DE4031114A1 - Elastische lagerung mit einer fluidfuellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine zylindrische, elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung, um Schwingungen auf der Grundlage von Strömungen eines in der Lagerung be­ findlichen inkompressiblen Fluids zu dämpfen oder zu isolie­ ren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine derar­ tige elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung, die einen einfachen Aufbau aufweist und ausgezeichnete Dämpfungs- und/ oder Isoliereigenschaften bzw. -kennwerte mit Bezug auf Schwingungen über einen weiten Frequenzbereich hinweg bietet.

Eine zylindrische, elastische Lagerung ist als ein zwischen zwei Bauteile eines Schwingungssystems eingesetztes Vibra­ tionsdämpfungselement, um diese beiden Bauteile flexibel zu verbinden, bekannt. Bei dieser Art einer elastischen Lagerung oder Aufhängung sind eine innere sowie äußere Hülse, die mit vorgegebenem radialen Abstand radial zueinander beabstan­ det sind, federnd durch einen zwischen die Hülsen eingefüg­ ten elastischen Körper verbunden. Die elastische Lagerung ist imstande, primär Vibrationen, die in einer diametralen Richtung der Hülsen empfangen oder aufgenommen werden, zu dämpfen oder zu isolieren. Dieser Typ einer zylindrischen, elastischen Lagerung kann relativ kompakt sowie klein bemes­ sen gefertigt und ohne Schwierigkeiten für einen vergleichs­ weise niedrigen Wert einer relativen Radialverlagerung zwi­ schen der Innen- sowie Außenhülse bei Aufbringen einer über­ mäßigen Schwingungsbelastung ausgelegt werden. Aus diesen Gründen ist die zylindrische, elastische Lagerung in weitem Umfang als eine Motoraufhängung, Differentiallagerung und eine Aufhängebuchse oder -muffe für Kraftfahrzeuge verwen­ det worden.

In jüngerer Zeit wurde eine zylindrische, elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung bekannt, die eine Mehrzahl von zwi­ schen der inneren sowie äußeren Hülse ausgebildeten Fluidkam­ mern besitzt, welche untereinander durch einen Drosselkanal verbunden sind (siehe die JP-Patent-OS′en Nr. 56 - 1 64 242 und Nr. 63 - 2 89 349). Bei dieser elastischen, mit einem Fluid gefüllten Lagerung wird das die Fluidkammern anfüllen­ de inkompressible Fluid zu einem Fließen zwischen den Kam­ mern durch den Drosselkanal hindurch gebracht, wenn zwi­ schen der Innen- sowie Außenhülse eine Schwingungsbelastung aufgebracht wird. Die fluidgefüllte, elastische Lagerung isoliert die eingetragene Schwingung auf der Grundlage der Resonanz der Fluidmasse, die durch den Drosselkanal fließt, wirksamer als die elastische Lagerung, die sich lediglich auf die Federkraft des elastischen Körpers für eine Dämpfung der Vibration stützt.

Bei der zylindrischen, elastischen Lagerung der oben angege­ benen Art mit einer Fluidfüllung wird eine Verbesserung in der Isolierfunktion für die Vibrationen auf der Grundlage der Resonanz des Fluids mit Bezug auf lediglich diejenigen Vibrationen erreicht, deren Frequenzen in der Nachbarschaft der Frequenz liegen, auf die der Drosselkanal abgestimmt ist. Beispielsweise wird der Drosselkanal so abgestimmt, daß er wirksam ein Motorrütteln sowie -stoßen und andere nie­ derfrequente Schwingungen auf der Grundlage der Fluidreso­ nanz dämpft. In diesem Fall arbeitet der Drosselkanal, als ob er im wesentlichen geschlossen wäre, wenn die Frequenz der eingetragenen Schwingungen höher ist als die abgestimmte Frequenz des Drosselkanals. Demzufolge zeigt die elastische Lagerung eine übermäßig hohe dynamische Federkonstante, d. h. einen erheblich erniedrigten Vibrationsisolier- oder -dämp­ fungseffekt, mit Bezug auf mittel bis hochfrequente Schwin­ gungen, wie z. B. Leerlaufvibrationen des Motors.

Im Hinblick auf den oben geschilderten Nachteil der zylindri­ schen, elastischen Lagerung mit einer Fluidfüllung wurde vor­ geschlagen, ein Regelventil für ein ausgewähltes Öffnen und Schließen des Drosselkanals in Abhängigkeit vom Typ der ein­ getragenen Schwingung vorzusehen, wie in der JP-GM-OS Nr. 59 - 1 16 649 offenbart ist. Das Regelventil wird durch einen geeigneten Stellantrieb, z. B. eine Magnetspule, betä­ tigt, so daß der Drosselkanal automatisch geöffnet und ge­ schlossen wird, um der elastischen Lagerung die Möglichkeit zu geben, unterschiedliche Schwingungsdämpfungs- oder -iso­ lierkennwerte zu bieten.

Die Verwendung des Regelventils für den Drosselkanal hat je­ doch eine gesteigerte bauliche Kompliziertheit der elasti­ schen Lagerung auf Grund dessen zum Ergebnis, daß Vorkehrun­ gen für eine Fluiddichtigkeit am Ort des Regelventils getrof­ fen werden müssen und der Stellantrieb für das Regelventil in die Lagerung eingegliedert werden muß. Demzufolge werden die Herstellungskosten für die elastische Lagerung beträcht­ lich erhöht.

Es ist deshalb die primäre Aufgabe der Erfindung, eine zylin­ drische, elastische Lagerung oder Aufhängung zu schaffen, die eine einfache Konstruktion aufweist sowie imstande ist, einen Anstieg in der dynamischen Federkonstanten mit Bezug auf Vibrationen, deren Frequenzen höher sind als die Reso­ nanzfrequenz des durch den Drosselkanal fließenden Fluids, zu verhindern oder zu minimieren, während die Lagerung gleich­ zeitig einen ausreichend hohen Schwingungsdämpfungseffekt auf der Grundlage der Resonanz des durch den Drosselkanal fließenden Fluids bietet.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfin­ dung gelöst, wonach eine elastische Lagerung mit einer Fluid­ füllung für eine flexible Verbindung von zwei Bauelementen geschaffen wird, die umfaßt: (i) eine innere sowie eine äußere Hülse, die in ihrer radialen Richtung zueinander beab­ standet sind und an denen jeweils die beiden Bauelemente, die durch die elastische Lagerung flexibel verbunden werden sollen, befestigt sind, (ii) einen elastischen, zwischen die innere sowie äußere Hülse eingesetzten, diese Hülsen fe­ dernd oder nachgebend verbindenden Körper, der wenigstens teilweise eine zwischen der Innen- sowie Außenhülse angeord­ nete, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllte Druckaufnahme­ kammer abgrenzt, so daß sich ein Druck des Fluids in dieser Druckaufnahmekammer auf Grund einer elastischen Verformung des elastischen Körpers bei Aufbringen einer Schwingungsbela­ stung zwischen der Innen- sowie Außenhülse ändert, (iii) Einrichtungen, die einen umschlossenen Raum abgrenzen, welcher zwischen der Innen- sowie Außenhülse angeordnet und zur Druckaufnahmekammer in einer Umfangsrichtung der Innen- sowie Außenhülse beabstandet ist, (iv) eine Trennwand, die ein flexibles Teil enthält und den umschlossenen Raum in eine Ausgleichkammer von veränderlichem Volumen, die mit dem in­ kompressiblen Fluid gefüllt ist, sowie eine Luftkammer, die dem flexiblen Teil der Trennwand ein elastisches Verformen erlaubt, um eine Änderung im Druck des Fluids innerhalb der Ausgleichkammer aufzunehmen, unterteilt, (v) Einrichtungen, die einen Drosselkanal für eine Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahme- sowie der Ausgleichkammer für eine Fluidströ­ mung zwischen diesen Kammern bestimmen, und (vi) Druckregel­ einrichtungen, die einen Druck in der Luftkammer verändern.

Die fluidgefüllte, elastische Lagerung gemäß der Erfindung mit dem obigen Aufbau zeigt einen ausreichend hohen Vibra­ tionsisoliereffekt auf der Grundlage der Resonanz des durch den Drosselkanal fließenden Fluids, wenn der Druck in der Luftkammer zu relativ hoch hin eingeregelt wird, beispiels­ weise wenn der Atmosphärendruck an die Luftkammer gelegt wird. Wenn der Druck in der Luftkammer auf einen relativ niedrigen geregelt wird, wobei z. B. ein verminderter Druck, der niedri­ ger als der Atmosphärendruck ist, an der Luftkammer aufge­ bracht wird, dann zeigt oder bietet die elastische Lagerung eine ausreichend niedrige dynamische Federkonstante.

Somit ist die erfindungsgemäße Lagerung durch geeignetes Ein­ stellen der Druckregeleinrichtungen imstande, einen Anstieg in der dynamischen Federkonstanten mit Bezug auf hochfre­ quente Schwingungen, für die der Drosselkanal nicht wirksam ist, zu minimieren, während ein hoher Schwingungsisolieref­ fekt auf der Grundlage der Resonanz des durch den Drosselka­ nal fließenden Fluids mit Bezug auf relativ niederfrequente Schwingungen gewährleistet wird. Somit zeigt die erfindungs­ gemäße elastische Lagerung oder Aufhängung mit einer Fluid­ füllung ausgezeichnete Vibrationsisolier- oder -dämpfungs­ kennwerte über einen relativ weiten Bereich der Schwingungs­ frequenzen.

Die Druckregeleinrichtungen können eine Unterdruckquelle, um einen gegenüber dem Atmosphärendruck niedrigeren Druck zu erzeugen, und Schaltelemente, die mit der Unterdruckquelle verbunden sind, umfassen. Die Schaltelemente sind zwischen einer ersten Position, um die Atmosphäre an die Luftkammer zu legen, und einer zweiten Position, um den verminderten Druck an die Luftkammer zu legen, zu betätigen.

Die Druckregeleinrichtungen können mit der Luftkammer mit­ tels eines geeigneten Anschlußstutzens verbunden sein, der an einem durch einen Tragarm oder eine Konsole, worin die äußere Hülse befestigt aufgenommen ist, geführten Loch ange­ bracht ist. Dieses Loch steht mit der Luftkammer über einen Durchlaß in Verbindung, der durch die äußere Hülse hindurch ausgebildet ist. Jedoch kann der Anschlußstutzen auch unmit­ telbar an der äußeren Hülse für eine Verbindung der Druckre­ geleinrichtungen mit der Luftkammer angebracht sein.

Die Aufgabe wie auch weitere Ziele und die Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung der derzeit bevor­ zugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Lagerung gemäß der Erfindung für den Motor eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt einer inneren, durch Vulkanisie­ ren eines elastischen Körpers zwischen eine innere Hülse sowie eine Zwischenhülse gebildeten Baugruppe für die Lagerung von Fig. 1;

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt eines ersten, eine Drossel in der Lagerung von Fig. 1 bestimmenden Bauteils;

Fig. 6 eine Draufsicht auf das erste, eine Drossel bestim­ mende Bauteil von Fig. 5;

Fig. 7 den Schnitt nach der Linie 7-7 in der Fig. 5;

Fig. 8 einen Querschnitt eines zweiten, eine Drossel in der Lagerung von Fig. 1 bestimmenden Bauteils;

Fig. 9 eine Unteransicht des zweiten, eine Drossel bestim­ menden Bauteils von Fig. 8;

Fig. 10 den Schnitt nach der Linie 10-10 in der Fig. 8.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine zylindrische, elastische Lage­ rung mit einer Fluidfüllung für einen Kraftfahrzeugmotor, die eine innere, aus einem geeigneten Metallmaterial gefer­ tigte Hülse 10 besitzt. Radial auswärts der inneren Hülse 10 ist eine äußere Hülse 18 derart angeordnet, daß die beiden Hülsen 10 und 12 radial zueinander mit exzentrischer Lagebe­ ziehung von geeigneter radialer Versetzung beabstandet sind. Zwischen die innere sowie äußere Hülse 10 und 12 ist ein diese beiden Hülsen nachgiebig verbindender elastischer Kör­ per 14 eingefügt. Die Motorlagerung wird am Fahrzeug in der Weise angebaut, daß der Motorblock an der äußeren Hülse 12 befestigt wird, während der Fahrzeugaufbau mit der inneren Hülse 10 fest verbunden wird, so daß der Motorblock flexibel vom Fahrzeugaufbau getragen wird, um Vibrationen zu dämpfen oder zu isolieren. Durch die Masse des Motorblocks, die in der vertikalen Richtung, in der die zwei Hülsen 10, 12 zuein­ ander exzentrisch sind, auf die äußere Hülse 12 einwirkt, werden die beiden Hülsen in einer im wesentlichen konzentri­ schen oder koaxialen Lagebeziehung zueinander gehalten. In diesem Zustand wirkt die Motorlagerung primär dahingehend, Vibra­ tionen, die in Richtung der exzentrischen Versetzung der beiden Hülsen 10 und 12, d. h. in der vertikalen Richtung bei Betrach­ tung von Fig. 1 aufgenommen oder empfangen werden, zu iso­ lieren. Die o. a. Richtung wird im folgenden als die "Last­ aufnahmerichtung" bezeichnet.

Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, ist eine metalli­ sche Zwischenhülse 16 von relativ geringer Dicke radial außer­ halb der Innenhülse 10, die eine relativ große Wandstärke hat, angeordnet. Die Innen- und Zwischenhülse 10, 16 sind zueinander mit einer geeigneten radialen Versetzung in der Lastaufnahmerichtung exzentrisch. Ferner sind diese beiden Hülsen 10 und 16 untereinander durch den zwischen ihnen aus­ gebildeten elastischen Körper 14 flexibel verbunden. Wie noch erläutert werden wird, wird der elastische Körper 14 durch Vulkanisieren derart gebildet, daß er mit der Innen- bzw. Außenfläche der äußeren bzw. inneren Hülse 12 bzw. 10 haf­ tend verbunden wird, wodurch eine innere Baueinheit, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, geschaffen wird.

Zwischen der Zwischenhülse 16 und dem elastischen Körper 14 ist ein axialer Hohlraum 18 abgegrenzt, der in der Achsrich­ tung der Lagerung ausgestaltet ist. Wie den Fig. 1 und 4 zu entnehmen ist, ist dieser axiale Hohlraum 18 bei Betrachtung in der Lastaufnahmerichtung auf einer der diametral gegen­ überliegenden Seiten der inneren Hülse 10, auf welcher Seite der radiale Abstand zwischen der Innen- sowie Zwischenhülse 10, 16 kleiner ist als auf der anderen Seite, angeordnet. Der axiale Hohlraum 18 hat in der Zeichnungsebene von Fig. 3 allgemein eine Bogenform, die etwa einem halben Umfang der Hülsen 10 und 16 entspricht. Wegen der Existenz des axialen Hohlraumes 18 ist der elastische Körper 14 lediglich auf der o. a. anderen Seite, auf welcher der erwähnte radiale Abstand größer ist, d. h. bei Betrachtung in Fig. 3 lediglich im all­ gemein oberen Teil des Raumes oberhalb der Zwischenhülse 16, vorhanden. Insofern wirkt der axiale Hohlraum 18 dahingehend, eine Zugverformung oder -spannung des elastischen Körpers 14, die durch die darauf über die äußere Hülse 12 aufgebrach­ te Masse des Motorblocks hervorgerufen wird, wenn die Motorla­ gerung am Fahrzeug, wie oben beschrieben wurde, angebaut wird, zu vermindern oder zu verhindern.

Der elastische Körper 14 besitzt eine Tasche 20 in Gestalt einer an der Außenumfangsfläche offenen Ausnehmung, und die Zwischenhülse 16 hat ein mit der Öffnung der Tasche 20 fluch­ tendes Fenster 22, so daß die Tasche 20 an der Außenfläche der Zwischenhülse 16 offen ist. Die Tasche 20 und das Fenster 22 sind jeweils in Teilen des elastischen Körpers 14 und der Zwischenhülse 16 ausgebildet, die in der diametralen Richtung der Innenhülse 10 zum axialen Hohlraum 18 entgegengesetzt sind, d. h., die Tasche 20 und das Fenster 22 sind auf derje­ nigen Seite der Innenhülse 10 angeordnet, auf welcher der Betrag der exzentrischen Versetzung von Innen- und Zwischen­ hülse 10, 16 relativ groß ist.

Der elastische Körper 14 ist mit einer diesen in der axialen Richtung der Motorlagerung durchsetzenden und die Tasche 20 durchquerenden Beschränkungs- oder Schutzstange 24 versehen, deren einander entgegengesetzte Endabschnitte in die gegen­ überliegenden Seitenwände des elastischen Körpers 14, die die axiale Abmessung der Tasche 20 bestimmen, eingebettet und dadurch darin festgelegt sind. Diese Stange 24 wirkt da­ hingehend, die genannten, einander gegenüberliegenden Seiten­ wände des elastischen Körpers 14 gegen eine übermäßige Verfor­ mung oder Verlagerung in der axialen Richtung der Motorlage­ rung zu schützen.

Wie die Fig. 4 zeigt, weist die Zwischenhülse 16 einen axial zwischenliegenden Abschnitt 26 mit einem gegenüber dem übri­ gen Teil geringeren Durchmesser auf. Dieser zwischenliegende Abschnitt 26 hat über eine Umfangslänge, die derjenigen des Bogens des axialen Hohlraumes 18 entspricht, wie Fig. 1 zeigt, einen vertieften Teil 28, d. h., der vertiefte Teil 28 ist im Vergleich mit dem Rest des axial zwischenliegen­ den Abschnitts 26 radial einwärts zurückgesetzt, so daß die Bodenfläche des vertieften Teils 28 zusammen mit dem elasti­ schen Körper 14 den axialen Hohlraum 18 begrenzt. Zwischen den einander entgegengesetzten Enden des vertieften Teils 28 ist eine teilperiphere Kehle 30 ausgebildet, deren Boden­ fläche von dem o. a. anderen Teil des zwischenliegenden Ab­ schnitts 26 bestimmt wird. Der vertiefte Teil 28 und die teilperiphere Kehle 30 bedecken somit den gesamten Umfang der Zwischenhülse 16.

Die Zwischenhülse 16 der inneren, in Fig. 3 und 4 gezeigten Baugruppe wird einem Ziehvorgang unterworfen, um den elasti­ schen Körper 14, wie es erforderlich ist, radial einwärts vorzukomprimieren. Dann wird in der Tasche 20 ein Anschlag­ block 58 plaziert, und ein erstes sowie zweites, eine Dros­ sel bestimmendes Bauteil 32 bzw. 34 werden in die teilperi­ phere Kehle 30 eingesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das erste und zweite, eine Drossel bestimmende Teil (Drosselteil) 32 und 34 sind im wesentlichen halbzylindrische Bauteile, wie der Fig. 5 bzw. 8 zu entnehmen ist. Das erste Drossel­ teil 32 deckt eine Hälfte des Umfangs der Zwischenhülse 16 auf der Seite des Fensters 22 ab, das zweite Drosselteil 34 deckt die andere Hälfte auf der Seite des vertieften Teils 28 ab. Dann wird die äußere Hülse 12 auf die Außenumfangsflä­ chen der Drosselteile 32 sowie 34 und der Zwischenhülse 16 gesetzt sowie einem radial einwärts gerichteten Ziehvorgang unterworfen. An der Innenumfangsfläche der äußeren Hülse 12 ist eine abdichtende Gummilage 56 ausgebildet, die für eine Fluiddichtheit zwischen der Innenfläche der Außenhülse 12 und den Außenflächen der Drosselteile 32, 34 sowie der Zwi­ schenhülse 16 sorgt.

Wenn die Außenhülse 12 an der inneren Baugruppe von Fig. 3 und 4 angebracht ist, dann sind die Tasche 20 und der vertief­ te Teil 28 fluiddicht abgeschlossen, wodurch eine der Tasche 20 entsprechende Druckaufnahmekammer 36 und ein dem vertief­ ten Teil 28 entsprechender umschlossener Raum (50, 52) inner­ halb der Motorlagerung gebildet werden. Die Druckaufnahmekam­ mer 36 wird mit einem geeigneten inkompressiblen Fluid ge­ füllt. Bei Aufbringen einer Schwingungsbelastung zwischen der Innenhülse sowie Außenhülse 10 und 12 wird der Druck des Fluids in der Kammer 36 durch eine nachgiebige Verformung des elastischen Körpers 14, die durch die Schwingungsbela­ stung hervorgerufen wird, verändert. Wie bereits angedeutet wurde, ist der eine geringere Abmessung als die Kammer 36 aufweisende Anschlagblock 58 bewegbar in dieser Kammer 36 aufgenommen, so daß die Innen- und Außenhülse 10, 12 gegen eine relative radiale Verlagerung von übermäßiger Größe durch deren Anstoßen an dem Anschlagblock 58 geschützt sind.

Wie die Fig. 5-7 zeigen, ist das erste Drosselteil 32, das zum Abschließen der Tasche 22 angeordnet ist, mit einer in der Außenfläche derart ausgebildeten spiral- oder mäanderför­ migen Rinne 42 versehen, daß deren inneres Ende sich im we­ sentlichen in der Mitte der Fläche befindet, während ihr äußeres Ende an einer der entgegengesetzten Stirnseiten des Drosselteils 36 - bei Betrachtung in der Umfangsrichtung der Motorlagerung - angeordnet ist. Das innere Ende der mäander­ förmigen Rinne 42 geht in eine die Wanddicke des ersten Dros­ selteils 32 durchsetzende Verbindungsöffnung 40 ein.

Das zweite Drosselteil 34, das auf der Seite des vertieften Teils 28 der Zwischenhülse 16 angeordnet ist, hat an den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden je einen Ausschnitt 44 und zwei rechteckige, zueinander beabstandete Fenster 46 zwischen den beiden Ausschnitten 44, wie die Fig. 8-10 zeigen. Dieses zweite Drosselteil 34 ist mit zwei elastisch verformbaren oder flexiblen Membranen 48 versehen, die an seiner Innenseite befestigt sind und die Fenster 48 fluid­ dicht abschließen.

Durch das zweite Drosselteil 34, das zwischen der Zwischen­ hülse 16 und der Außenhülse 12 angeordnet ist, wird der oben erwähnte umschlossene Raum (50, 52) durch die flexiblen, am Drosselteil 34 befestigten Membranen 48 in eine Ausgleichkam­ mer 50 von veränderlichem Volumen zwischen der Zwischenhülse 16 sowie den Membranen 48 und zwei Luftkammern 52 zwischen den Membranen 48 sowie der Außenhülse 12 unterteilt. Die Aus­ gleichkammer 50 ist ebenfalls mit dem inkompressiblen Fluid gefüllt. Die Verformung oder Verlagerung der Membranen 48 nimmt eine Änderung im Fluiddruck in der Ausgleichkammer 50 auf oder absorbiert eine solche Änderung, und die Luftkam­ mern 52 ermöglichen den Membranen 48, sich zu verformen, wenn der Fluiddruck in der Ausgleichkammer 50 einer Änderung unter­ liegt. Aus dem Obigen wird deutlich, daß die Membranen 48 als eine Trennwand dienen, die den oben erwähnten umschlos­ senen Raum in die Ausgleichkammer 50 und die Luftkammern 52 teilt.

Mit dem ersten, zwischen der Zwischenhülse 10 und der Außen­ hülse 12 angeordneten Drosselteil 32 wird die mäander- oder serpentinenförmige Rinne 42 durch die Außenhülse 12 abge­ schlossen und mit der Ausgleichkammer 50 durch den einen der Ausschnitte 44 des zweiten Drosselteils 34, der dem äuße­ ren Ende der mäanderförmigen Rinne 42 benachbart ist, fluid­ seitig in Verbindung gehalten. Das bedeutet, daß die Druck­ aufnahmekammer 36 und die Ausgleichkammer 50 miteinander durch einen Drosselkanal 54 in Verbindung sind, welcher der­ art begrenzt ist, daß die mäanderförmige Rinne 42, die mit der Öffnung 40 sowie dem Ausschnitt 44 verbunden ist, durch die an der Außenhülse 12 befindliche Abdichtgummilage 56 fluiddicht abgeschlossen ist.

Bei Aufbringen einer Schwingungsbelastung zwischen der Innen- sowie Außenhülse 10 und 12 wird das inkompressible Fluid zu einem Fließen zwischen der Druckaufnahme- sowie Ausgleichkam­ mer 36 und 50 durch den Drosselkanal 54 hindurch gezwungen, was auf eine periodische Änderung im Druck in der Druckauf­ nahmekammer 36 zurückzuführen ist, wodurch die Schwingung auf der Grundlage einer Resonanz der durch den Drosselkanal 54 fließenden Fluidmasse gedämpft wird. Bei dem Erfindungs­ gegenstand wird der Drosselkanal 54, der die mäanderförmige Rinne 42 von relativ großer Länge aufweist, so abgestimmt, daß die Resonanzfrequenz des durch den Kanal 54 fließenden Fluids in der Nachbarschaft von 10 Hz liegt, was in einen Bereich von relativ niederfrequenten Schwingungen, wie ein Motorrütteln, fällt. Durch diese Anordnung hat die Motorla­ gerung die Möglichkeit, eine wirksam verminderte dynamische Federkonstante mit Bezug auf niederfrequente Vibrationen hervorzubringen.

Das die Druckaufnahme- sowie Ausgleichkammer 36 und 50 fül­ lende inkompressible Fluid kann Wasser, Alkylenglykol, Poly­ alkylenglykol, Silikonöl oder eine Mischung hieraus sein. Das Füllen der Kammern 36 und 50 mit dem inkompressiblen Fluid kann durch Anbringen der Außenhülse 12 an der inneren Baugruppe von Fig. 3 und 4 in einer Masse des ausgewählten in­ kompressiblen Fluids innerhalb eines geeigneten Behälters bewerkstelligt werden.

Die Motorlagerung mit dem oben beschriebenen Aufbau und der skizzierten Arbeitsweise wird im Preßsitz in ein in einem Tragarm oder einer Konsole 62 ausgebildetes Loch 60, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, eingesetzt. Wenn die Motorlagerung an einem Fahrzeug angebaut wird, so wird die Außenhülse 12 am Motorblock des Fahrzeugs über den Tragarm 62 befestigt, während eine in die Innenhülse 10 eingesetzte Stange am Fahr­ zeugaufbau fest angebracht wird.

Der Tragarm 62 weist zwei Gewindebohrungen 64 auf, die durch diejenigen Teile der zylindrischen, das Loch 60 bestimmenden Wand, welche auf die beiden Luftkammern 52 jeweils ausgerich­ tet sind, hindurch ausgebildet sind. Diese Gewindebohrungen 64 stehen jeweils mit den Luftkammern 52 über zugeordnete Durchlässe 66, die durch die Außenhülse 12 sowie die Gummi­ lage 56 verlaufen, in Verbindung.

In jede Gewindebohrung 64 ist je ein Anschlußstutzen 68 einge­ schraubt, der mit einer zugeordneten Luftleitung 70 jeweils verbunden ist. Jede Gewindebohrung 64 hat einen gegenüber dem Durchlaß 66 größeren Durchmesser, so daß ein rund um das äußere offene Ende des Durchlasses 66 angeordneter O-Ring 72 in Druckanlage an der inneren Stirnfläche des Anschluß­ stutzens 68 gehalten wird, wodurch eine Fluiddichtigkeit zwischen der Außenfläche der Außenhülse 12 sowie dem Anschluß­ stutzen 68 erhalten wird, um die fluiddichte Verbindung der Luftkammer 52 mit der Luftleitung 70 zu gewährleisten.

Die mit den Luftkammern 52 über die Anschlußstutzen 68 ver­ bundenen Luftleitungen 70 sind an eine als Unterdruckquelle 74 ausgebildete Druckluftquelle über eine als Umschaltventil 76 ausgebildete Schalteinrichtung angeschlossen. Das Umschalt­ ventil 76 wird elektrisch so betätigt, daß es in ausgewähl­ ter Weise in eine erste Position zur Verbindung der Luftkam­ mern 52 mit der Atmosphäre und eine zweite Position zur Ver­ bindung der Luftkammern 52 mit der Unterdruckquelle 74 ge­ schaltet wird.

Wenn die Luftkammern 52 über das Umschaltventil 76 zur At­ mosphäre hin offen sind, so ermöglichen sie den flexiblen Membranen 48 eine freie Verformung und damit ein Absorbieren einer Änderung im Fluiddruck in der Ausgleichkammer 50. In diesem Fall bewirkt die eingetragene, zwischen der Innen- sowie Außenhülse 10 und 12 aufgebrachte Schwingungsbelastung ein Fließen des Fluids durch den Drosselkanal 54 auf Grund des Druckunterschiedes zwischen der Druckaufnahme- sowie Ausgleichkammer 36 und 50. Demzufolge bietet die Motorlage­ rung eine ausreichend hohe Dämpfungswirkung mit Bezug auf Schwingungen, die eine relativ niedrige Frequenz und eine relativ große Amplitude haben.

Sind dagegen die Luftkammern 52 über die Luftleitungen 70 und das Umschaltventil 76 mit der Unterdruckquelle 74 verbun­ den, so wird der Druck in jeder Luftkammer 52 unter den At­ mosphärendruck abgesenkt, was zum Ergebnis hat, daß die Mem­ bran 48 zum Durchlaß 66 hin gezogen wird, so daß folglich der Druck in der Ausgleichkammer 50 abgesenkt wird. Unter dieser Bedingung zeigt die Motorlagerung keinen ausreichend hohen Effekt im Dämpfen oder Isolieren der eingetragenen Schwingungsbelastung auf der Grundlage einer Resonanz der durch den Drosselkanal 54 fließenden Fluidmasse, sie bringt jedoch eine ausreichend weiche Federcharakteristik oder -kennlinie hervor, d. h., die dynamische Federkonstante wird verringert, wenn die Luftkammern 52 mit der Unterdruckquelle 74 verbunden sind. Es scheint, daß diese Herabsetzung in der dynamischen Federkonstanten der Motorlagerung durch eine Fluidabsorptionswirkung der Ausgleichkammer 50 und Verminde­ rung im Fluidströmungswiderstand des Drosselkanals 54, die auf die Druckabsenkung in der Ausgleichkammer 50 zurückzufüh­ ren sind, hervorgerufen wird.

Die erfindungsgemäße Motorlagerung ist somit dazu ausgestal­ tet, das Umschaltventil 76 in Abhängigkeit vom Fahr- oder Laufzustand des Fahrzeugs so zu regeln, daß die Motorlagerung unterschiedliche Betriebskennwerte hervorbringt, die für ein wirksames Dämpfen oder Isolieren der eingetragenen Schwingun­ gen geeignet sind. Insbesondere ist die Regulierung des Drucks in den Luftkammern 52 durch das Umschaltventil 76 und die Unterdruckquelle 74 wirksam, um den herkömmlicherweise auf­ tretenden Anstieg in der dynamischen Federkonstanten, wenn die Motorlagerung eine Schwingungsbelastung empfängt, deren Frequenz höher ist als diejenigen Frequenzen der Schwingungen, die auf der Grundlage der Resonanz der durch den Drosselka­ nal 54 fließenden Fluidmasse ausreichend isoliert werden kön­ nen, zu vermeiden. Beispielsweise wird das Umschaltventil 76 in die erste Position geschaltet, um die Luftkammern 52 der Atmosphäre auszusetzen, wenn die Motorlagerung nieder­ frequente Schwingungen empfängt, wie ein Motorrütteln oder -stoßen, und es wird in die zweite Position geschaltet, um die Luftkammern 52 mit der Unterdruckquelle 74 zu verbinden, wenn das Fahrzeug stillsteht und der Motor leerläuft. Durch Regeln des Umschaltventils 76 in der o. a. Weise zeigt die Motorlagerung nicht nur eine hohe Dämpfungs- oder Isolierwir­ kung mit Bezug auf ein Motorrütteln oder -stoßen, sondern auch eine niedrige dynamische Federkonstante, d. h. eine ausge­ zeichnete Isoliercharakteristik mit Bezug auf Leerlaufschwin­ gungen mit höheren Frequenzen.

Trotzdem ist die erfindungsgemäße Motorlagerung von ver­ gleichsweise einfachem Aufbau, da die Druckregeleinrichtun­ gen (64, 66, 68, 70, 72, 74, 76), die den Druck in den Luft­ kammern 52 beeinflussen, um die zwei unterschiedlichen Be­ triebscharakteristika zur Verfügung zu stellen, praktisch außerhalb der Lagerung angeordnet sind, während im Vergleich hierzu die herkömmliche Anordnung zum ausgewählten Öffnen und Schließen des Drosselkanals in den Aufbau der Motorlage­ rung eingegliedert ist. Insofern kann die erfindungsgemäße Motorlagerung relativ klein bemessen und mit verminderten Kosten gefertigt werden, was als wesentliche Vorteile für die Motorlagerung gemäß der Erfindung herauszustellen ist.

Ferner kann die Fluiddichtigkeit zwischen den Luftkammern 52 sowie den Luftleitungen 70 allein durch Verbinden der Anschlußstutzen 68 mit den Gewindebohrungen 64 der Konsole 62 gewährleistet werden, wobei die O-Ringe 72 durch die Außen­ hülse 12 sowie die Anschlußstutzen 68 und zwischen diesen Bauteilen zusammengequetscht werden. Somit sind die Abdicht­ anordnung und -ausbildung für die Anschlußstutzen 68 sowie der Vorgang zum Anbringen dieser Anschlußstutzen 68 äußerst einfach.

Wenngleich die Erfindung anhand ihrer derzeit bevorzugten Ausführungsform mit einem gewissen Grad an Genauigkeit, aber lediglich zu Erläuterungszwecken beschrieben wurde, so ist klar, daß sie nicht auf die Einzelheiten der dargestellten und besprochenen Ausführungsform begrenzt ist.

Die jeweilige Anzahl der Druckaufnahme-, Ausgleich- und Luft­ kammern 36, 50 bzw. 52 ist nicht auf diejenige der erläuter­ ten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Motor­ lagerung zwei oder mehr Druckaufnahmekammern und/oder zwei oder mehr Ausgleichkammern aufweisen. Ferner kann die Motorla­ gerung mit einer einzigen Luftkammer oder drei oder mehr Luft­ kammern unter der Voraussetzung versehen sein, daß jede Luft­ kammer selektiv mit der Atmosphäre einerseits und dem vermin­ derten Druck andererseits zu verbinden ist.

Der Ort der Luftkammern 52 ist nicht auf denjenigen der be­ schriebenen Ausführungsform eingegrenzt. Beispielsweise kann die Ausgleichskammer oder können die Ausgleichskammern zwi­ schen der (den) Membran(en) und der Außenhülse 12 gebildet sein, während die Luftkammer(n) zwischen der Membran oder den Membranen und der Zwischenhülse 16 angeordnet sein kann bzw. können.

Die Konstruktion und Ausgestaltung des Drosselkanals 54 kann in geeigneter Weise entsprechend den geforderten Schwingungs­ dämpfungs oder -isolierkennwerten abgewandelt werden.

Obgleich bei der erläuterten Ausführungsform zur Befestigung der Tragarm bzw. die Konsole 62 vorgesehen ist, kann ein sol­ ches Bauteil entfallen, wobei dann die Luftleitungen 70 un­ mittelbar mit der Außenhülse 12 oder der Zwischenhülse 16 verbunden werden.

Durch die Erfindung wird somit eine elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung offenbart, die eine innere sowie äußere Hülse, einen zwischen diese beiden Hülsen eingesetzten und wenigstens teilweise eine Druckaufnahmekammer begrenzenden elastischen Körper, wobei die Druckaufnahmekammer mit einem Fluid gefüllt ist, so daß ein Druck in der Druckaufnahmekam­ mer sich auf Grund einer elastischen Verformung des elasti­ schen Körpers ändert, eine mit dem Fluid gefüllte Ausgleich­ kammer und einen Drosselkanal, der eine Fluidverbindung zwi­ schen der Druckaufnahme- sowie der Ausgleichkammer herstellt, umfaßt. Zwischen der inneren sowie äußeren Hülse ist ein um­ schlossener Raum derart ausgebildet, daß er in Umfangsrich­ tung von der Druckaufnahmekammer beabstandet ist, und es ist eine flexible Trennwand vorhanden, um den umschlossenen Raum in die Ausgleichkammer sowie eine Luftkammer zu unterteilen, so daß sich die Trennwand elastisch verformen kann, um eine Änderung im Druck in der Ausgleichkammer zu absorbieren. Eine Druckregeleinrichtung ist vorgesehen, um einen Druck in der Luftkammer zu ändern.

Wenngleich die erläuterte Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung als eine Motorlagerung oder -aufhängung bei einem Kraft­ fahrzeug verwendet wird, so ist das Prinzip der Erfindung in gleicher Weise auf irgendwelche andere elastische Lagerun­ gen mit einer Fluidfüllung außer Motorlagerungen anwendbar, z. B. auf eine Lagerung eines Differentialgetriebes sowie eine Aufhängemuffe für Kraftfahrzeuge, und das Prinzip ist auch auf fluidgefüllte Schwingungsdämpfungs-/-isolierelemente, wie zylindrische Dämpfer, die für verschiedene Vorrichtun­ gen, zum Einsatz kommen, oder für andere Ausrüstungsgegen­ stände außer für Fahrzeuge anwendbar.

Es ist klar, daß die offenbarte Erfindung mit verschiedenen weiteren Abwandlungen und Abänderungen, die dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre nahegelegt sein können, ver­ wirklicht werden kann, ohne jedoch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. Elastische Lagerung mit einer Fluidfüllung zur flexiblen Verbindung von zwei Bauteilen, die umfaßt: (a) eine inne­ re sowie äußere Hülse (10, 12), die in einer radialen Richtung voneinander beabstandet sind und an denen je eines der beiden Bauteile befestigt ist, (b) einen zwischen die innere sowie äußere Hülse eingesetzten, diese Hülsen nach­ giebig verbindenden elastischen Körper (14), der wenig­ stens teilweise eine zwischen der inneren sowie äußeren Hülse angeordnete Druckaufnahmekammer (36) begrenzt, wel­ che mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist, so daß ein Druck des Fluids in der Druckaufnahmekammer sich bei Aufbringen einer Schwingungsbelastung zwischen der inneren sowie äußeren Hülse auf Grund einer elastischen Verfor­ mung des elastischen Körpers ändert, und (c) Einrichtun­ gen, die eine mit dem inkompressiblen Fluid gefüllte Aus­ gleichkammer (50) von veränderlichem Volumen sowie einen Drosselkanal (54) für eine Fluidverbindung zwischen der Druckaufnahme- und der Ausgleichkammer, um ein Strömen des Fluids zwischen diesen Kammern zu ermöglichen, ab­ grenzen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwischen der inneren sowie äußeren Hülse (10, 12) mit Abstand von der Druckaufnahmekammer (36) in einer Umfangsrichtung der inneren sowie äußeren Hülse ein um­ schlossener Raum (50, 52) ausgebildet ist,
• - daß eine ein flexibles Teil aufweisende Trennwand (48) den umschlossenen Raum in die Ausgleichkammer (50) mit veränderlichem Volumen und eine Luftkammer (52) unter­ teilt, wobei das flexible Teil der Trennwand die Möglich­ keit zu einer elastischen Verformung hat, um eine Ände­ rung im Druck des Fluids innerhalb der Ausgleichkammer zu absorbieren, und
• - daß Druckregeleinrichtungen (68, 70, 74, 76) zur Ände­ rung eines Drucks in der Luftkammer (52) vorhanden sind.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtungen eine Unterdruckquelle (74), die einen verminderten, gegenüber dem Atmosphärendruck geringeren Druck erzeugt, und ein Umschaltelement (76), das mit der Unterdruckquelle in Verbindung steht sowie zwischen einer ersten Position zur Verbindung der Luftkam­ mer (52) mit einer den Atmosphärendruck aufweisenden Umge­ bung und einer zweiten Position zur Verbindung mit der Quelle von vermindertem Druck umschaltbar ist, umfassen.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Tragarm (62), in welchem die äußere Hülse (12) fest aufgenommen ist, und durch einen mit der Luftkammer (52) in Verbindung stehenden, in der äußeren Hülse ausgebilde­ ten Durchlaß (66), wobei im Tragarm eine Öffnung ausgebil­ det ist, die mit dem Durchlaß in der äußeren Hülse in Ver­ bindung steht, und die Druckregeleinrichtungen eine Luft­ leitung (70) enthalten, welche mit der Öffnung im Tragarm zur Änderung des Drucks in der Luftkammer (52) verbunden ist.

4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung (70) mit der Öffnung im Tragarm (62) über einen in diese eingeschraubten Anschlußstutzen (68) ver­ bunden ist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftkammer (52) aus zwei voneinander unabhängigen Abteilen besteht und die Druckregeleinrich­ tungen (70, 74, 76) mit beiden Abteilen verbunden sind.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drosselkanal (54) von der äußeren Hülse (12) und einem eine Drossel bestimmenden Bauteil (32, 34), das radial einwärts von der äußeren Hülse und in Berührung mit dieser angeordnet ist, begrenzt ist, wobei das eine Drossel bestimmende Bauteil mit der Trennwand (48) der­ art versehen ist, daß diese sich in den umschlossenen Raum (50, 52) erstreckt und mit dem die Drossel bestim­ menden Bauteil zusammen die Luftkammer (52) abgrenzt.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zwischen dem elastischen Körper (14) und der äußeren Hülse (12) angeordnete Zwischenhülse (16), die mit einem vertieften Teil (28) versehen ist, das zusam­ men mit der äußeren Hülse den umschlossenen Raum (50, 52) begrenzt.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vertiefte Teil (28) und die Trennwand (48) zusammen die Ausgleichkammer (50) abgrenzen.