旋轉(zhuǎn)致動器驅(qū)動的振動隔離的制作方法
【專利說明】
[0001]相關串請的交叉引用
【背景技術】
[0002]振動隔咼系統(tǒng)試圖從振動干擾隔咼有效負載。振動隔咼系統(tǒng)可以是被動的、半主動的或完全主動的。完全主動的振動隔離系統(tǒng)采用在沒有任何干擾的情況下能夠施加任意幅度和相位的力的源作為隔離系統(tǒng)的一部分。用于振動隔離系統(tǒng)的一些應用是地面車輛、船舶或航空器。諸如客車、長途卡車、建筑設備等的車輛通常采用某種類型的懸掛系統(tǒng)作為振動隔離系統(tǒng)以便于將車輛乘員與由車輛在其沿著路徑(路徑可能在道路上和/或不在道路上)行進時遭遇的干擾所導致的振動隔離。然而，在一些車輛中，車輛懸掛可能不足以有效地將乘客與道路導致的干擾隔離。這可能在諸如半拖車卡車的牽引車之類的車輛中尤其如此，其可能具有比乘用車輛“更粗糙”的懸掛，并且其司機可能乘坐很長的時間。諸如這些的車輛可以具有第二懸掛，以控制在乘員的座椅與車廂之間的相對運動。座椅懸掛可以是被動的、半主動的或可以是完全主動的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)包括用于在行程范圍上相對于基底支撐懸吊平臺的外骨骼，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)致動器，其中第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子兩者相對于外骨骼是自由旋轉(zhuǎn)的，其中旋轉(zhuǎn)致動器相對于懸吊平臺和振動隔離系統(tǒng)基底是自由平移的。
[0004]各個實施例可以包括一個或多個以下特征。驅(qū)動機構(gòu)與外骨骼分開，以用于向懸吊平臺與基底之間施加來自旋轉(zhuǎn)致動器的輸出力。旋轉(zhuǎn)致動器被偏置到振動隔離系統(tǒng)基底的側(cè)面，并且驅(qū)動機構(gòu)被布置為在或接近懸吊平臺的重心處驅(qū)動懸吊平臺。旋轉(zhuǎn)致動器在介于外骨骼到懸吊平臺的連接與外骨骼到基底的連接中間的點處被慣性地耦合到外骨骼。針對懸吊平臺相對于基底在整個行程范圍上的位移，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)小于一整周。驅(qū)動機構(gòu)包括樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿，該驅(qū)動機構(gòu)的每個樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿的耦合到旋轉(zhuǎn)致動器的至少第一端經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承被耦合到旋轉(zhuǎn)致動器。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿是預加負載的。在每個樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿中的旋轉(zhuǎn)軸承包括一對旋轉(zhuǎn)軸承，并且該預加負載通過在該對旋轉(zhuǎn)軸承之間放置柔性元件而被施加。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿被彈簧元件預加負載，彈簧元件也從旋轉(zhuǎn)致動器卸載振動隔離平臺的靜態(tài)重量。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿包括保持為壓縮的第一對樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿以及保持為拉伸的第二對樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿。保持為壓縮的樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿被定向為處于相對于保持為拉伸的樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿的不同角度。驅(qū)動機構(gòu)包括凸輪和凸輪從動件。外骨骼包括一對剪叉機構(gòu)，其中每個剪叉機構(gòu)具有中心樞轉(zhuǎn)點，其中旋轉(zhuǎn)致動器被慣性地耦合到被耦合在兩個剪叉機構(gòu)的中心樞轉(zhuǎn)點之間的中心軸。外骨骼包括第一剪叉機構(gòu)，該第一剪叉機構(gòu)包括第一次聯(lián)桿和第二次聯(lián)桿以及不等長度的第一主聯(lián)桿和第二主聯(lián)桿，其中第一主聯(lián)桿和第二主聯(lián)桿在中間點處被樞轉(zhuǎn)地耦合到彼此；第二剪叉機構(gòu)，該第二剪叉機構(gòu)包括第三次聯(lián)桿和第四次聯(lián)桿以及不等長度的第三主聯(lián)桿和第四主聯(lián)桿，其中第三主聯(lián)桿和第四主聯(lián)桿在第二中間點被樞轉(zhuǎn)地耦合到彼此；其中第一剪叉機構(gòu)和第二剪叉機構(gòu)在預期的行程范圍上相對于基底支撐懸吊平臺，其中隨著振動隔離系統(tǒng)在預期的行程范圍上位移，第一主聯(lián)桿和第二主聯(lián)桿平行地穿過，并且隨著振動隔離系統(tǒng)在預期的行程范圍上位移，第三主聯(lián)桿和第四主聯(lián)桿平行地穿過。第一次聯(lián)桿、第二次聯(lián)桿、第三次聯(lián)桿和第四次聯(lián)桿被定向在相同的方向上。第一次聯(lián)桿、第二次聯(lián)桿、第三次聯(lián)桿和第四次聯(lián)桿與彼此平行。第一次聯(lián)桿、第二次聯(lián)桿、第三次聯(lián)桿和第四次聯(lián)桿具有相等的長度。旋轉(zhuǎn)致動器被慣性地耦合到中心軸，該中心軸被耦合在兩個剪叉機構(gòu)的第一中間點和第二中間點之間。柔性帶狀電纜向旋轉(zhuǎn)致動器提供電氣信號并且從旋轉(zhuǎn)致動器接收電氣信號。柔性帶狀電纜圍著旋轉(zhuǎn)致動器的外部纏繞。
[0005]在另一方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)，包括用于在行程范圍上相對于基底支撐懸吊平臺的外骨骼，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)致動器，其中第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子兩者相對于外骨骼是自由旋轉(zhuǎn)的，其中旋轉(zhuǎn)致動器被慣性地耦合到懸吊平臺和基底中的一個；以及與外骨骼分開的驅(qū)動機構(gòu)，以用于耦合來自第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子兩者的輸出力到懸掛平臺和基底中旋轉(zhuǎn)致動器并未慣性耦合到的一個。
[0006]各個實施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一個。驅(qū)動機構(gòu)包括樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿是預加負載的。針對懸吊平臺相對于基底在其整個預期的行程范圍上的位移，第一轉(zhuǎn)子相對于第二轉(zhuǎn)子的相對旋轉(zhuǎn)小于一整圈。
[0007]在另一方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)，包括用于在基底之上支撐懸吊平臺的外骨骼，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)致動器，其中針對懸吊平臺相對于基底的整個行程范圍，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)小于一整周；以及與外骨骼分開的驅(qū)動機構(gòu)，以用于耦合來自第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子兩者的輸出力到懸掛平臺和基底中旋轉(zhuǎn)致動器并未慣性耦合到的一個。
[0008]各個實施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一個。驅(qū)動機構(gòu)包括樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿是預加負載的。針對懸吊平臺相對于基底在其整個預期的行程范圍上的位移，第一轉(zhuǎn)子相對于第二轉(zhuǎn)子的相對旋轉(zhuǎn)小于一整圈。
[0009]在另一方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)，包括用于在基底之上支撐懸吊平臺的外骨骼，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)致動器，其中針對懸吊平臺相對于基底的整個行程范圍，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)小于一整周；以及與外骨骼分開的驅(qū)動機構(gòu)，以用于向懸吊平臺和基底中的至少一個施加來自旋轉(zhuǎn)致動器的輸出力。
[0010]各個實施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一個。驅(qū)動機構(gòu)包括樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承被附接到旋轉(zhuǎn)致動器、懸吊平臺和振動隔離系統(tǒng)基底。樞轉(zhuǎn)聯(lián)桿經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承被附接到旋轉(zhuǎn)致動器，并且經(jīng)由柔性套管被附接到懸吊平臺和振動隔離系統(tǒng)基底。第一轉(zhuǎn)子被慣性地固定到被選擇為振動隔離系統(tǒng)基底和懸吊平臺中的一個的機械地面基準。第一轉(zhuǎn)子相對于機械地面基準是旋轉(zhuǎn)固定的。第一轉(zhuǎn)子相對于機械地面基準是旋轉(zhuǎn)自由的。第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于被選擇為振動隔離系統(tǒng)基底和懸吊平臺中的一個的機械地面基準是旋轉(zhuǎn)自由的。
[0011]在另一方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)，包括用于在基底之上支撐懸吊平臺的外骨骼，以及用于輸出力來在行程范圍上相對于基底位移懸吊平臺的旋轉(zhuǎn)致動器，該旋轉(zhuǎn)致動器包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，其中針對懸吊平臺在整個行程范圍上相對于基底的位移，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)小于一整周，其中旋轉(zhuǎn)致動器相對于懸吊平臺和振動隔離系統(tǒng)基底是自由平移的。
[0012]各個實施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一個。旋轉(zhuǎn)致動器被慣性地耦合到外骨骼在介于外骨骼到懸吊平臺的連接與外骨骼到振動隔離系統(tǒng)基底的連接之間的中間的部分。旋轉(zhuǎn)致動器的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子兩者相對于外骨骼是自由旋轉(zhuǎn)的。外骨骼包括一對剪叉機構(gòu)。每個剪叉機構(gòu)具有中心樞轉(zhuǎn)點，其中旋轉(zhuǎn)致動器被耦合在兩個剪叉機構(gòu)的中心樞轉(zhuǎn)點之間。
[0013]在另一方面，一種用于從經(jīng)受振動輸入的基底隔離懸吊平臺的振動隔離系統(tǒng)，包括用于在基底之上支撐懸吊平臺的外骨骼，以及用于輸出力來在行程范圍上相對于基底位移懸吊平臺的旋轉(zhuǎn)致動器，該旋轉(zhuǎn)致動器包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，其中針對懸吊平臺在整個行程范圍上相對于基底的位移，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)小于一整周，其中旋轉(zhuǎn)致動器相對于懸吊平臺和振動隔離系統(tǒng)基底是自由平移的。
【附圖說明】
[0014]圖1是具有被動車輛懸掛和主動振動隔離座椅系統(tǒng)的車輛的示意圖。
[0015]圖2a是主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0016]圖2b是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0017]圖2c是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0018]圖2d是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0019]圖2e是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0020]圖2f是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0021]圖3a是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0022]圖3b是另一主動振動隔離系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
[0023]圖4a是省略了外骨骼框架的一些部分的剪叉外骨骼機構(gòu)的透視圖。
[0024]圖4b是包括圖4a的外骨骼框架的省略的部分的剪叉外骨骼機構(gòu)的透視圖。
[0025]圖5a是處于折疊位置的剪叉外骨骼的透視圖。
[0026]圖5b是處于擴展位置的剪叉外骨骼的透視圖。
[0027]圖6是示出致動器、驅(qū)動聯(lián)桿、中心軸和氣動彈簧的雙重作用的飛行致動器的透視圖。
[0028]圖7是圖6的系統(tǒng)被包括在圖5b的外骨骼組件的(旋轉(zhuǎn)的)透視圖。
[0029]圖8是驅(qū)動聯(lián)桿的一端的剖視圖。
[0030]圖9a是振動隔離系統(tǒng)的選擇部分的透視圖，示出了具有用于驅(qū)動聯(lián)桿的預加負載的聯(lián)桿裝置和彈簧支撐的實施例。
[0031]圖9b是圖9a的振動隔離系統(tǒng)的選擇部分的另一透視圖，示出了系統(tǒng)驅(qū)動聯(lián)桿的取向。
[0032]圖10是使用凸輪和凸輪從動件作為直接驅(qū)動機構(gòu)的主動振動隔離系統(tǒng)的實施例的透視圖。
【具體實施方式】
[0033]本公開導向主動振動隔離系統(tǒng)。主動振動隔離系統(tǒng)將在提供從向耦合有振動隔離系統(tǒng)的基底應用的振動輸入到設施(其將包括其上存在有效負載的懸吊平臺，但也可包括其它元件)的隔離的方面進行描述。主動振動系統(tǒng)在基底與懸吊平臺之間施加受控的力以便于向其上存在有效負載的懸吊平臺提供振動隔離。本文公開的許多實施例將討論被應用到車輛座椅的主動振動系統(tǒng)。然而，應當理解的是所描述的振動隔離系統(tǒng)并不限于車輛座椅中的應用。在本文中構(gòu)思了期望從一些振動輸入隔離有效負載的任何應用。
[0034]隔離的設施包括從輸入振動隔離的整個結(jié)構(gòu)。在主動座椅的情況下，座椅頂部框架、座墊、扶手等是懸吊設施的所有部分。附加地，主動懸吊座椅的乘員也將成為該設施的部分(因為我們在隔離中最感興趣的是乘員，在該示例中乘員將是有效負載)。待被進一步描述的實施例涉及主動懸掛系統(tǒng)的部件的布置，這些部件被定位在正在振動的結(jié)構(gòu)與期望從該振動隔尚的有效負載之間。
[0035]在圖1的懸掛中，懸掛12是包括力源20、傳感器22和控制器24的主動座椅懸掛。一些主動懸掛可以具有多個傳感器，甚至可能具有多個力源。懸掛12還可以具有彈簧26以支撐座椅28的靜態(tài)重量。彈簧26可以是具有可控制彈簧常數(shù)的可變彈簧或者是提供以應用可控制預加負載的彈簧。在圖1的示例中，力源20被慣性耦合到車輛底板25。
[0036]在操作中，車輪15在其穿越路徑16時穿越干擾。沿著該路徑的干擾導致力被施加到車輪，該力繼而通過車輛懸掛彈簧18和阻尼器19傳遞到車輛底板25。安置在車輛懸掛元件18和19上的車輛主體(留意僅示出車輛的一個輪)通常被稱為簧載質(zhì)量，并且車輪組件的質(zhì)量通常被稱為非簧載質(zhì)量。非簧載質(zhì)量的運動賦予力到懸掛元件，其繼而賦予力到簧載質(zhì)量。座椅懸掛12被用來將座椅28與簧載車輛質(zhì)量的運動隔離。