(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動減衰質量体としてバッテリーを備えている自動車用の振動減衰装置であって、前記バッテリーがばねエレメントを介して自動車のボディと固定されているものにおいて、
前記ばねエレメント（10）が、振動減衰質量体の作動範囲（Ａ、ＡＡ及びＢ、ＢＢ）において、少なくとも２種の、ほぼ線形の特性曲線区間（１、２）を有するばね特性曲線（１、２、３；１、６、２、３）により画定され、該特性曲線区間の内で第２の特性曲線区間（２）が第１の特性曲線区間（１）よりも高い剛性を示し、
前記ばねエレメント（10）が、中間段部（22）及び穿孔底部（23）を含む穿孔（19）を有する基体（14）に取り付けられている唯一のゴム製ダイアフラム（11）からなり、前記第１の特性曲線区間の剛性が、前記ゴム製ダイアフラム（11）が前記穿孔（19）に向かって移動するが当該穿孔（19）と係合する以前に示され、前記第２の特性曲線区間の剛性が、前記ゴム製ダイアフラム（11）が前記穿孔（19）内の前記中間段部（22）と当接すると示されることを特徴とする振動減衰装置。
【請求項２】
前記第１の特性曲線区間（１）の作動範囲（Ａ、Ｂ）と前記第２の特性曲線区間（２）の作動範囲（ＡＡ、ＢＢ）が同じ大きさであることを特徴とする請求項１記載の振動減衰装置。
【請求項３】
前記第２の特性曲線区間（２）の勾配（４）が、前記第１の特性曲線区間（１）の勾配（５）に対して角度（γ）だけ大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の振動減衰装置。
【請求項４】
前記第１の特性曲線区間（１）と前記第２の特性曲線区間（２）の間に第３の特性曲線区間（６）が存在し、この第３の特性曲線区間（６）の勾配が前記第１及び第２の特性曲線区間（１、２）の勾配（４、５）よりも大きいことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項記載の振動減衰装置。
【請求項５】
前記ばねエレメント（10）が、前記第２の特性曲線区間（２）において、前記第１の特性曲線区間（１）の剛性の二倍又はそれ以上の剛性を有することを特徴とする請求項４記載の振動減衰装置。
【請求項６】
前記ばね特性曲線（１、２、３）がエンドストッパ区間（３）を有し、このエンドストッパ区間（３）が、弾性を示し、かつ前記第１及び第２の特性曲線区間（１、２）よりも高い剛性を示すことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項記載の振動減衰装置。
【請求項７】
前記振動減衰質量体のそれぞれの運動方向に対して、前記ばねエレメント（10）が設けられていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項記載の振動減衰装置。
【請求項８】
前記ばねエレメント（10）が複数設けられ、それぞれが同じばね特性曲線（１、２、３）を有する同じ構造をもって構成されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項記載の振動減衰装置。
【請求項９】
前記ゴム製ダイアフラム（11）が周辺隆起部（12）を備え、前記周辺隆起部（12）がその取り付けられた状態で予負荷をかけられていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項記載の振動減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動減衰装置に関する。より詳細には、本発明は、特に振動減衰質量体としてバッテリーを備え、このバッテリーがばねエレメントを介して自動車のボディと固定されている自動車用の振動減衰装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボディは振動しやすく、この振動はシャーシ及び駆動側の内燃機関からもたらされる。振動は、搭乗者に不快感を与え、快適さを損なう。このような振動は、ユニット型軸受の適切な設計によって対処され、また車体前部又は車体後部に弾性的に固定されている振動エネルギーを吸収する付加質量によっても対処される。しかしながら、このような手段は、その効果に関して制限があり、付加的な空間を必要とするという欠点を有し、かつ車両重量を増すので望ましくない。したがって車両中にすでに存在する質量、特に高い空間重量又は密度を有する質量体、例えば車両用バッテリーを振動減衰装置として使用することが提案されている。
【０００３】
バッテリーが、適切に設計されている収納部に配置されて車両側に弾性的に支持されているものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１の場合には、収納部が、望ましくない振動を伝える自動車ボディ又は自動車ボディの部分と、バッテリーとの間に適切に設計された弾性結合リンクを形成する。この場合、収納部は、バッテリーと共働して、有害な振動に対して反対に作用するダンパ装置を形成する。弾性結合リンクはコイルばねを有し、このコイルばねがバッテリーと共働して、有害な振動の振動側、振動数に調整されている振動減衰システムを形成する。このコイルばねの代わりに適切な弾性材料からなる成形体を使用することもできる。バッテリーを、ケーシング状の収納部内においてその全ての側面から弾性材料によって支持することができる
バッテリー-振動減衰装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２では、バッテリーがＵ字形の収納部内に取り外し可能に固定され、さらにこの収納部が、車両に固定されているＵ字形のブラケットに、弾性体を介して前部と後部で懸架されている。弾性体は、２つのＵ字形異形材の脚部間で、１つの水平面内に配置され、かつ全ての方向に弾性であるため、バッテリーは車両ボディに対して各運転軸方向に相対運動可能である。
【０００４】
バッテリーの振動が、大きくなりすぎないように、全ての構造においてストッパが設けられており、このストッパがバッテリーの振動行程を制限する。この構成により、バッテリーは極めて強力に制動され、バッテリーの機械的な負荷限度を上回る可能性があるという欠点を有する。したがってこの構成では、標準的なバッテリーを使用することができず、むしろ耐振動性のバッテリーが必要とされる。耐振動性のバッテリーは標準的なバッテリーよりも極めて高価であり、さらに耐振動性バッテリーに必要とされる交換部品の市場は十分でない。
【０００５】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許公開（DE-A1）第4340007号明細書
【０００６】
【特許文献２】
特開平2-197446号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、特に振動減衰質量体としてバッテリーを備えている自動車用の振動減衰装置であって、規定の振動行程における振動減衰プロセスの間にバッテリーが破壊されず、それによって標準的なバッテリーを振動減衰質量体として使用することができる振動減衰装置を提供することを課題としている。振動減衰装置は、単純な構造であり、かつ大量生産によって製造可能であることが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、冒頭に記載した形式の、振動減衰質量体としてバッテリーを備え、バッテリーがばねエレメントを介して自動車のボディと固定されている自動車用の振動減衰装置において、ばねエレメントが、振動減衰質量体の作動範囲内で、少なくとも二つの、実質上線形の特性を示すばね特性を有し、そのばね特性の内で第２のばね特性が第１のばね特性よりも高い剛性を示すことにより解決される。あるいは、冒頭に記載した形式の振動減衰装置において、ばねエレメントが、振動減衰質量体の作動範囲において、少なくとも２種の、実質上線形の特性曲線区間を有するばね特性曲線によって画定され、この特性曲線区間の内で第２の特性曲線区間が第１の特性曲線区間よりも高い剛性を示すことにより解決される。振動減衰質量体の作動範囲は、異なる剛性を示す２つの区間に区分され、先ずより柔軟な剛性を示す第１の作動範囲において、第１のばね特性、第１の特性曲線区間にしたがって振動減衰が行われ、振動減衰質量体がより大きく振れることにより、柔軟な剛性を示す第１の作動範囲を超え、それによってはじめて、より高い剛性を示す第２の作動範囲において、第２のばね特性、第２の特性曲線区間にしたがって振動減衰が行われる。
【０００９】
本発明では、これらの第１及び第２の特性曲線区間を相互に連続させることができる。しかしながら、これらの２つの区間の間に、力が急激に変化する区間を設け、２つの特性曲線区間を連続させない場合に特に良好な振動減衰作用が達成される。
【００１０】
第１及び第２の２つの特性曲線区間の作動範囲をほぼ同じ大きさとして構成することができる。２つのばね特性が示される作動範囲がほぼ同じとなるようにばね特性を画定することができる。しかし振動減衰装置の適用状況に応じて、他の寸法を選択することもでき、たとえば第２のばね特性が示される第２の作動範囲を、第１のばね特性が示される第１の作動範囲よりも狭くなるように寸法を選択することもできる。
【００１１】
第１及び第２の特性曲線区間が互いに角度をなすように、又は第１の特性曲線区間と第２の特性曲線区間が、互いに角度をなして方向付けられている勾配内に延伸するように、ばねエレメントが構成され、この場合には、第２のばね特性、第２の特性曲線区間は、第１のばね特性、第１の特性曲線区間よりも急勾配で延伸する。
【００１２】
第１の特性曲線区間と第２の特性曲線区間の間の急激に力が変化する特性曲線区間は、第２の特性曲線区間が第１の特性曲線区間の剛性と比較して二倍又はそれ以上の剛性を有するように選択される。第２の特性曲線区間の剛性は、その区間中のいずれにおいても、第１の特性曲線区間の剛性の二倍又はそれ以上となるよう構成される。この構成によって特に良好な振動減衰作用が達成される。
【００１３】
本発明のばね特性には、柔軟に構成されているエンドストッパ区間が組み込まれている。これは柔軟に構成されているエンドストッパが、硬質のエンドストッパと比べてより良好な結果を提供することに基づく。
【００１４】
実際の実施形態の場合には、振動減衰質量体のそれぞれの運動方向に少なくとも一つのばねエレメントが設けられ、これらのばねエレメントによってバッテリーに対する衝撃が緩衝される。
【００１５】
本発明のばねエレメントを、振動減衰装置に複数設け、それぞれのばねエレメントが同じばね特性を有する同じ構造のものとすることが有利であり、その結果、振動減衰質量体の二つの振動方向において、衝撃減衰プロセスは同じ作用をもたらす。
【００１６】
本発明のばねエレメントは多様な実施形態が可能である。ばねエレメントのばねが、周辺隆起部を備えたゴム製ダイアフラムからなるような実施形態が有利である。この周辺隆起部は、意図的な力の急激な変化をもたらすように、組み立てられた状態において予負荷がかけられている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付の図面に、ばねエレメントの作動様式及びばねエレメントの実際の実施態様を示す。
【００１８】
図１の一番上には、反対方向に作用する２つの同じばねエレメントの力−行程−ばね特性曲線又は特性曲線区間１、２、３及び−１、−２、−３をグラフの形で示している。バッテリーは、静止状態において、力の基準線及び行程の基準線の交差する原点、グラフの中央の箇所に存在する。振動減衰質量体、すなわちバッテリーが右側又は左側へ振れること、変位することによって、振動減衰質量体は、ばねエレメントが第１の特性を示す第１の作動範囲Ａ又はＢのそれぞれに達する。作動範囲は、バッテリーの原点からの変位を意味し、作動範囲Ａ及びＢは、０〜２mm及び０〜−２mmに延在している。バッテリーの振れが大きくなるにつれ、反対に作用する力も大きくなる。この振れが２mmの行程長を上回る場合には、すなわち振動減衰質量体の変位が２mmを超える場合には、ばねエレメントが第２の特性を示す第２の作動範囲ＡＡ又はＢＢに達し、この範囲内で、ばね特性はより大きな力を有する。ばね特性曲線又は特性曲線区間の勾配、ばね特性の増加率又は減少率は第１の作動範囲Ａ又はＢ内のばね特性の増加率又は減少率よりも急激である。このとき第１の特性曲線区間１と第２の特性曲線区間２は、互いに角度γをなして方向付けられている勾配４、５内に延伸している。ばね特性曲線区間１、２、３における剛性の変化により、特に良好な振動減衰作用が得られることを、試験は示す。２つの作動範囲Ａ及びＡＡでは、ばねエレメントはそれぞれ実質上線形のばね特性曲線、特性曲線区間１及び２にしたがって作動する。第２の特性曲線区間２は、ばねエレメントが、第１の特性曲線区間１よりも高い剛性を有することを示す。ばねエレメントがばね特性曲線区間１及び２にしたがって作動する範囲Ａ及びＡＡは、ほぼ同じ大きさである。第２の作動範囲ＡＡ又はＢＢは、行程が２mm〜４mmの範囲に延在する。振動減衰質量体が原点から２mm〜４mmの範囲に変位した場合に、ばねエレメントは第２の特性曲線区間２にしたがって作動する。第２の作動範囲ＡＡには、それぞれ範囲Ｅ又はＦで示される柔軟に構成されたエンドストッパ区間が後続している。エンドストッパ区間における柔軟な構成は、第２の作動範囲ＡＡと範囲Ｅ又はＦの境界近傍でのばね特性曲線の変化の仕方から、あるいはこの境界近傍の範囲においてばね特性曲線区間２から３へと簡単に湾曲する形から認識され、ばね特性曲線３が急峻に立ち上がっていることより、エンドストッパ区間Ｅ又はＦでは、振動減衰質量体の振れが増大するにつれ、剛性が急激に増大することが明らかである。
【００１９】
力−行程−ばね特性曲線を示すグラフの下に示す振動減衰曲線、時間に対して行程量を示す曲線を参照することによって、ばね特性曲線区間１、２、３を有するような構成によって、振動減衰作用が改善されていることが確認できる。振動減衰質量体が約５mmの振れ、原点からの変位を生じた場合でも、極めて短い時間で、最短時間で良好な振動減衰作用が達成されている。
【００２０】
上から３番目の、時間に対して振動減衰質量体の速度を示す速度グラフは、今まで公知のものと比較して、著しく速度が振れる振動減衰作用をもたらすことを示している。しかしながら一番下の、時間に対して振動減衰質量体の受ける加速度を示す加速度グラフが特に重要であり、このグラフでは、わずかなピークが突出し、さらに極めて小さな振れが見られるだけである。この振動減衰質量体の受ける加速度は、振動減衰装置の振動減衰挙動に対して特に重要である。本発明のばねエレメントの新規の構造によって加速度の振れが減少することは特に注目すべきことである。
【００２１】
図２には、ばね特性曲線区間１、６、２、３を図１のばね特性曲線区間と比較できるように示す。図２は、ばね特性曲線１及び２により示される作動範囲Ａ及びＡＡの間に、ばねエレメントの剛性が急激に変化するばね特性曲線区間６を有する点で図１とは異なり、このようなばね特性を有するばねエレメントによって振動減衰装置を構成する実施態様を示している。この剛性が急激に変化する特性曲線区間６は、第２の特性曲線区間２を、わずかに変位の大きい方へ、触れの大きい方へ外側にシフトさせ、かつ第２の作動範囲ＡＡでは第１の作動範囲Ａよりも明らかに高い剛性にしたがってばねエレメントが作動するように構成されている。本実施例では、第２の特性曲線区間２の剛性は、いずれの点においても第１の特性曲線区間１の剛性よりも二倍以上も高くなっている。さらに、第１の特性曲線区間１と第２の特性曲線区間２の勾配が平行となるように構成することもできるが、本実施例では、第２の特性曲線区間２の傾き、勾配βが、第１の特性曲線区間１の傾き、勾配αよりも大きくなるよう選択している。これによって第２のばね特性を示す第２の特性曲線区間２では、第１のばね特性を示す第１の特性曲線区間１よりも剛性の増加率が高い。このとき第１の特性曲線区間１と第２の特性曲線区間２は、互いに角度γをなして方向付けられている勾配４、５内に延伸している。特性曲線区間１及び２のこの２つの想定勾配４及び５は互いに角度γをなす。第２の特性曲線区間２には、さらに柔軟に構成されたエンドストッパ区間３が作動範囲Ｅとして後続している。
【００２２】
ばねエレメントのこの実施形態で達成可能な振動減衰作用を、さらに時間に対する振動減衰質量体の行程、速度及び加速度のグラフに示す。図１のグラフと比較して、図２で示す振動減衰作用の場合には、ばね特性が剛性の急激に変化する範囲を有するため、行程、速度及び加速度の３つの全てのグラフにおいて、振れのさらなる減少が達成されていることが明らかに確認できる。特に、加速度に関するグラフには、ピーク値の明らかな減少がもたらされていることが示されている。
【００２３】
特性曲線区間１、６、２及び３に関する上記の実施形態は、同様に、原点から左側に示されている反対方向へ変位するばねエレメントのばね特性曲線にも当てはめることができる。
【００２４】
図３には、ばねエレメント10の可能な構成を示す。本実施例の構成によって、２つの線形の特性曲線区間１及び２、その間に存在する剛性が急激に変化する特性曲線区間６、並びに柔軟に構成されているエンドストッパ区間３を有するばね特性を有するばねエレメントを提供することが可能となる。このばねエレメント10は、周辺隆起部12が設けられているゴム製ダイアフラム11を有する。この周辺隆起部12は、ホルダ13内で予負荷がかけられている。このために、ホルダ13は、基体14と、この基体14とねじ固定されたガイド部分15とから構成される。この周辺隆起部12は、ホルダ13、すなわち基体14とガイド部分15との間に挟まれている。このガイド部分15は、プランジャ16を案内するために利用され、このプランジャ16は、図示されていないバッテリーと固定されている。図３において、ゴム製ダイアフラム11の上方には、基体14内に穿孔が設けられており、この穿孔は第２の作動範囲ＡＡの際に、ゴム製ダイアフラム11を収容するために利用される。
【００２５】
ばねエレメント10の作動方式は次の通りである。プランジャ16が、図示されていない振動減衰質量体又はバッテリーによってゴム製ダイアフラム11の方に移動する場合、このゴム製ダイアフラム11は、第１の特性曲線区間１を有する第１の作動範囲Ａで作用する。ゴム製ダイアフラム11の上面18がほぼ点17に到達し、かつゴム製ダイアフラム11がほぼ水平に配向されると、この作動範囲Ａは完了する。プランジャ16により、さらに押圧されると、ゴム製ダイアフラム11は穿孔19内へさらに移動し、ばね特性は剛性が急激に変化する特性曲線区間６に入る。ゴム製ダイアフラム11の表面18は、剛性が急激に変化する特性曲線区間６を超えて変位すると、穿孔19内の点20に到達する。次いで、ゴム製ダイアフラム11の周縁部21が穿孔19内の中間段部22に当接する。これにより、ゴム製ダイアフラム11は、その剛性が明らかに高くなり、作動範囲ＡＡ、つまり第２のばね特性曲線区間２にしたがってばねエレメントが作動する。プランジャ16のさらなる移動によって、ゴム製ダイアフラム11がさらに穿孔内へ押し込まれることにより、このゴム製ダイアフラム11の上面18は最終的に穿孔底部23にまで達し、このときばね特性曲線はエンドストッパ範囲Ｅに達する。このエンドストッパ範囲Ｅでは、該当するばね特性曲線区間３にしたがってばねエレメントが作動する。本実施例は、ばねの１つの側面だけを図示したものである。反対側のもう一方の側面は、本実施例と同様に対称に構成されており、反対の方向で、本実施例と同じ作用を示す。また他の側面に関しても、本実施例と同様のばねエレメントを設けることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、振動減衰質量体としてバッテリーを備えている自動車用の振動減衰装置に関し、バッテリーがばねエレメントを介して自動車のボディと固定されているものにおいて、ばねエレメント（10）が、振動減衰質量体の作動範囲（Ａ、ＡＡ及びＢ、ＢＢ）において、少なくとも２種の、ほぼ線形の特性曲線区間（１、２）を有するばね特性曲線（１、２、３；１、６、２、３）により画定され、特性曲線区間の内で第２の特性曲線区間（２）が第１の特性曲線区間（１）よりも高い剛性を示すことを特徴とする。この構成により、規定の振動行程における振動減衰プロセスの間にバッテリーが破壊されず、それによって標準的なバッテリーを振動減衰質量体として使用することができる振動減衰装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異なる剛性を有するばねの、ばね特性曲線の行程に対して力を示すグラフ、並びに時間に対する行程、速度及び加速度を表すグラフである。
【図２】第１及び第２の区間の間で、剛性が急激に変化するばね特性を有するばねエレメントの、行程に対して力を示すグラフ、並びに時間に対する行程、速度及び加速度を表すグラフである。
【図３】本発明の、ホルダ中のばねエレメントの構造及び配置を示す図である。
【符号の説明】
１０    ばねエレメント
１１    ゴム製ダイアフラム
１２    周辺隆起部
１３    ホルダ
１４    基体
１５    ガイド部分
１６    プランジャ
１９    穿孔
２３    穿孔底部
【図１】
0004012826.tif 000002
【図２】
0004012826.tif 000003
【図３】
0004012826.tif 000004