(57)【要約】      （修正有）【課題】保持装置が取り付けられた排気システムに対して、構成部品、各構造物、または、保持装置が破損するリスクを軽減する。【解決手段】排気システム２の構成部品１０を周辺構造物７に保持するための保持装置、または、排気システム２が取り付けられた車両における保持装置において、保持装置６は、構成部品１０に固定するための第一の接続点１１と、構造物７に固定するための第二の接続点１２と、接続点１１、１２間に配置され、接続点１１、１２間を可逆的に相対移動可能な接続装置１３とを備えている。接続装置１３は、少なくとも一つの作用方向において、速度に依存し、および／または、周波数に依存する剛性を有するとともに、接続装置１３は、ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動の場合には、速い、または、高周波数の相対移動の場合よりも小さな剛性を有するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気システム（２）の構成部品（１０）を周辺構造物（７）に保持するための保持装置、より好ましくは、前記排気システム（２）が取り付けられた車両における保持装置であって、
前記保持装置（６）を、前記排気システム（２）の前記構成部品（１０）に固定するための第一の接続点（１１）と、
前記保持装置（６）を、前記構造物（７）に固定するための第二の接続点（１２）と、
前記接続点（１１、１２）間に配置され、前記接続点（１１、１２）間を可逆的に相対移動可能な接続装置（１３）とを備え、
前記接続装置（１３）は、少なくとも一つの作用方向（１４）において、速度に依存し、および／または、周波数に依存する剛性を有するとともに、前記接続装置（１３）は、ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動の場合には、速い、または、高周波数の相対移動の場合よりも小さな剛性を有していることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記接続装置（１３）は、直列に作用する少なくとも二つの接続部を有し、前記接続部の一方は、ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動を、実質的に無力にするとともに、前記接続部の他方は、速い、または、高周波数の相対移動に対して対抗作用することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記接続装置（１３）は、少なくとも一つの水圧もしくは空圧のダンパ（１７）を有しているか、または、そのようなダンパによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記接続装置（１３）は、電気駆動型のポリマより成る、少なくとも一つのエラストマ体（２５）を有し、前記エラストマ体の弾性は電圧の印加により変化し、前記エラストマ体は電気制御回路（２６）に接続され、前記電気制御回路（２６）は、振動周波数の関数として、前記エラストマ体（２５）の弾性を変化させるための制御部（２７）を有し、
前記制御部（２７）は、前記エラストマ体（２５）の弾性を、少なくとも２段階で変化させるか、もしくは、前記弾性を無段式で、前記振動周波数に適用することを可能にするように、構成されるか、および／または、プログラムされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項５】
前記制御部（２７）は、前記エラストマ体（２５）の弾性を、前記振動周波数で変化させるように構成されるか、および／または、プログラムされており、
より好ましくは、前記構成部品（１０）における振動振幅が減少するように、前記弾性振動は前記構成部品の振動に対して位相シフトするように、前記制御部（２７）は構成されるか、および／または、プログラムされていることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項６】
前記接続装置（１３）は、前記接続点（１１）の間で、移動を伝達するための、少なくとも一つの膨張材（３９）を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持装置。
【請求項７】
前記接続装置（１３）は、ピストン−シリンダ・ユニット（４０）を有し、前記ピストン−シリンダ・ユニット（４０）のシリンダ（４１）は一方の接続点（１１）にしっかりと接続され、前記ピストン−シリンダ・ユニット（４０）のピストン（４２）は他方の接続点（１２）にしっかりと接続され、
前記シリンダ（４１）の作動室（４４）内に前記膨張材（３９）が配置され、前記作動室（４４）内において、前記ピストン（４２）が調整可能であることを特徴とする請求項６に記載の保持装置。
【請求項８】
前記膨張材（３９）はエラストマ体に形成され、より好ましくは、前記エラストマ体内で、少なくとも一つのばね部が、前記膨張材（３９）に対して並行に作用するように配置されることが、より好ましくは、可能であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の保持装置。
【請求項９】
前記接続装置（１３）は、少なくとも一つの、屈曲可能な弾性シートメタル部（４８）を有するか、または、そのようなシートメタル部により構成され、
前記シートメタル部（４８）は、少なくとも一つの閉じられた空間（４９）を有し、前記空間内には、自由に流れる粒子（５０）が配置され、
前記粒子が詰められ容積は、前記空間（４９）の全容積よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持装置。
【請求項１０】
前記メタルシート部（４８）は、少なくとも前記各空間（４９）の領域内において、二重のシートメタル構造（５２）として構成され、
前記二重のシートメタル構造（５２）の個々のシート（５３、５４）は、夫々、互いに、鏡対称的に補完し合って、前記各空間（４９）を構成していることを特徴とする請求項９に記載の保持装置。
【請求項１１】
排気システム（２）の構成部品（１０）を周辺構造物（７）に保持するための保持装置、より好ましくは、前記排気システム（２）が取り付けられた車両における保持装置であって、
前記保持装置（６）を、前記排気システム（２）の前記構成部品（１０）に固定するための第一の接続点（１１）と、
前記保持装置（６）を、前記構造物（７）に固定するための第二の接続点（１２）と、
前記接続点（１２）間に配置され、前記接続点（１１）間を可逆的に相対移動可能な接続装置（１３）とを備え、
前記接続装置（１３）は、少なくとも一つの電気アクチュエータ（３３）を有するか、または、そのようなアクチュエータにより構成され、
前記電気アクチュエータ（３３）が接続された電気制御回路（３４）が配置され、前記電気制御回路（３４）は、前記構成部品（１０）の振動を検出するための振動センサ（３５）、および、前記振動周波数の関数として、前記アクチュエータ（３３）を駆動するための制御部（３７）を有し、
前記アクチュエータ（３３）は、駆動中に、前記接続点（１１、１２）間の距離を変化させることを特徴とする保持装置。
【請求項１２】
前記制御部（３７）は、前記アクチュエータ（３３）を、前記振動周波数で振動するように駆動するように構成されるか、および／または、プログラムされており、
前記アクチュエータの振動は、より好ましくは、前記構成部品（１０）における振動振幅が減少するように、前記構成部品の振動に対して位相シフトすることを特徴とする請求項１１に記載の保持装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータ（３３）は、電圧の印加により形を変える、電気駆動型ポリマを備えていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の保持装置。
【請求項１４】
前記接続装置（１３）の作用方向（１４）は、熱膨張方向（１６）に並行になっており、前記熱膨張方向（１６）において、前記各構成部品（１０）は、熱膨張により、前記構造物（７）に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の保持装置
【請求項１５】
燃焼機関（１）の排気システムであって、前記排気システム（２）の構成部品（１０）は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の、少なくとも一つの保持装置（６）により、前記排気システム（２）の周辺構造物（７）に保持されていることを特徴とする排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気システムの構成部品を周辺構造物に保持するための保持装置、より好ましくは、前記排気システムが取り付けられた車両における保持装置に関する。また、本発明は、このような保持装置が配置された排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力車の運転中に、排気システム内で振動が発生することがある。このような振動は、例えば、燃焼機関、または、車道のでこぼこによって引き起こされることがある。したがって、所謂、エンジン衝撃と車道衝撃は互いに区別される。この場合、排気システムの、特に重い構成部品、例えば、触媒変換器、あるいは、粒子フィルタ等は、その質量が大きいため、振動動作の主体となる。さらに、エンジンにより引き起こされた振動衝撃は、車両の燃焼機関、例えば、エンジンのハウジング、および／または、トランスミッションのハウジングに固定された部品を介して、排気システムである振動システム内に伝達され、これにより、排気システムの、エンジンに近い部品は、エンジンに遠い部品よりも、明らかに強い振動衝撃を受ける。このような部品を、排気システムの周辺、つまり、車両の周辺構造物に支持するために、始めに述べたタイプの保持装置を導入することが可能である。これは、第一の接続点により、排気システムの構成部品に固定され、第二の接続点により、車両の各構造物に固定される。このような保持装置を使用する場合、熱膨張による影響を相殺可能にするために、排気システムの各構成部品が、車両の隣接した構造物に対して移動することができる環境は問題である。このような熱膨張を相殺するための十分な弾性を有する保持装置を使用すると、通常、望ましくない部品振動が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような振動、または、相対移動は、該当する部品、つまり、特に、排気システム、車両の構造物、および、保持装置に対して、大きな機械的荷重を引き起こす。
【０００４】
本発明は上述の問題を解決するものであり、始めに述べたタイプの保持装置に対して、または、保持装置が取り付けられた排気システムに対して、一つの改良された実施形態を提供するものであり、より好ましくは、各部品、つまり、構成部品、各構造物、または、保持装置が破損するリスクを軽減することを特徴としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、上述の問題は独立請求項の主題によって解決される。他の好適な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００６】
第一の解決策では、本発明は、保持装置に接続装置が取り付けられ、前記接続装置は、前記保持装置の二つの接続点の間における、可逆的な相対移動を可能にするが、しかし、前記相対移動の速度、または、周波数に依存する剛性を有するという一般的な考えに基づいている。ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動の場合は、前記接続装置は比較的小さな剛性を有している。速い、または、高周波数の相対移動の場合は、前記接続装置は比較的高い剛性を有している。ゆっくりとした相対移動は、例えば、部品が、構造物に対して、１ｃｍ／ｓよりもゆっくりと、相対移動するときに存在する。低周波数の相対移動は、１Ｈｚより小さい振動周波数を有する振動である。これに対して、速い相対移動は、部品が、構造物に対して、１ｃｍ／ｓよりも速く相対移動するときに存在する。したがって、同様に、高周波数の振動は、部品が、構造物に対して、１Ｈｚよりも高い振動周波数で、相対移動するときに存在する。「ゆっくりとした」、「速い」、「低周波数の」、および、「高周波数の」という用語は、主として、互いに相対的であると理解すべきである。また、前記の用語は、前述の数値データによれば、絶対的であると理解することもできる。さらに、「小さな剛性」、および、「大きな剛性」という用語は、互いに相対的であると理解すべきである。小さな剛性の場合、保持装置は、比較的小さな力で、相対移動に対抗する。大きな剛性の場合、保持装置は、比較的大きな反力で、相対移動に対抗する。
【０００７】
ここで紹介する設計は、一方で、例えば、熱膨張の影響により発生するような、ゆっくりとした、または、低周波数の移動を可能にする。他方、例えば、車両の運転中に、エンジンにより引き起こされるか、および／または、車道により引き起こされる、排気システムの各構成部品の振動衝撃により発生する、速い、または、高周波数の相対移動を、保持装置は、阻止するか、または、緩和する。
【０００８】
この場合、特に、好適な実施形態では、接続装置は、直列に作用する接続部を少なくとも二つ有し、一方は、ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動を実質的に無力にし、他方は、速い、または、高周波数の相対移動に対抗作用する。前記ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動は、熱膨張の影響により引き起こされ、前記一方の接続部により無力にされ、これにより、排気システム内で、応力は実質的に発生しない。エンジンにより引き起こされるか、または、車道により引き起こされる振動衝撃は、熱膨張の影響と比較すると、速い、または、高周波数の相対移動を引き起こし、これには、前記他方の接続部が、対応する力で対抗する。そして、前記他方の接続部は、例えば、ダンパ、および／または、ばねとして作用する。また、前記速い、または、高周波数の相対移動に対して、吸収体として、つまり、対振性により対抗する、能動的接続装置も考えられる。
【０００９】
好適な実施形態によると、前記接続装置は、少なくとも一つの水圧もしくは空圧のダンパを有しているか、または、そのようなダンパにより構成される。前記ダンパは緩和液を含んでおり、前記緩和液は、二つの接続点の間における相対移動の際に、前記ダンパの第一の室から、前記ダンパの第二の室へ追い出される。また、前記二つの室は、スロットル点を介して、互いに接続されている。前記第一の室から、前記他方の室への前記液体の移動は、流量が少ない場合、抵抗はほぼゼロで可能で、流量が多い場合は、前記スロットルが働いて、その液体の流れを遅らせるか、または、抑制する。したがって、このようなスロットル付きのダンパは、ゆっくりとした移動には緩く作用し、速い移動には強く作用する。
【００１０】
代わりの構成では、前記接続装置は、少なくとも一つのエラストマ体を有し、このエラストマ体は、電気駆動型のポリマから成り、その弾性は電圧の印加により変化し、電気制御回路に接続され、その電気制御回路は、部品、または、構成部品の振動を検出するための振動センサ、および、前記エラストマ体の弾性を、振動周波数の関数として変化させるための制御部を有している。したがって、この実施形態では、印加される電圧の関数として、弾性を変化させることが可能なエラストマ体が使用される。これにより、例えば、振動周波数が所定のスイッチング周波数より低い部品振動の場合、前記エラストマ体には電気が流れないようにし、これにより、前記エラストマ体は比較的高い弾性を有し、緩い緩和特性を備える。しかし、前記部品振動が、前記所定のスイッチング周波数より高い振動周波数に達すると、前記エラストマ体には、所定の電圧が印加され、これにより、その弾性が変化、つまり、減少する。その結果、より強い緩和特性が得られる。
【００１１】
簡略化された実施形態では、前記制御部は振動センサとは協働せず、代わりに、設定すべき弾性が燃焼機関の回転速度の関数として記憶された特性データベースと協働する。また、前記制御部は、燃焼機関の適切なエンジン制御ユニットと通信を行うことが可能である。燃焼機関の回転速度は、エンジンにより誘発される振動衝撃と相関関係にあり、ここでは、周波数に依存する弾性の設定を、簡略化された制御動作により実現できる。
【００１２】
簡単な実施形態では、前記制御部は、前述した二つの状態、つまり、前記所定電圧の遮断、および、前記所定電圧の印加を切り替えることができる。好適な実施形態では、前記エラストマ体への電圧を、幾つかのステップで変化させることにより、前記エラストマ体の弾性を、段階的に変化させることも同様に可能である。また、例えば、幾つかの異なったスイッチング周波数をあらかじめ設定することにより、前記エラストマ体に印加される電圧を、段階的に上昇させることも可能である。その上、前記エラストマ体への電圧を、測定した部品振動周波数の関数として、無段式に変化させ、これにより、部品周波数と、エラストマ体の弾性との間の比例関係、および、最終的には、前記接続装置の剛性を実現することが可能である。前記比例は、この場合、減少、増加、または、線形的に変化するように実現することが可能である。
【００１３】
代替的に、前記エラストマ体の弾性を、振動周波数で変化させることにより、前記エラストマ体に、弾性振動を発生させることも可能である。この場合、前記エラストマ体の二つ以上の状態間で静的に変化させるのではなく、動的に、つまり、部品の振動周波数で変化させる。この場合、特に好適になり得るのは、前記エラストマ体の内部で、前記制御部によって駆動振動が引き起こされている間、部品の振動に対して位相シフトを行うことにより、前記部品における振動振幅を減少させる場合である。この結果、前記保持装置に、見かけ上、反振動が発生して、前記部品振動を効果的に緩和することになる。
【００１４】
他の好適な実施形態では、前記接続装置は、前記二つの接続点間での移動伝達を行うための膨張材を有することが可能である。膨張材は、固体の場合は力の伝達速度に依存する弾性に、流体の場合は力の伝達速度に依存する粘性によって特徴付けられている。例えば、地面に投げた場合は、ゴムボールのように跳ね返り、ハンマで叩いた場合は、セラミック体のように砕けてしまう、可塑性の膨張材がある。このような膨張材は、前記接続装置において、速度に依存するか、または、周波数に依存する剛性を実現するのに非常に適切であると、出願人は認識している。高周波数の障害の場合、前記膨張材は強く反応して、高い剛性を示す。しかしながら、ゆっくりとした障害の場合、前記膨張材は緩く反応し、実施形態に応じて、弾性的、または、可塑的、より好ましくは、可逆的に明確に変形することが可能である。
【００１５】
前記膨張材に並行して作用するように、少なくとも一つのばね部を配置することにより、前記膨張材の形状が変形した場合、対応する復元力を生み出すことが可能である。低周波数の、または、ゆっくりとした調整移動の場合、膨張材と少なくとも一つのばね部は、このように配置することにより、ばねのように作用する。速い、または、高周波数の調整移動の場合、膨張材と少なくとも一つのばね部は、このように配置することにより、固体のように作用する。
【００１６】
例えば、前記接続装置はピストン−シリンダ・ユニットを有することが可能で、前記シリンダは前記一方の接続点にしっかりと固定され、前記ピストンは前記他方の接続点にしっかりと固定される。前記シリンダには室があり、その室内を前記ピストンが移動可能である。この室は前記膨張材で充填されており、この場合、液状、ペースト状、または、固体の膨張材を用いることが可能である。前記シリンダ内を、前記ピストンがゆっくり移動する場合、比較的小さな粘性、または、剛性が存在し、前記ピストンは、ほとんど抵抗を受けることなく、前記シリンダ内を移動することが可能である。速く移動する場合、粘性、または、剛性が上昇し、これにより、シリンダとピストンの間の相対移動に対して作用する、前記膨張材の抵抗が、その相対移動に応じて大きくなる。
【００１７】
他の実施形態では、前記接続装置は、屈曲可能な、弾性シートメタル部を有するか、または、そのようなシートメタルで構成することが可能である。前記シートメタル部は、流動性の粒子が配置される、一つの閉じた空間を少なくとも有している。この場合、前記粒子が詰められた容積は、前記空間の全容積よりも小さい。この実施形態では、前記接続点間の相対移動は、前記シートメタル部の弾性変形をもたらす。低周波数の相対移動では、前記粒子は前記シートメタル部の移動に追従することが可能である。高周波数の相対移動の場合、移動衝撃も前記粒子内で発生し、この移動衝撃は、エネルギを移動システムから吸収する、つまり、熱に変換するとともに、これによって、前記振動を緩和する。
【００１８】
第二の解決策では、本発明の一般的な考えは、少なくとも一つの電気アクチュエータによって、前記接続装置を実現するという着想に基づいている。関連する電気制御回路は、各アクチュエータ、前記部品の振動を検出するための少なくとも一つの振動センサ、および、振動周波数に応じて、前記アクチュエータを駆動するための少なくとも一つの制御部を備えている。ここで、前記アクチュエータは、その駆動の関数として、接続点間の距離を変化させることが可能である。このようなアクチュエータを用いることにより、前記接続装置は、部品と構造物との間の相対移動に対して、かなり強く、または、少し強く、対抗作用することが可能である。例えば、低周波数の相対移動は小さな抵抗で実現することが可能であり、高周波数の相対移動は、増加する抵抗、および、逆方向の移動に対してのみ実現可能である。
【００１９】
好適な実施形態では、前記制御部は、前記部品が振動する振動周波数で、各アクチュエータを振動させることが可能である。この場合、特に、実用的には、前記部品振動に対する前記アクチュエータの振動を、位相シフトにより実現し、この位相シフトは、前記部品における振動振幅が減少するように選択される。この場合、前記接続装置は、前記部品の振動振幅を効果的に減少させる、対抗振動発生器のように働く。その上、理想的な場合には、振動の相殺が実現される。この場合、能動的な音響緩和システム内で、位相シフトされた対抗音響を用いることにより、緩和すべき振動振幅を相殺するか、または、減少させるための、対抗音響発生器と似たような方法で、前記接続装置は駆動される。
【００２０】
この場合、電圧の印加によって形状が変化する、電気駆動型のポリマが、前記アクチュエータに取り付けられている場合は、特に、好適である。これにより、費用効率が特に高いアクチュエータが実現される。特に、前記電気駆動型のポリマについては、様々な幾何学的形状が実現される。代替的に、圧電アクチュエータを使用することも可能である。
【００２１】
本発明の他の重要な特徴および効果は、従属請求項、図面、および図面に基づく説明より明らかになる。
【００２２】
前述した特徴、および以下に述べる特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、記載している各組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせ、あるいは、単独で利用できることは明白である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、排気システムの構成部品を周辺構造物に保持するための保持装置、より好ましくは、前記排気システムが取り付けられた車両における保持装置を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】排気システム付き燃焼機関の、極めて簡略化された、回路図のような概念図である。
【図２】保持装置の、極めて簡略化された概念図である。
【図３】図２と同様の図であるが、他の実施形態の図である。
【図４】図３と同様の図であるが、代替的な実施形態の図である。
【図５】図１と同様の図であり、さらに他の実施形態による保持装置を示す図である。
【図６】保持装置のさらに他の実施形態である。
【図７】保持装置のさらに他の実施形態である。
【図８】さらに他の保持装置の異なる図である。
【図９】さらに他の保持装置の異なる図である。
【図１０】図８および図９のような異なる図であるが、他の設計による保持装置を示す図である。
【図１１】図８および図９のような異なる図であるが、他の設計による保持装置を示す図である。
【図１２】図８〜図１１での、空間領域内における、保持装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好適な実施例は図示されるとともに、以下に、詳細に説明されるが、同一か、類似しているか、または、機能的に同一の構成要素は同一の参照符号で示す。
【００２６】
以下の図面は、それぞれ、概略を示している。図１は、排気システム付き燃焼機関の、極めて簡略化された、回路図のような概念図である。図２は、保持装置の、極めて簡略化された概念図である。図３は、図２と同様の図であるが、他の実施形態の図である。図４は、図３と同様の図であるが、代替的な実施形態の図である。図５は、図１と同様の図であり、さらに他の実施形態による保持装置を示す図である。図６および図７は、保持装置のさらに他の実施形態である。図８および図９は、さらに他の保持装置の異なる図である。図１０および図１１は、図８および図９のような異なる図であるが、他の設計による保持装置を示す図である。図１２は、図８〜図１１での、空間領域内における、保持装置の断面図である。
【００２７】
図１において、燃焼機関１は、通常、排気システム２を備え、この排気システムは、例えば、排気マニホールド３、または、屈曲管３を介して、前記燃焼機関１に接続されている。排気システム２は、排気パイプ４を有し、この排気パイプは、屈曲管３に接続され、そこで収集された排気ガスを運ぶ。排気システム２は、通常、排気パイプ４内に内蔵された、少なくとも一つの排気ガス処理装置５を備えている。図１の例では、比較的燃焼機関１の近くで、排気パイプ４に内蔵された排気ガス処理装置５が、一つだけ示されている。例えば、排気ガス処理装置５として、触媒変換器が用いられる。同様に、粒子フィルタを用いることも可能である。
【００２８】
排気システム２は、保持装置６によって、その周辺に、しっかりと保持されるか、配置されるか、または、支持される。また、例えば、保持装置６は、車両の周辺構造物７と協働し、車両内には燃焼機関１が配置されている。周辺構造物７として、図１の例では、トランスミッションのトランスミッション・ハウジング８が用いられ、このトランスミッション・ハウジングは燃焼機関１に接続されている。同様に、保持装置６は、燃焼機関１のエンジン・ブロック９に接続することが可能である。さらに、車両の車体は、保持装置６の支持部として使用することも可能である。保持装置６によって、排気システム２の構成部品１０、または、部品１０を、前記構造物７に保持することが可能である。図１の例では、部品１０、または、構成部品１０は、排気パイプ４の一部で構成され、前記部品、または、前記構成部品は、保持装置６によって、車両に固定されている。前記パイプ部１０は、この場合、排気ガス処理装置５の下流に配置されている。しかし、前記接続点は、ほんの一例に過ぎない。
【００２９】
図２および図３において、各保持装置６は、保持装置６によって排気システム２の各構成部品１０に固定することが可能な第一の接続点１１、および、保持装置６によって各周辺構造物７に固定することが可能な第二の接続点１２を有している。さらに、保持装置６は、接続点１１、１２間に配置された接続装置１３を備えている。この接続装置１３は、接続点１１、１２間の可逆的相対移動が可能となるように構成されている。このような相対移動は、例えば、図２および図３に、二重矢印によって示す作用方向１４に生じる。
【００３０】
図１では、排気システム２は、燃焼機関１の駆動中に、第一の接続点１１の領域内で振動することがあり、その振動方向は、図１に、二重矢印１５で示す。ここでは、縦振動と、横振動を示す。同様に、回転振動も考えられる。排気システム２の各構成部品１０と、これに関連する固定構造物７との間の、このような高周波数の、または、速い相対移動に加えて、前記部品間の、ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動も発生する可能性がある。例えば、駆動中に、排気システム２の熱膨張により、第一の接続点１１が、燃焼機関１に対して相対的に移動し、これにより、構造物７に対して相対的に移動する可能性がある。前記熱膨張の作用方向は、図１に、二重矢印１６で示す。
【００３１】
本発明の第一の解決策によると、接続装置１３は、少なくとも作用方向１４において、速度に依存する、および／または、周波数に依存する、剛性を有するように構成される。この結果、接続点１１、１２間におけるゆっくりとした相対移動の場合、または、接続点１１、１２間における低周波数の相対移動の場合には、接続装置１３の剛性は、比較的小さな剛性を有し、接続点１１、１２間における、速い、または、高周波数の相対移動の場合には、前記接続装置の剛性は、比較的大きな剛性を有することになる。前記ゆっくりとした、または、低周波数の相対移動は、大抵、熱膨張１６によって引き起こされる相対移動である。これに対して、前記速い、または、高周波数の相対移動は、排気システム２の振動１５であり、これは、燃焼機関１の駆動中に、排気システム２の各構成部品１０の領域で発生する。
【００３２】
ここでの接続において、前記剛性は、弾性との相互関係において理解され、高い剛性は、弾性が小さい場合に現れ、弾性が大きいと、剛性は小さくなる。
【００３３】
速度に依存する、および／または、周波数に依存する剛性を有するこのような接続装置１３は、異なる方法で実現することが可能である。例えば、図２は一つの解決策を示し、この場合、接続装置１３は、水圧もしくは空圧のダンパ１７を備えるか、または、そのようなダンパ１７により構成される。本例では、前記ダンパ１７は、シリンダ１９と、ピストン２０とを備えたピストン−シリンダ・ユニット１８により実現され、前記ピストンは、ピストン棒２１により、シリンダ１９から外部に通じている。ピストン２０は、シリンダ１９内を二つの空間２２、２３に分割し、これらの空間は、スロットル点２４によって互いに接続されている。シリンダ１９内をピストンが移動すると、このスロットル点２４を介して、液体は、一方の室２２から、他方の室２３内へと溢れ流れ得る。前記ピストンの移動速度に依存して、集中的なスロットル効果は大きくなるか、または、小さくなる。この水力学的な流れは、液状、ガス状、または、ペースト状である。
【００３４】
ピストン−シリンダ・ユニット１８の内部では、シンリンダ１９およびピストン２０、ならびに、室２２および２３は、任意の断面を備えることがたいてい可能である。例えば、円形、楕円形、または、卵形等の丸みのある断面、同様に、例えば、三角形、四角形、六角形、および、八角形等の多角形断面がある。しかし、円形の断面が好適である。
【００３５】
図３は、接続装置１３の他の実施形態を示し、前記接続装置は、電気駆動型のポリマより成るエラストマ体２５を少なくとも一つ備えている。このような電気駆動型のポリマは、電圧が印加されることによって、弾性が変化する。この場合、保持装置６は、他に、エラストマ体２５を駆動するための電気制御回路２６を有している。電気制御回路２６は、また、制御部２７、および、振動センサ２８を有している。振動センサ２８は、排気システム２の構成部品１０の振動を検出し、これを、信号線２９を介して制御部２７に送ることが可能である。制御部２７は、制御線３０を介して、エラストマ体２５、または、電気駆動型ポリマに接続されている。本例では、エラストマ体２５は、２枚の板３１の間に配置され、より好ましくは、しっかりと、前記２枚の板に接続、例えば、貼り付けるか、または、加硫されている。板３１は、接続部３２を介して、接続点１１、１２に接続されている。接続部３２と板３１は、ここでは、接続電極として働き、制御線３０を、エラストマ体２５、または、電気駆動型のポリマに接続する。
【００３６】
ここで、制御部２７は、検出された振動周波数の関数として、エラストマ体２５の弾性を変化させることが可能である。エラストマ体２５の弾性変化は、例えば、少なくとも２段階で変化させることが可能である。同様に、前記振動周波数に対して、前記弾性を無段式に変化させることも実現可能である。さらに、制御部２７は、エラストマ体２５の弾性が、前記検出された振動周波数とともに変化するように、構成するか、または、プログラムすることが可能である。より好ましくは、この場合、前記部品振動に対する前記弾性振動を、位相に関してシフトさせることが可能である。すなわちより好ましくは、これによって、各部品１０における前記振動振幅を減少させることが可能である。各部品１０として、保持装置６によって支持される構成部品１０用いる。図１の例では、部品１０は、排気パイプ４、または、パイプ部１０である。
【００３７】
制御部２７はローパス・フィルタと協働し、これにより、前記ゆっくりとした、低周波数の熱膨張は、制御部２７によるいかなる反応も、つまり、エラストマ体２５の駆動を引き起こさない。また、制御部２７は、熱により引き起こされ、同じく、相対移動をもたらす熱膨張を、特別な特性曲線を用いて考慮し、その特性曲線において、前記熱により引き起こされる相対移動を、現在の部品温度の関数として表すように実現することが、選択的に可能である。また、制御部２７は、対応する温度センサと協働することが可能である。これにより、前記ゆっくりとした相対移動は、前記速い相対移動に重畳することが可能である。代替的に、一方で、前記熱により引き起こされる相対移動と、他方で、部品振動により生じる相対移動を、別々に考慮するために、直列に作用する、少なくとも二つの接続部を別々に、接続装置１３内に配置することも同様に可能である。そして、例えば、弾性が、制御部２７によって、互いに独立して変化することが可能な、二つのエラストマ体２５が配置される。これにより、より好ましくは、一方のエラストマ体２５の対応する駆動により、前記熱により引き起こされる膨張を、ほとんど無力にし、前記第二のエラストマ体２５を用いて、前記振動衝撃に対して、対応する反力により、周波数の関数として、逆に作用させることが可能である。
【００３８】
図４に示す、本発明の第二の解決策では、接続装置１３は、少なくとも一つの電気アクチュエータ３３を備えるか、または、そのようなアクチュエータで構成することが可能である。さらに、保持装置６は、この場合、前記アクチュエータ３３を駆動するための、電気制御回路３４を有している。この制御回路３４は振動センサ３５を備え、この振動センサにより、前記各部品１０の振動を検出することが可能である。信号線３６は、前記検出した振動を、制御部３７に送る。制御線３８は、制御部３７をアクチュエータ３３に接続している。アクチュエータ３３は、本例では、２枚の板３１を備え、この板は、それぞれ、接続部３２を介して、両方の接続点１１、１２に接続されている。アクチュエータ３３を駆動すると、両接続点１１、１２間の距離が変化する。これにより、制御部３７は、求めた振動周波数の関数として、アクチュエータ３３を駆動し、接続点１１、１２間の距離を変化させることが可能である。アクチュエータ３３が、電気駆動型のポリマにより構成され、前記ポリマは、電圧の印加により形状が変化する実施形態は、特に、好適である。これにより、電圧を印加することにより、前記ポリマの形状が目的に応じて変化することが可能となり、より好ましくは、接続点１１，１２間の距離が変化する。
【００３９】
制御部３７が、アクチュエータ３３を、ある周波数で駆動して振動させ、前記周波数は、振動センサ３５により求められた周波数に対応するように、制御部３７を構成することが可能か、または、プログラム可能であることが好ましい。この場合、前記アクチュエータの振動は、求められた部品振動に対する振動振幅に関し、位相をシフトさせることが、特に、好ましい。この位相シフトは、各部品において、振動振幅が減少するように、目的に応じて行われる。アクチュエータ３３は、この場合、構造上発生する音響のための、能動的な消音器として駆動され、見かけ上、反振動、または、対抗振動で作動し、部品１０の緩和すべき振動を、少なくとも、部分的に相殺する。
【００４０】
制御部２７はローパス・フィルタと協働し、これにより、前記ゆっくりとした、低周波数の熱膨張は、制御部３７のいかなる反応も、つまり、アクチュエータ３３の駆動を引き起こさない。また、制御部３７は、熱により引き起こされ、同じく、相対移動をもたらす膨張を、特別な特性曲線を用いて考慮し、前記熱により引き起こされる相対移動を、現在の部品温度の関数として表すように付加的に実現することが、選択的に可能である。また、制御部３７は、対応する温度センサと協働することが可能である。これにより、前記ゆっくりとした相対移動は、前記速い相対移動に重畳することが可能である。代替的に、一方で、前記熱により引き起こされる相対移動と、他方で、部品振動により生じる相対移動を、別々に考慮するために、直列に作用する、少なくとも二つの接続部を別々に、接続装置１３内に配置することも同様に可能である。そして、例えば、その位置移動が、制御部３７によって、互いに独立して変化することが可能な、二つのアクチュエータ３３が配置される。これにより、特に、一方のアクチュエータ３３を適切に駆動することにより、前記熱により引き起こされる膨張を、ほとんど無力にし、前記第二のアクチュエータ３３を用いて、前記振動衝撃に対して、対応する反力を、周波数の関数として、逆に作用させることが可能である。
【００４１】
図５では、保持装置６のためのユニットを好適に実現することが可能であり、その結果、保持装置６または接続装置１３の作用方向１４が、熱膨張方向１６に概ね平行に伸び、排気システム２の各部品、ここでは、排気パイプ４、または、パイプ部１０が、構造物７に対して相対的に移動する。このように利用するために、接続装置１３を、周波数に依存する剛性を持たせて構成するか、または、アクチュエータとして構成するかについては、特に、興味がある。
【００４２】
図６は、周波数に依存するか、または、速度に依存する剛性を有する接続装置１３の、さらに他の実施形態を示している。この実施形態では、接続装置１３は、膨張材３９を備えている。この場合、力の伝達に対して、力の伝達速度に依存して異なった反応をするプラスチックが用いられる。熱膨張材３９として、液体、または、固体を用いることが可能である。液体より成る膨張材の場合、粘性は、力の伝達速度と共に変化する。固体より成る膨張材の場合、弾性は、力の伝達速度と共に変化する。力の伝達がゆっくりとしている場合、前記膨張材は、低粘性か、または、高弾性を有する。力の伝達速度が速い場合、粘性は非常に高くなるか、または、非常に高い剛性を有する。
【００４３】
膨張材３９は、この場合、二つの接続点１１、１２間の移動伝達に役立つように、接続装置１３内に配置される。つまり、接続装置１３内において、膨張材３９が変形するか、または、変位する場合のみ、二つの接続点１１、１２間の相対移動は可能となる。
【００４４】
図６の例では、接続装置１３は、ピストン−シリンダ・ユニット４０を備え、このユニットは、シリンダ４１、ピストン４２、および、ピストン棒４３を備え、このピストン棒４３は、ピストン４２に接続され、シリンダ４１から外部に通じている。一方の接続点１１はシリンダ４１にしっかりと接続され、他方の接続点１２は、ピストン棒４３を介して、ピストン４２にしっかりと接続されている。ピストン４２は、膨張材３９も存在するシリンダ４１の作動室４４内で調整可能である。ピストン４２は、この場合、シリンダ４１内で、横方向に案内される必要はない。特に、固体により構成された膨張材３９の場合、ピストン４２は、膨張材３９に埋め込むことが可能である。ゆっくりとした移動の場合、ピストン４２は、膨張材３９内において、シリンダ４１に対して、相対的に移動することが可能である。しかし、速い移動が行われると、この移動に対して膨張材３９は極めて強く対抗する。
【００４５】
他の実施形態では、膨張材３９を、エラストマ体に成形することも可能である。そして、基本的に、図３に示すような構造が実現可能であり、そのような場合に制御回路２６は必要ではない。特に、膨張材３９がエラストマ体の形で存在する場合、少なくとも一つのばね部を、前記エラストマ体と並行に動作するように、選択的に、配置することが可能である。より好ましくは、このようなばね部は、前記エラストマ体に一体成形するか、または、埋め込むことが可能である。そして、ゆっくりとした相対移動では、接続装置１３によって互いに接続された部品を、開始位置まで駆動するばね力のみが、実質的に作用する。速い相対移動では、膨張材３９は、その移動をブロックするか、または、大きく緩和し、前記ばね力に重畳する。
【００４６】
図７は接続装置１３のさらに他の実施形態を示し、幾つかのエラストマ体４５、４６、および、４７を備えている。このエラストマ体４５、４６、４７は、この場合、電気駆動型のポリマで構成することが可能であるが、その作用方向に関しては、異なって配置される。例えば、中央のエラストマ体４５の作用方向は、外側の二つのエラストマ体４６、４７の作用方向に対して垂直である。電気駆動型のポリマより成るエラストマ体の代わりに、ここでは、電気アクチュエータを配置することも可能である。幾つかの電気駆動型のエラストマ体、または、電気アクチュエータを、このように配置することにより、異なる方向の相対移動を、保持装置６によって緩和することが可能である。
【００４７】
図８〜図１２に基づいて、接続装置１３、または、保持装置６のさらに他の実施形態を、より詳細に説明する。ここでは、図８および図９は第一の設計を示し、図１０および図１１は第二の設計を示している。図１２は断面図を示し、この図は、基本的に、図８〜図１１までの設計に当てはまる。
【００４８】
図８〜図１２では、接続装置１３は、屈曲可能な、弾性メタルシート部４８を有している。ここで示す実施形態では、保持装置６全体が、この屈曲可能な、弾性メタルシート部４８で構成されている。前記メタルシート部４８は、少なくとも一つの閉じた空間４９を有し、この中に、図１２に示す、自由に流れる粒子５０が配置されている。この場合、粒子５０が詰められた容積は、各空間４９の全容積よりも小さいことが分かる。この結果、粒子５０は空間４９内を移動することが可能である。図１２に示す特別な実施形態では、空間４９内に幾つかの室５１が形成され、この室５１は、空間４９内での粒子５０の移動を、個々の室５１に制限する一方、他方で、メタルシート部４８を横方向に堅くする。例えば、室５１は、蜂の巣状に形成することが可能である。
【００４９】
例えば、各シートメタル部４８が、少なくとも各空間４９の領域内で、図１２に示す二重のシートメタル構造５２として形成されるように、空間４９を、シートメタル部４８内に実現することが可能である。各二重のシートメタル構造５２内に、二つの別々のシートメタル５３，５４が配置され、このシートメタル５３，５４は、それぞれ、窪み５５，５６を備え、組み立てた状態で、鏡対称的に補完し合って、各空間４９を構成している。シートメタル部４８は、ここで示す例では、互いに離間した端部に、接続点１１、１２を有している。
【符号の説明】
【００５０】
１  燃焼機関
２  排気システム
３  排気マニホールド
４  排気パイプ
５  排気ガス処理装置
６  保持装置
７  周辺構造物
８  トランスミッション・ハウジング
９  エンジン・ブロック
１０  構成部品
１１  第一の接続点
１２  第二の接続点
１３  接続装置
１４  作用方向
１５  振動方向
１６  熱膨張の作用方向
１７  ダンパ
１８、４０  ピストン−シリンダ・ユニット
１９、４１  シリンダ
２０、４２  ピストン
２１、４３  ピストン棒
２２、２３  空間
２４  スロットル点
２５、４５、４６、４７  エラストマ体
２６、３４  電気制御回路
２７、３７  制御部
２８、３５  振動センサ
２９、３６  信号線
３０、３８  制御線
３１  板
３２  接続部
３３  電気アクチュエータ
３９  膨張材
４４  作動室
４８  弾性メタルシート部
４９  閉じた空間
５０  粒子
５１  室
５２  二重のシートメタル構造
５３、５４  シートメタル
５５、５６  窪み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011201531.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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