(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被動系における振動を減衰または抑制する、ユニット軸受またはダンパの形式の装置にして、ユニット軸受またはダンパが磁気流動性液体（ＭＲＦ、３０）で満たされかつ磁界を発生可能な室（４）を有する装置にして、上記室（４）の少なくとも一部範囲が、電気が流れ得る数個の電気導体（１）により貫通されている装置において、
電気が流れて、磁場に加えて、電気導体（１）が加速装置（４０）として磁気流動性液体（３０）の少なくとも一部に作用して、当該磁気流動性液体（３０）の少なくとも一部を振動運動（矢印５）の状態として、それによって被動系の妨げとなる励起振動を所望のように制御し、電気導体（１）に一定の又は制御された磁場がある場合に電流が振動するように生成可能であり、また電気導体（１）に実質的に一定の電気が流れる場合に磁場が振動するように生成可能であることを特徴とする、装置。
【請求項２】
数個の電気導体（１）が互いにほぼ平行に隣接して位置して、かつ板状の結合部（１０）を形成するように統合され、それにより電気が振動して流れることにより磁場が振動する際、または電気がほぼ一定で流れ、磁場が振動する際、磁気流動性液体（３０）の少なくとも一部が、板状の結合部（１０）の面にほぼ平行に振動運動（矢印５）の状態とされ得ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記室（４）内において、電気導体（１）を有する数個の板状の結合部（１０，１０’，１０"）が互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
磁気流動性液体（３０）を含有する室（４）が、少なくとも部分的に、少なくとも一つの電磁石（２）により囲まれ、その磁極（Ｎ，Ｓ）の間を延びる電磁石の磁束線（２１）が結合部（１０，１０’）に対しほぼ垂直に位置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
上記室（４）が、磁気流動性液体の振動運動の方向でのそれぞれ端面側において、膜（７）で閉止されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
上記室（４）の内壁が電磁石（２）の範囲において非磁性材料の層（６）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
磁気流動性液体（３０）用加速装置（４０）として機能する電気導体（１）において電気を振動するよう適宜に流すことにより、および／または磁場を振動することにより、磁気流動性液体（３０）が加熱可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
磁気流動性液体（３０）用加速装置（４０）として機能する電気導体（１）において電気を振動するよう適宜に流すことにより、および／または磁気流動性液体（３０）において磁場を振動することにより、渦効果が生成可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置を備えたアクティブバイブレーションダンパであって、磁気流動性液体（３０）を有して構成された室（４）が当該アクティブバイブレーションダンパの構成部分であり、そのケーシング（８０）が上記室の端面に設けられた膜（７）に対して止め機能を発揮することを特徴とする、アクティブバイブレーションダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被動系、特に走行車駆動機構（車両駆動ユニット）における振動を減衰または抑制する、機構軸受（ユニット軸受）またはバイブレーションダンパの形式の装置にして、該ユニット軸受またはバイブレーションダンパが磁気流動性液体で満たされかつ磁界を発生可能な室を有する装置に関する。技術分野として、特にドイツ特許公開第１９７１１６８９号公報を挙げる。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、本発明の有利な適用範囲、すなわち特に往復ピストン・内燃機関として構成した車両駆動ユニットが動力走行車、特に乗用車の車体に装着される原動機軸受の範囲を説明するが、本発明はこの適用例に限定されるものではない。この内燃機関の固有動力学のために、障害的振動ができるだけ走行車構造に導入されないように、走行車構造に好適に装着することが必要である。
【０００３】
これに関連して、例えば特にデーゼル原動機に用いられる切替可能な液圧式原動機軸受は周知であり、これは制御されない軸受に対し、特にデーゼル原動機のアイドリング運転時に液圧式バイブレーションダンパの減衰機能を止めることができるという長所を有する。それによってこの状態にてより良好な隔離態様が達成される。勿論この場合、車道から伝わる刺激に関し重要な低周波の振動状態も明らかに悪化する。この周知の技術に対しては、例えばドイツ特許第４３２５７３０号公報またはヨーロッパ特許第０６４３２３８号公報を指摘する。さらに、液圧装置の代わりにまたは液圧装置に付加して、静力学的基礎剛性をも変えられる剛性制御可能な軸受が周知である（例えば、ドイツ特許第１９８１２３８７号公報参照）。この軸受も、すでに述べた理由から実際上、アイドリング運転時の内燃機関支持と回転モーメント伝達または出力伝達（走行運転）時の支持との間の切替えに対してのみ好適であるのに過ぎない。
【０００４】
さらに、いわゆるアクティブなバイブレーションダンパまたは軸受は周知である。これらは、適切に生成されかつ望ましからざる振動刺激に対抗作用する力により、比較的広い周波数範囲に亘り振動および音響に対する好適さを高める。内燃機関のアイドリング時および走行運転時、すなわち内燃機関の回転モーメント伝達時に有意義に適用することができる。このための周知の技術として、例えばドイツ特許第１９５１７６３０号公報、ドイツ特許第４３１５１８４号公報、ヨーロッパ特許公開第０９７６９４６号公報、ヨーロッパ特許公開第０６５５５６６号公報またはヨーロッパ特許第０９３７９０９号公報を挙げる。
【０００５】
磁気流動性液体（略してＭＲＦと言う）が別の周知技術である。これは磁界にて、（周知の）粘性変化の他に、それ自体磁性となる特性をも有する。すなわち、この液体の強磁性粒子は、簡単に言えば、小さい棒磁石と見なすことができる。
【０００６】
軸受構造要素におけるＭＲＦの適用は、現在専ら粘性変化の効果の利用の下に行われ、それにより系のその都度の運転状態に依存し、磁界を制御することにより軸受の減衰特性を変え、ならびに場合によってはブレーキ力またはブレーキモーメントをも生成している。対応する装置が、例えばＷＯ  ００／６８５９５号に記載され、このような制御可能なダンパーの適用については、ＰＣＴ出願ＷＯ９７／１０１１８号にて請求されている。磁気流動性液体（ＭＲＦ）に基づく多次元に作用する減衰要素が、ＰＣＴ出願ＷＯ ９６／３３３５６号に開示されている。最後に、軸受要素のばね率を変えるためにＭＲＦを用いることが、既に当初に挙げたドイツ特許公開第１９７１１６８９号公報に記載されている。
【０００７】
切替可能な液圧式原動機軸受の周知の欠点、すなわち、音響上の好適さと低周波数の振動上の好適さを同時に改善することが実際上不可能であること、すなわち該軸受は実際上内燃機関のアイドリング時の音響改善に対してのみ好適であることについては、既に述べた。剛性制御可能な軸受および磁気流動性液体を具備し従来の使用に対応する軸受は、同じ欠点を示す。アクティブなバイブレーションダンパまたは軸受は、構成上費用のかかる、従って高価なものであり、そして著しく大きな構成空間を要し、大きな重量と比較的多くのエネルギー需要を必要とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、請求項１の前提部に記載の振動を減衰または抑制する構成概念を、適用可能性をはっきりと高めるようにして、明示することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、被動系における振動を減衰または抑制する、ユニット軸受またはダンパの形式の装置にして、ユニット軸受またはダンパが磁気流動性液体（ＭＲＦ、３０）で満たされかつ磁界を発生可能な室（４）を有する装置にして、上記室（４）の少なくとも一部範囲が、電気が流れ得る数個の電気導体（１）により貫通されている装置において、電気が流れて、磁場に加えて、電気導体（１）が加速装置（４０）として磁気流動性液体（３０）の少なくとも一部に作用して、当該磁気流動性液体（３０）の少なくとも一部を振動運動（矢印５）の状態として、それによって被動系の妨げとなる励起振動を所望のように制御し、電気導体（１）に一定の又は制御された磁場がある場合に電流が振動するように生成可能であり、また電気導体（１）に実質的に一定の電気が流れる場合に磁場が振動するように生成可能であることにより解決される。
【００１１】
よって、磁気流動性液体を一定のまたは制御された磁界で作動するのみならず、付加的に電流が流れる１つまたは数個の導体を磁気流動性液体を貫通して導くことを提案する。それは、これにより磁気流動性液体にまたはこれに含まれる粒子に付加的力を及ぼすことができるからである。すなわち、上に提案したように、電気導体に電流を振動するように生成するときは、これにより振動する力作用が生起され、その結果この力作用を、振動を減衰または抑制するのに理想的に適用することができる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
物理学上の基礎を説明するため、先ず図３に示す原理図を参照する。既に述べたように、磁気流動性液体（ＭＲＦ／磁性流体）３０が磁界にて粘性変化の他にそれ自体磁性となる特性をも有し、すなわちこの液体の強磁性粒子３１は簡略に言えば小さい棒磁石（Ｎ極とＳ極とを有する）として見なすことができる。本発明では、この特性を、それ自体周知のローレンツ力の物理的効果を借りて、ＭＲＦ３０またはその粒子３１に方向および大きさの制御された力を及ぼすことに用いることができる。このため図３にて、磁気流動性液体３０またはそのＭＲＦ粒子３１を囲む磁石、特に電磁石２の両磁極ＮとＳとの間に延びる磁界にて、磁束線２１に対し垂直に（この場合第三次元にて、すなわち図面に垂直に）互いに平行に延びる電気導体１または電線１が次のように配置されている。すなわち、当業者に周知の「右手の法則」によりこれらの導体１において電流が流れることに起因するローレンツ力が、その方向Ｆ*でもって磁束２１に関し第二次元にて磁束線２１に垂直に位置するように配置される。
【００１３】
互いに平行な電線１の電流が同じ大きさかつ同じ方向であるとき、純粋に並進的に作用する力がＭＲＦ３０の強磁性粒子３１に強い影響を及ぼす。なんとなれば、既述のように、電気導体１の間に位置する「棒磁石」粒子３１に、いわば導体１から加えられる力Ｆ*に対し大きさＦ／２の２つの反力が作用し、これら反力がそれぞれの粒子３１の矢印Ｆ／２の方向の加速度を生じさせるからである。
【００１４】
さて、図４ａの原理図に示すように、数個の電気導体１が磁束線２１に垂直な面内に並置して配置され、そして特にそれぞれ１つの板状結合部１０に纏められ、さらにこのような数個の結合部１０，１０’，１０”が磁束線２１の方向にみて前後に（間隔をおいて連続して）配置されているときは、ＭＲＦ３０で満たされた室４から磁気流動性液体３０の加速のためのいわゆる管路要素が生ずる。この場合、磁気流動性液体３０を含む室４（または管路要素４）は、ここでは電磁コイル２ａ、２ｂと軟鉄よりなる磁心２ｃよりなる磁石２、特に電磁石２により少なくとも部分的に囲まれている。このとき、電磁石２が作動されると、その互いに平行な磁束線２１（そのうち図４ａ、４ｂには見易くするためただ一つのみ示す）は、導体結合部１０，１０’，１０”に垂直に延びる。この場合、これらの導体結合部１０，１０’，１０”における各電気導体１は、同じく磁束線２１に対し垂直（第三次元にて、すなわち図４ａで紙面に垂直）に配置されている。
【００１５】
この管路要素または室４は、この室４の縦断面を示す図４ａおよび対応する横断面を示す図４ｂの原理図では、端側が開放されているが、しかしこれは基本原理の説明には取るに足らないことである。重大なのは、室４を囲む電磁石２が作動される場合、従ってＭＲＦ３０で満たされた室４内に対応する磁界が存在する場合、電線１または導体１に振動する電流の流れが生成されるとき、前記の磁気流動性液体３０に矢印方向５に振動する力が及ぼされることである。従って、作動磁界がありかつ導体結合部１０，１０’，１０”に同じ向きかつ同じ強さの振動する電流の流れがあるとき、磁気流動性液体３０の少なくとも一部は、板状結合部１０等の面にほぼ平行に矢印５による振動運動に置かれる。
【００１６】
さらに今述べた効果は、電気導体１にほぼ一定の電流の流れが生成されるときは、振動する磁界、すなわちその方向を替える磁界を設けることによっても達成することができる。このためには、１つのまたは場合により数個の電磁石２のＮ極とＳ極とは、充分に速やかに入れ替わらなければならない。
【００１７】
なお、図４ａに関して、ＭＲＦ３０の方を向いた室４の内壁が電磁石２の範囲に非磁性材料の層６を有すると有利である。それにより、磁化された液体粒子３１が電磁石２の極Ｎ、Ｓの範囲で管路壁に付着しまたは貼着するのを防止することができる。これは、例えば非磁性薄片の被膜により置き換えることが可能である。
【００１８】
既に述べたように、ＭＲＦ３０で満たされたこのような室４、または周りを囲む電磁石２および統合した電気導体１または導体結合部１０，１０’，１０”等を有する前記のような管路要素４は、磁気流動性液体３０の特に振動性加速のために用いることができる。従って例えば、磁気流動性液体３０用の加速装置（これに対しては、以下に説明する別の図にて符号４０を用いる）として機能する電気導体１に、振動する電流の流れを適宜発生させることにより、該室４が好適に被動系に作用することができるときは、被動系の駆動機械等の妨害的励起振動を有効に減衰することができる。このため、例えば、該室４または管路要素４は該被動系の軸受に統合され、またはいわゆるそれ自体周知のアクティブなバイブレーションダンパとして構成することができる。これらの可能な両実施例には、後になお詳しく立ち入ることにする。
【００１９】
しかしながら、先ず図５ａ、５ｂ（図４ａ、４ｂに似た図であり、図５ｂは図５ａの断面図である）の原理図について、なお別の基本的構成を説明する。すなわち、所望の減衰作用または振動吸収作用に関するＭＲＦ３０の潜在的な欠点（例えば粘性または密度について）を除去するため、ＭＲＦ３０を単にいわゆる加速装置４０（これは、既に説明したように、電磁石２および導体結合部１０，１０’等により形成される）の範囲に用い、そしてその他に減衰装置、軸受またはバイブレーションダンパに他の「理想的な」減衰液体を用いるのが有利である。周りを囲む電磁石２から離れて位置する加速装置４０の両端面側に、それぞれ液体を通さない膜７を設けることにより、ＭＲＦ３０に生成された加速作用は、膜７に隣接して（そしてこの場合加速装置４０より離れ、しかしその際場合によっては室４内に）位置する「理想的な」減衰液体３２に伝達することができる。
【００２０】
これは、図５ａに双方向矢印５により単に原理的に示されている。よって、電気導体１の適切に振動する電流の流れにより、加速装置４０内の磁気流動性液体３０のみならず、室４内にて両方の膜７のＭＲＦ３０に対する反対側に位置する減衰液体３２も、矢印方向５の振動運動に置かれる。さらに、この解決策の試みの別の特長として、電磁石２により生成される磁界の限界における障害作用の防止がある。
【００２１】
上に説明した装置、または対応して好適に構成された室４、すなわちＭＲＦ３０、磁石２および導体１または導体結合部１０，１０’等を具備する加速装置４０は、既述のように、液圧式原動機軸受（特に動力走行車の駆動原動機用）の構成部分となり得るものであり、これを図１ａに例示する。この図１ａは、本発明による装置を除いてはほぼ通常の液圧式原動機軸受の横断面図であり、図１ｂには図１ａのＡ−Ａ線による断面図が、そして図１ｃには図１ａのＸの詳細図が示されている。
【００２２】
特に図１ａに示す原動機軸受は、通常のものであり従って詳細には示さない支持要素および固定要素の他に、エラストーマ支持体１０７により上方を境界されているそれ自体通常の上部液体室１０１、およびそれ自体通常のものである下部液体室１０２を有する。これらの両液体室１０１、１０２の間に、ほぼ通常のものであり従って詳しくは説明しない隔壁系１０３が位置する。ほぼこの隔壁系１０３の高さに、隔壁系１０３を囲むリング管路の形の本発明による室４が設けられ、その場合磁気流動性液体３０で満たされた該室４またはリング状管路要素４の１部範囲が、電磁石２および既述のように配置された数個の電気導体１または導体結合部１０，１０’，１０"等によりなる本発明による加速装置４０を具備する。
【００２３】
図１ｂより判るように、リング室４の内室と上部液体室１０１との間に移行部１０５または管路開口部１０５が設けられ、これを介して室４の内室と上部液体室１０１との間に流体結合が成立している。同様に、リング室４の内室と原動機軸受の下部液体室１０２との間に別の移行部１０６（または別の管路開口部１０６）が設けられている。これら両移行部１０５、１０６の間にて、リング室４内またはリング管路要素４内に隔壁１０４が位置する。移行部１０５、１０６により、室４内にある磁気流動性液体３０の振動運動は、上部液体室１０１および下部液体室１０２内に導入されまたは伝達されることが可能となっている。
【００２４】
従って図１ａ、図１ｂの装置は、例えば図示の液圧式原動機軸受にてアクチュエータとして用いることができる。その場合ＭＲＦ３０は、加速度により生起された慣性力により、外部刺激に対抗作用するように振動式に往復動せしめられる。このような原動機軸受は、１つには現在通常の液体軸受の周知の特性を有し、さらに加速装置４０の適宜の制御により駆動機械等の障害的振動を好適に減衰し、従って伝達経路（既述の使用例では、動力走行車の駆動原動機から走行車車体へ）から選びだして除外することができる。
【００２５】
図１ｃは、電気導体１の結合部１０，１０’等とそれらの電気接続部４１および電磁石２用電気接続部４２を具備する加速装置４０の詳細図を示す。さらに、図１ａ、図１ｂによるこの実施例では、磁気流動性液体３０は液体室１０１、１０２内の液体と直接的の液体接触にあり、すなわちこれら液体室内にもＭＲＦ３０が位置するが、しかしこれとは別に、リング室４と液体室１０１、１０２との間の移行部１０５、１０６にそれぞれ膜７（図５ａに示す）が設けられているので、このとき加速装置４０のＭＲＦ３０は、いわば室端面側に設けられた膜を介して、その他ではほぼ通常の液圧式原動機軸受の上部液体室および下部液体室と間接的に結合している。
【００２６】
本発明の装置の別の使用例は、いわゆるアクティブなバイブレーションダンパである。すなわち、磁気流動性液体３０およびこの液体用加速装置４０を具備する適宜に構成された室４は、アクティブなバイブレーションダンパの構成部品である。このための好適な実施例の基本を図２に断面にて示す。
【００２７】
符号８０にて、このアクティブなバイブレーションダンパのケーシングを示す。このケーシングは、さらに固定フランジ８１を有し、この固定フランジ８１でもって該バイブレーションダンパはその振動を減衰しまたは抑制すべき被動系に固定することができる。ケーシング８０内部には、電磁石２の他に磁気流動性液体３０で満たされかつ電気導体１の統合した結合部１０等を具備する室４がある。その場合、室４は両端面側に、すなわち電磁石２より離れたところに膜７により境界され、これら膜の間にＭＲＦ３０が閉じ込められている。
【００２８】
電気導体１に適宜の振動する電流を流すことにより、室４内の磁気流動性液体３０を矢印方向５の振動運動に置くことができる。この振動運動を行うことにより、図２にて下側の膜７はケーシング８０の下側部分の内側に、または図２にて上側の膜７はケーシング８０の上側部分の内側に、図示のように交互に接合せしめられ、従ってケーシング８０は室４の端面側に設けた膜７に関し実際上当接機能を果たす。膜７自体は、矢印５によるこの振動運動の際いわば戻しばねの機能を果たす。
【００２９】
既述の装置でもって、新規な方法でＭＲＦの使用下に振動のアクティブな減衰または抑制を実現することができる。その場合、生成可能ないわゆる反対振動の振動数は、振動する電流の流れの振動数を適切に選択することにより、広い範囲で任意に調整可能である。既に当初説明したように、振動する電流の流れの代わりに、電磁石２の適切な極入れ替えにより（電気導体１における電流の流れはほぼ一定の場合）、磁界がその方向を振動するように構成することも可能であることを明確に指摘したい。よってこの装置は（既述の使用例に対し）、実際上すべての可能な運転状態に適しており、すなわち原動機軸受またはアクティブな原動機バイブレーションダンパとして使用する場合、従来技術に比べ、走行車駆動機構のアイドリング時および走行運転時に著しい機能改善が達成される。その場合、本発明による装置は現在周知のアクティブ系に対し構造の簡単さで優れており、従ってコストが安く作りが丈夫である。さらに、所要場所が少なくて済み、重量および所要エネルギーが従来周知の系に比して少ない。
【００３０】
なお、指摘すべきことは、ＭＲＦ３０の強磁性粒子３１への適宜な制御により（例えば、電流のない交替する磁界、または異なる電気導体１における互いに逆の電流方向と結合する磁界）並進力のない純粋の回転モーメントを及ぼし得ることである。これは例えば、その際生ずる内部摩擦熱により、磁気流動性液体３０を装置の運転開始前の冷えた状態から好適な運転温度に持ち来たすことに用いることができる。同じく、適宜の制御により攪拌効果を生成することができ、これを場合により生ずるＭＲＦ３０内の沈殿現象を解消しまたは防止することに利用することが可能である。前記の両者は、さらに振動する磁界によっても達成可能である。なお、実に多くの詳細（特に構成様式）を、特許請求の範囲の内容から外れることなく、上の説明から異なって構成することができることを指摘しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明による装置を除いてほぼ従来の液圧式原動機軸受の横断面図である。
【図１ｂ】図１ａの線Ａ−Ａによる断面図である。
【図１ｃ】図１ａのＸ部の詳細図である。
【図２】本発明の実施例の断面図である。
【図３】物理学上の基礎を説明する原理図である。
【図４ａ】本発明の実施例の原理図である。
【図４ｂ】図４ａの横断面図である。
【図５ａ】本発明の別の実施例の原理図である。
【図５ｂ】図５ａの横断面図である。
【符号の説明】
１          電気導体
２          電磁石
４          室
５          振動運動方向
６          層
７          膜
１０，１０’，１０"  導体結合部
３０        磁気流動性液体
４０        加速装置
８０        ケーシング
１０１，１０２      液体室
【図１ａ】
0004215444.tif 000002
【図１ｂ】
0004215444.tif 000003
【図１ｃ】
0004215444.tif 000004
【図２】
0004215444.tif 000005
【図３】
0004215444.tif 000006
【図４ａ】
0004215444.tif 000007
【図４ｂ】
0004215444.tif 000008
【図５ａ】
0004215444.tif 000009
【図５ｂ】
0004215444.tif 000010