本發(fā)明涉及一種用于接收支承力fl的、尤其用于在車輛中作為發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置使用的電磁支承裝置。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)通過其氣缸壓力的動(dòng)態(tài)變化以及通過在曲軸上的強(qiáng)烈振蕩的慣性力和力矩變化產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)激勵(lì)，該振動(dòng)激勵(lì)傳遞到其他車輛部件上。此外，車身被激勵(lì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和振動(dòng)，這被視為干擾的振動(dòng)和/或噪聲。

作為對應(yīng)措施，在內(nèi)燃機(jī)和車身之間的發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置中使用不同類型的被動(dòng)和主動(dòng)軸承裝置。被動(dòng)支承裝置在一個(gè)或多個(gè)衰減元件中消耗通過作用的支承力fl引入的能量。主動(dòng)支承裝置通過反向力fg補(bǔ)償作用的支承力fl。這種支承裝置(在該支承裝置中電磁式地施加反向力fg)例如在us5,820,113a、us2016/006333a1、wo2015/107012a1和wo2015/197390a1中公知。

混合式被動(dòng)和主動(dòng)支承裝置也被使用。這樣的混合支承裝置例如實(shí)施為液壓支承裝置，在該液壓支承裝置中液壓流體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過節(jié)流通道而產(chǎn)生衰減作用。通過附加的促動(dòng)器可以對液壓流體進(jìn)行擠壓或卸壓，以便抑制其他振動(dòng)分量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明研發(fā)出用于接收作用的支承力fl的支承裝置。該支承裝置包括被加載以支承力fl并且通過支承力fl可沿一軸線軸向移動(dòng)的軸。

根據(jù)本發(fā)明，軸附加地可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。與位置固定的電磁體共同作用的永磁體耦合到軸上，使得軸相對于位置固定的電磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度α可通過由位置固定的電磁體產(chǎn)生的磁場b1的強(qiáng)度和/或極性調(diào)節(jié)。

永磁體與電磁體形成的組合構(gòu)成一被動(dòng)衰減元件，該被動(dòng)衰減元件針對作用的支承力fl提供阻抗并且因此消耗不希望的振動(dòng)的能量。這樣的衰減元件比主動(dòng)支承裝置需要更少能量，在主動(dòng)支承裝置的情況下必須施加持續(xù)交變的反向力fg。由此換來的是，被動(dòng)衰減元件不那么靈活。在傳統(tǒng)的被動(dòng)元件中尤其幾乎沒有可以用以改變固有頻率的自由度。但對于周期性振動(dòng)的有效衰減來說重要的是，衰減元件在頻率f(該頻率在不希望的振動(dòng)的頻譜中十分具有代表性)的情況下良好地吸收。這尤其適用在發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置中，在該發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置中振動(dòng)的頻譜取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和行駛速度。

現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，通過軸和耦合到該軸上的永磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠在寬的范圍內(nèi)改變支承裝置的剛度，該轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過對位置固定的電磁體通電來調(diào)節(jié)。所述剛度具有彈簧常數(shù)的作用并且因此是一重要影響因素，該影響因素涉及支承裝置的固有頻率和振幅。因此，可以在寬的范圍內(nèi)調(diào)整該固有頻率。

對此的原因是，永磁體和電磁體分別不是完全地、而是部分地環(huán)繞促動(dòng)器的圍繞其軸的氣隙區(qū)域。因此，通過軸相對于電磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)可以將永磁體完全地或部分地從電磁體的影響區(qū)域中移除。但是如果電磁體不再與永磁體的全部體積共同作用，那么軸總體較弱地耦合到電磁體上，并且支承裝置的剛度減小。

尤其可以通過變換電流方向(電流沿該電流方向流經(jīng)電磁體)來轉(zhuǎn)換電磁體與永磁體吸引地或者排斥地共同作用。在吸引的相互作用的情況下剛度較大，在排斥的相互作用的情況下剛度較小。

在本發(fā)明的一特別有利構(gòu)型中，永磁體和位置固定的電磁體分別沿軸的外圓周和/或沿與軸同心的作用元件的外圓周相互對置。它們的作用可以沿磁軸線疊加。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，一方面永磁體的造型和另一方面位置固定的電磁體的極靴的造型相互對應(yīng)。永磁體和極靴例如可以具有相互適配的彎曲部，使得在軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電磁體可以平行于極靴的表面地從該表面經(jīng)過。永磁體和極靴之間的氣隙的寬度構(gòu)成對支承裝置剛度產(chǎn)生影響的另一自由度。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，附加地設(shè)置用于將相對于支承力fl在軸向上反向指向的反向力fg施加到軸上的電磁磁阻促動(dòng)器。在該組合中，一方面由位置固定的電磁體和永磁體構(gòu)成的被動(dòng)衰減元件與另一方面磁阻促動(dòng)器以協(xié)同的方式相互補(bǔ)充。被動(dòng)衰減元件需要用于電磁體的電流，磁阻促動(dòng)器也需要。如果還將電磁被動(dòng)衰減元件添加給磁阻促動(dòng)器，乍看之下顯得能量消耗整體提高。但是令人吃驚的是相反情況：為了抑制相同頻譜的振動(dòng)，所述組合比僅一個(gè)磁阻促動(dòng)器需要更少的能量。

對此的原因是，通過磁阻促動(dòng)器平衡周期性振動(dòng)剛好需要過量的能量，因?yàn)榇抛璐賱?dòng)器的電磁體必須總是反復(fù)變換磁性。當(dāng)衰減元件的固有頻率合適時(shí)(這根據(jù)本發(fā)明可以按照電路徑調(diào)節(jié))，可以通過被動(dòng)衰減元件更有能效地抑制振動(dòng)。相反地，作用的支承力fl的非周期性分量通過磁阻促動(dòng)器可以比通過被動(dòng)衰減元件更有效地抑制。通過將該任務(wù)傳遞給磁阻促動(dòng)器的方式，可以給在衰減元件中的永磁體設(shè)計(jì)較小的尺寸。與此相應(yīng)地，減少了所需要的非常昂貴的稀土磁性材料的用量。

總體來說，由被動(dòng)衰減元件和磁阻促動(dòng)器構(gòu)成的組合在寬的頻率范圍內(nèi)在能量需求同時(shí)明顯減少的情況下具有可靈活構(gòu)型的力-頻率特性曲線。能量節(jié)省又導(dǎo)致，在所需要的最大電流方面對操控電子裝置提出明顯較少的要求。目前的主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置(該主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置在沒有衰減元件的情況下僅通過磁阻促動(dòng)器工作)在任何情況下需要的電流比通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器能提供的電流更多。已經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中綜合了許多其他控制任務(wù)，而僅針對主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置的操控需要一個(gè)單獨(dú)的控制器。現(xiàn)在通過與衰減元件的組合使電流需求降低到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以滿足所述能量需求的范圍中。同時(shí)，用于操控的電子構(gòu)件也可以針對較小電流來設(shè)計(jì)尺寸，使得可以使用更小的并且成本更有利的構(gòu)件。這對于將發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置的操控集成到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中的目的來說也是有益的。

有利地，如下區(qū)域沿支承裝置的軸線彼此錯(cuò)開：在這些區(qū)域中軸的軸向運(yùn)動(dòng)一方面通過與位置固定的電磁體共同作用的永磁體被衰減并且另一方面通過借助磁阻促動(dòng)器施加反向力fg被補(bǔ)償。軸則僅須在有限的區(qū)段中而不是沿其整個(gè)長度配備有永磁體和/或磁阻促動(dòng)器的鐵磁作用元件?？傮w要與軸一起運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量由此減小，使得電磁體的電感l(wèi)能夠保持小，這又能夠?qū)崿F(xiàn)較高的工作頻率。

這尤其與本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型有關(guān)，在該構(gòu)型中，磁阻促動(dòng)器具有至少一個(gè)另外的位置固定的電磁體以及至少一個(gè)與軸同心的鐵磁作用元件，其中，所述另外的位置固定的電磁體的電感l(wèi)取決于軸沿支承裝置的軸線的軸向位置p。該另外的電磁體也可以設(shè)計(jì)成具有較小的電感l(wèi)，并且因此設(shè)計(jì)成用于較高的工作頻率。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，鐵磁作用元件和另外的位置固定的電磁體這樣相互布置，使得在軸沿軸線的軸向位置p不變的情況下所述另外的位置固定的電磁體的電感l(wèi)取決于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度α。軸通過衰減元件的位置固定的磁體引起的轉(zhuǎn)動(dòng)不僅對衰減元件的剛度產(chǎn)生影響，而且也對磁阻促動(dòng)器的剛度產(chǎn)生影響。磁阻促動(dòng)器的剛度與轉(zhuǎn)動(dòng)角度α的函數(shù)相關(guān)性則是用于使整個(gè)支承裝置適配于作用的支承力fl的頻譜的另一自由度。

為了使得磁阻促動(dòng)器的剛度取決于轉(zhuǎn)動(dòng)角度α，鐵磁作用元件有利地具有至少一個(gè)外翻部，該外翻部沿鐵磁作用元件外圓周的一部分延伸。在此，至少一個(gè)外翻部的造型與所述另外的位置固定的電磁體的極靴的造型對應(yīng)。與永磁體和配屬于其的位置固定的電磁體的共同作用類似地，外翻部可以轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入到所述另外的位置固定的電磁體的作用區(qū)域中，或從該作用區(qū)域中轉(zhuǎn)動(dòng)出來。外翻部越多地位于作用區(qū)域中，則磁阻促動(dòng)器越強(qiáng)烈并且越剛硬地作用到軸上。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，所述另外的位置固定的電磁體的磁化b2的方向相對于與永磁體共同作用的位置固定的電磁體的磁化b1的方向成直角。例如可以使用一個(gè)同心布置的疊片式定子來引導(dǎo)兩個(gè)通量。該定子的體積通過相互成直角的磁通量而得到優(yōu)化利用。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，沿支承裝置的軸線布置了至少一個(gè)在所述另外的位置固定的電磁體的區(qū)域中與永磁體共同作用的電磁體。一方面在電磁方面變化的衰減元件和另一方面磁阻促動(dòng)器在支承裝置中不占用不相交的空間，而是似乎相互嵌套。這又提供了在可調(diào)節(jié)性方面的另一自由度并且還改善了在支承裝置中的空間利用。改善的空間利用又導(dǎo)致，軸可以較短地制造并且由此減小其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。由此可以進(jìn)一步提高支承裝置的固有頻率。

通過衰減元件和磁阻促動(dòng)器的相互嵌套所獲得的空間還可以用于沿軸的方向延長永磁體。稀土磁體具有特別大的單位體積通量密度，但為此也例如比基于鐵素體的永磁體貴大約50倍。因?yàn)殍F素體磁體又遠(yuǎn)不會(huì)比稀土磁體弱50倍，所以鐵素體磁體明顯具有較好的性價(jià)比。通過構(gòu)建用于放置體積大的鐵素體磁體的空間的方式，明顯減少了支承裝置的總成本。

根據(jù)之前的說明，支承裝置有利地構(gòu)造為用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)支承裝置，因?yàn)樵谶@里作用的支承力fl的由支承裝置接收的頻率f持續(xù)地變換。在這里支承裝置的多樣的可調(diào)整性特別起作用。

在本發(fā)明的另一特別有利構(gòu)型中，流經(jīng)與永磁體共同作用的位置固定的電磁體的電流的電流強(qiáng)度i和/或頻率f根據(jù)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)而預(yù)控制。以該方式例如能夠使衰減元件以固有頻率運(yùn)行，該固有頻率覆蓋包含在作用的支承力fl中的振動(dòng)的絕大部分。衰減元件和磁阻促動(dòng)器之間的分工則如此被優(yōu)化：支承力fl的在僅通過磁阻促動(dòng)器調(diào)整時(shí)引起最大能量消耗的周期性分量剛好在能量上明顯更有利地被衰減元件吸收。

附圖說明

改善本發(fā)明的其他措施在下面與本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明一起參照附圖詳細(xì)示出。

附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的支承裝置100的沿其軸線100a的俯視圖；

圖2在圖1中示出的支承裝置在yz平面中的剖面圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1，支承裝置100包括具有可調(diào)節(jié)的剛度的衰減元件，該衰減元件由與永磁體6a和6b結(jié)合的電磁體10和20構(gòu)成。永磁體安裝在鐵磁作用元件4上，該作用元件與軸105同心地裝配并且隨著該軸既可以沿著支承裝置100的軸線100a在軸向方向上移動(dòng)又可以圍繞該軸線100a轉(zhuǎn)動(dòng)。支承裝置100的軸線100a在圖1的坐標(biāo)系(在該坐標(biāo)系中軸線x和y位于圖平面中)中對應(yīng)于z軸，該z軸從圖平面垂直出來。

電磁體10和20分別包括一極靴11或21和一線圈12或22。電磁體10和20的線圈12或22優(yōu)選串聯(lián)地連接。在對線圈12或22正向通電時(shí)電磁體10和20的磁化b1的方向分別通過一個(gè)箭頭說明。

支承裝置100還包括磁阻促動(dòng)器2。磁阻促動(dòng)器2由兩個(gè)另外的位置固定的電磁體30和40和鐵磁作用元件4構(gòu)成。另外的電磁體30、40分別包括一極靴31或41和一電磁線圈32或42。在對線圈32或42正向通電時(shí)另外的電磁體30和40的磁化b2的方向分別通過一個(gè)箭頭說明。電磁體30和40的磁化b2的方向與電磁體10和20的磁化b1的方向成直角。

另外的電磁體30和40通過在作用元件4上的外翻部4a和4b與作用元件4相互作用。所述另外的電磁體沿支承裝置100的軸線100a相對于負(fù)責(zé)衰減的電磁體10和20向下錯(cuò)位，即在圖平面下方才開始。同樣地，在作用元件4上的外翻部4a和4b也完全位于圖平面下方。

永磁體6a和6b以及在作用元件4上的外翻部4a和4b的造型與極靴11、21、31和41的造型對應(yīng)。因此，軸105自身能夠自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)使得永磁體6a和6b或外翻部4a和4b在極靴11、21、31和41中的一個(gè)極靴上發(fā)生碰撞。

由軸105、作用元件4和兩個(gè)永磁體6a和6b構(gòu)成的組件具有兩個(gè)磁性軸線p和q，該組件構(gòu)成整個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量(原動(dòng)體)。第一磁性軸線p通過兩個(gè)永磁體6a和6b的中垂線確定。與該第一磁性軸線成直角的第二磁性軸線q通過作用元件4的兩個(gè)外翻部4a和4b的中垂線確定。

在不通電和不加載的狀態(tài)下，原動(dòng)體的第一磁性軸線p平行于x軸，原動(dòng)體的第二磁性軸線q平行于y軸。同樣情況在對電磁體10和20的兩個(gè)電磁線圈12和22正向通電時(shí)也適用。對這兩個(gè)電磁線圈12和22正向通電增大了支承裝置100的針對振蕩衰減的剛度。在對電磁線圈12和22負(fù)向通電時(shí)，原動(dòng)體切向地扭轉(zhuǎn)一角度α，如圖1中示出的那樣。則原動(dòng)體的磁性q軸線平行于用y’標(biāo)示的坐標(biāo)軸。一方面原動(dòng)體和另一方面位置固定的電磁體10、20、30和40的磁性軸線不再一致。支承裝置100的針對沿支承裝置的軸線100a方向的振蕩的剛度由于兩個(gè)效應(yīng)而下降：一方面，永磁體6a和6b部分地從極靴11或21的作用區(qū)域中轉(zhuǎn)動(dòng)出來，另一方面，作用元件4的外翻部4a和4b部分地從極靴31或41的作用區(qū)域中轉(zhuǎn)動(dòng)出來。

所有極靴11、21、31和41優(yōu)選通過沖壓疊組法(stanzpaketierungsmethode)成疊片。這些極靴插入到共同的、環(huán)繞的疊片式定子1的內(nèi)圓周上的凹部中。

圖2是圖1中示出的支承裝置在yz平面中的剖面圖，該剖面圖闡明了衰減元件與磁阻促動(dòng)器2在共同的軸105上的串聯(lián)以及整個(gè)系統(tǒng)的組裝。整個(gè)支承裝置100裝入到由兩個(gè)法蘭108c和108d限界的殼體106中。在法蘭108c中布置有用于軸105的第一滑動(dòng)支承部108a。在法蘭108d中布置有用于軸105的第二滑動(dòng)支承部108b。兩個(gè)滑動(dòng)支承部108a、108b分別既允許軸105沿支承裝置100的軸線100a的軸向運(yùn)動(dòng)，又允許軸105自身的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在圖2的立體圖中，衰減元件的電磁體10和永磁體6a位于圖平面前方并因此未被畫入，該電磁體與該永磁體共同作用。電磁體20和永磁體6b在該立體圖中位于圖平面的后方，該電磁體與該永磁體共同作用。它們用虛線或點(diǎn)劃線標(biāo)明。

磁阻促動(dòng)器2位于圖2的立體圖中，在前面部分中可看到。因?yàn)閷儆谠摯抛璐賱?dòng)器的電磁體30和40處于一個(gè)平面中，因而磁阻促動(dòng)器2僅可以引起軸105沿一個(gè)方向(這里向左)的軸向運(yùn)動(dòng)。為了沿另一方向的運(yùn)動(dòng)設(shè)置壓力彈簧111，該壓力彈簧在一側(cè)支撐在鐵磁作用元件4上并且另一側(cè)支撐在殼體106中的蓋板108e上。

衰減元件和磁阻促動(dòng)器2原則上可以相互獨(dú)立地操控。例如屬于衰減元件的電磁線圈12和22能夠以恒定電流來操控，該電流的強(qiáng)度取決于包含在作用的支承力fl中的振動(dòng)的強(qiáng)度和頻率f。但是，電磁線圈12和22也能夠例如以交變電流來操控。磁阻促動(dòng)器的電磁線圈32和42能夠例如以脈沖鏈來操控，該脈沖鏈的頻率適配于在軸105的運(yùn)動(dòng)中的在經(jīng)過衰減元件后還剩余的振動(dòng)分量。