DE4021224A1 - Mit elektrorheopektischem fluid gefuelltes, schwingungsdaempfendes lager zur verwendung bei brennkraftmaschinen und dergleichen bei kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein schwingungs­ dämpfendes Lager der Bauart, die zum Lagern von Brennkraft­ maschinen auf Kraftfahrzeugfahrgestellen und dergleichen eingesetzt werden, und insbesondere bezieht sie sich auf ein solches Lager, das mit einem elektrorheopektischen Fluid (ERF) gefüllt ist, dessen Viskosität sich durch Anlegen einer Spannung steuern läßt.

In JP-A-57-84 220 ist ein fluidgefülltes Lager angegeben, welches derart abstimmbar ist, daß eine Mehrzahl von unter­ schiedlichen Frequenzen gedämpft und absorbiert werden kann. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist diese Vorrichtung, die dort insgesamt mit M bezeichnet ist, einen im wesentlichen rohrför­ migen, elastomeren Körper 1 und obere und untere Verbindungs­ teile 2, 3 auf, die fest an den offenen Enden desselben ange­ bracht sind. Bei dieser Auslegungsform ist das untere Ver­ bindungselement 2 derart ausgelegt, daß es mit dem Fahrzeug­ fahrgestell verbindbar ist, während das obere Verbindungsele­ ment 3 derart beschaffen und ausgelegt ist, daß es mit einer Brennkraftmaschine und einer Antriebseinheit (Kombination aus Brennkraftmaschine und Getriebe) verbindbar ist.

Eine Membrane 4 und eine vertiefte, kreisförmige Trennplatte 5 sind bei der dargestellten Ausführungsform zwischen dem obe­ ren Verbindungselement 3 und einer kreisförmigen Platte (kein Bezugszeichen) angeordnet, welche direkt an dem oberen Ende des rohrförmigen elastomeren Körpers 3 einvul­ kanisiert oder auf ähnliche Art und Weise permanent mit die­ sem verbunden ist. Bei dieser Auslegungsform werden eine Ar­ beitskammer R1 mit variablem Volumen, eine Expansionskammer R2 und eine Luftkammer Ro in dem Lager gebildet.

Das kreisförmige Trennteil 5 umfaßt drei Elemente. Hierbei handelt es sich um ein kreisförmiges Basisplattenteil 6, ei­ nen Stopfen bzw. ein Absperrteil 7, das mittels Preßsitz an Ort und Stelle in einem ringförmigen Flansch (kein Bezugszei­ chen) eingepaßt ist, der von der unteren Fläche 6a (wie in der Zeichnung gesehen) der Basisplatte 6 herabhängt, und um ein scheibenähnliches Ventilelement 8, das in einer Kammer angeordnet ist, die zwischen dem Absperrteil 7 und der Basis­ platte 6 gebildet wird.

Die Basisplatte 6 und das Absperrteil 7 sind mit im wesentli­ chen koaxialen, durchmessergroßen Öffnungen 9 und 10 verse­ hen. Die Durchmesser dieser Öffnungen 9, 10 sind wie gezeigt beide kleiner als der Durchmesser des Ventilelements 8.

Eine Drosselöffnung 11 ist in dem Ventilelement 8 ausgebil­ det. Die Kammern R1 und R2 sind mit einem geeigneten Hydrau­ likfluid gefüllt.

Bei einer relativen Verschiebung zwischen der Brennkraftma­ schine und dem Fahrgestell erfährt bei dieser Auslegungsform der elastomere Körper 1 eine Verformung, durch die sich das Volumen der Arbeitskammer R1 verändert. Das Arbeitsfluid wird dann gezwungen, zwischen der Arbeitskammer und der Expansions­ kammer R1 und R2 zu strömen.

Wenn die Verschiebungsgröße gering ist und eine hohe Frequenz hat (wenn beispielsweise das Lager einer Schwingung mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz ausgesetzt ist) ist der vor- und zurückgerichtete Fluidstrom zwischen den Kam­ mern R1 und R2 nicht ausreichend, um eine vertikale Verschie­ bung der Ventilplatte 8 zu bewirken. Als Folge hiervon ergibt sich nahezu keine Dämpfungswirkung, und die Schwingungen der Brennkraftmaschine, welche zu einem mangelnden Komfort der im Fahrgastraum weilenden Personen führen können, werden daran gehindert, daß sie von der Brennkraftmaschine auf das Fahr­ zeugfahrgestell übertragen werden.

Wenn andererseits das Lager einer Schwingung ausgesetzt ist, die eine große Amplitude und eine niedrige Frequenz hat, steigt die Fluidmenge, die zwischen den Kammern R1 und R2 verdrängt wird, auf einen hohen Wert an, und es wird be­ wirkt, daß das Ventilelement 8 sich in der Kammer, in der es eingeschlossen ist, nach oben und unten bewegt. Wenn es bei seiner Hubbewegung in Kontakt mit der unteren Fläche 6a der Basisplatte 6 kommt, wird das von der Kammer R1 verdrängte Fluid dazu gezwungen, durch die Drosselöffnung 11 in die Kam­ mer R2 zu gehen. Wenn hingegen das Ventilelement 8 in Kon­ takt mit dem Absperrteil 7 durch den Fluidstrom von der Ex­ pansionskammer R2 zurück bei der Hauptarbeitskammer R₁ infolge der Expansion der letztgenannten gebracht wird, wird das zwi­ schen den Kammern strömende Fluid gezwungen, durch die Dros­ selöffnung 11 zu gehen. Als Folge hiervon wird die Kraftgröße, die auf das Fahrzeugfahrgestell ausgeübt wird, herabge­ setzt.

Jedoch ist die Auslegung hierbei derart getroffen, daß, wenn das Lager einer Schwingung mit niedriger Amplitude und nie­ driger Frequenz ausgesetzt ist, welche erzeugt werden kann, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf arbeitet und hierbei Schwingungen in einem relativ niedrigen Frequenzbereich er­ zeugt werden, der Druck, der sich in der Hauptarbeitskammer R1 aufbaut, zur Expansionskammer R2 hin abgebaut werden kann, ohne daß hierbei das Fluid gezwungen wird, durch die Drosselöffnung zu gehen.

Insbesondere wenn bei der voranstehend beschriebenen Bauart des Lagers eine Schwingung im Leerlauf und ein Rütteln bzw. Schütteln in einem Schwingungsbereich mit relativ niedri­ ger Frequenz auftritt, führt das Ventilelement 8 im allge­ meinen eine Schwimmbewegung auf der unteren Fläche 6a der Ba­ sisplatte oder des Absperrteils 7 aus. Als Folge hiervon ist es bevorzugt, daß der Fluidstrom zwischen der Kammer R1 und R2 vollständig durch die Drosselöffnung 11 geht und hier­ durch eine Modulierung vorgenommen wird, wodurch die Schwin­ gungsübertragung gedämpft wird, welche die Neigung besitzt, auf das Fahrzeugfahrgestell übertragen zu werden.

Beim Auftreten von Schwingungen mit relativ hoher Frequenz andererseits, welche versuchen, Resonanzgeräusche in dem Fahrgastraum zu erzeugen, ist es notwendig, zu vermeiden, daß das Ventilelement 8 so bewegt wird, daß es entweder in Kon­ takt mit der unteren Fläche 6a oder des Absperrteils 7 in ei­ ner solchen Weise kommt, daß die Drosselöffnung 11 wirksam wird.

Beim Auftreten von sehr kleinen Schwingungen, die im vorste­ hend genannten Leerlaufbereich mit relativ niedriger Frequenz erzeugt werden können, hat es sich jedoch in der Wirklichkeit erwiesen, daß das Fluid versucht, durch das Trennelement 5 zu entweichen, bevor das Ventilelement 8 so beaufschlagt wird, daß es entweder auf der unteren Fläche 6a oder dem Absperr­ teil 7 aufsitzt, was zur Folge hat, daß die Dämpfungswirkung der Drosselöffnung 11 während dieser Zeit nicht wirksam ist. Bei einem Schwingungsbereich mit niedriger Frequenz, wie beim Auftreten eines Zitterns bzw. Rüttelns der Brennkraftma­ schine bis zum Aufsitzen des Ventilelements tritt ebenfalls ein Leckfluidstrom auf es läßt sich nicht die vollstän­ dige Wirkung der Drosselöffnung 11 verwirklichen, und es läßt sich nicht die vollständig effektive Steuerung der Schwin­ gungsbeherrschung realisieren.

Anstrengungen zur Überwindung dieser Problematik haben nur zu einer Erhöhung der Kosten der Vorrichtung in unerwünscht hohem Maße geführt.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein schwingungsdämpfendes La­ ger bereitzustellen, bei dem sich die vorstehend genannten Leckprobleme und Verluste der Dämpfungswirkung durch den Ein­ satz eines ERF überwinden lassen und es wird eine Gesamtven­ tilanordnung bereitgestellt, bei welcher die variablen Visko­ sitätscharakteristika des ERF genutzt werden.

Kurz gesagt wird nach der Erfindung ein schwingungsdämpfendes Lager bereitgestellt, bei dem eine Hilfskammer vorgesehen ist, die von der Hauptarbeitskammer durch eine flexible Trennwand hermetisch getrennt ist, wobei die Hilfskammer teilweise durch eine Membrane gebildet wird, deren Außenfläche dem Atmosphären­ druck ausgesetzt ist. Die Hilfskammer enthält ein ERF, das eine höhere Viskosität als das ERF hat, das die Haupt- und Expansionskammern ausfüllt. Wenn eine Spannung an die Elek­ troden an die Hilfskammer angelegt wird, steigt die Viskosi­ tät des ERF, und die Durchbiegung der flexiblen, elastomeren Trennwand wird verhindert.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Er­ findung wird ein Lager angegeben, welches folgende Merkmale aufweist: einen elastomeren Körper, wobei der elastomere Kör­ per als Zwischenverbindung zwischen ersten und zweiten, star­ ren Verbindungsteilen vorgesehen ist, eine Einrichtung, die eine Hauptarbeitskammer begrenzt, wobei die Hauptarbeitskam­ mer eine Volumenänderung erfährt, wenn der elastomere Kör­ per infolge einer Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten starren Teilen verformt wird, eine Einrichtung, die eine Expansionskammer bildet, wobei die Expansionskammer in Fluidverbindung mit der Hauptarbeitskammer über einen Dros­ seldurchgang ist, und wobei die Hauptarbeitskammer, die Ex­ pansionskammer und der Drosseldurchgang mit einem ersten elek­ trorheopektischen Fluid gefüllt sind, und eine Membranein­ richtung, welche ein flexibles Trennwandteil enthält, das von der Hauptarbeitskammer derart beaufschlagt wird, daß Druck­ änderungen darin auftreten, sowie eine Membrane, die der At­ mosphärenluft ausgesetzt ist, und ein Raum, der zwischen der flexiblen Trennwand und der Membrane gebildet wird, der von der Hauptarbeitskammer hermetisch isoliert und mit einem zwei­ ten elektrorheopektischen Fluid gefüllt ist, bei dem eine höhere Viskosität als bei dem ersten elektrorheopektischen Fluid auftreten kann, und ein erster Satz von Elektroden in dem Raum angeordnet ist.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Er­ findung wird ein Lager für einen Körper bereitgestellt, der Schwingungen ausgesetzt ist und das aufweist: einen elasto­ meren Körper, wobei der elastomere Körper betriebsmäßig als Zwischenverbindung zwischen dem schwingungsfähigen Körper und der Basis vorgesehen ist, eine Einrichtung, die eine Hauptarbeitskammer begrenzt, wobei die Hauptarbeitskammer ei­ ne Volumenänderung erfährt, wenn der Körper bezüglich der Basis schwingt, eine Einrichtung, die erste und zweite Hilfs­ kammern begrenzt, wobei die erste Hilfskammer in Fluidverbin­ dung mit der Hauptkammer über einen Drosseldurchgang und die Hauptarbeitskammer steht, und wobei die Hauptarbeitskammer, die erste Hilfskammer und der Drosseldurchgang mit einem er­ sten elektrorheopektischen Fluid gefüllt sind, eine erste Elek­ trodeneinrichtung zum Steuern der Viskosität des ersten elek­ trorheopektischen Fluids und dem Drosseldurchgang, eine Membran­ einrichtung, die als Fluidzwischenverbindung zwischen der Hauptarbeitskammer und der zweiten Hilfskammer vorgesehen ist, wobei die Membraneinrichtung hermetisch die Hauptar­ beitskammer und die zweite Hilfsarbeitskammer trennt, und wobei die Membraneinrichtung folgendes aufweist: ein fle­ xibles Trennwandteil, das eine äußere Fläche hat, die der Hauptarbeitskammer zugewandt ist, eine Membrane, die eine äußere Fläche hat, die dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, wobei die Membrane und das flexible Trennwandteil einen Raum dazwischen begrenzen, der mit einem zweiten elektrorheopek­ tischen Fluid gefüllt ist, und eine zweite Elektrodeneinrich­ tung zum Steuern der Viskosität des zweiten elektrorheopek­ tischen Fluids.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Er­ findung wird eine Schwingungsdämpfungseinrichtung bereitge­ stellt, die folgendes aufweist: ein inneres rohrförmiges Teil, ein äußeres rohrförmiges Teil, wobei das äußere rohrförmige Teil koaxial um das innere rohrförmige Teil angeordnet ist, einen elastomeren Körper, der zwischen den inneren und äuße­ ren rohrförmigen Teilen angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der elastomere Körper mit einer Ausnehmung verse­ hen ist, die wenigstens teilweise eine Hauptarbeitskammer, eine Luftkammer, erste und zweite Hilfsarbeitskammern be­ grenzt, eine erste Membrane, welche derart angeordnet ist, daß die Luftkammer von der ersten Hilfskammer getrennt wird, wobei die Hauptarbeitskammer und die Hilfsarbeitskammer mit einem ersten elektrorheopektischen Fluid gefüllt sind, die Hauptarbeitskammer eine Volumenänderung erfährt, wenn die in­ neren und äußeren, rohrförmigen Teile eine Relativverschie­ bung erfahren, ein im wesentlichen ringförmiges, starres, elek­ trisch nichtleitendes Einsatzteil, das um den Umfang des ela­ stomeren Teils angeordnet und derart vorgesehen ist, daß es an den inneren Umfang des äußeren rohrförmigen Teils angrenzt, eine elastomere Schicht, die auf der inneren Umfangsfläche des äußeren rohrförmigen Teils angeordnet ist, wobei ein Teil der elastomeren Schicht eine zweite Membrane bildet, die der zweiten Hilfskammer zugewandt ist, eine Drosseldurch­ gangseinrichtung, die in dem Einsatzteil zur Fluidverbin­ dung der Hauptarbeitskammer und der Hilfsarbeitskammer aus­ gebildet ist, ein flexibles Trennwandteil, das hermetisch die Hauptarbeitskammer von der zweiten Hilfskammer trennt, wobei die zweite Hilfskammer mit einem zweiten elektrorheo­ pektischen Fluid gefüllt ist, eine erste Elektrodeneinrich­ tung, die in dem Drosseldurchgang angeordnet ist, und eine zweite Elektrodeneinrichtung, die in der zweiten Hilfskammer angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzug­ ten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine vordere Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht längs den Schnitt­ linien II-II in Fig. 1,

Fig. 3A eine Draufsicht zur Verdeutlichung der Anord­ nung der Elektroden, welche ein Teil einer Ventilanordnung bilden, die in einer Hilfs­ kammer angeordnet ist und die gemäß der Er­ findung ausgelegt ist,

Fig. 3B eine Seitenansicht zur Verdeutlichung der Ventilanordnung, die in der vorstehend an­ gegebenen Hilfskammer vorgesehen ist,

Fig. 4 ein Schaubild zur Verdeutlichung der dyna­ mischen Federkonstante und der Verlustfak­ torkenngrößen, die man bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung erhält,

Fig. 5 ein Schaubild zur Verdeutlichung der Viskosi­ tätsänderungen des ERF, welche auftreten, wenn eine sich ändernde Spannung an die Elektroden der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 angelegt wird, und

Fig. 6 eine Schnittansicht einer üblichen Auslegungs­ form in Draufsicht, die in der Beschreibungs­ einleitung erörtert ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung. Hierbei ist ein Brennkraftmaschinenlager 100 gezeigt, das ein inneres, zylindrisches Schaftteil 12, ein äußeres zylindrisches Gehäuse 14 und einen elastomeren Körper 16 aufweist, der zwischen den beiden Teilen 12 und 14 ange­ ordnet ist und fest mit dem inneren Schaftteil 12 durch Auf­ vulkanisieren oder dergleichen verbunden ist.

Das innere Schaftteil 12 ist bei diesem Beispiel derart aus­ gelegt, daß es mit einer Antriebseinheit (beispielsweise einer Einheit aus Brennkraftmaschine und Getriebe) oder dem Fahrzeug­ fahrgestell verbunden werden kann, während das äußere Teil 14 derart ausgelegt ist, daß es mit dem jeweils anderen der bei­ den vorstehend genannten Teile verbunden werden kann. Bei die­ ser Verbindungsauslegung lagert der elastomere Körper 16 die Antriebseinheit auf dem Fahrgestell.

Eine elastomere Schicht 18 ist um den äußeren Umfang des ela­ stomeren Körpers 16 angeordnet, der dann mittels Kraftschluß passend in das äußere zylindrische Teil 14 eingesetzt ist.

Ein im wesentlichen kreisringförmiger, starrer, nichtleiten­ der Einsatz 28 ist bezüglich des elastomeren Körpers 16 der­ art angeordnet, daß eine Hauptarbeitskammer 20 und eine erste Hilfskammer 24 gebildet werden.

Wie am deutlichsten aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der elasto­ mere Körper 16 auch mit einem Hohlraum versehen, der im we­ sentlichen parallel zu der Achse des inneren Schaftteils 12 verläuft und eine Luftkammer S bildet, die von der Hilfskam­ mer 24 durch eine flexible Membrane 22 getrennt ist. Bei die­ ser bevorzugten Ausführungsform wirkt die erste Hilfskammer 24 als eine Expansionskammer, in die Fluid aus der Arbeitskammer 20 verdrängt werden kann.

Gewölbte Drosseldurchgänge 30, 32, die bei diesem Anwendungs­ fall im wesentlichen viereckförmige Querschnitte haben, wer­ den in dem ringförmigen Einsatz 28 gebildet und sind derart ausgelegt, daß eine Fluidverbindung zwischen den Haupt- und Hilfskammern 30, 32 hergestellt wird.

Elektroden 34 und 34a sowie 36 und 36a sind längs den inneren und äußeren Wänden der Drosseldurchgänge 30, 32 jeweils an­ geordnet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Elektroden 34a und 36a, die längs den äußeren Wänden ange­ ordnet sind, derart ausgelegt, daß sie mit Masse (oder alter­ nativ mit einem Minuspol) verbunden werden können, während jene an den inneren Wänden derart beschaffen sind, daß sie mit einem positiven Pol einer Spannungsquelle verbindbar sind.

Die Haupt- und Expansionskammern 20, 24 sind mit einer ersten Sorte eines elektrorheopektischen Fluids (ERF) gefüllt. Die Viskosität des ERF in den Drosseldurchgängen wird durch An­ legen einer Spannung an die Elektroden 30, 32 gesteuert.

Bezüglich der Art und Weise, mit der die Spannung an die Elektroden angelegt werden kann, sei auf die US-PS 47 42 998 vom 10. Mai 1988 hingewiesen, die auf Schubert angemeldet wurde.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Abmessungen der Drosseldurchgänge 30, 32 und die Expansionsfederkonstante der Hauptarbeitskammer 20, die in dem elastomeren Körper 16 gebildet wird, derart gewählt, daß die Resonanzfrequenz der Drosseldurchgänge in einen Bereich von 35 ∼ 50 Hz fällt, so daß dann, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf (beispiels­ weise bei 600 ∼ 900 1/min) arbeitet, die predominante harmo­ nische Oberschwingung, die hierbei erzeugt wird (die harmo­ nische Oberschwingung zweiter Ordnung im Falle einer Vierzy­ linder-Viertakt-Brennkraftmaschine) in dem Bereich von 20 ∼ 30 Hz fällt und eine niedrige dynamische Federkonstante erzeugt wird (siehe Linienteil 1 in Fig. 4).

Der ringförmige Einsatz 28 ist aus einem elektrisch nichtlei­ tenden Material ausgebildet und hat eine darin ausgebildete Öffnung. Die Mündung dieser Öffnung ist durch ein flexibles, elastomeres Flächenstück 40 verschlossen, das bei der darge­ stellten Form zwischen mit Rippen versehenen Abschnitten, die auf dem äußeren Umfang des ringförmigen Einsatzes ausgebildet sind und der elastomeren Schicht 18 angeordnet ist. Das fle­ xible Flächenstück 40 trennt einen Teil der Hauptarbeitskammer ab und bildet eine zweite Hilfskammer 42 zwischen demselben und der elastomeren Schicht 18.

Der Teil der elastomeren Schicht 18, der der Öffnung diametral gegenüberliegt, ist derart beschaffen, daß er als eine Membra­ ne wirkt, die eine Atmosphärendruckkammer 50 zwischen dersel­ ben und dem äußeren, zylindrischen Teil 14 begrenzt.

Die Hilfskammer ist mit einer zweiten Sorte eines ERF ge­ füllt. Ein sogenanntes "Ventil" 46 ist in der Hilfskammer angeordnet und derart ausgelegt, daß es die in dem ring­ förmigen Einsatz 28 ausgebildete Öffnung überspannt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform umfaßt das sogenannte "Ventil" eine Elektrodenanordnung 44, die bei diesem Fall positive und negative (an Masse liegende) Elektrodenkörper 44a und 44b umfaßt, die bezüglich einander auf die in den Fig. 3A und 3B gezeigte Weise angeordnet sind. Die Elektroden steuern die Viskosität des ERF, das in der Hilfskammer 42 enthalten ist.

Das ERF, das in der Hilfskammer 42 enthalten ist, ist derart gewählt, daß es größere Viskositätsänderungen beim Anliegen einer gegebenen Spannung als das ERF erfährt, das die Haupt­ arbeitskammer 20, die Expansionskammer 24 und die diese ver­ bindenden Drosseldurchgänge ausfüllt. Folglich erhält man die Spannungs/Viskositätskennlinien, die in Fig. 5 gezeigt sind. Hierdurch wird erreicht, daß die Viskosität des Fluids in der Hilfskammer immer eine höhere Viskosität als das ERF in den Drosseldurchgängen 30, 32 bei ein und derselben anliegenden Spannung hat. Wie in Fig. 5 beispielsweise gezeigt ist, steigt bei einer Zunahme der Spannung die Viskosität des ERF in den Drosseldurchgängen 30, 32 im wesentlichen mit derselben Rate aber ausgehend von einem niedigeren Wert als in der Hilfskam­ mer 42 an.

Nachstehend wird die Arbeitsweise näher beschrieben.

Die Arbeitsweise der vorstehend angegebenen bevorzugten Aus­ führungsform ist so gewählt, daß ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem ein Zündschalter der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird, im Grundzustand eine Spannung an alle Elektroden an­ gelegt wird.Wenn die Lagerung einer Schwingung ausgesetzt ist, die durch den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine erzeugt wird, bei dem eine Schwingung mit relativ kleiner Amplitude und niedriger Frequenz auftritt, wird über eine nicht näher dargestellte Schaltungsanordnung eine Spannung nur an die Elektroden 44a und 44b angelegt. Unter diesen Bedingungen steigt die Viskosität des ERF in der Hilfskam­ mer 42 schnell bis nahe zu dem Feststoffzustand an, und es wird bewirkt, daß die Hilfskammer sich in sogenannter Wei­ se "klebend" verhält.

Wenn das ERF in der Hilfskammer diesen Zustand einnimmt, wird das elastomere Trennwandflächenstück 40 an jeglicher Durch­ biegung und Biegung gehindert. Als Folge hiervon wird jegli­ che Verminderung der Fluidverdrängung zwischen den Haupt- und Expansionskammer 20, 24, (was in Fig. 6 bei der üblichen Aus­ legung durch das Lecken bewirkt wird) verhindert, und die Effektivität, mit der die Schwingungsenergie in eine Fluid­ bewegung durch die Resonanz der Masse oder der Fluidsäule in den Drosseldurchgängen umgewandelt wird, läßt sich steigern.

Wenn wie in Fig. 4 mit dem Kurventeil (1) dargestellt ist, das Lager Schwingungen ausgesetzt wird, die beim Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine auftreten, bei denen die Frequenz der harmonischen Oberschwingung zweiter Ordnung in dem Bereich von 20 ∼ 30 Hz fällt, erhält man bei dem Lager eine dynamische Federkonstante, die einen niedrigen Wert annimmt und die die Übertragung der Schwingung von der Brennkraftmaschine oder der Antriebseinheit auf das Fahrgestell dämpft. In anderen Wor­ ten bedeutet dies, daß, wenn die Viskosität des ERF in den Drosseldurchgängen 30, 32 infolge des Fehlens einer anliegenden Spannung an den Elektroden 34, 34a und 36, 36a niedrig ist, die Fluidmenge, die durch die Durchgänge hin- und herschwingen kann, ein Maximum annimmt, was zu einer niedrigen dynamischen Feder­ konstante führt.

Wenn die Schwingungsenergie, die auf das Lager einwirkt, eine relativ niedrige Frequenz, aber eine große Amplitude hat, liegt an allen Elektroden eine Spannung an. Unter diesen Bedingungen wird die Viskosität des ERF in der Hilfs­ kammer auf einem hohen Wert gehalten, so daß verhindert wird, daß das als Trennwand dienende elastomere Flächenstück 40 eine Biegung bzw. Durchbiegung erfahren kann und die Viskosi­ tät des ERF in den Drosseldurchgängen 30, 32 steigt auf einen vorbestimmten Wert an.

Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt die Viskosität des ERF in den Drosseldurchgängen 30, 32 kleiner als jene des ERF in der Hilfskammer 42 ist, erzeugen die Drosseldurchgänge einen hohen Strömungswiderstand, so daß die Neigung vorhanden ist, daß das zwischen den Arbeits- und Expansionskammern 20, 24 zu verdrängende Fluid einem hohen Strömungswiderstand ausge­ setzt ist, durch welchen eine starke, zu erzeugende Dämpfungs­ wirkung erreicht wird. Als Folge hiervon haben die dynamische Federkonstante und der Verlustfaktor des Lagers beide er­ höhte Werte, wie dies mit den in gebrochenen Kurventeilen (2) in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn ferner Schwingungen mit einer relativ hohen Schwingungs­ frequenz auftreten, welche Echo- und/oder Beschleunigungsge­ räusche erzeugen, und diese an dem Lager auftreten, liegt an keiner der Elektroden eine Spannung an. Als Folge hiervon neh­ men alle ERF im Lager einen Zustand mit niedriger Viskosität an. Unter diesen Umständen nimmt die Viskosität des ERF in der Hilfskammer ab, so daß das als Trennwand dienende elastomere Flächenstück 40 flexibel wird. Da das "Ventil" nunmehr "offen" ist, können daher Druckänderungen in der Hauptarbeitskammer "abgebaut" werden (indem eine Biegung des flexiblen Flächen­ stücks 40 bewirkt wird) und es wird die Fluidmenge herabge­ setzt, die zwischen den Haupt- und Expansionskammern 20, 24 hin- und hergepumpt werden soll. Wenn beispielsweise ei­ ne Verformung des elastomeren Trennwandflächenstücks 40, der Membrane 48 und des nunmehr dazwischen befindlichen ERF bewirkt wird, können Druckänderungen in der Hauptarbeitskam­ mer zu der Atmosphärenluftkammer 50 übertragen werden.

Das Lager hat daher eine verminderte, dynamische Federkon­ stante in diesem Bereich, wie dies mit dem Linienzug (3) in Fig. 4 verdeutlicht ist.

Die nachstehende Tabelle zeigt die vorstehend beschriebenen Kombinationen der Spannungsbeaufschlagungen der Elektroden.

Tabelle

Zusammenfassend ist die Auslegung nach der Erfindung derart getroffen, daß eine flexible Trennwand, die den Hauptarbeits­ kammern zugewandt ist, und eine Membrane, die auf einer Seite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, einen Raum oder eine Hilfskammer zwischen denselben bilden, die mit einem elektro­ rheopektischen Fluid (ERF) gefüllt ist, das eine Viskosität erreichen kann, die größer als jene des Fluids ist, das zwi­ schen den Haupt- und Expansionskammer hin- und herverdrängt wird. Elektroden, die in Verbindung mit dem ERF in der Hilfs­ kammer eine "Ventil"-Anordnung bilden, ermöglichen, daß die flexible Trennwand wahlweise flexibel oder inflexibel ge­ macht werden kann. Wenn die flexible Trennwand flexibel ge­ macht wird, bewirken Druckänderungen, die in der Hauptar­ beitskammer auftreten, daß die flexible Trennwand, die Mem­ brane und das dazwischen befindliche Fluid so gebogen bzw. bewegt werden, als wenn es sich hierbei um eine Art fluidge­ füllte Membrane handeln würde. Diese Biegung "leitet" in ge­ wissem Maße den Druck der Hauptarbeitskammer ab und setzt die Fluidmenge herab, die unter Durchgang durch die Drosseldurch­ gänge hin- und herverdrängt wird, welche zu der Expansions­ kammer führen.

Wenn das sogenannte "Ventil" dadurch geschlossen wird, daß eine hohe Spannung an die Elektroden in der Hilfskammer angelegt wird, und hierdurch bewirkt wird, daß das darin enthaltene ERF einen hochviskosen Zustand einnimmt, wird eine Biegung bzw. Verformung der flexiblen Trennwand unterbunden und eine Druck­ "ableitung" wird verhindert. Hierdurch nimmt die Fluidmenge ihr Maximum ein, die unter Durchgang durch die Drosseldurch­ gänge bei einer gegebenen Druckänderung in der Hauptarbeits­ kammer hin- und herverdrängt wird.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen ist es möglich, eine Spannung an die Elektroden in den Drosseldurchgängen anzulegen, wodurch man die Viskosität des darin enthaltenen ERF erhöhen kann. Hierdurch läßt sich in starkem Maße der Strömungswiderstand zwischen den Haupt- und Expansionskammern erhöhen, und in Ver­ bindung mit dem geschlossenen "Ventil" wird die Steifigkeit und Dämpfungsfunktion des Lagers verstärkt.

Claims (4)

1. Lagervorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen elastomeren Körper (16), der als Zwischen­ verbindung zwischen ersten und zweiten, starren Verbindungs­ teilen (12, 14) vorgesehen ist,
eine Einrichtung (28), die eine Hauptarbeitskammer (20) bildet, wobei die Hauptarbeitskammer (20) eine Volumen­ änderung erfährt, wenn der elastomere Körper (16) einer Ver­ formung infolge einer Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten, starren Teilen (12, 14) ausgesetzt ist,
eine Einrichtung (28), die eine Expansionskammer (24) begrenzt, wobei die Expansionskammer (24) in Fluidverbindung mit der Hauptarbeitskammer (20) über einen Drosseldurchgang (30, 32) ist, und wobei die Hauptarbeitskammer (20) der Ex­ pansionskammer (24) und der Drosseldurchgang (30, 32) mit einem ersten elektrorheopektischen Fluid (ERF) gefüllt sind, und
eine Membraneinrichtung (22), wobei die Membranein­ richtung umfaßt:
ein flexibles Trennwandteil (18, 40), das der Haupt­ arbeitskammer (20) derart zugewandt ist, daß es den Druckände­ rungen in derselben ausgesetzt ist,
eine Membrane (18), die dem Atmosphärendruck ausge­ setzt ist,
einen Raum (42), der zwischen dem flexiblen Trenn­ wandteil (40) und der Membrane (18) gebildet wird, wobei der Raum (42) hermetisch von der Hauptarbeitskammer (20) abgeteilt ist und mit einem zweiten, elektrorheopektischen Fluid (ERF) gefüllt ist, bei dem eine höhere Viskosität als bei dem ersten elektrorheopektischen Fluid erzeugt werden kann, und
einen ersten Satz von Elektroden (44; 44a, 44b), die in dem Raum (42) angeordnet sind.

2. Brennkraftmaschinenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein zweiter Satz von Elektroden (34, 34a; 36, 36a) vorgesehen ist, die in dem Drosseldurch­ gang (30, 32) angeordnet sind.

3. Lagervorrichtung zum Lagern eines schwingungsfähigen Körpers auf einer Basis, gekennzeichnet durch:
einen elastomeren Körper (16), der betriebsmäßig zwi­ schen dem schwingungsfähigen Körper und der Basis geschaltet ist,
eine Einrichtung (28), die eine Hauptarbeitskammer (20) bildet, wobei die Hauptarbeitskammer eine Volumenän­ derung erfährt, wenn der schwingungsfähige Körper eine Schwingung bezüglich der Basis ausführt,
eine Einrichtung (18, 40), die erste und zweite Hilfs­ kammern (24, 42) bildet, wobei die erste Hilfskammer (24) in Fluidverbindung mit der Hauptarbeitskammer (20) über einen Drosseldurchgang (30, 32) steht, und wobei die Hauptarbeits­ kammer (20), die erste Hilfskammer (24) und der Drosseldurch­ gang (30, 32) mit einem ersten elektrorheopektischen Fluid (ERF) gefüllt sind,
eine erste Elektrodeneinrichtung (34, 34a, 36, 36a) zum Steuern der Viskosität des ersten elektrorheopektischen Fluids in dem Drosseldurchgang (30, 32),
eine Membraneinrichtung (22), die zwischen der Haupt­ arbeitskammer (20) und der zweiten Hilfskammer (42) angeordnet ist, wobei die Membraneinrichtung (18) hermetisch die Haupt­ arbeitskammer (20) und die zweite Hilfskammer (42) vonein­ ander trennt, und wobei die Membraneinrichtung aufweist:
ein flexibles Trennwandteil (40), das eine äußere Fläche hat, die der Hauptarbeitskammer (20) zugewandt ist,
eine Membrane (18), die eine äußere Fläche hat, die dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, wobei die Membrane (18) und das flexible Trennwandteil (40) einen Raum (42) da­ zwischen begrenzen, der mit einem zweiten elektrorheopekti­ schen Fluid (ERF) gefüllt ist, und
eine zweite Elektrodeneinrichtung (44; 44a, 44b), die die Viskosität des zweiten elektrorheopektischen Fluids (ERF) steuert.

4. Schwingungsdämpfungsvorrichtung, gekenn­ zeichnet durch:
ein inneres rohrförmiges Teil (12),
ein äußeres rohrförmiges Teil (14), wobei das äußere rohrförmige Teil koaxial zu dem inneren, rohrförmigen Teil (12) angeordnet ist,
einen elastomeren Körper (16) der zwischen den inneren und äußeren rohrförmigen Teilen (14) angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der elastomere Körper (16) mit Ausnehmun­ gen versehen ist, welche wenigstens teilweise eine Hauptar­ beitskammer (20), eine Luftkammer (S), erste und zweite Hilfs­ kammern (24, 42) und eine erste Membrane (18) begrenzen, wo­ bei die erste Membrane (18) derart ausgelegt ist, daß sie die Luftkammer (S) von der ersten Hilfskammer (24) trennt, wobei die Hauptarbeitskammer (20) und die erste Hilfskammer (24) mit einem ersten elektrorheopektischen Fluid (ERF) ge­ füllt sind, und wobei die Hauptarbeitskammer (20) eine Vo­ lumenänderung erfährt, wenn die inneren und äußeren rohrför­ migen Teile (12, 14) Relativbewegungen zueinander ausführen,
ein im wesentlichen kreisförmiges, starres, elektrisch nichtleitendes Einsatzteil (28), das um den Umfang des ela­ stomeren Teils (16) angeordnet und derart vorgesehen ist, daß es an dem inneren Umfang des äußeren rohrförmigen Teils (14) angrenzt,
eine elastomere Schicht (18), die auf der inneren Um­ fangsfläche des äußeren rohrförmigen Teils (14) angeordnet ist, wobei ein Teil dieser elastomeren Schicht eine zweite Membrane (18) bildet, die der zweiten Hilfskammer (42) zuge­ wandt ist,
Drosseldurchgangseinrichtungen (30, 32), die in dem Einsatzteil (28) zur Herstellung einer Fluidverbindung zwi­ schen der Hauptarbeitskammer (20) und der ersten Hilfskammer (24) ausgebildet ist,
ein flexibles Trennwandteil (40), das hermetisch die Hauptarbeitskammer (20) von der zweiten Hilfskammer (42) ab­ teilt, wobei die zweite Hilfskammer mit einem zweiten elek­ trorheopektischen Fluid (ERF) gefüllt ist,
eine erste Elektrodeneinrichtung (34, 34a; 36, 36a), die in dem Drosseldurchgang (30, 32) angeordnet ist, und eine zweite Elektrodeneinrichtung (44; 44a, 44b), die in der zweiten Hilfskammer (42) angeordnet ist.