DE3821240A1 - Schwingungsdaempfungsvorrichtung - Google Patents
SchwingungsdaempfungsvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung vom Typ einer
fluidgefüllten Isolierhülse, mit einem elastischen
Lagerteil, das zwischen einem Innen- und einem
Außenzylinder eingesetzt und mit Fluidkammern versehen
ist, die eine Schwingungsdämpfungswirkung haben.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Gestalt einer
Isolierhülse, durch die ein schwingender Körper, wie
z.B. eine Brennkraftmaschine an einer Fahrzeugkarosserie
gelagert ist, wobei der schwingende Körper sowohl
Schwingungen mit niedriger Frequenz und großer Amplitude
als auch Schwingungen mit hoher Frequenz und kleiner
Amplitude erzeugt.
Im allgemeinen ist eine Antriebseinheit, die aus einem
Motor und einem Getriebe gebildet wird, durch
Motorhalterungen an einer Fahrzeugkarosserie gelagert,
um zu vermeiden, daß Motorschwingungen und dergleichen
auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden. Solch eine
Motorlagerung umfaßt üblicherweise ein elastisches
Lagerteil aus Gummi oder dergleichen, das fest zwischen
zwei Befestigungsteilen angeordnet ist, von denen das
eine mit dem Motor und das andere mit der
Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Bei solch einer
Motorlagerung besteht jedoch die Möglichkeit, daß das
elastische Teil bricht und in zwei Teile getrennt wird.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden und Motorlagerung
mit geringer Größe auszubilden, ist eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung vom sogenannten
Innen-/Außen-Zylindertyp vorgeschlagen und praktisch
verwendet worden, bei der ein elastisches Lagerteil fest
zwischen dem Innen- und Außenzylinder, von denen der
eine mit dem Motor und der andere mit der
Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist, aufgenommen ist.
Mit einer so gestalteten Isolierhülse wird die Belastung
des Motors durch das elastische Teil aufgenommen und der
Innenzylinder ist daran gehindert, den Außenzylinder zu
verlassen, selbst dann, wenn das elastische Lagerteil
bricht und in zwei Teile zerteilt wird, da der
Innenzylinder durch den Außenzylinder umgeben wird.
Eine derartige Schwingungsdämpfungsvorrichtung bestehend
aus einem Innen- und einem Außenzylinder mit einem diese
verbindenden elastischen Lagerteil ist z.B. in der
japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr.
61-65 935 gezeigt. Bei dieser Isolierhülse ist das
elastische Lagerteil zwischen dem Innen- und
Außenzylinder mit zwei Fluidkammern versehen, die
gegenüberliegend in Bezug auf den Innenzylinder
angeordnet und miteinander kommunizierend über eine
Drosselstelle verbunden sind, die in einem Block
vorgesehen ist, der fest an bzw. auf dem Innenzylinder
besfestigt ist. Entsprechend deformiert sich das
elastische Lagerteil wenn eine Relativverlagerung
zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder bei Einleitung
von Schwingungen der Brennkraftmaschine auftritt,
derart, daß die eine Fluidkammer sich ausdehnt, während
gleichzeitig die andere Fluidkammer kontrahiert, wodurch
das Fluid innerhalb der Fluidkammer veranlaßt wird,
durch die Drosselstelle hindurch zu strömen. Dies dämpft
die Schwingung der Motoreinheit.
Um bestimmte Zielschwingungen innerhalb eines
niederfrequenten Bereiches mit großer
Schwingungsamplitude zu dämpfen ist es erforderlich,
die Federkonstante, die auf der Dehnungselastizität der
Fluidkammer beruht, zu minimieren oder die
Flüssigkeitsmasse innerhalb der Fluidkammer zu erhöhen.
Um die Flüssigkeitsmasse zu erhöhen kann man den
Querschnitt der Drosselstelle zur Verbindung der
Fluidkammern miteinander erhöhen oder die Länge dieser
Drosselstelle erhöhen.
Die Drosselstelle in der Isolierhülse wie sie in der
vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr.
61-65 935 gezeigt ist, muß jedoch gerade sein, da die
Drosselstelle in dem Block ausgebildet ist, der an dem
Innenzylinder montiert ist, so daß die
Querschnittsfläche und die Länge der Drosselstelle klein
sind. Folglich ist es sehr schwierig, bestimmte
Zielschwingungen innerhalb eines niederfrequenten
Schwingungsbereiches mit großer Schwingungsamplitude
festzulegen, so daß es unmöglich ist, bestimmte
Motorstoß- und Leerlaufschwingungen zu dämpfen. Außerdem
stockt bei einer solchen herkömmlichen Isolierhülse die
Flüssigkeit in der Drosselstelle mit geringem
Querschnitt, wenn hochfrequente Schwingungen mit kleiner
Amplitude auf die Isolierhülse einwirken. Daher ist es
auch unmöglich, die Dämpfungscharakteristik
(Zielschwingungen) der Isolierhülse innerhalb eines
hochfrequenten Schwingungsbereiches mit großer
Schwingungsamplitude abzustimmen, so daß es unmöglich
ist, hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude zu
dämpfen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Schwingungsdämpfungsvorrichtung der eingangs
genannten Art, insbesondere eine verbesserte
Isolierhülse zu schaffen, die es ermöglicht wirksam
niedrige Frequenzen mit hoher Amplitude, wie z.B.
Motorrüttel- und Leerlaufschwingungen zu dämpfen und mit
der es ebenso möglich ist, wirksam hochfrequente
Schwingungen mit kleiner Amplitude zu dämpfen, die ein
Dröhn- bzw. Brummgeräusch innerhalb eines Fahrgastraumes
zur Folge haben.
Diese Aufgabe wird durch eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung gelöst, die eine
Isolierhülse bildet und erfindungsgemäß ein elastisches
Lagerteil aufweist, das fest zwischen einem Innen- und
einem Außenzylinder eingesetzt ist. Das elastische
Lagerteil ist mit einem Hohlraum versehen, der eine
Hauptfluidkammer begrenzt. Das elastische Lagerteil ist
auch mit einer Hilfsfluidkammer versehen, die von der
Hauptfluidkammer in Umfangsrichtung getrennt ist. Eine
Drosselstelle bzw. ein Drosselkanal ist entlang des
Innenumfanges des Außenzylinders ausgebildet, um die
Haupt- und Hilfsfluidkammer miteinander zu verbinden.
Außerdem ist eine seitlich des Innenzylinders
angeordnete, fest mit diesem verbundene Flanschplatte
vorgesehen, die innerhalb der Hauptfluidkammer
angeordnet ist, um die Hauptfluidkammer in radialer
Richtung gegenüberliegend in eine erste und eine zweite
Kammer zu unterteilen. Die Flanschplatte ist so
angeordnet, daß ihre Endbereiche von der Innenwandung
der Hauptfluidkammer getrennt sind, um zwischen dieser
Innenwandung der Hauptfluidkammer und den äußeren
Abschnitten der Flanschplatte einen Spalt zu bilden,
durch den die erste und zweite Kammer miteinander
verbunden sind.
Bei einer so gestalteten Isolierhülse ist die
Drosselstelle bzw. der Drosselkanal zur kommunizierenden
Verbindung der Haupt- und Hilfsfluidkammer bogen- oder
ringförmig entlang des Innenumfanges des Außenzylinders
ausgebildet und kann daher im Vergleich zu herkömmlichen
Anordnungen sowohl in seiner Länge als auch bezüglich
des Querschnittes vergrößert werden. Entsprechend nimmt
die Fluidmasse, die in dem Drosselkanal schwingt zu, so
daß hierdurch die Schwingungscharakteristik bzw.
besonders interessierende Zielwertschwingungen, die
gedämpft werden sollen, auf einen Niedrigfrequenzbereich
mit großer Amplitude eingestellt werden können.
Da außerdem die Hauptfluidkammer durch die Flanschplatte
in zwei Kammern unterteilt ist, findet eine
Fluidverlagerung zwischen den zwei Kammern durch den
Spalt statt, der rund um den Umfang der Flanschplatte
ausgebildet ist, wenn die Seitenwandung der
Hauptfluidkammer sich unter der Aufnahme von
Eingangsschwingungen verformt. Dann ist die Fluidmasse,
die sich durch diesen Spalt hindurch verlagert sehr
klein, da der Spalt sehr gering ist. Somit können durch
die Anordnung der Flanschplatte ebenfalls Schwingungen
mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude wirksam
gedämpft werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
Ausführungsbeispieles und Zeichnungen näher
erläutert. In diesen sind:
Fig. 1 ein Längsschnitt eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles einer
Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer
fluidgefüllten Isolierhülse nach der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 2 ein Querschnitt in Richtung der Pfeile im
wesentlichen entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Längsschnitt in Richtung der Pfeile im
wesentlichen entlang III-III nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines einen Drosselkanal
bildenden Teiles, das in der Isolierhülse gemäß Fig. 1
verwendet wird, und
Fig. 5A und 5B Diagramme, die die
Schwingungscharakteristik der
Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit der Isolierhülse
nach Fig. 1 verdeutlichen.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 3 ist in diesen ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung gezeigt, die eine fluidgefüllte Isolierhülse
10 umfaßt. Die Isolierhülse 10 weist ein elastisches
bzw. elastomeres Lagerteil 16 auf, das fest zwischen
einem Innenzylinder 12 und einem Außenzylinder 14
angeordnet ist. Der Außenzylinder 14 ist so angeordnet,
daß er den Innenzylinder 12 umgibt. In diesem
Ausführungsbeispiel ist der Innenzylinder 12 entweder
mit einer Antriebseinheit (bestehend aus Motor und
Getriebe) oder der Fahrzeugkarosserie eines
Kraftfahrzeuges durch eine Schraube verbunden, die in
die Bohrung des Innenzylinders 12 eingesetzt wird,
obwohl dies hier nicht gezeigt ist. Der Außenzylinder 14
ist mit dem entsprechend anderen Teil, d.h. der
Kraftfahrzeugkarosserie oder der Antriebseinheit
verbunden. Das elastische Lagerteil 16 ist im
wesentlichen hohlzylindrisch, so daß es eine innere und
eine äußere Umfangsfläche besitzt. Mit der inneren
Umfangsfläche ist der Innenzylinder 12 fest durch
Vulkanisation bzw. Verklebung verbunden. Auf der äußeren
Umfangsfläche des elastischen Lagerteiles 17 sind ein
erster und zweiter Zwischenzylinder 18, 18 a fest durch
Vulkanisation oder Verklebung aufgebracht und in axialer
bzw. in Fig. 1 in horizontaler Richtung an dem
gegenüberliegenden Endabschnitten des elastischen
Lagerteiles 16 aufgebracht. Eine Ringnut 20 ist an der
äußeren Umfangsfläche des elastischen Lagerteiles 16
ausgebildet und befindet sich zwischen dem ersten und
zweiten Zwischenzylinder 18, 18 a. Innerhalb dieser
Ringnut 20 ist ein eine Drosselstelle bzw. einen
Drosselkanal bildendes Teil 32 angeordnet, das
nachfolgend noch näher erläutert wird. Das elastische
Lagerteil 16 ist in einem Abschnitt (einem oberen
Abschnitt, Fig. 1) mit einem Hohlraum 22 versehen, der
neben der vorerwähnten Nut 20 ausgebildet oder mit
dieser verbunden ist. Der Hohlraum 20 hat in
Umfangsrichtung eine bestimmte Länge. Der Hohlraum 22
ist mit einer Flüssigkeit (inkompressibles Fluid) wie
z.B. Wasser, Polyalcylen-Glycolöl oder Silikonöl gefüllt
und dient als Hauptfluidkammer 24. Wie gezeigt, wird die
Hauptfluidkammer 24 durch die vertikalen
Innenseitenwandflächen 24 a, 24 b des elastischen
Lagerteiles 16 bekannt. Die inneren Seitenwandflächen
24 a sind parallel zu einer gedachten Vertikalebene
(nicht gezeigt), die die Achse des Innenzylinders 12
enthält, während die Innenseitenwandflächen 24 b parallel
zu einer gedachten Vertikalebene (nicht gezeigt)
verlaufen, die zur Achse des Innenzylinders 12
rechtwinkelig verläuft.
An seinem unteren Bereich ist das elastische Lagerteil
16 mit einem Raum 26 versehen, in dem ein Diaphragma
bzw. eine Membran 28 angeordnet ist, um den Raum 26 in
eine obere und eine untere Kammer 26 a, 26 b zu teilen.
Die Membran 28 befindet sich an dem elastischen
Lagerkörper 16 oder ist integral einstückig mit diesem
ausgebildet. Die untere Kammer 26 b ist mit der
vorerwähnten Flüssigkeit gefüllt und dient als
Hilfsfluidkammer 30. Die Hilfsfluidkammer 30 wird von
der Unterseite der Membran 28 und der inneren
Umfangsfläche des den Drosselkanal bildenden Teiles 32
begrenzt.
Das den Drosselkanal bildende Teil 32 ist ringförmig
ausgebildet und enthält einen zylindrischen
Bodenplattenabschnitt 2 A. Drei ringförmige
Flanschabschnitte 32 a, 32 b und 32 c erstrecken sich
radial von dem Bodenplattenabschnitt 32 A nach außen. Die
drei ringförmigen Flanschabschnitte 32 a, 32 b und 32 c
sind zueinander parallel und einstückig integral mit dem
Bodenplattenabschnitt 32 B ausgeführt. Die ringförmigen
Flanschabschnitte 32 a, 32 c sind an den
gegenüberliegenden Enden des Bodenplattenabschnittes 32 A
angeordnet, während der ringförmige Flanschabschnitt
32 b in der Mitte zwischen den Flanschabschnitten 32 a,
32 c angeordnet ist, so daß zwei Ringnuten 32 d und 32 e
gebildet werden. Wie deutlich aus Fig. 4 ersichtlich
ist, sind die Ringnuten 32 d, 32 e verschlossen oder
teilweise blockiert durch Blockierungsstücke 34, 34 a, die
integral einstückig mit dem den Drosselkanal bildenden
Teil 32 sind. Die Oberseite bzw. Spitze jedes
Blockierungsstückes 34, 34 a ist geneigt, derart, daß die
oberen bzw. spitzen Enden der Blockierungsstücke 34, 34 a
parallel zueinander sind. Außerdem ist ein Teil des
ringförmigen Flanschabschnittes 32 b ausgeschnitten oder
an einer Stelle zwischen den spitzen Enden der
Blockierungstücke 34, 34 a entfernt, um einen
Verbindungsdurchgang 36 zu schaffen, durch den die zwei
Ringnuten 32 d und 32 e miteinander verbunden sind. Der
Bodenplattenabschnitt 32 A ist mit zwei Öffnungen 38, 38 a
versehen, die einander gegenüberliegend in Bezug auf den
Verbindungsdurchlaß 36 angeordnet sind. Mit anderen
Worten ist die Öffnung 38 nahe des Blockierungsstückes
34 und zwischen den Flanschabschnitten 32 a und 32 b
angeordnet, während die Öffnung 38 a nahe des
Blockierungsstückes 34 a und zwischen den
Flanschabschnitten 32 b und 32 c positioniert ist. In dem
gezeigten Zustand ist die Öffnung 38 in direkter
Verbindung mit der Hauptfluidkammer 24, während die
Öffnung 38 a in direkter Verbindung mit der
Hilfsfluidkammer 30 ist. Entsprechend sind die
Hauptfluidkammer 24 und die Hilfsfluidkammer 30 über die
Ringnuten 32 d, 32 e und durch die Öffnungen 38, 38 a
miteinander verbunden, wobei die Ringnuten 32 d, 32 e im
wesentlichen zwei Umläufe entlang des Innenumfanges des
Außenzylinders 14 ausführen.
Eine Gummischicht 40 ist durch Anvulkanisation bzw.
Verklebung an der Innenumfangsfläche des Außenzylinders
14 befestigt. Die Zwischenzylinder 18, 18 a und das den
Drosselkanal bildende Teil 32, die auf dem Außenumfang
des elastischen Lagerteiles 16 aufgenommen sind, sind
fest durch Preßsitz auf der Innenumfangsfläche des
Außenzylinders 14 unter Abstützung an der
Gummibeschichtung 40 aufgenommen. Durch diesen
Preßsitz ist eine feste Abdichtung zwischen der
Gummischicht 40 und den Zwischenzylindern 18, 18 a
gebildet, um hierdurch eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung für die Haupt- und Hilfskammer 24, 30 zu
bilden. Außerdem ist der Außenumfang jedes
Flanschabschnittes 32 a, 32 b, 32 c des den Drosselkanal
bildenden Teiles 32 in Preßkontakt mit der
Innenumfangsfläche der Gummischicht 40 gebracht, um
hierdurch zwischen diesen Teilen eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung und Berührung herzustellen. Auf diese Weise
ist der äußere offene Umfangsabschnitt jeder Ringnut
32 d, 32 e durch die Gummibeschichtung 40 abgedichtet und
verschlossen, so daß die auf diese Weise geschlossenen
Ringnuten 32 d, 32 e einen Drosselkanal 42 bilden, der
ebenfalls mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
Das den Drosselkanal bildende Teil 32 besteht aus zwei
halbzylindrischen Gegenstücken 44, 44 a, die einzeln und
im festen Kontakt miteinander an der Teilungsebene P
sind. Diese Gegenstücke 44, 44 a werden jeweils von oben
und unten in die Ringnut 20 eingesetzt, wenn das den
Drosselkanal bildende Teil 32 in die Ringnut 20
eingesetzt wird. Das den Drosselkanal bildende Teil 32
kann auch aus drei oder mehr bogenförmigen Segmenten
bestehen.
Ein metallisches Anschlagteil 46 ist fest auf dem
Außenumfang des Innenzylinders 12 aufgenommen und in der
Mitte zwischen den gegenüberliegenden Enden (axial) des
Innenzylinders 12 befestigt. Das metallische
Anschlagteil 46 weist einen Nabenabschnitt 46 a auf, der
auf dem Innenzylinder 12 aufgenommen ist. Der
Nabenabschnitt 46 a ist einstückig integral mit einem
ersten und einem zweiten Vorsprung 48, 50 versehen, die
gegenüberliegend in Bezug auf die Achse des
Nabenabschnittes 46 a vorspringen. Der erste Vorsprung 48
hat eine bestimmte Länge und erstreckt sich radial nach
außen, um in die Hauptfluidkammer 24 hineinzuragen. Der
zweite Vorsprung 50 hat eine bestimmte Länge und
erstreckt sich radial nach außen, um in die obere Kammer
26 a des Raumes 26 hineinzuragen. Der erste und zweite
Vorsprung 48, 50 sind wirksam, um die Verlagerung
zwischen dem Innen- und Außenzylinder 12, 14 zu
begrenzen.
Eine Flanschplatte 52 ist fest an dem oberen bzw.
spitzen Ende des ersten Vorsprunges 48 durch eine
Schraube 54 befestigt, so daß sie innerhalb der
Hauptfluidkammer 24 angeordnet ist. Die Flanschplatte 52
ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen senkrecht zu
dem ersten Vorsprung 48 verläuft und erstreckt sich im
wesentlichen horizontal so, daß ein Spalt zwischen dem
Umfang der Platte 52 und der inneren Seitenwandfläche
24 a, 24 b des elastischen Lagerteiles 16 verbleibt. Die
Flanschplatte 52 teilt die Hauptfluidkammer 24 in eine
obere und eine untere Kammer 24 c, 24 d, die in radialer
Richtung nebeneinander liegen. Somit sind die obere und
die untere Kammer 24 c, 24 d über den Spalt miteinander
in Verbindung. Es wird darauf hingewiesen, daß die außen
liegende obere Kammer 24 c in ihrem Volumen größer ist
als die innen liegende Kammer 24 d, so daß ein
Unterschied in der Volumenveränderung zwischen der
oberen und unteren Kammer 24 c und 24 d besteht, wenn eine
Schwingungsbelastung auftritt, die dazu führt, daß eine
relative Verlagerung bzw. Verschiebung zwischen dem
Innen- und Außenzylinder 12, 14 auftritt. Wie gezeigt
ist die Oberseite und der Umfang der Flanschplatte 52
mit einer Gummibeschichtung 56 versehen, die wirksam
ist, um ein Auftreffen der Flanschplatte 52 gegen die
innere Umfangsfläche des den Drosselkanal bildenden
Teiles 32 abzudämpfen, wenn der Innenzylinder 12 sich in
den Fig. 1 und 2 beträchtlich nach oben verlagert.
Der zweite Vorsprung 50, der in den Raum 26 hineinragt,
ist mit einer Gummibeschichtung 58 versehen, die
entweder an dem elastischen Lagerteil 16 oder integral
einstückig mit diesem ausgebildet ist, um hierdurch ein
Auftreffen des zweiten Vorsprunges 58 beim Anschlagen
über die Membran 28 gegen die innere Umfangsfläche des
den Drosselkanal bildenden Teiles 32 abzudämpfen, wenn
der Innenzylinder 12 sich beträchtlich nach unten in den
Fig. 1 und 2 verlagert.
Nachstehend wird die Arbeits- bzw. Wirkungsweise der
fluidgefüllten Isolierhülse 10 erläutert.
Im montierten Zustand der Isolierhülse 10, die die
Antriebseinheit bzw. den Motor und das Getriebe des
Kraftfahrzeuges mit der Kraftfahrzeugkarosserie
verbindet, wirkt eine statische Belastung durch die
Antriebseinheit in vertikaler Richtung (in Fig. 1 und 2)
ein, während Schwingungen der Antriebseinheit und
Motorvibrationen ebenfalls hauptsächlich in vertikaler
Richtung einwirken bzw. übertragen werden. Wenn eine
derartige Schwingung zwischen dem inneren und äußeren
Zylinder 12, 14 auftritt, verändert sich zuerst das
Volumen der Hauptfluidkammer 24 entsprechend der
vertikalen Deformation des elastischen Lagerteiles 16.
Dabei ist, wenn die übertragene Schwingung eine
Leerlaufschwingung, Motorstoß- bzw. Vibrationsschwingung
und dergleichen innerhalb eines niederfrequenten
Bereiches mit großer Amplitude ist, die
Volumenveränderung in der Hauptfluidkammer 24 größer, so
daß die Flüssigkeit in der Hauptfluidkammer 24 und in
der Hilfsfluidkammer 30 verlagert wird. Im einzelnen
wird während einer Deformation der Hauptfluidkammer 24
derart, daß sie kontrahiert, die Flüssigkeit innerhalb
der Hauptfluidkammer 24 durch die Öffnung 28 in den
Drosselkanal 42 verdrängt und folglich wird die
Flüssigkeit (in dem Drosselkanal 42) in der Menge der
aus der Hauptfluidkammer verdrängten Flüssigkeit durch
die Öffnung 38 a in die Hilfsfluidkammer 30 gefördert.
Während einer Deformation der Hauptfluidkammer 24
derart, daß die Hauptfluidkammer expandiert, stömt die
Flüssigkeit innerhalb des Drosselkanales 42 durch die
Öffnung 38 in die Hauptfluidkammer 24 und folglich wird
Fluid (in der Hilfsfluidkammer 30) in einer Menge, die
der Menge des abgeströmten Fluides entspricht, durch die
Öffnung 38 a in den Drosselkanal 42 gefördert.
Entsprechend schwingt die Flüssigkeit in dem
Drosselkanal 42 entsprechend der Volumenveränderung der
Hauptflüssigkeitskammer 24, d.h. entsprechend der
Schwingungseingangsgröße zwischen dem Innen- und
Außenzylinder 12, 14. Dies entspricht einer
Flüssigkeitssäulenresonanz in der Isolierhülse 10, um
hierdurch ein erstes dynamisches Dämpfungssystem zu
bilden, in dem die Flüssigkeit innerhalb des
Drosselkanales 42 als Masse dient und in dem die
Dehnungselastizität der Membran 28 als Feder dient. In
diesem Zusammenhang kann eine Schwingungsfrequenz, die
gedämpft werden soll oder ein
Flüssigkeitssäulen-Resonanzpunkt in dem Drosselkanal 42
leicht auf einen Niederfrequenzbereich eingestellt
werden, da die Masse der Flüssigkeit größer ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Drosselkanal 42
lang ausgeführt, da er zwischen dem den Drosselkanal
bildenden Teil 32 entlang des Innenumfanges des
Außenzylinders 14 ausgebildet und ring- oder bogenförmig
gestaltet ist. Insbesondere ist in diesem
Ausführungsbeispiel der Drosselkanal 42 in Gestalt der
Ringnuten 32 d, 32 e mit zwei Umläufen ausgebildet und
erstreckt sich daher ungefähr über eine Länge die dem
zweifachen des Innenumfanges des Außenzylinders 14
entspricht. Somit kann die Länge des Drosselkanales 42
beträchtlich vergrößert werden.
Da außerdem das den Drosselkanal bildende Teil 32
zwischen dem Außenzylinder 14 und dem elastischen
Lagerteil 16 angeordnet ist, ist es auch möglich einen
verhältnismäßig großen Raum zu erhalten, der durch das
den Drosselkanal bildende Teil 32 eingenommen wird, so
daß hierdurch auch ein verhältnismäßig großer
Querschnitt für den Drosselkanal 42 erhalten wird. Somit
ist der Drosselkanal 42 in dieser Ausführungsform der
Erfindung gegenüber herkömmlichen Anordnungen
beträchtlich in Länge und Querschnitt vergrößert und
daher kann die Flüssigkeitsmasse innerhalb des
Drosselkanales 42 beträchtlich erhöht werden. Im
Ergebnis dessen kann die Dämpfungscharakteristik
bezüglich der Auswahl der gewünschten Schwingungen, die
gedämpft werden sollen, auf einen Niederfrequenzbereich
eingestellt werden, so daß die Übertragung von
Schwingungen mit niedriger Frequenz und großer
Amplitude, wie z.B. Leerlaufschwingungen,
Motorvibrationen und dergleichen zwischen Motor und
Fahrzeugkarosserie im wesentlichen unterdrückt oder
vermieden werden können.
Für den Fall daß die Schwingungseingangsgröße, die auf
die Isolierhülse 10 einwirkt, innerhalb eines
Hochfrequenzbereiches mit kleiner Amplitude ist, die ein
Dröhnen innerhalb eines Fahrzeugraumes verursacht,
verändert sich das Volumen der Hauptfluidkammer 24 mit
der einwirkenden Schwingung ähnlich wie in dem Fall der
Eingabe einer niederfrequenten Schwingung mit großer
Amplitude. Da die Volumenveränderung der
Hauptfluidkammer 24 dabei von hoher Frequenz ist, ist
das Fluid innerhalb des langen Drosselkanales 42 in
einem "stockenden" Zustand, d.h. es bleibt unverlagert
innerhalb des Drosselkanales 42, so daß keine
Verlagerung von Fluid zwischen der Haupt- und
Hilfsfluidkammer 24 und 30 stattfindet.
Die Hauptfluidkammer 24 ist jedoch durch die
Flanschplatte 52 in die obere Kammer 24 c und die untere
Kammer 24 d unterteilt, die miteinander über den
Ringspalt δ, der zwischen dem Umfang der Flanschplatte
52 und den Wandflächen 24 a, 24 b der Hauptfluidkammer 24
verbleibt, verbunden sind, wobei die Länge des Spaltes
δ in Richtung der Dicke der Flanschplatte 52 sehr klein
ist. Im Ergebnis dessen findet dann, wenn die
vorerwähnte Hochfrequenzschwingung auf die Isolierhülse
10 einwirkt, eine Verlagerung des Fluides durch den
Spalt δ zwischen der oberen und der unteren Kammer 24 c,
24 d statt, so daß die Flüssigkeitssäulenresonanz im
Bereich des Spaltes δ erzeugt wird. Diese
Flüssigkeitsverlagerung findet statt, da die obere Kammer
24 c in ihrer Volumenveränderung im Verhältnis zu einer
Schwingungseingabe größer ist als die untere Kammer 24 d.
Somit wird durch die obere und untere Kammer 24 c, 24 d in
Verbindung mit dem Spalt δ ein zweites dynamisches
Dämpfungssystem gebildet. In diesem dynamischen
Dämpfungssystem ist die vertikale Länge des Spaltes
sehr gering und daher die Fluidmasse während der
Flüssigkeitssäulenresonanz in dem Spalt δ sehr klein.
Folglich können Zielschwingungen, d.h. andere
Schwingungen, die gedämpft werden sollen und die von
hoher Frequenz und kleiner Amplitude sind, durch
Abstimmung der Dämpfungscharakteristik des zweiten
dynamischen Dämpfungssystemes leicht eingestellt bzw.
abgestimmt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird
die Schwingungsfrequenz, die gedämpft wird, auf eine
Frequenz f 1 abgestimmt, die ein Dröhnen innerhalb des
Fahrgastraumes veranlaßt, wie dies in den Fig. 5A und 5B
gezeigt ist.
Fig. 5A zeigt einen Schwingungsphasenausgang in dem
zweiten dynamischen Dämpfungssystem, während Fig. 5B die
dynamische Federkonstante in der Isolierhülse 10
verdeutlicht, wobei die voll ausgezogene Linie, die die
Dämpfungscharakteristik dieses Ausführungsbeispieles
angibt, während die unterbrochene Linie die
Dämpfungscharakteristik einer Isolierhülse angibt, die
ähnlich dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist, jedoch
nicht mit dem zweiten dynamischen Dämpfungssystem
versehen ist. Wie aus den Diagrammen gemäß Fig. 5A und
5B deutlich ist, wird durch Abstimmung der
Zielschwingung, die durch das zweite dynamische
Dämpfungssystem gedämpft werden soll, d.h. durch
Abstimmung des Flüssigkeitssäulenresonanzpunktes im
Spalt δ auf die Dröhngeräuschfrequenz f 1, die dynamische
Federkonstante von höheren Werten, die durch die
unterbrochene Linie angedeutet sind, auf niedrigere
Werte abgesenkt, die durch die voll ausgezogene Linie
verdeutlicht werden, so daß das Dröhngeräusch innerhalb
des Fahrgastraumes beträchtlich vermindert wird.
In der Kennlinie, die durch die Voll-Linie in Fig. 5B
dargestellt ist, treten infolge von Rückschwingungen in
dem zweiten dynamischen Dämpfungssystem höhere
dynamische Federkonstantenwerte im höherfrequenten
Bereich auf, und zwar bei Frequenzen, die oberhalb der
Dröhngeräuschfrequenz f 1 liegen. Dieser
Hochfrequenzbereich mit hoher dynamischer Federkonstante
ist jedoch weit entfernt von der Frequenz, die das
Dröhngeräusch verursacht, so daß diese Erscheinung keine
beträchtlichen Probleme bei der Schwingungs- bzw.
Geräuschdämpfungssteuerung verursacht.
Da die inneren Seitenwandflächen 24 a, 24 b der
Hauptfluidkammer 24 parallel zu der Richtung des
Schwingungseinganges bzw. zu der vertikalen Richtung in
den Fig. 1 und 2 liegen, kann die Querschnittsfläche und
die vertikale Länge des Spaltes δ rund um den Umfang
der Flanschplatte 52 im wesentlichen konstant gehalten
werden, selbst während einer Volumenveränderung der
Hauptfluidkammer 24 beim Einwirken von
Hochfrequenzschwingungen. Da außerdem das den
Krosselkanal bildende Teil 32 aus den Gegenstücken 44
und 44 a besteht, die in der Teilungsebene P in ein
Ober- und ein Unterteil geteilt sind, wird die Montage des
den Drosselkanal bildenden Teiles 32 in der Isolierhülse
10 erleichtert.
Für den Fachmann ist deutlich, daß verschiedene
Abweichungen und Modifikationen von dem gezeigten
Ausführungsbeispiel der Schwingungsdämpfungsvorrichtung
in Gestalt einer Isolierhülse vorgenommen werden kann
und daß hierdurch der Boden der Erfindung verlassen
wird, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
Da der Drosselkanal, der die Haupt- und die
Hilfsfluidkammer miteinander verbindet bogen- oder
ringförmig entlang des Innenumfanges des Außenzylinders
ausgebildet ist, ist in dieser Ausführungsform der
Erfindung der Drosselkanal länger als herkömmlich
festgelegt, wie dies oben erläutert wurde. Entsprechend
können Zielschwingungen, die durch das dynamische
Dämpfungssystem, das durch die Haupt- und
Hilfsfluidkammer und den Drosselkanal gebildet wird,
sicher auf und innerhalb des Niederfrequenzbereiches mit
großer Amplitude festgelegt bzw. eingestellt werden,
wodurch die Übertragung von Schwingungen von der
Motorseite auf die Fahrzeugkarosserieseite, wie z.B.
Leerlaufschwingungen oder Motorvibrationen unterdrückt
oder vermieden werden können.
Außerdem wird durch die Flanschplatte, die innerhalb der
Hauptfluidkammer angeordnet ist, die Hauptfluidkammer in
zwei Kammern unterteilt, die miteinander durch einen
geeigneten Spalt, der zwischen dem Umfang der
Flanschplatte und inneren Seitenwandfläche der
Hauptfluidkammer gebildet ist, verbunden sind. Dieser
Spalt ist in vertikaler Richtung sehr kurz. Diese beiden
Kammern und der Spalt bilden ein weiteres dynamisches
Dämpfungssystem, das wirksam ist, wenn eine
Flüssigkeitsverlagerung durch den Spalt zwischen den
zwei Kammern stattfindet. Die Zielschwingungen, die
durch dieses dynamische Dämpfungssystem gedämpft werden
sollen können so innerhalb des Hochfrequenzbereiches bei
kleiner Amplitude eingestellt bzw. abgestimmt werden,
wodurch die Übertragung von Hochfrequenzschwingungen,
die ein Dröhngeräusch innerhalb des Fahrgastraumes
verursachen, in beträchtlichem Maße unterdrückt werden
kann. Somit gestattet es die
Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer fluidgefüllten
Isolierhülse nach der vorliegenden Erfindung
gleichzeitig Schwingungen innerhalb des
Niederfrequenzbereiches (große Amplitude) und
Schwingungen innerhalb des Hochfrequenzbereiches (kleine
Amplitude) zu dämpfen, wodurch Karosserieschwingungen
und Dröhngeräusche innerhalb des Fahrgastraumes eines
Kraftfahrzeuges beträchtlich vermindert werden können.
Somit steigt dann, wenn für die Motorlagerung eine
fluidgefüllte Isolierhülse nach der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, der Fahrkomfort des Fahrzeuges
und die Bequemlichkeit für die Fahrgäste beträchtlich
an.
Die Erfindung betrifft eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung in Gestalt einer
Isolierhülse durch die ein Motor an einer
Fahrzeugkarosserie gelagert ist. Die Isolierhülse umfaßt
ein elastomeres Lagerteil, das fest zwischen einem
Innen- und einem Außenzylinder eingesetzt ist. Einer der
beiden Zylinder ist entweder mit dem Motor oder der
Fahrzeugkarosserie verbunden, während der andere
Zylinder mit dem jeweils verbleibenden Teil,
Fahrzeugkarosserie bzw. Motor, verbunden ist. Das
elastomere Lagerteil ist mit einer Haupt- und einer
Hilfsfluidkammer versehen, die in Umfangsrichtung
voneinander beabstandet sind. Die Haupt- und
Hilfsfluidkammer sind miteinander durch einen
Drosselkanal verbunden, der sich entlang des
Innenumfanges des Außenzylinders erstreckt. Außerdem ist
eine Flanschplatte fest innerhalb der Hauptfluidkammer
angeordnet, um diese in zwei Kammern zu unterteilen, die
in radialer Richtung übereinander angeordnet sind. Die
Flanschplatte ist so angeordnet, daß ihr Umfang von der
Seitenwandfläche der Hauptfluidkammer unter Bildung
eines Spaltes getrennt ist, durch den die zwei Kammern
miteinander in Verbindung sind. Der Drosselkanal bildet
ein erstes dynamisches Dämpfungssystem zur Dämpfung von
niederfrequenten Schwingungen mit großer Amplitude
während der Spalt rund um den Umfang der Flanschplatte
ein zweites dynamisches Dämpfungssystem zur Dämpfung von
hochfrequenten Schwingungen mit kleiner Amplitude
bildet.
Claims (13)
1. Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit einer
fluidgefüllten Isolierhülse, gekennzeichnet durch:
einen Innenzylinder (12),
einen Außenzylinder (14), der den Innenzylinder (12) umgibt,
ein elastisches Lagerteil (16), das fest zwischen dem Innen- und Außenzylinder (12, 14) angeordnet und mit einem Hohlraum (22) versehen ist, in dem eine Hauptfluidkammer (24) ausgebildet ist,
eine Einrichtung, die eine Hilfsfluidkammer (30) bildet, die in dem elastischen Lagerteil (16) ausgebildet ist, wobei die Hilfsfluidkammer (30) von der Hauptfluidkammer (24) in Umfangsrichtung getrennt ist,
eine Einrichtung, die einen Drosselkanal (42) bildet, der entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) ausgebildet ist, um die Haupt- und Hilfskammer (24, 30) miteinander zu verbinden, und
eine Flanschplatte (52), die fest an einer Seite des Innenzylinders (12) radial angeordnet und innerhalb der Hauptfluidkammer (24) angeordnet ist, um die Hauptfluidkammer in eine erste und in eine zweite Kammer (24 c, 24 d) in radialer Richtung zu unterteilen, wobei der Umfang der Flanschplatten (52) von der Innenwandfläche (24 a, 24 b) der Hauptfluidkammer (24) getrennt ist, um dazwischen einen Spalt (δ) zu bilden, durch die die erste und zweite Kammer (24 a, 24 b) miteinander in Verbindung sind.
einen Innenzylinder (12),
einen Außenzylinder (14), der den Innenzylinder (12) umgibt,
ein elastisches Lagerteil (16), das fest zwischen dem Innen- und Außenzylinder (12, 14) angeordnet und mit einem Hohlraum (22) versehen ist, in dem eine Hauptfluidkammer (24) ausgebildet ist,
eine Einrichtung, die eine Hilfsfluidkammer (30) bildet, die in dem elastischen Lagerteil (16) ausgebildet ist, wobei die Hilfsfluidkammer (30) von der Hauptfluidkammer (24) in Umfangsrichtung getrennt ist,
eine Einrichtung, die einen Drosselkanal (42) bildet, der entlang des Innenumfanges des Außenzylinders (14) ausgebildet ist, um die Haupt- und Hilfskammer (24, 30) miteinander zu verbinden, und
eine Flanschplatte (52), die fest an einer Seite des Innenzylinders (12) radial angeordnet und innerhalb der Hauptfluidkammer (24) angeordnet ist, um die Hauptfluidkammer in eine erste und in eine zweite Kammer (24 c, 24 d) in radialer Richtung zu unterteilen, wobei der Umfang der Flanschplatten (52) von der Innenwandfläche (24 a, 24 b) der Hauptfluidkammer (24) getrennt ist, um dazwischen einen Spalt (δ) zu bilden, durch die die erste und zweite Kammer (24 a, 24 b) miteinander in Verbindung sind.
2. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch die die
Innenwandfläche (24 a, 24 b) der Hauptfluidkammer (24)
parallel zu einer Ebene ist, die sich in Richtung einer
Einwirkung bzw. Eingabe der Schwingungen erstreckt.
3. Schwingungdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Drosselkanal (42)
begrenzende Einrichtung ein einen ringförmigen
Drosselkanal (42) bildendes Teil (32) ist, das zwischen
dem Außenzylinder (14) und dem elastischen Lagerteil
(16) angeordnet ist, wobei das den Drosselkanal (42)
bildende Teil (32) sich entlang des Innenumfanges des
Außenzylinders (14) erstreckt.
4. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (42) eine
Länge besitzt, die zumindest dem halben Umfang des
elastischen Lagerteiles (16) entspricht.
5. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Drosselkanal (42)
bildende Teil (32) einen zylindrischen
Bodenplattenabschnitt (2 A) aufweist, der sich unter
Belassung eines Abstandes entlang des Innenumfanges des
Außenzylinders (14) erstreckt, sowie eine Mehrzahl von
ringförmigen Flanschabschnitten (32 a, 32 b, 32 c)
aufweist, die sich radial nach außen von dem
zylindrischen Bodenplattenabschnitt (2 A) zum Innenumfang
des Außenzylinders (14) erstrecken, um einen Ringraum
zwischen den benachbarten Flanschabschnitten (32 a, 32 b,
32 c) zu bilden, ferner eine Einrichtung (36) zur
Herstellung einer Verbindung zwischen benachbarten
Ringräumen und zur Blockierung (34, 34 a) jeweils eines
Teiles jedes Ringraumes vorgesehen ist, um dem
Drosselkanal (42) eine zusammenhängende Längsausdehnung
zu verleihen, wobei der lineare Drosselkanal (42) sich
so erstreckt, daß er eine Mehrzahl von Umläufen entlang
des Innenumfanges des Außenzylinders (14) einnimmt,
wobei der lineare Drosselkanal (42) einen ersten
Endabschnitt aufweist, der mit der Hauptfluidkammer (24)
verbunden ist und einen zweiten Endabschnitt besitzt,
der mit der Hilfsfluidkammer (30) verbunden ist.
6. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Drosselkanal (42)
bildende Teil (32) eine Mehrzahl bogenförmiger Segmente
umfaßt.
7. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch eine Gummibeschichtung (40), die
zwischen dem Außenzylinder (14) und dem elastischen
Lagerteil (16) angeordnet ist, wobei die ringförmigen
Flanschabschnitte (32 a, 32 b, 32 c) des den Drosselkanal
(42) bildenden Teiles (32) in festem,
flüssigkeitsdichtem Kontakt mit der Gummibeschichtung
(40) sind.
8. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein Vorsprungsteil (48), das sich
von dem Innenzylinder (12) in die Hauptfluidkammer (24)
hineinerstreckt, wobei die Flanschplatte (50) fest an
dem spitzen Ende des Vorsprungsteiles (48) angeordnet
ist.
9. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Vorsprungsteil (48)
im wesentlichen in Richtung des Eingangs der
Schwingungen erstreckt und die Flanschplatte (52) sich
im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Vorsprungsteil (48)
erstreckt.
10. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (24 a)
außenliegend im Verhältnis zu der zweiten Kammer (24 d)
angeordnet ist, wobei die erste Kammer (24 a) in ihrem
Volumen größer ist als die zweite Kammer (24 d).
11. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Hilfskammer (30)
bildende Einrichtung eine Membran (28), die an bzw.
integral mit dem elastischen Lagerteil (16) ausgeführt
ist, wobei die Hilfskammer (30) zwischen der Membran
(28) und dem den Drosselkanal (42) bildenden Teil (32)
ausgebildet ist.
12. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfluidkammer (24)
zwischen dem elastischen Lagerteil (16) und dem den
Drosselkanal (42) bildenden Teil (32) ausgebildet ist.
13. Schwingungsdämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein inkompressibles Fluid, das in
die Haupt- und Hilfsfluidkammer (24, 30) sowie in den
Drosselkanal (42) eingefüllt ist.
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