DE3827307C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Aus der DE 35 25 673 A1 sowie der DE 33 36 965 C2 ist ein solcher Schwingungsdämpfer zu entnehmen, bei dem das Gehäuse zwei durch die beiden Elektrodenkörper voneinander getrennte Kammern begrenzt. Eine dieser Kammern ist mit Hilfe einer im Gehäuse festgelegten Membran als Ausgleichskammer ausgebildet, wobei die Membran diese Kammer von einer dritten mit Luft gefüllten Kammer trennt. Bei einer gegenseitigen Verstellung zwischen den ersten und zweiten Körpern wird das Fluid aus der ersten Kammer in die Ausgleichskammer durch zwischen den Elektrodenkörpern vorgesehene Kanäle bzw. Öffnungen in die Ausgleichskammer hinein verdrängt. Das Volumen der Ausgleichskammer kann dabei zur Aufnahme des verdrängten Fluids vergrößert werden, indem die Membran sich in die mit Luft gefüllte dritte Kammer hineinverschiebt und in dieser Ausgleichskammer die Luft komprimiert wird. Je nach Größe der an die Elektrodenkörper angelegten elektrischen Spannung wird die Viskosität des Fluides verändert, wodurch gleichzeitig der Strömungswiderstand bei der Verdrängung des Fluides durch die Kanäle hindurch verändert wird. Auf diese Weise ergibt sich eine durch die Öffnungen hindurch sich erstreckende Flüssigkeitssäule, die entsprechend der vom ersten bzw. zweiten Körper erzeugten oder vermittelten Schwingung zum Schwingen gebracht werden kann. Dabei ist es schwierig, die Resonanzfrequenz einer solchen Flüssigkeitssäule auf die jeweils gewünschten Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers abzustimmen.

Fig. 1 des Patents zeigt ein Fahrzeugaufhängungssystem in Form eines Modells mit zwei Freiheitsgraden. Bei diesem Modell bezeichnet Mp einen schwingenden Körper, wie beispielsweise die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit der Kardanwelle (nachfolgend als Antriebseinheit bezeichnet), Mb bezeichnet ein Fahrzeugchassis, an welchem die Brennkraftmaschine aufgehängt ist, und G ist die Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt. Die Maschinenaufhängungen haben gemäß Darstellung eine Federkonstante k1 und einen Dämpfungskoeffizienten c1, während die Fahrzeugfederung eine Federkonstante k2 und einen Dämpfungskoeffizienten c2 hat.

Dieses System ist derart, daß, wenn man den Dämpfungskoeffizienten c als Parameter prüft, wie er sich in der Abhängigkeit der auf das Fahrzeugchassis übertragenen Schwingungsenergie von der Schwingungsfrequenz ausdrückt, dann erkennt man aus Fig. 11, daß ungefähr am Punkt P, jenseits dem die Schwingung in einen hochfrequenten Bereich eintritt, die Dämpfungscharakteristik eine Änderung erfährt. Wenn die Schwingungsfrequenz in den hochfrequenten Bereich ansteigt, dann nimmt der Wert des Dämpfungskoeffizienten auf einen Spitzenwert zu (merke: c =Unendlichkeitslinie), und es ist auf diese Weise eine Dämpfung des auf das Chassis übertragenen Schwingungspegels möglich.

Es ist üblich, Aufhängungen zu verwenden, die fast ausschließlich aus elastomeren Materialien bestehen, beispielsweise sind dies massive Gummiblöcke und dergleichen, um eine Maschine und/oder eine Getriebeanordnung (Antriebseinheit) aufzuhängen. Wenn jedoch der Versuch gemacht wird, den Dämpfungskoeffizienten c1 der Aufhängungen zu steigern, dann wird das Elastomer härter und die Federkonstante k1 nimmt gleichzeitig zu. Dieses steigert die Situation, in der Ftotal (Ftotal=Fc+Fk) nicht auf gewünschten Größen gehalten werden kann.

Im Hinblick darauf ist in der JP 61-74 930 A vorgeschlagen worden, von einer Flüssigkeitssäule Gebrauch zu machen, die innerhalb einer Öffnungsanordnung enthalten ist und die zum Schwingen gebracht werden kann. Die Öffnung ist in dieser Vorrichtung variabel ausgebildet, indem ein Fluid verwendet wird, das rheopektische Eigenschaften entwickelt, und indem man eine Spannung über Elektroden wahlweise anlegt, die Bestandteil der Vorrichtung bilden.

Obgleich jedoch mit dieser Anordnung in einem speziellen, niederfrequenten Frequenzbereich der dynamische Dämpfer die Schwingung wirkungsvoll beeinflußt und im hochfrequenten Bereich die dynamische Federkonstante klein ist, ist doch der Bereich, in dem eine Dämpfung der auf das Fahrgestell übertragenen Schwingung auftritt, recht schmal. Die Verwendung eines rheopektischen Fluides erlaubt es weiterhin, den obenerwähnten Bereich nur um eine geringe Größe zu verbreitern. Mit dieser Maßnahme wird daher keine wesentliche Verbesserung der Dämpfungseigenschaften erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer anzubilden, daß Schwingungen und zwar sowohl solche von einer ersten Schwingungsquelle, wie einer Brennkraftmaschine, als auch von einer zweiten Schwingungsquelle, wie einer Fahrzeugfederung, über einen breiten Frequenzbereich gedämpft werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung nur einer einzigen, hermetisch abgeschlossenen Kammer in dem becherförmigen Gehäuse und die Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenkörper in dieser einzigen Kammer können sich diese Elektrodenkörper in vertikaler Richtung durch das in der Kammer enthaltene Fluid hindurchbewegen. Wenn das in der Kammer enthaltene Fluid eine geringe Viskosität hat, können die Elektrodenkörper mit geringem Reibungswiderstand eine Scherbewegung durch das Fluid hindurch ausführen. Diese Wirkungsweise ist ähnlich der Wirkung von Viskose-Dämpfungseinrichtungen bzw. Viskose-Kupplungen. Die erfindungsgemäße Ausbildung beruht daher prinzipiell auf der Änderung der durch die Viskosität bedingten Reibung der Flächen des ersten Elektrodenkörpers, wenn dieser innerhalb der Kammer und relativ zu dem zweiten Elektrodenkörper durch das Fluid hindurch nach oben und unten bewegt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die erste von zwei bekannten Anordnungen, die oben beschrieben worden sind;

Fig. 2 und 3 eine schematische Draufsicht und eine schematische Seitenansicht einer Brennkraftmaschine, die an einem Fahrzeugfahrgestell aufgehängt ist;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V von Fig. 2;

Fig. 6 ein Modell, das die prinzipielle Anordnung der ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm, das die verschiedenen Moden zeigt, in denen Spannung den Elektroden in den Ausführungsformen nach der Erfindung zugeführt wird;

Fig. 8 ein Modell, das den Zustand zeigt, den die erste Ausführungsform annehmen kann, wenn sie einer plötzlichen Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen wird oder wenn man auf einer unebenen Straße fährt;

Fig. 9 ein Diagramm, das als Kurve der Verstellung über der Zeit die Dämpfungseigenschaften zeigt, die mit der ersten Ausführungsform der Erfindung erzielt werden, wenn diese auf der Grundlage des in Fig. 8 gezeigten Modells betrieben wird;

Fig. 10 ein Modell, das den Zustand zeigt, den die erste Ausführungsform vermutlich annehmen kann, wenn das Fahrzeug, in dem die Aufhängungen angeordnet sind, auf einer glatten Straße fährt;

Fig. 11 ein Diagramm, das in Termen der Dämpfungscharakteristik und der zugeführten Schwingungsfrequenz die Änderungen der Schwingungsübertragung zeigt, die bei der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt;

Fig. 12 ein Modell, das den Zustand zeigt, den die erste Ausführungsform vermutlich annehmen kann, wenn das Fahrzeug sich im Stillstand befindet und die Maschine leerläuft;

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 ein Modell, das die zweite Ausführungsform angewendet an einem Kraftfahrzeug zeigt;

Fig. 15 ein Zeitdiagramm, das die Moden zeigt, in denen Spannung dem Schwingungserzeuger zugeführt wird, der ein wichtiges Teil der zweiten Ausführungsform der Erfindung bildet;

Fig. 16 ein Modell, das die zweite Ausführungsform beim Fahren eines Fahrzeugs auf glatter Straße zeigt;

Fig. 17 in Abhängigkeit von der zugeführten Schwingungsfrequenz die Änderungen in der übertragenen Schwingung, die bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung auftreten, und

Fig. 18 ein Modell, das die zweite Ausführungsform beim Leerlauf der Brennkraftmaschine zeigt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Brennkraftmaschine bzw. Antriebseinheit 10, die an einem Fahrzeugfahrgestell mittels mehrerer Schwingungen dämpfender Aufhängungen aufgehängt ist. Bei dieser Anordnung umfassen die Elemente des Fahrgestells, an denen die Antriebseinheit aufgehängt ist, einen schraffierten Querrahmen 11, einen ersten Querrahmen 12 und Seitenrahmen 13 und 14. Die Aufhängungsanordnung enthält auch ein Mittenelement 15, Anschlagdämpfer 16 und 17 und Bügel 18 und 19. Die Antriebseinheit ist quer eingebaut, von ihr erkennt man weiterhin Antriebswellen 20 und 21. Das Mittenelement 15 ist mit den Querrahmen 11 und 12 mittels elastomerer Büchsen 22 und 23 verbunden und verläuft unter dem Schwerpunkt der Antriebseinheit 10 hindurch.

Die Aufhängungseinheiten werden dazu verwendet, die Antriebseinheit an dem Mittenelement 15 in einer solchen Weise abzustützen, wie man am besten aus Fig. 5 erkennen kann.

Eine Ausführungsform dieser Einheiten ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Wie man aus diesen Figuren erkennt, besteht in diesem Falle jede Einheit aus einem den ersten Körper bildenden metallischen oberen Anschlußelement 101, das an der Antriebseinheit lösbar festgeschraubt werden kann, einem becherförmigen Gehäuse 102 und einem ringförmigen elastomeren Körper 104, der als eine Feder wirkt und der mit dem Anschlußelement 101 und dem Gehäuse 102 in einer solchen Weise fest verbunden ist, daß mit dem Gehäuse 102 eine hermetisch abgeschlossene Kammer 105 ausgebildet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Kammer 105 mit einem Fluid gefüllt, das rheopektische Eigenschaften aufweist.

Erste und zweite Elektrodenkörper 106 und 108 sind in der Kammer 105 angeordnet und jeweils nach oben und unten offen. In diesem Falle besteht der erste Elektrodenkörper 106 aus einem X-förmigen Grundkörper 109 und mehreren zylindrischen Platten 110, die an dem Grundkörper 109 fest angebracht sind und sich von diesem nach oben erstrecken. Der Grundkörper 109 ist mittels einer elastomeren Buchse (kein Bezugszeichen) isoliert mit dem unteren Ende einer Stange 112 verbunden, die sich durch die Kammer erstreckt und die mit ihrem oberen Ende mit dem Anschlußelement 101 verbunden ist.

Der zweite Elektrodenkörper 108 ist ähnlich wie der erste ausgebildet und isoliert in dem Gehäuse mittels eines elastomeren Ringes 114 aufgehängt. Wie dargestellt ist der elastomere Ring 114 an seinem äußeren Rand mit der Innenwand des Gehäuses 102 verbunden und an seinem inneren Rand mit der äußersten der zylindrischen Elektrodenplatten 116 des zweiten Elektrodenkörpers 108 verbunden. Die zylindrischen Platten 116 des zweiten Elektrodenkörpers 108 sind jeweils zwischen den ringförmigen Platten 110 des ersten Elektrodenkörpers 106 angeordnet.

Die ersten und zweiten Elektrodenkörper 106 und 108 sind elektrisch mit einer Spannungsquelle (in diesem Falle einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler) 120 verbunden und bilden daher eine Anordnung, in der die Viskosität des Fluides, das die ringförmigen Zwischenräume ausfüllt, die zwischen den zylindrischen Platten 110 und 114 liegen, durch Anlegung einer vorbestimmten Spannung an die zwei Elektrodenplatten gesteigert werden kann (aufgrund des sog. Winslow-Effektes).

Die Spannungsquelle 120 ist mit einer Steuerschaltung 122 verbunden, die, wie dargestellt, dazu eingerichtet ist, Dateneingangssignale aufzunehmen, die für die relative Verstellung der Aufhängung, die absolute Verstellung der Aufhängung, die Maschinendrehzahl und die Raddrehzahl repräsentativ sind.

Im Betrieb arbeitet die oben beschriebene Anordnung in einer Weise, wie sie an dem in Fig. 6 gezeigten Modell veranschaulicht werden kann und wobei in Abhängigkeit von der Spannung, die an die zylindrischen Elektrodenelemente 110 und 116 angelegt wird, die Viskosität der Flüssigkeit, die sich zwischen den Elektrodenelementen befindet, sich zwischen einem frei fließenden Zustand bis zu einem fast festen Zustand ändern kann. Wie man sogleich erkennt, entspricht dies einer variablen Öffnung, die selektiv gesteuert werden kann.

Aus Fig. 6 erkennt man, daß:

Mp · xp = Fk - Fc ist. (1)

Dabei ist Fk=-kp(xp-xb).

Weiterhin ist

Fc = cp(xp - xb). (2)

Wenn die zugeführte Spannung Ein/Aus-geschaltet wird und dieses Schalten mit einer Frequenz stattfindet, die das Doppelte der Verstellfrequenz ist, dann verschiebt sich die Dämpfungskraft Fc von einer 90°-Phasendifferenz in bezug auf die Federkraft Fk, die wie im oberen Abschnitt von Fig. 7 gezeigt ist, und wirkt in Kombination mit den Dämpfungskomponenten Fc1, Fc2 und Fc3.

Wie gezeigt, nehmen Fk+Fc1, Fk+Fc2 und Fk+Fc3 die Charakteristika an, die in der unteren Hälfte von Fig. 7 dargestellt sind, und sie zeigen einen Dämpfungszusammenhang, in welchem Fc3 < Fc2 (vorbestimmte Spannung) < Fc1 < 0 Volt ist.

Wenn bei der oben beschriebenen Anordnung das Fahrzeug, in welchem die Aufhängung angebracht ist, einer plötzlichen Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen wird oder auf einer unebenen Straße fährt, dann treten große Verstellungen auf, die von einer Schwingung entweder stufenförmiger oder zufälliger großer Amplitude begleitet sind, beispielsweise aufgrund einer Roll- oder Vertikalbewegung der Antriebseinheit. Unter diesen Umständen kann man das System als ein solches betrachten, das einen einzigen Freiheitsgrad hat und in der in Fig. 8 gezeigten Weise ausgedrückt werden kann. In diesem Falle nimmt der Dämpfungskoeffizient c einen großen Wert an, und die Beeinflussung der Schwingung wird in der in Fig. 9 gezeigten Weise sehr schnell erreicht.

Mit anderen Worten, die relativen und absoluten Verstellungen der Aufhängung werden beobachtet, und im Falle, daß eine große Verstellung auftritt, spricht die Steuerschaltung 122 an und gibt ein Signal ab, das die Notwendigkeit für eine Dämpfung hohen Pegels anzeigt. In Abhängigkeit von diesem Signal wird die Maximalspannung über die Elektrodenkörper 106 und 108 gelegt.

Dies bewirkt, daß die rheopektische Flüssigkeit, die sich zwischen den Elektroden befindet, extrem viskos wird und daher die Schwingung großer Amplitude schnell gedämpft wird.

Wenn andererseits das Fahrzeug über eine glatte Straße fährt, dann sind die zu dämpfenden Schwingungen hauptsächlich solche kleiner Amplitude, die aufgrund von Radunwuchten oder anderen Faktoren, wie beispielsweise kleine Unebenheiten der Straßenoberfläche erzeugt werden. Unter diesen Umständen kann der Schwingungseingang als eine Sinuswelle aufgefaßt werden, und das System kann als ein Modell ausgedrückt werden, das zwei Freiheitsgrade aufweist (siehe Fig. 10). Die Charakteristik der Schwingungskraft, die auf das Fahrzeugfahrgestell unter diesen Bedingungen übertragen wird, ist in Fig. 11 als Dämpfungskoeffizient c über der Frequenz der zugeführten Schwingung aufgetragen.

Wenn unter diesen Umständen die beobachtete relative Verstellung der Aufhängung und die Raddrehzahl eine kleine sinuswellenartige Schwingung angeben, dann wird die Natur dieser Schwingung analysiert und mit einem vorgegebenen Wert P verglichen (siehe Fig. 11).

Wenn die Schwingungsfrequenz unter P bleibt, wird über die Elektrodenkörper 106 und 108 eine Nullspannung gelegt. Wenn die Schwingungsfrequenz jedoch den Wert P erreicht und/oder überschreitet, dann wird eine Spannung, die entweder einen Maximalwert oder einen Wert entsprechend Fc3 hat, an die Elektrodenkörper 106 und 108 angelegt.

In Übereinstimmung mit dieser Betriebsweise steigt, wenn die Schwingungsfrequenz die Größe P übersteigt, die Viskosität des Fluides zwischen den Elektroden auf einen hohen Wert, und im wesentlichen die gesamte Schwingung, die dazu neigt, auf das Fahrzeugfahrgestell übertragen zu werden, wird auf einen minimalen Pegel gedämpft.

Wenn die Maschine leerläuft und das Fahrzeug sich im Stillstand befindet, dann nimmt die Schwingung, die auf das Fahrgestell übertragen wird, die Form einer Sinuswelle an, und das diesen Bedingungen unterliegende System kann als ein Modell ausgedrückt werden, das einen einzigen Freiheitsgrad aufweist (siehe Fig. 12) und bei dem der Dämpfungskoeffizient c klein ist.

Unter diesen Umständen wird das Maschinendrehzahlsignal überwacht, und die Frequenz der vorherrschenden Schwingung der Maschine wird ermittelt. Bekanntlich ist im Falle von Vier- und Achtzylindermaschinen die Sekundärschwingung die stärkste, während im Falle einer Sechszylindermaschine die Tertiärschwingung dominant ist. Im Falle, daß das Maschinendrehzahlsignal Leerlaufbetrieb anzeigt, spricht die Steuerschaltung in einer Weise an, in der sie ein Signal abgibt, in der entweder eine niedrige (Fc1) oder eine Nullspannung den Elektrodenkörpern 106 und 108 zugeführt wird. Dies vermindert die Dämpfungskraft Fc und erlaubt es der Fc-Komponente von Ftotal in einer Weise vermindert zu werden, die die Schwingungsübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Fahrgestell des Fahrzeugs herabsetzt.

Mit der ersten Ausführungsform werden die folgenden Vorteile erzielt:

• 1. Da die Viskosität des Fluides, das sich zwischen den Platten 110 und 116 der Elektrodenkörper 106 und 108 befindet, durch Anlegung unterschiedlicher Spannung an die Elektrodenkörper variiert werden kann, ist es möglich, die Viskosität des Fluides von einem im wesentlichen vernachlässigbaren Wert auf einen Wert nahe dem festen Zustand zu verändern und auf diese Weise von der Änderung des auftretenden Strömungswiderstandes in vorteilhafter Weise Gebrauch zu machen. Es ist dementsprechend möglich, Schwingungen zu unterdrücken, die nicht nur von der Antriebseinheit stammen, sondern auch von der Straßenoberfläche und von der Fahrzeugfederung.
• 2. Da die Aufhängungseinheiten nahe dem Schwerpunkt der Antriebseinheit 10 angeordnet sind, kann sowohl eine Vertikal- als auch eine Rollbewegung derselben wirksam gedämpft werden.
• 3. Da sich die elastomeren Büchsen 22 und 23 zwischen dem mittleren Element 15 und dem Fahrgestell des Fahrzeugs befinden, ist es außerdem möglich, hochfrequente Schwingungen (z.B. durch Maschinengeräusch) auszublenden.

Die Fig. 13 bis 17 zeigen eine zweite Ausführungsform. Der Aufbau dieser Vorrichtung ist im wesentlichen ähnlich der ersten Ausführungsform, doch ist zusätzlich ein Schwingungserzeuger 201 vorgesehen, der in diesem Falle in dem metallischen Anschlußelement 101 angeordnet ist.

Wie dargestellt, enthält der Schwingungserzeuger 201 eine Masse 202, die im Innenraum des Anschlußelementes 101 mittels eines ringförmigen elastomeren Elementes 204 aufgehängt ist. Die Masse 202 enthält einen schaftartigen Abschnitt 206, der sich durch eine Magnetspule 208 erstreckt, die in dem Anschlußelement 101 befestigt ist. Eine Feder 209 ist zwischen dem oberen Ende des schaftartigen Abschnittes 206 und dem Anschlußelement 101 angeordnet.

Die Magnetspule oder -spulen 208 ist elektrisch mit einer zweiten Spannungsquelle 210 verbunden, die in dieser Ausführungsform ebenfalls ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ist. Die zweite Spannungsquelle 210 ist wirkungsmäßig mit der Steuerschaltung 122 in einer Weise verbunden, daß die Magnetspule wahlweise so erregt werden kann, daß die Masse 202 entweder gleichphasig oder gegenphasig schwingt.

Die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich davon jedoch dadurch, daß eine Schwingung Fm wahlweise erzeugt werden kann. Die zweite Ausführungsform kann durch das Ersatzbild dargestellt werden, das in Fig. 14 gezeigt ist, d.h. in Form eines Modells, in welchem Fk die Federkraft, Fc die Dämpfungskraft und Fm die intern erzeugte Schwingungskraft sind. Die obige Anordnung ist derart, daß

Mpxp = Fk - Fc + Fm (3)

Wie in Fig. 15 gezeigt, wirken die gleichphasigen und gegenphasigen Schwingungsmoden, die durch den Schwingungserzeuger 201 erzeugt werden, mit der Federkraft Fk in einer Weise zusammen, in der Fk+Fm1 verstärkt und in der Fk+Fm2 dämpft.

Wenn das Fahrzeug einer schnellen Beschleunigung oder Verzögerung unterworfen ist oder eine unebene Straße überquert, dann werden Schwingungen großer Amplitude erzeugt, die entweder schrittweise oder zufällig auftreten aufgrund der Roll- oder Vertikalbewegung der Antriebseinheit 10. Unter diesen Bedingungen ist es jedoch schwierig, die genaue Phasenlage der zugeführten Schwingungen zu ermitteln und die geeignete Steuerung vorzunehmen. Dementsprechend wird keine Schwingung intern erzeugt.

Wenn das Fahrzeug auf einer glatten Straße fährt, dann sind die zu dämpfenden Schwingungen hauptsächlich jene kleiner Amplitude, die aufgrund von Radunwucht oder anderer Faktoren, wie beispielsweise kleiner Wellen in der Straßenoberfläche, erzeugt werden.

Die Schwingung kann dementsprechend als eine Sinuswelle aufgefaßt werden, und das System kann durch ein Modell ausgedrückt werden, das zwei Freiheitsgrade hat (siehe Fig. 16). Wenn, wie in Fig. 17 gezeigt, die gleichphasige Fm-Schwingung zugeführt wird, dann ändern sich die Betriebseigenschaften der Dämpfungseinheit von jenen, die in durchgezogenen Linien dargestellt sind, in jene, die in gestrichelten Linien dargestellt sind. Wenn andererseits die gegenphasige Fm-Schwingung zugeführt wird, dann ändern sich die Betriebseigenschaften von denen, die mit durchgehenden Linien eingezeichnet sind, in jene, die in Phantomlinien eingezeichnet sind.

Durch Überwachung der relativen Verstellung der Aufhängungseinheit ist es möglich, die Anwesenheit einer Schwingung kleiner Amplitude zu ermitteln und die Frequenz derselben zu berechnen. Wenn die Schwingungsfrequenz niedriger als der durch den Punkt Q bezeichnete Wert ist, dann arbeitet die Steuerschaltung 122 derart, daß eine gegenphasige Schwingung in der Masse erzeugt wird. Dies ruft eine dynamische Dämpfungsfunktion hervor. Wenn die Schwingungsfrequenz den durch den Punkt Q bezeichneten Wert übersteigt, dann bewirkt die Steuerschaltung 122, daß die Schwingungserzeugung in der Masse auf den gleichphasigen Betrieb umgeschaltet wird.

In Übereinstimmung mit dieser Steuerung ist es möglich, die Schwingungsübertragung auf das Fahrgestell des Fahrzeugs in einem im wesentlichen vollständigen Schwingungsspektrum zu vermindern.

Wenn die Schwingung gleichphasig erzeugt wird, dann wirken die Masse Mp der Antriebseinheit und die Masse Mb des Fahrgestells im wesentlichen als eine einzige Masse, und die relative Verstellung zwischen der Antriebseinheit 10 und dem Fahrgestell nimmt ab mit der Folge, daß, wenn eine geeignete Abstimmung nicht ausgeführt wird, unter extremen Bedingungen Maschinengeräusch und -schwingungen auf das Fahrgestell übertragen werden.

Wenn alternativ das Fahrzeug auf einer glatten Straße fährt, dann ist es möglich, die Schwingungserzeugung unabhängig von der Regelung der Spannung zu steuern, die an den Elektrodenkörpern 106 und 108 liegt, falls gewünscht.

Während des Leerlaufs, im Stillstand des Fahrzeugs nimmt die dem Fahrzeugfahrgestell von der Antriebseinheit 10 zugeführte Schwingung die Form einer Sinuswelle an, und das System kann in Form eines Modells ausgedrückt werden, das einen einzigen Freiheitsgrad aufweist (siehe Fig. 18). Unter diesen Bedingungen wird die Schwingung Fm in gegenphasiger Weise erzeugt, was die Verstellung xp der Masse Mp der Antriebseinheit 10 beseitigt.

Mit anderen Worten, wenn das Maschinendrehzahlsignal einen Wert annimmt, der anzeigt, daß die Maschine leerläuft, dann spricht die Steuerschaltung 122 darauf an, indem sie die Masse 204 veranlaßt, die oben erwähnte gegenphasige Schwingung auszuführen. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird dadurch die Schwingung gedämpft, die sonst unter solchen Bedingungen auf das Fahrgestell übertragen werden könnte.

Da in dieser Situation der Dämpfungskoeffizient auf einen vorbestimmten Pegel festgelegt ist, ist es möglich, den Betrieb des Schwingungserzeugers 201 unabhängig von der Steuerung zu steuern, die in bezug auf die Zuführung einer Spannung zu den Elektrodenkörpern 106 und 108 ausgeführt wird.

Bei der zweiten Ausführungsform ist es möglich, die von der Antriebseinheit 10 auf das Fahrgestell übertragene Schwingung durch den kombinierten Betrieb der Elektrodenkörper 106 und 108 und des Schwingungserzeugers 201 auf ein Minimum zu dämpfen, indem die Aufhängungsvorrichtung oder -vorrichtungen veranlaßt werden, die idealen Antriebseinheits-Aufhängungseigenschaften anzunehmen.

Es ist möglich, den Pegel der den Elektrodenkörpern zugeführten Spannung in Analogform zwischen Null und einem Maximalwert kontinuierlich zu ändern.

Um die absoluten und relativen Verstellsignale zu erzeugen, die der Steuerschaltung 122 zugeführt werden, sind mehrere Sensoranordnungen möglich. Nur als Beispiel sei angeführt, daß es möglich ist, Sensoren in Bereichen anzuordnen, die in Fig. 3 durch enge Schraffur hervorgehoben sind. Diese Sensoren können jede geeignete Form haben, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Gleitwiderstandssensoren und dergleichen.

Im Falle, daß beide Parameter unter Verwendung von zwei Beschleunigungsmessern abgeleitet werden, von denen einer an der Antriebseinheit 10 und der andere an dem mittleren Element 15 angeordnet ist (z. B. S1 und S2), dann kann der absolute Verstellwert ermittelt werden, indem das Beschleunigungssignal, das von dem an der Maschine montierten Beschleunigungsmesser S1 (oder S2) erzeugt wird, zwei aufeinanderfolgenden Integrationen unterworfen wird, um den Verstellwert zu erhalten. Andererseits kann das relative Verstellsignal durch zweimalige Integration der Ausgänge beider Sensoren und Abziehen der Differenz erhalten werden.

Alternativ können Sensoren vom Schiebewiderstandstyp zwischen der Antriebseinheit 10 und dem Gehäuseelement 102 (S3) und zwischen der Antriebseinheit 10 und dem mittleren Element 15 (S4) angeordnet sein.

Das Maschinendrehzahlsignal und die Raddrehzahlsignale können unter Verwendung verschiedenster, bekannter Sensoranordnungen abgeleitet werden (z.B. mit Hilfe der Sensoren S6 und S7 in Fig. 4). Das Maschinendrehzahlsignal sollte jedoch in Übereinstimmung mit der Anzahl der Maschinenzylinder modifiziert werden und daher die stärkste Schwingung darstellen, die von der Maschine erzeugt werden kann.

Claims (8)

1. Schwingungsdämpfer, insbesondere für die Aufhängung einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten schwingfähigen Körper (101) und einem zweiten schwingfähigen Körper (Gehäuse 102), die jeweils mit einer Masse und einer diese schwingungsgedämpft lagernden Stützfläche verbunden sind;
ersten und zweiten Aufhängungen, wobei die erste Aufhängung den ersten Körper (101) an dem zweiten Körper (Gehäuse 102) aufhängt und die zweite Aufhängung den zweiten Körper auf einer Oberfläche abstützt;
einem becherförmigen Gehäuse (102), in welchem ein Fluid (105) enthalten ist, das rheopektische Eigenschaften aufweist;
ersten und zweiten Elektrodenkörpern (106, 108), die in dem becherförmigen Gehäuse (102) so angeordnet sind, daß sie in dem rheopektischen Fluid (105) eingetaucht sind, wobei der erste Elektrodenkörper (106) wirkungsmäßig mit dem ersten Körper (101) verbunden ist, um mit diesem beweglich zu sein, der zweite Elektrodenkörper (108) mit dem becherförmigen Gehäuse (102) über ein elastisches Element (114) verbunden ist, und das rheopektische Fluid (105) eine Viskositätsänderung erfährt, wenn an die ersten und zweiten Elektrodenkörper (106, 108) eine elektrische Spannung angelegt wird;
eine Feder (104), die mit dem ersten Körper (101) verbunden ist und die einer Zusammendrückung unterworfen wird, wenn die relative Verstellung zwischen den ersten und zweiten Körpern (101, 102) abnimmt;
Sensoreinrichtungen zum Ermitteln der absoluten Verstellung und der relativen Verstellung der um zwischen den ersten und zweiten Körpern (101, 102);
einem ersten vorbestimmten Parameter, der sich mit der von dem ersten Körper (101) erzeugten Schwingung ändert;
einem zweiten vorbestimmten Parameter, der sich mit der Frequenz der dem zweiten Körper (102) von der Stützfläche vermittelten Schwingung ändert; und
einer Steuerschaltung (122), die wirkungsmäßig zwischen die Sensoreinrichtungen und die Elektrodenkörper (106, 108) geschaltet ist und auf Signale von den Sensoreinrichtungen anspricht, um den ersten und zweiten Elektroden (110, 116) unterschiedliche elektrische Spannung zuzuführen,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem becherförmigen Gehäuse (102) nur eine einzige hermetisch abgeschlossene Kammer (105) ausgebildet ist, in der die ersten und zweiten Elektrodenkörper (106, 108) angeordnet sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Elektrodenkörper (106, 108) jeweils mehrere ringförmige Platten (110, 116) enthalten, wobei die ringförmigen Platten (110) des ersten Elektrodenkörpers (106) berührungsfrei zwischen den ringförmigen Platten (116) des zweiten Elektrodenkörpers (108) verlaufen.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schwingungsgenerator (201) enthält, der so angeordnet ist, daß er bei Erregung vorgewählte Schwingungen erzeugt.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator (201) wirkungsmäßig mit der Aufhängung und der Steuerschaltung (122) derart verbunden ist, daß er selektiv in Abhängigkeit von Eingaben durch die Sensoreinrichtungen (S6, S7) erregt wird.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper eine Brennkraftmaschine (10) ist, daß die Stützfläche ein Fahrzeugfahrgestell (11-14) ist, daß die erste Aufhängung mehrere elastomere Elemente enthält, daß die zweite Aufhängung das Fahrzeugfahrgestell auf der Straßenoberfläche mittels eines Rades abstützt und die Sensoreinrichtung einen Maschinendrehzahlsensor und einen Raddrehzahlsensor aufweist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtungen enthalten: einen ersten und einen zweiten Beschleunigungsmesser, wobei der erste Beschleunigungsmesser derart montiert ist, daß er auf die Bewegung des ersten Körpers (101) anspricht, und der zweite Beschleunigungsmesser auf die Bewegung eines Elements anspricht, das Teil des ersten Aufhängungssystems ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtungen erste und zweite Schiebewiderstandssensoren aufweisen, wobei der erste Schiebewiderstand mit dem ersten Körper (101) und dem becherförmigen Gehäuse (102) verbunden ist und der zweite Schiebewiderstand zwischen dem ersten Körper (101) und einem Element der zweiten Aufhängung angeschlossen ist.

8. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator (201) eine Masse (202) enthält, die auf einem elastischen Element aufgehängt ist, sowie einen Elektromagneten (208, 209), mit dem die Masse (202) bei Erregung zu bewegen ist.