和附图公开了本发明的有利的改进方案。

本发明基于的认知是，主动式减振系统仅仅包括唯一的固体声波激发器，该固体声波激发器不仅用于获取而且用于吸收振动部件的振动，由此主动式减振系统具有尤其简单的结构。因此，与已知的减振器不同，主动式减振系统需要的结构空间更小。通过使用唯一的固体声波激发器同样减小了减振系统的重量和成本。

此外，本发明基于的认知是，在组合地使用固体声波激发器来获取(检测)和吸收时，减振系统应设置成，从测量信号中可获得，测量信号中的哪个分量与振动部件的振动相关联，其中，该分量以下被称为探测分量。此外，减振系统应设置成，从相同的测量信号中获得通过未来将进行振动吸收引起的分量，其以下被称为控制分量。由此实现，通过主动式的减振系统同时进行振动部件的振动测量和该振动的衰减和/或吸收。

为此，实现了如下用于吸收振动部件的振动的主动式减振系统：主动式减振系统包括固体声波激发器，固体声波激发器具有用于耦联到振动部件上的耦联元件和用于借助于线圈电流使耦联元件运动的电线圈。因此，耦联元件可与部件相连接、例如螺栓连接，于是，因此可通过线圈电流影响元件的运动。

附加地，固体声波激发器设置成，获取在电线圈中感应的电压，以及提供与获取的感应电压相关的测量信号。例如，电线圈位于例如永磁体的磁场之内。以已知的方式，通过在电线圈之内的线圈电流建立交变磁场，交变磁场可引起电线圈和/或耦联元件的运动。同样，以已知的方式，相反地可通过耦联元件的运动并且进而电线圈的运动在电线圈中感应出电压。由此，通过在电线圈中感应的电压获取振动部件的振动。因此，固体声波激发器没有传感器，因为其不需要附加的传感器以获取振动部件的振动。

但是，测量信号不仅包括由探测分量表示的、通过振动部件感应的电压，而且包括由控制分量表示的通过施加的线圈电流引起的电压。其分别适用。因此，测量信号例如可描述在电线圈上测得的电压。可通过以下方式产生该电压的一个分量，即，被施加的线圈电流在电线圈中流动并且可通过以下方式产生该电压的另一分量，即，振动部件的振动在电线圈中感应出电压。由于固体声波激发器仅仅具有唯一的电线圈，测量信号同时获取两个电压的分量，即，探测分量和控制分量。

通过控制器控制固体声波激发器。控制器设置成，接收由固体声波激发器提供的测量信号，并且根据该测量信号确定线圈电流的理论电流强度。理论电流强度设置成，如此调整耦联元件的运动，使得振动部件的振动至少部分地被吸收。因此，理论电流强度描述施加在电线圈中的线圈电流应具有的电流强度，以如此使耦联元件运动或者以力加载耦联元件，使得至少部分地吸收振动部件的振动。此外，控制器设置成，将施加的线圈电流的实际电流强度调节到理论电流强度，其中，实际电流强度描述线圈电流在当前时刻具有的电流强度。

根据本发明，控制器还设置成，从测量信号中获取探测分量和控制分量。探测分量以所述的方式描述归因于通过振动部件感应的电压的测量信号的信号值分量。控制分量与归因于被施加的线圈电流的信号值分量对应。

为了获得调节耦联元件的运动的理论电流强度(使得振动部件的振动例如至少部分地通过耦联元件的反振动吸收)，有利的是，控制器设置成，区分探测分量和控制分量，以由此仅仅根据探测分量确定理论电流强度。由此，目标精确地使耦联元件的运动与振动部件的振动相匹配。

为了执行所描述的步骤，控制器具有处理器装置，处理器装置设置成确定理论电流强度并调节实际电流强度。为此，处理器装置可具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器。此外，处理器装置可具有程序编码，程序编码设置成在被处理器执行时确定理论电流强度并调节实际电流强度。程序编码可储存在处理器装置的数据存储器中。

所述固体声波激发器设置成，以所描述的方式，同时获取振动部件的振动以及通过由控制器进行相应操控吸收振动。由此有利的是，主动式的减振系统可进行实际电流强度的连续调节，实际电流强度与振动部件的当前振动大小相匹配。由此，能精确地衰减并且在理想情况中吸收振动部件的振动。由此，减少了否则由于振动部件的振动产生的可能的干扰的声学现象。由于连续地由控制器调节实际电流强度并且进而连续地调节吸收振动部件的振动的耦联元件的振动，不需要另外地匹配和/或控制耦联元件以吸收振动。

本发明也包括根据本发明的主动式减振系统的可选的改进方案，通过这些改进方案得到附加的优点。

在本发明的有利的改进方案中，控制器设置成，获得同时用于包含在测量信号中的相同的探测值或信号值的探测分量和控制分量。探测值或信号值例如描述在电线圈上测得的当前电压，其中，该电压一方面通过被施加的线圈电流引起，另一方面通过振动部件的振动并且由此耦联元件的振动引起。由此，从每个信号值中可获得通过振动引起的感应的电压的份额多高。因此，控制器不需要来自另一信号值的其它信息。由此，在确定理论电流强度时不会由于控制器产生延迟，并且由此在调节施加到电线圈上的线圈电流的实际电流强度时不会由于控制器产生延迟，从而快速且精确地吸收振动部件的振动。

优选地，控制器设置成，借助于预定的传递函数获取探测分量和控制分量。因此，两个分量，探测分量和控制分量，在电线圈中的电压的相应原因具有不同的传递函数。因此，控制器一开始就具有如下信息，即，当出现确定的原因时，在由固体声波激发器提供的测量信号中探测分量具有哪种形式并且控制分量具有哪种形式。现在，传递函数再次允许由测量信号推出原因。由此，可直接通过控制器评估测量信号，并且获得用于尽可能快速吸收振动部件的振动的理论电流强度。由此，也有利的是，不需要其它用于确定理论电流强度的传感器和/或构件。

在本发明的另一有利的改进方案中，控制器设置成，以已知的方式确定理论电流强度，使得将振动部件的运动速度调节到零。如果振动部件的运动速度为零，通过固体声波激发器吸收了振动部件的振动。有利地，通过该调节，借助于具有理论电流强度的线圈电流操纵耦联元件以直接衰减和/或吸收振动部件的振动。

如已经阐述的那样，测量信号可包含线圈电压。在本发明的优选的改进方案中，固体声波激发器相应地设置成，在至少一个预设的时刻测量在电线圈中的电压。例如可固定地预设该时刻，或者将该时刻与预定的事件相结合。固体声波激发器可在多个时刻测量在电线圈中的电压，例如分别在预设的时段之后。控制器设置成，在至少一个预设的时刻同时调节线圈电流的实际电流强度，因此，主动式减振系统设计成，同时获取振动部件的振动并且至少吸收该振动。由此保证，连续地调节振动的吸收，从而将该吸收与振动部件的振动的当前强度相适应。

在本发明的另一优选的实施方式中，控制器设计成，分别由至少两个固体声波激发器接收测量信号。此外，控制器设计成，为至少两个固体声波激发器中的每一个调节相应的实际电流强度。为此，控制器可从用于每个固体声波激发器的相应的测量信号中从相应获得的探测分量中获得相应的理论电流强度。例如，相应的理论电流强度的获得也可与另一固体声波激发器的相应另一理论电流强度的获得相关。由此有利的是，有目的地吸收例如应借助于两个固体声波激发器吸收的元件的振动，因为中央的控制器控制两个固体声波激发器。

优选地，电线圈构造成振动线圈。以已知的方式，将振动线圈缠绕到振动线圈载体上，振动线圈载体与扬声器的膜片单元相连接。通过在振动线圈中施加的线圈电流，使振动线圈借助于磁场与膜片单元一起运动。在这种情况中，耦联元件可构造成膜片单元。在振动线圈的应用中有利的是，振动线圈具有尤其低的重量，并且由此快速地、即以低的惯量对产生的磁场进行响应，并且进行相应的运动。由此，减小在通过控制器将线圈电流调节到理论电流强度上和通过固体声波激发器的运动至少部分地吸收振动部件的振动之间的时间延迟。

优选地，固体声波激发器构造成声音模拟装置/声音执行器(soundaktor)。以已知的方式，声音模拟装置可设计成，产生预定的声响和/或预定的噪声，例如机动车的发动机噪声。根据本发明，声音模拟装置也设计成，至少部分地吸收振动部件的振动。为此，声音模拟装置具有与已经描述的固体声波激发器相同的特征。在此有利的是，在例如机动车中已经存在的构件、即声音模拟装置可获得另一功能，即吸收不期望的振动。由此，节省构件地且节省空间地提供吸收不期望的振动的可能性。

本发明也涉及一种具有主动式减振系统的机动车，其中，根据本发明的主动式减振系统设计成机动车。为此，已经描述的固体声波激发器布置在机动车中的振动的或能振动部件上。振动部件尤其是通过机动车的板件，尤其是车顶的部分区域和/或发动机罩和/或后盖描述。

本发明也包括根据本发明的机动车的改进方案，其具有与已经结合根据本发明的主动式减振系统的改进方案描述的特征。出于这一原因，在此不再描述根据本发明的机动车的相应的改进方案。

本发明也涉及一种用于运行吸收振动部件的振动的主动式减振系统的方法。在第一方法步骤中，固体声波激发器获取在固体声波激发器的电线圈中的感应电压，固体声波激发器借助于耦联元件耦联到振动部件上。电线圈借助于线圈电流使耦联元件运动和/或以力加载耦联元件。例如，这通过电线圈所处的磁场实现。

在第二方法步骤中，固体声波激发器提供与所获取的感应电压相关的测量信号。在第三方法步骤中，控制器接收测量信号并且以所描述的方式根据测量信号确定线圈电流的理论电流强度。如此确定理论电流强度，使得如此调整耦联元件的运动，即，至少部分地吸收振动部件的振动。在第四方法步骤中，通过控制器将施加的线圈电流的实际电流强度调节到所确定的理论电流强度上。

如已经描述的那样，通过以下方式获得在第三方法步骤中确定的理论电流强度，即，控制器首先从测量信号中获取探测分量和控制分量。在此，探测分量表示描述通过振动部件在电线圈中感应出的电压的测量信号分量。控制分量描述通过在电线圈中施加的线圈电流中引起的测量信号分量。因此，通过控制器根据探测分量确定理论电流强度。

本发明也包括用于使主动式减振系统运行的根据本发明的方法的改进方案，其具有与已经结合根据本发明的主动式减振系统的改进方案描述的特征。出于这一原因，在此不再次描述根据本发明的方法的相应的改进方案。

附图说明

以下描述本发明的实施例。其中：

图1示出了具有体噪声激发器和控制器的主动式减振系统的示意图；以及

图2示出了用于减振系统的仅仅部分示出的体噪声激发器的示意性截面视图。

具体实施方式

以下解释的实施例为本发明的优选的实施方式。在该实施例中，所描述的实施方式的组成部分分别表示本发明的单个的、视为彼此独立的特征，这些特征也可分别彼此独立地改进本发明，并且进而也单独地或者以与所示出的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，也可通过已经描述的发明特征中的其它特征补充所描述的实施方式。

在附图中，功能相同的元件分别设有相同的附图标记。

在图1中示意性地仅仅部分地示出了主动式减振系统10。此外，图1示出了振动部件12。振动部件12例如可为板件。振动部件12可为机动车的和/或飞机的和/或船舶的和/或建筑机械的一部分。因此，主动式减振系统10可应用在航空和航天领域和/或船舶制造领域和/或建筑技术和/或机械和设备制造中。振动部件12例如为机动车的后盖的悬挂部，尤其是铰链和/或锁箍。振动部件12被外部作用的力驱使振动，例如后盖的悬挂部，根据机动车的驱动或车道的状态使其进行振动。主动式减振系统10包括固体声波激发器14，其借助于耦联元件16与振动部件12耦联。在此，耦联元件16可为固体声波激发器14的一部分。在此，耦联元件16例如构造成例如扬声器的膜片单元。

此外，固体声波激发器14包括电线圈18，其例如构造成振动线圈并且缠绕在振动线圈载体上，振动线圈载体与膜片单元相连接。电线圈18位于在此未示出的磁场中。当振动部件12振动时，同样使耦联元件16振动。在此，同样使电线圈18振动。通过耦联元件16的运动和/或通过电线圈18的运动，在电线圈18中感应出电磁的电流。此外附加地，为了衰减和/或吸收振动部件12的振动，将线圈电流20施加到电线圈18上。线圈电流20同样通过已经已知的电磁感应力引起耦联元件16和/或电线圈18的运动。由此，根据电流强度，可如此控制耦联元件16的运动，使得，其产生针对振动部件12的振动的反振动，并且由此至少部分地吸收振动部件12的振动。

固体声波激发器14设计成提供测量信号22，其中，测量信号22例如描述施加到电线圈18上的总电压u0。为了测量总电压u0，在此例如示出，接通在电线圈18的回路中的电阻r。电压表v借助于电阻r测量总电压u0。因此，测量信号22由相应于通过耦联元件16的运动感应的电压的探测分量和相应于通过被施加的线圈电流20引起的电压的控制分量组成。因此，测量信号22包含至少一个信号值，其中，该至少一个信号值表示探测分量和控制分量的相互组合。

控制器24联接到固体声波激发器14上。控制器20设置成，调节线圈电流20的实际电流强度。根据通过固体声波激发器14提供的测量信号22进行调节。控制器24还设置成，从测量信号22中例如通过传递函数分别获取探测分量和控制分量。因此，控制器24设计成，将探测分量和控制分量彼此分离。控制器24随后根据探测分量获得流过电线圈18的理论电流强度，以便针对振动部件12的振动通过耦联元件16引起主动的反振动。

在图2中示出了固体声波激发器14的备选的实施例。为此，固体声波激发器14仅仅部分地且示意性地示出。电线圈18位置固定地布置到保持装置26上。耦联元件16布置在通过电线圈18形成的内腔中并且与振动部件12相连接。耦联元件例如由磁性材料构成。保持装置26同样可为永磁体。根据流过电线圈18的电流强度，通过感应的电磁力使耦联元件16运动。在此，可根据电流的流动方向确定耦联元件16的运动方向，其中，耦联元件16具有例如平行于振动部件12的振动的运动轴线伸延的运动轴线。但是，也根据振动部件12的振动通过机械的脉冲传递使耦联元件16运动。在电线圈18中的磁场变化引起感应的电流的流动，感应的电流加入已经施加的线圈电流20中。由此，在该实施例中也实现有目的地调节耦联元件16的运动以及进而有目的地衰减和/或吸收振动部件12的振动。

总地来说，两个实施例表明，如何通过在此的主动式减振系统10同时测量振动部件12的振动并且缓冲该振动。固体声波激发器14同时用作测量设备和缓冲器。固体声波激发器14可通过相应的设计方案、尤其是其质量的大小和/或屈服性以及由此其谐振频率与任意包含振动部件12的目标系统相适应。可通过最优的调节、例如适应式调节和/或所谓的pid调节器和/或状态调节器进行振动吸收和/或衰减。由此，不需要进一步手动地与相应的目标系统相匹配。因此，主动式减振系统10例如仅仅需要单次校准并且设计成，根据自动根据目标系统重新校准。