DE69410697T2

DE69410697T2 - Schwingungskontrollvorrichtung

Info

Publication number: DE69410697T2
Application number: DE69410697T
Authority: DE
Inventors: Yukiko Chiyodamachi Niihari-Gun Ibaraki-Ken Ikeda; Hiromitsu Niihari-Gun Ibaraki-Ken Masuda; Taichi Ishioka-Shi Sato; Kihachiro Ushiku-Shi Tanaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: JPH0712167A; CN1062944C; EP0631066A1; EP0631066B1; US5450931A; CN1096861A; TW249254B; KR950001138A; KR0142159B1; DE69410697D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationssystem mit einem Gegenstand und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration des Gegenstandes, wobei die Vorrichtung einen Behälter, ein in dem Behälter enthaltenes thixotropes Material, ein in dem thixotropen Material für dessen Rühren angeordnetes bewegliches Element und ein Kraftübertragungselement aufweist, daß mit seinem einen Ende an dem beweglichen Element und mit seinem anderen Ende an dem Gegenstand befestigt ist.
Ein solches Vibrationssystem ist aus der DE-A-23 02 657 bekannt.
In der SU-A-15 69 461 ist ein weiteres Vibrationssystem mit einer anderen, ein thixotropes Material aufweisenden Vibrationssteuervorrichtung geoffenbart. Die Vibrationssteuervorrichtung nach der SU-A-15 69 461 ist jedoch von anderer Art als die oben beschriebene Vibrationssteuervorrichtung, da sie einen elastischen Behälter benutzt, der in der Lage ist, seine Verformung direkt von den Behälterwänden auf das thixotrope Material zu übertragen.
In der JP-A-53-13070 ist noch ein anderes Vibrationssystem geoffenbart, das eine weitere Vibrationssteuervorrichtung aufweist. Diese bekannte Vibrationssteuervorrichtung hat einen Behälter und ein in dem Behälter enthaltenes thixotropes Material. Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "thixotropes Material" bedeutet ein Material, das normalerweise keine Fließfähigkeit hat und sich mit Elastizität im Gelzustand befindet, unter Energie, wie Vibration, jedoch in den nichtelastischen Solzustand wechselt, in welchem eine Fließfähigkeit vorliegt, und den ursprünglichen Gelzustand wieder einnimmt, wenn die Vibration aufhört.
Diese bekannte Vibrationssteuervorrichtung dämpft die Vibration, da die Schwingungsenergie durch die Phasentransformation von dem Gelzustand in den Solzustand des thixotropen Materials absorbiert wird. Mit anderen Worten erzeugt diese Vibrationssteuervorrichtung den Vibrationsdämpfungseffekt nur in dem Übergangszeitraum, in welchem die Phase von Gel zu Sol wechselt. Somit wird kein merklicher Vibrationsdämpfungseffekt erhalten, wenn die Phasentransformation abgeschlossen ist, d. h. wenn das ganze thixotrope Material von Gel zu Sol transformiert worden ist. Diese Art der Vibratinssteuervorrichtung kann deshalb nicht in geeigneter Weise unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen die Vibration kontinuierlich für einen bestimmten Zeitraum aufgebracht wird.
Die bekannte Vibrationssteuervorrichtung leidet unter dem Problem, daß, wenn die Frequenz einer extern aufgebrachten Vibration allmählich fortschreitet wie im Falle des Anlaufs und der Beschleunigung einer drehenden Maschine auf Nenndrehzahl, die Vibrationssteuervorrichtung in unerwünschter Weise in Resonanz kommt und eine Vibration mit größeren Amplituden sowie Lärm erzeugt, wenn die Vibrationsfrequenz mit der natürlichen Frequenz der Vibrationssteuervorrichtung selbst oder des Systems einschließlich der Vibrationssteuervorrichtung in Koinzidenz gekommen ist.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Vibrationssystem mit einem Gegenstand und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Vibration bereitzustellen, mit dem das oben beschriebene Problem des Standes der Technik überwunden werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch ein Vibrationssystem mit einem Gegenstand und einer Vorrichtung zum Steuern einer Vibration des Gegenstandes erreicht, wobei die Vorrichtung einen Behälter, ein in dem Behälter enthaltenes thixotropes Material, ein in dem thixotropen Material für dessen Rühren angeordnetes bewegliches Element und ein Kraftübertragungselement aufweist, das mit seinem einen Ende an dem beweglichen Element und mit seinem anderen Ende an dem Gegenstand befestigt ist, und wobei das Vibrationssystem eine erste Resonanzfrequenz hat, während sich das thixotrope Material in einem Gelzustand befindet, und, bevor die Vibrationsfrequenz eines solchen Systems die Resonanzfrequenz erreicht, das thixotrope Material sich vom Gel zum Sol ändert.
Bevorzugte Ausführungen des Vibrationssystems nach der Erfindung sind Gegenstände der Ansprüche 2 bis 1B.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Vibrationssystems unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vibrationssteuervorrichtung eines erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 3 ein Diagramm, das die Vibrationskennlinie beobachtet bei der in Fig. 2 gezeigten Anwendung gzeigt,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vibrationsteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Setienansicht einer weiteren Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 7 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 8 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 10 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 12 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Rührelements, das bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform eingesetzt wird,
Fig. 14 eine vertikale geschnittene Seitenansicht einer aneren Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 15 eine vertikale geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems,
Fig. 16 eine vertikale geschnittene Seitenansicht einer Waschmaschine mit einem Vibrationssystem der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 eine vertikale geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung, die in der Waschmaschine von Fig. 16 verwendet wird,
Fig. 18 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Klimaanlagenaußenraumeinheit mit dem Vibrationssystem der vorliegenden Erfindung,
Fig. 19 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung, die einem Rohr der in Fig. 18 gezeigten Klimaanlagen-Außenraumeinheit zugeordnet ist, und
Fig. 20 ein Diagramm ist, das die Vibrationskennlinie zeigt, die das Ergebnis eines Versuches veranschaulicht, der an einer Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems durchgeführt wurde.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform von einer insgesamt mit 1 bezeichneten Vibrationssteuervorrichtung eines erfindungsgemäßen Vibrationssystems, einen Behälter 2 und ein in dem Behälter 2 enthaltenes thixotropes Material 3. In das thi xotrope Material 3 erstreckt sich ein Kraftübertragungselement 4. Das Kraftübertragungselement 4 ist mit einem beweglichen Element 5 verbunden, das in dem thixotropen Material 3 angeordnet ist. Der Behälter 2 ist aus einem Material mit einem bestimmten Steifigkeitsgrad hergestellt, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Vibrationssystem mit der in Fig. 1 gezeigten Vibrationssteuervorrichtung. Auf einer Basis 7 ist über elastische Elemente 8 ein Gegenstand 6 angeordnet, dessen Vibration gesteuert werden soll. Die in Fig. 1 gezeigte Vibrationssteuervorrichtung 1 ist zwischen der Basis 7 und dem Gegenstand 6 vorgesehen. Insbesondere ist der Behälter 2 der Vibrationssteuervorrichtung 1 an der Basis 7 festgelegt, während das Kraftübertragungselement 4 mit dem Gegenstand 6 verbunden ist. Der Gegenstand 6 enthält eine drehende Maschine als Erregungsquelle.
Diese Anordnung bildet ein Vibrationssystem, bei welchem der Gegenstand 6 als eine Masse dient, während die elastischen Elemente 8 und die Vibrationssteuervorrichtung 1 als Feder- und Dämpferelemente dienen. Die Vibrationskennlinien des Gegenstands 6 werden deshalb entsprechend der Masse des Gegenstands, der Federkonstanten und des Dämpfungskoeffizienten der elastischen Elemente 8 der Vibrationssteuervorrichtung 1 bestimmt.
Das Verhalten des Vibrationssystems wird nachstehend unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, welche die Vibrationskennlinien des Gegenstandes 6 zeigt. Auf der Abszisse ist die Erregungsfrequenz aufgetragen, während die Ordinate den Amplitudenvergrößerungsfaktor angibt.
Gemäß Fig. 3 zeigt die Kurve a die Vibrationskenndaten des Gegenstandes 6, die man beobachtet, wenn die Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems nicht verwendet wird. Die Kurven b und c zeigen die Vibrationskenndaten des Gegenstands 6, die man erhält, wenn die Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems verwendet wird. Insbesondere zeigt die Kurve b die Vibrationskenndaten, die man erhält, wenn das thixotrope Material 3 weiter im Gelzustand bleibt, während die Kurve c die Vibrationskenndaten zeigt, die sich ergeben, wenn das thixotrope Material 3 im Solzustand gehalten wird.
Man sieht, daß sich die Vibrationskenndaten des Gegenstandes 6 entsprechend dem Zustand des thixotropen Materials 3 ändern. Der Grund besteht darin, daß sich die Faktoren, die die Vibrationskenndaten bestimmen, d. h. die Federkonstante und der Dämpfungskoeffizient der Vibrationssteuervorrichtung 1 entsprechend der Faser des thixotropen Materials 3 ändern. Insbesondere ist die natürliche Frequenz f&sub1;, wenn sich das thixotrope Material 3 im Gelzustand befindet, hoch, da das thixotrope Material 3 Elastizität aufweist.
Wenn sich das thixotrope Material 3 im Solzustand befindet, ist im Gegensatz dazu die mit f&sub2; bezeichnete natürliche Frequenz so niedrig wie diejenige, die sich ergibt, wenn die Vibrationssteuervorrichtung 1 verwendet wird, da das thixotrope Material 3 im Solzustand keine Elastizität hat. Außerdem wird aufgrund der Fließfähigkeit des thixotropen Materials 3 der Dämpfungseffekt verstärkt.
Das thixotrope Material 3 in der Vibrationssteuervorrichtung 1 befindet sich im Gelzustand, wenn die Vibrationsmaschine anläuft, so daß der Amplitudenvergrößerungsfaktor längs der Kurve b zunimmt, wenn die Maschine beschleunigt wird, um die Erregerfrequenz zu erhöhen. Die Erregungskraft wird durch das Kraftübertragungselement 4 auf das bewegliche Element 5 der Vibrationssteuervorrichtung 1 übertragen, indem es zum Vibrieren gebracht wird. Da das bewegliche Element in das thixotrope Material 3 eingetaucht ist, rührt das vibrierende bewegliche Element 5 das thixotrope Material 3. Dementsprechend wechselt das thixotrope Material 3 von Gel zu Sol, es stellt sich also eine Gel-Sol-Änderung ein, so daß das thixotrope Material 3 seine Elastizität verliert.
Dementsprechend wird die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung 1 reduziert und die Vibrationskenndaten des Gegenstandes 6 ändern sich längs der Kurve c. Danach wird die Vibration des Gegenstandes 6 trotz einer weiteren Steigerung der Erregerfrequenz verringert. Demzufolge ändert sich die Phase des thixotropen Materials 3 wieder, nämlich von Sol zu Gel, was dazu führt, daß die Vibrationskenndatn der Kurve b von Fig. 3 folgen. Insbesondere ändert sich der Amplitudenvergrößerungsfaktor des Gegenstandes 6 längs der Kurve D im Verlauf des Anstiegs der Erregerfrequenz.
Wenn sich die Erregerfrequenz in dem durch d&sub2; bezeichneten Bereich befindet, ist der Zustand des thixotropen Materials 3 der Gelzustand und die Vibrationsfrequenz ändert sich längs der Kurve b. Im Gegensatz dazu wechselt das thixotrope Material 3, wenn die Erregerfrequenz in dem Bereich d&sub2; liegt, von Gel zu Sol, so daß die Vibrationskenndaten der Kurve c folgen. In dem Erregerfrequenzbereich d&sub3; ist die Vibration so weit verringert, daß das thixotrope Material 3 seinen Zustand von Sol zu Gel ändert, wodurch veranlaßt wird, daß die Vibrationskenndaten wieder der Kurve b folgen.
Wie es sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ändert das thixotrope Material, wenn sich der Vibrationszustand dem Resonanzzustand annähert, d. h. wenn sich die Erregungsfre quenz der scheinbaren natürlichen Frequenz f&sub1; nähert, seinen Zustand von Gel zu Sol, das sich die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung 1 ändert. Als Folge ändert sich die scheinbare natürliche Frequenz des Gegenstandes 6 von f&sub1; zu f&sub2; wodurch es möglich wird, die Resonanz zu vermeiden und somit einen gefährlichen Anstieg der Vibrationsamplitude zu unterbinden. Der beschriebene Effekt ist nicht nur beim Anlauf einer drehenden Maschine sondern auch in verschiedenen anderen Fällen erreichbar, bei denen sich die Erregungsfrequenz aufgrund einer Änderung der Drehzahl ändert, wie es bei einer Drehzahlsteuerung eines Motors der Fall ist.
Beispiele der bei der Erfindung verwendeten Materialien, die in geeigneter Weise als thixotropes Material 3 eingesetzt werden können, sind ein Gel von Aluminiumhydroxyd, eine Suspension, wie Bentonit, eine Farbe, die durch Dispergieren von Pigmentteilchen in einem Trockenöl gebildet wird, ein Fett, das durch Dispergieren von Aluminium in einem Schmieröl hergestellt wird, Rizinusöldreivat und niedermolekulares Polyethylenderivat.
Das thixotrope Material sollte so ausgewählt sein, daß es mit den Vibrationskenndaten (Kurve D) zusammenpaßt, die für den Gegenstand 6 der Vibrationssteuerung charakteristisch sind. Die Komponenten, die das thixotrope Material 3 kontaktieren, wie der Behälter 2, das Kraftübertragungselement 4 und das bewegliche Element 5, sind vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die durch Kontakt mit dem thixotropen Material nicht unbrauchbar gemacht werden. Wenn beispielsweise das thixotrope Material 3 eine wässrige kolloidale Lösung ist, bestehen diese Komponenten vorzugsweise aus einem gegen Wasser resistenten Material, wie rostfreiem Stahl, Kunststoff oder dgl.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung, bei welcher ein bewegliches Element 5 von einem elastischen Element 9 abgestützt ist, das ebenfalls in das thixotrope Material 3 eingetaucht ist.
Diese Ausführungs bietet zusätzlich zu dem von der vorherigen Ausführungsform erbrachten Vorteil einen weiteren Vorteil dadurch, daß der Gegenstand 6, dessen Vibration zu steuern ist, allein von der Vibrationssteuervorrichtung 1 ohne die Hilfe der elastischen Elemente 8 getragen wird, die bei der vorhergehenden Ausführungsform zum Einsatz gelangen. Außerdem erzeugen die elastischen Elemente 9, die ebenfalls in das thixotrope Material 3 eingetaucht oder eingebettet sind, einen Rühreffekt für das thixotrope Material 3 in Zusammenwirkung mit dem beweglichen Element 5, so daß der Wechsel Gel-Sol über ein größeres Volumen erfolgt, wodurch ein großer Dämpfungseffekt erzeugt wird.
Fig. 5 zeigt wieder eine andere Ausführungsform, bei welcher der Behälter 2 aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und eine zylindrische Form und einen Deckel 11 mit einem durchgehenden Loch 10 hat, durch welches sich das Kraftübertragungselement 4 in den Hohlraum innerhalb des Behälters 2 erstreckt. An einem Ende des in dem Behälter 2 aufgenommenen Kraftübertragungselements 4 ist ein Rührelement 5 befestigt, während am anderen Ende des Elements 4 eine Gegenstandshalterung 12 zum Halten des Gegenstandes 6 festgelegt ist. Zwischen die Gegenstandshalterung 12 und den Deckel 11 ist ein elastisches Element, d. h. eine Feder 9, gespannt.
Diese Ausführungsform stellt einen Effekt bereit, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen die Vibration des Gegenstandes 6 zu steuern. Außerdem macht es diese Ausführungsform möglich, den Gegenstand 6 mittels der Vibrationssteuervor richtung 1 allein ohne Verwendung von elastischen Elementen 8 zu tragen.
Die Vibrationskenndaten der in Fig. 5 gezeigten Vibrationssteuervorrichtung werden unter speziellem Bezug auf Fig. 20 beschrieben.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform verwendet als thixotropes Material eine Bentonitsuspension, während als Rührelement 5 eine Platte aus rostfreiem Stahl mit durchgehenden Löchern eingesetzt wird.
Unter Verwendung der Vibraionssteuervorrichtung dieser Ausführungsform wird ein Versuch durchgeführt, bei·welchem ein Aluminiumblock als Gegenstand 6 angeordnet wird, dessen Vibration gesteuert werden soll. Der Behälter 2 der Vibrationssteuervorrichtung wird durch eine daran angebrachte Erregervorrichtung erregt. Die Vibrationsübertragbarkeit wird dadurch bestimmt, daß die Beschleunigungen des beweglichen Teils der Erregervorrichtung und des Gegenstandes gemessen werden. Die Erregungsfrequenz wird kontinuierlich von 5 Hz bis 60 Hz geändert.
Das Ergebnis des Versuchs ist in Fig. 20 gezeigt, bei welcher auf der Abszisse die Erregungsfrequenz aufgetragen ist, während die Ordiante die Vibrationsübertragbarkeit angibt. Die Kurve e in Fig. 20 zeigt die Vibrationsübertragungskenndaten, die man beobachtet, wenn die Vibrationssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Als Vergleichsbeispiel zeigt eine Kurve f die Vibrationsübertragungskenndaten, die sich ergeben, wenn der Gegenstand von einem einzigen elastischen Element getragen wird.
Wie aus Fig. 20 zu ersehen ist, führt das Vibrationssystem der Erfindung zu einer Reduzierung der Vibrationsübertragbarkeit, die maximal so groß wie 23.6 dB verglichen mit dem Fall ist, bei welchem der Gegenstand von einem einzigen elastischen Element getragen wird. Aus dem oben beschriebenen Versuchsergebnis resultiert, daß die Vibrationssteuervorrichtung der beschriebenen Ausführungsform einen beträchtlichen Vibrationsdämpfungseffekt erzeugt.
Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Behälter, in dem das thixotrope Material enthalten ist, kugelförmige Elemente zu einem effektiven Rühren des thixotropen Materials 3 enthalten.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher eine Vielzahl von Vorsprüngen 51 an den Oberflächen eines flächigen beweglichen Elements 5 ausgebildet ist.
Der Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials 3 stellt sich ansprechend auf die Scherkraft ein, die auf das thixotrope Material 3 ausgeübt wird. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, den Phasenwechsel des thixotropen Materials 3 mit vergleichsweise geringer Vibration aufgrund der Vorsprünge 51 auszulösen, die eine größere Scherkraft auf das thixotrope Material im Vergleich zu dem beweglichen Element 5 ohne Vorsprünge ausüben können. Außerdem erzeugen die an dem beweglichen Element 5 vorgesehenen Vorsprünge 51 einen Widerstand, wenn das bewegliche Element 5 in dem thixotropen Material 3 vibriert, das von Gel zu Sol gewechselt hat. Dementsprechend wird ein großer Dämpfungseffekt erzeugt, um die Vibration einzuschränken. Die Größe der von dem beweglichen Element 5 auf das thixotrope Material 3 aufgebrachten Kraft kann dadurch geändert werden, daß die Größe des beweglichen Elements 5 geändert wird, so daß die Fehlerkonstante des Vibrationssystems frei bestimmt werden kann. Außerdem ist es möglich, die Vibrationsamplitude zu ändern, bei welcher der Gel-Sol-Wechsel eintritt, indem die Formen und die Anzahl der Vorsprünge 51 variiert werden.
Ein weitere, in Fig. 7 gezeigte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß das bewegliche Element 5 einen netzartigen Abschnitt 52 hat. Bei dieser Anordnung ist das bewegliche Element 5 in der Lage, eine größere Scherkraft auf das thixotrope Material 3 aufzubringen, und es kann sich durch das thixotrope Material 3 im Solzustand bewegen, ohne daß von dem thixotropen Material 3 ein wesentlicher Widerstand entgegengesetzt wird. Es ist deshalb möglich, den Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials 3 bei einer kleinen Vibrationsamplitude zu bewirken. Es ist auch möglich, die Vibrationsamplitude, bei welcher der Gel-Sol-Wechsel eintritt, sowie die Federkonstante des Vibrationssystems zu bestimmen, indem in geeigneter Weise die Maschenfeinheit des netzartigen Abschnitts 52 und die Größe der Drähte bestimmt werden, die den netzartigen Abschnitt bilden.
Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher wenigstens ein Schlitz 53 in dem beweglichen Element 5 ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung kann der Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials 3 bei vergleichsweise kleiner Vibrationsamplitude verwirklicht werden, da auf das thixotrope Material 3 mittels der Vibration des beweglichen Elements 5 eine größere Scherkraft aufgebracht werden kann. Außerdem können die Vibrationsamplitude, bei welcher der Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials 3 erfolgt, sowie die Federkonstante des Vibrationssystems variiert werden, indem in geeigneter Weise die Form und Größe der Schlitze 53 bestimmt werden, welche die Amplitude der Schwerkraft ändern können, die auf das thixotrope Material ausgeübt wird.
Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform, die einen aus einem elastischen Material hergestellten Behälter 20 und ein thixotropes Material 3 hat, das in den Hohlraum des Behälters 20 gefüllt ist. Das Material des Behälters kann beispielsweise Kautschuk sein.
Es wird nun die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben. Auch bei dieser Ausführungsform wird ein Vibrationssystem in einem Gegenstand, dessen Vibration als Masse gesteuert werden soll, von der Vibrationssteuervorrichtung als Feder- und Dämpfungselement gebildet. Bei diesem Vibrationssystem befindet sich das thixotrope Material 3 in dem Gelzustand, wenn das Vibrationssystem sich außerhalb der Resonanz befindet und eine geringe Vibrationsamplitude des Gegenstands hat, so daß die in Fig. 9 gezeigte Vibrationssteuervorrichtung eine vergleichsweise große Federkonstante hat. Wenn die Erregungsfrequenz erhöht wird, um sich dem Resonanzzustand anzunähern, d. h. wenn die Frequenz sich der scheinbaren natürlichen Frequenz nähert, wird die Vibrationsamplitude des Gegenstands erhöht. Die Vibration der erhöhten Vibrationsamplitude wird auf den elastischen Behälter 20 übertragen um seine Verformung herbeizuführen. Dies verursacht auch eine Verformung des thixotropen Materials 3, das in dem Behälter 20 enthalten ist, wodurch der Gel-Sol-Wechsel des thixoptropen Materials 3 ausgelöst wird. Als Folge wird die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung 1 reduziert, um ihre natürliche Frequenz abzusenken, wodurch die Resonanz des Gegenstands vermieden und eine gefährliche Zunahme der Vibrationsamplitude unterbunden wird.
Bei dieser Ausführungsform kann der Gegenstand, dessen Vibration zu steuern ist, von der Vibrationssteuervorrichtung 1 allein wie im Falle der Ausführungsformen getragen werden, die vorstehend in Verbindung mit Fig. 4 und 5 erläutert wurden. Zusätzlich bietet diese Ausführungsform einen Vorteil dadurch, daß die Anzahl der Teile oder Komponenten reduziert werden kann, was verglichen mit den in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen die Herstellungskosten senkt.
Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform, die einen Behälter 20 aus einem elastischen Material und ein in einer Wand von ihm ausgebildetes durchgehendes Loch 21 aufweist. Durch dieses Loch 21, das durch einen Stopfen 22 zu schließen ist, wird in den Behälter 20 ein thixotropes Material eingefüllt.
Diese Ausführungsform bietet neben den Teilen, wie sie die vorstehenden Ausführungsformen bringen, zusätzliche Vorteile, wie eine leichte Herstellung. Außerdem ermöglicht der Stopfen 22, wenn er als abnehmbares Element konstruiert ist, eine einfache Herstellung dieser Vorrichtung und eine leichte Erneuerung des thixotropen Materials 3.
Fig. 11 zeigt eine andere Ausführungsform, die ebenfalls einen Behälter 20 aus einem elastischen Material und ein in dem Behälter 20 enthaltenes thixotropes Material 3 hat. Diese Ausführungsform hat weiterhin ein Rührelement 23, das an der Wand des Behälters 20 über ein Tragteil 24 festgelegt ist.
Im Betrieb verformt sich der elastische Behälter 20 entsprechend der Vibration des Gegenstandes. Gleichzeitig bewegt sich das Rührelement 23 in dem thixotropen Material 3 relativ zu diesem. Als Folge wird das thixotrope Material gerührt, um den Gel-Sol-Wechsel durch eine Vibration mit vergleichsweise kleiner Amplitude herbeizuführen. Wenn die Gel-Sol-Änderung erfolgt, schreitet sie sehr schnell vorwärts, wodurch es möglich ist, eine Resonanz schnell zu unterbinden und dann die Vibration ohne Verzögerung zu steuern.
Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform, die sich durch ein zusammengesetztes Rührelement 25 auszeichnet, das dadurch gebildet wird, daß eine Vielzahl von Platten kombiniert werden, die in einer in Fig. 13 gezeigten Weise zusammengefügt sind. Dieses Verbundrührelement 25 ist direkt an dem elastischen Behälter 20 befestigt.
Bei dieser Ausführungsform kann das thixotrope Material 3 in allen Richtungen durch das Verbundrührelement 25 gerührt werden, so daß die Vibration omnidirektional gesteuert wird.
Fig. 14 zeigt eine andere Ausführungsform, die einen Behälter 252 aus einem elastischen porösen Material hat. Wenigstens eine der Poren 251 des Behälters 252 ist mit einem thixotropen Material 3 gefüllt.
Man sieht, daß diese Ausführungsform der Vibrationssteuervorrichtung den gleichen Effekt beim Steuern der Vibration eines Gegenstandes erzeugt, der von dieser Vibrationssteuervorrichtung getragen wird.
Fig. 15 zeigt eine andere Ausführungsform, die einen elastischen Behälter 20 verwendet, der eine von einer Membran gebildete Bodenwand hat. Der Innenraum des Behälters 20 ist in zwei Kammern durch ein Strömungswiderstandselements unterteilt, das wenigstens eine durchgehende Bohrung 28 hat. Die Kammern sind mit einem thixotropen Material 3 gefüllt.
Wenn im Betrieb der Gegenstand mit einer großen Amplitude vibrieren gelassen wird, wird der Behälter 20 durch die Vibration verformt. Dementsprechend wird jeglicher Druck auf das thixotrope Material 3 aufgebracht und dann die flexible Mem bran 26 ebenfalls verformt, so daß ein Volumen des thixotropen Materials 3 aufrechterhalten werden kann. Gleichzeitig bewegt sich das thixotrope Material 3 durch die durchgehende Bohrung 28 in dem Strömungswiderstandselement 27 von einer Kammer zur anderen. Demzufolge wird auf das thixotrope Material 3 eine Scherkraft ausgeübt, wodurch ein schneller Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials herbeigeführt wird. Nachdem eine solche Änderung eingetreten ist, ergibt sich der Dämpfungseffekt mittels des Strömungswiderstandes. Als Folge werden die Federkonstante und die Dämpfungseigenschaften der Vibrationssteuervorrichtung so geändert, daß jede Resonanz vermieden wird, wodurch eine Erzeugung einer Vibration mit großer Amplitude unterbunden wird.
Fig. 16 zeigt eine Waschmaschine mit einer Vibrationssteuervorrichtung des erfindungsgemäßen Vibrationssystems, wie es in Fig. 17 gezeigt ist. Die Waschmaschine 60 hat einen äußeren Rahmen 61, der einen äußeren Behälter 62 aufnimmt. Der äußere Behälter 62 ist an dem äußeren Rahmen 61 mittels Aufhängungstangen 63 aufgehängt. Der äußere Behälter 63 nimmt einen inneren, zu ihm koaxialen Behälter 64 auf. Am Boden des inneren Behälters 64 ist ein Pulsator 65 installiert. Ein an dem äußeren Behälter 62 befestigtes Kupplungsgehäuse 66 hat einen Umschalter und einen Bremsmechanismus. Im Waschbetrieb sind der Umschalter und der Bremsmechanismus in dem Kupplungsgehäuse 66 in geeigneter Weise betätigt, um den inneren Behälter 64 stationär zu machen, und für den Antrieb des Pulsators 65 wird ein Motor 67 gestartet. Für die Entwässerung wird der Umschalter so umgeschaltet, daß eine Antriebskraft von dem Motor 67 auf den inneren Behälter 64 über eine Riemenscheibe 68 und eine Riemen 69 für dessen Drehung übertragen wird. Die Waschmaschine 60 ist auf einer Basis 70 angeordnet.
An dem unteren Ende eines jeden der Aufhängestäbe 63 ist eine Vibrationssteuervorrichtung 50 vorgesehen, an der der äußere Behälter 62 gehalten ist.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, hat die Vibrationssteuervorrichtung 50 eine zylindrische Abdeckung 71 und eine Verbindungsstange 72, die sich in die Abdeckung 71 erstreckt. Die Abdeckung 71 trägt den äußeren Behälter 62 mittels des Flansches 621, wie es in Fig. 16 gezeigt ist. Die Verbindungsstange 72 ist mit der Aufhängestange 63, wie in Fig. 16 gezeigt, verbunden. An der Verbindungsstange 72 ist ein Anschlag 73 vorgesehen. Der Innenraum der Abdeckung 71 ist in zwei Kammern mittels einer Trennwand 711 unterteilt. In einer ersten Kammer der Abdeckung 71 ist eine Schraubenfeder 74 so angeordnet, daß sie zwischen dem Anschlag 73 und der oberen Wand der Abdeckung 71 wirkt. Eine zweite Kammer ist mit einem thixotropen Material 3 gefüllt. An einem Abschnitt der Verbindungstange 72, die in dem thixotropen Material 3 aufgenommen ist, ist wenigstens ein Scheibenelement 75 festgelegt. Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt.
Bei einem Entwässerungsvorgang vibriert der innere Behälter 64 zusammen mit dem äußeren Behälter 62 aufgrund des Massenungleichgewichts, das durch eine lokale Konzentration der Kleidungsstücke verursacht wird. Die Vibration wird auf den äußeren Rahmen 61 über die Aufhängestange 63 und weiter auf die Basis 70 übertragen.
Wenn sich das Vibrationssystem, das aus dem äußeren Behälter 63 und den Aufhängestangen 63 der Waschmaschine 60 zusammengesetzt ist, außer Resonanz befindet, ist die Amplitude der Vibration klein, das thixotrope Material 3, das in der Vibrationssteuervorrichtung enthalten ist, die von der Aufhängestange 63 ist, befindet sich im Gelzustand.
Wenn das Vibrationssystem aufgrund einer Änderung der Erregungsfrequenz, beispielsweise als Folge einer Änderung der Drehzahl des Motors 67, in den Resonanzzustand kommt und dann die Amplitude groß wird, wird die Vibration des äußeren Behälters 62 auf die Vibrationssteuervorrichtung 50 übertragen. Als Folge stellt sich der Gel-Sol-Wechsel des thixotropen Materials 3 ein, wodurch die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung 50 reduziert wird. Demzufolge wird die natürliche Frequenz des gesamten Vibrationssystems geändert, wodurch die Resonanz vermieden und die Vibration gedämpft wird.
Fig. 18 zeigt einen Kompressor, beispielsweise für eine Klimaanlage, an dem eine Vibrationssteuervorrichtung des Vibrationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Um zu verhindern, daß eine Vibration von dem Kompressor 80 auf ein Gehäuse 81 übertragen wird, wird der Kompressor 80 gewöhnlich durch sehr weichelastische Kautschukelemente abgestützt. Deshalb hat das Vibrationssystem mit dem Kompressor eine niedrige natürliche Frequenz, so daß eine Resonanz in einer frühen Phase nach dem Anlauf des Kompressors eintritt bis die Nenndrehzahl erreicht wird, was das Erzeugen einer Vibration mit großer Amplitude ermöglicht. Eine solche Vibration mit großer Amplitude verursacht eine starke Beanspruchung im Ansaugrohr 82 und in einem Förderrohr 83, was die Gefahr eines Bruchs dieser Rohre bedeuten kann. Wenn die Drehzahl des Kompressors 80 von der Steuerungseinrichtung häufig variiert wird, beispielsweise von der Invertersteuerung, ändert sich die Erregungsfrequenz ebenfalls, wodurch die Gefahr des Auftretens einer Resonanz erhöht wird. Es besteht auch eine Gefahr, daß eine Resonanz der Rohre 82, 83 erfolgt, wenn die Erregungsfrequenz geändert wird.
Zwischen dem Kompressor 80 und dem Gehäuse 81 ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vibrationssteuervorrichtung 511 des Vibrationssystems als stützender Fuß angeordnet. Wenn das ganze Vibrationssystem mit dem Kompressor und der Vibrationssteuervorrichtung in Resonanz kommt, ändert sich die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung, so daß ihre natürliche Frequenz variiert wird, wodurch die Resonanz unterbunden wird. Um einen Vibrationsbeschränkungseffekt in alle Richtungen zu erreichen, wird vorzugsweise die Vibrationssteuervorrichtung in der Bauweise, wie sie vorstehend in Verbindung mit Fig. 12 erläutert wurde, als Vibrationssteuervorrichtung 511 verwendet.
Um eine übermässige Vibration der Rohre 82 und 83 zu vermeiden, wird eine weitere Vibrationssteuervorrichtung 522 des Vibrationssystems nach der Erfindung zwischen diesen Rohren 82 und 83 angeordnet. Gemäß Fig. 19 hat die Vibrationssteuervorrichtung 522 ein elastisches Gehäuse 84 und ein thixotropes Material 3, welches in das Gehäuse 84 gefüllt ist. Das Gehäuse 84 ist an seinen beiden Enden mit Verbindungsabschnitten 86 versehen, von denen jeder eine Bohrung 85 für die Aufnahme des Rohres 82 oder 83 hat. Jeder Verbindungsabschnitt 86 ist mit einem Schlitz 87 versehen. Der Verbindungsabschnitt 86 kann an den Rohren 82 und 83 mittels elastischer Spreizung der Schlitze 87 angebracht werden. Dadurch ist jedes Rohr durch den Verbindungsabschnitt 86 elastisch festgeklemmt.
Wenn bei dieser Anordnung entweder das Rohr 82 oder das Rohr 83 in Resonanz kommen sollte, wird die Federkonstante der Vibrationssteuervorrichtung 522 verringert und die natürliche Frequenz des Rohres 82 oder 83 verändert, wodurch das gesamte Vibrationssystems außer Resonanz kommt. Es ist somit möglich, die Vibration der Rohre zu steuern.
Es ist klar, daß die verschiedenen Vorteile auch erreicht werden, wenn die Vibrationssteuervorrichtung 522 zwischen Krümmern der Rohre 82 und 83 oder zwischen jedem der Rohre 82 und 83 und dem Gehäuse 81 vorgesehen wird.

Claims

1. Vibrationssystem mit einem Gegenstand (6) und einer Vorrichtung (1) zum Steuern einer Vibration des Gegenstandes (6), wobei die Vorrichtung (1) einen Behälter (2), ein in dem Behälter (2) enthaltenes thixotropes Material (3), ein in dem thixotropen Material (3) für dessen Rühren angeordnetes bewegliches Element (5) und ein Kraftübertragungselement (4) aufweist, das mit seinem einen Ende an dem beweglichen Element (5) und mit seinem anderen Ende an dem Gegenstand (6) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationssystem eine erste Resonanzfrequenz (f&sub1;) hat, während sich das thixotrope Material (3) in einem Gelzustand befindet, und daß, bevor die Vibrationsfrequenz eines solchen Systems die Resonanzfrequenz (f&sub1;) erreicht, das thixotrope Material sich vom Gel zu Sol ändert.

2. Vibrationssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elastisches Element (9), welches der Bewegung des Kraftübertragungselements (4) einen Widerstand entgegensetzt.

3. Vibrationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) zwischen dem Behälter (2) und dem Kraftübertragungselement (4) angeordnet ist.

4. Vibrationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) zwischen dem Behälter (2) und dem beweglichen Element (5) angeordnet ist.

5. Vibrationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (5) ein tafelförmiges Element ist, das an seinen Oberflächen Vorsprünge (51) hat.

6. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (5) einen netzwerkartigen Aufbau (52) hat.

7. Vibrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (5) wenigstens eine Durchgangsbohrung (53) hat.

8. Vibrationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement und das bewegliche Element mit dem Behälter in einen elastischen Behälter (20) integriert sind und daß der elastische Behälter (20) den Gegenstand (6) trägt und verformt wird, um das thixotrope Material (3) zu rühren.

9. Vibrationssystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Rührelement (23) zum Rühren des thixotropen Materials (3).

10. Vibrationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührelement durch Zusammenfügen mehrerer tafelförmiger Elemente gebildet wird.

11. Vibrationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem porösen Material hergestellt ist und daß das thixotrope Material (3) in wenigstens eine der Poren (251) des Behältermaterials gefüllt ist.

12. Vibrationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine polyedrische Form mit Wänden mit unterschiedlicher Federkonstante hat und daß ein Strömungswiderstandselement (27) in dem polyedrischen Behälter befestigt ist.