DE3638944A1

DE3638944A1 - Vorrichtung zur lagerung eines schwingenden gegenstandes

Info

Publication number: DE3638944A1
Application number: DE19863638944
Authority: DE
Inventors: Masaru Sugino; Shinichi Matsui
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-11-28
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1987-06-04
Also published as: US4867263A; DE3638944C2; JPS62127537A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, insbesondere zur Lagerung einer Antriebseinheit, z. B. eines Motors, eines Kraftfahrzeuges, die wirksam die verschiedenen Schwingungen verringert, die in der Hauptsache durch die Antriebseinheit erzeugt werden.

Herkömmliche Vorrichtungen zur Lagerung von Schwingungen erzeugenden Gegenständen, wie z. B. Antriebseinheiten von Kraftfahrzeugen sind aus der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Sho-57-1 42 633, veröffentlicht am 7. September 1982, bekannt.

In der vorerwähnten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung ist eine Flüssigkeitskammer, die aus einem zylindrisch geformten, elastischen Körper besteht, in eine erste und eine zweite Flüssigkeitskammer durch eine Trennwand geteilt. Die Trennwand hat eine Öffnung, durch die die erste mit der zweiten Flüssigkeitskammer verbunden ist und in die ein Düsenventil zur Öffnung und zum Schließen der Blendenöffnung eingesetzt ist. Außerdem ist das Düsenventil elektrisch mit einer Ventilsteuereinrichtung verbunden, so daß die durch die Blendenöffnung hindurchtretende Fluidmenge gesteuert werden kann.

Diese herkömmliche Vorrichtung zeigt jedoch den Nachteil, daß, wenn die Blendenöffnung offen ist, die Schwingungen, die von dem Schwingungen erzeugenden Gegenstand übertragen werden, hauptsächlich von dem elastischen Körper aufgenommen werden, der die Flüssigkeitskammern bildet. Wenn andererseits das Düsenventil geschlossen ist, werden die Schwingungen hauptsächlich durch den Strömungswiderstand gedämpft, der auftritt, wenn die Flüssigkeit durch die Öffnung fließt, die nicht geschlossen ist.

Da in der erläuterten, herkömmlichen Vorrichtung eine dynamische Dämpfungswirkung des Fluides nicht vollständig berücksichtigt ist, wird von einer Mehrzahl von Schwingungen mit jeweils einer bestimmten Frequenz zufälligerweise eine Schwingung vermindert, es kann jedoch keine andere dieser Schwingungen mit einer anderen, bestimmten Frequenz wirksam vermindert werden, da die Charakteristika der Dämpfungsvorrichtung durch diese selbst fest vorgegeben sind.

Nachfolgend wird eine Leistungsanforderung zu effektivsten Verwendung einer Vorrichtung zur Lagerung des schwingenden Gegenstandes von jenem Typ unter Verwendung eines abgedichteten Fluides erläutert, bevor dann anschließend direkt auf die vorliegende Erfindung eingegangen wird.

Die Vorrichtung zur Lagerung des Schwingungen erzeugenden Gegenstandes soll gleichzeitig zwei Funktionen erfüllen: Eine Schwingungsunterdrückungsfunktion zur Unterdrückung einer Übertragung von kleinen Schwingungen, die durch den schwingenden Gegenstand erzeugt werden, erreicht durch die Verringerung einer dynamischen Federkonstante eines dynamischen Fluiddämpfers, und eine Schwingungsdämpfungsfunktion zur Dämpfung großer Schwingungen, die in der Hauptsache durch den schwingenden Gegenstand erzeugt werden, erreicht durch eine Betätigung des dynamischen Fluiddämpfers. Die Schwingungsunterdrückungsfunktion, die für die Lagerungsvorrichtung für das schwingende Objekt erforderlich ist, wird durch einen Fluß eines in den Fluidkammern abgedichteten Fluids durch die Blendenöffnung entlang einer Schwingungs-Eingangseinrichtung erreicht, so daß die dynamische Federkonstante vermindert wird. Die Dämpfungsfunktion, die ebenfalls für die Vorrichtung erforderlich ist, wird durch einen dynamischen Fluiddämpfer, bzw. fluiden, dynamischen Dämpfer erreicht, der durch ein Fluid innerhalb der Blendenöffnung als Fluidmasse und durch Elastizität gebildet wird, die durch die Strömung des abgedichteten Fluides zwischen den Kammern in Form einer Fluidfeder erreicht wird. Daher ist eine solche Lagerungsvorrichtung dann am wirksamsten, wenn sie beide, die Schwingungsunterdrückungsfunktion und die Schwingungsdämpfungsfunktion ausführt.

In einem Fall, in dem die Flüssigkeitskammer in zwei Kammern geteilt ist und die Blendenöffnung eine Einrichtung zur Verbindung der zwei Kammern bildet, wird der dynamische Fluiddämpfer auf der Grundlage eines Fluides innerhalb der Blendenöffnung gebildet und eine Resonanzfrequenz F des dynamischen Fluiddämpfers wird ausgedrückt als in der K die dynamische Fluid-Federkonstante und M eine bezogene Masse eines Fluides innerhalb der Blendenöffnung bezeichnen.

Die Resonanzfrequenz F kann somit durch Veränderung der Fluid-Federkonstante K oder durch die Änderung der bezogenen Fluidmasse innerhalb der Öffnung M variiert werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die bezogene Fluidmasse M durch die tatsächliche Fluidmasse innerhalb der Blendenöffnung bestimmt wird.

Um eine Mehrzahl der Schwingungen durch eine Lagerungsvorrichtung unter Verwendung abgedichteten Fluids für ein schwingendes Objekt zu vermindern, besteht eine wesentliche Leistungsanforderung, die für eine derartige Vorrichtung erforderlich ist, darin, durch die Veränderung der Resonanzfrequenz F zu ermöglichen, daß die Resonanzfrequenz auf verschiedene Frequenzwerte eingestellt werden kann, und, zusätzlich eine solche Fließfähigkeit des durch die Öffnung strömenden Fluides, die eine bestimmte Fluidströmungs-Querschnittsfläche aufweist, zu schaffen, daß eine hohe Schwingungsdämpfungs bzw. Schwingungsunterdrückungsfunktion erreicht wird.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes zu schaffen, die wirksam die Übertragung verschiedener Arten von Schwingungen, die in der Hauptsache durch das schwingende Objekt verursacht werden, vermindert.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes anzugeben, deren Resonanzfrequenz variabel ist.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes zu schaffen, die gleichzeitig eine Schwingungsunterdrückungs- und eine Schwingungsdämpfungsfunktion gewährleistet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes anzugeben, die am wirksamsten als Lagervorrichtung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeuges einsetzbar ist.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung erreicht mit: (a) einer ersten Einrichtung zur Bildung eines dynamischen Fluiddämpfers, um eine bestimmte Schwingungsfrequenz in einem schwingenden Gegenstand zu unterdrücken; und (b) einer zweiten Einrichtung zur Verminderung einer dynamischen Fluidkonstante des dynamischen Fluiddämpfers, um eine Übertragung weiterer bestimmter Stimmungsfrequenzen von dem schwingenden Gegenstand zu vermeiden.

Insbesondere ist (a) eine erste Einrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes vorgesehen, die eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist, (b) eine zweite Einrichtung zur Erfassung eines Betriebszustandes des schwingenden Gegenstandes vorgesehen, und, (c) eine dritte Einrichtung zur Variation der Resonanzfrequenz der ersten Einrichtung entsprechend dem erfaßten Betriebszustand vorgesehen, so daß die Übertragung einer Mehrzahl von Schwingungen in bezug auf den schwingenden Gegenstand unterdrückt werden kann.

Im einzelnen weist die Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes auf: (a) eine erste Fluidkammer, die an dem schwingenden Gegenstand angeordnet ist und zumindest eine elastische Wandung besitzt, (b) eine zweite Fluidkammer, die an einem anderen Gegenstand angeordnet ist und zumindest eine elastische Wandung aufweist, (c) ein Trennwandteil, das zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer angeordnet ist, und (d) eine Blendenöffnung, die das Trennwandteil zur Verbindung der ersten und zweiten Fluidkammer durchdringt, wobei der Querschnitt der Blendenöffnung variabel ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Lagerungsvorrichtung für einen schwingenden Gegenstand nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine erläuternde Modelldarstellung zur Erläuterung der Festlegung einer Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung des abgedichteten Fluidtyps für einen schwingenden Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, das eine dynamische Federkonstante der Vorrichtung nach Fig. 1 im Leerlauf eines Motors zeigt,

Fig. 4(A) und 4(B) Diagramme, die die dynamische Federkonstante und die Dämpfungskraft während des Fahrbetriebes eines Fahrzeuges, in dem die Lagerungsvorrichtung nach Fig. 1 montiert ist,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Lagerungsvorrichtung für einen schwingenden Gegenstand nach einem zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 einen Teil-Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 5, wenn der Motor im Leerlauf läuft, und

Fig. 7 einen Teil-Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 5 im Fahrbetrieb des Fahrzeuges.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird bei den nachfolgenden Erläuterungen auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Die wesentlichen Leistungsanforderungen für eine Lagerungsvorrichtung des abgedichteten Fluidtyps zur Abstützung eines schwingenden Gegenstandes sind bereits oben erläutert worden.

Fig. 1 zeigt ein erstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf eine Stütz- bzw. Lagerungsanordnung für eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges anwendbar ist, die den schwingenden Gegenstand bildet. Die Lagerungsvorrichtung S für die Antriebseinheit ist zwischen einer Fahrzeugkarosserie 1 und der Antriebseinheit 2 eingesetzt. Die Lagerungsvorrichtung S umfaßt: eine erste elastische Wandung 10, eine zweite elastische Wandung 20, eine erste Fluidkammer 30, eine zweite Fluidkammer 40, einen Trennkörper 50, eine kreisförmige Öffnung 60, deren Querschnittsfläche variabel ist, ein abgedichtetes Fluid W, eine Luftkammer 70 und eine Betätigungseinrichtung 80.

Die erste elastische Wandung 10 ist mit ihrem äußeren Umfangsteil 10 a abgedichtet am oberen Teil des vorerwähnten Trennkörpers 50 montiert.

Der äußere Umfangsteil 10 a der ersten elastischen Wandung 10 ist fest abgedichtet eingespannt zwischen dem Trennkörper 50 und einer Abdeckung 11 der elastischen Wandung 10. Die erste Fluidkammer 50 wird durch einen Innenraum gebildet, der durch die erste elastische Wandung 10 und den Trennkörper 50 begrenzt ist. Die Luftkammer 70 wird durch einen Innenraum gebildet, der durch die erste elastische Wandung 10 und die Abdeckung 11 begrenzt ist.

Die zweite elastische Wandung 20 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie 1 und der Antriebseinheit 2 angeordnet. Die zweite elastische Wandung 10 bildet einen Zylinder aus einem dicken Gummimaterial. Eine flache Platte 21 ist an einer Seite der zweiten elastischen Wandung 20 benachbart zu der Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet und eine Ringplatte 22 ist an der anderen Seite der zweiten elastischen Wandung vorgesehen, benachbart zu dem Trennkörper 50, wobei die zweite elastische Wandung 20 an beiden Seiten, d. h. mit der Ringplatte 22 und der flachen Platte 21 durch Vulkanisieren verbunden ist. Die Ringplatte 22 ist fest abgedichtet mit dem Trennkörper 50 verbunden. Die zweite Fluidkammer 40 wird durch einen Innenraum gebildet, der durch die zweite elastische Wandung 20, den Trennkörper 50 und die Platte 21, die fest mit der Fahrzeugkarosserie 1 verbunden ist, begrenzt.

Der Trennkörper 50 ist zwischen der ersten Fluidkammer 30 und der zweiten Fluidkammer 40 angeordnet. Der Trennkörper 50 wird durch einen ersten Verbindungsdurchgang 51, ein Zylinderteil 53, das einen zweiten Verbindungsdurchgang 52 aufweist sowie ein in vertikaler Richtung bewegliches Montageteil gebildet, das ein Kolbenteil 54 aufweist.

In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Zylinderteil 53 fest angeordnet und das Kolbenteil 54 ist beweglich. Durch die Kombination der Zylinder- und Kolbenteile 53 und 54 ist zwischen einer Innenwand 53 a des Zylinderteiles 53 und einer Endfläche 54 a des Kolbenteiles 54 eine ringförmige Öffnung 60 gebildet, die in einen im wesentlichen halbkreisförmigen Bogen verläuft.

Außerdem ist eine Umfangsnut 53 b, deren Durchmesser l ₂ größer ist als der Druchmesser l ₁ der vorerwähnten, ringförmigen Öffnung 60 an der Innenwand des Zylinderteiles 53 vorgesehen. Wenn die Endfläche 54 a des Kolbenteiles 54 in eine solche Lage gebracht ist, daß sie eine Endfläche 53 a des Zylinderteiles 53 berührt, ist die ringförmige Öffnung 60 durch die Ringnut 53 b und die Endfläche 54 a des Kolbenteiles 54 bestimmt.

In der ersten Fluidkammer 30, der zweiten Fluidkammer 40, dem ersten Verbindungsdurchgang 51, dem zweiten Verbindungsdurchgang 52 und der ringförmigen Öffnung 60 ist abgedichtet ein Fluid W aufgenommen, das inkompressibel ist, z. B. eine nicht-gefrierende Flüssigkeit. Eine Betätigungseinrichtung 80 sieht eine Einrichtung zur Betätigung des Kolbenteiles 54 vor, um diesen in Fig. 1 in senkrechter Richtung zu verschieben, so daß eine Querschnittsfläche der ringförmigen Blendenöffnung 60, die zwischen dem Zylinderteil 53 und dem Kolbenteil 54 ausgebildet ist, geändert wird. Die Betätigungseinrichtung 80 ist in diesem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Druckkammer 81, einer Feder 82, einem Druckdurchgang 83 für das Drucköl, einem Ölrohr 84 für das Drucköl, einer Ölpumpe 85, einem Ölrohr 86 für das Drucköl, einem Ableitungsrohr 87, einem elektromagnetischen Umschaltventil 88, einem Ventilbetätigungsschaltkreis 89 und einem Leerlaufaufschalter 90 versehen.

Die Druckkammer 81 bildet einen Innenraum, der durch das Zylinderteil 53 und das Kolbenteil 54 begrenzt ist. Die Druckkammer 81 ist so ausgebildet, daß die Feder 82 zur Vorspannung des Kolbenteiles 54 nach unten, d. h. in Richtung der zweiten Fluidkammer 40 mit ihren beiden Enden jeweils fest mit dem Kolbenteil 54 und dem Zylinderteil 53 verbunden ist.

Der Öldurchgang 83 für das betätigende Drucköl ist in dem Zylinderteil 53 ausgebildet, wobei das eine Ende sich zu der Druckkammer 81 öffnet und das andere Ende über einen Verbinder 91 in dem Ölrohr 84 für das Betätigungsdrucköl mündet.

Die Ölpumpe 85 bildet eine Einrichtung zum Erzeugung eines Öldruckes für das Drucköl, um das Kolbenteil 54 nach unten zu drücken und somit den Querschnitt der ringförmigen Blendenöffnung 60 zu vergrößern. Das Ölrohr 86 für das Drucköl von der Ölpumpe ist über das elektromagnetische Umschaltventil 88 mit dem Ölrohr 84 für das Drucköl verbunden.

Das elektromagnetische Umschaltventil 88 führt die Umschaltung zwischen der Einführung des Drucköles von der Ölpumpe 85 zu der Druckkammer 81 und die Ableitung des Drucköles über die Entlastungsleitung 87 aus.

Die Umschaltung des elektromagnetischen Umschaltventiles 88 wird in Abhängigkeit von einem Ventilbetätigungssignal (a) ausgeführt, das an eine Ventilspule 88 a des Ventiles 88 gelegt wird.

Der vorerwähnte Ventilbetätigungsschaltkreis 89 nimmt ein Leerlaufsignal (i) von dem Leerlaufschalter 90 auf (der Leerlaufschalter 90 wird eingeschaltet, wenn der Motor im Leerlauf läuft, wobei ein Gaspedal des Fahrzeuges sich in nicht betätigtem Zustand befindet und wird abgeschaltet, wenn das Gasbetätigungspedal niedergedrückt wird).

Wenn das den Leerlaufzustand indizierende Signal (i) anliegt, erzeugt der Betätigungsschaltkreis 89 ein Ventilbetätigungssignal (a) für das elektromagnetische Umschaltventil 88, derart, daß das Drucköl von der Ölpumpe 85 zu der Druckkammer 81 geführt wird. Wenn das Leerlaufsignal (i) nicht anliegt, d. h. wenn das Fahrzeug normal fährt, dann erzeugt der Betätigungsschaltkreis 89 ein Ventilbetätigungssignal (a), derart, daß das Drucköl über die Entlastungsleitung 87 abgeführt wird.

Nachfolgend wird die Festlegung der Resonanzfrequenz durch das abgedichtete Fluid W innerhalb der Öffnung 60 erläutert.

Die Resonanzfrequenz F des dynamischen Fluiddämpfers wird allgemein unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wie folgt ausgedrückt:

Die bezogene Fluidmasse M innerhalb der Öffnung 60 wird dann ausgedrückt durch: worin m die tatsächliche Fluidmasse, und A ₁ eine Querschnittsfläche der Fluidkammer (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der zweiten Fluidkammer 40) und A ₂ eine Querschnittsfläche der Öffnung 60 bezeichnen.

Außerdem kann die Fluidmasse m wie folgt ausgedrückt werden:

worin p die Dichte des Fluides und l eine Länge der Öffnung 60 bezeichnen.

Wenn die Gleichungen (2) und (3) in die Gleichung (1) eingesetzt werden, ergibt sich:

Wenn die Länge l der Öffnung 60, die Querschnittsfläche A ₁ der Fluidkammer und die dynamische Fluidkonstante K konstant sind, ergibt sich die Gleichung zu

worin α eine Konstante ist.

Folglich wächst die Resonanzfrequenz F an, wenn die Querschnittsfläche A ₂ der Öffnung 60 ansteigt.

Daher wird in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Drucköl in die Druckkammer 81 geführt, um die Querschnittsfläche der Öffnung 60, durch die das abgedichtete Fluid strömt, zu vergrößern, wodurch die Resonanzfrequenz f ₁ der Vorrichtung ansteigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Frequenz f ₂, bei der die dynamische Federkonstante am niedrigsten ist und die in einem Frequenzband geringfügig niedriger als die Resonanzfrequenz f ₁ auftritt gleich oder etwas höher oder etwas niedriger als ca. 25 Hz gewählt. Dies ist eine Frequenz der zweiten Harmonischen der Motordrehzahl, wenn der Motor des Fahrzeuges im Leerlauf läuft.

Andererseits wird dann, wenn der Motor nicht im Leerlauf läuft sondern das Fahrzeug fährt, der Öldruck in der Druckkammer 180 bzw. das Drücköl abgelassen, um die Querschnittsfläche der Öffnung 60 zu vermindern und somit die Resonanzfrequenz f ₁′ auf ungefähr 11 Hz festzulegen, das die Frequenz von Motorrüttelschwingungen ist, die während der Fahrt des Fahrzeuges auftreten, wie dies in Fig. 4(B) gezeigt ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Verhältnis der Querschnittsflächen der Öffnung 60 im Zeitpunkt des Leerlaufbetriebes des Motors sowie im Fahrbetrieb des Fahrzeuges (kein Leerlauf) auf ungefähr 6:1 festgelegt wird, beide Einstellungen der vorerwähnten Frequenzen F ₂ und f ₁′ ausgeführt werden können. Das heißt, während des Leerlaufes des Motors wird das Kolbenteil 54 im wesentlichen in einer Lage gehalten, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und dann, wenn das Fahrzeug fährt (kein Leerlauf des Motors), das Kolbenteil 54 nach oben gedrückt um eine lange Öffnungslänge der ringförmigen Öffnung 60 in Gestalt der Ringnut 53 b zu bilden. Nachstehend wird die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindungen näher erläutert.

(A) Leerlauf

Wenn der Motor gestartet wird, und sich anschließend im Leerlauf befindet, wird ein Leerlaufsignal (i) von dem Leerlaufschalter 90 erzeugt, so daß das elektromagnetische Umschaltventil 88 eingestellt ist, um Drucköl in die Druckkammer 81 zu führen. Dadurch wird das Kolbenteil 53 (bezugnehmend auf Fig. 1) nach unten bewegt, so daß die Querschnittsfläche der ringförmigen Blendenöffnung 60 sich vergrößert.

Da die Frequenz f ₂, bei der dynamische Federkonstante am niedrigsten ist so festgelegt ist, daß sie im wesentlichen mit dem Frequenzband der zweiten Harmonischen der Motordrehzahl zusammenfällt, wenn der Motor im Leerlauf läuft (ungefähr 25 Hz), können die Leerlaufschwingungen durch die Schwingungsunterdrückungsfunktion der Vorrichtung vermindert werden, die dann erreicht wird, wenn die dynamische Federkonstante vermindert wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß eine hohe Schwingungsunterdrückungswirkung durch Steigerung der Fließfähigkeit des abgedichteten Fluides W, das durch die ringförmige Öffnung 60 strömt, erreicht werden kann.

(B) Fahrzeugbewegung

Wenn das Fahrzeug sich fortbewegt und sich der Motor nicht im Leerlauf befindet, wird durch den Leerlaufschalter 90 kein Leerlaufsignal (i) bzw. ein negatives Leerlaufsignal erzeugt, um das elektromagnetische Umschaltventil 88 so umzusteuern, daß das Drucköl durch das Entlastungsrohr 87 abfließt. Dabei bewegt sich das Kolbenteil 54 in Fig. 1 nach oben, infolge eines statischen Druckes in der zweiten Fluidkammer 50, der durch die Lagerung der Antriebseinheit 2 erzeugt wird, so daß die Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung 60 klein wird.

Da die Resonanzfrequenz f ₁′, die im wesentlichen durch das abgedichtete Fluid W innerhalb der ringförmigen Öffnung 60 bestimmt wird, bei kleiner Querschnittsfläche der Öffnung 60 so festgelegt ist, daß sie im wesentlichen mit der Frequenz der Motorrüttelschwingungen (ungefähr 11 Hz) übereinstimmt, können die Motorrüttelschwingungen infolge der Schwingungsdämpfungsfunktion der Vorrichtung gedämpft werden, die durch die dynamische Fluiddämpfungsbetätigung der Vorrichtung erreicht wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Resonanzfrequenz f ₁′ auf ein niedriges Frequenzband festgelegt ist, die Ringnut 53 b, die den größeren Durchmesser l ₂ hat, verwendet wird, um zur Herabsetzung der Resonanzfrequenz in diesem Ausführungsbeispiel beizutragen.

In der Lagerungsvorrichtung S der Antriebseinheit nach diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Trennkörper 50 die in vertikaler Richtung beweglichen Montageteile, gebildet durch das Zylinderteil 53 und das Kolbenteil 54 umfaßt, die Öffnung durch die ringförmige Öffnung 60 und die Betätigungseinrichtung 80 zur Betätigung des Kolbenteiles 54 vorgesehen ist, um das Kolbenteil 54 nach oben und unten entlang eines bestimmten Hubes des Zylinderteiles 53 zu bewegen, die Öffnung 60 verlängert werden kann, ohne daß die Dicke des Trennkörpers 50 ansteigt und eine leichte Hubverschiebung durch die Betätigungseinrichtung 80 erlaubt eine große Änderung der Querschnittsfläche der ringförmigen Blendenöffnung 60.

Da die Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung für das schwingende Objekt mit der Querschnittsfläche der Öffnung verändert wird, kann die Schwingungsunterdrückungsfunktion der Vorrichtung die Leerlaufschwingungen wirksam vermindern, hauptsächlich durch die konsequente Verminderung der dynamischen Federkonstante und die Dämpfungsfunktion der Vorrichtung kann wirksam Motorrüttelschwingungen vermindern, und zwar hauptsächlich durch die konsequente dynamische Fluiddämpfungsfunktion. Infolgedessen können die Schwingungen, die durch die Antriebseinheit 2 verursacht werden, in ihrer Gesamtheit wesentlich und wirksam reduziert werden.

Außerdem kann eine Feinabstimmung der Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung für den schwingenden Gegenstand durch Einstellung der Querschnittsfläche der Öffnung erleichtert werden. Um die Übertragung von Schwingungen mit einer Schwingungsfrequenz, die sich von denjenigen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet, zu vermindern, kann das Kolbenteil 54 nur so verschoben werden, daß die Querschnittsfläche der Öffnung 60 entsprechend der Schwingungsfrequenz, die gerade vermindert werden soll, variiert wird.

Als nächstes wird ein zweites, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erläutert.

In dem zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Öffnung mit variabler Querschnittsfläche durch eine feste Öffnung gebildet, die den Trennkörper 50 durchdringt und ein Drosselklappenventil 56 ist in einem Zwischenabschnitt der festen Öffnung 55 angeordnet. Die Betätigungseinrichtung umfaßt eine Ventilspule 92 zur Betätigung des Drosselklappenventiles 56. Die Ventilspule 92 ist an einer Seitenfläche des Trennkörpers 50 befestigt. Das Drosselklappenventil 56 ist an einem Drehstab 93 festgelegt, der von der Ventilspule 92 aus hervorragt.

In Fig. 5 erstreckt sich ein Befestigungsbolzen 3 von der Antriebseinheit 2 durch die Abdeckung 11, den Trennkörper 50 und die Ringplatte 22 und, ein weiterer Befestigungsbolzen 4 ist zur Verbindung der Platte 21 mit der Fahrzeugkarosserie 1 vorgesehen.

Auf eine Beschreibung der übrigen Elemente der Anordnung kann an dieser Stelle verzichtet werden, da diese mit jenen des ersten, vorerläuterten Ausführungsbeispieles im wesentlichen gleich sind.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird das Drosselklappenventil 56 in bezug auf die Querschnittsfläche der festen Öffnung 55 vertikal ausgerichtet, um eine maximale Querschnittsfläche der Öffnung 55 während des Leerlaufs des Motors zu erreichen. Andererseits, wie in Fig. 7 gezeigt, wird das Drosselklappenventil 46 um einen bestimmten Winkel in bezug auf die Querschnittsfläche der Öffnung 55 geneigt, um diese Querschnittsfläche zu vermindern.

Da die übrige Arbeitsweise der Komponenten des zweiten Ausführungsbeispieles die gleiche, wie im ersten Ausführungsbeispiel ist, wird auf eine Beschreibung derselben hier verzichtet.

Obwohl die Ausführungsbeispiele die Verwendung einer Betätigungseinrichtung unter Verwendung eines unter Druck stehenden Drucköles oder unter Verwendung elektromagnetischer Kräfte zeigen, können auch andere Betätigungseinrichtungen verwendet werden, z. B. solche, die einen Eingangsunterdruck, der von der Einlaßleitung des Motors abgenommen wird, oder Druckluft verwenden, die durch einen Luftkompressor erhalten wird, wobei diese Systeme wahlweise angewandt werden können.

Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Betätigungseinrichtung das Kolbenteil 54 nach oben und unten verschoben wird, kann wahlweise auch das Zylinderteil 53 betätigt werden oder beide, das Zylinderteil 53 und das Kolbenteil 54 können wahlweise betätigt werden.

Obwohl in beiden Ausführungsbeispielen die Leerlaufschwingungen und die Motorrüttelschwingungen vermindert werden, kann eine Lagerungseinrichtung für die Antriebseinheit verwendet werden, die anderen Schwingungen, als jene, die in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erläutert wurden, vermindert oder es kann die Lagerungsvorrichtung für andere schwingende Körper, als die Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.

Außerdem, obwohl in den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Leerlaufschalter 90 verwendet wurde, um die Querschnittsfläche der Öffnung zu verändern, kann wahlweise auch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor verwendet werden, um die Querschnittsfläche der Öffnung wahlweise zu ändern, wenn das Fahrzeug angehalten ist und wenn das Fahrzeug sich fortbewegt, oder ein anderer Sensor für die Erfassung der Fahrzeugbewegung kann wahlweise angewandt werden.

Da, wie oben erläutert, die Lagerungsvorrichtung für den schwingenden Körper nach der vorliegenden Erfindung eine Öffnung aufweist, deren Querschnittsfläche variabel ist, um eine variable Resonanzfrequenz der Lagerungsvorrichtung zu schaffen, kann die Mehrzahl der Schwingungen wirksam vermindert werden, unter effektivem Einsatz der Schwingungsunterdrückungsfunktion der Anordnung, erreicht durch die Verminderung dynamischer Federkonstante, und die Dämpfungsfunktion, erreicht durch die dynamische Fluiddämpfungswirkung.

In dem durch die Patentansprüche gesteckten Rahmen sind vielfältige Abwandlungen der Merkmale der vorerläuterten Ausführungsbeispiele und vielfältige Änderungen und Modifikationen möglich, ohne die vorliegende Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, gekennzeichnet durch:
(a) eine erste Einrichtung zur Bildung eines dynamischen Fluiddämpfers zur Dämpfung einer bestimmten Schwingungsfrequenz (f ₂) in einem schwingenden Gegenstand, und
(b) eine zweite Einrichtung zur Verminderung einer dynamischen Fluidkonstante des dynamischen Fluiddämpfers, um eine Übertragung einer anderen, bestimmten Schwingungsfrequenz (f ₂′) von dem schwingenden Gegenstand zu unterdrücken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung aufweist:
(a) eine erste Fluidkammer (30) mit zumindest einer elastischen Wandung (10),
(b) eine zweite Fluidkammer (40) mit zumindest einer elastischen Wandung (20), und
(c) einen Trennkörper (50), der zwischen der ersten Fluidkammer (30) und der zweiten Fluidkammer (40) angeordnet ist und eine Öffnung (60, 55), mit einer ersten vorgegebenen Querschnittsfläche innerhalb des Trennkörpers (50) zur Verbindung der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) aufweist, und der dynamische Fluiddämpfer durch ein Fluid (W) innerhalb der Öffnung (60, 55) in Gestalt einer Fluidmasse und einer Elastizität gebildet ist, die durch eine Ausdehnung und Kontraktion der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) infolge der Fließfähigkeit des abgedichteten Fluids (W) in der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung wirksam ist, wenn die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) des die Fluidkammern trennenden Trennkörpers (50) von einem ersten, bestimmten Querschnittswert zu einem zweiten, bestimmten Querschnittswert geändert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55), wahlweise zwischen der ersten und zweiten vorbestimmten Querschnittsfläche variabel ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) kontinuierlich variabel ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, bestimmte Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) kleiner ist als die zweite, bestimmte Querschnittsfläche.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (50) aufweist: (a) einen Zylinderteil (53), der einen ersten Verbindungsdurchgang (51), der sich in die erste Fluidkammer (30) öffnet und einem zweiten Verbindungsdurchgang (52), der sich in die zweite Fluidkammer (40) öffnet, aufweist, ferner ein Kolbenteil (54), das zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsdurchgang (51, 52) angeordnet ist, und wobei die Öffnung (60) des Trennkörpers (40) eine im wesentlichen halbkreisförmige Ringform, die zwischen einer Innenwand (53 a) des Zylinderteiles (53) und einer Endfläche (54 a) des Kolbenteiles (54) ausgebildet ist, aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (50) außerdem eine Ringnut (53 b) aufweist, die einen größeren Durchmesser (l ₂) als die im wesentlichen halbkreisförmige, als Ring gestaltete Öffnung (60) an der Innenwand (53 a) des Zylinderteiles (53) aufweist, so daß eine verlängerte, ringförmige Öffnung (60) mit der Ringnut (53 b) und der Endfläche (54 a) des Kolbenteiles (54) gebildet wird, wenn die Endfläche (54 a) des Kolbenteiles (54) mit einer anderen Endfläche (53 a) des Zylinderteiles (53) in Kontakt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein inkompressibles Fluid (W) abgedichtet in der ersten Fluidkammer (30), der zweiten Fluidkammer (40), den ersten und zweiten Verbindungsgängen (51, 52) und der Ringöffnung (60) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Einrichtung (80) zur Betätigung des Trennkörpers (50) vorgesehen ist, um die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) zu ändern, so daß die Resonanzfrequenz der Vorrichtung variiert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines Kraftfahrzeuges ist, wobei die dritte Einrichtung (80) den Trennkörper (50) betätigt, um die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) zwischen der ersten und zweiten vorbestimmten Querschnittsfläche zu ändern in Abhängigkeit davon, ob die Antriebseinheit (2) des Fahrzeuges im Leerlauf arbeitet oder ob das Fahrzeug fährt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines Kraftfahrzeuges ist und wobei die dritte Einrichtung (80, 92) den Trennkörper (50) betätigt, um die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) in Abhängigkeit davon zu ändern, ob das Fahrzeug anhält oder ob das Fahrzeug fährt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines Kraftfahrzeuges ist, und die außerdem eine Betätigungseinrichtung (80) zur Betätigung des Kolbenteiles (54) aufweist, um dieses entlang des Zylinderteiles (53) zu verschieben und die Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung (60) zu verändern, in Abhängigkeit davon, ob die Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet oder ob das Fahrzeug fährt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (80) aufweist: (a) eine Druckkammer (81), die durch einen Raum gebildet wird, dem das Zylinderteil (53) und das Kolbenteil (54) zugeordnet ist, (b) eine Feder (82), die innerhalb der Druckkammer (81) zur Vorspannung des Kolbenteiles (54) in Richtung der zweiten Fluidkammer (40) angeordnet ist, (c) eine Ölpumpe (85) zur Erzeugung eines Druckes für Drucköl, um das Kolbenteil (54) in Richtung der zweiten Fluidkammer (40) zu drücken, um die Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung (60) zu vergrößern, (d) ein elektromagnetisches Umschaltventil (88) zur Umschaltung zwischen der Einführung des unter Druck stehenden Öles von der Ölpumpe (85) in die Druckkammer (81) und der Abführung des unter Druck stehenden Öles von der Ölpumpe (85), und (e) ein Betätigungsschaltkreis (89) zur Betätigung des elektromagnetischen Umschaltventiles (88) zur Erzeugung eines elektrischen Signals für das elektromagnetische Umschaltventil (88), um eine Umschaltung auszuwählen zwischen der Einführung des unter Druck stehenden Öles von der Ölpumpe (85) in die Druckkammer (81) und der Abführung des unter Druck stehenden Öles in Abhängigkeit davon, ob sich die Antriebseinheit (2) im Leerlauf befindet oder ob das Fahrzeug fährt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (80) das Kolbenteil (44) in Richtung der zweiten Fluidkammer (40) durch die Einführung des unter Druck stehenden Öles in die Druckkammer (81) verschiebt, so daß die Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung (60) vergrößert ist, um die zweite vorgegebene Querschnittsfläche zu erreichen, wenn die Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet und dabei eine Frequenz (f ₂), bei der die dynamische Federkonstante am niedrigsten ist, etwa in Übereinstimmung mit einem Frequenzband der zweiten Harmonischen einer Motordrehzahl der Antriebseinheit (2) gelangt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung das Kolbenteil (54) in Richtung der ersten Fluidkammer (30) entgegen der Vorspannkraft der Feder (82) durch die Druckentlastung und Abführung des unter Druck stehenden Öles aus der Druckkammer (81) verschiebt, so daß die Querschnittsfläche der ringförmigen Öffnung (80) verringert ist, um die erste, vorbestimmte Querschnittsfläche zu erreichen, wenn das Fahrzeug fährt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine durch das Fluid (W) innerhalb der ringförmigen Öffnung (60) verursachte Resonanzfrequenz (f ₁′) etwa in Übereinstimmung mit einer Schwingungsfrequenz gelangt, die von Motorrüttelschwingungen herrührt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines Kraftfahrzeuges ist und der Trennkörper (50) die Öffnung (55) aufweist, die diesen zur Verbindung der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) durchdringt und mit einem Drosselklappenventil (88), das innerhalb der Öffnung (55) angeordnet ist, und wobei der Trennkörper (50) außerdem eine Betätigungseinrichtung (92) zur Betätigung des Drosselklappenventiles (88) aufweist, um die Querschnittsfläche der Öffnung (55) in Abhängigkeit davon zu ändern, ob die Antriebseinheit (2) im Leerlauf arbeitet oder ob das Fahrzeug fährt.

18. Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, gekennzeichnet durch
(a) eine erste Einrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, wobei die erste Einrichtung eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist,
(b) eine zweite Einrichtung zur Erfassung eines Betriebszustandes des schwingenden Gegenstandes,
(c) eine dritte Einrichtung zur Variation der Resonanzfrequenz der ersten Einrichtung entsprechend dem erfaßten Betriebszustand, so daß die Übertragung einer Mehrzahl von Schwingungen in dem schwingenden Gegenstand unterdrückt werden kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung aufweist:
(a) eine erste Fluidkammer (30), die zumindest eine elastische Wandung (10) aufweist,
(b) eine zweite Fluidkammer (40), die zumindest eine elastische Wandung aufweist,
(c) einen Trennkörper (50), der zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) angeordnet ist, und
(d) eine Öffnung (60, 55), die den Trennkörper (50) zur Verbindung der ersten und der zweiten Fluidkammern (30, 40) durchdringt, so daß die erste Einrichtung die Lagerungsvorrichtung für den schwingenden Gegenstand durch einen dynamischen Fluiddämpfer bildet, der einen Teil des Fluides (W) in der Öffnung (60, 55) als Fluidmasse und eine durch eine Strömung des abgedichteten Fluides (W) zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) als Fluidfeder verursachte Elastizität aufweist, und wobei die dritte Einrichtung (80) eine Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) variiert, um die Resonanzfrequenz der ersten Einrichtung entsprechend der erfaßten Betriebsbedingung zu variieren.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung (80) die Querschnittsfläche der Öffnung (60) unter Verwendung einer hydraulischen Kraft variiert.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung ein Drosselklappenventil (88) aufweist, das innerhalb der Öffnung (55) angeordnet ist und eine vierte Einrichtung (92) zur Drehbetätigung des Drosselklappenventiles (56) vorgesehen ist, um die Querschnittsfläche der Öffnung (55) entsprechend dem erfaßten Betriebszustand des schwingenden Gegenstandes zu verändern.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Gegenstand eine Antriebseinheit (2) eines Kraftfahrzeuges ist, die zweite Einrichtung erfaßt, ob die Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet, oder ob das Fahrzeug fährt, und die dritte Einrichtung die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) vergrößert, so daß die Resonanzfrequenz (f ₂) im wesentlichen mit einem Frequenzband der zweiten Harmonischen der Motordrehzahl zusammenfällt, wenn die Antriebseinheit (2) sich im Leerlauf befindet und die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) vermindert, so daß die Resonanzfrequenz (f ₁′) im wesentlichen mit einer Schwingungsfrequenz zusammenfällt, die durch Motorrüttelschwingungen erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt.

23. Vorrichtung zur Lagerung eines schwingenden Gegenstandes, gekennzeichnet durch:
(a) eine erste Fluidkammer (30), die an dem schwingenden Gegenstand angeordnet ist und zumindest eine elastische Wandung (10) besitzt,
(b) eine zweite Fluidkammer (40), die an einem anderen Gegenstand angeordnet ist und zumindest eine elastische Wandung (2) aufweist,
(c) einen Trennkörper (50), der zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer (30, 40) angeordnet ist, und
(d) eine Öffnung (60, 55), die den Trennkörper (50) zur Verbindung der ersten und der zweiten Fluidkammer (30, 40) durchdringt und deren Querschnittsfläche variabel ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung (60, 55) entsprechend einer bestimmten Schwingungsfrequenz des schwingenden Gegenstandes veränderbar ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein inkompressibles Fluid (W) innerhalb der ersten und zweiten Fluidkammern (30, 40) und der Öffnung (60, 55) abgedichtet aufgenommen ist.