DE10205703A1

DE10205703A1 - Pneumatisch gesteuerter Dämpfer

Info

Publication number: DE10205703A1
Application number: DE10205703A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Muramatsu; Kazuhiko Kato; Motohiro Hatano
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2002-09-12
Also published as: FR2820795A1; US20040075202A1; JP2002235798A; JP3800966B2; US6679486B2; US20020109279A1

Abstract

Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) ist offenbart, der folgendes aufweist: einen elastischen Verbinder (16), der zwischen und an einem Halteelement (12) und einem Massenelement (20) angeordnet und gesichert ist zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement und der teilweise eine Arbeitsluftkammer (64) definiert, die von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist; einen Luftdurchgang (28), der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und ein statisches Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94), das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische elastische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schwingungsdämpfer, die an einen Gegenstand zum Dämpfen einer Schwingung eines Gegenstands anbringbar sind, und insbesondere einen pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer, der einen neuen Aufbau hat und dessen Schwingungsdämpfungscharakteristiken durch Verwenden von einem pneumatischen Druck einstellbar sind, so dass der Schwingungsdämpfer eine Schwingungsdämpfungswirkung entsprechend einer zu dämpfenden Schwingung ausführt.

Ein dynamischer Dämpfer der passiven Bauart ist als eine Einrichtung zum Dämpfen einer an einem Gegenstand aufgeprägten Schwingung bekannt, der schwingfähig ist, wie z. B. eine Karosserie eines Automobils. Der dynamische Dämpfer der Passivbauart hat im Allgemeinen ein Halteelement, das an dem Gegenstand anbringbar ist, und ein Massenelement, das über ein elastisches Stützelement so verbunden ist, so dass das Massenelement elastisch durch das Halteelement gestützt ist. In der Vergangenheit wurden pneumatisch betriebene aktive Schwingungsdämpfer mit dem Ziel vorgeschlagen, eine verbesserte Dämpfungswirkung zu erhalten. Ein bekanntes Beispiel eines derartigen pneumatisch betriebenen aktiven Schwingungsdämpfers ist in JP-A-10-169705 offenbart, wobei eine Arbeitsluftkammer ausgebildet ist, um eine Oszillationskraft auf das Massenelement auf der Grundlage einer Änderung eines Luftdrucks innerhalb der Arbeitsluftkammer aufzubringen, so dass das Massenelement positiv oszilliert wird, um eine Oszillationskraft zu erzeugen, die an dem Gegenstand wirkt, um die auf dem Gegenstand aufgebrachte Schwingung zu versetzen (offset) oder aktiv zu dämpfen.

Wie nach dem Stand der Technik gut bekannt ist, bilden das Massenelement und das elastische Stützelement ein einzelnes Schwingungssystem, das als ein Sekundärschwingungssystem bezüglich des Gegenstands dient, das als ein Primärschwingungssystem dient. Um eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung zu erhalten, können diese herkömmlichen Schwingungsdämpfer der Passivbauart und der Aktivbauart vorteilhaft eine Resonanz von ihren Schwingungssystemen einsetzen, die durch das Massenelement und das elastische Stützelement gebildet sind. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, eine Eigenfrequenz des Schwingungssystems auf ein Frequenzband (einen Frequenzbereich) der Schwingung abzustimmen, die gedämpft werden soll.

Jedoch können derartige herkömmliche Schwingungsdämpfer der Passivbauart und der Aktivbauart unter einem ihnen eigenen Problem leiden. Da nämlich die Eigenfrequenz des Schwingungssystems, das aus dem Massenelement und dem elastischen Stützelement gebildet ist, feststehend durch eine Masse des Massenelements und eine Federkonstante des elastischen Stützelements festgelegt ist, ist es wahrscheinlich, dass die Eigenfrequenz des Schwingungssystems von dem Frequenzband (dem Frequenzbereich) der Schwingung abweicht, die gedämpft werden soll, wenn die Schwingung, die gedämpft werden soll, variiert. Somit führen die herkömmlichen Schwingungsdämpfer nicht unbedingt eine hervorragende Schwingungswirkung bezüglich Schwingungen mit einer Vielzahl von Frequenzbändern (Frequenzbereichen) oder über einen breiten Frequenzbereich durch.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, der einen neuen Aufbau hat und dessen Schwingungsdämpfungscharakteristiken steuerbar sind und der in Lage ist, eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich Schwingungen mit einer Vielzahl von Frequenzbändern oder einen breiten Frequenzbereich auszuführen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat und eine kompakte Größe hat und der einen Bedarf des Einbaus eines besonderen Betätigungsgliedes in diesem beseitigt.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann gemäß den folgenden Ausführungsformen der Erfindung gelöst werden, von denen jede wie die beigefügten Ansprüche numeriert ist und von einer anderen Ausführungsform oder anderen Ausführungsformen abhängt, wenn dies geeignet ist, um mögliche Kombinationen von Elementen oder technischer Merkmale der Erfindung anzudeuten. Es ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen oder Kombinationen von technischen Merkmalen zu beschränken ist, sondern dass sie auf der Grundlage eines Prinzips der vorliegenden Erfindung betrachtet werden kann oder durch den Fachmann im Lichte der Offenbarung der gesamten Beschreibung und der Zeichnungen betrachtet werden kann.

(1) Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) zum Dämpfen einer Schwingung eines Gegenstandes (36) als ein Primärschwingungssystem, wobei der Schwingungsdämpfer folgendes aufweist:

a) ein Halteelement, das geeignet ist, um an den Gegenstand befestigt zu werden;
b) ein Massenelement, das von dem Halteelement beabstandet angeordnet und relativ zu dem Halteelement versetzbar ist;
c) einen elastischen Verbinder der an dem Halteelement und dem Massenelement zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement so gesichert ist, dass der elastische Verbinder und das Massenelement zusammenwirken, um ein Sekundärschwingungssystem auszubilden;
d) eine Arbeitsluftkammer, die teilweise durch den elastischen Verbinder definiert ist und von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist;
e) einen Luftdurchgang, der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und
f) ein statisches Druckeinstellsystem, das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.

Bei dem pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer, der gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, wird der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer statisch geändert, um die Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu ändern. Dadurch wird es möglich, eine Eigenfrequenz eines Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers zu ändern, der aus dem Massenelement als eine Massenkomponente und dem elastischen Verbinder als eine Federkomponente aufgebaut ist, und das als das Sekundärschwingungssystem dient. Genauer gesagt kann der Schwingungsdämpfer beispielsweise so angeordnet sein, dass ein Betrag einer statischen elastischen Verformung des elastischen Verbinders geringer ausgeführt ist, wenn der Druck der Luft in der Arbeitsluftkammer näher an dem atmosphärischen Druck ausgeführt wird, was eine weiche Federcharakteristik des elastischen Verbinders ergibt. Somit wird die Eigenfrequenz des Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers beispielsweise auf niedriges Frequenzband abgestimmt. Der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung ist nämlich in der Lage, einen statischen Luftdruck in der Arbeitsluftkammer zu steuern, wobei es möglich wird, die Eigenfrequenz des Schwingungssystems, das aus dem Massenelement und dem elastischen Verbinder aufgebaut ist, abzustimmen oder zu ändern, um einer Frequenz der zu dämpfenden Frequenz zu entsprechen, auch für den Fall, wenn die Frequenz der zu dämpfenden Schwingung variiert. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine hervorragende passive oder aktive Schwingungsdämpfungswirkung mit der Unterstützung einer Resonanz des Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers (insbesondere des Sekundärschwingungssystems) auszuführen.

Des weiteren kann die Federcharakteristik des elastischen Verbinder gemäß einem im Wesentlichen statischen Druckwert geeignet geändert oder festgelegt werden, der auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird. Diese Anordnung macht es möglich, die Federcharakteristik des elastischen Verbinder geeignet einzustellen, um der Änderung der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung zu entsprechen. Daher ist der Schwingungsdämpfer der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung in der Lage, wirksam eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer Eingangsschwingung in einer Vielzahl von Frequenzbändern oder über einen breiten Frequenzbereich auf Grund der Resonanzwirkung des Schwingungssystems auszuführen, das aus dem Massenelement und dem elastischen Verbinder aufgebaut ist.

Es ist anzumerken, dass der Ausdruck "im Wesentlichen statische elastische Verformung" des elastischen Verbinder als ein Zustand der elastischen Verformung des elastischen Verbinders zu verstehen ist, bei dem der elastische Verbinder in einem im Wesentlichen konstanten Verhalten gehalten werden kann, vorausgesetzt, dass keine dynamischen oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer berücksichtigt wird, die mittels eines anderen Systems, wie z. B. einem später beschriebenen dynamischen Druckeinstellsystem induziert wird. Beispielsweise gibt es einen Fall, bei dem der elastische Verbinder seiner elastischen Verformung ausgesetzt ist, deren Betrag geringfügig kontinuierlich variiert und die Schwingung mit dem Betrag der elastischen Verformung des elastischen Verbinders klein genug ist, um bezüglich eines Betrags des Oszillationsversatzes des elastischen Verbinders zu vernachlässigen, der auf ein Aufbringen einer Schwingungslast auf den Schwingungsdämpfer oder auf ein Aufbringen einer aktiven dynamischen oder periodischen Luftdruckänderung auf die Luftdruckkammer mittels des dynamischen Druckeinstellsystems induziert wird. Für diesen Fall braucht eine geringfügige Abweichung des Betrags der elastischen Verformung des elastischen Verbinders nicht berücksichtigt werden, so dass angenommen werden kann, dass der elastische Verbinder im Wesentlichen einer statischen elastischen Verformung ausgesetzt ist. Des weiteren ist das statische Druckeinstellsystem des Schwingungsdämpfers dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, den elastischen Verbinder auf eine Vielzahl von Zuständen seiner im Wesentlichen statischen elastischen Verformung einschließlich seines Ausgangszustands durch Aufbringen im Wesentlichen statischen Luftdrucks verschiedener Niveaus auf die Luftdruckkammer zu bringen. In dieser Hinsicht schließt der im Wesentlichen statische Luftdruck, der auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird, eine dynamische oder periodische Luftdruckänderung bei einer beträchtlich hohen Frequenz im Vergleich mit den Frequenzen der zu dämpfenden Schwingung und den Frequenzen der dynamischen Luftdruckänderung ein, die auf die Arbeitsluftkammer mittels des dynamischen Druckeinstellsystems aufgebracht wird. Wenn nämlich eine derartige dynamische Luftdruckänderung mit der beträchtlich hohen Frequenz auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird, kann der elastische Verbinder gemäß der dynamischen oder periodischen Luftdruckänderung, die in die Arbeitsluftkammer eingeführt wird, nicht elastisch verformt werden, was die im Wesentlichen statische elastische Verformung des elastischen Verbinders ergibt. Für den Fall, dass das statische Druckeinstellsystem betrieben wird, um die dynamische Luftdruckänderung mit der beträchtlich hohen Frequenz auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es des weiteren möglich, das Niveau des im Wesentlichen statischen Luftdrucks, der auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird, anders gesagt die Federcharakteristik des elastischen Verbinders beispielsweise geeignetes Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses der dynamischen oder der Luftdruckänderung einzustellen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform (1) der Erfindung wird der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer im Wesentlichen statisch eingestellt, um eine statische Änderung der Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu gestatten. Dieser Luftdruck in der Arbeitsluftkammer kann statisch durch abwechselndes Aussetzen oder Verbinden der Arbeitsluftkamrner mit der Atmosphäre und einem negativen oder positiven Druck mit einem gegebenen konstanten Wert eingestellt werden, oder alternativ durch Ändern des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer aus einer Vielzahl von gegebenen verschiedenen Druckwerten oder aus geeigneten Druckwerten, die aus sich kontinuierlich ändernden Druckwerten ausgewählt sind. Ein Werkstoff für den elastischen Verbinder, der bei dem Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise aus einer Gruppe bestehend aus verschiedenen Arten von bekannten Gummiwerkstoffen, Elastomeren, Mehrkomponentenwerkstoffen bestehend aus einem Gummiwerkstoff und einem Segeltuch (canvas) oder einem synthetischen Harzwerkstoff ausgebildet werden. Die Gestalt, die Abmessung und der Werkstoff des elastischen Verbinders kann vorteilhaft unter Berücksichtigung einer erforderlichen Charakteristik des elastischen Verbinders und der Gestaltung des Halteelements und des Massenelements ermittelt werden.

(2) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform (1) ist vorgesehen, wobei das statische Druckeinstellsystem betriebsfähig ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer durch Aufbringen eines im Wesentlichen statischen Luftdrucks mit einem Luftdruck zu ändern, der aus einem vorbestimmten Bereich gemäß einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung ausgewählt ist, so dass die Federcharakteristik des elastischen Verbinders härter wird, wenn eine Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine Eigenfrequenz des Sekundärschwingungssystems, insbesondere eines Schwingungssystems des Schwingungsdämpfers höher ausgeführt, wenn die Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine hervorragende aktive oder passive Schwingungsdämpfungswirkung mit der Unterstützung einer Resonanzwirkung des Sekundärschwingungssystems auszuführen.

Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform (1) oder (2) ist vorgesehen, wobei das statische Druckeinstellsystem betriebsfähig ist, um auf die Arbeitsluftkammer einen im wesentlichen statischen Luftdruck aufzubringen, dessen Wert zwischen oder aus der Menge von vorbestimmten verschiedenen statischen Druckwerten gemäß einer Änderung einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung geändert wird, so dass die Federcharakteristik des elastischen Verbinders allmählich geändert wird. Bei dem gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Schwingungsdämpfer kann die Eigenfrequenz des Schwingungssystems mit einer hohen Genauigkeit geändert werden, um der Änderung der Frequenz der Schwingung zu folgen, die gedämpft werden soll. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine hohe Schwingungsdämpfungswirkung durch wirksames Einsetzen der Resonanz seines Schwingungssystems (insbesondere des Sekundärschwingungssystems) auszuführen.

(4) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(3) des weiteren mit zumindest einem Anstoßvorsprung ist vorgesehen, der an einer inneren Fläche der Arbeitsluftkamrner ausgebildet ist, so dass der zumindest eine Anstoßvorsprung zumindest von einem in Richtung eines anderen von dem elastischen Verbinder und dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer vorsteht, wobei die Arbeitsluftkammer dem elastischen Verbinder gegenüber liegt, wobei das statische Druckeinstellsystem betriebsfähig ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer so einzustellen, dass der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer zum Aufbringen einer Beschränkungskraft auf den elastischen Verbinder gebracht wird. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann der zumindest eine Anstoßvorsprung abwechselnd in zwei Betriebszustände gebracht werden, nämlich einen Anstoßzustand, bei dem der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer gehalten ist, oder einem nicht Anstoßzustand, bei dem Anstoßvorsprung von dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer beabstandet ist, wobei dadurch beispielsweise alternativ bzw. abwechselnd ein beschränkter oder ein nicht beschränkter Zustand des elastischen Verbinders vorgesehen wird. Diese Anordnung macht es möglich, die Federcharakteristik des elastischen Verbinders mit einer hohen Stabilität in hohem Maße und deutlich zu ändern.

Der Anstoßvorsprung kann so angeordnet sein, dass der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer mit einer Berührungsfläche gebracht wird, die sich mit einer Erhöhung des Betrags der elastischen Verformung des elastischen Verbinders allmählich erhöht. Diese Anordnung ermöglicht, die Federcharakteristik des elastischen Verbinders durch allmähliches Erhöhen der Beschränkungskraft allmählich zu ändern, die auf den elastischen Verbinder beispielsweise durch den Anstoßvorsprung aufgebracht wird. Vorzugsweise ist der Anstoßvorsprung koaxial oder konzentrisch mit dem elastischen Verbinder angeordnet und erstreckt sich kontinuierlich oder nicht kontinuierlich an einer elastischen Zentralachse des elastischen Verbinders, um in einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt ausgebildet zu sein. Das gestattet, dass der elastische Verbinder mit einer hohen Stabilität elastisch verformt wird, wenn der Anstoßvorsprung an seinem. Anstoßzustand gehalten ist, wodurch der elastische Verbinder seine gewünschte Federcharakteristik mit einer hohen Stabilität ausführt.

(5) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(4) ist vorgesehen, wobei das Halteelement und das Massenelement gegenüberliegen und voneinander in einer Schwingungseingangsrichtung beabstandet sind, in welche der Schwingungsdämpfer primär eine zu dämpfende Schwingungslast aufnimmt, wobei der elastische Verbinder einen elastischen Verbindungskörper aufweist, der sich von dem Halteelement in eine Richtung senkrecht zu der Schwingungseingangsrichtung erstreckt und an einem äußeren Umfangsabschnitt davon mit dem Massenelement verbunden ist, so dass der elastische Verbindungskörper primär einer Scherverformung davon bei einer Versetzung bzw. Verschiebung des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung ausgesetzt ist, und wobei die Arbeitsluftkammer zwischen einer Fläche des Massenelements und einer Fläche des elastischen Verbindungskörpers gelegen ist, die der Fläche des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung gegenüberliegt. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist der elastische Verbindungskörper in dem Schwingungsdämpfer so angeordnet, dass seine elastische Hauptachse mit der Schwingungseingangsrichtung übereinstimmt, in die die zu dämpfende Schwingungslast aufgebracht, wobei dadurch ein Federverhältnis des elastischen Verbindungskörpers erhöht wird. Diese Anordnung ermöglicht eine stabile Oszillation des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung, so dass der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung eine gewünschte Schwingungsdämpfungswirkung mit einer hohen Stabilität ausführt.

(6) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(5) ist vorgesehen, wobei der Luftdurchgang durch das Halteelement ausgebildet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, den Luftdurchgang zum Aufbringen eines geeigneten Luftdrucks auf die Arbeitsluftkammer durch das Haltelement mit einem einfachen Aufbau und mit der wirksamen Verwendung des Halteelements fest auszubilden.

(7) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(6) ist vorgesehen, wobei der Schwingungsdämpfer auf einen Schwingungsdämpfer für ein Automobil angewendet ist, und eine Eigenfrequenz des Sekundärschwingungssystems, das aus dem elastischen Verbinder und dem Massenelement gebildet ist, auf ein niedriges Frequenzband entsprechend einer Verbrennungsmotorleerlaufschwingung abgestimmt ist, wenn das statische Druckeinstellsystem wirkt, um einen atmosphärischen Druck (Umgebungsdruck) auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, und auf ein hohes Frequenzband entsprechend Dröhngeräuschen abgestimmt ist, wenn das statische Druckeinstellsystem wirkt, um einen statischen Luftdruck auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, der sich von dem atmosphärischen Druck (Umgebungsdruck) unterscheidet. Der Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist in der Lage, eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich sowohl der Leerlaufschwingung, die während einer Leerlaufbedingung des Fahrzeugs gedämpft werden soll, als auch bezüglich Dröhngeräuschen, die bei einer Fahrbedingung des Fahrzeugs gedämpft werden sollen, auszuführen.

(8) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß einer der vorstehend genannten Ausführungsformen (1)-(7) des weiteren mit einem dynamischen Druckeinstellsystem ist vorgesehen, das betriebsfähig ist, eine dynamische oder periodische Luftdruckänderung mit einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der Schwingung auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, die gedämpft werden soll, um das Massenelement aktiv zu oszillieren. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann das Massenelement aktiv oder positiv bei der Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung durch dynamisches Ändern des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer bei der Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung oszilliert werden. Als Folge wirkt die Oszillationsbewegung des Massenelements, um die zu dämpfende Schwingung, die an dem Gegenstand wirkt, zu versetzen (offset) oder positiv zu dämpfen. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, eine aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer zu dämpfenden Schwingung wirksam auszuführen.

Es ist anzumerken, dass der pneumatisch gesteuerte Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage ist, die Eigenfrequenz seines Schwingungssystems einschließlich des Massenelements (insbesondere das Sekundärschwingungssystem) durch Verwendung des statischen Druckeinstellsystems zu ändern, so dass sie der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung entspricht. Das heißt, dass der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform in der Lage ist, eine Oszillationsbewegung des Massenelements bei einer Vielzahl von Frequenzbändern oder über einen breiten Frequenzbereich mittels des dynamischen Druckeinstellsystems mit der Unterstützung der Resonanzwirkung des Schwingungssystems zu erzeugen. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform der Erfindung in der Lage, die aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der Vielzahl von Frequenzbändern oder über einen breiten Frequenzbereich auszuführen.

Das dynamische Druckeinstellsystem kann wirksam durch abwechselndes Verbinden der Luftdruckkammer mit zwei externen Luftquellen mit verschiedenen Druckwerten bei einer Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Atmosphäre (Umgebung) als eine der zwei Luftquellen verwendet, wobei somit der Aufbau des dynamischen Druckeinstellsystems vereinfacht wird.

(9) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform (8) ist vorgesehen, wobei die durch das dynamische Druckeinstellsystem erzeugte dynamische Luftdruckänderung auf die Arbeitsluftkammer gemeinsam mit einer durch das statische Druckeinstellsystem erzeugte statische Luftdruckänderung auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird. Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann sowohl die dynamische Luftdruckänderung als auch die statische Luftdruckänderung auf die Arbeitsluftkammer durch den gleichen Luftdurchgang aufgebracht werden, wobei somit der Aufbau eines Luftberührungssystems einschließlich des Luftdurchgangs vereinfacht wird. Vorzugsweise verwenden das statische und das dynamische Luftdruckeinstellsystem zumindest eine gleiche Luftquelle gemeinsam, wobei somit das Gesamtluftberohrungssystem einschließlich ihrer Luftquellen vereinfacht wird.

(10) Ein pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform (8) oder (9) ist vorgesehen, wobei das dynamische Druckeinstellsystem ein erstes Schaltventil, das zum abwechselnden Verbinden der Arbeitsluftkammer mit einer Vakuumquelle und der Atmosphäre (Umgebung) bei einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, und ein erstes Einschaltdauerverhältniseinstellsystem aufweist, das zum Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines Steuersignals betreibbar ist, das auf das erste Schaltventil gemäß der zu dämpfenden Schwingung aufgebracht ist, wobei das erste Einschaltdauerverhältniseinstellsystem ein Verhältnis einer Zeit der Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Vakuumquelle auf eine Zeitdauer eines Schaltbetriebs des ersten Schaltventils ändert, um eine Amplitude der dynamischen Luftdruckänderung mit der Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung einzustellen, die auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird. Der Schwingungsdämpfer gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist in der Lage, auf die Arbeitsluftkammer die dynamische oder periodische Luftdruckänderung aufzubringen, deren Frequenz und Amplitude einfach und fortschrittlich gesteuert werden, um denjenigen der zu dämpfenden Schwingung zu entsprechen. Somit ist der Schwingungsdämpfer dieser Ausführungsform in der Lage, eine weitergehend verbesserte aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der zu dämpfenden Schwingung auszuführen.

Die vorstehend genannte Aufgabe, Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen entnehmbar, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen.

Fig. 1 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt eines pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der Gestalt eines aktiven Schwingungsdämpfers, der gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, wobei sich der aktive Schwingungsdämpfer in einem. Nichtbetriebszustand befindet;

Fig. 2 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer Art der statischen Drucksteuerung bei dem aktiven Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 3 ist eine Grafik, die zum Erklären eines weiteren Beispiels einer Art der statischen Drucksteuerung bei dem aktiven Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 4 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des aktiven Schwingungsdämpfers von Fig. 1, wobei der aktive Schwingungsdämpfer sich in einem anderen Betriebszustand befindet;

Fig. 5 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des aktiven Schwingungsdämpfers von Fig. 1, wobei sich der aktive Schwingungsdämpfer noch in einem anderen Betriebszustand befindet;

Fig. 6 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen Unterdruck) in einer Arbeitsluftkammer und einer Resonanzfrequenz eines Schwingungssystems bei dem aktiven Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 7 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung zwischen dem statischen negativen Druck (dem statischen Unterdruck) in der Arbeitsluftkammer und einer Frequenz einer maximalen Oszillationskraft bei dem aktiven Schwingungsdämpfer von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 8 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer Art der Steuerung der aktiven Dämpfungscharakteristik des aktiven Schwingungsdämpfers von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 9 ist eine Grafik, die zum Erklären eines Beispiels einer Art der Steuerung der Oszillationskraft des aktiven Schwingungsdämpfers von Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 10 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt eines pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der Gestalt eines passiven Schwingungsdämpfers, der gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, wobei sich der passive Schwingungsdämpfer in einem seiner Betriebszustände befindet;

Fig. 11 ist eine Draufsicht im vertikalen Querschnitt des passiven Schwingungsdämpfers von Fig. 10, wobei der passive Schwingungsdämpfer sich in dem anderen von seinen Betriebszuständen befindet;

Fig. 12 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen Unterdruck) in einer Arbeitsluftkammer und einer Resonanzfrequenz eines Schwingungssystems bei dem passiven Schwingungsdämpfer von Fig. 10 geeignet ist; und

Fig. 13 ist eine Grafik, die zum Erklären einer Beziehung zwischen einem statischen negativen Druck (einem statischen Unterdruck) in der Arbeitsluftkammer und einer Frequenz einer maximalen Oszillationskraft bei dem passiven Schwingungsdämpfer von Fig. 10 geeignet ist, wobei der passive Schwingungsdämpfer als ein aktiver Schwingungsdämpfer angewandt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein aktiver Schwingungsdämpfer 10 für ein Automobil schematisch gezeigt, der gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfers der Erfindung aufgebaut ist, gemeinsam mit einem Antriebssystem, das zum Antreiben des aktiven Schwingungsdämpfers 10 verwendet wird. Der aktive Schwingungsdämpfer 10 hat ein Halteelement 12 und ein Massenelement 14, die beide aus Metallwerkstoffen bestehen, und einen elastischen Verbinder in der Gestalt eines elastischen Verbindungskörpers 16, der aus einem Gummiwerkstoff besteht. Der elastische Verbindungskörper 16 ist an dem Halteelement 12 und dem Massenelement 14 gesichert und verbindet diese elastisch, so dass das Massenelement 14 elastisch durch das Halteelement 12 über den elastischen Verbindungskörper 16 gestützt ist. Das Halteelement 12 und das Massenelement 14 sind relativ zueinander in eine vertikale Richtung versetzbar, wie Fig. 1 entnehmbar ist, in die eine primäre Schwingungslast, die gedämpft werden soll, durch den vorliegenden aktiven Schwingungsdämpfer 10 auf diesen aufgebracht worden ist.

Genauer gesagt hat das Halteelement 10 ein Körperelement 18 und eine Befestigungsplatte 20, die beide aus steifen beziehungsweise starren Metallwerkstoffen bestehen, wie zum Beispiel Stahl, und aneinander mittels Schrauben befestigt sind. Das Körperelement 18 ist insgesamt ein dickwandiges Element in einer umgekehrten Bechergestalt. Das Körperelement 18 hat ein abgeschrägtes beziehungsweise ein konisches Profil und einen Zentraleinschnitt 22, der an seiner Bodenfläche offen ist, wie Fig. 1 entnehmbar ist. Das Körperelement 18 hat des weiteren einen rohrförmigen Anschluss 26, der einstückig an einem Zentralabschnitt einer oberen Wand 24 des Körperelements 18 ausgebildet ist, so dass er sich entlang einer Zentralachse des Körperelements 18 nach unten erstreckt. Dieser Anschluss 26 hat eine Bohrung, deren axial oberes Ende an einer oberen Fläche der Oberseitenwand 24 offen ist, wobei er dadurch als ein Luftdurchgang 28 dient.

Die Befestigungsplatte 20 ist ein im Wesentlichen ringförmiges plattenförmiges Element, das einen zentralen ringförmigen Plattenabschnitt 32 und eine Vielzahl von Befestigungsplattenabschnitten 34 aufweist, die einstückig an jeweiligen Umfangsabschnitten eines äußeren Umfangs des zentralen ringförmigen Plattenabschnitts 32 ausgebildet sind, um sich radial nach außen zu erstrecken. Die Befestigungsplatte 20 ist fest an dem Körperelement 18 befestigt, wobei ihr zentraler ringförmiger Plattenabschnitt 32 über die Bodenfläche des Körperelements 18 gelegt ist und an dieser mittels einer Vielzahl von Schrauben 30 befestigt ist, so dass sich die Befestigungsplatte 20 in eine radiale Richtung senkrecht zu der Zentralachse des Körperelements 18 erstreckt. Jeder von den Befestigungsplattenabschnitten 34 ist axial nach unten an seinem radial mittleren Abschnitt gebogen, wie Fig. 1 entnehmbar ist, so dass der Befestigungsplattenabschnitt 34 axial nach unten von dem zentralen ringförmigen Plattenabschnitt 32 um einen gegebenen axialen Abstand vorsteht. Der Befestigungsplattenabschnitt 34 ist über einen Gegenstand gesetzt, auf den eine zu dämpfende Schwingung aufgeprägt ist, nämlich ein Schwingelement 36 des Fahrzeugs, wie zum Beispiel eine Karosserie des Fahrzeugs bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und ist an dem Schwingelement 36 mittels Befestigungsschrauben 40 befestigt, die sich durch Befestigungslöcher 38 erstrecken, die durch einen jeweiligen Befestigungsplattenabschnitt 34 ausgebildet sind. Das heißt, dass das Halteelement 12 fest mit dem Schwingelement 36 befestigt ist, wobei seine Befestigungsplatte 20 mit dem Schwingelement 36 verschraubt ist, wie vorstehend beschrieben ist.

Der zentrale ringförmige Plattenabschnitt 32 der Befestigungsplatte 20 hat ein zentrales Durchgangsloch 41. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, gestattet die Existenz des zentralen Durchgangslochs 41, dass sich eine externe Luftleitung 43 durch den Zentraleinschnitt 22 des Körperelements 18 erstreckt und mit dem Anschluss 26 in Verbindung steht, der von der Oberseitenwand 24 des Körperelements 18 vorsteht.

Andererseits ist das Massenelement 14 ein im Wesentlichen kreisförmiges blockartiges Element oder ein im Wesentlichen kreisförmiges dickwandiges plattenförmiges Element in seiner Gesamtheit und besteht aus einem Werkstoff mit einer hohen Masse (Dichte), wie zum Beispiel Stahl. Das Massenelement 14 hat einen Durchmesser, der ausreichend größer als die Außendurchmesser des Körperelements 18 und der Befestigungsplatte 20 des Halteelements 12 ausgeführt ist. Das Massenelement 14 ist koaxial mit dem Halteelement 12 mit geeigneter radialer Beabstandung dazwischen und horizontaler Position angeordnet. Eine obere Fläche 42 des Massenelements 14 ist flach ausgeführt, während eine untere Fläche des Massenelements 14 einen Anstoßabschnitt in der Gestalt eines Einschnitts 44 großen Durchmessers mit einer im Wesentlichen umgekehrten flachen Mörsergestalt.

Genauer gesagt hat der Einschnitt 44 großen Durchmessers eine innere Fläche, die sich radial nach außen von seinem Bodenabschnitt in Richtung seines offenen Endabschnitts erstreckt. Des weiteren variiert ein Gradient (eine Steigung) der inneren Fläche des Einschnitts 44 großen Durchmessers bezüglich einer Zentralachse des Massenelements 14 in axiale Richtung, so dass die innere Fläche geringfügig nach innen an ihrem axial mittleren Abschnitt vorsteht, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Einschnitt 44 großen Durchmessers bildet an dem äußeren Umfang seines Abschnitts offenen Endes einen ringförmigen Anstoßvorsprung 45, der in Richtung des elastischen Verbindungskörpers 16 vorsteht. Dieser ringförmige Anstoßvorsprung 45 wird in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbindungskörper 16 gebracht, wenn eine Arbeitsluftkammer 60 einem gegebenen negativen Druck (Unterdruck) ausgesetzt wird, was später beschrieben wird, um dadurch eine Beschränkungskraft auf den elastischen Verbindungskörper 16 aufzubringen.

Das Massenelement 14 hat einen Befestigungsausschnitt 48, der an seinem axial unteren Umfangsabschnitt ausgebildet ist und sich in seine Umfangsrichtung über seinen gesamten Umfang erstreckt, wie Fig. 1 entnehmbar ist. Der Befestigungsausschnitt 48 ist radial nach außen von dem Einschnitt 44 großen Durchmessers angeordnet, um angrenzend an den Abschnitt offenen Endes des Einschnitts 44 großen Durchmessers zu sein.

Der elastische Verbindungskörper 16 ist zwischen dem Halteelement 12 und dem Massenelement 14 angeordnet, die koaxial zueinander mit einer gegebenen axialen Beabstandung dazwischen angeordnet sind. Der elastische Verbindungskörper 16 hat insgesamt eine im Wesentlichen dickwandige Ringplattengestalt. Der elastische Verbindungskörper 16 ist ebenso koaxial mir dem Halteelement 12 und dem Massenelement 14 angeordnet, um sich radial nach außen zu erstrecken. Die Wanddicke des elastischen Verbindungskörpers 16 verringert sich allmählich mit einer Erhöhung eines Radialabstands von seiner Zentralachse. Der elastische Verbindungskörper 16 erstreckt sich radial nach außen mit einem geringen Gradienten (einer geringen Steigung) bezüglich seiner Zentralachse, so dass sich der elastische Verbindungskörper 16 radial nach außen und axial nach oben in seiner freien Bedingung erstreckt, bei der keine Last auf den elastischen Verbindungskörper 16 aufgebracht ist. Bei dieser Anordnung hat der elastische Verbindungskörper 16 sein elastisches Zentrum (seine elastische Mitte), die sich in eine Durchmesserrichtung davon erstreckt, während er bezüglich einer Zentralachse davon geringfügig axial nach oben geneigt ist. Der so ausgebildete elastische Verbindungskörper 16 wird an seiner inneren Umfangsfläche an einer abgeschrägten (konischen) äußeren Umfangsfläche 52 des Körperelements 18 des Halteelements 12 bei dem Prozess der Vulkanisation eines Gummiwerkstoffs zum Ausbilden des elastischen Verbindungskörpers 16 gesichert. So erstreckt sich der elastische Verbindungskörper 16 radial nach außen von dem Körperelement 18. Des weiteren ist der elastische Verbindungskörper 16 an seiner äußeren Umfangsfläche an einem Metallverbindungsring 54 mit einer zylindrischen oder ringförmigen Gestalt großen Durchmessers gesichert und radial nach außen von dem elastischen Verbindungskörper 16 bei dem vorstehend genannten Vulkanisationsprozess angeordnet. Es ist anzumerken, dass die äußere Umfangsfläche des elastischen Verbindungskörpers 16 fest an dem Verbindungsring 54 über seine gesamte axiale Länge gesichert ist, und der Verbindungsring 54 eine innere Umfangsfläche 56 hat, deren Durchmesser sich allmählich in die axial nach oben weisende Richtung verringert, so dass die innere Umfangsfläche 56 sich im Wesentlichen parallel zu der abgeschrägten (konischen) äußeren Umfangsfläche 52 des Körperelements 18 mit einer gegebenen radialen Beabstandung dazwischen erstreckt.

Der Verbindungsring 54 hat einen axial oberen Endabschnitt, der axial nach oben um einen gegebenen axialen Abstand von dem elastischen Verbindungskörper 16 vorsteht, wie Fig. 1 entnehmbar ist. Der axial obere Endabschnitt des Verbindungsrings 54 ist an den Befestigungsausschnitt 48 des Massenelement 14 in axiale und radiale Richtungen des Massenelements 14 gepasst. Das Massenelement 14 hat eine Vielzahl von Durchgangslöchern 58, die an jeweiligen äußeren Umfangsabschnitten davon ausgebildet sind und sich von dort hindurch jeweils zum Aufnehmen von Verbindungsschrauben 62 erstrecken. Andererseits hat der Verbindungsring 54 eine Vielzahl von Gewindelöchern 60, die an ihrer oberen Endseite offen sind und an jeweiligen Umfangsabschnitten entsprechend den Durchgangslöchern 58 des Massenelements 14 ausgebildet sind. Die Verbindungsschrauben 62, die sich durch jeweilige Durchgangslöcher 58 erstrecken, sind jeweils in die Gewindelöcher 60 eingeschraubt, wodurch das Massenelement 14 und der Verbindungsring 54 fest miteinander verschraubt sind.

Wenn das Massenelement 14 und der Verbindungsring 54 miteinander befestigt sind, wie vorstehend beschrieben ist, sind das Halteelement 12, das Massenelement 14 und der elastische Verbindungskörper 16 koaxial zueinander angeordnet, während das Halteelement 12 und das Massenelement 14 elastisch miteinander über den elastischen Verbindungskörper 16 verbunden sind. Da der elastische Verbindungskörper 16 sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Zentralachse dieser Elemente 12, 14, 16 erstreckt, die sich parallel zu der Schwingungseingangsrichtung erstrecken, ist der elastische Verbindungskörper 16 einer Scherverformung aufgrund einer Oszillation des Massenelements 14 ausgesetzt. Unter dieser Bedingung schließt der elastische Verbindungskörper 16 eine Öffnung des Einschnitts 44 großen Durchmessers, der an der unteren Fläche des Massenelements 14 ausgebildet ist, fluiddicht ab, wobei dadurch eine geschlossene Arbeitsluftkammer 64 ausgebildet wird, die durch und zwischen dem Massenelement 14 und den elastischen Verbindungskörper 16 definiert ist. Bei einem Ausgangszustand des aktiven Schwingungsdämpfers 10, wie in Fig. 1 dargestellt ist, bei dem der elastische Verbindungskörper 16 nur eine statische Last oder ein Gewicht (eine Gewichtskraft) des Massenelements 14 aufnimmt, erstreckt sich die Arbeitsluftkammer 64 über einen im Wesentlichen gesamten Bereich des Einschnitts 44 großen Durchmessers und einen Zentralabschnitt der oberen Fläche des elastischen Verbindungskörpers 16, der dem Einschnitt 44 großen Durchmessers in axiale Richtung gegenüberliegt. Aufgrund der Gestalt des Einschnitts 44 großen Durchmessers hat die Arbeitsluftkammer 64 eine axiale Dimension (insbesondere eine vertikale Abmessung, wie Fig. 1 entnehmbar ist), die an ihrem radialen Zentralabschnitt maximiert ist und sich allmählich mit einer Erhöhung eines radialen Abstands von ihrem radial zentralen Abschnitt verringert.

Die Arbeitsluftkammer 64 ist in Fluidverbindung mit dem Luftdurchgang 28 gehalten, von dem eines von entgegengesetzten Enden in der oberen Fläche der Oberseitenwand 24 des Körperelements 18 des Halteelements 12 offen ist. Demgemäß wird ein geeigneter Luftdruck, der durch die externe Luftleitung 43 aufgebracht wird, in die Arbeitsluftkammer durch den Luftdurchgang 28 eingeführt.

Unterdessen ist ein Anschlussvorsprung in der Gestalt eines elastischen Vorsprungs 66 an einer äußere Umfangsfläche der oberen Fläche der Oberseitenwand 24 des Körperelements 18 gesichert. Der elastische Vorsprung 66 ist nämlich um die Öffnung des Luftdurchgangs 28 an der oberen Fläche der Oberseitenwand 24 angeordnet. Dieser elastische Vorsprung 66 ist in Anstoßberührung mit dem Massenelement 14 gebracht, um dadurch elastisch einen Betrag eines Versatzes des Massenelements 14 in Richtung des Halteelements 12 zu beschränken. Des weiteren ist ein elastischer Anschlagvorsprung 68 an der axial unteren Endseite des Verbindungsrings 54 gesichert, der mit dem Massenelement 14 verschraubt ist. Der Anschlagvorsprung 68 ist in Anstoßberührung mit dem Schwingelement 36 gebracht, um dadurch einen Betrag eines Versatzes des Massenelements 14 in Richtung des Schwingelements 36 in Axialrichtung (insbesondere in die vertikale Richtung, wie Fig. 1 entnehmbar ist) zu beschränken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der elastische Vorsprung 66 und der elastische Anschlagvorsprung 68 einstückig mit dem elastischen Verbindungskörper 16 ausgebildet.

So wird der aktive Schwingungsdämpfer, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, an dem Schwingelement 36 eingebaut, so dass eine gemeinsame Zentralachse des Halteelements 12, des Massenelements 14 und des elastischen Verbindungskörpers 16 sich in vertikale Richtung erstreckt, wie Fig. 1 entnehmbar ist.

Wenn der aktive Schwingungsdämpfer 10 an dem Schwingelement 36 eingebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, ist der Anschluss 26, der in Fluidverbindung mit der Arbeitsluftkammer 64 gehalten ist, mit einem ersten Schaltventil in der Gestalt eines dynamischen Druckeinstellventils (D-VSV) 72 über die externe Leitung 43 verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das dynamische Druckeinstellventil (D-VSV) 72 aus einem solenoidbetätigten Dreianschlussschaltventil (3-Wege-Schaltventil) der Schieber- oder Drehbauart bestehen. Das dynamische Druckeinstellventil (D-VSV) 72 hat eine Vakuumposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit einer Vakuumquelle 74 durch eine erste Abzweigleitung 78 und eine Atmosphärenposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre (Umgebung) durch eine zweite Abzweigleitung 80. Des weiteren ist ein zweites Schaltventil in der Form eines statischen Druckeinstellventils (C-VSV) 70 an einem Abschnitt der zweiten Abzweigleitung 80 angeordnet, so dass die zweite Abzweigleitung 80 mit der Atmosphäre (Umgebung) durch das statische Druckeinstellventil (C-VSV) 70 verbunden ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das statische Druckeinstellventil (C-VSV) 70 aus einem solenoidbetätigten Zweianschlussschaltventil (Zweiwegeschaltventil) der Schieber- oder Drehbauart bestehen.

Die Vakuumquelle 74 kann durch Verwenden eines negativen Drucks (Unterdrucks) gebildet sein, der von einem Einlasssystem eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs beispielsweise verfügbar ist. In dieser Hinsicht kann ein geeigneter Sammler beziehungsweise Speicher zum Sammeln beziehungsweise Speichern des negativen Drucks (Unterdrucks) eingesetzt werden, der von dem Lufteinlasssystem verfügbar ist, um dadurch den negativen Druck mit einem stabilisierten Druckwert vorzusehen.

Die Schaltbetriebe des dynamischen Druckeinstellventils 72 und des statischen Druckeinstellventils 70 werden geeignet durch einen D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 als ein erstes Einschaltdauereinstellsystem und einen C-VSV-Antriebsschaltkreis 84 als ein zweites Einschaltdauerverhältniseinstellsystem, so dass der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 64 gemäß der zu dämpfenden Schwingung gesteuert wird. Genauer gesagt sind der D- VSV-Antriebsschaltkreis 82 und der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84 geeignet, um zumindest ein Eingangssignal aufzunehmen, das in Beziehung zu einer Schwingungsbedingung des Fahrzeugs steht, wie zum Beispiel ein Verbrennungsmotorzündimpulssignal, ein Fahrgeschwindigkeitssignal, ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal, ein Beschleunigungssignal. Auf der Grundlage des aufgenommenen Steuerungssignal beziehungsweise der aufgenommenen Steuerungssignale geben der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 und C- VSV-Antriebsschaltkreis 84 Steuerungssignale in der Form von Antriebsströmen auf das dynamische Druckeinstellventil 72 und das statische Druckeinstellventil 70 aus, um die jeweiligen Ventile 72,70 geeignet zu betreiben.

Genauer beschrieben nimmt der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 das Verbrennungsmotorzündimpulssignal als ein Referenzsignal und beispielsweise das Verbrennungsmotordrehzahlsignal als ein Vergleichssignal auf. Der D-VSV-Antriebsschaltkreis 82 erzeugt für das dynamische Druckeinstellventil 72 ein Antriebssignal, das gemäß einem gespeicherten Berechnungsprogramm erhalten wird oder aus einer vorbestimmten Datenabbildung (Kennfeld) auf der Grundlage des Verbrennungsmotorzündimpulssignals und des Verbrennungsmotordrehzahlsignals ausgewählt wird. Das von dem D- VSV-Antriebsschaltkreis 82 erzeugte und auf das dynamische Druckeinstellventils 72 aufgebrachte Antriebssignal hat nämlich eine Frequenz, die im Wesentlichen dem Verbrennungsmotorzündimpulssignal gleich ist, und eine Phase, die bezüglich des Verbrennungsmotorzündimpulssignals eingestellt ist, um der Verbrennungsmotordrehzahl zu entsprechen. Auf das Aufbringen des Antriebsstroms auf das dynamische Druckeinstellventils 72 hin wird das dynamische Druckeinstellventil 72 abwechselnd in der vorstehend genannten Vakuum- und Atmosphärenposition bei einer Frequenz angeordnet, die im Wesentlichen derjenigen des Verbrennungsmotorzündimpulssignals gleich ist, und mit einer Phase, die derjenigen der Verbrennungsmotordrehzahl entspricht. Als Folge wird der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 64 dynamisch gemäß der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors geändert und wird das Massenelement 14 aktiv oder positiv aufgrund der elastischen Verformung des elastischen Verbindungskörpers 16 oszilliert, wobei somit eine gewünschte Oszillationskraft entsprechend der zu dämpfenden Schwingung erzeugt wird.

Diese Oszillationskraft, die durch den aktiven Schwingungsdämpfer 10 erzeugt wird, wird an dem Schwingelement 36, um die zu dämpfende Schwingung, die in das Schwingelement 36 eingeleitet wird, zu versetzen (offset) oder abzuschwächen. So führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 die aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der auf das Schwingelement 36 aufgeprägten Schwingung durch.

Andererseits erzeugt der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84 für das statische Druckeinstellventil 70 ein Antriebssignal, das auf der Grundlage einer Fahrbedingung des Fahrzeugs erhalten wird., die aus einer Fahrbedingung und einer Leerlaufbedingung auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ausgewählt wird. Das statische Druckeinstellventil 70 wird gemäß einem Antriebssignal so betätigt, dass ein Druck der Luft, sich von der zweiten Abzweigleitung 82 auf die Arbeitsluftkammer 64 aufgebracht wird, über das dynamische Druckeinstellventils 62 geeignet eingestellt wird. Genauer beschrieben hat das statische Druckeinstellventil 74 zwei Betriebspositionen, nämlich eine offene und eine geschlossene Position. Während das dynamische Druckeinstellventil 72 zwischen der Vakuum- und Atmosphärenposition bei einer gesteuerten Frequenz entsprechend derjenigen des Verbrennungsmotorzündimpulssignals geschaltet wird, wird das statische Druckeinstellventil 70 kontinuierlich unter der Steuerung des C-VSV-Antriebschaltkreises 84 zwischen den zwei Betriebspositionen geschaltet, es wird nämlich abwechselnd geöffnet und geschlossen bei einer Frequenz, die ausreichend höher als diejenige der gesteuerten Frequenz des Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72 ist. Gleichzeitig wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 weitergehend gemäß einer Einschaltdauerverhältnissteuerung (PWM) oder alternativ einer Frequenzsteuerung (FM) eingestellt. Die vorstehend beschriebene Steuerung des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70 ermöglicht, einen Wert des von der zweiten Abzweigleitung 80 auf die Arbeitsluftkammer 64 über das dynamische Druckeinstellventil 72 geeignet aus einem vorbestimmten Bereich zwischen dem Negativdruckwert der Vakuumquelle 74 und dem atmosphärischen Druck auszuwählen.

Eine Grafik von Fig. 2 stellt eine Änderung des Luftdrucks, der auf die Arbeitsluftkammer 64 durch die zweite Abzweigleitung 80 aufgebracht wird, da, wenn er geändert wird, wobei ein Verhältnis einer Zeit, in der das statische Druckeinstellventil 70 an seiner offenen Position gehalten ist, insbesondere wenn es in Verbindung mit der Atmosphäre gehalten ist, zu einer Zeitdauer der Schaltbetriebe des Schaltventils (C-VSV Antriebsverhältnis), unter der Bedingung, bei der das dynamische Druckeinstellventil 72 bei einer konstanten Frequenz geschaltet wird. Das heißt, dass eine geeignete Einstellung des Einschaltdauerverhältnisses des statischen Druckeinstellventils 70 ermöglicht, den Druck der Luft, die auf die Arbeitsluftkammer 64 durch die zweite Abzweigleitung 80 aufgebracht wird, einzustellen und einen Durchschnittsluftdruckwert der Druckvariation, die in die Arbeitsluftkammer 64 durch den Schaltbetrieb des dynamischen Druckeinstellventils 72 eingeführt wird, insbesondere einen statischer Druck in der Arbeitsluftkammer 64, einzustellen. Eine Grafik von Fig. 3 stellt dar, dass eine geeignete Einstellung einer Frequenz des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70 (C-VSV- Antriebsfrequenz) es ermöglicht, den statischen Druck in ähnlicher Weise einzustellen.

Es ist den Fig. 2 und 3 entnehmbar. dass, wenn das statische Druckeinstellventil 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D1 oder der Antriebsfrequenz f1 gesteuert wird, es gestattet ist, das die Arbeitsluftkammer 64 einen Durchschnittsluftdruck PSv-1 hat, der kleiner als der Atmosphärendruck ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird, wenn die Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsluftdruck PSv-1 ausgesetzt ist, das Volumen der Arbeitsluftkammer 64 im Vergleich mit dem Fall kleiner gemacht, bei dem die Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Als Folge wird der elastische Verbindungskörper 16 teilweise beschränkt, wobei sein äußerer Umfangsabschnitt in Berührung mit dem Anstoßvorsprung 45 des Massenelements 14 gehalten ist, wobei die Eigenfrequenz des Schwingungssystems bestehend aus dem Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 im Vergleich mit dem Fall grösser ausgeführt ist, bei dem die Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn andererseits das statische Druckeinstellventil 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D2 oder der Frequenz f2 gesteuert wird, bewirkt das, dass die Arbeitsluftkammer 64 einen Durchschnittsluftdruck von DSv-2 hat, der kleiner als der Durchschnittsluftdruck PSv-1 und der Atmosphärendruck ist. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird, wenn die Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsluftdruck PSv-2 ausgesetzt ist, das Volumen der Arbeitsluftkammer 64 im Vergleich mit dem Fall kleiner ausgeführt, dass die Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsdruck PSv-1 ausgesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und für den Fall, dass die Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre ausgesetzt ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Als Folge wird der elastische Verbindungskörper 16 teilweise beschränkt, wobei sein breiterer äußerer Umfangsabschnitt in Berührung mit dem Massenelement 14 gehalten ist, wobei die Eigenfrequenz des aus dem Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 bestehenden Systems im Vergleich mit dem Fall höher ausgeführt wird, dass die Arbeitsluftkammer 64 dem Durchschnittsluftdruck PSv-1 ausgesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Das heißt, dass der aktive Schwingungsdämpfer 10 in der Lage ist, den Wert des statischen Drucks in der Arbeitsluftkammer 64 durch Steuern des Einschaltdauerverhältnisses oder der Frequenz des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70 einzustellen, während das Massenelement 14 positiv durch Steuern des Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 70 oszilliert wird. Daher ist der aktive Schwingungsdämpfer 10 in der Lage, die Eigenfrequenz oder die Resonanzfrequenz seines Schwingungssystems (insbesondere des Sekundärschwingungssystems) wünschenswert zu ändern, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das ermöglicht es, die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 abzustimmen, so dass sie der Frequenz der dynamischen oder periodischen Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 entspricht, die durch den Schaltbetrieb des dynamischen Druckeinstellventils 72 beispielsweise eingeführt wird. Für diesen Fall, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, gestattet der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine gewünschte Oszillation des Massenelements 14 mit einer höchsten Effizienz, wobei somit eine gewünschte aktive Schwingungsdämpfungswirkung mit einer hohen Wirksamkeit ausgeführt wird.

Wie der Grafik von Fig. 8 entnehmbar ist, kann der aktive Schwingungsdämpfer 10 beispielsweise wie folgt betrieben werden:
Wenn das Fahrzeug sich in dem Leerlaufzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D1 oder der Antriebsfrequenz f1 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Leerlaufschwingungsfrequenz Fa abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Leerlauffrequenz Fa geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Leerlauffrequenz Fa einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich der auf den Schwingkörper 36 ausgeübten Leerlaufschwingung aus. Wenn andererseits das Fahrzeug sich in dem Fahrzustand befindet, wird der Schaltbetrieb des statischen Druckeinstellventils 70 mit dem Einschaltdauerverhältnis D2 oder der Antriebsfrequenz f2 so gesteuert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des aktiven Schwingungsdämpfers 10 auf eine Dröhngeräuschfrequenz Fb abgestimmt ist. Unter dieser Bedingung wird das dynamische Druckeinstellventil 72 kontinuierlich zwischen seiner Vakuum- und Atmosphärenposition bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb geschaltet, um eine dynamische oder periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 bei der Dröhngeräuschfrequenz Fb einzuführen. Somit führt der aktive Schwingungsdämpfer 10 eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich des auf den Schwingkörper 36 aufgeprägten Dröhngeräuschs aus.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist der aktive Schwingungsdämpfer 10 ebenso in der Lage, eine Höhe oder Amplitude der durch die Oszillation des Massenelements 14 erzeugte Oszillationskraft durch Steuern des Einschaltdauerverhältnis des Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72 einzustellen (insbesondere ein Verhältnis einer Zeit der Verbindung der Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 zu einer Zeitdauer eines Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72). Das ermöglicht es, die Oszillationskraft, die durch den aktiven Schwingungsdämpfer 10 erzeugt wird, durch geeignete Einstellung des Einschaltdauerverhältnisses des Schaltbetriebs des dynamischen Druckeinstellventils 72 gemäß der Höhe der auf das Schwingelement 36 aufgeprägten Schwingung einzustellen, was eine weitergehend verbesserte Schwingungsdämpfungswirkung des aktiven Schwingungsdämpfers 10 ergibt. Wie aus der vorangehenden Beschreibung entnehmbar ist, wirken das statische Druckeinstellventil 70 und der C-VSV-Antriebsschaltkreis 84 zusammen, um ein statisches Druckeinstellsystem zu bilden, während das dynamische Druckeinstellventil 72 und der D-VSV- Antriebsschaltkreis 82 (D-VSV) zusammenwirken, um in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein dynamisches Druckeinstellsystem zu bilden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ist ein passiver Schwingungsdämpfer 90 dargestellt, der gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfers der Erfindung aufgebaut ist, gemeinsam mit einem Antriebssystem, das zum Antreiben des passiven Schwingungsdämpfers 90 verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind, werden in diesem zweiten Ausführungsbeispiel zum Identifizieren der funktional entsprechenden oder strukturell ähnlichen Elemente verwendet, welche im Folgenden nicht genau beschrieben werden, um eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden.

Bei dem passiven Schwingungsdämpfer 90 hat die untere Fläche des Massenelements 14 ein Profil, das demjenigen der oberen Fläche des elastischen Verbindungskörpers 16 entspricht, die der unteren Fläche des Massenelements 14 in Schwingungseingangsrichtung mit einer gegebenen axialen Beabstandung gegenüberliegt.

Der Anschluss 26 ist in Verbindung mit einem statischen Druckeinstellventil 92 durch die externe Luftleitung 43 gehalten. Dieses statische Druckeinstellventil 92 kann aus einem solenoidbetriebenen 3-Anschluss-Schaltventil (3-Wege-Schaltventil) der Schieber- oder Drehbauart bestehen und ist betreibbar, um abwechselnd die Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 und der Atmosphäre zu verbinden. Genauer gesagt hat das statische Druckeinstellventil 92 eine Vakuumposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 durch die externe Luftleitung 43 und eine Atmosphärenposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre durch die externe Luftleitung 43. Dieses statische Druckeinstellventil 92 wird unter der Steuerung eines VSV-Antriebsschaltkreises 94 betrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wirken das statische Druckeinstellventil 92 und der VSV-Antriebsschaltkreis 94 zusammen, um ein statisches Druckeinstellsystem zu bilden.

Wenn das statische Druckeinstellventil 92 in seiner Atmosphärenposition zum Aussetzen der Arbeitsluftkammer 64 der Atmosphäre angeordnet ist, ist das Massenelement 14 von dem elastischen Verbindungskörper 16 über einen im Wesentlichen gesamten unteren Flächenbereich beabstandet, wie in Fig. 10 gezeigt ist, so dass die Arbeitsluftkammer 64 ein relativ großes Volumen hat. Wenn andererseits das statische Druckeinstellventil 92 an seiner Vakuumposition zum Aussetzen der Arbeitsluftkammer 64 der Vakuumquelle 74 angeordnet ist, sind das Massenelement 14 und der elastische Verbindungskörper 16 übereinander gelegt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wodurch die Arbeitsluftkammer 64 durch einen geringen Spalt definiert ist, der zwischen dem Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 an ihren äußeren Umfangsabschnitten ausgebildet ist.

Wenn unter Bezugnahme auf die Grafik von Fig. 12 die Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 verbunden ist, die einen Unterdruckwert von PS-1 hat, wird die untere Fläche des Massenelements 14 in Anstoßberührung an seinem Zentralabschnitt mit dem elastischen Vorsprung 66 so gehalten, dass das Massenelement 14 direkt elastisch durch das Halteelement 12 über den an die obere Fläche des Halteelements 12 gesicherten elastischen Vorsprung 66 gestützt wird. Unter dieser Bedingung ist die Eigen- oder Resonanzfrequenz f1 des Schwingungssystems, das aus dem Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 gebildet ist, höher als die Eigen- oder Resonanzfrequenz f0 des Schwingungssystems unter der Bedingung gemacht, bei der die Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre verbunden ist.

Für die vorstehend genannten Merkmale des passiven Schwingungsdämpfers 90 kann der passive Schwingungsdämpfer 90 so abgestimmt werden, dass das Schwingungssystem, das aus dem Massenelement 14 und dem elastischen Verbindungskörper 16 besteht, die Eigenfrequenz f0 hat, die der Frequenz der Verbrennungsmotorleerlaufschwingung entspricht, wenn die Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre verbunden ist, und die Eigenfrequenz f1 entsprechend der Frequenz des Dröhngeräuschs hat, wenn die Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 verbunden ist (beispielsweise). Im Betrieb wird das statische Druckeinstellventil 92 gesteuert, um an seiner Atmosphärenposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre gesteuert, wenn das Fahrzeug sich in dem Leerlaufzustand befindet, und um an seiner Vakuumposition zum Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Vakuumquelle 74 gesteuert, wenn das Fahrzeug sich in dem Fahrzustand befindet. So ist der passive Schwingungsdämpfer 90 in der Lage, eine hervorragende passive Dämpfungswirkung bezüglich sowohl der Verbrennungsmotorleerlaufschwingung als auch den Dröhngeräuschen, die auf das Schwingelement 36 (beispielsweise eine Karosserie des Fahrzeugs) aufgeprägt werden, während jeweils der Leerlaufbedingung und der Fahrbedingung des Fahrzeugs mit der Unterstützung der Resonanzwirkung seines Schwingungssystems als das Sekundärschwingungssystem auszuführen.

Während die vorliegende Erfindung in ihren derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die Details der dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken ist, sondern dass sie auf eine andere Art ausgeführt werden kann.

In dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf ein Beispiel eines Schwingungsdämpfers der Passivbauart in der Gestalt eines passiven Schwingungsdämpfers 90 angewandt. Der dargestellte passive Schwingungsdämpfer 90 kann auf eine andere Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann der passive Schwingungsdämpfer 90 ein dynamisches Druckeinstellventil einsetzen, das zum abwechselnden Verbinden der Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre und der Vakuumquelle 74 bei einer Frequenz entsprechend derjenigen der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, anstelle des statischen Druckeinstellventils, und eine Druckeinstellvorrichtung zum Einstellen des negativen Drucks in der Vakuumquelle 74. Bei dieser Anordnung kann der passive Schwingungsdämpfer 90' ein Beispiel eines Schwingungsdämpfers der Aktivbauart ähnlich dem aktiven Schwingungsdämpfer 10 des ersten Ausführungsbeispiels bilden. Der abgewandelte passive Schwingungsdämpfer 90' ist nämlich in der Lage, eine Frequenz der maximalen Oszillationskraft zu ändern, die durch die periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 erzeugt wird, gemäß dem Wert des statischen Luftdrucks, der auf die Arbeitsluftkammer 64 aufgebracht wird, wie in der Grafik von Fig. 13 gezeigt ist. Wie der aktive Schwingungsdämpfer 10 des ersten Ausführungsbeispiels ist der abgewandelte passive Schwingungsdämpfer 90' in der Lage, eine gewünschte aktive Schwingungsdämpfungswirkung bezüglich einer Vielzahl von Schwingungsfrequenzbändern auszuführen. Wenn der abgewandelte passive Schwingungsdämpfer 90' als ein Schwingungsdämpfer einer Aktivbauart der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist das Massenelement 14 mit einer Verbindungsvertiefung 96 ausgebildet, die an ihrer unteren Fläche offen ist und sich kontinuierlich zwischen seinem Zentral- und seinem Umfangsabschnitt erstreckt, wie durch eine Zweipunkt-Linie an dem Massenelement 15 von Fig. 11 dargestellt ist. Das Vorhandensein der Verbindungsvertiefung 96 stellt eine Erzeugung einer periodischen Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 auch dann sicher, wenn das Massenelement 14 und der elastische Verbindungskörper 16 in Berührung miteinander gehalten sind.

Wenn der passive Schwingungsdämpfer 90' als ein Schwingungsdämpfer einer Aktivbauart der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein statischer Luftdruckwert in der Arbeitsluftkammer 64 möglicherweise gemäß der PWM-Steuerung oder der Frequenzsteuerung eines anderen dynamischen Druckeinstellventils gesteuert werden, das bei einer höheren Frequenz betrieben wird, während das dynamische Druckeinstellventil bei einer gesteuerten Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betrieben wird.

Bei dem aktiven Schwingungsdämpfer 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das statische Druckeinstellventil 70 mit dem Abschnitt der zweiten Abzweigleitung 80 zum Verbinden des dynamischen Druckeinstellventils 72 und der Atmosphäre verbunden. Es ist möglich, das statische Druckeinstellventil 70 mit einem Abschnitt der ersten Abzweigleitung 78 zum Verbinden des dynamischen Druckeinstellventils 72 und der Vakuumquelle 74 zu verbinden. Diese Anordnung kann die gleichen Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel erzielen, nämlich dass der Durchschnittswert des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 durch Steuern des Schaltbetriebs des statischen Druckeinstellventils 70 gemäß der Einschaltdauerverhältnissteuerung oder der Antriebsfrequenzsteuerung eingestellt werden kann.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen die Verwendung der Atmosphäre und einer Vakuumquelle als erforderliche Luftdruckquellen, die an jedem Motorfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor verfügbar sind. Die vorliegende Erfindung kann durch Verwenden jeder anderen von zwei oder mehr Luftdruckquellen ausgeführt werden, deren Druckwerte voneinander verschieden sind. Beispielsweise kann ein positiver Druck mit einem Druckwert eingesetzt werden, der höher als derjenige des atmosphärischen Drucks ist.

Die Art der Steuerung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 ist nicht besonders beschränkt auf die Details des dargestellten Ausführungsbeispiels. Beispielsweise kann der dargestellte aktive Schwingungsdämpfer 10 des weiteren einen Drucksensor zum Erfassen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 und einen Beschleunigungssensor zum Erfassen eines Betrags der Oszillationskraft, die an dem Schwingelement 36 wirkt, oder der Bedingung der an dem Schwingelement 36 wirkenden Schwingung oder andere verfügbare Sensoren aufweisen, so dass der aktive Schwingungsdämpfer 10 in der Lage ist, die Oszillationskraft, die durch die Oszillation des Massenelements erzeugt wird, auf eine Feedback-Steuerart (geschlossener Regelkreis) durch Verwenden von Steuersignalen einzustellen, die von diesen Sensoren erzeugt werden.

Während die dynamische oder die periodische Luftdruckänderung mit einer Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung auf die Arbeitsluftkammer 64 bei dem aktiven Schwingungsdämpfer 10 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebracht wird, ist es möglich, eine andere Luftkammer zum Einführen der dynamischen Luftdruckänderung auszubilden. Beispielsweise kann der aktive Schwingungsdämpfer 10 abgewandelt werden, so dass er ein bewegbares Element hat, das teilweise die Arbeitsluftkammer an einer von entgegengesetzten Seiten definiert, und eine Oszillationskammer an der anderen Seite davon haben. Die gesteuerte dynamische Luftdruckänderung wird auf die Oszillationskammer durch einen Oszillationsluftdurchgang aufgebracht, der in die Oszillationsluftkammer offen ist, so dass das Massenelement bei einer Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung oszilliert wird.

Obwohl die pneumatisch gesteuerten Schwingungsdämpfer in der Gestalt der aktiven und passiven Schwingungsdämpfer für Automobile vorstehend beispielhaft beschrieben sind, ist es verständlich, dass das Prinzip dieser Erfindung in gleichem Maße auf andere Schwingungsdämpfer anwendbar ist, die nicht für Automobile sondern für andere Vorrichtungen verwendet werden.

Es ist ebenso verständlich, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen anderen Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann offensichtlich sind, ohne von dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Der pneumatisch gesteuerte Schwingungsdämpfer 10, 90 ist offenbart, der folgendes aufweist: den elastischen Verbinder 16, der zwischen und an dem Haltelement 12 und dem Massenelement 20 angeordnet und gesichert ist zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement und der teilweise eine Arbeitsluftkammer 64 definiert, die von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist; dem Luftdurchgang 28, der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und ein statisches Druckeinstellsystem 70, 84, 92, 94, das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische elastische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern der Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.

Claims

1. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) zum Dämpfen einer Schwingung eines Gegenstandes (36) als ein Primärschwingungssystem, wobei der Schwingungsdämpfer folgendes aufweist:
ein Halteelement (12) das geeignet ist, um an den Gegenstand befestigt zu werden;
ein Massenelement (14), das von dem Halteelement beabstandet angeordnet und relativ zu dem Halteelement versetzbar ist;
einen elastischen Verbinder (16), der an dem Halteelement und dem Massenelement zum elastischen Verbinden des Massenelements mit dem Halteelement so gesichert ist, dass der elastische Verbinder und das Massenelement zusammenwirken, um ein Sekundärschwingungssystem auszubilden;
eine Arbeitsluftkammer (64), die teilweise durch der elastischen Verbinder definiert ist und von einem äußeren Bereich abgeschlossen ist;
einen Luftdurchgang (28), der mit der Arbeitsluftkammer zum Einstellen eines Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer von dem äußeren Bereich verbunden ist; und
ein statisches Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94), das zum im Wesentlichen statischen Einstellen des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer über den Luftdurchgang betreibbar ist, um eine im Wesentlichen statische Verformung des elastischen Verbinders zum Ändern einer Federcharakteristik des elastischen Verbinders zu induzieren.

2. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) betreibbar ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer (64) durch Aufbringen eines im Wesentlichen statischen Luftdrucks im Wesentlichen statisch zu ändern, der einen Druckwert hat, der aus einem vorbestimmten Bereich gemäß einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung ausgewählt ist, so dass eine Federcharakteristik des elastischen Verbinders härter wird, wenn eine Frequenz der zu dämpfenden Schwingung höher wird.

3. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) betreibbar ist, um auf die Arbeitsluftkammer (64) einen im Wesentlichen statischen Luftdruck aufzubringen, dessen Wert zwischen oder aus vorbestimmten verschiedenen statischen Druckwerten gemäß einer Änderung einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung geändert wird, so dass eine Federcharakteristik des elastischen Verbinders allmählich geändert wird.

4. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest einen Anstoßvorsprung, der an einer inneren Fläche der Arbeitsluftkammer (64) ausgebildet ist, so dass der zumindest eine Anstoßvorsprung (45, 66) von zumindest einer in Richtung des anderen von dem elastischen Verbinder und einem Anstoßabschnitt (44) der inneren Fläche der Arbeitsluftkammer vorsteht, wobei der Anstoßabschnitt dem elastischen Verbinder gegenübersteht, wobei das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) betreibbar ist, um den Luftdruck in der Arbeitsluftkammer so einzustellen, dass der Anstoßvorsprung in Anstoßberührung mit dem elastischen Verbinder oder dem Anstoßabschnitt der inneren Fläche gegenüber dem elastischen Verbinder zum Aufbringen einer Beschränkungskraft auf den elastischen Verbinder bringbar ist.

5. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (12) und das Massenelement (14) einander gegenüberliegen und voneinander in eine Schwingungseingangsrichtung beabstandet sind, in welche der Schwingungsdämpfer primär eine zu dämpfende Schwingungslast aufnimmt, wobei der elastische Verbinder einen elastischen Verbindungskörper (16) aufweist, der sich nach außen von dem Haltelement in eine Richtung senkrecht zu der Schwingungseingangsrichtung erstreckt und an einem äußeren Umfangsabschnitt davon mit dem Massenelement verbunden ist, so dass der elastische Verbindungskörper primär einer Scherverformung davon auf eine Verschiebung des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung ausgesetzt ist, und wobei die Arbeitsluftkammer (64) zwischen einer Fläche des Massenelements und einer Fläche des elastischen Verbindungskörpers angeordnet ist, die der Fläche des Massenelements in Schwingungseingangsrichtung gegenüberliegt.

6. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchgang (28) durch das Haltelement (12) ausgebildet ist.

7. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer einen Schwingungsdämpfer für ein Automobil darstellt und eine Eigenfrequenz des Sekundärschwingungssystems, das durch den elastischen Verbinder (16) und das Massenelement (14) gebildet ist, auf ein niedriges Frequenzband entsprechend einer Verbrennungsmotorleerlaufschwingung, wenn das statische Druckeinstellsystem (70, 84, 92, 94) arbeitet, um einen Atmosphärendruck auf die Arbeitsluftkammer (64) aufzubringen, und auf ein hohes Frequenzband entsprechend Dröhngeräuschen abgestimmt ist, wenn das statische Druckeinstellsystem arbeitet, um einen statischen Luftdruck auf die Arbeitsluftkammer aufzubringen, der von dem Atmosphärendruck verschieden ist.

8. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein dynamisches Druckeinstellsystem (72, 82), das betreibbar ist, um die Arbeitsluftkammer eine dynamische Luftdruckänderung aufzubringen, die eine Frequenz hat, die einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung entspricht, um das Massenelement (12) aktiv zu oszillieren.

9. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Luftdruckänderung, die durch das dynamische Druckeinstellsystem (72, 82) erzeugt wird, auf die Arbeitsluftkammer (64) zusammen mit einer im Wesentlichen statischen Luftdruckänderung aufgebracht wird, die durch das statische Druckeinstellsystem (70, 84) erzeugt wird.

10. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Druckeinstellsystem (72, 82) ein erstes Schaltventil (72), das zum abwechselnden Verbinden der Arbeitsluftkammer mit einer Vakuumquelle (74) und der Atmosphäre bei einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, und ein erstes Einschaltdauerverhältniseinstellsystem (82) hat, das zum Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines auf das erste Schaltventil aufgebrachten Steuersignals gemäß der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, wobei das erste Einschaltdauereinstellsystem ein Verhältnis einer Zeit einer Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Vakuumquelle zu einer Zeitdauer eines Schaltbetriebs des ersten Schaltventils einstellt, um eine Amplitude der dynamischen Luftdruckänderung einzustellen, die die Frequenz entsprechend der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung hat, die auf die Arbeitsluftkammer aufgebracht wird.

11. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das statische Druckeinstellsystem (70, 84) ein zweites Schaltventil (70), das zum abwechselnden Öffnen und Schließen einer Verbindung der Arbeitsluftkammer mit der Atmosphäre durch das erste Schaltventil bei einer relativ hohen Frequenz betreibbar ist, und ein zweites Einschaltdauerverhältniseinstellsystem (84) hat, das zum Einstellen eines Einschaltdauerverhältnisses eines auf das zweite Schaltventil aufgebrachten Steuersignals gemäß der Frequenz der zu dämpfenden Schwingung betreibbar ist, wobei das zweite Einschaltdauerverhältniseinstellsystem ein Verhältnis einer Zeit einer Öffnung zu einer Zeitdauer eines Schaltbetriebs des zweiten Schaltventils ändert, um einen Wert eines statischen Luftdrucks einzustellen, der auf die Arbeitsluftkammer (64) aufgebracht wird.

12. Pneumatisch gesteuerter Schwingungsdämpfer (10, 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch, ein Oszillationselement, das teilweise die Arbeitsluftkamrner an einer von entgegengesetzten Seiten daran und eine Oszillationsluftkammer an einer anderen der entgegengesetzten Seiten davon definiert; und ein dynamisches Druckeinstellsystem, das betreibbar ist, um eine dynamische Luftdruckänderung mit einer Frequenz entsprechend einer Frequenz der zu dämpfenden Schwingung auf die Oszillationsluftkammer durch einen Oszillationsluftdurchgang aufzubringen, der mit der Oszillationsluftkammer verbunden ist.