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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die zwischen zwei Elemente eines Vibrationssystems zwischengesetzt
ist für
die Verbindung dieser zwei Elemente oder Montage eines dieser Elemente
an dem anderen Element auf eine vibrationsdämpfende Weise, um eine Vibration
zu dämpfen oder
deren Übertragung
von einem der zwei Elemente auf das andere zu reduzieren. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine pneumatisch betriebene aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die eine Luftkammer umfasst, die zwischen zwei Elementen ausgebildet
ist, um auf der Grundlage einer periodischen Änderung des Luftdrucks in der
Luftkammer eine oszillierende Kraft zwischen den zwei Elementen
aufzubringen.
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Eine
aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung ist
als eine Art einer Vibrationsdämpfungsvorrichtung bekannt,
wie beispielsweise eine Vibrationsdämpfungskopplung (Buchse) oder
Aufhängung,
die zwischen zwei Elemente eines Vibrationssystems zwischengesetzt
ist, um diese beiden Elemente flexibel zu verbinden oder eines dieser
Elemente an dem anderen Element auf eine vibrationsdämpfende
Weise zu montieren. Eine derartige aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
wie sie beispielsweise in dem Dokument
JP 60 8540 A (Offenlegungsschrift der Japanischen
ungeprüften
Patentanmeldung), dem Dokument
JP 61 2939 A (Offenlegungsschrift der Japanischen
ungeprüften
Patentanmeldung) und dem Dokument
JP
61 191543 U (Offenlegungsschrift der ungeprüften Japanischen
Gebrauchsmusteranmeldung) offenbart ist, umfasst folgendes: ein
erstes und ein zweites Montageelement, die voneinander beabstandet
sind; einen elastischen Körper,
der das erste und zweite Montageelement elastisch verbindet; und eine
Erzeugungsvorrichtung für
eine oszillierende Kraft, die geeignet ist, um eine oszillierende
Kraft zwischen den zwei Montageelementen zu erzeugen und aufzubringen,
wodurch Vibrationsdämpfungseigenschaften
der Vibrationsdämpfungsvorrichtung
eingestellt werden. Die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung ist zum
Erzeugen der oszillierenden Kraft in Übereinstimmung mit der zu dämpfenden
Vibration und Aufbringen der oszillierenden Kraft auf das Vibrationselement
betreibbar, dessen Vibration zu dämpfen ist, so dass die aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
in der Lage ist, die zu dämpfende
Vibration zu beseitigen oder durch Aufheben der eingeleiteten Vibration
durch die oszillierende Kraft zu reduzieren, oder in der Lage ist,
ihre Federeigenschaften aktiv gemäß der eingeleiteten Vibration
einzustellen, um auf wirksame Weise ihre Federkonstante mit niedriger
Dynamik zu haben. Bei der somit aufgebauten aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung
wird davon ausgegangen, dass sie als eine Motoraufhängung oder
eine Karosserieaufhängung
für ein
Kraftfahrzeug angewandt wird.
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Es
ist auch eine aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
einer anderen Art vorgeschlagen, wobei eine Luftkammer zwischen
einem ersten und einem zweiten Montageelement ausgebildet ist und
abwechselnd durch einen Schaltvorgang eines Schaltventils mit einer
Unterdruckquelle oder einer Atmosphäre verbunden ist, wodurch die
oszillierende Kraft auf der Grundlage einer periodischen Änderung
des Luftdrucks in der Luftkammer mit einer Frequenz in Übereinstimmung
mit der Frequenz verursacht wird, mit der das Schaltventil abwechselnd
in die zwei Betriebspositionen gebracht wird, nämlich eine "Unterdruckposition" für
die Verbindung der Luftkammer mit einer Unterdruckquelle und eine "Atmosphärenposition" für die Verbindung
der Luftkammer mit der Atmosphäre.
Diese pneumatisch betätigte
Art der aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung
erfordert kein schweres und kompliziertes Element, wie beispielsweise
ein elektromagnetisches Stellglied, das darin einzubauen ist, was
zu einer Reduktion der Anzahl der erforderlichen Komponenten, der
Größe, dem Gewicht
und dem erforderlichen Betrag des elektrischen Energieverbrauchs
der Vorrichtung führt.
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Bei
der pneumatisch betätigten
Art der wie vorstehend beschrieben aufgebauten aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung
ist es wichtig und wünschenswert,
das Schaltventil und den Unterdruck in der Luftkammer so zu steuern,
dass nicht nur die Frequenz und Phase sondern auch die Amplitude
der oszillierenden Kraft mit jener der zu dämpfenden Vibration übereinstimmt,
wodurch die aktive Dämpfungswirkung
bezüglich
der Vibration des vibrierenden Elements des Vibrationssystems verbessert wird.
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Um
den vorstehend angemerkten Bedarf zu erfüllen, wurde vorgeschlagen,
(a) die Frequenz, Phase und Amplitude der zu dämpfenden Vibration unter Verwendung
eines geeigneten Sensors wie beispielsweise eines Beschleunigungsmessgeräts oder
eines Beschleunigungssensors zu erfassen oder jene Frequenz, Phase
und Amplitude gemäß von vorgegebenen
Datenkennfeldern zu schätzen, (b)
die Frequenz und Phase des Schaltvorgangs des Schaltventils so zu
steuern, dass die Frequenz und Phase der oszillierenden Kraft mit
jener der zu dämpfenden
Vibration übereinstimmt,
und (c) den Unterdruck in der Luftkammer so zu steuern, dass die
Amplitude der oszillierenden Kraft mit jener der zu dämpfenden
Vibration übereinstimmt.
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Wenn
die pneumatisch betätigte
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug verwendet wird und das Luftansaugsystem des Motors
des Fahrzeugs als die Unterdruckquelle verwendet wird, ist es schwierig,
den Unterdruck in dem Luftansaugsystem als eine Unterdruckquelle
zu regulieren und deshalb ist es schwierig, die Oszillationskraft
zu erhalten, deren Amplitude mit jener der zu dämpfenden Vibration übereinstimmt.
Die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
schafft keine ausreichende aktive Vibrationsdämpfungswirkung, wenn die Amplitude der
oszillierenden Kraft nicht genau mit jener der Vibration des Objekts übereinstimmt.
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Um
die neueren Erfordernisse von Kraftfahrzeugen zu erfüllen, wie
beispielsweise einen verbesserten spezifischen Kraftstoffverbrauch
und die Reinigung der Abgase, wurde eine verbesserte Brennkraftmaschine
vorgeschlagen, deren Verbrennungsbetriebsart zwischen einer stöchiometrischen
Verbrennungsbetriebsart, wobei ein Luftkraftstoffgemisch in eine
Brennkammer eingeführt
wird zum Durchführen
einer Verbrennung, und einer geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart,
wobei Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt wird bei einem
späten
Stadium eines Luftkompressionshubs, wählbar ist. Bei dem stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb dieser Art von Motor ist es wahrscheinlich,
dass der Motor eine Vibration erzeugt, deren Amplitude relativ groß ist, während der
Unterdruck in dem Luftansaugsystem des Motors als eine Unterdruckquelle
vermindert ist (nahe dem Atmosphärendruck).
Bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors ist
es andererseits wahrscheinlich, dass der Motor eine Vibration erzeugt,
deren Amplitude relativ klein ist, während der Unterdruck in dem
Luftansaugsystem erhöht
ist. Diese Eigenschaften der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine
verursachen eine Schwierigkeit bei der Abstimmung der Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die in dem Fahrzeug mit der vorstehend angedeuteten verbesserten
Brennkraftmaschine eingebaut ist.
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Beispielsweise
leidet die Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die so abgestimmt ist, bezüglich der
Vibration eine gewünschte
Dämpfungswirkung
zu haben, die bei dem stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb des Motors erzeugt wird, an der Unfähigkeit
eine ausreichende Dämpfungswirkung
zu erfüllen,
das heißt
Erzeugen einer ausreichenden oszillierenden Kraft bezüglich der
Vibration, die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird. Andererseits neigt die Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die so abgestimmt ist, dass sie bezüglich der Vibration eine gewünschte Dämpfungswirkung
hat, die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors
erzeugt wird, dazu, die übermäßig große oszillierende
Kraft bezüglich
der Vibration zu erzeugen, die bei dem stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird, wodurch möglicherweise die Vibration
in dem vibrierenden Element des Vibrationssystems verschlechtert
wird.
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Aus
der
EP 0 851 144 A1 ist
ein Vibrationen dämpfendes
Gerät mit
einem pneumatisch oszillierenden Teil bekannt, das eine Flui-gefüllte druckaufnehmende
Kammer ausbildet. Diese wird mittels zwei gegenseitig beabstandete,
durch einen elastischen Körper
verbundene Montageteile ausgebildet.
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Aus
der
JP 10 238 587 A ist
ein Vibrationssteuerungsgerät
bekannt, das eine Ausgleichskammer aufweist, in der durch Ein- bzw.
Ausschalten eines Solenoidventils abwechselnd ein Unterdruck und ein
Umgebungsdruck eingebracht werden.
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Mittels
einer Abzweigung in der Mitte eines Verbindungsdurchtritts ist es
möglich
die Wellenform einer Druckschwingung in der Ausgleichskammer mittels
einer Resonanzwirkung zu glätten.
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Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Schaffung einer pneumatisch
betätigten
aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die neu und einfach in ihrer Struktur ist und in der Lage ist ungeachtet
einer Druckänderung
einer Unterdruckquelle, mit der eine Betriebsluftkammer der Vorrichtung
verbunden ist, eine hervorragende und stabile Vibrationsdämpfungswirkung
zu haben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine pneumatisch betätigte aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
nach Anspruch 1 gelöst,
Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind gemäß der abhängigen Ansprüche gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine pneumatisch betätigte aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
geschaffen, die zwischen zwei Elemente eines Vibrationssystems zum
Verbinden der beiden Elemente auf eine vibrationsdämpfende
Weise zwischengesetzt ist, wobei die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
folgendes aufweist: (a) ein erstes und ein zweites Montageelement,
die voneinander beabstandet sind und jeweils an die zwei Elemente des
Vibrationssystemsanbringbar sind; (b) einen elastischen Körper, der
das erste und zweite Montageelement elastisch verbindet; (c) eine
Betriebsluftkammer, die zum Aufbringen einer oszillierenden Kraft
zwischen dem ersten und zweiten Montageelement auf der Grundlage
einer periodischen Änderung eines
Luftdrucks in der Betriebsluftkammer geeignet ist; (d) ein Luftleitungssystem,
das mit der Betriebsluftkammer verbunden ist und das mit der Betriebsluftkammer
zum Definieren eines Unterdruckaufbringungsbereichs zusammenwirkt;
(e) ein Schaltventil, das mit dem Luftleitungssystem verbunden ist
und das zum Verbinden der Luftkammer abwechselnd mit einer Unterdruckquelle
und einer Atmosphäre
betreibbar ist, um dadurch die periodische Änderung des Luftdrucks in der
Betriebsluftkammer zu verursachen; und (f) zumindest ein Druckregulierventil,
das mit dem Unterdruckaufbringungsbereich verbunden ist und das
zum Einführen
der Atmosphäre
in den Unterdruckaufbringungsbereich hinein betreibbar ist, wenn
eine Höhe
des Unterdrucks in dem Unterdruckaufbringungsbereich höher ist
als eine vorgegebene Höhe
des Unterdrucks, um dadurch die Höhe des Unterdrucks einzustellen,
der auf die Betriebsluftkammer aufgebracht wird.
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Bei
der pneumatisch betätigten
aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung, die gemäß der vorstehenden Art der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wird das Druckregulierventil
betätigt,
wenn die Höhe
des Unterdrucks, der von der Unterdruckquelle auf die Betriebsluftkammer aufgebracht
wird, höher
als die vorgegebene Unterdruckhöhe
ist, so dass die Atmosphäre
in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich eingeführt wird.
Bei diesem Zustand wird der übermäßige Unterdruck durch
das Einführen
der Atmosphäre
durch das Druckregulierventil freigegeben, so dass ein Durchschnittswert
des Luftdrucks in dem mit Unterdruck beaufschlagten Bereich näher an den
Atmosphärendruck
gebracht wird, das heißt
die Höhe
des Unterdrucks in dem mit Unterdruck beaufschlagten Bereich wird
niedriger gemacht. Bei dieser Anordnung wird eine maximale Höhe des Unterdrucks
(ein maximaler Absolutwert des Unterdrucks) des mit Unterdruck beaufschlagten
Bereichs wirksam eingestellt, um im wesentlichen gleich oder niedriger
als die vorgegebene Unterdruckhöhe
zu sein (ein vorgegebener Absolutwert des Unterdrucks), wodurch
verhindert wird, dass eine übermäßig große Unterdruckkraft
auf die Betriebsluftkammer aufgebracht wird. Insbesondere kann die
Höhe des
auf die Betriebsluftkammer aufgebrachten Unterdrucks ungefähr bei der vorgegebenen
Unterdruckhöhe
durch geeignetes Einstellen der vorgegebenen Unterdruckhöhe unter Berücksichtigung
eines Fluktuationsbereichs des Unterdrucks in der Unterdruckquelle
gehalten werden.
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Die
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
dieser Art (die nachfolgend als eine erste Art bezeichnet wird)
der Erfindung ist in der Lage, einen Betrag einer Variation einer
Amplitude der periodischen Änderung des
Luftdrucks in der Betriebsluftkammer zu steuern oder zu reduzieren,
das heißt
einen Betrag der Änderung
der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck und der Atmosphäre, die
auf die Betriebsluftkammer ungeachtet einer Druckänderung
in der Unterdruckquelle aufgebracht wird. Somit ist die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Art der Erfindung in der Lage, eine beträchtliche
Variation der oszillierenden Kraft zu verhindern und demgemäss eine gewünschte Dämpfungswirkung
mit hoher Stabilität auszuüben. Insbesondere
ermöglicht
das Vorsehen des Druckregulierventils die Beseitigung eines Bedarfs
für eine
spezifische Steuerung bezüglich
des Drucks in der Unterdruckquelle und die Stabilisierung der Unterdruckkraft,
die ohne eine derartige Steuerung auf die Betriebsluftkammer aufgebracht
wird.
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Die
vorgegebene Unterdruckhöhe,
durch die der Betrieb des Druckregulierventils gesteuert wird, kann
ohne eine Begrenzung geeignet bestimmt sein, kann aber vorzugsweise
unter Berücksichtigung
gewünschter
Dämpfungseigenschaften
und einer oszillierenden Kraft der Vibrationsdämpfungsvorrichtung, einer Druckvariationseigenschaft
der Unterdruckquelle und dergleichen bestimmt werden. Beispielsweise
kann die vorgegebene Unterdruckhöheauf eine
unterste Höhe
oder einen minimalen Absolutwert (einen Wert, der am Nächsten bei
dem Atmosphärendruck
liegt) des Unterdrucks innerhalb einer Variation des Unterdrucks
in der Unterdruckquelle bestimmt werden, die für den Betrieb des Druckregulierventils
verwendet wird. Dabei wird die Höhe
des auf die Betriebsluftkammer aufgebrachten Unterdrucks im wesentlichen
bei ungefähr
der vorgegebenen Unterdruckhöhe
konstant eingerichtet, wodurch ermöglicht wird, den Betrag der
Variation des auf die Betriebsluftkammer aufgebrachten Luftdrucks
zu stabilisieren und demgemäss
die oszillierende Kraft zu stabilisieren, die durch die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
mit hoher Genauigkeit erzeugt wird. Die vorgegebene Unterdruckhöhe ist nicht
notwendigerweise ein numerischer Wert, sondern kann eine vorgegebene
Unterdruckhöhe
sein. Das heißt,
dass das Druckregulierventil eingestellt werden kann, um zum Einführen der
Atmosphäre
in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich geöffnet zu werden, wenn die Höhe des Unterdrucks
in dem mit Unterdruck beaufschlagten Bereich die vorgegebene Unterdruckhöhe überschreitet.
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Die
Bauweise des in der aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung vorgesehenen
Schaltventils gemäß der vorliegenden
Art der Erfindung ist nicht besonders beschränkt. Vorzugsweise kann es ein Schaltventil
sein, das seinen Schaltvorgang zum abwechselnden Verbinden und Lösen der
Verbindung der Betriebsluftkammer zu und von der Unterdruckquelle
und der Atmosphäre
bei einer Frequenz in Übereinstimmung
mit der Frequenz der zu dämpfenden
Vibration ermöglicht.
Vorzugsweise wird ein Kolbenventil, ein Tellerventil, ein Drehventil
oder jede andere Ventilart verwendet, insbesondere ein elektromagnetisch
betätigtes
Ventil angesichts dessen hoher Steuerbarkeit.
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Das
Schaltventil kann mit jedem Abschnitt des Luftleitungssystems zwischen
der Betriebsluftkammer und der Unterdruckquelle verbunden sein. Beispielsweise
ist das Luftleitungssystem unabhängig
von einer Aufhängungseinheit
einschließlich
des ersten und zweiten Montageelements und des elastischen Körpers, der
das erste und zweite Montageelement elastisch verbindet, und das
Schaltventil ist mit einem Abschnitt des Luftleitungssystems verbunden,
der fern von der Aufhängungseinheit
liegt.
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Des
weiteren ist die Bauweise des Druckregulierventils, das in der aktiven
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Art der Erfindung vorgesehen ist, nicht besonders
beschränkt.
Es kann bevorzugt werden, ein direkt angetriebenes Druckregulierventil
zu verwenden, dessen Ventilelement durch eine Schraubenkompressionsfeder
in eine vorgegebene Richtung vorgespannt ist, um das Ventil fluiddicht
zu schließen,
und auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen einer Luftdruckkraft,
die auf das Ventilelement aufgebracht wird (die Druckdifferenz zwischen
dem Unterdruck und dem Atmosphärendruck,
der darauf aufgebracht wird) und einer Vorspannkraft der Schraubendruckfeder
geöffnet
und geschlossen wird, und eine Abwandlung dieses direkt angetriebenen
Druckregulierventils umfasst des weiteren eine einstellbare Schraube
zum Einstellen eines Kompressionsbetrags der Schraubendruckfeder,
um die vorgegebene Unterdruckhöhe
der Schraubendruckfeder beispielsweise einzustellen. Alternativ
wird vorzugsweise ein pilotgesteuertes Druckregulierventil verwendet,
in dem eine Pilotvorrichtung untergebracht ist und die vorgegebene
Unterdruckhöhe
mit hoher Genauigkeit durch Anwenden eines Sekundärdrucks
der Pilotvorrichtung reguliert wird. Diesbezüglich ist die Anzahl der Druckregulierventile
nicht besonders beschränkt.
Das Druckregulierventil kann entweder an einem Abschnitt oder alternativ
an einer Vielzahl von Abschnitten des mit Unterdruck beaufschlagten
Bereichs angeordnet sein.
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Bei
einer zweiten bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß der ersten
Art der Erfindung ist das Druckregulierventil mit einem Abschnitt des
mit Unterdruck beaufschlagten Bereichs zwischen dem Schaltventil
und der Betriebsluftkammer verbunden. Diese Anordnung ist zum Verhindern oder
Reduzieren eines störenden
Einflusses auf die Unterdruckquelle des Atmosphärendrucks wirksam, der über das
Druckregulierventil eingeführt
wird, wodurch eine unerwünschte
Reduzierung der Höhe
des Absolutdrucks des Unterdrucks in der Unterdruckquelle vermieden
wird. Demgemäss
kann ein ungewünschter
Einfluss dieser Reduktion der Unterdruckhöhe der Unterdruckquelle auf
andere Ausstattungen oder Vorrichtungen vermieden werden, die mit
der Unterdruckquelle verbunden sind.
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Bei
einer dritten bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß der ersten
oder zweiten Art der Erfindung umfasst das Luftleitungssystem des weiteren
einen Atmosphäreneinführkanal,
der mit dem Druckregulierventil zum Einführen der Atmosphäre in den
mit Unterdruck beaufschlagten Bereich über das Druckregulierventil
und eine Atmosphärenleitung
verbunden ist, die mit dem Schaltventil zum Verbinden des unterdruckregulierenden
Bereichs mit der Atmosphäre
verbunden ist, wobei der Atmosphäreneinführkanal
mit der Atmosphärenleitung
verbunden ist, um dadurch die Atmosphäre über die Atmosphärenleitung
in das Druckregulierventil einzuführen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird das Druckregulierventil betätigt, das
heißt
es wird zum Einführen
der Atmosphäre
in dem mit Unterdruck beaufschlagten Bereich über den Atmosphäreneinführkanal
geöffnet,
wenn die Höhe
des Unterdrucks in dem mit Unterdruck beaufschlagten Bereich höher ist als
die vorgegebene Unterdruckhöhe.
Dabei ist es wahrscheinlich, dass der Atmosphäreneinführkanal aufgrund der Luftströmung durch
diesen hindurch mit einer relativ hohen Geschwindigkeit ein Geräusch erzeugt.
Bei dieser bevorzugten Art ist jedoch der Atmosphäreneinführkanal
so mit der Atmosphärenleitung
verbunden, dass die Atmosphäre
auf sichere Weise in den mit Unterdruck beaufschlagten Bereich durch
die Atmosphärenleitung
eingeführt
wird. Die Atmosphärenleitung
dient dabei als Schalldämpfer oder
als Geräuschminderer,
der eine Reduktion des Geräusches
mit einer derart einfachen Struktur gewährleistet.
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Bei
einer vierten bevorzugten Art der Erfindung gemäß einer der ersten bis dritten
Art der Erfindung weist die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung folgendes
auf: einen Geräuschminderer,
der in dem Atmosphäreneinführkanal
angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird der Geräuschminderer
betrieben, um ein Geräusch
zu beseitigen oder zu reduzieren, das durch die Atmosphäre verursacht
wird, die beim Betrieb des Druckregulierventils durch das Druckregulierventil
hindurchströmt,
was zu einer wirksamen Beseitigung des Problems des Geräusches führt.
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Bei
einer fünften
bevorzugten Art der Erfindung gemäß einer der ersten bis vierten
Art der Erfindung ist das Druckregulierventil fix in dem Schaltventil
eingebaut. Eine derartige einstückige
Struktur des Druckregulier- und Schaltventils ermöglicht einen Einbau
derselben an dem Luftleitungssystem mit einer hohen Einfachheit
der Bauweise, hoher Effizienz bei der Montage und hohen Raumausnützung.
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Bei
einer sechsten bevorzugten Art der Erfindung gemäß einer der ersten bis fünften Art
der Erfindung bilden das erste und zweite Montageelement und der
elastische Körper,
der das erste und zweite Montageelement elastisch verbindet, eine
Aufhängungseinheit
und das Luftleitungssystem ist unabhängig von der Aufhängungseinheit,
während
das Druckregulierventil fix in der Aufhängungseinheit eingebaut ist.
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Eine
derartige einstückige
Struktur der Aufhängungseinheit
und des Druckregulierventils ermöglicht
einen Einbau derselben an dem Luftleitungssystem mit einer hohen
Einfachheit der Bauweise, einer hohen Effizienz bei der Montage
und einer hohen Raumausnützung.
Die vorliegende Art der Erfindung kann auf jede herkömmliche
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
anwendbar sein, die mit dem Schaltventil ausgestattet ist, nur durch
fixes Einbauen des Druckregulierventils in der Dämpfungsvorrichtung ohne das
Erfordernis einer Vergrößerung oder Komplizierung
der Struktur des Schaltventils, wie wenn das Druckregulierventil
in dem Schaltventil eingebaut ist.
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Bei
einer siebten bevorzugten Art der Erfindung gemäß einer der ersten bis sechsten
Art der Erfindung weist die Unterdruckquelle einen Unterdruck auf,
der in einem Luftansaugsystem einer Brennkraftmaschine erzeugt wird,
die wahlweise eine geschichtete Ladungsverbrennungsart oder eine
stöchiometrische
Verbrennungsart für
ihren Kraftstoffverbrennungsbetrieb einsetzt.
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Diese
Anordnung ermöglicht
eine wirksame Regulierung des Unterdrucks in dem mit Unterdruck beaufschlagten
Bereich während
des stöchiometrischen
Verbrennungsbetriebs der Brennkraftmaschine, wobei die Höhe (der
Absolutwert) des Unterdrucks in der Unterdruckquelle relativ hoch
ist. Somit ermöglicht
die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
gemäß der momentan
bevorzugten Art der Erfindung die Beseitigung oder Verhinderung
des herkömmlich
erfahrenen Problems der Verschlechterung der Vibration aufgrund
dem Aufbringen der übermäßig großen Oszillationskraft
in der Betriebsluftkammer, die zu dämpfen ist, die durch den übermäßig hohen
Unterdruck verursacht wird, der bei dem stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird.
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Beispielsweise
ermöglicht
die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Art der Erfindung eine gewünschte Dämpfungswirkung, selbst wenn
die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
so abgestimmt ist, dass sie ihre Vibrationsdämpfungswirkung bezüglich der
Vibration ausübt,
die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors
erzeugt wird, bei dem der Absolutwert des Unterdrucks in der Unterdruckquelle
klein eingerichtet ist, da der übermäßig hohe
Unterdruck bei dem stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb des Motors auf wünschenswerte Weise mittels
dem Druckregulierventil reguliert wird. Somit ist die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der momentan bevorzugten Art der Erfindung in der Lage, ihre Dämpfungswirkung
bezüglich
sowohl der Vibration, die bei der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart
erzeugt wird, als auch bei der Vibration auszuüben, die bei der geschichteten
Ladungsverbrennungsbetriebsart erzeugt wird. Es soll beachtet werden,
dass die vorgegebene Höhe
des Unterdrucks, der für
den Betrieb des Druckregulierventils verwendet wird, eingerichtet sein
kann auf eine Unterdruckhöhe
zumindest niedriger als die bei dem stöchiometrischen Verbrennungsbetrieb
des Motors, und insbesondere auf eine Unterdruckhöhe eingerichtet
ist, die im wesentlichen gleich oder niedriger als die bei dem geschichteten
Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors ist.
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Bei
einer achten bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß einer
der ersten bis siebten Art der Erfindung weist die vorliegende aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des weiteren eine Druckregulierbegrenzungseinrichtung auf, die betreibbar ist,
um einen Betrieb des Druckregulierventils wie nötig zu begrenzen.
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Bei
dieser bevorzugten Art der Erfindung ist die Druckregulierbegrenzungsvorrichtung
betreibbar, um den Betrieb des Druckregulierventils so zu hemmen,
dass der Unterdruck in der Unterdruckquelle direkt auf die Betriebsluftkammer
aufgebracht werden kann ohne durch das Druckregulierventil reguliert oder
eingestellt zu werden. Deshalb kann die aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
eine relativ große Oszillationskraft
durch Betätigen
der Druckregulierbegrenzungsvorrichtung wie nötig erzeugen, um den hohen
Unterdruck in der Unterdruckquelle auf die Betriebsluftkammer aufzubringen.
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Beispielsweise
ist die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
der momentan bevorzugten Art der Erfindung vorzugsweise mit der
vorstehend angedeuteten Brennkraftmaschine mit zwei Verbrennungsbetriebsarten
verwendbar, nämlich
der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart
und der geschichteten Ladungsverbrennung. Dabei wird die Druckregulierbegrenzungsvorrichtung
während
des geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebs betätigt, um
den Betrieb des Druckregulierventils zu hemmen, während die
vorgegebene Unterdruckhöhe,
die für
den Betrieb des Druckregulierventils verwendet wird, auf eine niedrigere Unterdruckhöhe als die
Höhe des
Unterdrucks eingerichtet wird, der während des geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebs
des Motors auf die Betriebsluftkammer aufgebracht wird. Dies ermöglicht das
Aufbringen eines ausreichend hohen Unterdrucks während des geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebs
des Motors auf die Betriebsluftkammer, bei der der relativ niedrigere
Unterdruck in der Unterdruckquelle verfügbar ist, im Gegensatz zu dem
stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb des Motors, bei dem der relativ hohe Unterdruck
in der Unterdruckquelle verfügbar
ist. Deshalb ist die vorliegende Vibrationsdämpfungsvorrichtung in der Lage, bei
dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors durch direktes
Aufbringen des relativ niedrigen verfügbaren Unterdrucks in der Unterdruckquelle
auf die Betriebsluftkammer ohne Regulierung mittels des Druckregulierventils
bezüglich
der Vibration mit großer
Amplitude und bei der geschichteten Ladungsverbrennung des Motors
durch Reduzieren des relativ hohen verfügbaren Unterdrucks in der Unterdruckquelle
auf die vorgegebene Unterdruckhöhe
mittels des Druckregulierventils und Aufbringen des reduzierten
Unterdrucks auf die Betriebsluftkammer bezüglich der Vibration mit kleiner Amplitude
eine gewünschte
Dämpfungswirkung
auszuüben.
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Bei
einer neunten bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß einer
der ersten bis achten Art der Erfindung weist die pneumatisch betätigte aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
eine Fluidkammer auf, die teilweise durch den elastischen Körper definiert
ist, der zwischen dem ersten und zweiten Montageelement angeordnet
ist, und mit einem nichtkompressiblen Fluid gefüllt ist, und ein bewegliches Element,
das teilweise die Fluidkammer an einer ihrer entgegengesetzten Seiten
und die Betriebsluftkammer an ihrer anderen Seite definiert, die fern
von der Fluidkammer ist, wobei das bewegliche Element durch die
periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer oszilliert wird, um eine
Druckänderung
des Fluids in der Fluidkammer zum Erzeugen der Oszillationskraft
zwischen dem ersten und zweiten Montageelement einzuführen.
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Bei
dieser Anordnung wird eine periodische Änderung des Luftdrucks in der
Betriebsluftkammer zwischen dem ersten und zweiten Montageelement über eine
Druckänderung
des Fluids übertragen,
das in die Fluidkammer eingefüllt
ist. Dies ermöglicht
eine wirksame Erzeugung der zwischen dem ersten und zweiten Montageelement
wirkenden Oszillationskraft auf der Grundlage des Durchflusses des
Fluids innerhalb der Fluidkammer, das heißt einer Resonanz des Fluids,
die zu einer verbesserten Vibrationsdämpfungswirkung führt.
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Bei
einer zehnten bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß der neunten
Art der Erfindung umfasst die pneumatisch betätigte aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des weiteren ein Teilungselement, das durch das zweite Montageelement
gestützt
ist und das geeignet ist, um die Fluidkammer fluiddicht in eine
Druckaufnahmekammer, die teilweise durch den elastischen Körper definiert ist,
auf einer von entgegengesetzten Seiten, auf die eine Vibrationslast
aufgebracht wird, und eine Betriebsfluidkammer zu teilen, die teilweise
durch das bewegliche Element auf der anderen Seite definiert ist,
auf die die Oszillationskraft aufgebracht wird, und wobei ein Blendenkanal
durch das Teilungselement hindurch ausgebildet ist und eine Fluidverbindung zwischen
der Druckaufnahmekammer und der Betriebsfluidkammer ermöglicht.
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Bei
dieser Anordnung wird eine periodische Druckänderung des in die Betriebsfluidkammer
eingefüllten
Fluids auf der Grundlage des Durchflusses des durch den Blendenkanal
hindurchtretenden Fluids auf das in die Druckaufnahmekammer eingefüllte Fluid übertragen,
wodurch die Oszillationskraft erzeugt wird, die zwischen dem ersten
und zweiten Montageelement wirkt. Insbesondere wird die periodische
Druckänderung
des Fluids in der Betriebsfluidkammer unter Anwendung einer Resonanz
des Fluids wirksam auf das Fluid in der Druckaufnahmekammer übertragen,
das durch den Blendenkanal hindurchfließt, was zu einer wirksamen
Erzeugung einer Oszillationskraft mit einer relativ großen Amplitude
führt.
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Bei
einer elften bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung gemäß der neunten
oder zehnten Art der Erfindung umfasst die pneumatisch betätigte aktive
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des weiteren eine Ausgleichskammer, die teilweise durch eine flexible
Membran definiert ist und die mit dem nichtkompressiblen Fluid gefüllt ist,
wobei die Ausgleichskammer in Fluidverbindung mit der Fluidkammer über einen
Fluidkanal gehalten ist.
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Bei
dieser bevorzugten Art der aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung wird das
Fluid gezwungen, von der Fluidkammer durch den Fluidkanal zu der
Ausgleichskammer aufgrund einer Versetzung oder Verformung der flexiblen
Membran hindurchzufließen,
wenn eine statische Anfangslast, wie beispielsweise eine Last einer
Krafteinheit eines Kraftfahrzeugs, bei dem Einbau der Dämpfungsvorrichtung
an dem Fahrzeug auf den elastischen Körper wirkt. Deshalb wird ein
Anstieg des Fluiddrucks in der Fluidkammer aufgrund der statischen
Anfangslast durch die Übertragung
des Fluids durch den Fluidkanal hindurch von der Fluidkammer auf
die Ausgleichskammer wirksam reduziert oder beseitigt, was zu einer
Verleihung einer gewünschten
Vibrationsdämpfungswirkung
mit hoher Stabilität
führt.
Außerdem
kann die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
auch unter Anwendung der Resonanz des Fluids eine passive Vibrationsdämpfungswirkung
haben, das durch den Fluidkanal hindurchfließt, der geeignet auf ein gewünschtes
Frequenzband abgestimmt ist.
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Die
vorstehende und optionale Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
der momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele
oder Gestaltungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser
verständlich,
wobei:
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1 eine
Draufsicht eines axialen Querschnitts einer pneumatisch betätigten aktiven
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
in der Gestalt einer Motoraufhängung
eines Kraftfahrzeugs zusammen mit einer für die Vorrichtung verwendeten
Unterdruckquelle zeigt, die gemäß einem
Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung aufgebaut ist;
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2 einen
Verlauf zeigt, der eine gemessene Oszillationskraft andeutet, die
erzeugt wird, wenn ein Durchmesser einer Bohrung eines Druckregulierventils
bei der Motoraufhängungseinheit
von 1 und bei der abgewandelten Motoraufhängungseinheit
von 1 variiert wird;
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3 eine
teilweise geschnittene Ansicht einer pneumatisch betätigten aktiven
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
in der Gestalt einer Motoraufhängung
zeigt, die gemäß einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung aufgebaut ist; und
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4 eine
Draufsicht eines axialen Querschnitts einer Motoraufhängungseinheit
einer pneumatisch betätigten
aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtung
in der Gestalt einer Motoraufhängung
zeigt, die gemäß noch einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung aufgebaut ist.
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In 1 ist
die pneumatisch betätigte
aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung
dargestellt, die gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, die eine Motoraufhängungseinheit 10 und
ein Luftleitungssystem 52 umfasst, das die Motoraufhängungseinheit 10 mit
einer Unterdruckquelle 18 und der Atmosphäre verbindet.
Die Motoraufhängungseinheit 10 umfasst
ein erstes Montageelement 12 und ein zweites Montageelement 14,
die aus metallischen Materialien hergestellt sind und miteinander
durch einen elastischen Körper 16 elastisch
verbunden sind, so dass das erste und zweite Montageelement 12, 14 voneinander um
einen geeigneten Abstand in der vertikalen Richtung in der Ansicht
von 1 beabstandet sind. Wenn die vorliegende Motoraufhängungseinheit 10 an
dem Fahrzeug eingebaut ist, ist das erste Montageelement 12 an
der Krafteinheit des Fahrzeugs fixiert, die einen Motor umfasst,
während
das zweite Montageelement 14 an der Fahrzeugkarosserie
fixiert ist, so dass die Krafteinheit an der Fahrzeugkarosserie über die
Motoraufhängungseinheit 10 montiert
ist. Die Krafteinheit ist eine Vibrationsquelle, während die
Fahrzeugkarosserie ein Objekt ist, dessen Vibration durch die vorliegende
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
zu dämpfen
ist. Bei diesem Zustand ist die Motoraufhängungseinheit 10 abwechselnd
mit der Unterdruckquelle 18 oder der Atmosphäre verbunden,
um eine Oszillationskraft zwischen dem ersten und zweiten Montageelement 12, 14 zu
erzeugen und anzulegen, so dass die Motoraufhängungseinheit 10 in
der Lage ist, die zu dämpfende
Vibration durch Aufheben der eingeleiteten Vibration durch die Oszillationskraft
oder alternativ eine reduzierte dynamische Federkonstante zu verleihen
zu beseitigen oder zu reduzieren, wodurch eine Vibrationsdämpfungswirkung
bezüglich
der Vibration der Fahrzeugkarosserie aktiv ausgeübt wird.
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Wenn
die Motoraufhängungseinheit 10 an dem
Fahrzeug eingebaut ist, wirkt das Gewicht der Krafteinheit zwischen
dem ersten und zweiten Montageelement 12, 14,
so dass der elastische Körper 16 elastisch
in der vertikalen Richtung in der Ansicht in 1 komprimiert
wird, und das erste und zweite Montageelement 12, 14 um
einen gegebenen Abstand zueinander versetzt werden. Bei diesem Zustand
wirkt eine primäre
zu dämpfende
Vibrationslast in der vertikalen Richtung auf die Motoraufhängung 10,
in der das erste und zweite Montageelement 12, 14 einander
gegenüberliegen.
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Genauer
beschrieben ist das erste Montageelement 12 ein im allgemeinen
scheibenförmiges metallisches
Element und hat eine Montageschraube 20, die sich von seinem
diametrisch zentralen Abschnitt aufwärts erstreckt. Das erste Montageelement 12 ist
bei seiner Montageschraube 20 mit der Krafteinheit des
(nicht gezeigten) Fahrzeugs fixiert.
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Andererseits
ist das zweite Montageelement 14 ein im allgemeinen zylinderförmiges metallisches Element
mit einer Schulter 22, die bei seinem axialen Zwischenabschnitt
ausgebildet ist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Das zweite
Montageelement 12 umfasst einen Abschnitt 24 großen Durchmessers
(großdurchmessrigen
Abschnitt) und einen Abschnitt 26 kleinen Durchmessers
(kleindurchmessrigen Abschnitt) an der axialen oberen und unteren
Seite der Schulter 22 jeweils. Das untere offene Ende des
zweiten Montageelements 14 auf der Seite des kleindurchmessrigen
Abschnitts 26 ist durch eine flexible Membran 28 fluiddicht
geschlossen, die eine relativ dünnwandige,
flexible Gummischicht ist und die bei ihrem äußeren Umfangsabschnitt an der
inneren Umfangsfläche
des kleindurchmessrigen Abschnitts 26 bei dem Prozess der
Vulkanisierung eines Gummimaterials zum Ausbilden der flexiblen
Membran 28 angeklebt wird.
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Das
zweite Montageelement 14 ist unterhalb des ersten Montageelements 12 mit
einem geeigneten Abstand dazwischen in der vertikalen Richtung angeordnet,
so dass sich das erste Montageelement in der Richtung erstreckt,
die senkrecht zu der Mittelachse des zweiten Montageelements 14 ist.
Das erste und zweite Montageelement 12, 14 sind
elastisch miteinander verbunden durch den dazwischen gesetzten elastischen
Körper 16.
Der elastische Körper 16 hat
eine im allgemeinen stumpfkonische Form und hat eine Vertiefung 32,
die bei seinem großdurchmessrigen
Endabschnitt mündet.
Bei dem Prozess der Vulkanisierung eines Gummimaterials zum Ausbilden
des elastischen Körpers 16 wird
der kleindurchmessrige Endabschnitt des elastischen Körpers 16 mit
dem ersten Montageelement 12 verklebt. Eine zylindrische
Zwischenhülse 30,
die aus einem metallischen Material hergestellt ist, wird mit der äußeren Umfangsfläche des
großdurchmessrigen
Endabschnitts des elastischen Körpers 16 auch
bei dem Vulkanisierprozess verklebt. Diese Zwischenhülse 30 wird
in den großdurchmessrigen
Abschnitt 24 des zweiten Montageelements 14 eingepresst
oder eingesetzt. Der großdurchmessrige
Abschnitt 24 des zweiten Montageelements 14 wird
einem geeigneten Ziehvorgang wie nötig ausgesetzt, so dass der
großdurchmessrige
Abschnitt 24 starr an der Zwischenhülse 30 befestigt wird,
die an dem elastischen Körper 16 verklebt
ist, wodurch das erste und zweite Montageelement 12, 14 durch
den elastischen Körper 16 elastisch
verbunden sind. Bei der somit aufgebauten Motoraufhängungseinheit 10 ist
das obere offene Ende des zweiten Montageelements 14 auf
der Seite des großdurchmessrigen
Abschnitts 24 durch den elastischen Körper 16 fluiddicht
geschlossen.
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Wenn
das obere und untere offene Ende des zweiten Montageelements 14 durch
den elastischen Körper 16 und
die Membran 28 jeweils fluiddicht geschlossen ist, ist
eine mit einem nichtkompressiblen Fluid gefüllte Fluidkammer innerhalb
des zweiten Montageelements 14 ausgebildet. Das nichtkompressible
Fluid kann Wasser, Alkylenglycol, Polyalkylenglycol, Siliconöl oder dergleichen
sein. Um eine hervorragende Vibrationsdämpfungswirkung der Motoraufhängungseinheit 10 zu
auf der Grundlage eines Durchflusses des nichtkompressiblen Fluids
gewährleisten,
hat das nichtkompressible Fluid bevorzugterweise eine Viskosität von nicht
mehr als 0,1 Pa·s.
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Innerhalb
der Fluidkammer ist ein Teilungselement 34 derart angeordnet,
dass sich das Teilungselement 34 in dem kleindurchmessrigen
Abschnitt 26 des zweiten Montageelements 14 befindet.
Das Teilungselement 34 ist ein im allgemeinen zylindrischer Block
und umfasst einen auswärtigen
Flanschabschnitt 36, der radial nach außen vorsteht von seinem axial
oberen Endabschnitt. Das Teilungselement 40 ist innerhalb
des zweiten Montageelements 14 starr angeordnet, so dass
die äußere Umfangsfläche des Teilungselements 34 starr
auf die innere Umfangsfläche
des kleindurchmessrigen Abschnitts 26 aufgepasst ist, während der
auswärtige
Flanschabschnitt 36 des Teilungselements 34 auf
die Schulter 22 platziert ist und sandwichartig durch und
zwischen die Zwischenhülse 30 und
die Schulter 22 angeordnet ist. Die innere Umfangsfläche des
kleindurchmessrigen Abschnitts 26 ist im wesentlichen vollständig durch
die Dichtungsgummischicht 38 bedeckt, so dass das Teilungselement
auf die innere Umfangsfläche
des kleindurchmessrigen Abschnitts 26 über die dazwischen gesetzte
Dichtungsgummischicht 38 fluiddicht aufgepasst ist.
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Das
Teilungselement 34 teilt die Fluidkammer auf ihren axial
entgegengesetzten Seiten in zwei Bereiche, nämlich eine Druckaufnahmekammer 56, die
teilweise durch den elastischen Körper 16 definiert
ist, und eine Ausgleichskammer 58, die teilweise durch
die flexible Membran 28 definiert ist. Die Druckaufnahmekammer 56 und
die Ausgleichskammer 58 werden miteinander über einen
Fluidkanal 62 (der später
beschrieben wird) in Fluidverbindung gehalten, der durch das Teilungselement 34 hindurch
ausgebildet ist, um sich in dessen axialer Richtung zu erstrecken.
Beim Aufbringen einer Vibrationslast auf die Motoraufhängungseinheit 10 variiert
der Druck des Fluids in der Druckaufnahmekammer 56 aufgrund
der elastischen Verformung des elastischen Körpers 16, während das
Volumen der Ausgleichskammer 58 in der Lage ist, durch
Versetzen der Membran 42 zu variieren, um dadurch eine
Schwankung des Drucks des Fluids in der Druckaufnahmekammer zu absorbieren.
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Das
Teilungselement 34 umfasst ein Bodenelement 40 in
der Gestalt eines im allgemeinen zylindrischen metallischen Elements
mit einer Zentralöffnung 41,
die sich bei seiner oberen Endseite öffnet, und einem Schließelement 42 in
der Gestalt eines scheibenförmigen
metallischen Elements. Das Schließelement 42 ist fest
in die Zentralöffnung 41 des
Bodenelements 40 eingepresst, um den Ausschnitt der Zentralöffnung 41 fluiddicht
zu schließen. Somit
wirken die Zentralöffnung 41 und
das Schließelement 42 zusammen,
um einen Innenraum 43 zu definieren, der innerhalb von
dem Bodenelement 40 fluiddicht umschlossen ist.
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Innerhalb
des Innenraums 43 ist eine dünne verformbare Gummiplatte 44 mit
einer scheibenartigen Form als ein Oszillationselement angeordnet, das
sich bei einem axialen Zwischenabschnitt des Innenraums 43 befindet
und in der Richtung erstreckt, die senkrecht zu der axialen Richtung
ist. Die Dicke der Gummiplatte 47 ist so bestimmt, um deren
ausreichende Elastizität
zu haben, so dass die Gummiplatte 47 in ihrer ursprünglichen
oder neutralen Position gehalten wird, bei der die Gummiplatte 47 im
wesentlichen keine innere Spannung hat. Ein Kreisringelement 46 ist
an einem äußeren Umfangsabschnitt der
Gummiplatte 47 bei dem Prozess der Vulkanisierung eines
Gummimaterials zum Ausbilden der Gummiplatte 47 angeklebt.
Dieses Kreisringelement 46 ist auf den axialen Zwischenabschnitt
der inneren Umfangsfläche
des Bodenelements 40 pressgepasst, so dass die Gummiplatte 47 sich
in der Richtung erstreckt, die senkrecht zu der axialen Richtung
ist, wodurch der Innenraum 43 des Teilungselements 34 durch
die Gummiplatte 47 in zwei Bereiche auf entgegengesetzten
Seiten der Gummiplatte 47 fluiddicht geteilt ist. Insbesondere
wirkt die Gummiplatte 47 mit dem Schließelement 42 zusammen,
um eine Oszillationsfluidkammer 48 als eine Betriebsfluidkammer
zu definieren, die mit dem nichtkompressiblen Fluid gefüllt ist.
Die Gummiplatte 47 wirkt auch mit dem Bodenelement 40 zusammen,
um eine fluiddicht geschlossene Betriebsluftkammer 50 zu
definieren.
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Die
Betriebsluftkammer 50 ist mit einem Luftleitungssystem 52 verbunden,
das für
die Verbindung der Betriebsluftkammer 50 mit der Unterdruckquelle 18 und
der Atmosphäre
geeignet ist und das unabhängig
von der Motoraufhängungseinheit 10 ist.
Bei diesem Zustand wird eine periodische Änderung des Luftdrucks auf
die Betriebsluftkammer 50 über das Luftleitungssystem
aufgebracht, so dass die Gummiplatte 44 wird durch die
periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 elastisch oszilliert,
wodurch eine Druckänderung
des Fluids in der oszillierenden Fluidkammer 48 induziert
wird.
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Das
Schließelement 42 des
Teilungselements 34 ist bei seinem zentralen Abschnitt
mit einem Blendenkanal 60 ausgebildet, der sich durch dieses
hindurch erstreckt. Der Blendenkanal 60 dient einer Fluidverbindung
zwischen der Druckaufnahmekammer 56 und der oszillierenden
Fluidkammer 48. Wenn die Gummiplatte 44 durch
die periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer oszilliert wird, wird die
periodische Änderung
des Fluiddrucks in der oszillierenden Fluidkammer 48 erzeugt. Das
in die oszillierende Fluidkammer 48 eingefüllte Fluid
gezwungen, aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Fluid in der
oszillierenden Fluidkammer 48 und dem Fluid in der Druckaufnahmekammer 56 durch
den Blendenkanal 60 zu der Druckaufnahmekammer 56 zu
Fließen,
was zu einer wirksamen Übertragung
der Fluiddruckänderung
von der oszillierenden Fluidkammer 48 zu der Druckaufnahmekammer 56 führt. Die
Länge und
der Querschnitt des Blendenkanals 60 werden geeignet ermittelt,
so dass die Durchflussmenge des Fluids, das durch den Blendenkanal 60 hindurchtritt,
durch die Oszillation der Gummiplatte 47 auf der Grundlage
der Resonanz des durch den Blendenkanal 60 hindurchfließenden Fluids
wirksam erhöht
werden kann, was zu einer wirksamen Übertragung der periodischen
Druckänderung
des Fluids von der oszillierenden Fluidkammer 48 zu der
Druckaufnahmekammer 56 führt.
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Wie
vorstehend erwähnt
ist, ist das Teilungselement 34 auch mit dem Fluidkanal 62 ausgebildet, durch
den die Druckaufnahmekammer 56 und die Ausgleichskammer 58 in
einer Fluidverbindung miteinander gehalten werden. Die Länge und
der Querschnitt des Fluidkanals 62 sind auch geeignet ermittelt,
so dass die Vibrationsdämpfungsvorrichtung eine
passive Vibrationsdämpfungswirkung
bezüglich einer
Vibration niedriger Frequenz hat oder eine passive Vibrationsisolationswirkung
bezüglich
einer Vibration hoher Frequenz auf der Grundlage einer Resonanz
des Fluids hat, das durch den Fluidkanal 62 hindurchfließt. Das
Vorsehen des Fluidkanals 62 ermöglicht den Durchfluss des Fluids
zwischen der Druckaufnahmekammer 56 und der Ausgleichskammer 58 bei
einer elastischen Verformung des elastischen Körpers 16 aufgrund
des Gewichts der Krafteinheit, der Beseitigung einer unerwünschten
Druckänderung
der Druckaufnahmekammer 56 und einer Verhinderung einer
resultierenden beträchtlichen Änderung
der Federeigenschaften der Aufhängungseinheit 10 aufgrund
der Druckänderung
der Druckaufnahmekammer 56.
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Das
Bodenelement 40 des Teilungselements 34 umfasst
einen Luftkanal 64, der in seiner Bodenwand ausgebildet
ist und sich durch diese hindurch in der radialen Richtung erstreckt.
Der Luftkanal 67 ist bei einem seiner beiden Enden in der
Betriebsluftkammer 50 und bei dem anderen Ende in der äußeren Umfangsfläche des
Bodenelements 40 offen, bei dem ein Verbinder 66 einstückig ausgebildet
ist, um sich radial nach außen
zu erstrecken durch das zweite Montageelement 14 hindurch.
Das Luftleitungssystem 52 ist mit dem Verbinder 66 verbunden,
so dass die periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 durch abwechselndes
Verbinden der Betriebsluftkammer 50 mit der Atmosphäre oder
der Unterdruckquelle 18 induziert wird. Somit wird die
Gummiplatte 44 auf der Grundlage der periodischen Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 oszilliert,
die darauf aufgebracht wird, wodurch eine Druckänderung des Fluids in der oszillierenden
Fluidkammer 48 induziert wird.
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Das
Luftleitungssystem 52 ist eine Luftleitung zum Verbinden
des Verbinders 66 mit einem Ausgangsverbinder 70 der
Unterdruckquelle 18 und der Atmosphäre und ist aus einem geeigneten
Material hergestellt, das dem darauf aufgebrachten Unterdruck widersteht,
wie beispielsweise ein metallisches Material oder ein synthetisches
Kunstharzmaterial. Das Luftleitungssystem 52 umfasst ein
elektromagnetisch betätigtes
Schaltventil 72, das in seinem axialen Zwischenabschnitt
angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Schaltventil 72 ein
elektromagnetisches Schaltventil einer Teller- oder Kolbenart mit
einem elektromagnetischen Stellglied 94, das einen Schaltvorgang
mit einer hohen Geschwindigkeit ermöglicht, beispielsweise mehrere
Dutzend Male pro Minute gemäß einem
elektrischen Steuersignal. Das Schaltventil 72 ist ein
direktionales 3-Wege-Steuerventil mit einem ersten Anschluss 74,
der mit einer aufhängungsseitigen
Leitung 75 verbunden ist, die mit der Motoraufhängungseinheit 10 verbunden
ist, einem zweiten Anschluss 76, der mit einer Unterdruckleitung 77 verbunden
ist, die mit der Unterdruckquelle 18 verbunden ist, und
einem dritten Anschluss 78, der mit einer Atmosphärenleitung 80 verbunden
ist, die mit der Atmosphäre
verbunden ist. Diesbezüglich hat
das Schaltventil 72 zwei Betriebspositionen, nämlich eine "Unterdruckposition" für die Verbindung der
Betriebsluftkammer 50 mit der Unterdruckquelle 18 und
eine "Atmosphärenposition" zum Verbinden der
Betriebsluftkammer 50 mit der Atmosphäre. Vorzugsweise ist die Unterdruckquelle 18 ein
Unterdruckbehälter
oder ein Sammler, der mit einem Luftansaugsystem einer Brennkraftmaschine
verbunden ist.
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Das
Schaltventil 72 wird bei einer geeigneten Frequenz zum
wahlweisen Verbinden und Lösen
der Verbindung der Betriebsluftkammer 50 zu und von der
Unterdruckquelle 18 oder der Atmosphäre betätigt, so dass der Unterdruck
und der Atmosphärendruck
abwechselnd auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebracht werden,
was zu einer periodischen Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 mit einer Frequenz
in Übereinstimmung
mit der Frequenz führt,
mit der das Schaltventil 72 abwechselnd in die Unterdruckposition
und die Atmosphärenposition
platziert wird. Die Gummiplatte 44 wird durch die periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 oszilliert,
der darauf aufgebracht wird, wodurch eine periodische Änderung
des Fluids in der oszillierenden Fluidkammer 48 erzeugt
wird. Es ist aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, dass
das Luftleitungssystem 52 und die Betriebsluftkammer 50 zusammenwirken,
um einen Unterdruckaufbringungsbereich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zu definieren.
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Das
Luftleitungssystem 52 umfasst des weiteren eine Zweigleitung 82 als
einen Atmosphäreneinführkanal,
der von einem Abschnitt der aufhängseitigen
Leitung 75 abzweigt, das heißt einem Abschnitt des Luftleitungssystems 52 zwischen
der Motoraufhängungseinheit 10 und
dem Schaltventil 72. Bei dem offenen Ende der Zweigleitung 82 ist
ein Druckregulierventil 84 derart verbunden, dass die Zweigleitung 82 mit
der Atmosphäre über das
Druckregulierventil 82 verbindbar ist. Das Druckregulierventil 82 ist
eingestellt, um zum Verbinden der Zweigleitung 82 mit der
Atmosphäre
automatisch geöffnet zu
werden, wenn die Unterdruckhöhe
in dem Luftleitungssystem 52 sich erhöht und die vorgegebene Unterdruckhöhe überschreitet,
so dass der überschüssige Unterdruck
automatisch durch das Einführen
der Atmosphäre über das
Druckregulierventil 82 freigegeben wird, wodurch die Höhe des auf
das Luftleitungssystem 52 und die Betriebsluftkammer 50 aufgebrachten
Unterdrucks wirksam reguliert wird, nämlich gleich oder niedriger
als die vorgebebene Höhe gehalten
wird. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das
Druckregulierventil 82 eine Ventilbohrung 86 mit einer
kreisförmigen
Form im Querschnitt und eine Öffnung
bei einem von entgegengesetzten offenen Enden zu der Atmosphäre und bei
dem anderen offenen Ende in der Zweigleitung 82, ein kugelförmiges Ventilelemenet 88 und
eine Schraubenfeder 90, die geeignet ist zum Vorspannen
des Ventilelements 88 zu dem offenen Ende der Ventilbohrung 86 an
der Seite der Zweigleitung 82, um das offene Ende der Ventilbohrung 86 zu
schließen.
Bei dem Zustand in der Ansicht in 1 ist das
Ventilelement 88 zwangsweise an dem zweigleitungsseitigen
offenen Ende der Ventilbohrung 86 durch die Vorspannkraft
der Schraubenfeder 90 platziert, da eine rückziehende Kraft
auf das Ventilelement 88 auf der Grundlage der Differenz
zwischen dem Unterdruck in dem Luftleitungssystem und der Atmosphäre aufgebracht
ist, die zum Bewegen des Ventilelements 88 in eine Richtung
von der Ventilbohrung 88 weg gegen die Vorspannkraft unzureichend
ist. Das heißt,
dass die Unterdruckhöhe
in dem Luftleitungssystem niedriger als die vorgegebene Unterdruckhöhe ist.
Wenn der Unterdruck in dem Luftleitungssystem sich erhöht und die
vorgegebene Unterdruckhöhe überschreitet, ist
andererseits die auf das Ventilelement 88 aufgebrachte
rückziehende
Kraft zum Bewegen des Ventilelements 88 gegen die Vorspannkraft
in der Richtung weg von der Ventilbohrung 88 ausreichend,
das heißt
zu der Zweigleitung 82 hin, so dass eine Atmosphärenmenge
in die Zweigleitung 82 eingeführt wird und auf die Betriebsluftkammer 52 aufgebracht
wird. Somit wird die Höhe
des auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebrachten Unterdrucks
wirksam niedriger eingerichtet als die vorgegebene Unterdruckhöhe (näher dem
Atmosphärendruck).
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Bei
dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Druckregulierventil kann
die vorgegebene Unterdruckhöhe
durch Einstellen der Vorspannkraft der Schraubenfeder 90,
die auf das Ventilelement 88 aufgebracht wird, der Länge und
des Durchmessers der Ventilbohrung 86 und dergleichen optional
ermittelt werden.
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Zusätzlich ist
das atmosphärenseitig
offene Ende der Ventilbohrung 86 mit einem Geräuschminderer 92 fixiert.
Beim Betrieb des Druckregulierventils 84 wird die Atmosphäre über den
Geräuschminderer 92 und
die Ventilbohrung 86 in dieser Reihenfolge in die Zweigleitung 82 eingeführt. Das
Vorsehen des Geräuschminderers 92 ist
zum Beseitigen oder Reduzieren des Problems des Geräusches wirksam, das
durch eine Resonanz der durch die Ventilbohrung 86 hindurchströmenden Luft
mit einer relativ hohen Geschwindigkeit beim Öffnen des Druckregulierventils 84 verursacht
wird. Der Geräuschminderer 92 kann
eine Glaswolleart, eine Resonanzart, eine Interferenzart, eine Vertiefungsart
oder andere bekannte Art sein.
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Wenn
die Motoraufhängungseinheit 10 und das
Luftleitungssystem 52 an dem Kraftfahrzeug installiert
sind, wird das elektromagnetische Ventil 94 des Schaltventils 92 gemäß einem
darauf aufgebrachten elektrischen Antriebssignal durch eine Zuführung betätigt. Das
elektrische Antriebssignal stimmt mit der zu dämpfenden Vibration überein.
Das heißt,
dass die Frequenz und Phase des Antriebssignals mit der Frequenz
und Phase mit der zu dämpfenden
Vibration übereinstimmt.
Vorzugsweise kann das Steuersignal ein Zündimpulssignal sein, das aus der
Brennkraftmaschine und anderen Signalen in Übereinstimmung mit der zu dämpfenden
Vibration erfasst wird, die durch geeignete Sensoren erfasst werden.
Somit wird das Schaltventil 72 gemäß dem elektrischen Antriebssignal
in Übereinstimmung
mit der zu dämpfenden
Vibration betätigt,
die eine periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 mit einer Frequenz
in Übereinstimmung mit
der der zu dämpfenden
Vibration verursacht. Die periodische Änderung des Luftdrucks in der
Betriebsluftkammer 50 verursacht die Oszillation des Gummielements 47 mit
derselben Frequenz, wodurch eine periodische Änderung des Fluiddrucks in
der oszillierenden Fluidkammer 48 mit einer Frequenz in Übereinstimmung
mit der zu dämpfenden
Vibration erzeugt wird. Die periodische Änderung des Fluiddrucks in
der oszillierenden Fluidkammer 48 wird durch den Durchfluss
des Fluids auf die Druckaufnahmekammer 56 übertragen,
das durch den Blendenkanal 60 hindurchtritt, wodurch eine
oszillierende Kraft, deren Frequenz mit der zu dämpfenden Vibration übereinstimmt,
auf das erste und zweite Montagelement 12, 14 aufgebracht
wird, das heißt
zwischen der Krafteinheit und der Fahrzeugkarosserie.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
die Brennkraftmaschine eine direkteinspritzende Art sein, die wählbare Verbrennungsbetriebsarten umfasst,
nämlich
eine geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart und eine stöchiometrische
Verbrennungsbetriebsart. Wenn die Brennkraftmaschine ihre stöchiometrische
Verbrennungsbetriebsart wählt,
erhöht
sich der Unterdruck in der Unterdruckquelle 18 (der Absolutwert
des Unterdrucks wird größer), wohingegen,
wenn die Brennkraftmaschine ihre geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart
wählt, der
Unterdruck in der Unterdruckquelle 18 sich vermindert (der
Absolutwert des Unterdrucks wird klein). Dies bedeutet, dass der
Wert des Unterdrucks in der Unterdruckquelle 18 in Abhängigkeit
von den Verbrennungszuständen
der direkteinspritzenden Brennkraftmaschine variiert.
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Angesichts
der vorstehend angedeuteten Eigenschaft der Unterdruckquelle 18 ist
die vorgegebene Unterdruckhöhe,
die zum Betätigen
des Druckregulierventils 84 verwendet wird, auf eine geeignete Höhe bestimmt,
die im wesentlichen gleich oder etwas kleiner oder höher ist
als die des Unterdrucks in der Unterdruckquelle 18 bei
dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb der Brennkraftmaschine bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Diese Anordnung ermöglicht
eine wirksame Anwendung des Unterdrucks auf die Betriebsluftkammer 50 bei dem
geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors. Deshalb hat
die periodische Änderung des
Luftdrucks in der Betriebsluftkammer 50 eine gewünschte Amplitude
aufgrund der abwechselnden Anwendung der Atmosphäre und des Unterdrucks in der
Unterdruckquelle 18 durch den Schaltvorgang des Schaltventils 72,
wodurch die Gummiplatte 47 mit einer gewünschten
Amplitude oszilliert wird. Demgemäss wird die periodische Druckänderung des
Fluids, das in die Druckoszillationsfluidkammer 48 eingefüllt ist,
mit einer gewünschten
Amplitude induziert, das heißt
auf die Druckaufnahmekammer 56 übertragen, wodurch die oszillierende
Kraft mit einer gewünschten
Amplitude wird in Übereinstimmung
mit der Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und dem Unterdruck aktiv
erzeugt, die auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebracht
werden.
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Wenn
der Motor bei der stöchiometrischen Verbrennungsbetriebsart
betrieben wird, wird andererseits das Druckregulierventil 84,
das in dem Luftleitungssystem 52 angeordnet ist, aufgrund
des Anwendens des sehr hohen Unterdrucks der Höhe betrieben oder geöffnet, die
höher ist
als die vorgegebene Unterdruckhöhe.
Das heißt,
dass das Druckregulierventil 84 zum Einführen der
Atmosphäre
in das Luftleitungssystem 52 betätigt wird, so dass die Höhe des auf
die Betriebsluftkammer 50 aufgebrachten Unterdrucks niedriger
eingerichtet wird als die vorgegebene Höhe. Demgemäss werden die Amplitude der
Druckänderung
des Fluids in der Druckaufnahmekammer 56 und die Amplitude
der resultierenden oszillierenden Kraft, die zwischen dem ersten
und zweiten Montageelement 12, 14 aufgebracht
wird, wirksam reduziert, wodurch ein bekanntes Problem einer beträchtlich
erhöhten
oszillierenden Kraft und der Verschlechterung des Vibrationszustands
aufgrund der beträchtlich
erhöhten
oszillierenden Kraft beseitigt oder reduziert wird.
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Die
Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
die gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in der Lage, ungeachtet
der Verbrennungsbetriebsart oder des Zustands der Brennkraftmaschine
eine wirksame oszillierende Kraft zu erzeugen. Deshalb kann die
vorliegende Vibrationsdämpfungsvorrichtung
durch Aufbringen dieser wirksamen oszillierenden Kraft auf die Fahrzeugkarosserie
eine aktive Vibrationsdämpfungswirkung mit
hoher Stabilität
haben, um die Vibration der Fahrzeugkarosserie mit der oszillierenden
Kraft aufzuheben oder freizugeben. Demgemäss kann die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
durch aktives Reduzieren eines Änderungsbetrags
des Drucks des Fluids in der Druckaufnahmekammer 56 zum
Reduzieren der Federsteifigkeit der Motoraufhängungseinheit 10 eine aktive
Vibrationsisolationswirkung haben. Es ist wünschenswert, dass die Motoraufhängungseinheit 10 angeordnet
ist, um die vorstehend angedeutete aktive Vibrationsdämpfungswirkung
oder eine aktive Vibrationsisolierwirkung bezüglich der Vibration zu haben,
deren Frequenzband ausreichend höher
ist als das Frequenzband, auf das der Fluidkanal 62 abgestimmt
ist. Diese Anordnung ermöglicht
es, dass die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ohne störenden
Einfluss des Durchflusses des durch den Fluidkanal 62 hindurchfließenden Fluids
eine gewünschte
Vibrationsdämpfungswirkung
hat.
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Während des
stöchiometrischen
Verbrennungsbetriebs des Motors erhöht sich der Unterdruck in der
Unterdruckquelle 18 (der Absolutwert des Unterdrucks wird
größer), während der
Betrag der zu dämpfenden
Vibration wahrscheinlich klein wird. Dabei wird das Druckregulierventil 84 zum
Einführen
der Atmosphäre
in das Luftleitungssystem 52 hinein betätigt, so dass der niedrige
Unterdruck auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebracht wird,
was zu einer ausreichend kleinen oszillierenden Kraft führt. Somit ist
die vorliegende Vibrationsdämpfungsvorrichtung in
der Lage, ein Erzeugen einer unnötig
großen
oszillierenden Kraft zu verhindern. Selbst wenn die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
auf die Vibration abgestimmt ist, die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird, wobei die Höhe des Unterdrucks niedrig
ist und die Amplitude der zu dämpfenden
Vibration wahrscheinlich groß ist,
ist deshalb die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
in der Lage, eine gewünschte
Dämpfungswirkung
bezüglich
der Vibration zu haben, die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird, da der überschüssige Unterdruck
des Luftleitungssystems 52 während des geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebs
des Motors durch das Einführen
der Atmosphäre
in dieses hinein mittels des Druckregulierventiles 82 wirksam
freigegeben wird.
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Die
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispieles
wird betrieben und die tatsächlich
oszillierenden Kräfte,
die während des
stöchiometrischen und
dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebs des Motors erzeugt
werden, werden bezüglich
einer Vielzahl von Druckregulierventilen 84 gemessen, die
in ihren Ventilbohrungen 88 unterschiedlich sind. Die Messungen
sind in dem Verlauf von 3 angedeutet (siehe eine durchgezogene
Linie). Es soll beachtet werden, dass die tatsächlich oszillierenden Kräfte bei
den Zuständen gemessen
werden, bei denen die Unterdruckquelle 18 den Unterdruck
mit einem Wert von –500
mm Hg bei dem stöchiometrischen
Verbrennungsbetrieb des Motors liefert und den Unterdruck mit einem
Wert von –200
mm Hg bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors,
und dass das elektromagnetisch betätigte Schaltventil 72 mit
einer Frequenz von 40 Hertz zum abwechselnden Verbinden und Lösen der
Verbindung der Betriebsluftkammer 50 zu und von der Unterdruckquelle 18 und/oder
der Atmosphäre
betätigt
wird. Des weiteren variieren die Durchmesser der Ventilbohrungen 86 innerhalb
eines Bereichs zwischen 0,5 mm bis 3,5 mm, während die Vorspannkraft der
Schraubenfeder 90 konstant eingerichtet ist.
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Wie
aus dem Verlauf von 2 ersichtlich ist, kann die
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
eine gewünschte oszillierende
Kraft erzeugen und demgemäss
eine gewünschte
Dämpfungswirkung
bezüglich
den Vibrationen haben, die sowohl bei dem stöchiometrischen als auch dem
geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors erzeugt werden,
selbst wenn die Unterdruckquelle bei dem Luftansaugsystem der direkteinspritzenden
Brennkraftmaschine als die Unterdruckquelle 18 angewandt
wird. Die Messungen zeigen auch, dass der Betrag der oszillierenden
Kraft der Vibrationsdämpfungsvorrichtung
durch Ändern
des Durchmessers der Ventilbohrung 88 des Druckregulierventils 84 einfach
eingestellt werden kann.
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Die
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel aufgebaute
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
kann abgewandelt werden, um eine Druckregulierbegrenzungsvorrichtung
zum optionalen Verbieten des Betriebs des Druckregulierventils 84 zu
haben. Diese Druckregulierbegrenzungsvorrichtung wird zum Ermöglichen
des Betriebs des Druckregulierventils 84 bei dem stöchiometrischen
Verbrennungszustand des Motors und zum Verbieten des Betriebs des Druckregulierventils 84 bei
dem geschichteten Ladungsverbrennungszustand des Motors betätigt. Die abgewandelte
Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung wird bei dem vorstehend angedeuteten
Zustand betätigt
und tatsächliche
oszillierende Kräfte, die
während
der stöchiometrischen
und der geschichteten Ladungsverbrennung des Motors erzeugt werden,
werden bezüglich
der Vielzahl der Druckregulierventile 84 gemessen, die
unterschiedliche Durchmesser ihrer Ventilbohrungen 88 haben. Die
Messungen sind auch in dem Verlauf von 2 angedeutet
(siehe eine durchgezogene Linie). Wie aus dem Verlauf von 2 ersichtlich
ist, kann die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
während
dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors eine konstante
oszillierende Kraft erzeugen, da der Unterdruck mit einem Wert von –200 mm
Hg, der in der Unterdruckquelle 18 erzeugt wird, stabil
auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebracht wird. Während der
stöchiometrischen
Verbrennung des Motors kann andererseits die Vibrationsdämpfungsvorrichtung
die oszillierende Kraft erzeugen, die im wesentlichen kleiner eingerichtet
ist als die, die bei dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb
des Motors erzeugt wird, vorausgesetzt, dass der Durchmesser der
Ventilbohrung 86 des Druckregulierventils 84 größer eingerichtet
ist (größer als
1,5 Meter bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), so dass der
Absolutwert des auf die Betriebsluftkammer 50 aufgebrachten
Unterdrucks im wesentlichen kleiner eingerichtet ist als der Unterdruck
während
dem geschichteten Ladungsverbrennungsbetrieb des Motors.
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Diese
abgewandelte Art der Vibrationsdämpfungsvorrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels ermöglicht eine
weiter verbesserte Dämpfungswirkung
bezüglich
sowohl der Vibration bei dem geschichteten Ladungsverbrennungszustand
des Motors, wobei der Betrag der Vibration groß ist, während die verfügbare Unterdruckkraft
klein ist, als auch bei der Vibration bei dem stöchiometrischen Verbrennungszustand
des Motors, wobei der Betrag der Vibration klein ist, während die
verfügbare
Unterdruckkraft groß ist.
Die bei der vorliegenden Vibrationsdämpfungsvorrichtung vorgesehene
Druckregulierbegrenzungsvorrichtung ist nicht besonders auf eine spezifische
Vorrichtung begrenzt, sondern kann vorzugsweise durch ein Schaltventil
gebildet sein, das an der Zweigleitung 82 des Luftleitungssystem 52 angeordnet
ist, um abwechselnd das Druckregulierventil 84 mit dem
Luftleitungssystem 52 zu verbinden und die Verbindung zu
lösen.
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Bei
der gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
aufgebauten Vibrationsdämpfungsvorrichtung ist
die Zweigleitung 82 und das Druckregulierventil 84 mit
einem Abschnitt des Luftleitungssystems 53 zwischen dem
Schaltventil 72 und der Betriebsluftkammer 50 verbunden.
Diese Anordnung gewährleistet, dass
die Unterdruckquelle 18 von dem Druckregulierventil 84 gelöst wird,
während
das Schaltventil 72 in seiner Atmosphärenposition platziert wird,
um zwischen der Betriebsluftkammer 50 und der Atmosphäre zu verbinden,
eine kontinuierlichen Verbindung zwischen der Unterdruckquelle 18 und
dem Druckregulierventil 84 zu vermeiden, ein Problem einer
unerwünschten
Reduktion der Unterdruckhöhe
in der Unterdruckquelle 18 aufgrund des Betriebs des Druckregulierventils 84zu beseitigen
oder reduzieren, um die Unterdruckhöhe zu reduzieren (um den Absolutwert
des Unterdrucks zu reduzieren). Deshalb ist das Vorsehen des Druckregulierventils 84 in
der Vibrationsdämpfungsvorrichtung
weniger wahrscheinlich, um einen störenden Einfluss auf die Unterdruckquelle 18 oder
andere Ausstattung oder Vorrichtungen des Fahrzeugs zu verursachen,
die den Unterdruck in der Unterdruckquelle 18 anwenden.
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Bei
den Vibrationsdämpfungsvorrichtungen des
ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
sind die Zweigleitung 82 und das Druckregulierventil 84 an
einem Abschnitt des Luftleitungssystems 52 zwischen dem
Schaltventil 72 und der Betriebsluftkammer 50 angeordnet.
Alternativ kann die Zweigleitung 82 und das Druckregulierventil 84 an
einem Abschnitt des Luftleitungssystems 52 zwischen der
Unterdruckquelle 18 und dem Schaltventil 72 angeordnet sein.
Die somit aufgebaute Vibrationsdämpfungsvorrichtung
wie ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ermöglicht
eine konstante Höhe des
Unterdrucks, der auf das Luftleitungssystem 52 aufgebracht
wird, wobei die Höhe
nicht im wesentlichen höher
als die vorgegebene Unterdruckhöhe
ist, was zu einem stabilen Aufbringen des Unterdrucks mit einer
gewünschten
regulierten Höhe
auf die Betriebsluftkammer 50 führt.
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Die
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaute Vibrationsdämpfungsvorrichtung
wird auch bei demselben Zustand wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
betrieben, und tatsächliche
oszillierende Kräfte,
die während
der stöchiometrischen
und der geschichteten Ladungsverbrennung des Motors erzeugt werden,
werden bezüglich
einer Vielzahl von Druckregulierventilen 84 gemessen, die
unterschiedliche Durchmesser ihrer Ventilbohrungen 88 haben,
wobei die Zweigleitung 82 und das Druckregulierventil 84 zwischen
der Unterdruckquelle 18 und dem Schaltventil 72 angeordnet
ist, anstatt zwischen dem Schaltventil 72 und der Betriebsluftkammer 50.
Die Messungen sind auch in dem Verlauf von 3 angedeutet
(siehe gestrichelte Linie). Die in dem Verlauf von 3 angedeuteten
Messungen zeigen, dass die Vibrationsdämpfungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels
eine Vibrationsdämpfungswirkung ähnlich jener
des ersten Ausführungsbeispiels haben
kann, selbst wenn die Zweigleitung 82 und das Druckregulierventil 84 zwischen
der Unterdruckquelle 18 und dem Schaltventil 72 angeordnet
ist.
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Es
soll beachtet werden, dass das Druckregulierventil 84 an
einem beliebigen Abschnitt des Unterdruckaufbringungsbereichs angeordnet
sein kann und nicht unbedingt an einem Abschnitt des Luftleitungssystems 52 angeordnet
sein muss.
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In 3 und 4 sind
Schnittansichten der Vibrationsdämpfungsvorrichtungen
dargestellt, die jeweils gemäß dem dritten
und vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind. Bei diesen Ausführungsbeispielen
werden die bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel verwendeten
Bezugszeichen für
die Identifikation von entsprechenden Elementen verwendet und diese
Elemente werden nicht beschrieben.
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Bei
der gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebauten Vibrationsdämpfungsvorrichtung,
wie in 3 gezeigt ist, ist das Druckregulierventil 84 innerhalb
von dem Schaltventil 72 einstückig ausgebildet. Bei der gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgebauten Vibrationsdämpfungsvorrichtung
ist das Druckregulierventil 84 einstückig innerhalb der Motoraufhängungseinheit 10 ausgebildet.
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Während der
Geräuschminderer 92 mit
dem atmosphärenseitigen
offenen Ende der Ventilbohrung 86 des Druckregulierventils 84 bei
den vorstehend angedeuteten Ausführungsbeispielen
verbunden ist, kann der Geräuschminderer 92 beseitigt
sein.
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Alternativ
kann das Druckregulierventil 84 mit einem Abschnitt der
Atmosphärenleitung 80 verbunden
sein, der mit dem dritten Anschluss 78 des Schaltventils 72 verbunden
ist, so dass die Atmosphäre
von dem Druckregulierventil 84 in das Luftleitungssystem 52 über die
Atmosphärenleitung 80 eingeführt wird.
Bei dieser Anordnung wirkt die Atmosphärenleitung 80 als
ein Schalldämpfer
oder Geräuschminderer,
der das erzeugte Geräusch
reduziert oder beseitigt, wenn die Atmosphäre über das Druckregulierventil 84 in
das Luftleitungssystem 52 eingeführt wird. Diese Art der Vibrationsdämpfungsvorrichtung
kann weiter abgewandelt werden, so dass der Geräuschminderer 92 an
einem Abschnitt der Atmosphärenleitung 80 angeordnet
ist. Dabei ist der Geräuschminderer 92 in
der Lage, sowohl das erzeugte Geräusch zu beseitigen oder zu
reduzieren, wenn die Atmosphäre über das
Schaltventil 72 in das Luftleitungssystem 52 hinein
aufgebracht wird, und das erzeugte Geräusch, wenn die Atmosphäre über das
Druckregulierventil 84 in das Luftleitungssystem 52 hinein
aufgebracht wird.
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Während die
momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung nur zu darstellenden Zwecken detailliert beschrieben
sind, ist es verständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Details der dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
sondern auf andere Weise ausgeführt werden
kann.
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Bei
den Vibrationsdämpfungsvorrichtungen der
dargestellten Ausführungsbeispiele
wirkt anfangs die Oszillation der Gummiplatte 44 auf die
oszillierende Fluidkammer 48 und wird dann auf die Druckaufnahmekammer 56 über den
Durchfluss des Fluids durch den Blendenkanal 60 hindurch
zwischen diesen Kammern 48, 56 übertragen.
Es kann möglich sein,
die Druckaufnahmekammer 56 zu bilden, die teilweise durch
die Gummischicht 44 definiert ist, und die Oszillation
der Gummiplatte 44 unmittelbar auf die Druckaufnahmekammer 56 wirkt,
um eine Druckänderung
des Fluids in der Druckaufnahmekammer 56 zu erzeugen ohne
Verwenden des Blendenkanals 60 und des oszillierenden Fluiddrucks 48.
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Des
weiteren ist die mit einem nichtkompressiblen Fluid gefüllte Fluidkammer
kein wesentliches Element bei der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise
kann die Motoraufhängung
gemäß der vorliegenden
Erfindung derart aufgebaut sein, dass die periodische Änderung
des Luftdrucks in der Betriebsluftkammer unmittelbar zwischen dem
ersten und zweiten Montageelement 12, 14 aufgebracht
wird, um die oszillierende Kraft dazwischen zu erzeugen.
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Bei
den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist
die vorliegende Erfindung auf eine Art der Motoraufhängung angewandt,
wobei das erste und zweite Montageelement 12, 14 zueinander
mit einem geeigneten Abstandsbetrag in einer Richtung entgegengesetzt
sind, das heißt
einer vertikalen Richtung. Die vorliegende Erfindung kann auf andere
Arten der Motoraufhängung
anwendbar sein, beispielsweise eine Motoraufhängung für ein FF-Kraftfahrzeug (Frontmotor/Frontantrieb),
die ein inneres Hülsenelement als
ein erstes Montageelement und ein äußeres Hülsenelement als ein zweites
Montagelement umfasst, das radial auswärts von dem inneren Hülsenelement
angeordnet ist, die miteinander elastisch verbunden sind durch einen
dazwischen gesetzten elastischen Körper.
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Außerdem ist
der Grundsatz der vorliegenden Erfindung nicht nur auf eine Motoraufhängung für die Montage
eines Motors an einem Kraftfahrzeug an der Fahrzeugkarosserie auf
eine vibrationsdämpfende
Weise anwendbar, sondern auch auf andere Vibrationsdämpfungsvorrichtungen
für Kraftfahrzeuge, wie
beispielsweise Karosserieaufhängungen
oder Differentialaufhängungen
oder verschiedene Arten von aktiven Vibrationsdämpfungsvorrichtungen für verschiedene
Vorrichtungen oder andere Ausstattung als der Kraftfahrzeuge.
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Die
pneumatisch betätigte
aktive Vibrationsdämpfungsvorrichtung 10, 52 ist
offenbart und weist folgendes auf: das erste und zweite Montageelement 12, 14,
die miteinander durch den dazwischengesetzten elastischen Körper 16 elastisch
verbunden sind, die Betriebsluftkammer 50, die geeignet
ist zum Aufbringen einer oszillierenden Kraft zwischen dem ersten
und zweiten Montageelement auf der Grundlage einer periodischen Änderung
eines Luftdrucks in der Betriebsluftkammer; das Luftleitungssystem 52, das
mit der Betriebsluftkammer verbunden ist und mit der Betriebsluftkammer
zusammenwirkt, um den Unterdruckaufbringungsbereich 50, 52 zu
definieren; das Schaltventil 72, das mit dem Luftleitungssystem 52 verbunden
ist und zum Verbinden der Luftkammer abwechselnd mit der Unterdruckquelle
oder der Atmosphäre
betreibbar ist, um dadurch die periodische Änderung des Luftdrucks in der
Betriebsluftkammer zu verursachen; und zumindest das Druckregulierventil 84,
das mit dem Unterdruckaufbringungsbereich verbunden ist und optional
zum Einführen
der Atmosphäre
in den Unterdruckaufbringungsbereich betreibbar ist, wenn die Höhe des Unterdrucks
in dem Unterdruckaufbringungsbereich höher ist als eine vorgegebene
Unterdruckhöhe,
um dadurch eine Höhe
des Unterdrucks einzustellen, der auf die Betriebsluftkammer aufgebracht
wird.
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Es
ist verständlich,
dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen anderen Änderungen,
Abwandlungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die von einem
Fachmann durchgeführt
werden ohne von dem Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen, lediglich
durch den Bereich der folgenden Ansprüche definiert ist.