DE3506047C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsisolator zwischen einem Motor und einem Fahrgestell eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein nach der DE-OS 30 19 337 bekannter Vibrationsisolator dieser Art ist nicht an die Leerlaufdrehzahl eines Motors und auch nicht an die Eigenfrequenz eines solchen Motors an­ gepaßt, wenngleich er auch in seiner Trennwand ein Druck­ differenzausgleichsglied aufweist und einen die Trennwand durchsetzenden Kanal einstellbarer Weite.

Nach der DE-PS 32 25 700 ist es bekannt, in einer Trennwand eines ähnlichen Vibrationsisolators ein Druckdifferenzaus­ gleichsglied mit einer drosselnden Durchlaßöffnung vorzusehen.

Sowohl nach der DE-OS 30 19 337 als auch nach der DE-PS 32 25 700 besteht das Druckdifferenzausgleichsglied aus einer Gummimembran, derenAusbauchung nach beiden Seiten durch Stege der Trennwand begrenzt ist.

Nach der DE-OS 33 36 966 ist ein ähnlicher Vibrations­ isolator mit einer Trennwand bekannt, die von einem mehr­ fach gekrümmten und daher verhältnismäßig langen Kanal zwischen den beiden Kammern durchsetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vibrationsisolator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, der an die Leerlaufdrehzahl des Motors und die Eigenfrequenz des Mo­ tors derart angepaßt ist, daß besonders während des Leer­ laufs des Motors eine starke Isolation des Fahrgestells vor den Vibrationen des Motors erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Vibrationsisolators.

Fig. 2 zeigt vergrößert eine erste Ausführungsform des Druckdifferenzausgleichsglieds in dem Vibrationsisolator nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Druckdiffe­ renzausgleichsglieds in dem Vibrationsisolator nach Fig .1.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Vibrations­ isolators.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Druckdiffe­ renzausgleichsglieds in dem Vibrationsisolator nach Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Vibrations­ isolators.

Der Vibrationsisolator nach Fig. 1 weist ein Befestigungs­ glied 1 mit einem rohrförmigen mittleren Abschnitt 2, einem konischen oberen Abschnitt 3 und einem einen inne­ ren Ringkanal begrenzenden unteren Abschnitt 4 auf. Ein schirmförmiges weiches dickwandiges Glied 5 aus Gummi ist mit einer unteren Fläche an die innere Umfangsfläche des konischen oberen Abschnitts 3 vulkanisiert. Ein wei­ teres Befestigungsglied 6 in Form einer dicken kreisför­ migen Platte ist mit einer konischen Unterfläche 6 a an eine obere Fläche des weichen Glieds 5 vulkanisiert. Eine Trennwand 11 ist mit einer unter ihr liegenden dünnen Gummimembran 10 in dem unteren Abschnitt 4 eingeklemmt.

Eine erste Kammer S ₁ über der Trennwand 11 ist durch das weiche Glied 5 und eine zweite Kammer S ₂ unter der Trenn­ wand 11 durch die Membran 10 begrenzt.

Die Trennwand 11 weist ein zentrales kreisförmiges Loch 12 auf, in dem das untere Ende eines Hohlzylinders 15 befe­ stigt ist. Der Hohlzylinder 15 dient als Passage zwischen der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂. Der Hohl­ zylinder 15 besteht aus einem festen Material, insbesondere aus Metall, und hat einen Innendurchmesser von mehr als 10 mm und eine Länge, die das 1,5-fache des Innendurchmes­ sers beträgt. Die durch den Zylinder 15 miteinander ver­ bundenen Kammern S ₁ und S ₂ sind mit einer Flüssigkeit ge­ füllt.

Das Befestigungsglied 1 ist an einem Fahrgestell zu be­ festigen und das Befestigungsglied 6 mit einem von seiner Oberseite fortstehenden Gewindebolzen 9 an einen Motor zu schrauben.

Wenn beim Vibrieren des Motors das weiche Glied 5 perio­ disch elastisch verformt wird, wird Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂ durch den Hohlzylinder 15 zwangsweise hin- und herbewegt. Der Unter­ schied zwischen den Drucken in der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂ ist gleich der Sunme aus (I) einer durch die Strömung der Flüssigkeit verursachten Dämpfungsdruck­ differenz und (II) einer resonierenden Druckdifferenz, die den Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit der Flüs­ sigkeit in dem Hohlzylinder 15, d.h. der Beschleunigung und Verzögerung der Flüssigkeit in dem Hohlzylinder 15 entspricht.

Die erste Kammer S ₁ ändert ihr Volumen durch elastische Deformation des weichen Gliedes 5, die zweite Kammer S ₂ durch elastische Deformation der Membran 10 zusammen mit der Masse der Flüssigkeit in dem Hohlzylinder 15,und in der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂ wird hierdurch ein in Resonanz bringbares Vibrationssystem gebildet.

Da der Innendurchmesser des Hohlzylinders 15 größer als 10 mm ist, ist der Widerstand des Flüssigkeitsstroms durch den Hohlzylinder 15 relativ klein und die Dämpfungsdruck­ differenz beruht im wesentlichen auf dem Energieverlust, den der Flüssigkeitsstrom erfährt, wenn er in das eine Ende des Hohlzylinders 15 einströmt und aus dem anderen Ende des Hohlzylinders 15 ausströmt. Das innere Volumen des Hohlzylinders 15 ist ausreichend groß, um durch Motor­ vibrationen eine ausreichende Resonanz der Flüssigkeits­ strömung durch den Hohlzylinder 15 herbeizuführen. Die Dämpfungsdruckdifferenz darf hierfür nicht übermäßig größer als die Resonanzdruckdifferenz sein.

Die Differenz zwischen der Phase der Motorschwingungen und der Phase der Resonanzschwingungen der Flüssigkeit in dem Hohlzylinder 15 hängt von der Frequenz der Motorschwingungen ab. Das weiche Glied 5 ist so ausgebildet, daß es bei rela­ tiv niedrigen Drehzahlen des Motors auf das Befestigungs­ glied 1 eine Kraft ausübt, die in Gegenphase zu der Kraft ist, die der Druck in der ersten Kammer S ₁ auf das Befe­ stigungsglied 1 ausübt. Deshalb heben sich diese Kräfte gegeneinander auf und die auf das Fahrzeugfahrgestell übertragenen Vibrationen werden reduziert. Dieser Effekt ist einer reduzierten dynamischen Federkonstante des Vibrationsisolators bei niedrigen Drehzahlen des Motors äquivalent. Bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor, der sich mit 600 Umdrehungen pro Minute im Leerlauf drehte, wurden bei Verwendung eines Hohlzylinders 15 mit einem Innendurch­ messer von 10 mm die übertragenen Vibrationen bei der sich aus der Drehzahl ergebenden Vibrationsfrequenz von 20 Hertz stark reduziert.

Je größer der Durchmesser des Hohlzylinders 15 und je größer seine Länge ist, desto höher ist die Resonanzfre­ quenz der durch den Hohlzylinder 15 strömenden Flüssigkeit.

Die Trennwand 11 enthält in einem rechtwinkligen Loch 13 ein Federventil mit einer einer Harmonischen der Eigenfrequenz des Motors entsprechenden Eigenfrequenz aus zwei rechtwinkligen Blattfedern 53, 54, die einen Schlitz 55 begrenzen. Wenn bei der Eigenfrequenz des Mo­ tors eine große Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂ auftritt, werden die Blatt­ federn 53, 54 in die Kammer mit niedrigerem Druck gebogen, wodurch die Breite des Schlitzes 55 vergrößert wird. Da­ durch wird eine zusätzliche Passage geschaffen, durch die der Druck in der Kammer mit höherem Druck reduziert wird. Dadurch isoliert der Vibrationsisolator besser Vibrationen des Motors vom Fahrgestell.

Fig. 3 zeigt ein Federventil aus einer scheibenförmigen Blattfeder 56, die einen diametralen, in kreisförmigen Löchern 58, 59 endenden Schlitz 57 auf­ weist und über einer Öffnung 16 in der Trennwand 11 be­ festigt ist.

Bei dem Vibrationsisolator nach Fig. 4 befindet sich in der Trennwand 11 ein längliches Loch 18 und auf der Trenn­ wand ist ein zur Form des länglichen Loches 18 komplemen­ täres Blattfederventil 63 so befestigt, daß es das längliche Loch 18 im wesentlichen schließt, jedoch ein enger Spalt 62 zwischen dem Rand des länglichen Loches 18 und dem Blattfederventil 63 verbleibt. An einem freien Ende der Blattfeder des Blattfederventils 63 ist ein Gewicht 65 befestigt. Das Blattfederventil 63 hat eine Eigenfrequenz, die im wesentlichen mit einer Harmo­ nischen der Eigenfrequenz des Motors zusammenfällt. Wenn der Motor mit dieser Frequenz vibriert, schwingt das Blatt­ federventil 63 in Resonanz und verbindet die erste und zweite Kammer S ₁ bzw. S ₂ zur Reduzierung der auf das Fahrgestell übertragenen Vibrationen wechselweise. Die Re­ sonanzfrequenz des Blattfederventils 63 darf nicht mit der Resonanzfrequenz der durch den Hohlzylinder 15 strö­ menden Flüssigkeit zusammenfallen, da dadurch die Isola­ tionswirkung des Vibrationsisolators verschlechtert wird.

In gewissen Fällen ist es vorzuziehen, mehrere Blattfeder­ ventile mit verschiedenen Resonanzfrequenzen vorzusehen.

Nach Fig. 5 und 6 kann aus einer Platte 66 ein längliches Loch mit einem Blattfederventil 63 ausgebildet und über einem kreisförmigen Loch 67 an der Trennwand 11 be­ festigt sein.

Fig. 7 zeigt einen Vibrationsisolator mit einer Trenn­ wand 73, einen mit seinem unteren Ende auf der Trennwand 73 befestigten rohrförmigen Körper 72, ein mit einer äuße­ ren Umfangsfläche am oberen Ende des rohrförmigen Körpers 72 befestigtes ringförmiges weiches Glied 71 und ein Be­ festigungsglied 70 mit einer äußeren Umfangsfläche, die an einer inneren Umfangsfläche des ringförmigen weichen Glieds 71 befestigt ist. Die Trennwand 73, der rohrförmige Körper 72, das ringförmige weiche Glied 71 und das Befe­ stigungsglied 70 begrenzen eine erste Kammer S ₁ über der Trennwand 73. Der äußere Umfangsrand einer an der unteren Fläche der Trennwand 73 angebrachten Membran 78 ist durch eine mit einem Atemloch 79 a versehene untere Abdeckung 79 an die Trennwand 73 geklemmt. Die Trennwand 73 und die Membran 79 begrenzen eine zwischen ihnen liegende zweite Kammer S ₂. Die Trennwand 73 hat eine zentrale Düse 74 und ein kreisförmiges Loch 75, in dem ein Hohlzylinder 81 befestigt ist. Auf der oberen Fläche der Trennwand 73 ist ein ein Gas dicht einschließender Balg 82 angebracht, auf dem oben ein dickes scheibenförmiges Gewicht 83 befestigt ist. In der Trennwand 73 ist überdies ein größeres kreis­ förmiges Loch 76 vorgesehen, das mit einem sandwichartig zwischen einer oberen und einer unteren perforierten Platte 87 bzw. 88 angeordneten dünnen Gummifilm 84 abgedeckt ist, wobei zwischen den perforierten Platten 87, 88 und dem Gummifilm 84 Abstandsringe 85, 86 angeordnet sind. In der Trennwand 73 befindet sich schließlich ein ringförmiges Loch 77, das von einer dünnen kreisförmigen Platte 91 eines Rückschlagventils 94 abgedeckt ist. Auf die Platte 91 drückt von oben die elastische Kraft einer Schrauben­ feder 93. In der kreisförmigen Platte 91 sind durchgehende Düsenlöcher 92 vorgesehen.

Mit dem Hohlzylinder 81, dem Balg 82 mit seinem Gewicht 83, dem dünnen Gummifilm 84 und dem Rückschlagventil 94 hat der Vibrationsisolator nach Fig. 7 folgende Vorteile: Wenn sich der Motor im Leerlauf dreht, ist die dynamische Federkon­ stante des Vibrationsisolators durch die Resonanz des Flüssigkeitsstroms in dem Hohlzylinder 81 reduziert, wodurch die auf das Fahrgestell übertragenen Motorvibrationen reduziert werden. Wenn der Motor bei höheren Frequenzen Vibrationen erzeugt, können die Flüssigkeitsverschiebungen durch elastische Deformation des dünnen Gummifilms 84 auf­ genommen werden, um dadurch übertragene Hochfrequenzvibra­ tionen zu reduzieren. Die vertikalen Bewegungen des dünnen Gummifilms 84 sind durch die obere und untere perforierte Platte 87 und 88 begrenzt. Wenn der Motor mit Frequenzen im Bereich von 5 Hertz bis 30 Hertz rüttelt, schwingt der Balg 82 mit seinem Gewicht 83 in Resonanz mit, um eine erhöhte Dämpfung zur Unterdrückung der Übertragung von Rüttel­ vibrationen auf das Fahrgestell zu erzeugen. Das Rückschlag­ ventil 94 ist für das Dämpfen von durch den Motor erzeugten großen Stößen wirksam.

Durch die Konstruktion der Ausführungsform nach Fig. 7 können deshalb die Übertragung von Motorvibrationen auf das Fahrgestell bei Leerlauf und bei höheren Frequenzbereichen reduziert und überdies Motorstöße gedämpft werden.

Claims (6)

1. Vibrationsisolator zwischen einem Motor und einem Fahr­ gestell eines Kraftfahrzeugs mit einem mit dem Motor verbindbaren ersten Befestigungsglied (6; 70), mit einem mit dem Fahrgestell verbindbaren zweiten Befestigungsglied (1; 72), mit einem das erste Befestigungsglied (6; 70) mit dem zweiten Befestigungsglied (1; 72) verbindenden, elastisch verformbaren, weichen Glied (5; 71), mit einer ersten Kammer (S ₁), die wenigstens durch das weiche Glied (5; 71) und eine von dem zweiten Befestigungsglied (1; 72) abgestützte Trennwand (11; 73) begrenzt ist, und mit einer zweiten Kammer (S ₂), die mit der ersten Kammer (S ₁) durch eine Passage (15; 81) in der Trennwand (11; 73) kommuniziert und ein mit zunehmendem Druck in ihr zuneh­ mendes Volumen aufweist, wobei die beiden Kammern (S ₁, S₂) und die Passage (15; 81) mit einer Flüssigkeit gefüllt sind und die geometrischen Abmessungen der Passage (15; 81) bezüglich der sie bei einer Vibrationsfrequenz großer Amplitude durchströmenden Flüssigkeit derart bemessen sind, daß der zeitliche Verlauf der von dem ersten Befestigungs­ glied (6; 70) über das weiche Glied (5; 71) auf das zweite Befestigungsglied (1; 72) ausgeübten Kraft gegenphasig zu dem zeitlichen Verlauf des Drucks in der ersten Kammer (S ₁) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Vibra­ tionsfrequenz der Leerlaufdrehzahl des Motors entspricht und daß in der Trennwand (11; 73) zwischen den beiden Kammern (S ₁, S ₂) wenigstens ein oberhalb einer vorgegebenen Druck­ differenz zwischen den beiden Kammern (S ₁, S ₂) wirksam werdendes Druckdifferenzausgleichsglied vorgesehen ist, dessen Eigenfrequenz einem Harmonischen der Eigenfrequenz des Motors entspricht.

2. Vibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Passage (15; 81) einen Innendurchmesser von mehr als 10 mm und eine Länge aufweist, die das 1,5-fache ihres Innendurchmessers beträgt.

3. Vibrationsisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckdifferenzausgleichsglied eine mit einem Gewicht (65) versehene Blattfeder (63) aufweist.

4. Vibrationsisolator nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Kammer (S ₁) ein mit Gas gefüllter Balg (82) angeordnet ist, dessen Basis an der Trennwand (73) befestigt ist, dessen Stirnseite durch ein Gewicht (83) geschlossen ist und dessen Resonanz im Leerlaufdrehzahlbereich des Motors liegt.

5. Vibrationsisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Trennwand (73) zwi­ schen den beiden Kammern (S ₁, S ₂) ein gegen Federdruck in Richtung zur ersten Kammer (S ₁) zu öffnendes Rückschlagventil (94) befindet.

6. Vibrationsisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Trennwand (73) eine Düse (74) befindet.