縮系統(tǒng)、線性軸承系統(tǒng)和類似物)的次級支撐結(jié)構(gòu)。我們將談到將主動振動隔離系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)致動器力源作為直接驅(qū)動直接地耦合在待隔離的設(shè)備與隔離系統(tǒng)基部之間，使得它在受控的運動自由度上不會路由通過外骨架。用來提供直接驅(qū)動耦合的機構(gòu)將稱作直接驅(qū)動機構(gòu)。直接驅(qū)動機構(gòu)的一些示例是樞轉(zhuǎn)連桿和/或凸輪/從動件結(jié)構(gòu)，這將在隨后的部分中更加詳細地描述。
[0032]在一些實施例中，直接驅(qū)動機構(gòu)采用樞轉(zhuǎn)連桿以將來自力源的力傳動至設(shè)備(和/或在力源與振動隔離系統(tǒng)基部之間)。一般地，樞轉(zhuǎn)連桿相對于在它所耦合的力源上的部位的角位移將相對大。將連桿耦合至力源將優(yōu)選地使用不約束連桿端部相對于其連接至力源的連接部位的相對轉(zhuǎn)動但約束連桿相對于其連接至力源的連接部分的平移的旋轉(zhuǎn)軸承來實現(xiàn)。
[0033]一般地，與第一連桿連接點看到的相對于力源連接部位(如上所述)的角位移相比，連接至懸置設(shè)備和/或至振動隔離系統(tǒng)基部的連桿端部的角位移看到相對于其連接至設(shè)備(和/或至機械地面)的相應(yīng)連接部位的較少的角位移。在一些實施例中，樞轉(zhuǎn)連桿至設(shè)備(和/或振動隔離系統(tǒng)基部)的該連接與實現(xiàn)連接至力源的第一連接點一樣，也利用旋轉(zhuǎn)軸承來實現(xiàn)。在一些實施例中，由于相對角位移的要求變少，所以旋轉(zhuǎn)軸承可以用轉(zhuǎn)動上順應(yīng)的彈性體襯套或燒性件替換。襯套或燒性件應(yīng)該轉(zhuǎn)動上順應(yīng)以允許連桿端部相對于設(shè)備(和/或振動隔離系統(tǒng)基部)連接點的要求的角位移而基本上約束了連桿端部相對于其連接至設(shè)備(和/或至振動隔離系統(tǒng)基部)的連接點的平移。
[0034]上面所描述的直接驅(qū)動機構(gòu)采用了用于將連桿端部連接至力源和根據(jù)需要連接至設(shè)備和/或振動隔離系統(tǒng)基部的元件，其允許連桿端部相對于其與力源、設(shè)備和/或振動隔離系統(tǒng)基部的相應(yīng)連接點的要求的相對轉(zhuǎn)動，而約束了連桿端部相對于其相應(yīng)連接點的平移運動。旋轉(zhuǎn)軸承、轉(zhuǎn)動上順應(yīng)的襯套、撓性件或可以容納必要的相對運動而基本上約束了相對平移運動的任何其他已知機構(gòu)可以用作直接驅(qū)動機構(gòu)的一部分，并且本文中的公開不限于任何特定連接機構(gòu)的使用。
[0035]在在本文中所描述的實施例中，使用了驅(qū)動機構(gòu)和單獨的支撐機構(gòu)(其還將稱作外骨架)。對于這樣的布置有多個益處。如在上文中描述的，驅(qū)動機構(gòu)被配置成使得它將來自旋轉(zhuǎn)致動器的力輸出直接耦合至懸置平臺(在一般情況下，耦合是從旋轉(zhuǎn)致動器至設(shè)備。在主動懸置座椅的示例中，耦合是在旋轉(zhuǎn)致動器與座椅頂部的框架之間，或者是至座椅頂部框架被安裝所在的平臺)。運動傳感器可以在力源的力輸出被耦合至懸置平臺所在的部位處或附近位于懸置平臺上。當(dāng)在閉環(huán)振動控制系統(tǒng)中使用時，將運動傳感器在力施加點處或附近定位在設(shè)備上是有利的，因為可以使彎曲模式和其他設(shè)備結(jié)構(gòu)的其他外來振動的影響最小化。這樣的布置提高了閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。附加傳感器可以根據(jù)需要位于別處。
[0036]單獨的外骨架的使用使直接驅(qū)動機構(gòu)從必須抵抗可能出現(xiàn)在系統(tǒng)中的外來載荷(側(cè)載荷、彎矩等)中解脫出來。通過卸載對外骨架的抵抗外來載荷的要求，變得易于設(shè)計使齒隙、打滑、摩擦等最小化的直接驅(qū)動機構(gòu)。例如，對于樞轉(zhuǎn)連桿直接驅(qū)動機構(gòu)，外骨架的使用使樞轉(zhuǎn)連桿中的軸承必須承受的彎曲載荷最小化。使軸承中的彎曲、扭轉(zhuǎn)等最小化可以顯著地增加其有用的使用壽命、降低摩擦并允許應(yīng)用中的較少昂貴軸承的使用。
[0037]外骨架被配置成抵抗外來力(除了在受控的運動自由度上以外)，所以驅(qū)動機構(gòu)被從抵抗這樣的力的需要中解脫出來。這簡化了力源和驅(qū)動連桿的設(shè)計，并且增加了系統(tǒng)的可靠性。另外，控制環(huán)通過外骨架(支撐結(jié)構(gòu))沒有閉合，這增強了隔離系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0038]對于振動隔離系統(tǒng)被配置成控制在期望的自由度軸線上的運動的情況，期望但不要求的是，對于外骨架，約束設(shè)備相對于振動隔離系統(tǒng)的基部的運動沿著受控軸線是直線的。在主動懸置座椅應(yīng)用中，期望但不是必要的是，座椅頂部的運動相對于車輛地板是直線的。剪叉機構(gòu)是適于與在本文中所描述的各種實施例一起使用的外骨架的一個示例。剪叉機構(gòu)可以提供直線的或接近直線的運動。傳統(tǒng)剪叉機構(gòu)典型地使用滑動表面或線性軸承，這會引入諸如在滑動表面的情況下的增加的摩擦、嘎嘎聲、磨損、齒隙控制性問題等或附加成本(在線性軸承的情況下)等的問題。使用僅樞轉(zhuǎn)連桿的剪叉機構(gòu)的一個實施例具有將在隨后部分中更加詳細地描述的特定益處。也可以使用諸如伸縮結(jié)構(gòu)、線性軸承或如現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他線性懸架機構(gòu)等的其他外骨架結(jié)構(gòu)。
[0039]—些有用的外骨架機構(gòu)將運動約束成曲線的?？梢允褂弥T如四桿連桿等的現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種樞轉(zhuǎn)連桿。如果使用了將運動約束成曲線的外骨架，則驅(qū)動機構(gòu)也必須配置成除了受控運動軸線自由度以外還容納在一個或多個其他自由度上的運動。在四桿連桿外骨架中不需要滑動表面或線性軸承，這提供了成本和可靠性的益處。與線性軸承或滑動表面相比，旋轉(zhuǎn)軸承通常不太昂貴、更加可靠且較少遭受空隙、靜摩擦和其他非線性度。然而，當(dāng)使用了諸如四桿連桿等的機構(gòu)時作為結(jié)果的允許曲線運動導(dǎo)致在另一自由度(當(dāng)四桿連桿被配置用于垂直的主運動軸線時的前后或橫向)上的運動的引入。附加自由度上的運動的引入在一些應(yīng)用中可能會有問題。
[0040]傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)致動器典型地描述為具有轉(zhuǎn)子部件和定子部件，其中轉(zhuǎn)子相對于定子轉(zhuǎn)動。在典型應(yīng)用中，定子被相對于機械參考固定(慣性地和轉(zhuǎn)動地兩者)并且轉(zhuǎn)子相對于固定的定子轉(zhuǎn)動。然而，這是旋轉(zhuǎn)致動器的有點任意且限制性的描述。為了本公開的目的，而不是具體地標(biāo)識轉(zhuǎn)子和定子，我們將描述內(nèi)和外轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)致動器允許內(nèi)和外轉(zhuǎn)子之間有相對轉(zhuǎn)動。將描述以各種方式將內(nèi)和外轉(zhuǎn)子中的一個或兩者耦合至振動隔離系統(tǒng)的各種部分的各種實施例。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子中的一個可以相對于機械地面參考(如振動隔離系統(tǒng)基部或懸置平臺)被轉(zhuǎn)動地固定。在一些實施例中，兩個轉(zhuǎn)子都將相對于機械地面參考是自由轉(zhuǎn)動的。在一些實施例中，針對懸置平臺相對于振動隔離系統(tǒng)基部的整個形成范圍，旋轉(zhuǎn)致動器的內(nèi)轉(zhuǎn)子相對于外轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)動被限制成小于一個完整回轉(zhuǎn)。在一些實施例中，針對懸置平臺相對于振動隔離系統(tǒng)基部的整個行程范圍，內(nèi)轉(zhuǎn)子相對于機械地面參考的相對轉(zhuǎn)動和外轉(zhuǎn)子相對于機械地面參考的相對轉(zhuǎn)動均被限制成小于一個完整回轉(zhuǎn)。
[0041]有多種類型的旋轉(zhuǎn)致動器，并且本發(fā)明不限制成任何特定類型的旋轉(zhuǎn)致動器的使用。旋轉(zhuǎn)致動器可以是DC轉(zhuǎn)動機器或AC轉(zhuǎn)動機器。它們可以使用永久磁體或可以是不依賴于永久磁體的感應(yīng)或開關(guān)磁阻電機。旋轉(zhuǎn)致動器可以使用諸如NdFeB等的稀土永久磁體，或者可以使用不太昂貴的陶瓷磁體，或者沒有磁體。旋轉(zhuǎn)致動器可以是液壓或氣動的。在本文中所公開的實施例在被采用以創(chuàng)建內(nèi)和外轉(zhuǎn)子之間的相對運動的物理原理上不以任何方式限制，并且可以使用任何已知的旋轉(zhuǎn)致動器。
[0042]旋轉(zhuǎn)致動器可以相對于主動振動隔離系統(tǒng)中的基部和設(shè)備安裝的途徑有許多，并且內(nèi)轉(zhuǎn)子相對于外轉(zhuǎn)子的相對角位移可以用來提供振動隔離系統(tǒng)基部與設(shè)備之間的輸出力的途徑有許多。圖2a至圖2f和圖3a至圖3c示意性地示出了使用旋轉(zhuǎn)致動器的主動振動隔離系統(tǒng)的各種實施例。這些圖描述了旋轉(zhuǎn)致動器、直接驅(qū)動機構(gòu)、振動隔離系統(tǒng)基部和懸置平臺(設(shè)備)的布置。外骨架和控制系統(tǒng)的細節(jié)為了清楚起見已經(jīng)被省略。
[0043]在圖2a中，旋轉(zhuǎn)致動器100被慣性地固定至機械地面參考。在該應(yīng)用中，機械地面參考是指選擇的任意機械參考點。機械地面參考可以選擇成幾乎系統(tǒng)內(nèi)的任何點(或者甚至諸如大地等的系統(tǒng)外部的點)。然而，在在本文中所公開的實施例中，機械地面參考將典型地選擇成振動隔離系統(tǒng)基部或者懸置平臺。在圖2a中，機械地面參考被選擇成振動隔離系統(tǒng)基部101。在圖2b中，機械地面參考被選擇成懸置平臺102。關(guān)于被慣性地固定(至機械地面)，我們意味著旋轉(zhuǎn)致動器100的整個質(zhì)量以與其被慣性地與其耦合的機械地面參考相同的方式相對于大地在空間上平移。在圖2a中，旋轉(zhuǎn)致動器100與基部101 —起移動。在圖2b中，旋轉(zhuǎn)致動器100與懸置平臺102 —起移動并且旋轉(zhuǎn)致動器100的質(zhì)量變成懸置平臺102的移動的質(zhì)量的一部分。
[0044]在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)致動器100被慣性地耦合至主動懸架系統(tǒng)的除基部101或懸置平臺102以外的一些部分。在該配置中，旋轉(zhuǎn)致動器100相對于基部101和懸置平臺102兩者平移。我們將該配置稱作飛行致動器(flying actuator)。這些配置示出在圖3a-圖3b中，并且將在下面更加詳細地描述。
[0045]在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)致動器的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子中的一個被相對于機械地面參考轉(zhuǎn)動地固定，并且內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子中的另一個可以相對于機械地面轉(zhuǎn)動。在圖2a中，旋轉(zhuǎn)致動器100的外轉(zhuǎn)子103被相對于機械地面(基部101)轉(zhuǎn)動地固定(以及慣性地固定)。內(nèi)轉(zhuǎn)子104可以相對于機械地面并且相對于懸置平臺102轉(zhuǎn)動。直接驅(qū)動機構(gòu)105將內(nèi)轉(zhuǎn)子104耦合至懸置平臺102。在圖2a中，所示出的直接驅(qū)動機構(gòu)是樞轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)，其中剛性連桿106通過旋轉(zhuǎn)軸承110被耦合至內(nèi)轉(zhuǎn)子104并且還經(jīng)由第二旋轉(zhuǎn)軸承111被耦合至懸置平臺102。在這里也可以使用諸如凸輪和凸輪從動件等的其他直接驅(qū)動機構(gòu)以代替旋轉(zhuǎn)連桿直接驅(qū)動機構(gòu)。
[0046]在圖2b的實施例中，旋轉(zhuǎn)制動器被慣性地固定至懸置平臺102。外轉(zhuǎn)子103相對于在該實施例中被選擇成機械地面參考的懸置平臺102被轉(zhuǎn)動地固定。內(nèi)轉(zhuǎn)子104可以相對于機械地面并且相