DE3719677C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der DE-OS 34 21 135 bekannten Schwingungsdäm­ pfer dieser Art hat die zweite Durchflußöffnung einen festen Durchlaßquerschnitt.

Nach der DE-OS 35 08 823 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der zwischen zwei Flüssigkeitskammern eine Durchflußöffnung einstellbaren Durchlaßquerschnitts hat.

Nach der DE-OS 34 10 781 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der zwischen zwei Flüssigkeitskammern eine Durchlaßöffnung einstellbarer Länge hat.

Nach der japanischen Offenlegungsschrift 61-248 934 (A) ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der zwischen zwei Flüssigkeits­ kammern zwei Durchlaßöffnungen unabhängig voneinander ein­ stellbaren Durchlaßquerschnitts hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer ein­ gangs genannter Art anzugeben, dessen Dämpfungscharakteri­ stik über einen weiten Frequenzbereich den jeweils vorliegenden Verhältnissen entsprechend mit einfachen Mitteln einstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Bei diesem Schwingungsdämpfer sind durch die beiden Steuer­ einrichtungen die zweite Durchlaß- und die dritte Durchlaß­ öffnung unabhängig voneinander einstellbar, wobei dadurch, daß die zweite Durchlaßöffnung eine veränderbare Länge und die dritte Durchlaßöffnung einen veränderbaren effektiven Querschnitt hat, unterschiedliche Frequenzbereiche in ein­ facher Weise zu erfassen sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen Schwin­ gungsdämpfer.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1.

Fig. 5 entspricht Fig. 2, jedoch in einem anderen Ein­ stellzustand.

Der Schwingungsdämpfer 1 weist ein hohlkonisches ela­ stisches Teil 2 aus Gummi auf, das auf ein formbestän­ diges zylindrisches, unten offenes Gehäuse 3 aus Metall oder Kunststoff aufgesetzt ist. In das obere Ende des elastischen Teils 2 ist ein Montageteil 4 zur Befesti­ gung des Schwingungsdämpfers 1 an einem schwingenden Körper, z.B. einem Motorblock, vulkanisiert. An das untere Ende des elastischen Teils 2 ist ein Flanschring 5 vulkanisiert, der mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Das Gehäuse 3 ist an einem Tragkörper, z.B. an dem Rahmen eines Fahrzeugkörpers, durch einen Arm 3 b am unteren Ende des Gehäuses 3 befestigt. In einem Mittelabschnitt des elastischen Teils 2 ist ein im wesentlichen ring­ förmiges Verstärkungsteil 6 vorgesehen.

An der Unterseite des Flanschrings 5 sind radial innen und außen zwei Dichtungsringe 7, 7 vorgesehen, die eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Flanschring 5 und dem Gehäuse 3 bewirken. Der Boden des Gehäuses 3 ist flüssigkeitsdicht durch eine dünne flexible Membran 8 aus Gummi verschlossen. Das elastische Teil 2, das Ge­ häuse 3 und die Membran 8 begrenzen einen flüssigkeits­ dichten Raum in dem Schwingungsdämpfer 1. Dieser Raum ist durch eine obere Wand des Gehäuses 3, die eine Schneidewand 9 bildet, in eine obere Haupt-Flüssig­ keitskammer 10 und eine untere Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 unterteilt. Das Volumen der Haupt-Flüssigkeitskammer 10 wird verändert, wenn das elastische Teil 2 durch Schwingungen verformt wird. Das Volumen der Hilfs-Flüs­ sigkeitskammer 11 wird durch Verformung der Membran 8 verändert. In die Haupt-Flüssigkeitskammer 10 und die Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 ist eine nichtkomprimierbare hydraulische Flüssigkeit, beispielsweise Arbeitsöl oder Wasser, gefüllt.

In einem Umfangsabschnitt der Oberseite des Gehäuses 3 erstreckt sich über im wesentlichen 270° ein bogenför­ miger enger Kanal 12, der von dem Flanschring 5 und den Dichtungsringen 7, 7 verschlossen ist. Der Kanal 12 steht an seinem einen Ende mit der Haupt-Flüssigkeits­ kammer 10 über eine Aussparung 13 in Verbindung, die in dem elastischen Teil 2 und dem Flanschring 5 ausgebildet ist. Das andere Ende des Kanals 12 steht mit der Hilfs- Flüssigkeitskammer 11 über einen Durchlaß 14 in Verbin­ dung, der in der Umfangswand 3 a des Gehäuses 3 ausge­ bildet ist. Auf diese Weise bildet der Kanal 12 eine erste Durchflußöffnung 15 zur ständigen Verbindung der Haupt-Flüssigkeitskammer 10 mit der Hilfs-Flüssigkeits­ kammer 11. Die Querschnittsfläche dieser ersten Durch­ flußöffnung 15 ist klein, um einer Flüssigkeitsströmung durch sie einen großen Widerstand entgegenzusetzen. Hochfrequente Schwingungen beträchtlicher Amplitude, beispielsweise bei einer Schüttelbewegung des Schwin­ gungsdämpfers 1, werden von der Durchflußöffnung 15 stark gedämpft.

In dem äußeren Umfang der Scheidewand 9 befindet sich eine Öffnung 16, deren Querschnitt größer als der der ersten Durchflußöffnung 15 ist. An der Unterseite der Scheidewand 9 ist ein die Öffnung 16 abdeckender, dreh­ barer Ring 17 vorgesehen, der von einem in die Umfangs­ wand 3 a des Gehäuses 3 eingelassenen Tragring 18 abgestützt ist. Die Oberseite des Rings 17 steht in dichter Berührung mit einer Dichtfläche längs eines äußeren Umfangsabschnitts der Unterseite der Scheidewand 9. Über im wesentlichen den gesamten Umfang des Rings 17 erstreckt sich ein nach oben offener Kanal 19, der durch einen Abschnitt zum Schließen der Öffnung 16 unterbro­ chen ist. In dem einen Ende des Bodens des Kanals 19 ist eine Öffnung 20 vorgesehen, die den Kanal 19 mit der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 verbindet. Steht der Kanal 19 mit der Öffnung 16 in der Scheidewand 9 in Verbin­ dung, so stellt er eine Verbindung zwischen der Haupt- Flüssigkeitskammer 10 und der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 her.

Der Kanal 19 stellt also eine zweite Durchflußöffnung 21 dar, mittels der die Haupt-Flüssigkeitskammer 10 mit der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 zu verbinden ist. Diese zweite Durchflußöffnung 21 wird gesperrt, wenn der Ring 17 die Öffnung 16 schließt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Sie wird freigegeben, wenn der Ring 17 so gedreht wird, daß er die Öffnung 16 nicht schließt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Durch Drehen des Rings 17 ist dann die Länge der zweiten Durchflußöffnung 21 zu verändern. Der Querschnitt der zweiten Durchflußöffnung 21 ist größer als derjenige der ersten Durchflußöffnung 15, so daß die zweite Durchflußöffnung 21 einer Flüssigkeits­ strömung durch sie einen kleineren Widerstand entgegen­ setzt. Auch befindet sich stets eine vergleichsweise große Menge Flüssigkeit in der zweiten Durchflußöffnung 21, die bei beispielsweise während eines Leerlaufbe­ triebs auftretenden niederfrequenten Schwingungen hoher Amplitude in Resonanz tritt.

An der Unterseite des Rings 17 ist ein Ringzahnrad 22 ausgebildet, das in Eingriff mit einem Antriebszahnrad 23 steht. Mit einem Betätigungsmotor (nicht gezeigt), der außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist, ist das Antriebszahnrad 23 über eine Antriebswelle 24 anzutrei­ ben. Dadurch ist eine Steuereinrichtung 25 zum Öffnen und Schließen der zweiten Durchflußöffnung 21 und zum Einstellen der Länge der Durchflußöffnung 21 gebildet. Die Antriebswelle 24 ist in einem Führungsrohr 26 gela­ gert, das in eine Bohrung in der Umfangswand 3 a des Gehäuses 3 gepreßt ist. Zwischen einem äußeren Endab­ schnitt der Antriebswelle 24 und dem Gehäuse 3 ist ein Dichtungsteil 27 vorgesehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist auf einer Seite der Mitte der Scheidewand 9 eine halbkreisförmige Öffnung 28 vorgese­ hen. Die Unterseite der Scheidewand 9 um die Öffnung 28 herum ist als Dichtfläche ausgebildet. An der Unterseite der Scheidewand 9 liegt radial innerhalb des Rings 17 eine Scheibe 29, die um eine in der Mitte der Scheide­ wand 9 befestigte Tragwelle 30 drehbar ist. Die Ober­ seite der Scheibe 29 steht in dichter Berührung mit der Dichtoberfläche an der Unterseite der Scheidewand 9. In der Scheibe 29 befindet sich eine Öffnung 31, deren Form und Lage der Öffnung 28 in der Scheidewand 9 entspricht. Da die Scheibe 29 eine wesentliche Dicke hat, ist die Öffnung 31 in Dickenrichtung der Scheibe 29 vergleichs­ weise lang.

Die Öffnung 28 in der Scheidewand 9 und die Öffnung 31 in der Scheibe 29 bilden zusammen eine dritte Durch­ flußöffnung 32 zwischen der Haupt-Flüssigkeitskammer 10 und der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11. Der effektive Querschnitt der dritten Durchflußöffnung 23 ist durch Drehen der Scheibe 29 zu verändern, insbesondere zu schließen. Sind die Öffnungen 28 und 31 vollständig zueinander ausgerichtet, so ist der effektive Quer­ schnitt der Durchflußöffnung 32 so groß, daß durch die Durchflußöffnung 32 Flüssigkeit ohne nennenswerten Widerstand strömen kann. Der Widerstand, der einer Strömung durch die dritte Durchflußöffnung 32 entgegen­ gesetzt wird, ist jedenfalls kleiner als derjenige der zweiten Durchflußöffnung 21. In der dritten Durch­ flußöffnung 32 befindet sich eine Menge Flüssigkeit, die bei hochfrequenten Schwingungen kleiner Amplitude in Resonanz tritt.

In einem Umfangsabschnitt der Unterseite der Scheibe 29 ist ein Ringzahnrad 33 ausgebildet, das in Eingriff mit einem Antriebszahnrad 34 steht. Das Ringzahnrad 33 ist durch einen Antriebsmechanismus zu verdrehen, der dem Antriebsmechanismus zum Verdrehen des Rings 17 ent­ spricht. Die Scheibe 29 und ihr Antriebsmechanismus bilden eine Steuereinrichtung 35 zum Verändern des ef­ fektiven Querschnitts der dritten Durchflußöffnung 32.

Die beiden Steuereinrichtungen 25 und 35, die der zwei­ ten Durchflußöffnung 21 und der dritten Durchflußöffnung 32 zugeordnet sind, sind voneinander unabhängig durch je einen eigenen Motor nach Maßgabe von Steuersignalen zu verstellen, die beispielsweise einer Motordrehzahl, dem Schwingen eines Motors oder eines Fahrzeugkörpers zuge­ ordnet sind.

Der Schwingungsdämpfer 1 ist in einem Kraftfahrzeug wahlweise in zwei unterschiedlichen Betriebsweisen zu betreiben.

Wird Wert auf eine starke Schwingungsdämpfung gelegt, so werden die zweite Durchflußöffnung 21 und die dritte Durchflußöffnung 32 nach Maßgabe der Motordrehzahl ge­ öffnet und geschlossen. Wenn sich das Fahrzeug in einem Leerlaufbetriebszustand befindet, verbleibt die Motor­ drehzahl in einem bestimmten Bereich. Unter dieser Bedingung wird die Steuereinrichtung 25 durch ein Signal betrieben, das der Motordrehzahl entspricht, um den Kanal 19 und die Öffnung 16 in der Scheidewand 9 auf­ einander auszurichten und die Steuereinrichtung 35 wird durch dasselbe Signal betrieben, um die Öffnung 31 in der Scheibe 29 um 180° gegenüber der Öffnung 28 in der Scheidewand 9 zu versetzen. Demzufolge wird die zweite Durchflußöffnung 21 geöffnet und die dritte Durch­ flußöffnung 32 geschlossen. Die Haupt-Flüssigkeitskammer 10 und die Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 sind dann über die erste Durchflußöffnung 15 und die zweite Durch­ flußöffnung 21 miteinander verbunden.

Während des Leerlaufbetriebszustands ist der Motor ver­ gleichsweise niederfrequenten Schwingungen hoher Ampli­ tude ausgesetzt. Derartige Schwingungen bewirken, daß das elastische Teil 2 um vergleichsweise große Beträge verformt wird, um dadurch die Haupt-Flüssigkeitskammer 10 auszudehnen und zusammenzuziehen. Als Ergebnis strömt die Flüssigkeit zwischen der Haupt-Flüssigkeitskammer 10 und der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 hauptsächlich durch die zweite Durchflußöffnung 21, weil die erste Durch­ flußöffnung 15 der Strömung einen zu großen Widerstand entgegensetzt. Die Resonanz der Flüssigkeitsströmung durch die zweite Durchflußöffnung 21 absorbiert dann wirksam die Schwingung des Fahrzeugs.

Selbst im Leerlaufbetriebszustand kann sich die Motor­ drehzahl geringfügig ändern. Um die sich daraus erge­ benden Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen wirksam zu absorbieren, wird der Ring 17 nach Maßgabe der sich ändernden Motordrehzahl gedreht, um die Länge der zwei­ ten Durchflußöffnung 21 und damit die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit zu verändern.

Wenn die Motordrehzahl ansteigt, wird die Länge der zweiten Durchflußöffnung 21 verringert und die dritte Durchflußöffnung 32 geöffnet. Durch die dritte Durch­ flußöffnung 32 kann dann die Flüssigkeit mit geringem Widerstand strömen. Demzufolge wird die dynamische Federkonstante des Schwingungsdämpfers 1 verringert, wodurch Schwingungen hoher Frequenz absorbiert werden. Die dynamische Federkonstante ist mit dem Überlappungs­ grad der Öffnung 28 in der Scheidewand 9 und der Öffnung 31 in der Scheibe 29 veränderbar, so daß Schwingungen unterschiedlich hoher Frequenzen durch Steuern des Überlappungsgrads der Öffnungen 28 und 31 absorbiert werden können.

Der Schwingungsdämpfer 1 dämpft somit Schwingungen, die während üblicher Fahrzeugbetriebszustände auftreten, über einen weiten Frequenzbereich.

Wenn Schüttelbewegungen oder andere Schwingungen mit beträchtlich hoher Amplitude auftreten, liefert ein Schwingungssensor oder ein Beschleunigungssensor Signale an die Steuereinrichtungen 25 und 35, die die zweite Durchflußöffnung 21 und die dritte Durchflußöffnung 32 schließen. Auch Abbrems- oder Drehzahländerungsvorgänge können erfaßt werden, um dadurch die zweite Durch­ flußöffnung 21 und die dritte Durchflußöffnung 32 zu schließen. Es besteht dann nur noch eine Verbindung zwischen der Haupt-Flüssigkeitskammer 10 und der Hilfs- Flüssigkeitskammer 11 durch die erste Durchflußöffnung 15, deren Widerstand gegen die Strömung groß ist. Als Ergebnis wirkt eine große Dämpfungskraft auf die Flüs­ sigkeit, die zwischen den Flüssigkeitskammern 10 und 11 hin- und herströmt, wodurch Schwingungen beträchtlicher Amplitude absorbiert werden.

Eine zweite Betriebsweise des Schwingungsdämpfers 1 bezweckt, ein Schütteln oder andere Bewegungen aufgrund von Schwingungen der Reifen zu absorbieren. Während eines üblichen Fahrzeugbetriebs sind die zweite Durch­ flußöffnung 21 und die dritte Durchflußöffnung 32 stän­ dig geschlossen. Ein Schütteln oder dergleichen bewirkt dann, daß die Flüssigkeit zwischen der Haupt-Flüssig­ keitskammer 10 und der Hilfs-Flüssigkeitskammer 11 nur durch die erste Durchflußöffnung 15 strömt, was dazu führt, daß Schwingungen augenblicklich gedämpft werden. Das bedeutet, daß eine sofortige Reaktion auf Schütteln und andere Bewegungen erfolgt.

Wenn das Fahrzeug in einen Leerlaufbetriebszustand ge­ bracht wird, wird die Motordrehzahl augenblicklich er­ faßt, um die zweite Durchflußöffnung 21 zu öffnen, so daß niederfrequente Schwingungen hoher Amplitude, die dem Leerlaufzustand eigen sind, absorbiert werden. Wie­ derum wird dazu die Länge der zweiten Durchflußöffnung 21 nach Maßgabe der Motordrehzahl eingestellt, um Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen im Leerlauf­ drehzahlbereich zu absorbieren.

Wird das Fahrzeug stark beschleunigt, so wird die dritte Durchflußöffnung 32 in Reaktion auf die augenblickliche Motordrehzahl geöffnet. Dies erlaubt, hochfrequente Schwingungen, die durch die starke Beschleunigung be­ wirkt werden, zu absorbieren.

Claims (9)

1. Schwingungsdämpfer (1) mit einem elastischen Teil (2), das an einem ersten Ende mit einem Montageteil (4) zum Befe­ stigen an einem schwingenden Körper versehen ist und das an einem zweiten Ende mit einem Montageteil (5) zum Be­ festigen an einem Tragkörper versehen ist,
mit einer Haupt-Flüssigkeitskammer (10), die zumindest teilweise durch das elastische Teil (2) begrenzt ist und ein Volumen hat, das durch Verformung des elastischen Teils (2) verändert wird,
mit einer Hilfs-Flüssigkeitskammer (11), die von der Haupt-Flüssigkeitskammer (10) durch eine Scheidewand (9) getrennt ist, mit drei Durchflußöffnungen (15, 21, 32) in der Scheidewand (9), von denen die erste (15) einen konstanten großen Strömungswiderstand für eine in die Kammern (10, 11) gefüllte Flüssigkeit aufweist, von denen die zweite (21) einen Strömungswiderstand auf­ weist, der kleiner als der Strömungswiderstand der ersten (15) ist, und von denen die dritte (32) einen Strömungswiderstand aufweist, der kleiner als der Strö­ mungswiderstand der zweiten (21) ist, und
mit einer ersten Steuereinrichtung (35) zum Öffnen und Schließen der dritten Durchflußöffnung (32),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Steuereinrichtung (25) zum Öffnen und Schließen der zweiten Durchflußöffnung (21) vorgesehen ist,
daß die beiden Steuereinrichtungen (25, 35) unabhängig voneinander zu betätigen sind,
daß die zweite Durchflußöffnung (21) eine veränderbare Länge hat und
daß die dritte Durchflußöffnung (32) einen veränderbaren effektiven Querschnitt hat.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheidewand (9) starr ist, daß ein erstes bewegbares Teil (17) und ein zweites bewegbares Teil (29) vorgesehen sind, die beide in Berührung mit der starren Scheidewand (9) verstellbar sind, daß die zweite Durch­ flußöffnung (21) eine in der Scheidewand (9) vorgesehene, zu der Haupt-Flüssigkeitskammer (10) führende Öffnung (16), eine in dem ersten bewegbaren Teil (17) vorgese­ hene, zu der Hilfs-Flüssigkeitskammer (11) führende Öffnung (20) und einen zwischen der Scheidewand (9) und dem ersten bewegbaren Teil (17) angeordneten Kanal (19) zum Verbinden der Öffnungen (16, 20) aufweist, wobei die Länge der zweiten Durchflußöffnung (21) durch Ver­ stellen des ersten bewegbaren Teils (17) veränderbar ist, und daß die dritte Durchflußöffnung (32) durch Öffnungen (28, 31) großen Querschnitts in der Scheidewand (9) und dem zweiten bewegbaren Teil (29) gebildet ist, wobei der effektive Querschnitt der dritten Durchflußöffnung (32) durch Verstellen des zweiten bewegbaren Teils (29) verän­ derbar ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste bewegbare Teil (17) aus einem Ring (17) besteht, der relativ zu der Scheidewand (9) drehbar gehalten ist, daß das zweite bewegbare Teil (29) aus einer Scheibe (29) besteht, die von einer zentralen Öffnung des Rings (17) aufgenommen und relativ zu der Scheidewand (9) drehbar gehalten ist, und daß der Ring (17) und die Scheibe (29) unabhängig voneinander durch die erste bzw. zweite Steuereinrichtung (35 bzw. 25) drehbar sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal (19) in Umfangs­ richtung des Rings (17) erstreckt und daß die Öffnungen (28, 31) halbkreisförmig ausgebildet sind.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Durchflußöffnung (32) aufgrund der Dicke der Scheibe (29) eine wesentliche axiale Länge hat.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein erstes Ringzahnrad (22) vorgesehen ist, das an der Unterseite des Rings (17) angeordnet ist, daß ein zweites Ringzahnrad (33) vorgesehen ist, das in einem Umfangsabschnitt an der Unterseite der Scheibe (29) angeordnet ist, und daß der Ring (17) und die Scheibe (29) jeweils durch ein erstes bzw. ein zweites Antriebszahnrad (23 bzw. 34) antreibbar sind, welche Antriebszahnräder (23, 34) mit dem ersten bzw. dem zweiten Ringzahnrad (22 bzw. 33) kämmen.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Motor­ lager für ein Motorfahrzeug bildet.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Leerlauf-Motordrehbereich die zweite Durchflußöffnung (21) geöffnet ist, während eines üblichen Fahrzeugbetriebs die dritte Durch­ flußöffnung (32) geöffnet ist und beim Auftreten von Schwingungen mit großen Amplituden die zweite und dritte Durchflußöffnung (21, 32) geschlossen sind.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während des üblichen Fahrzeugbetriebs die zweite und die dritte Durchflußöffnung (21, 32) ge­ schlossen sind, während eines Leerlaufbetriebs die zweite Durchflußöffnung (21) geöffnet ist und während eines Hochdrehzahl-Motorbetriebs zumindest die dritte Durchflußöffnung (32) geöffnet ist.