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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die eine gute Schwingungsdämpfungsfähigkeit entwickeln kann,
wenn sie bei einem Aufhängungselement für Automobile und dergleichen
angewandt wird.
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Im allgemeinen ist ein Stoßdämpfer vom Einrohrtyp oder Doppelrohrtyp
gut bekannt als herkömmliche Vorrichtung, die eine
Schwingungsdämpfungsfähigkeit entwickelt, wenn sie bei einem Aufhängungselement für ein
Automobil angewandt wird.
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Bei einem solchen Stoßdämpfer sind ein unkomprimierbares Öl und ein
Hochdruckgas in dem Inneren einer zylindrischen Struktur eingeschlossen,
die einen Kolben und einen Zylinder aufweist. Die Dämpfung der Schwingungen
durch diesen Stoßdämpfer wird dadurch erreicht, daß das unkomprimierbare
Öl infolge der relativen Bewegung zwischen dem Kolben und dem Zylinder
durch ein in dem Kolben gebildetes Verbindungsloch fließt.
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Das Hochdruckgas (15-30 kg/cm²), das bewirkt, daß die Annäherung der
Kolbenstange gewährleistet wird, wird jedoch mit einem freien Kolben als
Trennwand zusätzlich zu dem unkomprimierbaren Öl in das Innere des
zylindrischen Körpers eingefüllt, so daß es erforderlich ist, die Reibung
des freien Kolbens zum Füllen mit dem Hochdruckgas ziemlich groß zu machen,
und folglich kann die stoßfreie Bewegung des freien Kolbens bei Einwirkung
einer kleinen äußeren Kraft nicht sichergestellt werden. Daher ergibt sich
bei einem solchen Stoßdämpfer das Problem, daß eine schwache
Hochfrequenzschwingung nicht wirksam absorbiert werden kann.
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Zum vollständigen Füllen mit unkomprimierbarem Öl kommt bei dem
Stoßdämpfer der freie Kolben infolge der großen Reibung in Gleitkontakt mit
dem Zylinder, und auch die Kolbenstange kommt infolge der großen Reibung
in Gleitkontakt mit der Stirnfläche des Zylinders, so daß dann, wenn die
auf den Stoßdämpfer übertragene Kraft diese Reibungskräfte nicht
übersteigt, die Schwingungsdämpfungsfähigkeit nicht wirksam entwickelt
werden kann.
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Daher ist es ein Ziel der Erfindung, die obenerwähnten Probleme der
herkömmlichen Technik in vorteilhafter Weise zu lösen, und eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung zu verwirklichen, die schwache
Hochfrequenzschwingungen sehr wirksam absorbieren kann, und selbst, wenn
die übertragene Schwingung klein ist, eine ausreichende
Schwingungsdämpfungsfähigkeit entwickeln kann.
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Außerdem wird auf die Patente DE-A-3436664, JP-A-55.112440, und
GB-A-1282568 hingewiesen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung verwirklicht, mit zwei zylindrischen,
flexiblen Membranelementen, von denen jedes einen nach innen umgebogenen
Bereich hat, zwei Stirnplatten, von denen jede an einem Ende mit einem
Endbereich von jedem der Membranelemente verbunden ist, einem
Durchgangsbegrenzungselement, das zwischen den Stirnplatten angeordnet ist,
und in jedem seiner Endbereiche mit einem gegenüberliegenden Endbereich von
jedem der Membranelemente verbunden ist, um eine geschlossene Kammer zu
bilden, und zwar auf eine solche Weise, daß die umgebogenen Bereiche beider
Membranelemente einander gegenüberliegen, einem starren Element, das beide
Stirnplatten miteinander verbindet, und in der geschlossenen Kammer
angeordnet ist, wobei es durch das Durchgangsbegrenzungselement
hindurchgeht, einem elektrorheologischen Fluid, das in die geschlossene
Kammer eingefüllt ist, und zwei Befestigungselementen, die auf den Seiten
des Durchgangsbegrenzungselements und der Stirnplatten angeordnet sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung verwirklicht, mit zwei zylindrischen,
flexiblen Membranelementen, von denen jedes einen nach innen umgebogenen
Bereich hat, zwei Stirnplatten, von denen jede an einem Ende mit einem
Endbereich von jedem der Membranelemente verbunden ist, einem
Durchgangsbegrenzungselement, das in jedem seiner Endbereiche mit einem
gegenüberliegenden Endbereich von jedem der Membranelemente verbunden ist,
um eine geschlossene Kammer zu bilden, und zwar auf eine solche Weise, daß
die umgebogenen Bereiche beider Membranelemente einander gegenüberliegen,
einem starren Element, das beide Stirnplatten miteinander verbindet, und
innerhalb der geschlossenen Kammer angeordnet ist, einem
elektrorheologischen Fluid, das in die geschlossene Kammer eingefüllt ist,
Elektroden, die auf dem Durchgangsbegrenzungselement in der geschlossenen
Kammer angeordnet sind und mit dem elektrorheologischen Fluid Kontakt
haben, und zwei Befestigungselementen, die auf den Seiten des
Durchgangsbegrenzungselements und der Stirnplatten angeordnet sind.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist mindestens eine Elektrode
vorzugsweise mit der Erde verbunden, und mindestens eine andere Elektrode
über einen Anschlußdraht vorzugsweise mit einer Gleichstromquelle
verbunden.
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Eine Gleitführung zum Führen des starren Elements in seiner axialen
Richtung kann in dem Durchgangsbegrenzungselement angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung verwirklicht, mit zwei zylindrischen,
flexiblen Membranelementen, von denen jedes einen nach innen umgebogenen
Bereich hat, zwei Stirnplatten, von denen jede an einem Ende mit einem
Endbereich von jedem der Membranelemente verbunden ist, einem
Durchgangsbegrenzungselement, das in jedem seiner Endbereiche mit einem
gegenüberliegenden Endbereich von jedem der Membranelemente verbunden ist,
um eine geschlossene Kammer zu bilden, und zwar auf eine solche Weise, daß
die umgebogenen Bereiche beider Membranelemente einander gegenüberliegen,
einem starren Element, das beide Stirnplatten miteinander verbindet, und
innerhalb der geschlossenen Kammer angeordnet ist, einem
elektrorheologischen Fluid, das in die geschlossene Kammer eingefüllt ist, wobei
das starre Element über einen Anschlußdraht mit einer Gleichstromquelle
verbunden ist, und das Durchgangsbegrenzungselement mit der Erde verbunden
ist, und zwei Befestigungselementen, die auf der Seite des
Durchgangsbegrenzungselements und der Seite der Stirnplatten angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nun nur mittels eines Beispiels weiter
beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die
Folgendes darstellen:
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die Figuren 1 bis 5 sind schematische Schnittansichten verschiedener
Ausführungsformen der Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung;
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die Figur 6 ist eine schematische Schnittansicht einer
Ausführungsform der Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung; und
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die Figuren 7a bis 7e sind Querschnittansichten verschiedener
Ausführungsformen einer Elektrodenanordnung.
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Wenn bei der Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung Schwingungen auf die an einem Fahrzeug oder dergleichen
befestigte Stirnplatte übertragen werden, und diese Schwingungen schwache
Hochfrequenzschwingungen sind, kann die geringe Volumenänderung innerhalb
von jedem der zylindrischen, flexiblen Membranelemente in genügender Weise
absorbiert werden, bei einem kleinen Verformungswiderstand, der auf der
Verformung, insbesondere der für das zylindrische, flexible Membranelement
charakteristischen elastischen Verformung basiert, so daß diese Vorrichtung
schwache Hochfrequenzschwingungen sehr wirksam von den Elementen isolieren
kann, die auf der Seite des begrenzten Durchgangs gelegen sind.
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Wenn die übertragene Schwingung eine relativ große Amplitude hat,
kann das starre Element, das beide Stirnplatten miteinander verbindet,
unabhängig davon, ob es außerhalb oder innerhalb der geschlossenen Kammer
angeordnet ist, bei einem genügend kleinen Verschiebungswiderstand durch
eine relativ kleine äußere Kraft wirksam verschoben werden. Durch eine
solche Verschiebung des starren Elements wird der innere Druck in einem der
flexiblen Membranelemente vermindert, während der innere Druck in dem
anderen flexiblen Membranelement um einen Betrag erhöht wird, der dem
verminderten Betrag in dem ersten flexiblen Membranelement entspricht. Dies
hat zur Folge, daß das elektrorheologische Fluid als eingefülltes Fluid
durch das Durchgangsbegrenzungselement, insbesondere den darin gebildeten,
begrenzten Durchgang, von der Hochdruckseite nach der Niederdruckseite
fließt, so daß unabhängig von der Größe der Schwingungskraft immer eine
beachtliche Schwingungsdämpfung erhalten wird.
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Da die umgebogenen Bereiche der zylindrischen, flexiblen
Membranelemente so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen, kann
die akzeptable relative Verschiebung zwischen dem
Durchgangsbegrenzungselement und dem starren Element groß genug gemacht werden, und der
begrenzte Durchgang lang gemacht werden, verglichen mit dem Fall, daß diese
umgebogenen Bereiche getrennt voneinander angeordnet sind (wie z.B. bei der
Struktur, die in dem ausgelegten japanischen Patent Nr. 60-81529
beschrieben ist), so daß die Entwicklung einer ausgezeichneten
Schwingungsdämpfungsfähigkeit sichergestellt werden kann.
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Wenn das elektrorheologische Fluid als eingefülltes Fluid verwendet
wird, und Elektroden, die mit dem elektrorheologischen Fluid Kontakt haben,
auf dem Durchgangsbegrenzungselement angeordnet werden, kann die Viskosität
des elektrorheologischen Fluids, und folglich der Fließwiderstand durch den
begrenzten Durchgang entsprechend der an die Elektrode angelegten Spannung
variiert werden, so daß die Schwingungsdämpfungskraft entsprechend der
Frequenz und der Amplitude der übertragenen Schwingung durch Einstellen der
angelegten Spannung in geeigneter Weise geändert werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist es daher unnötig, mechanische
Betätigungsmechanismen in einem Kolben und einer Kolbenstange unterzubringen wie bei
dem herkömmlichen Stoßdämpfer, der eine variable Dämpfungskraft aufweist,
so daß die Struktur der Vorrichtung wesentlich vereinfacht werden kann, und
die Miniaturisierung der Vorrichtung verwirklicht werden kann, und die
Kosten gesenkt werden können.
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Wenn Flüssigkeit in die geschlossene Kammer eingefüllt wird, ist es
erforderlich, das Verhältnis von Volumenänderung zu Verschiebung in der
oberen und der unteren geschlossenen Kammer durch Verwendung der gleichen
zylindrischen, flexiblen Membranelemente gleich groß zu machen.
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Bei der obigen Struktur wird zum Beispiel die Volumenänderung in der
oberen geschlossenen Kammer über den begrenzten Durchgang durch die untere
geschlossene Kammer absorbiert. Wenn das Verhältnis von Volumenänderung zu
Verschiebung bei der oberen geschlossenen Kammer größer als bei der unteren
geschlossenen Kammer ist, wird jedoch, da die eingefüllte Flüssigkeit
unkomprimierbar ist, das obere zylindrische, flexible Membranelement
infolge der Volumendifferenz zwischen der oberen und der unteren
geschlossenen Kammer gezwungenermaßen expandiert, so daß die Federkonstante
erhöht wird, und folglich Schwingungen leicht übertragen werden können, und
in dem schlimmsten Fall das zylindrische, flexible Membranelement ein Loch
bekommt.
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Wenn Gas als Fluid eingefüllt wird, sollte vorzugsweise das gleiche
zylindrische, flexible Membranelement verwendet werden. Da das Gas
komprimierbar ist, ist es akzeptabel, wenn das Verhältnis von
Volumenänderung zu Verschiebung bei der oberen und der unteren geschlossenen
Kammer ein wenig verschieden ist. Wenn zum Beispiel der wirksame
Durchmesser von einem der zylindrischen, flexiblen Membranelemente größer
als derjenige des anderen Elements ist, ist die Druckaufnahmefläche
gegenüber dem Luftdruck bei den beiden Elementen verschieden, so daß die
Vorrichtung eine Last tragen kann, die dem Produkt aus der
Druckaufnahmeflächen-Differenz und dem Luftdruck entspricht, und die
Funktionen einer Luftfeder und eines Stoßdämpfers entwickeln kann.
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Wenn Schwingungen nach der Seite des Durchgangsbegrenzungselements
übertragen werden, wird die gleiche Wirkung der obigen
Schwingungsdämpfungsvorrichtung wie in dem Fall der Übertragung von Schwingungen nach
der Seite der Stirnplatte entwickelt.
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Wenn bei der obigen Vorrichtung das starre Element, das die
Stirnplatten miteinander verbindet, so angeordnet ist, daß es in der
geschlossenen Kammer durch das Durchgangsbegrenzungselement hindurchgeht,
und eine Gleitführung in dem Durchgangsbegrenzungselement angeordnet ist,
kann eine genügende Steifigkeit gegen eine quer zu der axialen Linie des
Durchgangsbegrenzungselements gerichtete, äußere Kraft entwickelt werden,
und außerdem ein vorzeitiger Bruch des umgebogenen Bereichs des flexiblen
Membranelements infolge des äußerst kleinen Krümmungsradius wirksam
verhindert werden.
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In diesem Fall ist nicht erforderlich, daß die innerhalb der
geschlossenen Kammer angeordnete Gleitführung das eingefüllte Fluid
abdichtet, so daß der Gleitwiderstand des starren Elements gegenüber dem
Gleitelement genügend klein gemacht werden kann, und folglich die
Schwingungsdämpfungsfähigkeit selbst gegenüber einer relativ kleinen Kraft
wirksam entwickelt werden kann.
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Bei der Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der
Erfindung können schwache Hochfrequenzschwingungen durch die Verformung des
zylindrischen, flexiblen Membranelements wirksam absorbiert werden, und
auch Schwingungen, die eine kleine Schwingungserregungskraft haben, können
infolge des kleinen Verschiebungswiderstandes des starren Elements, das die
Stirnplatten miteinander verbindet, genügend gedämpft werden.
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Weiterhin kann die Schwingungsdämpfungsfähigkeit auf der Basis des
Fließens des elektrorheologischen Fluids als eingefülltes Fluid durch das
Durchgangsbegrenzungselement entwickelt werden. In diesem Fall kann die
Schwingungsdämpfungskraft durch Einstellen der an die Elektrode angelegten
Spannung sehr einfach und rasch in einen vorgegebenen Wert geändert werden.
Selbst bei dieser Vorrichtung ist es daher nicht erforderlich, mechanische
Betätigungsmechanismen, wie einen Motor, eine Gleitplatte und dergleichen
in einer Kolbenstange und einem Kolben unterzubringen wie bei dem
herkömmlichen Stoßdämpfer, der eine variable Dämpfungskraft aufweist, so
daß die Struktur der Vorrichtung vereinfacht werden kann, und auch die
Miniaturisierung der Vorrichtung kann verwirklicht werden, und die Kosten
können gesenkt werden.
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Gemäß den Schwingungsdämpfungsvorrichtungen der Erfindung können
schwache Hochfrequenzschwingungen genügend absorbiert werden, und auch
Schwingungen, die eine kleine Schwingungserregungskraft haben, können
wirksam gedämpft werden. Wenn das elektrorheologische Fluid als
eingefülltes Fluid verwendet wird, kann weiterhin die vorgegebene
Schwingungsdämpfungskraft zuverlässig erhalten werden, wenn die an die
Elektrode angelegte Spannung eingestellt wird. Außerdem kann die
Vorrichtung vereinfacht und miniaturisiert werden, und die Kosten können
gesenkt werden.
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Die Figur 1 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der
Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung,
wobei die Kennziffern 1 und 2 zylindrische, flexible Membranelemente
bezeichnen.
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Ein Endbereich von jedem dieser zylindrischen, flexiblen
Membranelemente 1 und 2 ist mit dem entsprechenden Endbereich eines
Durchgangsbegrenzungselements 3, das als Ganzes im wesentlichen zylindrisch
ist, luftdicht oder flüssigkeitsdicht verbunden, während die anderen
Endbereiche dieser Membranelemente 1 und 2 mit den entsprechenden
Stirnplatten 4 bzw. 5 luftdicht oder flüssigkeitsdicht verbunden sind,
wodurch eine geschlossene Kammer 6 auf eine solche Weise gebildet wird, daß
die umgebogenen Bereiche 1a und 2a der Membranelemente 1 und 2 einander
gegenüberliegen. Die Stirnplatten 4 und 5 sind innerhalb der geschlossenen
Kammer 6 durch ein starres Element 7 miteinander verbunden.
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In die geschlossene Kammer 6 ist ein Fluid 8 eingefüllt, das ein
elektrorheologisches Fluid ist. Das Fluid 8 ist in das Innere von jedem
dieser Membranelemente 1 und 2, und in einen begrenzten Durchgang 9 von
vorgegebenem Durchmesser eingefüllt, wobei dieser begrenzte Durchgang 9 im
wesentlichen über die volle Länge des Durchgangsbegrenzungselements 3
gebildet ist. Weiterhin sind Befestigungselemente 11 und 12 auf der
Stirnplatte 4 bzw. dem Durchgangsbegrenzungselement 3 angeordnet.
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Das auf der Stirnplatte 4 angeordnete Befestigungselement 11 ist mit
dem starren Element 7 integral verbunden und hat die Form eines
Gewindebolzens, der über eine Gummimuffe zum Beispiel mit einem
Aufbaurahmen eines Fahrzeugs verbunden werden kann. Andererseits weist das
auf dem Durchgangsbegrenzungselement 3 angeordnete Befestigungselement 12
ein an einem äußeren Flansch des Durchgangsbegrenzungselements 3
befestigtes, becherähnliches Element 12a, und einen Ösenhaken 12b auf,
wobei dieser Ösenhaken auf der äußeren Bodenfläche des becherähnlichen
Elements 12a angeordnet ist, das über den Ösenhaken 12b zum Beispiel mit
einem unteren Arm des Fahrzeugs verbunden werden kann.
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Wenn ein elektrorheologisches Fluid als das in die geschlossene
Kammer 6 eingefüllte Fluid 8 verwendet wird, werden Elektroden, die mit dem
Fluid Kontakt haben, auf der peripheren Wand des begrenzten Durchgangs 9
angeordnet, um die an die Elektrode angelegte Spannung einzustellen.
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Bei der Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit der obigen Struktur ist
eine Gleitführung 13 zum Führen des starren Elements 7 in der axialen
Richtung innerhalb des Durchgangsbegrenzungselements 3 vorzugsweise in dem
Durchgangsbegrenzungselement 3 angeordnet, und zwar bei der wiedergegebenen
Ausführungsform insbesondere in dem oberen und dem unteren Endbereich
dieses Durchgangsbegrenzungselements 3. Außerdem hat jedes dieser
Gleitelemente 13 ein Durchgangsloch 13a, dessen Querschnittsfläche größer
als die wirksame Querschnittsfläche des begrenzten Durchgangs 9 ist.
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Wenn bei der obigen Schwingungsdämpfungsvorrichtung schwache
Hochfrequenzschwingungen auf der Seite der Stirnplatte oder des
Durchgangsbegrenzungselements einwirken, werden die zylindrischen,
flexiblen Membranelemente 1 und 2 verformt, um die Volumenänderung
innerhalb der Membranelemente aufzunehmen, wodurch die Übertragung von
schwachen Hochfrequenzschwingungen nach der anderen Seite wirksam
verhindert werden kann.
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Weiterhin macht die innerhalb der geschlossenen Kammer angeordnete
Gleitführung 13 das Gleiten des starren Elements 7 stoßfrei, und sie
bewirkt, daß eine quer zu der axialen Linie des starren Elements 7
gerichtete äußeren Kraft wirksam aufgenommen wird, und es ist nicht
erforderlich, über die Abdichtbarkeit des eingefüllten Fluids 8
nachzudenken, so daß die Reibung des starren Elements 7 gegenüber der
Gleitführung 13 klein genug gemacht werden kann, und folglich das starre
Element 7 selbst bei einer kleinen äußeren Kraft wirksam verschoben werden
kann, um eine ausgezeichnete Schwingungsdämpfungsfähigkeit auf der Basis
des Fließens des eingefüllten Fluids 8 durch den begrenzten Durchgang 9 zu
entwickeln.
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Bei der obigen Vorrichtung sind die umgebogenen Bereiche 1a und 2a
der zylindrischen, flexiblen Membranelemente 1 und 2 so angeordnet, daß sie
einander gegenüberliegen, so daß eine akzeptable relative Verschiebung
zwischen dem Durchgangsbegrenzungselement 3 und dem starren Element 7
weitgehend sichergestellt werden kann, und auch die Länge des begrenzten
Durchgangs groß genug gemacht werden kann, wodurch die
Schwingungsdämpfungsfähigkeit wesentlich verbessert werden kann.
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Der von dem starren Element 7 und der Gleitführung 13 gebildete
Gleitmechanismus besteht aus einem Material, das eine niedrige Reibung,
eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Abnutzungsfestigkeit hat.
In dem Fall der Verwendung des elektrorheologischen Fluids als eingefülltes
Fluid 8 besteht die Gleitführung 13 vorzugsweise aus einem Material , das
in Verbindung mit dem Material des Durchgangsbegrenzungselements 3
isolierende Eigenschaften hat, um das Auftreten einer anormalen Entladung
zwischen Anode und Kathode zu verhindern, oder die Gleitführung 13 ist
vorzugsweise isolierend gegenüber dem Durchgangsbegrenzungselement 3.
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Die Figur 2 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform, die
eine Kombination aus im wesentlichen der gleichen Vorrichtung wie in der
Figur 1 und einer Luftfeder aufweist. In diesem Fall ist eine äußere
Manschette 14 auf der Seite der Stirnplatte 4 befestigt, während das an dem
Durchgangsbegrenzungselement 3 befestigte, becherähnliche Element 12a als
innere Manschette dient, und mit der äußeren Manschette 14 über eine
flexible Manschette 15 luftdicht verbunden ist, und außerdem sind mehrere
Durchgangslöcher, die das Innere der äußeren Manschette mit dem Inneren der
inneren Manschette verbinden, in dem äußeren Flansch des
Durchgangsbegrenzungselements 3 gebildet, um eine Luftfeder zu definieren.
Andererseits ist die Gleitführung 13 der Schwingungsdämpfungsvorrichtung
an dem oberen bzw. dem unteren Endbereich des Durchgangsbegrenzungselements
3 durch eine Schraubverbindung befestigt, und mehrere Durchgangslöcher 3a,
die in einer zu dem starren Element 7 senkrechten Richtung angeordnet sind,
sind in dem Durchgangsbegrenzungselement 3 bei einer an die Gleitführung
13 angrenzenden Position gebildet.
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Die Vorrichtung, die eine solche Kombination aufweist, kann so, wie
sie ist, bei der Aufhängung für ein Automobil angewandt werden. Mit einer
solchen Schwingungsdämpfungsvorrichtung können die gleiche Wirkung und der
gleiche Effekt wie bei der obenerwähnten Vorrichtung erreicht werden.
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Die Figur 3 gibt eine modifizierte Ausführungsform der in der Figur
2 dargestellten Vorrichtung wieder, wobei die Gleitführung 13 mittels eines
allgemein verwendeten Gleitlagers oder Wälzlagers verwirklicht ist, und an
jedem Endbereich des Durchgangsbegrenzungselements 3 durch einen Sprengring
16 befestigt ist, so daß sie nicht aus dem Durchgangsbegrenzungselement 3
herausgleiten kann. Die Figur 4 gibt eine Ausführungsform wieder, bei der
die Gleitführung 13 an dem Durchgangsbegrenzungselement 3 bei einer
Position befestigt ist, die der Position der Befestigung des zylindrischen,
flexiblen Membranelements 1, 2 an dem Element 3 durch Festklemmen
entspricht, wodurch der Hub der Stirnplatte 4, 5 groß gemacht wird.
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In der Figur 4a ist eine Auflage 3b für die Gleitführung durch
Schweißen mit einem Körperbereich des Durchgangsbegrenzungselements 3
verbunden, und die Gleitführung 3 ist durch einen Sprengring 16 an der
Auflage 3b befestigt, während mehrere Durchgangslöcher 3c in der Auflage
3b gebildet sind, die sich in der axialen Richtung des starren Elements 7
erstrecken. In der Figur 4b ist die Gleitführung 13 durch den Sprengring
16 an der Innenseite eines vergrößerten Bereichs befestigt, der in dem
Endbereich des Durchgangsbegrenzungselements 3 gebildet ist.
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Bei der Ausführungsform der Figur 5 besteht das
Durchgangsbegrenzungselement 3 aus einem inneren und äußeren, doppelten zylindrischen
Element 3d und 3e, die aneinander befestigt sind, wobei der begrenzte
Durchgang 9 von dem inneren zylindrischen Element 3d gebildet wird, das bei
seinem äußeren Flansch an dem becherähnlichen Element 12a befestigt ist,
und jedes der zylindrischen, flexiblen Membranelemente 1 und 2 mit dem
entsprechenden Endbereich des äußeren zylindrischen Elements 3e verbunden
ist.
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Selbst bei diesen Ausführungsformen führt das Gleitelement 13 das
starre Element 7 bei seiner Gleitbewegung bei niedriger Reibung wie bei der
Ausführungsform der Figur 1, und gleichzeitig gibt es der Vorrichtung eine
genügende Steifigkeit gegenüber einer quer zu der axialen Linie des starren
Elements 7 gerichteten, äußeren Kraft, und weiter kann es dazu beitragen,
einen vorzeitigen Bruch der umgebogenen Bereiche 1a, 2a bei den
zylindrischen, flexiblen Membranelementen 1, 2 infolge des äußerst kleinen
Krümmungsradius wirksam zu verhindern.
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Die Figur 6 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der
Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung,
wobei gleiche Teile wie in den Figuren 1 bis 5 mit den gleichen Kennziffern
bezeichnet sind.
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Jeder Endbereich der zylindrischen, flexiblen Membranelemente 1, 2
ist mit dem entsprechenden Endbereich des Durchgangsbegrenzungselements 3,
das als Ganzes im wesentlichen zylindrisch ist, flüssigkeitsdicht
verbunden, und der andere Endbereich von jedem der Elemente 1, 2 ist mit
jeder der entsprechenden Stirnplatten 4, 5 flüssigkeitsdicht verbunden, um
eine geschlossene Kammer 6 zu bilden. Die Stirnplatten 4, 5 sind innerhalb
der geschlossenen Kammer 6 durch das starre Element 7 miteinander
verbunden. Ein elektrorheologisches Fluid wird als ein in die geschlossene
Kammer 6 eingefülltes Fluid 8 verwendet, während Elektroden 10, die mit dem
elektrorheologischen Fluid Kontakt haben, auf dem
Durchgangsbegrenzungselement 3, und folglich auf der peripheren Wand des begrenzten Durchgangs
9 angeordnet sind, wobei dieser begrenzte Durchgang in dem zentralen
Bereich des Elements 3 in der Längsrichtung dieses Elements innerhalb der
geschlossenen Kammer 6 gebildet ist. Weiterhin sind die
Befestigungselemente 11, 12 an der Stirnplatte 4 bzw. dem Durchgangsbegrenzungselement
3 auf die gleiche Weise wie bei der obenerwähnten Ausführungsform
befestigt.
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Natürlich kann eine solche Schwingungsdämpfungsvorrichtung schwache
Hochfrequenzschwingungen bei Verformung der zylindrischen, flexiblen
Membranelemente 1, 2 wirksam absorbieren, und Schwingungen mit großer
Amplitude bei einem niedrigen Verschiebungswiderstand des starren Elements
7 wirksam dämpfen.
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Wenn bei Verwendung dieser Vorrichtung Schwingungen entweder auf die
Stirnplatte oder das Durchlaßbegrenzungselement übertragen werden, zum
Beispiel auf die Stirnplatte, dann nimmt infolge der Wirkung des
stabähnlichen, starren Elements 7 der innere Druck in einem der flexiblen
Membranelemente zu, und der innere Druck in dem anderen flexiblen
Membranelement um einen Betrag ab, der der Zunahme des inneren Drucks
entspricht, wodurch das elektrorheologische Fluid von der Hochdruckseite
über den begrenzten Durchgang 9 nach der Niederdruckseite fließt, und
folglich die Schwingungsdämpfungskraft entsprechend dem Fließwiderstand des
elektrorheologischen Fluids beim Fließen durch den begrenzten Durchgang 9
erzeugt wird.
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Wenn bei der Entwicklung einer solchen Dämpfungsfähigkeit das
becherähnliche Element 12a dieser Vorrichtung mit einem Loch 12c versehen
ist, wie in der Figur 6 gezeigt ist, strömt Luft durch das Loch 12c
entsprechend der Zunahme oder Abnahme des Volumens in dem zylindrischen,
flexiblen Membranelement 2, so daß der innere Druck in dem becherähnlichen
Element 12a die Schwingungsdämpfungsfähigkeit nicht beeinflußt.
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Wenn beabsichtigt ist, die Schwingungsdämpfungsfähigkeit entsprechend
der Schwingungsfrequenz, der Schwingungsamplitude oder dergleichen zu
erhöhen, wird eine der Elektroden mit der Erde verbunden, und an die andere
Elektrode 10, die über einen Anschlußdraht 17 mit einer Gleichstromquelle
verbunden wird, wird eine Spannung angelegt, wodurch die Viskosität des
elektrorheologischen Fluids und folglich der Fließwiderstand des
elektrorheologischen Fluids erhöht wird, und somit die Erhöhung der
Schwingungsdämpfungskraft erreicht wird.
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Bei der wiedergegebenen Ausführungsform kann anstelle der
Gleichstromquelle eine Wechselstromquelle verwendet werden. In diesem Fall
kann ebenfalls eine Erhöhung der Schwingungsdämpfungskraft erreicht werden.
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Die Figuren 7a bis 7e geben verschiedene Elektrodenanordnungen
wieder. Die Figuren 7a und 7b geben den gleichen Fall wie in der Figur 6
wieder, wo eine der Elektroden mit der Erde verbunden ist, und die andere
Elektrode über den Anschlußdraht 17 mit der Gleichstromquelle verbunden
ist.
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Gemäß diesen Ausführungsformen kann die Elektrodenanordnung
vereinfacht werden. Insbesondere kann bei der Ausführungsform der Figur 7b
ein Plattenmaterial zugeschnitten werden, um die Elektrode zu
verwirklichen.
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In der Figur 7c ist das starre Element 7 über den Anschlußdraht 17
mit der Gleichstromquelle verbunden, während das
Durchgangsbegrenzungselement 3 über das Befestigungselement 12 mit der Erde verbunden ist. Bei
dieser Ausführungsform kann die Spannung an das elektrorheologische Fluid
angelegt werden, ohne daß spezielle Elektroden vorgesehen werden.
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In den Figuren 7d und 7e sind zwei Paare einander gegenüberliegender
Elektrodenplatten auf der peripheren Wand des begrenzten Durchgangs
angeordnet, um die Elektroden 10 zu bilden, bei denen zwei
Elektrodenplatten über getrennte Anschlußdrähte 17 mit der Gleichstromquelle
verbunden sind, und die anderen zwei Elektrodenplatten mit der Erde
verbunden sind.
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Bei den letzteren Ausführungsformen kann die
Schwingungsdämpfungskraft in mehreren Stufen eingestellt werden, wenn die Spannung unabhängig
an jedes Elektrodenplatten-Paar angelegt wird, ohne die angelegte Spannung
zu ändern. Die Anzahl dieser Einstellstufen kann, wenn erforderlich, erhöht
werden, wenn drei oder mehr Elektrodenplatten-Paare angeordnet werden.
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Wie oben erwähnt wurde, können gemäß der Erfindung nicht nur schwache
Hochfrequenzschwingungen absorbiert werden, sondern auch Schwingungen
unabhängig von der Größe der Schwingungserregungskraft genügend gedämpft
werden. Weiterhin kann die Schwingungsdämpfungskraft immer stabil
entwickelt werden, und wenn erforderlich geändert werden. Außerdem ist die
Struktur der Vorrichtung einfach, und die Vorrichtung kann als
Aufhängungsvorrichtung miniaturisiert werden, und auch die Kosten können
gesenkt werden.