-
Triebwerk-Aufhängungsanordnung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung einer Triebwerk-Aufhängungsanordnung,
die flüssigkeitsdicht Flüssigkeit enthält und ein zusätzliches Masseglied aufweist.
-
Eine Triebwerk-Aufhängungsvorrichtung dieser Art ist überlicherweise
bekannt, bei welcher ein hohles, tragendes, federnd nachgiebiges Teil zwischen einem
Trageteil auf der Seite eines Triebwerks und einem anderen Trageteil auf der Seite
eines Wagenaufbaus eingesetzt ist, und Flüssigkeit ist innerhalb eines Raumes enthalten,
der von diesen Teilen umgeben wird, während eines der Trageteile mit einer Membran
versehen ist, die ein Masseglied aufweist. In diesem Falle ist die charakteristische
Kurve einer solchen, oben beschriebenen Aufhängungsvorrichtung so, wie sie in Fig.
1 gezeigt ist, wo die Wirkung der Verringerung einer Schwingungsübertragung in einem
Frequenzbereich erhalten werden kann, der höher ist als die Resonanzfrequenz fO
des zusätzlichen Massegliedes, und die Konstante K2 einer
beweglichen
Feder oberhalb der Resonanz frequenz f0 ist klein gehalten, verglichen mit der Konstanten
K1 hiervon.
-
Bei der Aufhängungsvorrichtung der oben beschriebenen Art bleibt jedoch
die Federwirkung, die erzeugt wird durch Aufweiten der Wand des tragenden, federnden
Teils infolge der im Inneren der Aufhängungsvorrichtung enthaltenen Flüssigkeit
so, daß die Konstante K2 jene Eigenschaften aufweist, die in Fig. 1 gezeigt sind,
und diese Erscheinung brachte eine Behinderung beim Verringern der Übertragung der
Schwingung vom Triebwerk her mit sich.
-
Um eine Verbesserung bei dem obengenannten Nachteil zu erzielen, wurde
eine Aufhängungsvorrichtung vorgeschlagen, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die JP-OS
59-151643 offenbart beispielsweise eine Triebwerk-Aufhängungsvorrichtung 1, die
ein zylindrisches Grundteil 2 aufweist, welches an einem Wagenrahmen (nicht gezeigt)
zu befestigen ist, ein Aufhängungsteil 3, das mit einem Triebwerk als Schwingungsquelle
verbunden ist, ein federndes tragendes Teil 4, eine Membran 5, einen Bügel 6, einen
Stab 7, Federn 8 und 9, ein Gewicht 10 und einen Flansch 11. Bei dieser Aufhängungsvorrichtung
aus dem Stand der Technik kann jedoch, weil die Membran 5 im Inneren des zylindrischen
Grundteils 2 angebracht ist, der wirksame Bereich der Membran notwendigerweise nicht
groß ausgebildet werden, verglichen mit der wirksamen Fläche der Aufhängungseinheit.
Als Ergebnis kann die Wirkung der Verringerung der Schwingungsübertragung nicht
zufriedenstellend erreicht werden.
-
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Triebwerk-Aufhängungsanordnung
vorzusehen, die eine zusätzliche Masse aufweist und in ihrem Inneren Flüssigkeit
enthält, wobei die Federwirkung, die durch die Expansion
des tragenden
federnden Teils in der Aufhängungsanordnung erzeugt wird, ausgeräumt werden kann.
-
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Triebwerk-Aufhängungsanordnung
vorzusehen, bei welcher ein erstes und zweites federndes Teil vorgesehen ist und
das zweite federnde Teil am Außenumfang eines ringförmigen oder zylindrischen Trageteils
angebracht ist, so daß die wirksame Fläche der Membran hinlänglich größer ausgebildet
werden kann als jene der Aufhängungsanordnung.
-
Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Triebwerk-Aufhängungsanordnung
vorzusehen, bei welcher die Schwingungsübertragung vom Triebwerk drastisch in einem
Frequenzbereich verringert werden kann, der höher ist als die Resonanzfrequenz des
Massegliedes.
-
Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung liegt in einer Triebwerk-Aufhängungsanordnung,
die ein erstes Trageteil auf der Seite des Triebwerks aufweist, ein zweites Trageteil,
das auf der Seite des Wagenaufbaus vorgesehen ist, ein hohles, tragendes, federndes
Teil, das zwischen dem ersten und zweiten Trageteil eingesetzt ist, eine Membran,
die an einem der Trageteile so vorgesehen ist, daß sie dem hohlen Abschnitt des
federnden Teiles zugewandt ist, und ein Masseglied, das an der Membran befestigt
ist, wobei die Flüssigkeit, die im hohlen Abschnitt flüssigkeitsdicht enthalten
ist und der Wert eines jeden Faktors so gewählt ist, daß der folgenden Gleichung
entsprochen wird, die sich auseinandersetzt mit K = AP/ AV; K3+S3(S3-S1) K 0, wobei
S3 die wirksame Fläche der Aufhängungsanordnung, die wirksame Fläche der Membran,
K3
die Federkonstante des tragenden federnden Teils, AP = Änderung im Flüssigkeitsdruck
einer Aufhängung, und = =Änderung in der Kapazität einer Flüssigkeitskammer infolge
der Aufweitung des tragenden federnden Teiles ist.
-
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in einer Triebwerk-Aufhängungsanordnung,
die ein erstes Trageteil aufweist, das auf der Seite des Triebwerks vorgesehen ist,
ein zweites Trageteil, das auf der Seite des Wagenaufbaus vorgesehen ist, ein erstes
federndes Teil, das mit dem ersten und zweiten Trageteil so gekoppelt ist, daß ein
mit Flüssigkeit gefüllter Raum gebildet ist, ein zweites federndes Teil, das mit
einem der Trageteile so verbunden ist, daß es dem Raum zugewandt ist, und ein Masseglied,
das mit dem zweiten federnden Teil verbunden ist, wobei eines der Trageteile eine
ring- bzw. kreisringförmige oder zylindrische Gestalt aufweist und das zweite federnde
Teil mit dem Außenumfang des ringförmigen oder zylindrischen Teils verbunden ist.
-
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
-
In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine charakteristische Kurve der Konstante
einer beweglichen Feder einer solchen Triebwerk-Aufhängungseinrichtung, die eine
zusätzliche Masse aufweist und in ihrem Inneren flüssigkeitsdicht Flüssigkeit enthält,
und zwar aus dem Stand der Technik;
Fig. 2 die Aufhängungseinrichtung
aus dem Stand der Technik, Fig. 3 die Ansicht eines Querschnitts durch ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Triebwerk-Aufhängungsanordnung, Fig. 4 ein äquivalentes
Modell der zu analysierenden Aufhängungsanordnung, Fig. 5 ein äquivalentes Modell
der Aufhängungsanordnung der Fig. 1, und zwar entsprechend der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 die Darstellung der Eigenschaften der Konstante der beweglichen Feder in
dem äquivalenten Modell, das in Fig. 5 gezeigt ist, Fig. 7 die charakteristische
Kurve der Konstanten der beweglichen Feder, die aus der erfindungsgemäßen Aufhängungsanordnung
erreichbar ist, Fig. 8 die Ansicht eines Schnitts durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Aufhängungsanordnung, Fig. 9 die Ansicht eines Schnitts durch
ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufhängungsanordnung, und
Fig. 10 die Anordnung eines Schnitts durch ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Aufhängungsanordnung.
-
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen; die Triebwerk-Aufhängungsanordnung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein erstes Trageteil
21 auf, das auf der Seite des Triebwerks (nicht gezeigt) anzubringen ist, ein zweites
Trageteil 22, das auf der Seite eines Wagen-Aufbaus (nicht gezeigt) anzubringen
ist, ein hohles, tragendes, federndes Teil 23, das zwischen dem ersten und zweiten
Trageteil in Verbindung steht, eine Arbeitsflüssigkeit 24, die in einem Raum strömungsmitteldicht
untergebracht
oder enthalten ist, der von den Trageteilen flüssigkeitsdicht
umgeben ist, eine ziemlich dicke Membran 25, die aus Kautschuk bzw. Gummi hergestellt
ist und am ersten Trageteil 21 auf der Seite des Triebwerks vorgesehen ist, und
eine zusätzliche Masse 26, die aus Metall hergestellt ist und an der Membran befestigt
ist.
-
Bei dieser Aufhängungsanordnung ist der Wert eines jeden Elements
oder Faktors so gewählt, daß der nachfolgenden Gleichung genügt ist, die sich auseinandersetzt
mit K AP/ bV; v K 3(S3Sl) K %- 0, wobei S3 die wirksame Fläche der Aufhängungsanordnung,
die wirksame Fläche der Membran, K3 die Federkonstante des tragenden federnden Teils,
= =Änderung in der Kapazität einer Flüssigkeitskammer infolge der Aufweitung des
tragenden federnden Teils, und = =Anderung im Flüssigkeitsdruck einer Aufhängung.
-
Die Gründe zur Auswahl der Werte der obigen Gleichung werden unten
erläutert.
-
Fig. 4 zeigt ein äquivalentes Modell der zu analysierenden Aufhängungsanordnung
der Fig. 3. Jedes hier in diesem Modell verwendete Symbole bezeichnet die folgenden
Elemente: m1 = Masse der zusätzlichen Masse 26, S1 =wirksame Fläche der Membran
25, S2 = wirksame Fläche in Richtung der Aufweitung unter Bezug auf das tragende
federnde Teil 23 und die Membran 25, Sog = wirksame Fläche der Aufhängungsanordnung,
K3 = Federkonstante der Membran 25, K2 = Federkonstante in Richtung der Aufweitung
des tragenden federnden Teils 23 und der Membran 25,
K3= Federkonstante
der Aufhängungsanordnung, X1=Weg der Schwingung des Triebwerks, X2= Weg in Richtung
der Aufweitung des tragenden federnden Teils 23 und der Membran 25, F= Übertragungskraft,
und P = Flüssigkeitsdruck.
-
In Fig. 4 kann die kinetische Gleichung der zusätzlichen Masse 26
ausgedrückt werden wie folgt: mlX1 = K1(X-X1)-P S1 (1) Die Übertragungskraft F wird
zu F = K3X+ P S3 (2) da die in der Aufhängungsanordnung enthaltene Flüssigkeit inkompressibel
ist, wird die folgende Gleichung hergestellt: S1(X1-X)+ S3X= S2X2 (3) die folgende
Gleichung kann in Richtung der Aufweitungen sowohl des tragenden federnden Teils
23 als auch der Membran 25 erstellt werden: P S2 K 2X (4) aus den Gleichungen (3)
und (4) kann die folgende Gleichung abgeleitet werden:
aus den obigen Gleichungen (1), (2) und (5) können die folgenden Gleichungen erhalten
werden:
Gleichung (8) kann man erhalten:
Aus den Gleichungen (7) und (8) können die Faktoren Ka, Kb und Kc durch die folgenden
Gleichungen unter Bezugnahme auf ein äquivalentes Modell ausgedrückt werden, wie
es in Fig. 5 gezeigt ist; d.h.:
Die Eigenschaften der Gesamtkonstante für die bewegliche Feder kann ausgedrückt
werden durch die Faktoren Ka, Kb, Kc, wie in Fig. 6 gezeigt.
-
In Fig. 4 kann die gesamte Konstante der beweglichen Feder so ausgedrückt
sein, daß sie
ist, und die Resonanzfrequenz f0 kann auf die folgende Weise ausgedrückt werden:
während der obere Grenzpegel K der gesamten Konstante a der beweglichen Feder bei
Frequenzen, die höher sind als die Resonanzfrequenz f0 als K ausgedrückt werden
kann. Der Faktor K bezeichnet die Federkonstante infolge der Aufweitungs-Federfähigkeit,
welche dem Wert K2 bei der herkömmlichen Aufhängung entspricht.
-
Wenn man bei der Berechnung von jenem Zustand ausgeht, in welchem
K = °, dann kann die folgende Gleichung erhalten werden:
Wenn K das Verhältnis zwischen der Veränderung im Flüssigkeitsdruck #P der Aufhängungsanordnung
und der schrittartigen Änderung LIV der Kapazität infolge der Aufweitung des tragenden
federnden Teiles ist, dann können die folgenden Gleichungen erstellt werden: #P
. S2 = K2 X2 #P . S22 = K3.S2X2 = K2 #V
Dementsprechend kann die folgende Gleichung hieraus erhalten werden: Kc = S1.S3.KV
(10) Aus den Gleichungen (9) und (10) können die folgenden Gleichungen abgeleitet
werden:
K3+S3(S3-S1) . KV =0 (11).
-
Wenn die Aufhängungsanordnung so konstruiert ist, daß sie der Gleichung
(11) entspricht, dann kann die Charakteristik der sich bewegenden Feder näherungsweise
auf O bei Frequenzen eingestellt werden, die höher sind als die Resonanzfrequenz
Fg, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Federkonstante infolge der Aufweitungs-Federfähigkeit
nämlich, die bei der Aufhängung aus dem Stand der Technik aufgetreten ist, kann
auf 0 verringert werden.
-
Als ein Beispiel, um der Gleichung (11) zu genügen, konnte, wenn die
folgenden Werte auf eine solche Weise gewählt wurden, daß die Konstante K3 für eine
bewegliche Feder
des tragenden federnden Teiles 20 kg/mm ist, die
wirksame Fläche S3 der Aufhängungsanordnung 1200 mm2 ist, Kv=5 x 105 kg/mm5 und
die wirksame Fläche S1 der Membran 1530 mm ist, eine Aufhängungsanordnung erhalten
werden, die im wesentlichen der obigen Gleichung (11) genügt hat.
-
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Aufhängungsanordnung. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen
wie jene, die im vorangehenden Ausführungsbeispiel verwendet wurden, auch den entsprechenden
Teilen im letztgenannten Ausführungsbeispiel beigefügt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das Trageteil 22 auf der Seite des Wagenaufbaus mit einer Blendenöffnung 31
versehen, um eine Verbindung mit einem Raum herzustellen, der die Betriebsflüssigkeit
24 enthält, während jener Abschnitt der mit der Blendenöffnung 31 des Trageteils
22 auf der Seite des Fahrzeugaufbaus in Verbindung zu stehen hat, einen zweiten
Raum bildet, der durch eine dünne Membran 32 verschlossen ist, und auf der gegenüberliegenden
Seite der Blendenöffnung ist die Membran 32 zum Umgebungsdruck hin geöffnet.
-
Außerdem kann bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel eine Dämpfungswirkung
mittels der Blendenöffnung 31 bei einer speziellen Frequenz erzeugt werden. Wenn
in diesem Fall diese spezielle Frequenz auf einen Bereich nahe der Resonanzfrequenz
der Masse des Triebwerks und der Aufhängungsanordnung abgestimmt ist, dann kann
das Rütteln des Motors verringert werden, wobei die Schwingungsdämpfungsleistung
der Aufhängungsanordnung noch weiter verbessert wird.
-
Fig. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Aufhängungsanordnung, Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Blendenöffnung 41
und die
Membran 42, die jenen bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel
entsprechen, entsprechend an unterschiedlichen Lagen vorgesehen, die anders sind
als die Lagen in Fig. 8. Die Blendenöffnung 41 ist nämlich dadurch gebildet, daß
sie die Membran 42 und die zusätzliche Masse 26 durchdringt, und die Membran 42
ist an der zusätzlichen Masse 26 vorgesehen. Bei dem Aufbau dieses Ausführungsbeispiels
kann eine Wirkung ähnlich jener erhalten werden, die bei dem Ausführungsbeispiel
in Fig. 8 erzeugt wird.
-
Wie voranstehend beschrieben, kann bei den Aufhängungsanordnungen
gemäß der vorliegenden Erfindung, weil jene Elemente, die die Aufhängungsanordnung
bilden, so gewählt sind, daß sie einem speziellen Zustand genügen, d.h.
-
der Gleichung K3+ S3(S3-S1) sKV-O, die Federwirkung infolge der Aufweitung
des tragenden federnden Teiles in jenem Frequenzbereich ausgeräumt werden, der höher
ist als die Resonanzfrequenz der zusätzlichen Masse.
-
Hieraus ergibt sich, daß verschiedenartige Geräusche, die sonst in
einem Wagen ebenso wie das Geräusch der Treibstoffverbrennung anzutreffen sind,
drastisch hierdurch verringert werden.
-
Fig. 10 zeigt ein viertes erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das
ein erstes Trageteil 50 aufweist, das auf der Seite des Triebwerks vorzusehen ist,
ein zweites Trageteil 51, das auf der Seite des Wagenaufbaus vorzusehen ist, ein
erstes federndes Teil 52, das zwischen den beiden Trageteilen 50 und 51 angeschlossen
ist, einen zylindrischen Abschnitt des ersten Teiles 50, ein Masseteil 54, das mit
dem zweiten federnden Teil 53 verbunden ist, und eine Membran 55, die am oberen
Abschnitt des Masseteils 54 vorgesehen ist. Die Arbeitsflüssigkeit ist in jenem
Raum enthalten, der von diesen Elementen umgeben ist.
-
Da bei dem vierten Ausführungsbeispiel das zweite federnde Teil am
Außenumfang des ringförmigen oder zylindrischen Trageteils vorgesehen ist, kann
die wirksame Fläche der Membran hinreichend größer ausgebildet werden als jene der
Aufhängungsanordnung, so daß somit die Schwingung daran gehindert ist, in einen
Frequenzbereich übertragen zu werden, der höher ist als die Resonanzfrequenz f des
Massegliedes.
-
Während die Erfindung als bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde,
wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die verwendete Ausdrucksweise der Beschreibung
und nicht der Einschränkung dient, und daß verschiedenartige Änderungen und Abwandlungen
innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können, ohne
daß man vom wahren Umfang und Gedanken der Erfindung in weitesten Aspekten abweicht.
-
- Leerseite