KR910004981B1 - 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대 - Google Patents

동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대
제1도는 본 발명에 따른 설치대의 사시도.
제2도는 설치대 확대 수직 단면도.
제3도는 제2도의 3-3선 단면도.
제4도는 설치대의 밸브수단의 하나의 부분 확대도.
제5도 및 제6도는 여기 주파수에 대한 설치대의 동적 스티프니스의 예시도.
제7도는 차량 및 제어부재와 관련된 설치대의 개략도.
제8도는 다른 설치대 구조의 단면도.
제9도는 제8도의 9-9선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 59 : 설치대 12 : 중앙부재
14 : 상측부재 15 : 나사구멍
16 : 합성 고무부재 17 : 브래킷
18, 28 : 유체 체임버 20 : 단부캡 부재
21 : 배출구멍 22 : 격막부재
24, 26 : 플랜지 29, 31 : 구멍
30, 32a, 32b, 32c, 32d : 관성트랙통로 34a, 34b : 전이통로
36a, 36b, 36c, 36d : 밸브수단 40 : 전극
42 : 호울더 44 : 쐐기형 부재
60, 62, 64, 66, 68 : 회전격막 70, 72, 74, 76, 78 : 체임버
본 발명의 설치대에 동적 스티프니스(DYNAMIC STFFNESS)의 특성을 현저하게 변화시키는 특정 여기주파수에 효과적인 관성력을 발생하는 수압 유체를 이용하는 유형의 진동감쇠 설치대 또는 이와 유사한 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 전기 유동성 유체를 포함하며 그와같은 유체에 고전압 전계를 가함으로써 동조 가능한 상술한 유형의 설치대에 관한 것이다.
수압 제동기 형태의 유체 설치대는 충격 또는 진동을 감소시키기 위하여 차량등에 오랫동안 사용되어 왔다.
전형적인 수압 제동기는 설치대의 여기중에 수압 유체가 통과하는 상호 연결된 가변용적 체임버를 갖고 있다. 체임버 사이로 유동하는 유체의 처항은 설치대에 가해지는 진동이나 이와 유사한 힘에 대항하여 이를 감소시킨다. 설치대에 의하여 발생되는 점성 제동력은 특히 수압 유체의 점성 및 유체가 통과하는 오리피스에 의하여 체임버 사이의 유동이 저지되거나 방해되는 정도에 비례한다. 따라서, 비교적 높은 점성의 수압유체의 사용이 많은 점성 유체 제동기에서 바람직하다.
최근 수년간 점증적으로 받아들여온 새로운 유형의 유체 설치대는 진동력의 바람직한 감쇠를 달성하거나 증진시키기 위하여 유체 관성력을 이용하고 있다. 전형적으로 유체 관성형의 설치대의 여기 주파수에 대한 동적 스티프니스의 관계를 도표로 표시하면 노치형 부분이 있고, 그 지점에서 설치대의 동적 스티프니스는 크게 감소되어 정적 스티프니스보다 상당히 적어질 수 있으며, 그 다음에 큰 동적 스티프니스의 피이크가 계속된다. 설치대는 특정한 진동문제가 존재하는 특징 여기 주파수에서 상술한 동적 스티프니스의 급격한 변화를 야기시키도록 설계되어 있다. 예컨대 특정 엔진 속도에서 발생되는 엔진 점화진동이 자동차 프레임에 전달되는 결과로 자동차내에서 발생하는 불쾌한 저음의 소음은 상술한 진동의 주파수에서 최소 스티프니스의 노차를 갖도록 특별히 설계된 관성형 엔진 설치대의 사용에 의하여 실질적으로 제거될 수 있다.
정적 설치대의 동조는 단지 하나의 특정 주파수에서 발생하는 성가신 진동을 감쇠시키는데는 만족스럽지만, 차량의 저음의 소음을 발생시키는 것과 같은 진동 문제가 다수의 현저히 상이한 엔진속도 및 설치대의 여기 주파수에서 일어날 수도 있다. 이와같은 상황에서 설치대가 동적으로 동조 가능함으로써 설치대가 매우 낮은 동적 스티프니스를 갖는 주파수의 작동중에 선택적으로 변화가 가능하도록 하는 것이 지극히 바람직하다. 동적 스티프니스의 감소가 일어나는 주파수는 특히 설치대의 가변용적 체임버 사이의 유체 유동통로의 크기의 함수이므로 설치대를 동적으로 동조하는 하나의 이론적으로 가능한 방법은 유동통로의 단면적을 변화시킴에 의한 것이다. 체임버 사이의 다수의 유동통로를 포함하는 설치대에서 상기 결과는 하나 이상의 통로와 연결된 밸브수단의 선택적 개폐에 의하여 실현될 수 있다. 그러나 종래의 기계적으로 또는 전기적으로 작동되는 밸브는 그 비용, 복잡성 및 상대적으로 느린 작동으로 상술한 목적을 위해서는 그리 만족스럽지는 못하였다.
통상적인 밸브 및 글리콜이나 물과 같은 통상적인 수압유체의 사용에 대한 가능한 대안은 전계를 발생하는 밸브 및 적당한 전계의 존재하에 상당한 유동적 변화를 받는 유체의 사용이다. 점성 제동기 형태의 유체 설치대에 있어서, 지금까지 사용이 제안된 두가지 형태의 전계반응성 유체는 자성유체(MAGNETIC FLUIDS) 및 전기 유동성 유체이다. 여러 가지 중요한 점에서, 차이가 있으나 자성유체 및 전기 유동성 유체는 각각 자계 및 고전압 전계를 받을 때 걷보기 점성(즉, 가해진 응력하에서 유동에 저항하는 정도로)이 증가한다. 그와같은 유체는 단순히 점성에 의한 제동작용만을 야기시키는 유체 설치대에 만족스럽게 사용될 수 있으나, 유체관성 효과를 발생시켜 이용하는 설치대에서는 통상적으로 그 사용이 만족스럽지 못하다. 통상적으로 자성유체는 심지어 자계에 노출되지 않을 때에도 높은 걷보기 점성을 가지며, 그 속의 입자들을 유체가 그와같은 자계에 노출된 후 감지할 수 있을 정도의 시간동안 그들의 극성을 유지한다. 따라서, 비활성 유체의 유동저항은 상당한 유체 관성력의 발생을 방지할 만큼 매우 크다. 비활성 상태에서 낮은 걷보기 점성을 가짐은 물론 다른 점에서 자성유체보다 우수하지만 에너지 제거된 전기 유동성 유체의 걷보기 점성은 관상형 설치대에 통상 사용되는 물 또는 글리콜 유체의 걷보기 점성보다 대략 20배이상 크다. 전기 유동성 유체의 보다 큰 걷보기 점성에 의하여 야기되는 문제점은 전단 응력없이 전계에 의하여 활성화될 때 유체가 밸브를 가로지르는 큰 차동압력을 견디게 하고자 하는 경우 유체가 지나가는 밸브의 전계발생 전극을 서로 가까이 일정간격을 두고 위치시킴으로써 해결된다. 밸브 전극 사이의 공간을 통하여 유동하는 유체의 저항은 상기 공간의 폭의 3승에 반비례한다. 설치대의 체임버 사이의 각 통로(이 통로는 관성형 설치대에서는 비교적 길다)의 전길이를 따라 연장되는 전극을 서로 밀접하게 일정간격을 두고 위치시키면 소망하는 크기의 관성력의 발생을 방해하는 유동저항이 크게되고 유동이 감소된다. 따라서, 설치대의 동적 강도의 소망하는 급격한 감소가 설치대의 작동중에 실현되지는 않는다.
일본 특허공고 제60-113832A 및 제60-113833A호에는 다수의 통로에 의하여 상호 연결된 가변용적 체임버를 갖는 유체 설치대가 기술되어 있으며, 이 경우 상기 통로중 최소한 하나는 설치대 작동중에 관련 밸브부재에 의하여 폐쇄될 수 있다.
독일 특허공개 제DE 3336965A1호에는 통로를 통하여 유동하는 전기 유동성 유체를 포함하는 유체 설치대가 기술되어 있는바, 이 경우 설치대의 상호 연결하는 가변용적 체임버는 전체길이를 따라 연장되는 전극판 사잉의 통로를 가로질러 발생되는 전계에 의하여 제어된다.
일본 특허공고 제57-129944호에는 설치대의 체임버 사이에서 소형구멍을 통과하는 유동이 소형 구멍의 부근에서 발생되는 자계에 의하여 제어되는 자성 유체를 포함하는 유체 설치대가 기술되어 있다. 자기밸브는 차량 엔진속도 같은 다양한 감지된 상태에 응답할 수 있다.
본 발명에 의하면 관성형 유체 설치대는 충분한 강도의 고전압 전계를 받으면 걷보기 점성이 현저히 증가하며, 사실상 고화되는 전기 유동성 유체로 충전되는 가변용적 체임버를 상호 연결시키는 다수의 가늘고 긴 관성트랙통로를 갖고 있다. 상술한 유형의 전계를 발생할 수 있는 밸브수단이 상술한 통로의 최소한 하나와 직렬로 제공되어 있다. 밸브수단은 관성트랙통로의 유동단면적의 최소한 약 1.5배, 바람직하기로는 최소한 2배의 유동단면적을 갖는 것이 좋다. 밸브는 인접 전극부재 사이에 고전압 전위가 존재하는 경우 전계가 연장되는 전극부재에 의하여 부분적으로 형성되는 다수의 평행한 유동통로를 갖고 있다. 밸브의 에너지화 중에 그 속에 있는 유체의 고화는 함께 직렬을 이루고 있는 관성트랙통로를 차단함으로써 설치대의 체임버 사이의 유체 유동통로의 전체면적을 변화시킨다. 밸브의 비에너지화는 밸브와 밸브의 관성트랙통로를 통하여 유체가 유동하게 한다. 밸브의 보다 큰 전체 유동면적을 비교적 밀접하게 일정간격을 두고 이격된 밸브전극 사이를 통과하는 동안 유체에 가해지는 저항 또는 마찰력을 보상하므로 관성트랙통로를 통과하는 유체의 소망하는 신속한 진동유동은 지나치게 지연되는지는 않는다. 따라서 소망하는 관성력의 발생은 전기 유동성의 유체의 보다 큰 걷보기 점성 및 밸브전극 사이의 비교적 가까운 거리에도 불구하고 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 밸브가 설치된 다수의 관성트랙통로는 설치대의 체임버를 상호 연결시키며, 각 밸브수단 및 이에 관련된 통로는 점진적으로 변하는 단면적을 갖는 전이통로를 경유하여 연통되어있다. 연결된 적당한 제어수단에 의한 여러 가지 밸브의 선택적인 에너지화 및 비에너지화는 낮은 동적 스티프니스의 노치가 설치대의 상이한 여기 주파수에 선택적으로 발생되게 한다.
본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.
제1도 및 제2도에서 부호(10)는 자동차 또는 기타 차량의 엔진 및 프레임 부품같은 상대적으로 이동 가능한 진동전달 및 수용부재(도시하지 않았음) 사이의 진동 또는 충격력의 전달을 감쇠하기 위해 관성력을 발생하는 유형의 유체 설치대 또는 이와 유사한 장치를 보인 것이다. 설치대(10)의 하우징은 절두원추형상의 탄성의 스프링형 합성고무 부재(16)에 의하여 서로에 대하여 수직 운동하도록 상호 연결된 강성 중앙부재(12) 및 강성 상측부재(14)를 포함하고 있다. 하우징의 중앙부재(12)는 설치대에 의하여 상호 연결된 두 개의 부재(도시하지 않았음)중의 하나에 예컨대 브래킷(17)에 의하여 견고하게 연결되도록 되어 있다. 상측 부재(14)는 예컨대 나사구멍(15)에 의해 상기 두 개의 부재중의 다른 하나에 연결되도록 되어 있다. 상기 하우징의 부재들은 상측 가변용적 유체 체임버(18)를 형성하며, 그 용적은 중앙부재(12)와 상측부재(14)가 서로 가까워지거나 멀어지는 상대운동에 의하여 감소되거나 증가된다. 하측단부에 인접하여 설치대(10)의 하우징은 강성 단부캡부재(20) 및 합성고무로 구성된 탄성 격막부재(22)를 포함하고 있다. 격막부재(22)의 주위는 중앙부재(12)와 단부캡 부재(20)에 각각 제공되는 함께 보울트로 연결된 주변 플랜지(24)(26)사이에 기밀방식으로 고정되어 있다. 단부캡(20)는 그 하측벽 내에 배출구멍(21)을 갖고 있다. 격막부재(22)와 중앙부재(12)의 중첩표면 사이의 거리는 중앙부재(12)내에 제공되는 통로에 의해 제1 또는 상측가변용적 체임버(18)와 상호 연결된 제2 또는 하측가변용적 유체 체임버(28)를 형성한다.
제3도와 관련하여 상기 체임버(18)(28)를 상호 연결하는 수단은 설치대(10)의 가늘고 긴 중심축에 대하여 나선방식으로 연장되는 관성트랙통로(30) 및 상술한 중심축으로부터 방사상으로 일정간격 이격되며 평행관계로 수직으로 연장되는 관성트랙통로(32a), (32a), (32c), (32d)를 포함하고 있다. 각 통로는 환상 단면을 가지며, 이는 그를 통과하는 유체에 대한 마찰저항을 최소화하며, 직경보다 상당히 큰 길이를 갖고 있다. 통로(30)의 대항된 상측 및 하측부의 구멍(29)(31)(제3도)은 각각 체임버(18)(28)와 연통하고 있다. 상이한 직경, 어떤 경우에는 대항단부의 상이한 방향을 갖는 것을 제외하고 나머지 통로(32)의 각각은 후술하는 통로(32a)와 동일한 구조로 되어 있다. 통로(32a)의 하측단부는 중앙부재(12)의 하측표면으로부터 개방되어 있으며 그에 인접한 설치대(10)의 체임버(28)와 연통되어 있다. 상측단부에 인접하여 통로(32a)는 중아부재(12)의 상측 중앙 수평면으로부터 개방되는 장방형 리세스(38a)내에 배치되는 전계발생 밸브수단((36a)과 전이통로(34a)를 경유하여 연통되어 있다. 또한 제4도에 도시된 바와같이 밸브는 서로에 대하여 그리고 리세스(38a)의 대항된 한쌍의 단부벽에 대하여 평행한 관계로 수직으로 연장되는 축방향으로 일정간격 이격된 다수의 편형의 전극(40)을 포함하고 있다. 인접한 전극(40) 사이 및 전극(40)의 말단의 것과 리세스(38a)의 인접벽 사이의 간극은 밸브수단(36a)을 통하여 다수의 평행한 유동통로를 형성한다. 알루미늄 또는 기타 전도성 재료로 형성되는 전극(40)의 대항단부는 강성의 비전도성 플라스틱 또는 이와 유사한 재료로 형성된 호울더(42)에 의하여 설치되어 호울더(42)내에 수용되어 있다.
전극(40)의 상측 및 하측변부는 전기적 집중 및 아아크 발생을 저지하고 밸브수단(36a)을 통하여 유동하는 유체에 대한 저항을 최소화하기 위하여 둥글게 되어 있다. 제4도에서 가상선으로 도시한 바와같이 비전도성 재료로 형성되는 쐐기형 부재(44)는 소망에 따라 유체 유동에 대한 저항을 더욱 최소화하기 위하여 상술한 전극변부에 연결시키거나 고착시킬 수도 있다.
밸브수단(36a)과 이것과 관련된 관성트랙통로(32a)사이로 지나가는 유체에 대한 저항은 상호 연결하는 전이통로(34a)에 큰 면적의 밸브의 리세스(38a)와 작은 면적의 관성트랙통로(32a)사이의 어느 방향으로나 유체가 유동하도록 원활한 전이부분을 부여하는 점감하는 단면형상을 형성시킴으로써 최소화된다.
제4도 및 제7도에 개략적으로 도시한 바와같이 적당한 전기도선이 밸브수단(36a)의 말단의 전극(40)과 이들 사이의 교호 전극을, 고전압의 전기 또는 다른 전원(도시하지 않았음)과 그와같은 전극을 연결시키기에 효과적인 스위치 장치(46)에 연결시키기에 효과적인 스위치 장치(46)에 연결시킨다. 밸브수단(36a)의 나머지 전극(40) 및 설치대(10)의 전체 중앙부재(12)는 그에 연결된 적당한 전기도선에 의하여 전기적으로 접지되어 있다. 상술한 배열의 결과 스위치 장치(46)가 그에 연결된 밸브수단(36a)의 전극(40)에 고전압을 걸어주면 강한 전계가 상술한 전극(40)의 각각과 이에 인접한 접지된 전극(40)의 각각의 상이에서 발생된다. 또한 동일한 전계가 말단의 두 개의 전극(40)과 그에 인접한 밸브의 리세스(38a)의 단부벽 사이에서 동시에 발생된다.
도면에 도시하지 않았지만 설치대(10)의 내부에서 격막부재(22)상의 모든 개방공간은 사실상 전기 유동성유체로 채워져 있다.
본 기술분야에 숙련된 자에게는 널리 공지되어 있는 바와같이 그와같은 유체는 전계의 부재하에서 거의 뉴톤형 유동 특성을 갖고 있다. 그러나, 고전압전계의 존재하에서 그와같은 유체는 걷보기 점성이 현저하게 증가하고 전계가 충분히 높은 강도로 되면 사실상 고체 또는 겔상의 상태로 된다. 이들 전계에 의하여 활성화된 상태에서 유체는 빙행(BINGHAM) 플라스틱의 성질과 유사한 유동성 특성을 가지며, 최대의 항복점응력까지 증가하는 크기의 적용 용력하에서 어떠한 전단력이나 유동을 받지 않는다. 소정의 전기 유동성 유체에 있어서, 항복점 응력은 유체에 가해진 전계의 강도의 함수이다. 그리고, 전계강도는 전계발생 전극의 서로의 거리의 함수이다. 통상적으로 전기 유동성 유체는 소수성 액체 내에 현탁된 고채의 친수성 입자로 구성되어 있다. 다른 성분도 동일하게 만족스럽지만 설치대(10)에 사용하기에 바람직한 것은 실리콘 오일중에 현탁된 침전 실리카 입자와 글리세롤 모노올레이트 같은 계면 활성제의 혼합물로 구성되어 있다. 비활성화 상태, 즉 전계에 노출되지 않을 때의 유체의 점성은 소망하는 전기 유동성 특성을 현저하게 손상시키는 일없이 가능한 한 낮아질 것이다. 하나의 특정 용도에 있어서, 유체의 점성은 약 30센티 포두즈(CENTIPOSE)였다. 그와같은 점성은 많은 다른 전기 유동성 유체의 것과 비교하여 매우 낮은 편이지만 이는 관성력을 발생하는 유체 설치대에 통상적으로 사용되는 물과 글리콜 용액보다 약 30배 크다. 많은 유체 설치대의 경우와 같이 점성 제동만이 요망되는 경우 전기 유동성 유체의 보다 큰 점성이 허용될 수 있고, 또 그와같은 점성이 작동을 증진시킬 수도 있다. 그러나 관성형 유체 설치대에 있어서, 전기 유동성 유체의 보다 큰 점성 유동 저항은 그와같은 설치대에 의하여 발생되는 관성력이나 감소된 크기를 갖게하는 경향이 있으며, 따라서 설치대의 동적 스티프니스에 대한 관성력의 작용을 보다 적게하는 경향이 있다.
상술한 문제점을 유체가 통과하는 전극 상이에 소망시점에서 전극 사이에 발생되는 전계가 설치대의 작동중 설치대 내에 있는 상당히 큰 압력차에 의하여 생기는 전단응역에 대하여 고화된 유체가 견디에 내기에 충분한 강도를 갖는 경우 전극 상호간의 거리는 비교적 근접하게 위치될 필요가 있다는 사실에 의하여 약화된다. 설치대의 체임버 사이의 통로의 전체길이를 따라 연장되는 밀접한 간격으로 배치된 전극을 비활성화 상태에서도 점성이 비교적 큰 전기 유동성 유체와 함께 설치대에 사용하는 것은 소망의 유체 관성력의 발생과 설치대의 작동 특성에 미치는 영향을 전혀 제거하지 않는 경우 크게 감소되는 유체 유동에 대한 저항을 극히 용이하게 생기게 할 수 있다.
본 발명의 설치대(10)는 상술한 문제들을 극복하여 준다.
관성트랙통로(32a)는 전극이 없으며, 이를 통과하는 유체에 최소한 저항만을 부과한다. 밸브수단(36a)의 전체 유동면적은 그에 관련된 관성트랙통로(32a)의 유동 면적보다 충분히 크며, 밸브수단(36a)이 활성화 되지 않을 때 밸브수단(36a)의 다수의 평행한 유동통로내에서 동시 발생적으로 진동하는 유체의 보다 느린 속도에도 불구하고 통로(32a)를 통하는 유체와 보다 빠른 진동 유동을 크게 지연시키지 않도록 되어 있다. 상기 통로(32a)와 밸브수단(36a) 사이의 전이통로(34)의 점감하는 단면 형상은 통로(32a)와 밸브수단(36a)사이를 지나가는 유체내의 난류를 최소화하여 소망의 결과를 얻도록 한다.
적당한 크기의 전압을 스위치장치(46)에 연결된 밸브수단(36a)의 전극(40)에 가하면 밸브수단의 유동통로내에서 전기 유동성 유체의 고화가 촉진된다. 물론 이는 밸브수단(36a)을 통해서 뿐만 아니라 이것과 직렬로 된 통로(32a)를 통하는 유체의 유동을 중지시킨다. 비유동 상태는 밸브수단(36a)이 그것에 고전압을 연속가함으로써 폐쇄된 상태로 유지되고 있는 한 지속된다. 밸브수단(36a)에 대하여 전압을 중지하면 밸브내의 전기 유동성 유체의 걷보기 점성은 그의 정상적인 크기로 신속히 복귀하여 밸브수단과 통로(32a)를 통하는 유동의 재개가 가능해진다.
밸브수단(36a) 및 통로(32a)와 관련하여 상술한 구성을 유지하면서 밸브수단(36b) 및 이에 관련되는 전이통로(34b)가 통로(32b)의 상측단부에 인접하여 이들과 직렬로 위치되어 있다. 밸브수단(36c)(36d)은 이들과 이들에 관련된 전이통로[도시하지 않았으나 밸브수단(36a)(36b)과 관련된 것과 동일한 형태의 것이다]가 통로(32c)(32d)의 하측단부에 인접하여 각각 직렬로 위치되어 있는 점만이 상이하다. 설치대의 중앙부분(12)의 상측 및 하측에 밸브(36)를 분산시켜 설치함으로써 일부 또는 모든 밸브를 최소한 하나의 수평면에서 제2도 및 제3도에 도시된 것보다 훨씬 큰 크기의 것으로 할 수 있다. 또한 밸브의 분산배치는 이들의 작동에 의하여 발생되는 열의 분산을 용이하게 한다. 이는 전기 유동성 유체의 전도율이 이들의 온도와 더불어 증가하기 때문에 중요하다. 과열이 허용되면 유체의 보다 큰 전도율은 장치가 보다 많은 전력을 소비하게 하며, 따라서 전원의 용량의 초과될 때까지 또는 유체를 통하여 전류의 아아크 발생이 일어날 때까지 더욱 과열하여 보다 큰 전력소비를 야기시킨다. 이러한 고도로 바람직하지 않은 결과를 방지하기 위하여 중앙부재(12)를 형성하는 알루미늄 또는 기타 재료는 밸브작동에 의하여 발생되는 열이 중앙부재(12)의 외부로 전도된 그 외표면으로부터 대류 또는 방사에 의하여 분산되도록 열의 양호한 도체이어야 한다.
제5도에서 실선의 곡선(48)은 설치대(10)의 작동중 모든 밸브(36)를 활성화된 상태, 즉 폐쇄된 상태로 하고, 또 밸브가 설치되지 않은 설치대의 통로(30)를 개방된 상태로 하여 실현된 전형적인 것이다. 특정 주파수(f1)에서 통로(30)의 내부에 유체의 운동은 설치대(10)의 동적 스티프니스의 크기를 감소시키는 관성력을 발생하며, 이 감소된 동적 스티프니스의 크기는 설치대의 정적 스티프니스보다 낮게 하여도 좋으며 도면에서는 낮게 되어 있다. 관성형 유체 설치대에서는 전형적인 바와같이 곡선(48)의 상술한 낮은 스티프니스의 노치는 그 뒤에 약간 높은 주파수에서 설치대의 정적 스티프니스의 높은 스티프니스 피이크를 수반하고 있다. 상술한 것이 일어나는 특정 주파수(f2)는 통로(30)의 치수, 설치대(10)의 유효 피스톤 면적, 체임버(18)(28)의 컴플라이언스, 설치대 내의 유체의 밀도 및 점성등을 포함한 다수의 요인에 의하여 좌우된다.
제5도의 가상선 곡선(50)은 모든 밸브(36)가 비활성화되거나 개방될 때 4개의 통로(32)의 각각 및 밸브가 설치되지 않은 통로(30)를 통하여 진동하는 유체 유동을 가능하도록 설치대(10)의 작동중 부여되는 변화된 동적 스티프니스의 상태를 나타낸다. 설치대의 체임버 사이의 면적이 크게 되어 있는 결과 동적 스티프니스 노치 및 피이크는 우측으로 이동되어 주파수(f1)에서 전에 발생한 스티프니스에 필적하는 최소 스티프니스의 영역이 이제는 대신에 보다 높은 주파수(f2)에서 일어나도록 되어 있다. 제5도 설치대의 체임버 사이의 유동 단면적이 최소(곡선 48) 및 최대(곡선 50)에 있을 때 계속되는 결과만을 예시하고 있으나, 중간 유동면적의 14개의 부가적인 상태는 도시된 설치대(10)에서와 같이 상이한 직경의 4개의 밸브가 설치된 통로(32)와 밸브가 설치되지 않은 통로(30)가 존재할 때 다수의 밸브(36)의 상이한 것의 선택적 활성화 및 비활성화에 의하여 달성될 수 있다. 비록 도면에는 도시하지 않았지만 이들 부가적인 14개의 유동면적 상태는 다른 15개의 곡선의 어느 것과도 상이한 주파에서 낮은 스티프니스 노치를 각각 갖는 도시된 곡선(48)(50)사이의 14개의 부가적인 곡선을 초래한다. 설치대가 최소 동적 스티프니스를 갖는 주파수를 점진적으로 크게하는 외에 설치대의 체임버 사이의 유동 단면적의 점진적 증가중의 모든 증가 또는 소망하는 증가는 동적 스티프니스 곡선에서 낮은 스티프니스 노치의 깊이 및 큰 스티프니스 피이크의 높이를 증가시킬 수 있다.
제7도는 자동차 등의 엔진(52) 및 프임(54)을 상호 연결하는 설치대(10)를 개략적으로 보인 것이다. 밸브(36)는 고압원(도시하지 않았음)에 연결된 적당한 스위치장치(46)에 의하여 선택적으로 활성화되거나 비활성화되며, 엔진(52) 또는 프레임(54)에 관련된 센서(도시하지 않았음)로부터 그리고 내부 프로그램 같은 다른 소스로부터 입력신호를 수신하는 컴퓨터(56) 또는 이와 유사한 제어기에 의하여 제어된다. 이 장치는 차량의 작동중 설치대(10)가 동적으로 동조되게 하여 설치대의 16개의 상이한 여기 주파수의 전부 또는 어느 것에서 최소 또는 최대의 동적 스티프니스 상태를 달성하도록 한다.
통상적으로 각 밸브(36)에 가해진 전압은 0과 유체의 사실상 순간적인 고화 및 밸브와 이에 관련된 관성 트랙 통로를 통하는 유체 유동의 정지를 행하기에 충분한 강도의 전계를 발생하는 어떠한 예정된 고전압 사이로 사실상 순간적으로 변화된다. 본 발명에 의한 설치대의 하나의 실시예에 있어서 전극 사이의 간극 또는 간격은 약 1.5mm였는데 이 결과는 가해진 전압이 약 6000볼트일 때 얻어진다. 이와같은 전압을 밸브(36)의 하나에 가하는 것이 사실상 순간적이라기 보다 점진적으로 행하여지는 경우 최초의 효과는 곡선의 노치와 피이크 영역의 주파수의 위치를 바꾸지 않고 설치대의 동적 스티프니스 곡선의 최소 스티프니스 노치 및 최대 스티프니스 피이크의 진폭만을 변화시키는 것이다. 이는 제6도에 도시되어 있으며, 곡선(58)은 밸브(36)가 0볼트에 있을때 만들어진 대표적인 것이며, 곡선(58a)은 하나의 밸브(36)가 예컨대 2000볼트의 부분적으로 가해진 전압하에 있을때 만들어진 것이 대표적인 것이고, 곡선(586)은 하나의 밸브(36)가 약 6000볼트의 총전압이 가해진 상태에 있을 때 만들어진 대표적인 것이다.
제8도 및 제9도는 변형된 구조를 갖는 설치대(58)를 보인 것이다.
상술한 설치대(10)의 구성부품에 해당하는 설치대(59)의 구성부품은 동일 참조숫자로 표시하였으며, 프레임(')을 부가하였다. 제1도의 설치대(10)는 단일 회전격막부재(22) 및 모든 통로(30)(32)가 통하고 있는 하측 체임버(28)만을 갖고 있는 반면에 설치대(59)는 중앙부재(12')와 함께 다수의 하측가변용적 체임버(70)(72)(74)(76)(78)를 각각 형성하는 다수가 상호 연결되어 있으나 분리된 회전격막(60)(62)(64)(66)(68)을 갖고 있다. 체임버(70)는 설치대(58)의 밸브가 설치되지 않은 통로(30')와 연통하고 있다. 나머지 4개의 체임버(72)(74)(76)(78)는 설치대(59)의 4개의 밸브가 설치된 통로[제8도에는 그중 두 개의 통로(32a')(32b')만이 도시되어 있다]의 각각의 통로와 연통하고 있다. 상술한 바와 같이 관성형 유체 설치대의 작동특성은 설치대의 체임버 사이의 유동면적의 변화에 따라 변화할 뿐 아니라 체임버의 컴플라이언스, 즉 체임버의 압력변화에 대한 체임버의 용접변화의 비율을 포함한 다른 1변수에 따라서도 변화한다. 회전격막(62-68)에 상이한 컴플라이언스를 부여함으로써 설치대(59)의 작동 특성을 설치대(10)의 것과 현저하게 상이하도록 할 수 있다. 또한 양 설치대의 작동 특성의 그외의 차이는 다른 방법으로 예컨대 도면에 도시한 것과 동일한 길이의 밸브가 설치된 통로 대신에 상이한 길이의 밸브가 설치된 통로를 형성시킴으로써 실현될 수 있다.

Claims (18)

  1. 동조가능한 전기 유동성 유체 설치대에 있어서, 탄성의 합성고무 재료로 일부분이 형성되며, 다수의 가변용적 체임버 및 상기 체임버를 상호 연결하는 다수의 유동통로를 갖는 하우징 수단과; 상기 다수의 체임버와 상기 통로내에 배치되며, 상기 설치대의 동작중 일정한 여기 주파수에서 설치대의 동적 스티프니스에 급격한 변화를 가져오는 관성력을 발생하는 전기 유동성 유체수단과; 상기 변화가 발생하는 상기 주파수를 조절자재하게 변화시키는 조절가능한 수단을 구비하며; 상기 조절 가능한 수단은 상기 통로의 최소한 하나와 직렬로 배열되어 이것을 관통하여 연장되는 다수의 평행한 유동통로를 가지며, 상기 유동통로의 조합된 유동 단면적은 상기 통로의 상기 하나의 유동 단면적보다 실질적으로 큼을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 통로의 상기 하나의 일측단부에 대하여 비교적 근접한 관계로 위치되고, 상기 통로의 상기 하나의 타측단부에 대하여 비교적 먼 관계로 위치됨을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브수단과 상기 통로의 상기 하나를 상호 연결하여 이들 사이에 상기 유체를 안내하기 위한 상호연결 수단을 또한 포함하며, 상기 상호연결 수단은 상기 밸브수단에 인접한 일측 단부부분 및 상기 통로에 인접한 타측 단부분을 가지며 또한 상술한 일측 단부 부분으로부터 상술한 타측단부분까지 크기가 점진적으로 감소하는 유동 단면적을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  4. 제3항에 있어서, 상기 통로의 상기 하나의 원통형 단면 형상을 가지며, 상기 밸브수단 및 상기 상호 연결수단은 장방형 형상을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  5. 제1항에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 유체가 상기 통로를 향하여 또는 상기 통로로부터 멀리 통과하는 동안 수용되는 측방향으로 일정간격 이격된 평행된 다수의 전극부재를 포함하며, 상기 밸브수단은 에너지화되면 상기 전극부재의 인접한 부재 사이로 연장되어 그 사이에 있는 상기 유체의 걷보기 점성을 상기 통로를 통하는 거의 모든 유체 유동을 지지하도록 증가시키는데 유효한 전계를 발생함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전극부재는 유체 유동에 대한 저항을 감소시키고, 전극부재에 전기적 집중을 감소시키는 둥근 표면부분을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  7. 제5항에 있어서, 상기 밸브수단은 가운데를 통과하는 상기 유체의 유동을 상기 통로의 상기 최초에 언급한 하나를 통하여 유동하는 유체의 유동과는 독립적으로 제어하는 상기 통로의 제2의 것과 직렬로 배치된 제2의 밸브부재를 포함함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2통로는 크기가 서로 상이함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 설치대.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2통로는 상이한 유동면적을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  10. 제9항에 있어서, 상기 통로의 최소한 하나는 그의 종방향으로 만곡되고, 상기 통로의 최소한 다른 하나는 그의 종방향으로 일직선이며, 상기 통로의 길이는 그의 직경보다 큼을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  11. 제10항에 있어서, 상기 통로의 각각은 상기 가변용적 유체 체임버의 하나의 일측단부에서 연통하고, 상기 체임버의 제2의 것과 그의 반대 단부에서 연통함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  12. 제1항에 있어서, 최소한 세 개의 상기 가변용적 체임버 및 최소한 두 개의 상기 통로가 있으며, 상기 통로의 하나는 상기 체임버의 제1의것 및 상기 체임버의 제2의 것과 연통하고, 상기 통로의 다른 하나는 상기 체임버의 상기 하나 및 상기 체임버의 제3의 것과 연통함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성유체 설치대.
  13. 강성의 중앙부재 및 상기 중앙부재의 인접한 대향측에 배치되어 상기 중앙부재와 함께 제1 및 제2가변용적 유체 체임버를 형성하는 수단을 갖는 하우징과; 상기 하우징의 중앙부재에 있어서, 상기 중앙부재의 양측으로부터 서로에 대하여 그리고 상기 중앙부재의 중심축에 대하여 거의 평행한 관계로 연장되는 서로 상이한 직경을 갖는 환상단면 형상의 제1 및 제2통로와 상기 중앙부재에 있어서, 상기 측에 대하여 나선상으로 연장되어 그 양측단부에서 상기 중앙부재의 상기 양측으로부터 개방되는 환상단면 형상의 제3의 통로와; 상기 다수의 체임버와 상기 다수의 통로내에 있는 전기 유동성 유체수단과; 상기 하우징의 중앙부재의 일측에 의하여 지지되어 그에 인접하여 상기 제1통로와 직렬로 배치되어 상기 제1통로를 통하는 유체 유동을 제어하는 제1밸브수단과; 상기 하우징의 중앙부재의 타츠에 의하여 지지되어 그에 인접하여 상기 제2통로와 직렬로 배치되어 상기 제2통로를 통하는 유체 유동을 제어하는 제2밸브수단을 구비하며; 상기 밸브수단의 각각은 이것과 직렬로 되어 있는 상기 다수의 통로의 하나의 유동 단면적보다 상당히 큰 유동 단면적을 가지며, 또한 상기 밸브수단의 각각은 서로 일정간격 이격되어 인접한 관계로 연장되어 있는 다수의 전극부재를 구비하여 상기 밸브수단이 에너지화되어 있는 동안 상기 일정간격 이격된 전극부재에 인접하여 있도록 상기 유체를 실질적으로 고화 시키는데 유효한 고강도의 전계를 발생시키고, 상기 전극부재는 상기 유체의 유동방향에 대하여 횡방향으로 연장되어 아아치형을 이루고 있는 표면부분을 가지며, 더욱이 상기 밸브수단의 각각에 연결되어 상기 밸브수단의 일방을 때때로 에너지화 하면서 상기 밸브수단의 타방을 비에너지화 상태로 유지시킴은 물론 때때로 상기 밸브수단의 양방을 동시에 에너지화하는 제어수단을 구비한 동조 가능한 전기 유동 설치대.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1밸브수단과 상기 제1통로 및 상기 제2통로를 각각 상호 연결하는 제1 및 제2 상호 연결수단을 또한 포함하며, 상기 상호연결 수단의 각각은 그의 일측단부로부터 그의 타측단부까지 점진적으로 변화하는 크기의 단면적을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전극부재의 상기 표면부분에 쐐기형 부재를 또한 포함하며, 상기 부재는 비전도성 재료롤 형성됨을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
  16. 제13항에 있어서, 최소한 두 개의 상기 통로는 상이한 길이를 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 유체 설치대.
  17. 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대에 있어서, 일부분이 탄성의 합성고무 재료로 형성되며 다수의 가변용적 유체 체임버 및 상기 다수의 체임버를 상호 연결하는 다수의 유동통로를 갖는 하우징 수단과; 상기 다수의 체임버 및 상기 다수의 통로내에 배치되어 상기 설치대의 동작중 일정한 여기 주파수에서 설치대의 동적 스티프니스에 급격한 변화를 가져오는 전기 유동성 유체수단과; 상기 다수의 통로의 최소한 하나에 관련하여 상기 변화가 발생하는 상기 주파수를 조절 가능하게 변화시키는 조절 가능한 밸브수단을 구비하며; 상기 밸브수단 내의 유체를 사실상 고화시키는 전계를 발생하는 전극수단을 포함하며, 상기 밸브수단은 상기 통로의 상기 하나의 유동 단면적보다 실질적으로 큰 유동 단면적을 가짐을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 설치대.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전극수단은 상기 밸브수단을 통하는 분리된 평행한 유동통로를 형성하는 최소한 세 개의 전극부재를 포함함을 특징으로 하는 동조 가능한 전기 유동성 유체 설치대.
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