DE3731024A1

DE3731024A1 - Schwingungsdaempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3731024A1
Application number: DE19873731024
Authority: DE
Inventors: Kazuya Takano; Takeshi Noguchi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1988-03-24
Anticipated expiration: 2007-09-17
Also published as: US4973031A; DE3731024C2; US4861006A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Schwingungsdämpfungsvorrichtungen, wie sie bei Motoren-, Fahrgastraum- oder Fahrgestell-Befestigungen an Fahrzeugen verwendet werden, besitzen einen Teil, der mit einer Flüssigkeitskammer versehen ist, die teilweise aus einem elastischem Körper gebildet ist. Die Flüssigkeitskammer ist im allgemeinen durch Trennwände in eine Vielzahl von kleineren Flüssigkeitskammer unterteilt, die miteinander durch Öffnungen in Verbindung stehen.

Werden Schwingungen erzeugt, strömt die in eine der kleinen Flüssigkeitskammer enthaltene Flüssigkeit zu den anderen kleinen Flüssigkeitskammern durch die Öffnungen hindurch und die Energie der Schwingungen wird durch den Widerstand des Durchganges durch die Öffnungen der Flüssigkeit absorbiert.

Bei einer solchen Schwingungsdämpfervorrichtung müssen, um auch Schwingungen verschiedener Frequenzen aufzufangen, die im einem Fahrzeug erzeugt werden, eine Vielzahl von Öffnungen mit unterschiedlichen Blenden vorhanden sein, derart, daß sie mit Hilfe von bspw. Ventilen unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können.

Eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit der darin enthaltenen Flüssigkeit in Abhängigkeit einer angewandten Belastung dadurch zu ändern, daß ein elektrisches Feld angelegt wird, ist ebenfalls bekannt, bspw. aus der japanischen Offenlegungsschrift 104 828/1985 und der japanischen Offenlegungsschrift 74 930/1986. Die Öffnungen dieser Vorrichtung sind jedoch kurz und garantieren keine ausreichende Dämpfung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise in der Lage ist, Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen zu absorbieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Schwingungsdämpfervorrichtung der genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Eine elektrorheologische Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, deren Viskosität sich dann erhöht, wenn die Intensität eines angelegten elektrischen Feldes sich erhöht und ist bspw. in den US-Patenten 28 86 151 und 30 47 507 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit in der Öffnung durch einen Stromdurchfluß durch die Elektrodenvorrichtung zu verändern, derart, daß der rheologische Widerstand der Flüssigkeit eingestellt bzw. verändert wird. Damit können Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen über einen weiten Frequenzbereich hinweg aufgefangen bzw. aufgenommen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine Trennwand der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 4(A) und (B) einen vertikalen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem dritten und vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 5 und 6 vertikale Längsschnitte durch eine Vorrichtung gemäß einem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 ein vertikaler Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 9 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 10 ein vertikaler Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Trennwand des neunten Ausführungsbeispiels,

Fig. 12 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung die Trennwand gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 graphische Darstellungen der Wellenformen der Wechselspannungen,

Fig. 14 ein vertikaler Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, und

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Trennwand gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Eine Grundplatte 10 der Schwingungsdämpfervorrichtung ist mit einem Gewindebolzen 12 versehen, der von einem mittigen Bereich des Grundplatten-Bodens vorragt und mittels dem die Vorrichtung bspw. an ein Fahrzeug-Fahrgestell befestigbar ist.

Der Außenumfang der Grundplatte 10 ist mit einem rohrförmigen vertikalen Wandbereich 10 A versehen, der von der Grundplatte 10 nach oben umgebogen ist. Das obere Ende des vertikalen Wandbereichs 10 A ist mit einem Flanschbereich 10 B versehen, der vom vertikalen Wandbereich 10 A rechtwinklig nach außen umgebogen ist. Eine Membran 16 und eine Trennwand 20, die einen Trennbereich bilden, sind am Flanschbereich 10 B angeordnet. Eine Luftkammer 22 ist zwischen der Membran 16 und der Grundplatte 10 gebildet. Sie kann mit der Luft bzw. Atmosphäre außerhalb der Vorrichtung in Verbindung sein, wenn dies erwünscht ist.

Der Außenumfang der Trennwand 20 und der der Membran 16 sind mit dem Flanschbereich 10 B über einen unteren Endbereich eines äußeren Rohres 24 verstemmt bzw. abgedichtet. Der Innendurchmesser des oberen Endbereiches des äußeren Rohres 24 vergrößert sich stetig und die äußere Fläche eines vulkanisierten, Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 26 ist damit verbunden bzw. verklebt. Der Schwingungen aufnehmende Hauptkörper 26 ist bspw. aus Gummi hergestellt. Der untere Endbereich des Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 26 bildet einen vorstehenden Bereich 26 A, der sich längs der Innenfläche des äußeren Rohres 24 erstreckt, und von dem ein Teil zwischen dem äußeren Rohr 24 und der Trennwand 20 geklemmt ist.

Die Außenfläche eines Trägers 28 ist mit der axialen Mitte des vulkanisierten, Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 26 verbunden bzw. verklebt. Ein Gewindebolzen 30 steht von der Mitte des Trägers 28 vor und wird dazu verwendet, einen nicht dargestellten Motor am Träger 28 zu befestigen.

Der Schwingungen aufnehmende Hauptkörper 26, das äußere Rohr 24 und die Membran 16 bilden zusammen eine Flüssigkeitskammer 32, in welcher sich eine elektrorheologische Flüssigkeit (nicht dargestellt) befindet bzw. mit der sie gefüllt ist. Die elektrorheologische Flüssigkeit kann eine Mischung aus 40 bis 60 Gewichtsprozenten Kieselsäure, 30 bis 50 Gewichtsprozenten einer mit einem niedrigen Siedepunkt versehenen organischen Phase, 50 bis 10 Gewichtsprozent Wasser und 5 Gewichtsprozent eines Dispersonsmediums oder Isododekan sein. Die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit bleibt dieselbe, wenn kein Strom hindurchtritt, erhöht sich jedoch, bis die Flüssigkeit verfestigt wird, wenn die Intensität eines angelegten elektrischen Feldes sich erhöht.

Gemäß Fig. 2 besitzt der mittige Bereich der Trennwand 20 einen vorstehenden Teil bzw. erhöhten Bereich 20 A mit einer Durchgangsbohrung 36. Die Durchgangsbohrung 36 wird mittels Wärmeschweißen oder Hochfrequenzschweißen eines Trenndeckels in Form einer Platte 38 auf den vorstehenden Teil 20 A verschlossen. Die Trennwand 20 und der Trenndeckel 38 unterteilen dadurch die Flüssigkeitskammer 32 in eine obere kleine Flüssigkeitskammer 32 A und in eine untere kleine Flüssigkeitskammer 32 B.

Der vorstehende Teil 20 A ist mit einer Nut versehen, die eine im wesentlichen C-förmige Ausgestaltung besitzt und deren offenes Ende von dem Trenndeckel 38 verschlossen ist, so daß eine sich kreisartig erstreckende Öffnung 40 gebildet ist. Die beiden Längsenden der Öffnung 40 sind mit der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 32 A und der unteren kleinen Flüssigkeitskammer 32 B durch eine Bohrung 42 im Trenndeckel 38 bzw. durch eine Bohrung 44 in der Trennwand 20 in Verbindung.

Dieser Aufbau ermöglicht es, daß die Flüssigkeit, die im oberen kleinen Flüssigkeitsbehälter 32 A und im unteren kleinen Flüssigkeitsbehälter 32 B enthalten ist, durch die Öffnung 40 zirkulieren kann, wobei ein Widerstand erzeugt wird, wenn die Flüssigkeit durch die Öffnung 40 strömt.

Elektrodenplatten 46 und 48 sind auf gegenüberliegenden Flächen, d.h. den Seitenwänden, der Innenfläche der Öffnung 40 koaxial befestigt. Die Elektrodenplatten 46 und 48 sind mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle und Steuerschaltung über Leitungen 50 und 52 durch die Trennwand 20 hindurch verbunden und können, falls notwendig, von Strom durchflossen sein.

Die Trennwand 20, die die Leitungen 50 und 52 dicht umfaßt, muß ganz oder teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie bspw. Kunstharz oder Keramik hergestellt sein. Die Elektrodenplatten 46 und 48 sind in der Größenordnung von etwa 1 bis 2 mm voneinander getrennt.

Die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung sein nun beschrieben. Die Grundplatte 10 ist am nicht dargestellten Fahrzeug mittels des Gewindebolzens 12 und der Träger 28 am Motor mit Hilfe des Gewindebolzens 30 befestigt.

Die vom Motor erzeugten Schwingungen werden durch den Träger 28 auf den Schwingungen aufnehmenden Hauptkörper 26 übertragen, wo sie durch die innere Reibung des Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 26 absorbiert werden.

Diese Schwingungen werden auch über den Schwingungen aufnehmenden Hauptkörper 26 auf die Flüssigkeitskammer 32 übertragen, so daß die elektrorheologische Flüssigkeit, die in der Flüssigskammer 32 enthalten ist, durch die Öffnung 40 strömt, wodurch ein Widerstand gegenüber der Strömung der Flüssigkeit durch die Öffnung 40 auftritt, der die Schwingungen absorbiert.

Da die vom Motor erzeugten Schwingungen einen breiten Frequenzbereich umfassen, wird in Reaktion die Frequenz der erzeugten Schwingungen ein Strom durch die Elektrodenplatten 46 und 48 über die Leitungen 50 und 52 geschickt, so daß die Viskosität der Flüssigkeit in der Öffnung 40 stetig anwachsen kann. Infolgedessen können die Schwingungen über einen breiten Frequenzbereich absorbiert werden, wenn die Größe des gelieferten Stromes mit der Frequenz der zu absorbierenden Schwingungen gesteuert wird.

Die Öffnung 40 besitzt eine lange Achse, die es ermöglicht, daß ein breiter Bereich an erzeugten Motorenschwingungen absorbiert werden kann.

In der Praxis werden, wenn die Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Motorenbefestigung verwendet wird, Stoßschwingungen mit einer Frequenz von 15 Hz und Rollschwingungen mit einer Frequenz von etwa 7 Hz vom Motor erzeugt. Um die Schwingungen dieser unterschiedlichen Frequenzen auffangen zu können, wird die Viskosität der Flüssigkeit dieser Schwingungsdämpfungsvorrichtung auf einen Wert eingestellt bzw. gebracht, bei dem die Flüssigkeit die Stoßschwingungen aufnehmen kann, wenn kein Strom durch die Elektrodenplatten 46 und 48 fließt. Werden Rollenschwingungen erzeugt, wird eine Potentialdifferenz zwischen den Elektrodenplatten 46 und 48 durch Hindurchleiten eines Stromes vorgesehen, so daß die Viskosität der Flüssigkeit sich erhöht und die Dämpfungsspitzenposition in die Nähe von 7 Hz verschoben werden kann.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem der Außenumfang der Trenndeckelplatte 38 mit einem rohrförmigen senkrechten Wandbereich 38 A versehen ist, der von der Trenndeckelplatte 38 rechtwinklig abgebogen ist. Der vertikale Wandbereich 38 A ist mit der äußeren Fläche des erhöhten Bereichs bzw. vorstehenden Teils 20 A in Berührung. Der untere Endbereich des vertikalen Wandbereichs 38 A ist mit einem Flanschbereich 38 B versehen, der vom vertikalen Wandbereich 38 A rechtwinklig abgebogen ist. Der Flanschbereich 38 B ist in enger Berührung mit der oberen Fläche der Trennwand 20 und wird gegen die Trennwand 20 dadurch gedrückt, daß er durch den unteren Endbereich des äußeren Rohres 24 verstemmt bzw. abgedichtet ist. Diese Anordnung sorgt für eine genaue Abdichtung zwischen der oberen Fläche der Trennwand 20 und der Trenndeckelplatte 38, wodurch die Öffnung 40 gebildet ist, die dadurch keinerlei Undichtigkeiten zeigt.

Fig. 4(A) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mittige Bereich der Trenndeckelplatte 38 mit einer Öffnung 56 versehen, und eine bewegliche Platte 58 ist innerhalb der Öffnung 56 gehalten. Dasjenige Ende der beweglichen Platte 58, das in der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 32 A angeordnet ist, ist mit einem größeren Durchmesserbereich 58 A versehen. Eine Anschlagplatte 60 ist an dem Ende der beweglichen Platte 58 angeordnet, das in der unteren kleinen Flüssigkeitskammer 32 B angeordnet ist. Der Außendurchmesser des größeren Durchmesserbereichs 58 A der beweglichen Platte 58 oder der Anschlagplatte 60 ist größer als der der Öffnung 56 und die bewegliche Platte 58 und die Anschlagplatte 60 zusammen besitzen eine Dicke, die größer ist als diejenige der Trenndeckelplatte 38. Diese Anordnungen ermöglichen es, daß die bewegliche Platte 58 senkrecht zur Trenndeckelplatte 38 in geringer Weise (0,5 mm oder weniger) hin und her bewegbar sein (schwingen) kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Schwingungen eines breiten Frequenzbereiches dadurch absorbiert werden, daß eine Anderung in der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit verwendet wird, die dadurch erzeugt wird, daß ein Strom durch die Elektrodenplatten 46 und 48 fließt. Da die bewegbare Platte 58 sich ein wenig hin und her bewegen kann, wenn kleine Schwingungen hoher Frequenz empfangen werden, kann die dynamische Federkonstante klein bleiben und das gedämpfte Geräusch kann dadurch verringert werden.

Fig. 4(B) zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, dessen Schwingungsdämpfungsvorrichtung ebenfalls ein ein wenig bewegbares Element wie beim dritten Ausführungsbeispiel enthält. Eine wenig hin und her bewegbare Eisenplatte 103 besitzt eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen und ist zwischen elastischen Membranen 101 und 102 angeordnet. Der Außenumfang dieser vulkanisierten elastischen Membrane 101 und 102 ist mit der Trenndeckelplatte 38 bzw. der Trennwand 20 fest verbunden bzw. verklebt. Sie sind derart angeordnet, daß Spalte zwischen der elastischen Membran 101 und der Eisenplatte 103 und zwischen der Eisenplatte 103 und der elastischen Membran 102 vorgesehen sind, so daß die Eisenplatte 103 sich ein wenig in den Spalten hin und her bewegen kann. Die weiteren konstruktiven Ausgestaltungen dieses vierten Ausführungsbeispieles sind dieselben wie beim in Fig. 4(A) dargestellten dritten Ausführungsbeispiel, so daß es dieselben Wirkungen besitzt.

Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, dessen Schwingungsdämpfungsvorrichtung zusätzlich zu den Bauteilen, die im dritten Ausführungsbeispiel enthalten sind, eine Trennplatte 62 innerhalb der oberen kleinen Flüssigkeitskammern 32 A aufweist. Die Trennplatte 62 ist im wesentlichen in der Mitte der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 32 A angeordnet und ihr Außenumfang ist mit einem vertikalen Wandbereich 62 A versehen, der von der Trennplatte 62 aus im wesentlichen rechtwinklig abgebogen ist.

Der untere Endbereich des vertikalen Wandbereichs 62 A ist mit einem Flanschbereich 62 B versehen, der vom vertikalen Wandbereich 62 A rechtwinklig abgebogen ist. Der Flanschbereich 62 B ist gegen die Trennwand 20 durch den unteren Endbereich des äußeren Rohres 24 gedrückt. Der mittige Bereich der Trennplatte 62 besitzt eine Öffnung 64.

Somit trennt die Trennplatte 62 die obere kleinere Flüssigkeitskammer 32 A in zwei Teile, die durch die Öffnung 64 miteinander in Verbindung stehen.

Infolge dessen wird bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den Wirkungen der Vorrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeitssäulenresonanz bzw. -widerstand bewirkt, die in der Nähe der Öffnung 64 erzeugt wird und die dazu verwendet werden kann, die dynamische Federkonstante hinsichtlich der Schwingungen einer bestimmten Frequenz weiter zu verringern.

Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, dessen Schwingungsdämpfungsvorrichtung zusätzlich zu den Bauteilen des ersten Ausführungsbeispieles eine Vielzahl von (beim Ausführungsbeispiel 4) koaxialen Elektrodenplatten 66, 68, 70 und 72 aufweist, die in der Durchgangsbohrung 36 angeordnet sind. Die Elektrodenplatten 66, 68, 70 und 72 sind in der Durchgangsbohrung an einem Arm 74 gehalten, der sich quer über die Durchgangsbohrung 36 erstreckt. Leitungen 76 und 78, die innerhalb des Armes 74 bzw. der Trennwand 20 geführt sind, verbinden die Elektrodenplatten 66 und 70 und die Elektrodenplatten 68 und 72 mit einer Steuervorrichtung und einer Spannungsquelle, die beide nicht dargestellt sind.

Die Trenndeckelplatte 38 ist mit einer Durchgangsbohrung 38 C versehen, die mit der Durchgangsbohrung 36 in Verbindung ist, so daß die Durchgangsbohrungen 38 C und 36 zusammen die obere kleinere Flüssigkeitskammer 32 A mit der unteren kleineren Flüssigkeitskammer 32 B in Verbindung bringen.

Die Elektrodenplatten 66 bis 72 sind durch einen Abstand voneinander getrennt, der nahezu derselbe ist, wie der zwischen den Elektrodenplatten 46 und 48.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Öffnung, die die obere und untere kleine Flüssigkeitskammer 32 A, 32 B über die Durchgangsbohrung 36 und 38 C verbindet, deshalb einen Querschnittsbereich Sa, der größer ist als der Querschnittsbereich Sb der Öffnung 40, und eine Länge, die kleiner ist als die der Öffnung 40.

Eine Kombination der Öffnung 40 und der Öffnung, die durch die Durchgangsbohrungen 36 und 38 C gebildet ist, die eine Flüssigkeit enthält, deren Viskosität mittels Durchfließen eines Stromes durch die Elektrodenplatten 46, 48, 66, 68, 70 und 72 geändert werden kann, ermöglicht die Absorbtion von Schwingungen einer Vielzahl von Frequenzen. Um das gedämpfte Geräusch zu reduzieren, das dann erzeugt wird, wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit fährt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die durch die Durchgangsbohrung 38 C und 36 gebildete Öffnung derart eingestellt bzw. verstellt wird, daß die Flüssigkeit frei hindurchströmen kann. Die Flüssigkeit, die in den Durchgangsbohrungen 38 C und 36 enthalten ist, kann ebenfalls verfestigt werden, so daß die obere und die untere kleine Flüssigkeitskammer 32 A, 32 B im wesentlichen durch den Durchgang 40 allein miteinander in Verbindung sein können. In diesem Falle wirkt, wenn durch die Elektrodenplatten 46 und 48 kein Strom hindurchtritt, die Öffnung 40 in derselben Weise wie eine Öffnung, die nicht mit irgendwelchen Elektrodenplatten 46 und 48 versehen ist.

In der Praxis werden Stoßschwingungen mit einer Frequenz von 15 Hz und Stampf- bzw. Tauchschwingungen mit einer Frequenz von etwa 7 Hz erzeugt. Es ist jedoch im allgemeinen unmöglich, hohe Dämpfungsgrade bei Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen zu erreichen. Um jedoch Schwingungen verschiedener Frequenzen dämpfen zu können, werden der Durchmesser und die Länge der Öffnung 40 so bestimmt, da8 die hohe Dämpfungsfrequenzspitze bei 15 Hz eingestellt wird, wenn an den Elektrodenplatten 46 und 48 keine Potentialdifferenz anliegt. Werden Stampfschwingungen erzeugt, wird zwischen den Elektrodenplatten 46 und 48 ein elektrisches Feld angelegt, um die Viskosität der Flüssigkeit in einem solchen Maße bzw. bis zu einem solchen Grade zu erhöhen, daß die hohe Dämpfungsfrequenzspitze in die Nähe von 7 Hz rückt. An diesem Punkt wird die Flüssigkeit, die in der Öffnung mit den Elektrodenplatten 66 bis 72 enthalten ist, durch die angelegte Potentialdifferenz verfestigt.

Wird die Flüssigkeit in dem Durchgang 40 verfestigt, kann die Federkonstante extrem hoch gemacht werden. Dieser Effekt wird dann verwendet, wenn eine hohe Belastung auf die Maschine bzw. den Motor wirkt, und der Motor muß von anderen Teilen getrennt werden, um sicherzustellen, daß der Motor nicht mit anderen Teilen zusammenwirkt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis L/S der Länge L jeder der Öffnungen deren Querschnittsbereich S vorzugsweise bei 2 oder größer.

Fig. 8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, dessen Schwingungsdämpfungsvorrichtung ein elastisches Glied 105 besitzt, das am Träger 28 befestigt ist. Das vulkanisierte elastische Glied 105 ist an einer Platte 106 befestigt bzw. klebend gehalten, auf der der Gewindebolzen 30 befestigt ist. Dies ermöglicht, daß die Federkonstante verringert bleibt, wenn die Flüssigkeit nicht durch die Öffnung strömt, und daß der Druck in der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 32 A dadurch erhöht ist.

Fig. 9 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei der die Schwingungsdämpfungsvorrichtung bei einer Insassenkabine eines Fahrzeugs verwendet wird. Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung besitzt eine Grundplatte 116, die am Fahrgestell 112 durch Schrauben 114 befestigt ist, und einen rohrförmigen, unteren Schwingungen absorbierenden Hauptkörper 118 aus einem Material wie bspw. Gummi. Das obere Ende des vulkanisierten, unteren Schwingungen absorbierenden Hauptkörpers 118 ist mit der Grundplatte 116 fest verbunden bzw. verklebt.

Die Innenfläche eines kurzen Metallrohres 120 ist mit der Außenfläche des unteren Endbereichs des vulkanisierten, unteren, Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 118 fest verbunden bzw. verklebt. Die untere Fläche des unteren Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 118 ist von einer Grundplatte 122 gehalten, die mit dem kurzen Rohr 120 verstemmt ist. Der untere Endbereich eines Innenrohres 124 dringt durch die Mitte der Grundplatte 122 und ist mit dieser fest verbunden. Ein Gewindebolzen 128, der von einer Fahrzeugkabine 126 herunterhängt, die einen Schwingungen erzeugenden Teil bildet, ist in das Innenrohr 124 eingesteckt, wobei das freie Ende mit einer Mutter 132 festgezogen ist.

Eine flache Platte 134 ist am oberen Ende des Innenrohres 124 befestigt und ein kurzes Rohr 136 ist mit dem Außenumfangs der flachen Platte 134 verstämmt. Das obere und das untere Ende eines oberen Schwingungen aufnehmenden Hauptkörpers 138, der ein vulkanisiertes, rohrförmig ausgebildetes Gummi ist, sind mit dem kurzen Rohr 136 bzw. der Grundplatte 116 fest verbunden bzw. verklebt.

Die flache Platte 134, die Schwingungen absorbierenden Hauptkörper 118 und 138 und die Grundplatte 122 bilden zusammen eine Flüssigkeitskammer 140, in die eine elektrorheologische Flüssigkeit, wie bei der Flüssigkeitskammer 32, der vorhergehenden Ausführungsbeispiele gefüllt ist.

Eine Trennwand 142 ist innerhalb der Flüssigkeitskammer 140 derart angeordnet, daß die Flüssigkeitskammer 140 in eine obere kleine Flüssigkeitskammer 140 A und eine untere kleine Flüssigkeitskammer 140 B unterteilt ist. Die Trennwand 142 ist an einem kurzen Rohr 143 angeordnet, das einen oberen Endbereich besitzt, der an der Grundplatte 116 befestigt ist, und ihr Außenumfang ist gegen das kurze Rohr 143 gedrückt, wobei der vorstehende untere Bereich des oberen Schwingungen absorbierenden Hauptkörpers 138 zwischengefügt ist. Eine Scheibe 144 und eine Trenndeckelplatte 146 sind an der Trennwand 142 befestigt, so daß die Scheibe 144 und die Trenndeckelplatte 146 zusammen mit einem rohrförmigen Bereich 142 A der Trennwand 142 eine Öffnung bzw. einen Durchgang 148 bilden. Die Öffnung 148 besitzt dieselbe Konfiguration wie die der Öffnung 40 bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen und dient der Verbindung der oberen und der unteren Flüssigkeitskammer 140 A und 140 B durch eine Bohrung 150, die in der Trenndeckelplatte 146 vorgesehen ist, und durch eine Bohrung 152, die in der Trennwand 142 gebildet ist.

Das Innenrohr 124 verläuft an der Innenseite des rohrförmigen Bereichs 142 A der Trennwand 142. Eine rohrförmiges, vulkanisiertes Gummiteil 156 ist zwischen dem rohrförmigen Bereich 142 A und der Innenfläche eines Ringes 154 geklebt, der an der Außenfläche des Innenrohres 124 gleitend gehalten ist.

Die Elektrodenplatten 46 und 48 sind an der Außenfläche des rohrförmigen Bereichs 142 A bzw. an der Innenfläche der Scheibe 144 innerhalb der Öffnung 148 derart angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen, so daß die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit im Durchgang bzw. der Öffnung 148 in Abhängigkeit von Durchströmen eines Stromes durch die Elektrodenplatten 46, 48 über die Leitungen 50 und 52 geändert werden kann.

Somit ist die Schwingungsdämpfungsvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel in der Lage, ihre Schwingungsdämpfungseigenschaften dadurch zu verändern, daß die Viskosität der Flüssigkeit im Durchgang bzw. der Öffnung 148 dann geändert wird, wenn Schwingungen in der Kabine 126 erzeugt werden.

Desweiteren werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Schwingungen der Kabine 126 auf die Grundplatte 122 über den Gewindebolzen 128 übertragen. Dies macht es möglich, daß die untere kleine Flüssigkeitskammer 140 B größer ist, während die obere kleine Flüssigkeitskammer 140 A etwas zusammengezogen ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in der Öffnung 148 erhöht ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein neuntes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung 110 dargestellt ist, die mit dem Fahrgestell eines Fahrzeugs über einen Gewindebolzen 114 verbunden werden kann, der von der Mitte einer Grundplatte 112 der Vorrichtung hängend vorragt.

Der Außenumfang der Grundplatte 112 ist mit einem vertikalen Wandbereich 112 A versehen, der von der Grundplatte 112 rechtwinklig abgebogen ist. Der obere Endbereich des vertikalen Wandbereichs 112 A ist mit einem Flanschbereich 112 B versehen, der vom vertikalen Wandbereich 112 A rechtwinklig abgebogen ist und der sich in radialer Richtung erstreckt.

Der untere Endbereich eines Außenrohres 116 ist mit dem Außenumfang des Flanschbereiches 112 B, wobei der Außenumfang einer Membran 118 dazwischen angeordnet ist, verstemmt. Eine Luftkammer 120 ist zwischen der Membran 118 und der Grundplatte 112 gebildet. Sie kann mit der Luftaußenseite der Vorrichtung in Verbindung sein, falls dies notwendig ist.

Der Durchmesser des oberen Endbereichs des Außenrohres 116 vergrößert sich stetig, und die Außenfläches eines vulkanisierten elastischen Körpers 122, der im wesentlichen eine Ringform besitzt, ist mit der Innenfläche des größeren Durchmesserbereichs fest verbunden bzw. verklebt. Der elastische Körper 122 ist ringförmig ausgebildet, dessen Durchmesser sich zum oberen Ende hin stetig vergrößert, und die Außenfläche eines Rahmenkörpers 124 ist mit der Innenfläche des vulkanisierten elastischen Körpers 122 fest verbunden bzw. verklebt. In der Mitte des Rahmenkörpers 124 ist ein Gewindebolzen 126 vorgesehen, mit dem der nicht dargestellte Motor eines Fahrzeugs am Rahmenkörper 124 befestigt werden kann.

Der elastische Körper 122, das Außenrohr 116 und die Membran 118 bilden zusammen eine Flüssigkeitskammer 128, und eine Flüssigkeit 130, die eine elektrorheologische Flüssigkeit aufweist, ist in die Flüssigkeitskammer 128 gefüllt. Die elektrorheologische Flüssigkeit besitzt derartige Merkmale, daß deren Viskosität dieselbe bleibt, wenn kein Strom durch die Elektroden 150 und 152 fließt, sich jedoch solange erhöht, bis die Flüssigkeit verfestigt ist, wenn die Intensität eines daran angelegten elektrischen Feldes anwächst.

Eine Trennwand 132 ist in der Flüssigkeitskammer 128 derart angeordnet, daß sie die Kammer in eine obere kleine Flüssigkeitskammer 130 A und eine untere kleine Flüssigkeitskammer 130 B unterteilt.

Wie in Fig. 12 dargestellt, sind die obere und die untere Fläche der Trennwand 132 an einer oberen Trägerplatte 134 bzw. einer unteren Trägerplatte 136 festgeklemmt.

Der Außenumfang der oberen und der der unteren Trägerplatte 134 und 136 sind mit rohrförmigen Bereichen 134 A bzw. 136 A versehen. Die unteren Endbereiche der rohrförmigen Bereiche 134 A und 136 A sind mit Flanschbereichen 134 B und 136 B versehen, die von den rohrförmgigen Bereichen 134 A und 136 A rechtwinklig abgebogen sind und die in radialer Richtung vorstehen. Die Flanschbereiche 134 B und 136 B sind in engem Kontakt miteinander und sind zusammen mit der Membran 118 zwischen das Außenrohr 116 und die Grundplatte 112 geklemmt.

Die Außenfläche der Trennwand 132 ist in engem Kontakt mit dem Rohrbereich 134 A, so daß ein Rücksprung, der über den halben Umfang der Trennwand 132 gebildet ist, einen ersten Durchgang 142 bildet. Ein Längsende des ersten Durchganges 142 ist mit der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 130 A über eine Durchgangsöffnung 144 im Rohrbereich 143 A in Verbindung, und das andere Ende ist mit der unteren kleinen Flüssigkeitskammer 130 B über eine Durchgangsöffnung 146 in der unteren Trägerplatte 136 in Verbindung. Der erste Durchgang 142 wirkt somit als ein Öffnung, die die obere und die untere kleine Flüssigkeitskammer 130 A und 130 B miteinander verbindet.

Ein Paar zweiter Durchgänge 148, von denen jeder halbkreisförmig ist, ist in der Trennwand 132 derart vorgesehen, daß sie in vertikaler Richtung hindurchgehen.

jeder der zweiten Durchgänge 148 nimmt ein Paar Elektroden 150 und 152 auf, die über Leitungen 154 und 156 mit einer Spannungszuführungsvorrichtung 158, die eine Treibervorrichtung darstellt, und mit einer Steuervorrichtung 160 verbunden sind. Die Steuervorrichtung 160 besitzt ein Steuerelement 162, das in der Lage ist, die geeigneste Frequenz und den geeignetsten Spannungswert Abhängigkeit von der die Drehzahl des Motors des Fahrzeugs und von dessen Geschwindigkeit und Beschleunigung auszuwählen, was von einen Sensor 164 erfasst wird, und diese Werte den Elektroden 150 und 152 zuzuführen.

Der Gesamtquerschnittsbereich des Paares zweiter Durchgänge 148, die die Flüssigkeit durchströmt, ist größer als der des ersten Durchganges 142.

Die Funktion dieser Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel sei nun beschrieben.

Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung 110 ist mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs mit Hilfe des Gewindebolzens 114 fest verbunden und mit dem Motor derart, daß der Rahmenkörper 124 mittels des Gewindebolzens 126 mit dem Motor fest verbunden ist.

Sind die vom Motor erzeugten Schwingungen auf solche mit relativ niedriger Frequenz begrenzt, werden diese durch den Widerstand der Strömung der in der Flüssigkeitskammer 128 enthaltenen Flüssigkeit 130 durch den ersten Durchgang 142 absorbiert.

In diesem Falle fließt ein Strom durch die Elektroden 150 und 152 von der Steuervorrichtung 160, um die in den zweiten Durchgängen 148 enthaltene Flüssigkeit zu verfestigen und sie dadurch im wesentlichen zu verschließen.

Erzeugt der Motor Schwingungen mit einer hohen Frequenz, wird der erste Durchgang 142 durch die darin enthaltene Flüssigkeit 130 im wesentlichen blockiert, so daß innerhalb des ersten Durchganges 142 keine Schwingungen absorbiert werden. Jedoch wird der den Elektroden 150 und 152 zugeführte Strom unterbrochen, so daß die Flüssigkeit 130 sich durch die zweiten Durchgangsöffnungen 148 zur unteren kleineren Flüssigkeitskammer 130 B bewegt, und somit können die Schwingungen darin, ohne daß sich der Druck in der oberen kleinen Flüssigkeitskammer 130 A erhöht, absorbiert werden. Sind die vom Motor erzeugten Schwingungen zusammengesetzte Schwingungen, die aus Schwingungen niedriger Frequenz und solchen hoher Frequenz bestehen, liefert die Steuervorrichtung 160 an die Elektroden 150 und 152 eine Spannung mit einer Frequenz, die dem Durchschnitt der Frequenzen der niederfrequenten und der hochfrequenten Schwingungen entspricht.

Infolge dessen können die Schwingungen, die eine geringer Frequenz als die Spannungsfrequenz besitzen, nicht durch die zweiten Durchgangsöffnungen 148 hindurch, während dies die Schwingungen mit einer höheren Frequenz können, wodurch die Membran 118 deformiert wird. Daraus ergibt sich eine Absorbtion der Schwingungen innerhalb der zweiten Durchgangsöffnungen 148 und in der anderen kleinen Flüssigkeitskammer.

Fig. 13 zeigt verschiedene Arten einer von der Steuervorrichtung 60 gelieferten Wechselspannung.

Fig. 13A zeigt Rechteckwellen, die intermitierend angelegt werden und Fig. 13B zeigt dreieckförmige Wellen, die kontinuierlich angelegt werden.

Die Fig. 14 und 15 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, dessen Schwingungsdämpfungsvorrichtung flexible Membrane 166 und 168 aus bspw. Gummi aufweist. Die flexiblen Membrane 166 und 168 sind am oberen Bereich und am unteren Bereich der Trennwand 132 derart angeordnet, daß der jeweilige Außenumfang gegen die Trennwand 132 durch die obere Tragplatte 134 bzw. die untere Tragplatte 136 gedrückt ist. Die flexiblen Membrane 166 und 168 sind derart, daß sie die Flüssigkeit, die in den zweiten Durchgangsöffnungen 148 enthalten ist, von der Flüssigkeit 130 trennen. Deshalb wird die elektrorheologische Flüssigkeit nur für die Flüssigkeit verwendet, die in den zweiten Durchgangsöffnungen 148 enthalten ist, während die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer 128 Wasser oder ein Öl sein kann.

Um sicherzustellen, daß die flexiblen Membrane 166 und 168 in leichter Weise schwingen, wenn die Hochfrequenzschwingungen erzeugt werden, sind die obere und die untere Oberfläche der Trennwand 132 mit Rücksprüngen 170 und 172 versehen, die derart angeordnet sind, daß sie den mittigen Bereichen der flexiblen Membrane 166 und 168 entsprechen. Die Rücksprünge 170 und 172 bilden vorzugsweise Flüssigkeitskammern für die elektrorheologische Flüssigkeit.

Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel besitzt ferner eine große Anzahl von zweiten Durchgangsöffnungen 148, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist. Jede dieser Durchgangsöffnungen 148 beinhaltet die Elektroden 150 und 152, die mit der Steuervorrichtung 160 in derselben Weise wie beim neunten Ausführungsbeispiel verbunden sind.

Claims

1. Schwingungsdämpfungsvorrichtung, mit einer expandierbaren Flüssigkeitskammer, die zwischen einem Schwingungen erzeugenden Teil und einem Schwingungen aufnehmenden Teil angeordnet ist, mit einem Trennbereich in der Flüssigkeitskammer zum Unterteilen der Flüssigkeitskammer in eine Vielzahl von kleinen Flüssigkeitskammern, und mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit, die in der Flüssigkeitskammer enthalten ist und eine Viskosität besitzt, die sich bei elektrischen Stromdurchfluß ändert, gekennzeichnet durch:
eine langgezogene Öffnung (40, 148), die mit den kleinen Flüssigkeitskammern (32 A, B; 130 A, B; 140 A, B) in Verbindung ist, und
eine Elektrodenvorrichtung (46, 48; 150, 152), die innerhalb der langgezogenen Öffnung vorgesehen ist und mit der die Viskosität der in der langgestreckten Öffnung enthaltenen elektrorheologischen Flüssigkeit bei elektrischen Stromdurchfluß änderbar ist.

2. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Öffnung (40, 148) in dem Trennbereich (20, 132) versehen ist.

3. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Öffnung einen Durchgang (40) aufweist, der im wesentlichen C-förmig ist.

4. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbereich eine Trennwand (20) aufweist, die im wesentlichen hutförmig mit einem vorstehenden Bereich (20 A) an dessen im wesentlichen mittigen Bereich aufweist.

5. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (40) längs der Seitenwand des vorstehenden Bereichs (20 A) gebildet ist.

6. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenvorrichtung ein Paar Elektrodenplatten (46, 48) aufweist, die längs des Durchganges (40) derart angeordnet sind, daß sie einander zugewandt sind.

7. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des vorstehenden Bereichs (20 A) eine Öffnung (56) aufweist, innerhalb der eine bewegbare Platte (58, 103) in vertikaler Richtung in geringem Maße hin und her bewegbar gehalten ist.

8. Schwingungsdämpfungsvorrichung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des vorstehenden Bereichs (20 A) eine Öffnung (56) aufweist, innerhalb der eine Platte (103) mit einer Vielzahl von kleinen Durchgangsöffnungen zwischen elastischen Membranen (101, 102) in geringem Maße hin und her bewegbar gehalten ist.

9. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vielzahl der kleinen Flüssigkeitskammern (32 A, B) zwei ist und daß eine (32A) dieser kleinen Flüssigkeitskammern eine Trennplatte (62) zu deren Unterteilen in zwei Teile aufnimmt, wobei der im wesentliche mittige Bereich der Trennplatte (62) eine Öffnung (64) aufweist.

10. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Bereich (20 A) wenigstens ein Paar koaxialer Elektrodenplatten (46, 48) aufnimmt und daß der obere Bereich des vorstehenden Bereichs (20 A) eine Öffnung (40) aufweist.

11. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ferner durch:
einen ersten Befestigungsteil (30, 126) zum Befestigen an dem Schwingungen erzeugenden Teil, einen zweiten Befestigungsteil (12, 114) zum Befestigen an dem Schwingungen aufnehmenden Teil, und einen elastischen Körper (26, 122), der zwischen der Flüssigkeitskammer (32, 140, 130) und entweder dem ersten oder dem zweiten Befestigungsteil angeordnet ist.

12. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ferner durch:
einen ersten Befestigungsteil (128) zum Befestigen an dem Schwingungen erzeugenden Teil und einen zweiten Befestigungsteil (114) zum Befestigen an dem Schwingungen aufnehmenden Teil, wobei der erste Befestigungsteil (128) durch die Flüssigkeitskammer (140) hindurchgeht.