DE3720140C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Befestigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige hydraulische Befestigung ist aus der US-PS 41 59 091 bekannt. Bei dieser bekannten Befestigung, die bei­ spielsweise zur Abstützung eines Motors eines Kraftfahrzeu­ ges verwendet wird, erstreckt sich ein Befestigungsglied von unten in das Innere des Mantels und ist mit dem Mantelteil über das Elastomerelement verbunden, während das zweite Befe­ stigungsglied als Flansch integral mit dem Mantelteil ausge­ bildet ist. Die erste Kammer wird nach oben durch eine flexible Scheidewand mit einer zentralen, festen Platte be­ grenzt, in der eine Öffnung mit fest vorgegebenem Durchmes­ ser angeordnet ist. Die zweite Kammer ist unmittelbar ober­ halb der flexiblen Scheidewand bzw. des Plattenteils inner­ halb des Mantelteils angeordnet, so daß die in der zweiten Kammer enthaltene Flüssigkeit über die Öffnung in die erste Kammer und in umgekehrter Richtung fließen kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser bekannten hydraulischen Befe­ stigung die Steifigkeit mit höher werdenden Frequenzen erst allmählich abfällt, so daß unerwünschte Schwingungen höherer Frequenzen übertragen werden.

Aus der DE-AS 12 44 831 ist ein Pneumatik-Hängependel zum Wiegen von Schienenfahrzeugen bekannt, bei der sich die Befe­ stigungsglieder von entgegengesetzten Richtungen in das Inne­ re des Gehäuses erstrecken. Dieses Hängependel weist zwei übereinander angeordnete Kammern auf, die mit Bohrungen konstanten Durchmessers miteinander verbunden sind und sich bei einer Relativbewegung der Befestigungsglieder gegensin­ nig erweitern bzw. kontrahieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Befestigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaf­ fen, die unterhalb einer vorgegebenen Frequenz eine hohe und oberhalb dieser vorgegebenen Frequenz eine niedrige Dämpfung bei einem kleinen Übergangs-Frequenzbereich aufweist und die einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein "Kammer-in-Kam­ mer-System" verwirklicht, da die zweite Kammer innerhalb der ersten Kammer ausgebildet ist. Werden die beiden Befesti­ gungsglieder relativ zueinander bewegt, so strömt die in den Kammern enthaltene Flüssigkeit durch die Düsen von der einen Kammer in die andere, wobei der freie Durchmesser der Düsen­ öffnungen vom Druckunterschied zwischen den beiden Kammern bestimmt wird. Der Strömungsquerschnitt der Düsen bleibt unterhalb einer relativ kleinen Druckdifferenz zwischen den Kammern kontant und ermöglicht dadurch ein relativ freies Durchströmen der Flüssigkeit. Wenn jedoch der Druckunter­ schied einen durch die Form- und Materialeigenschaften der Düsen bestimmten vorgeschriebenen Pegel überschreitet, ver­ ringern die Düsen ihren freien Querschnitt in Abhängigkeit vom Druckunterschied und ergeben dadurch einen höheren Dämpfungsgrad.

Auf diese Weise wird eine hydraulische Befestigungsvorrich­ tung geschaffen, die sowohl im Zug- als auch im Druckbetrieb arbeiten kann und die eine hohe Dämpfung bei niedriger Frequenz und großen Amplituden und eine relativ geringe Dämpfung bei hoher Frequenz und niedrigen Amplituden der Be­ festigungsglieder aufweist. Die Befestigungsvorrichtung ist insbesondere zum Abstützen und Positionieren eines Auspuff­ systems relativ zu einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges geeignet, da die Übertragung von Vibrationen und Geräuschen vom Auspuffsystem zum Fahrgastraum erheblich reduziert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Aus­ führung der erfindungsgemäßen hydraulischen Befestigung zur Befestigung eines Abgas­ systems an einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine Ansicht nach Linie 2-2 in Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines der in Fig. 1 gezeigten Ventile mit normaler Düsenöffnung,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, jedoch mit verrin­ gerter Düsenöffnung des Ventiles, und

Fig. 5-10 graphische Darstellungen der Betriebseigen­ schaften der hydraulischen Befestigung nach Fig. 1-4.

In Fig. 1 und 2 ist eine hydraulische Befestigung zum Befestigen eines Abgassystemes in einem Kraftfahrzeug dargestellt.

Die Befestigung umfaßt zwei identische Befestigungsglieder 10 und 12, einen Mantel 14, ein Elastomerelement 16 und eine dehnbare zweite Kammer 18, die mit einer Flüssigkeit gefüllt und innerhalb einer ersten äußeren Kammer 20 des Elastomerelements 16 angeordnet ist, die mit der gleichen Flüssigkeit gefüllt ist. Die Befestigungsglieder 10 und 12 besitzen jeweils ein kreisförmig gebogenes Ende 22 bzw. 24, in denen jeweils elastomere Aus­ kleidungen 25 bzw. 27 sitzen, mit deren Hilfe das jeweilige Befestigungsglied an der Unterseite eines Kraftfahrzeugchassis bzw. an einem Abgassystem angeschraubt werden kann.

Jedes Befestigungsglied 10 und 12 besitzt jeweils einen länglichen ebenen Abschnitt 26 und 28, der sich jeweils nach unten bzw. oben in das Innere des Mantels 14 hinein er­ streckt. Der Mantel 14 ist dreiseitig und das Elastomerelement 16 ist in das Innere des dreiseitigen Mantels 14 und an die entgegengesetzten Seitenflächen der Befestigungsgliedabschnitte 26 und 28 angeformt (anvulkanisiert). Zusätzlich ist das Elastomerelement 16 so geformt, daß es die erste Kammer 20 be­ grenzt, die durch eine elastomere Seitenwand 29 abgeschlos­ sen ist, welche an einer Seite des Elastomerelements 16, wie in Fig. 2 zu sehen ist, angeklebt ist.

Die zweite Kammer 18 wird durch zwei starre Wände 30 und 32 begrenzt, die jeweils an das innere Ende der Befestigungsgliedabschnitte 26 bzw. 28 angeschweißt sind, und durch ein als elastomerer Balg ausgebildetes Dehnungselement 34, das mit dem Umfang dieser Wände dicht verbunden ist, so daß es diese miteinander abdichtet und verbindet, aber gleichzei­ tig eine Relativbewegung derselben gegeneinander erlaubt, so daß sich die durch diese Teile gebildete zweite Kammer 18 zusammen­ ziehen und dehnen kann.

Aufgrund dieser Anordnung setzt das Elastomerelement 16 beim Zusammenpressen der Befestigung durch eine auf die beiden Befesti­ gungsglieder aufgebrachte Druckkraft der Relativbewegung der Befestigungsglieder einen Widerstand durch Scherung entgegen, wobei das Volumen der ersten Kammer 20 nur ge­ ringfügig und das Volumen der zweiten Kammer 18 in rela­ tiv großem Ausmaß abnimmt. Umgekehrt nimmt das Volumen der zweiten Kammer 18 beträchtlich mehr als das Volumen der ersten Kammer 20 zu, wenn die Befestigung auf Zug beansprucht wird, d. h. die Befestigungsglieder voneinander weggezogen werden.

Zwei als Ventile mit variablen Düsenöffnungen ausgebildete Düsen 36 A und 36 B, die in (der nicht gezeigten) Draufsicht kreisförmig sind, sind jeweils in die Wände 30 und 32 eingesetzt. Diese Ventile sind jeweils identisch, jedoch jeweils in einander entgegengesetzter Strömungsrichtung angebracht, wie nachfol­ gend beschrieben wird.

Wie am besten in Fig. 3 und 4 zu sehen ist, besitzen diese Ventile, die aus einem elastomeren Material wie Gummi bestehen, eine radial nach außen offene Nut 38 in ihrem Umfang, mittels der sie separat dicht und überdeckend in Öff­ nungen 40 der jeweiligen Wand der zweiten Kammer 18 eingesetzt sind, so daß sie einen trichterförmigen Strömungsdurchlaß 42 zwischen der zweiten Kammer 18 und der ersten Kammer 20 bilden. Die Düse 36 A an der linken Seite der oberen Wand 30 (Fig. 1) ist in seinem kräftefreien Zustand derart aufgebaut, daß der Querschnitt des Strömungsdurchlasses 42 von der zweiten Kammer 18 nach außen bei abnehmender Wandstärke zu einer re­ lativ großen Düsenöffnung 46 abnimmt, die dämpfend wirkt (Fig. 3). Eine gleichartige Düse 36 A ist in ähnlicher Weise an der rechten Seite der unteren Wand 32 angeordnet.

Eine gleichartige Düse 36 B, die jedoch mit umgekehr­ ter Strömungsrichtung angeordnet ist, ist an der rechten Seite in die obere Wand 30 und eine weitere derartige Düse 36 B in gleicher Weise an der linken Seite der unteren Wand 32 gemäß Fig. 1 eingesetzt, wobei die Querschnitte dieser beiden Düsen 36 B von der ersten Kammer 20 nach innen und damit in entgegengesetzter Richtung wie die Düsen 36 A verjüngt sind.

Die Düsen 36 A und 36 B weisen derartige Form- und Materialeigenschaften, beispielsweise einen derartigen Elastizitätsmodul auf, daß ihre Düsenöffnung 46 im normalen oder kräftefreien Zustand eine vorbestimmte, in Fig. 3 dargestellte Größe besitzt, die sie im wesentlichen unterhalb eines bestimmten Druck­ unterschiedswertes der Flüssigkeit in den Kammern 18 und 20 beibehält, wobei in Richtung der Pfeile in Fig. 3 und 4 Strö­ mung auftritt. Wenn jedoch der Druckunterschied diesen be­ stimmten Pegel überschreitet, drückt die sich ergebende Druckkraft-Differenz, die nach innen wirkt, den Außendurch­ messer des Ventils nach innen, und verringert damit, wie in Fig. 4 zu sehen ist, die Düsengröße.

Die Düsen 36 A und 36 B sind derart ausgelegt, daß sie bei ihrer Normalgröße, die in Fig. 3 dargestellt ist, eine rela­ tiv freie Flüssigkeitsströmung zwischen den Kammern 18 und 20 erlauben, jedoch dann, wenn die vorgeschriebene Druck­ kraft-Differenz die Düsen kleinschließt (d. h. in ihrer Größe verringert), gemäß Fig. 4 die Strömung zwischen den Kammern 18 und 20 wesentlich beschränkt und so eine Fluid­ dämpfung bewirkt wird.

Die Düsengröße und die Düsenform kann so beschaffen sein, daß bei Vibrationen mit hohen Frequenzen von 50 und 95 Hz und niedrigen Amplituden eine freie Fluidströmung zwischen den Kammern 18 und 20 und damit eine niedrige Dämpfung er­ zielt wird, während bei Vibrationen mit niedrigen Frequenzen von 1 und 10 Hz und hohen Amplituden die Fluidströmung stark gedrosselt oder vollständig unterbunden und dadurch eine hohe Dämpfung erreicht wird.

Auf diese Weise können einerseits Vibrationen von Abgassyste­ men, die eine Eigenfrequenz von 50 und 95 Hz aufweisen, wirk­ sam vom Fahrzeugchassis eines Kraftfahrzeuges abgehalten wer­ den, während es andererseits gleichzeitig möglich ist, die Relativbewegung der Befestigungsglieder bei Schwingungen im Bereich von 1 und 10 Hz mit entsprechend hohen Amplituden, die beispielsweise durch Straßeneinflüsse verursacht werden, zu begrenzen, so daß der benötigte vertikale Freiraum ober­ halb und unterhalb des Abgassystems klein gehalten werden kann.

Bei stillstehendem Fahr­ zeug wird das Abgassystem durch das Elastomerelement 16 gehalten, das sehr niedrige Härtewerte aufweist.

Die Betriebseigenschaften der hydraulischen Befestigung mit der für das Abgassystem vorgesehenen, obenbeschriebenen va­ riablen Dämpfung sind in Fig. 5 bis 10 dargestellt.

In Fig. 5 und 7 ist zu sehen, daß die dynamische Rate und die Dämpfung bei Frequenzen ab knapp unter 30 Hz stark reduziert werden und dann bis zu Frequenzen von 200 Hz relativ konstant bleiben. Andererseits nehmen die dynamische Rate und die Dämpfung, wie in Fig. 6 und 8 zu sehen, ab Amplituden von etwa ±15 mm stark zu.

In Fig. 9 ist zu sehen, daß bei einer Belastung der hydraulischen Befestigung durch das Ab­ gassystem ab einer Last von 4,5 kg der Wert bis zu einer maximalen Last von 27 kg allmählich gekrümmt ansteigt, um so das Abgassystem innerhalb von ±15 mm der Nennlage zu halten. In Fig. 10 wird die Hydraulikbefestigung mit variabler Düsenöffnung erfindungsgemäßer Art (durchgezogene Linie) mit einer üblichen Hydraulikbefestigung mit festgelegter Düsenöffnung (gestrichelte Linie) verglichen. Es ist zu sehen, daß die Dämpfung der erfindungsgemäßen hydraulischen Befestigung plötzlich von einem hohen auf einen niedrigen Pegel gerade unterhalb der vorgeschriebenen niedrigen Frequenz (große Amplitude) abfällt und danach konstant bleibt, wäh­ rend bei der üblichen festen Düsenöffnung die Dämpfung all­ mählich abfällt, was im Hinblick auf eine gute Abtrennung der Vibration eines Abgassystems oder eines Motors bei einem Kraftfahrzeug unerwünscht ist.

Obwohl zwei Paare gleichartiger Ventile bei der bevorzugten Ausführung eingesetzt werden, können gleichartige Er­ gebnisse auch mit nur zwei solchen, entgegengesetzt ange­ ordneten Ventilen erzielt werden. Weiterhin ist es ebenfalls möglich, mehr Ventile zu verwenden, falls dies aufgrund der zu bewältigenden Volu­ menströme erforderlich sein sollte.

Claims (4)

1. Hydraulische Befestigung mit einem Paar Befesti­ gungsgliedern (10, 12), die gemeinsam mit einem innerhalb ei­ nes Mantels (14) angeordneten Elastomerelement (16) verbun­ den sind, und mit innerhalb des Mantels (14) vorgesehenen er­ sten und zweiten, mit Flüssigkeit gefüllten Kammern (20, 18), die bei einer Relativbewegung der Befestigungsglieder (10, 12) geweitet und kontrahiert werden und über eine Durch­ laßeinrichtung für die Flüssigkeit miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsglieder (10, 12) sich von entgegengesetz­ ten Richtungen in das Innere des Mantels (14) hineinerstrec­ ken und über das Elastomerelement (16) mit dem Inneren des Mantels (14) untrennbar verbunden sind, daß die erste Kammer (20) innerhalb des Elastomerelements (16) ausgebildet ist, daß die zweite Kammer (18) innerhalb der ersten Kammer (20) angeordnet ist und einander gegenüberliegende starre Wände (30, 32) besitzt, die mit den jeweiligen Befestigungsglie­ dern (10, 12) verbunden sind, so daß die zweite Kammer (18) bei der Relativbewegung der Befestigungsglieder (10, 12) gleichsinnig, jedoch mit einer größeren Geschwindigkeit als die erste Kammer (20) geweitet und kontrahiert wird, und daß die Durchlaßeinrichtung mindestens eine erste Düse (36 A) va­ riabler Größe mit einer Düsenöffnung (46) umfaßt, deren Größe oberhalb eines vorgeschriebenen Druckbereichs mit zu­ nehmendem Druckunterschied zwischen den Kammern (18, 20) ab­ nimmt, wenn der Druck in der ersten Kammer (20) größer ist, und mindestens eine zweite Düse (36 B) variabler Größer mit ei­ ner Düsenöffnung (46), deren Größe oberhalb des vorgeschrie­ benen Druckbereichs mit zunehmendem Druckunterschied zwi­ schen den Kammern (18, 20) abnimmt, wenn der Druck in der zweiten Kammer (18) größer ist.

2. Hydraulische Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (18) zwischen den einander gegenüber­ liegenden starren Wänden (30, 32) durch ein als elastomerer Balg ausgebildetes Dehnungselement (34) begrenzt ist.

3. Hydraulische Befestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Düse (36 A, 36 B) variabler Größe aus elastomeren Ventilen bestehen.

4. Hydraulische Befestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elastomere Ventil eine trichterförmige, bei abneh­ mender Wandstärke konvergierende Gestalt aufweist.