DE4040065A1

DE4040065A1 - Fluidgefuellte elastomere daempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4040065A1
Application number: DE4040065A
Authority: DE
Inventors: Akihiro Mayama; Masaru Takeda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1991-06-20
Anticipated expiration: 2010-12-15
Also published as: FR2656053A1; JPH0385736U; JP2584569Y2; GB9027277D0; DE4040065C2; US5076550A; GB2240606A; GB2240606B

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einem Fluid gefüllte ela stomere Dämpfungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, die insbesondere als Lagerung einer An triebseinheit an einem Fahrzeugkörper oder ähnlichem ver wendet wird.

Eine herkömmliche Lagerung einer Antriebseinheit, wie sie beispielsweise aus JP 62-91 037-A bekannt ist, umfaßt zwei Fluidkammern, eine Durchlaßöffnung zur Verbindung der Fluidkammern, eine Trennwand, die eine der Fluidkammern teilweise definiert, und einen Trennwand-Dämpfungsmecha nismus, der wahlweise die Bewegung der Trennwand ein schränken oder freigeben kann, um dadurch für die Lage rung der Antriebseinheit zwei verschiedene Resonanzfre quenzen oder Betriebscharakteristiken zu schaffen. In diesem Beispiel besitzt die Lagerung der Antriebseinheit ein Dämpfungs- oder Schwingungssystem, dessen Masse und dessen "Federkonstante" (Elastizität) durch das Fluid in der Durchlaßöffnung bzw. durch die elastischen Wände der Fluidkammern, d. h. durch die Elastizität bezüglich der Expansion und Kontraktion der Fluidkammern, bestimmt wird. Die Resonanzfrequenz kann dadurch verändert werden, daß die Masse und/oder die Elastizität variiert werden. Im Falle der oben genannten herkömmlichen Lagerung werden die verschiedenen Resonanzfrequenzen oder Betriebscharak teristiken durch eine Veränderung der Elastizität bezüg lich der Expansion und der Kontraktion der Fluidkammern erzielt.

Ein Problem der herkömmlichen Lagerung einer Antriebsein heit liegt darin, daß die Trennwand im Zustand einge schränkter Bewegung dazu neigt, sich entsprechend einer Druckänderung in der zugehörigen Fluidkammer zu bewegen, wodurch es unmöglich ist, eine erwünschte Dämpfungswir kung in diesem Zustand eingeschränkter Bewegung der Trennwand zu erzielen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte fluidgefüllte elastomere Dämpfungs vorrichtung zu schaffen, die verschiedene Arten von Vi brationen sicher und wirksam dämpfen kann, die eine er wünschte Dämpfung auch dann sicherstellt, wenn die eine Arbeitskammer umschließende Trennwand in ihrer Bewegung eingeschränkt ist, und die als Lagerung einer An triebseinheit für ein Kraftfahrzeug oder ähnliches ver wendet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Dämpfungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus führungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläu tert; es zeigen:

Fig. 1A einen Schnitt einer mit einem Fluid gefüllten elastomeren Dämpfungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Trennwand sich frei bewegen kann;

Fig. 1B einen Schnitt entlang der Linie 1B-1B in Fig. 1A;

Fig. 1C einen Schnitt entlang der Linie 1C-1C in Fig. 1A;

Fig. 2 einen Schnitt, ähnlich dem von Fig. 1A, wobei die Trennwand in ihrer Bewegung eingeschränkt ist;

Fig. 3 einen Graph einer "dynamische Elastizitäts konstante gegen Vibrationsfrequenz"-Kennlinie und einer "Verlustfaktor gegen Vibrati onsfrequenz"-Kennlinie der elastomeren Dämp fungsvorrichtung in Fig. 1A;

Fig. 4 eine Abwandlung einer elastomeren Dämpfungs vorrichtung von Fig. 1A in einem Zustand, in dem ihre Trennwand in der Bewegung nicht ein geschränkt ist;

Fig. 5 eine Ansicht, ähnlich der von Fig. 4, wobei die Trennwand in ihrer Bewegung eingeschränkt ist;

Fig. 6 einen Schnitt einer mit einem Fluid gefüllten elastomeren Dämpfungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 7 einen Graph einer "dynamische Elastizitäts konstante gegen Vibrationsfrequenz"-Kennlinie und einer "Verlustfaktor gegen Vibrationsfre quenz"-Kennlinie der elastomeren Dämpfungs vorrichtung von Fig. 5, wobei die Trennwand in ihrer Bewegung eingeschränkt ist; und

Fig. 8 einen Graph einer "dynamische Elastizitäts konstante gegen Vibrationsfrequenz"-Kennlinie und einer "Verlustfaktor gegen Vibrationsfre quenz"-Kennlinie der elastomeren Dämpfungs vorrichtung von Fig. 6, wobei die Trennwand frei beweglich ist.

In den Fig. 1A-1C, 2 und 3 wird eine fluidgefüllte ela stomere Dämpfungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung im allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet und umfaßt konzentri sche, starre innere und äußere Buchsen 12, 14 und ein elastomer oder elastisch verformbares Bauteil 16, das sich zwischen der inneren und der äußeren Buchse 12 bzw. 14 befindet und mittels einer Vulkanisierungsverbindung an diesen befestigt ist.

Das elastisch verformbare Bauteil 16 begrenzt mit seiner einen Seite, in der Zeichnung mit der oberen Seite, eine mit Hydraulikflüssigkeit "L" gefüllte erste Arbeitskammer 18 und mit seiner anderen Seite, in der Zeichnung mit der unteren Seite, eine zweite mit Hydraulikflüssigkeit "L" gefüllte Arbeitskammer 20.

Ein starres Ringbauteil 22 mit einem U-förmigen Quer schnitt ist zwischen der äußeren Buchse 14 und dem ela stisch verformbaren Bauteil 16 so eingesetzt, daß es eine bogenförmige Durchlaßöffnung oder einen eingeschränkten Fluiddurchlaß 24 entlang der Innenseite der äußeren Buchse 14 festlegt, um eine Verbindung zwischen der er sten und der zweiten Arbeitskammer zu schaffen.

Die äußere Buchse 14 ist in ein hohles, im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 26, das an seiner Außenseite eine ebene Auflagefläche 26a besitzt, eingepaßt. Am Gehäuse 26 ist eine kreisförmige Trennwand 28 angebracht und dient als Wand, die die erste Arbeitskammer 18 abschließt. Ge nauer ist die Trennwand 28 an ihrem äußeren Rand dicht mit der Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 verbunden, um dazwischen eine Ausgleichskammer 30 zu definieren, die mit der ersten Arbeitskammer 18 über eine Durchlaßöffnung 32, die sich radial entlang des Gehäuses 26 und der äuße ren Buchse 14 erstreckt, in Verbindung steht. Die Trenn wand 28 besitzt einen dickwandigen Mittel- oder Sperrbe reich 28a, der so auf der Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 aufliegen kann, daß dadurch die Durchlaßöffnung 32 dicht verschlossen wird. In diesem Beispiel kann der Sperrbereich 28a der Trennwand 28 die Durchlaßöffnung 32 fest verschließen, da er zwischen der Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 und dem Preßblech 36 eingespannt ist und außerdem der Sperrbereich 28a der Trennwand 28 im wesent lichen an seiner gesamten Außenseite vom Preßblech 36 un terstützt wird.

Ein Trennwand-Dämpfungsmechanismus 34 ist vorgesehen, um den Sperrbereich 28a der Trennwand 28 gegen die Auflage fläche 26a des Gehäuses 26 zu pressen und dadurch die Be wegung der Trennwand 28 einzuschränken. Der Trennwand- Dämpfungsmechanismus 34 umfaßt das außerhalb der Trenn wand angebrachte kreisförmige Preßblech 36 mit einer mit tigen Öffnung 36a, ein Bauteil 38 zur Erzeugung der Sperrkraft, das zwischen dem Preßblech 36 und dem Gehäuse 26 angebracht ist, um das Preßblech 36 und damit die Trennwand 28 auf die Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 zu pressen, einen Spulenhalter 40, der außerhalb des Preß bleches 36 am Gehäuse 26 mittels Schrauben 41 angebracht ist, eine auf dem Spulenhalter 40 angebrachte Zylinder spule 42, die im angeregten Zustand das Preßblech 36 an zieht, indem sie die vom Sperrkrafterzeugungsbauteil auf gebrachte Sperrkraft überwindet, und eine Zylinderspulen schaltung 44 zur Steuerung der Zylinderspule 42 in der Weise, daß diese beim Anhalten des Fahrzeuges angeregt und während der Fahrt nicht mit Energie versorgt wird.

Genauer besitzt das Sperrkrafterzeugungsbauteil 38 die Gestalt eines elastisch verformbaren im wesentlichen zy lindrischen Elementes, das an einem axialen Ende am äuße ren Umfang des Preßbleches 36 und am anderen Ende an ei nem Bereich des Gehäuses 26 in der Umgebung der Auflage fläche 26a sicher befestigt ist. Das zylindrische Bauteil 38 ist in einem gespannten Zustand montiert, so daß es stets dazu neigt, in axialer Richtung zu kontrahieren und somit bei abgeschalteter Zylinderspule 42 den Sperrbe reich 28a der Trennwand 28 über das Preßblech 36 gegen die Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 zu pressen. Das Preßblech 36 hat die Gestalt eines flachen Tellers mit einem äußeren, flachen, ringförmigen Flanschbereich und einem Mittelstück, das in Richtung des Sperrbereiches 28a der Trennwand 28 ausgebaucht ist. Die mittige Öffnung 36a des Preßbleches 36 dient als Entlüftungskappe zur Entlüf tung einer durch die Trennwand 28, das Sperrkrafterzeu gungsbauteil 38 und das Preßblech 36 festgelegten Kammer.

Durch die oben beschriebene Konstruktion werden zwei Schwingungssysteme für die elastomere Dämpfungsvorrich tung 10 geschaffen. Ein erstes Schwingungssystem wird durch die erste Arbeitskammer 18, die Ausgleichskammer 30 und die Durchlaßöffnung 32 gebildet. D. h., daß die Masse und die "Federkonstante" des ersten Schwingungssystems durch das Fluid in der Durchlaßöffnung 32 und in den die erste Arbeitskammer 18 und die Ausgleichskammer 30 defi nierenden elastischen Wänden, d. h. durch die Elastizität bezüglich Expansion und Kontraktion der ersten Arbeits kammer 18 bzw. der Ausgleichskammer 30, festgelegt sind. Die Durchlaßöffnung 32 ist kürzer als der eingeschränkte Fluiddurchlaß 24 und dient als eine enge Öffnung oder einschränkende Durchlaßöffnung, wenn die Trennwand 28 be wegt wird. In dieser Ausführungsform besitzt das erste Schwingungssystem eine Resonanzfrequenz f_F zwischen 30 Hz und 40 Hz, um wirkungsvoll Leerlaufvibration zu dämpfen. In diesem Zusammenhang wird die dynamische Elastizitäts konstante des ersten Schwingungssystems, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, so angepaßt, daß sie auf einen Mini malwert reduziert wird, wenn die elastomere Dämpfungsvor richtung 10 eine Leerlaufvibration dämpfen muß, die klei ner als die Resonanzfrequenz f_F ist. Das erste Schwin gungssystem beginnt zu arbeiten, wenn die Trennwand 28 sich wie in Fig. 1A gezeigt frei bewegen kann.

Ein zweites Schwingungssystem ist aus der ersten und der zweiten Arbeitskammer 18 bzw. 20 und aus dem einge schränkten Fluiddurchlaß 24 zusammengesetzt, wenn die Trennwand 28 wie in Fig. 2 gezeigt in ihrer Bewegung ein geschränkt ist. Damit wird die Masse und Elastizität des zweiten Schwingungssystems durch das Fluid innerhalb des eingeschränkten Fluiddurchlasses 24 und innerhalb der die erste und die zweite Arbeitskammer 18 bzw. 20 festlegen den elastischen Wände, d. h. durch die Elastizität bezüg lich Expansion und Kontraktion der ersten bzw. der zwei ten Arbeitskammer 18 bzw. 20, festgelegt. In dieser Aus führungsform besitzt das zweite Schwingungssystem eine Resonanzfrequenz f_R von ungefähr 10 Hz zur wirkungsvollen Dämpfung von Motorschütteln. In diesem Zusammenhang be wirkt der eingeschränkte Fluiddurchlaß 24 einen Strö mungswiderstand- oder Verlustfaktor, wie er durch die punktierte Linie des Diagramms in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die elastomere Dämpfungseinheit 10 einer Vibration von ungefähr 10 Hz ausgesetzt wird. Das zweite Schwin gungssystem wird dann aktiviert, wenn die Trennwand 28 wie in Fig. 2 gezeigt in ihrer Bewegung eingeschränkt ist.

Die elastomere Dämpfungsvorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

(a) Bei Fahrzeugstillstand:

Während das Fahrzeug stillsteht, wird die Zylinderspule 42 von der Zylinderspulenschaltung 44 angeregt, so daß das Preßblech 36 elektromagnetisch angezogen wird und da durch die Trennwand 28 wie in Fig. 1A gezeigt in ihrer Bewegung frei ist.

Wenn das Fahrzeug stillsteht und der Motor im Leerlauf betrieben wird, wird die elastomere Dämpfungseinheit 10 einer Leerlaufvibration von 30 Hz oder weniger ausge setzt. In diesem Fall wird die elastomere Dämpfungsvor richtung 10 bei einer Frequenz f_F zwischen 30 Hz und 40 Hz in Resonanz versetzt, da die Trennwand 28 frei beweg lich oder von der Einspannung durch das Preßblech 36 be freit ist. Ihre dynamische Elastizitätskonstanten-Kennli nie ist als durchgehende Linie im Diagramm von Fig. 3 ge zeigt. Dadurch wird die Motor-Leerlaufvibration der Fre quenz von 30 Hz oder darunter hauptsächlich durch die elastische Verformung der ersten Arbeitksammer 18 und der Ausgleichskammer 30, aber auch durch die Auswirkung des Strömungswiderstandes, der durch die Durchlaßöffnung 32 verursacht wird, wirkungsvoll reduziert. In diesem Bei spiel wird ein Strömungswiderstand- oder Verlustfaktor, wie er durch die durchgehende Linie im Diagramm von Fig. 3 gezeigt ist, von der Durchlaßöffnung 32 verursacht.

(b) Während der Fahrt des Fahrzeuges:

Während der Fahrt des Fahrzeuges wird die Zylinderspule 42 von der Zylinderspulenschaltung 44 nicht mit Energie versorgt, so daß das Preßblech 36 den Sperrbereich 28a der Trennwand 28 unter der Vorspannung des Sperrkrafter zeugungsbauteils 38 gegen die Auflagefläche 26a des Ge häuses 26 drücken kann. Dadurch wird die Durchlaßöffnung 32 blockiert oder dicht verschlossen, d. h. die Trennwand 28 wird durch das Preßblech 36 in ihrer Bewegung einge schränkt.

Während der Fahrt des Fahrzeuges wird die elastomere Dämpfungsvorrichtung einem Motorschütteln mit einer Fre quenz von ungefähr 10 Hz ausgesetzt. Da die Trennwand 28 in ihrer Bewegung eingeschränkt ist, beträgt in diesem Fall die Resonanzfrequenz f_R der elastomeren Dämpfungs einheit 10 ungefähr 10 Hz. Ein Motorschütteln mit einer Frequenz von ungefähr 10 Hz läßt das Fluid innerhalb des eingeschränkten Fluiddurchlasses 24 intensiv vor und zu rück oder hin und her fließen, wie durch den Pfeil in Fig. 1A und 2 gezeigt ist. Das Schütteln wird hauptsäch lich durch die Wirkung des durch den eingeschränkten Fluiddurchlaß 24 erzeugten Strömungswiderstandes oder Verlustfaktors, aber auch durch die Wirkung der elasti schen Verformung der ersten und der zweiten Arbeitskammer 18 bzw. 20 gedämpft oder unterdrückt. In diesem Fall be sitzt die elastomere Dämpfungsvorrichtung 10 eine dynami sche Federkonstantenkennlinie, wie sie durch die punk tierte Linie in Fig. 3 gezeigt ist.

Aus den vorausgehenden Erläuterungen wird deutlich, daß die fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung 10 wirksam und nachweisbar sowohl Motor-Leerlaufvibrationen als auch ein Motorschütteln dämpfen kann, indem sie wahl weise die Bewegung der Trennwand 28 einschränkt oder freigibt.

Außerdem wird deutlich, daß die Trennwand 28, wenn sie mittels des Preßbleches 36 gegen die Auflagefläche 26a des Gehäuses 26 gepreßt wird, nachweisbar in der Bewegung eingeschränkt wird, selbst bei einer Druckänderung in den Arbeitskammern 18 bzw. 20, wodurch eine erwünschte Dämp fung bei in ihrer Bewegung eingeschränkter Trennwand 28 sichergestellt wird.

Außerdem wird deutlich, daß es möglich ist, den Energie verbrauch zu senken oder Energie einzusparen, da die Trennwand 28 so ausgebildet ist, daß sie in ihrer Bewe gung eingeschränkt ist, wenn die Zylinderspule 42 während der Fahrt des Fahrzeuges, die länger als der Fahr zeugstillstand dauert, nicht mit Energie versorgt wird, wobei die Fähigkeit, das Motorschütteln zu dämpfen, selbst dann erhalten bleibt, wenn die Zylinderspulen schaltung 44 aufgrund eines Durchbrennens oder derglei chen eine Fehlfunktion aufweist.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Abwandlung der Ausführungs form von Fig. 1A-1C und 2-3 gezeigt. In den Fig. 4 und 5 werden die zu den Fig. 1A-1C und 2-3 ähnlichen oder entsprechenden Bauteile und Bereiche durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Diese Abwandlung unter scheidet sich von der in Fig. 1A-1C und 2-3 gezeigten dadurch, daß die Zylinderspule 42′ außerhalb des Spulen halters 40′ angebracht ist. An dem Preßblech 36 ist ein zapfenähnliches Bauteil 46 angebracht, das durch den Spu lenhalter 40′ reicht und ein flanschartiges äußeres Ende besitzt, so daß das zapfenähnliche Bauteil 46 bei ange regter Spule 42′ angezogen und die Vorspannung des Sperr krafterzeugungsbauteils 38 überwunden wird. Dadurch wird die Trennwand 28, wie in Fig. 4 gezeigt, in ihrer Bewe gung nicht eingeschränkt. Wenn die Zylinderspule 42′ nicht mehr mit Energie versorgt wird, kann das Preßblech 36 den Sperrbereich 28a der Trennwand 28 unter der Vor spannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils gegen die Auf lagefläche 26a des Gehäuses 26 pressen und somit die Trennwand 28, wie in Fig. 4 gezeigt, in ihrer Bewegung einschränken. Mit Ausnahme der oben genannten Besonder heiten entspricht diese Abwandlung im wesentlichen der Ausführungsform von Fig. 1A-1C und 2-3 und hat im we sentlichen dieselben Auswirkungen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 wird nun eine fluidgefüllte elastomere Dämpfungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung er läutert. Im allgemeinen wird die fluidgefüllte elastomere Dämpfungseinheit mit dem Bezugszeichen 110 gekennzeichnet und umfaßt eine feste innere und eine feste äußere Buchse 112 bzw. 114 und ein elastomer oder elastisch verformba res Bauteil 116, das sich zwischen der inneren und der äußeren Buchse 112 bzw. 114 befindet und an diesen mit tels einer Vulkanisierungsverbindung befestigt ist.

Das elastisch verformbare Bauteil 116 definiert an seiner einen Seite, d. h. in den Zeichnungen an seiner oberen Seite, eine mit einem Fluid "L" gefüllte Arbeitskammer 118 und an seiner anderen Seite, d. h. in den Zeichnungen an seiner unteren Seite, zweite und dritte mit dem Hydraulikfluid "L" gefüllte Arbeitskammern 120, 122.

Das elastisch verformbare Element 116 wirkt mit der äuße ren Buchse 114 so zusammen, daß dazwischen erste und zweite Öffnungen oder beschränkte Fluiddurchlässe 124, 126 festgelegt werden, die sich bogenförmig entlang des inneren Umfanges der äußeren Buchse 114 erstrecken und eine Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Ar beitskammer 118 und 120 bzw. zwischen der ersten und der dritten Arbeitskammer 118 und 122 schaffen. Hierbei be sitzt das elastisch verformbare Element 116 eine enge Öffnung 116a, die sich entlang der zweiten und dritten Arbeitskammer 120 bzw. 122 erstreckt und auf diese Weise eine Art Trennwand 116b bildet, welche die zweite und dritte Arbeitskammer 120 und 122 definiert.

Die äußere Buchse 114 umfaßt eine Ausgleichsöffnung 132, die mit der ersten Arbeitskammer 118 in Verbindung steht, und in einem Bereich des äußeren Umfangs um die Aus gleichsöffnung 132 eine ebene Auflagefläche 114a. Eine Trennwand 128 ist an ihrem äußeren Umfang dicht mit der Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 verbunden, um die Ausgleichsöffnung 132 dicht zu schließen und dadurch eine die erste Arbeitskammer 118 abschließende Wand dar zustellen. Die Trennwand 128 besitzt einen mittig dick wandigen Bereich oder Sperrbereich 128a, der auf die Auf lagefläche 114a der äußeren Buchse 114 gepreßt werden kann.

Ein Trennwand-Dämpfungsmechanismus 134 ist dafür vorgese hen, den Sperrbereich 128a der Trennwand 128 gegen die Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 zu pressen und dadurch die Bewegung der Trennwand 128 einzuschränken. Der Trennwand-Dämpfungsmechanismus 134 umfaßt ein kreis förmiges, außerhalb der Trennwand 128 angeordnetes Preß blech 136, eine am äußeren Umfang des Preßbleches 136 be festigte flexible Auflage 137 zur elastischen Unterstüt zung derselben auf der äußeren Buchse 114, einen außer halb der Trennwand 128 angeordneten und mit Bolzen 141 an der äußeren Buchse 114 befestigten Spulenhalter 140, ein zwischen dem Spulenhalter 140 und dem Preßblech 136 ange brachtes Sperrkrafterzeugungsbauteil 138 in Gestalt einer Schraubenfeder, das die Aufgabe besitzt, das Preßblech 136 und die Trennwand 128 gegen die Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 zu drücken, eine im Spulenhalter 140 befestigte Zylinderspule 142, die im angeregten Zu stand das Preßblech 136 anzieht, wodurch die vom Sperr krafterzeugungsbauteil 138 erzeugte Kraft überwunden wird, und eine Zylinderspulenschaltung 144 zum Betrieb der Zylinderspule 142 in der Art, daß die normalerweise nicht mit Energie versorgte Zylinderspule 142 bei einer bestimmten Drehzahl des Motors oder bei einem bestimmten Fahrzustand des Fahrzeuges, bei dem die elastomere Dämp fungseinheit 110 einer Vibration von vergleichsweise ho her Frequenz ausgesetzt ist und ein Brummgeräusch verur sacht, angeregt wird. Wenn sie mittels des Preßbleches 136 gegen die Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 gepreßt wird, ist sichergestellt, daß die Trennwand 128 nicht bewegt werden kann, ohne daß sie von einer Druckän derung in der ersten Arbeitskammer 118 beeinflußt wird, da der Sperrbereich 128a der Trennwand 128 fest zwischen der Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 und dem Preßblech 136 eingeklemmt ist, während sie gleichzeitig an ihrer im wesentlichen gesamten Außenseite vom Preß blech 136 unterstützt wird. Das Sperrkrafterzeugungsbau teil 138 hat die Gestalt einer Schraubenfeder und wird in vorgespanntem Zustand montiert, so daß es stets dazu neigt, sich axial auszudehnen.

Unter der Annamhme, daß in der oben beschriebenen elasto meren Dämpfungsvorrichtung 110 das Fluid in den einge schränkten Fluiddurchlässen 124, 126 eine Masse M eines Dämpfungs- oder Schwingungsungssystems darstellt und daß die die Arbeitskammern 118, 120 und 122 definierenden elastischen Wände, d. h. die Elastizität bezüglich Expan sion und Kontraktion der Arbeitskammern 118, 120 und 122, eine Elastizität des Schwingungssystems mit der Federkon stanten K ausmachen, bestimmt sich die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems zu:

Wenn die Trennwand 128 in ihrer Bewegung eingeschränkt ist, kann die elastomere Dämpfungsvorrichtung zwei Schwingungssysteme unterschiedlicher Resonanzfrequenzen haben. D. h., daß ein erstes Schwingungssystem durch die erste und die zweite Arbeitskammer 118 bzw. 120 und den ersten eingeschränkten Fluiddurchlaß 124 gebildet wird. Ein zweites Schwingungssystem wird durch die erste und dritte Arbeitskammer 118 bzw. 122 und den zweiten einge schränkten Fluiddurchlaß 126 gebildet. Da der erste ein geschränkte Fluiddurchlaß 124 kürzer als der zweite ein geschränkte Fluiddurchlaß 126 ist, wird die Masse M des ersten Schwingungssystems in diesem Beispiel kleiner, wo durch das erste Schwingungssystem eine höhere Resonanz frequenz hat. In dieser Ausführungsform besitzt das erste Schwingungssystem eine Resonanzfrequenz f_R1 zwischen 30 Hz und 40 Hz, um die Leerlaufvibration des Motors wirksam zu dämpfen. Hierbei ist die dynamische Elastizitätskon stante des ersten Schwingungssystems, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, so angepaßt, daß sie minimal wird, wenn die elastomere Dämpfungseinheit 110 einer Motor-Leerlaufvi bration ausgesetzt wird, deren Frequenz kleiner als die Resonanzfrequenz f_R1 ist.

Da der zweite eingeschränkte Fluiddurchlaß 126 länger als der erste ist, wird andererseits die Masse M des zweiten Schwingungssystems größer, wodurch das zweite Schwin gungssystem eine niedrigere Resonanzfrequenz besitzt. In dieser Ausführungsform, beträgt die Resonanzfrequenz f_R2 des zweiten Schwingungssystems ungefähr 10 Hz, um ein Mo torschütteln wirksam zu dämpfen. Dabei wird die elasto mere Dämpfungsvorrichtung 110 so angepaßt, daß die Ver lustfaktor-Kennlinie derjenigen in Fig. 7 entspricht, wenn die Vorrichtung einem Motorschütteln von ungefähr 10 Hz ausgesetzt wird.

Wenn sich die Trennwand 128 frei bewegen kann, stellt sich die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 so ein, daß sie bei einer Frequenz f_F von ungefähr 200 Hz in Resonanz tritt und eine Kennlinie der dynamischen Elastizitätskon stante besitzt, wie sie durch die durchgehende Linie in Fig. 8 dargestellt ist. Das bedeutet, daß die erste Ar beitskammer 118 aufgrund einer Vibration von sehr hoher Frequenz elastischer verformbar wird und ein dumpfes Ge räusch wirksam dämpft oder abschwächt.

Die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 arbeitet auf fol gende Weise:

(a) Während normaler Fahrt:

Während das Fahrzeug stillsteht oder normal fährt, wird die Zylinderspule 142 von der Zylinderspulenschaltung 144 nicht mit Energie versorgt, so daß das Preßblech 136 und dadurch der Sperrbereich 128a der Trennwand 128 unter der Vorspannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils 138 gegen die Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 gepreßt werden, wodurch die Trennwand 128 in ihrer Bewegung ein geschränkt wird.

Die elastomere Dämpfungseinheit 110 ist unter diesen Be dingungen und einem im Leerlauf betriebenem Motor einer Motor-Leerlaufvibration von 30 Hz oder weniger ausge setzt. In diesem Fall tritt die elastomere Dämpfungsein heit 110 bei einer Frequenz f_R1 zwischen 30 Hz und 40 Hz in Resonanz und weist die in Fig. 7 gezeigte dynamische Elastizitätskonstantenkennlinie auf. Somit wird eine Mo tor-Leerlaufvibration der Frequenz von 30 Hz oder weniger hauptsächlich durch die elastische Verformung der ersten und der zweiten Arbeitskammer 118 bzw. 120 wirksam redu ziert.

Die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 dieser Erfindung ist demnach in der Lage, eine Motor-Leerlaufvibration mit einer Frequenz von 30 Hz oder tiefer durch Reduktion der dynamischen Elastizitätskonstante wirksam zu dämpfen.

Außerdem wird die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 während der Fahrt des Fahrzeuges einem Motorschütteln mit einer Frequenz von ungefähr 10 Hz ausgesetzt. Da die ela stomere Dämpfungsvorrichtung 110 in diesem Fall bei einer Frequenz f_R2 von ungefähr 10 Hz in Resonanz tritt, fließt das Fluid innerhalb des zweiten Fluiddurchlasses 126 durch den zweiten Fluiddurchlaß 126 intensiv vor und zu rück oder hin und her, wie durch den Pfeil in Fig. 6 ge zeigt, wobei die Dämpfungswirkung für das Motorschütteln hauptsächlich durch den Strömungswiderstand oder Verlust faktor bestimmt wird, der von dem zweiten Fluiddurchlaß 126 hervorgerufen wird.

Die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 ist somit in der Lage, ein Motorschütteln mit einer Frequenz von ungefähr 10 Hz im wesentlichen aufgrund des von dem Fluiddurchlaß 126 erzeugten Strömungswiderstandes oder Verlustfaktors zu dämpfen.

(b) Während besonderer Fahrzustände des Fahrzeugs:

Bei bestimmten Drehzahlen des Motors oder in bestimmten Fahrzuständen, bei denen die elastomere Dämpfungsvorrich tung 110 einer Vibration eines bestimmten hohen Frequenz bereiches ausgesetzt ist, der ein dumpfes Geräusch verur sacht, wird die Zylinderspule 142 mittels der Zylinder spulenschaltung 144 angeregt. Somit kann das Preßblech 136 von der Zylinderspule 142 elektromagnetisch angezogen werden, so daß die Trennwand 128 in ihrer Bewegung nicht eingeschränkt wird.

Während dieses bestimmten Fahrzustandes ist die elasto mere Dämpfungsvorrichtung 110 einer Vibration von unge fähr 140 Hz ausgesetzt. Da in diesem Fall die Trennwand 128 frei beweglich ist und die elastomere Dämpfungsvor richtung 110 eine dynamische Elastizitätskonstante, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, annimmt, wird eine Vibration mit einer Frequenz von ungefähr 140 Hz, also ein dumpfer Ton, im wesentlichen durch die Wirkung der elastischen Verformung der ersten Arbeitskammer 118, also der Trenn wand 128, wirksam gedämpft.

Aus den vorausgehenden Ausführungen wird deutlich, daß die elastomere Dämpfungsvorrichtung 110 entsprechend ei ner anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl eine Motor-Leerlaufvibration als auch ein Motor schütteln wirksam dämpfen kann, wenn die Trennwand 128 in ihrer Bewegung eingeschränkt ist.

Da die Trennwand 128 so gestaltet ist, daß sie mit ihrem Sperrbereich 128a fest gegen die Auflagefläche 114a der äußeren Buchse 114 gepreßt werden kann, ist es außerdem einsichtig, daß sichergestellt ist, daß sie sich nicht bewegen kann und auch nicht von Druckänderungen in der Arbeitskammer 118 beeinflußt wird. Falls erforderlich, wird dadurch die Bewegung der Trennwand 128 in hohem Maß eingeschränkt und damit eine wirksame Dämpfung der Vibra tion möglich.

Außerdem wird deutlich, daß die elastomere Dämpfungsvor richtung 110 ein dumpfes Geräusch dämpfen kann, wenn die Trennwand 128 in ihrer Bewegung frei ist.

Ferner wird deutlich, daß es möglich ist, den Energiever brauch zu reduzieren und zugleich die Möglichkeit beste hen zu lassen, eine Motor-Leerlaufvibration und ein Mo torschütteln selbst dann zu dämpfen, wenn in der Zylin derspulenschaltung 144 eine Fehlfunktion aufgrund von ei nes Durchbrennens oder dergleichen auftritt, da die Trenn wand 128 in ihrer Bewegung eingeschränkt ist, wenn die Zylinderspule 142 während des normalen Fahrzustandes, der länger als ein bestimmter Fahrzustand dauert, nicht mit Energie versorgt wird.

Obwohl die elastomere Dämpfungsvorrichtung in der be schriebenen und gezeigten Form eine innere und eine äu ßere Buchse umfaßt, stellt dieser Umstand keine Beschrän kung dar, vielmehr können die Buchsen auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein.

Claims

1. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung, mit
festen inneren und äußeren Gehäuseelementen (12, 14; 112, 114), zwischen denen sich ein Freiraum befindet;
einem elastisch verformbaren Hauptelement (16; 116), das sich innerhalb des Freiraumes befindet und das innere und das äußere Gehäuseelement (12, 14; 112, 114) verbindet, so daß der Freiraum in eine Mehrzahl von Ni schen unterteilt wird;
einer ersten und einer zweiten Arbeitskammer (18, 20; 118, 120), die in den Nischen zwischen dem elastisch verformbaren Hauptelement (16; 116) und dem äußeren Ge häuseelement (14; 114) eingeschlossen sind, wobei die er ste und die zweite Arbeitskammer (18, 20; 112, 114) je weils ein Fluid enthalten;
einem eingeschränkten Fluiddurchlaß (24; 124) zwischen dem äußeren Gehäuseelement (14; 114) und dem elastisch verformbaren Element (16; 116) zur Schaffung einer Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Ar beitskammer (18, 20; 118; 120);
einer Trennwand (28; 128), die an ihrem äußeren Umfang dicht schließend an dem äußeren Gehäuseelement (14; 114) angebracht ist und als Wand die erste Arbeits kammer (18; 118) abschließt; und
Trennwand-Dämpfungsmitteln (34; 134), die wahl weise die Bewegung der Trennwand (28; 128) einschränken oder freigeben können, wodurch eine Betriebskennlinie der Vorrichtung verändert wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
das äußere Gehäuseelement (14; 114) eine Ausgleichsöffnung (32; 132) besitzt, von der ein Ende mit der ersten Arbeitskammer (18; 118) und das andere Ende mit der Trennwand (28; 128) verbunden ist, wobei das äu ßere Gehäuseelement (14; 114) außerdem eine Auflagefläche (26a) besitzt, die das andere Ende der Ausgleichsöffnung (32; 132) umgibt; und
die Trennwand-Dämpfungsmittel (34; 134) ein Preß blech (36; 136) umfassen, das in bezug auf die Ausgleich söffnung (32; 132) jenseits der Trennwand (28; 128) ange bracht ist, um die Trennwand (28; 128) gegen die Auflage fläche (26a) des äußeren Gehäuseelementes (26, 126) zu drücken und dadurch die Bewegung der Trennwand (28; 128) einzuschränken.

2. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (28) einen Sperrbereich (28a) in Form eines dickwandigen Bereiches besitzt, wobei dieser Sperrbereich (28a) zwi schen der Auflagefläche (26a) des äußeren Gehäuseelemen tes (14, 26) und dem Preßblech (36) eingeklemmt wird, wenn die Trennwand (28) mittels des Preßbleches (36) ge gen die Auflagefläche (26a) des äußeren Gehäuseelementes (26) gedrückt wird.

3. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrbe reich (28a) der Trennwand (28) im wesentlichen an seinem gesamten äußeren Bereich durch das Preßblech (36) unter stützt wird.

4. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aus gleichskammer (30) zwischen der Trennwand (28) und der Auflagefläche (26a) vorgesehen ist, die über die Aus gleichsöffnung (32) mit der ersten Arbeitskammer (18) in Verbindung steht.

5. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn wand-Dämpfungsmittel (34) ein Sperrkrafterzeugungsbauteil (38) umfassen, das zwischen dem Preßblech (36) und einem äußeren Umfangsbereich des äußeren Gehäuseelementes (26) um die Auflagefläche (26a) angebracht ist, um das Preß blech (36) zusammen mit der Trennwand (28) gegen die Auf lagefläche (26a) des äußeren Gehäuseelementes (26) zu drücken.

6. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperr krafterzeugungsbauteil (38) die Form eines im wesentli chen zylindrischen flexiblen Elementes besitzt, das mit einem axialen Ende an den Umfangsbereich des äußeren Ge häuseelementes (26) um die Auflagefläche (26a) und mit dem anderen axialen Ende an das Preßblech (36) an schließt, wobei das Sperrkrafterzeugungsbauteil (38) un ter Spannung montiert wird, so daß es stets dazu neigt, sich axial zusammenzuziehen.

7. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn wand-Dämpfungsmittel (34) weiterhin einen Spulenhalter (140), der sich außerhalb des Preßbleches (36) befindet und an dem äußeren Gehäuseelement (26) befestigt ist, eine auf diesem Spulenhalter (140) montierte Zylinder spule (42) und eine Zylinderspulenschaltung (44) zum Be trieb der Zylinderspule (42) umfassen, wobei der Betrieb so erfolgt, daß entweder die Zylinderspule (42) angeregt wird, um das Preßblech (36) gegen die Vorspannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils (38) anzuziehen, um dadurch die Trennwand (28) frei beweglich zu machen, oder daß die Zylinderspule (42) nicht mit Energie versorgt wird, damit das Preßblech (36) den Sperrbereich (28a) der Trennwand (28) gegen die Auflagefläche (26a) des äußeren Gehäusee lementes (26) drücken kann und die Trennwand (28) in ih rer Bewegung beschränkt wird.

8. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwin gungssystem, dessen Masse und Elastizität jeweils durch das Fluid innerhalb des beschränkten Durchflusses (24) bzw. durch die Flexibilität bezüglich Expansion und Kon traktion der Arbeitskammern (18, 20) festgelegt sind, eine Resonanzfrequenz zwischen ungefähr 30 Hz und 40 Hz besitzt, wenn die Trennwand (28) frei beweglich ist, und eine Frequenz von ungefähr 10 Hz besitzt, wenn die Trenn wand (28) in ihrer Bewegung eingeschränkt ist.

9. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuseelement (12) entweder an einer Antriebsmaschinen lagerung oder an einem Fahrzeugkörper und das äußere Ge häuseelement (14) am jeweils anderen derselben angebracht ist, wobei die Zylinderspule (42) beim Anhalten des zuge hörigen Fahrzeuges angeregt und während der Fahrt nicht mit Energie versorgt wird.

10. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn wand-Dämpfungsmittel (34) zusätzlich einen Spulenhalter (40), der sich außerhalb des Preßbleches (36) befindet und an dem äußeren Gehäuseelement (26) befestigt ist, eine sich außerhalb dieses Spulenhalters (40) befindende Zylinderspule (42), ein am Preßblech (36) befestigtes elektromagnetisch anziehbares, zapfenähnliches Element (46), das in den Spulenhalter (40) hineinreicht und einen äußeren Flanschteil besitzt, und eine Zylinderspulen schaltung (44) zum Betrieb der Zylinderspule (42) umfas sen, wobei der Betrieb so erfolgt, daß entweder die Zy linderspule (42) angeregt wird, um das zapfenähnliche Element (46) zusammen mit dem Preßblech (36) gegen eine Vorspannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils (38) anzu ziehen, um dadurch die Trennwand (28) frei beweglich zu machen, oder die Zylinderspule (42) nicht mit Energie versorgt wird, damit das Preßblech (36) den Sperrbereich (28a) der Trennwand (28) gegen die Auflagefläche (26a) des äußeren Gehäuseelementes (26) unter der Vorspannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils (38) drücken kann und die Trennwand (28) in ihrer Bewegung beschränkt wird.

11. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine dritte Arbeitksammer (122) in den Nischen zwischen dem elastisch verformbaren Bauteil (116) und dem äußeren Gehäuseelement (114) vorgesehen ist, wobei die dritte Arbeitskammer (122) ein Fluid enthält, und
ein zweiter eingeschränkter Fluiddurchlaß (126) zwischen dem äußeren Gehäuseelement (114) und dem ela stisch verformbaren Bauteil (116) vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen der ersten und der dritten Arbeits kammer (118, 122) zu schaffen, wobei der zweite be schränkte Fluiddurchlaß (126) länger als der erste be schränkte Fluiddurchlaß (124) ist.

12. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ela stisch verformbare Hauptbauteil (116) eine enge Öffnung (116a) besitzt, die sich entlang der zweiten und dritten Arbeitskammern (120, 122) erstreckt und im wesentlichen eine Trennwand (116b) bildet, die die zweite und die dritte Arbeitskammer (120, 122) definiert.

13. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn wand-Dämpfungsmittel (134) einen am äußeren Gehäuseele ment (114) befestigten Spulenhalter (140), eine flexible Auflage (137) zur elastischen Abstützung des Preßbleches (136) auf dem Spulenhalter (140) und ein Sperrkrafterzeu gungsbauteil (138), das zwischen dem Preßblech (136) und dem Spulenhalter (140) angeordnet ist, um das Preßblech (136) zusammen mit der Trennwand (128) gegen die Auflage fläche (114a) des äußeren Gehäuses (114) zu drücken, um fassen.

14. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperr krafterzeugungsbauteil (138) die Gestalt einer in vorge spanntem Zustand montierten, Schraubenfeder besitzt, der art, daß das Bauteil (138) stets dazu neigt, sich axial auszudehnen.

15. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn wand-Dämpfungsmittel (134) eine auf dem Spulenhalter (140) montierte Zylinderspule (142) und eine Zylinderspu lenschaltung (144) zum Betrieb der Zylinderspule (142) umfassen, wobei der Betrieb so erfolgt, daß entweder die Zylinderspule (142) angeregt wird, um das Preßblech (136) gegen die Vorspannung des Sperrkrafterzeugungsbauteils (138) anzuziehen, um dadurch die Trennwand (128) frei be weglich zu machen, oder die Zylinderspule (142) nicht mit Energie versorgt wird, damit das Preßblech (136) den Sperrbereich (128a) der Trennwand (128) gegen die Aufla gefläche (114a) des äußeren Gehäuseelementes (114) drüc ken kann und die Trennwand (128) in ihrer Bewegung be schränkt wird.

16. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwin gungssystem, dessen Masse und Elastizität jeweils durch ein Fluid innerhalb des erstgenannten beschränkten Durch flusses (124) bzw. durch die Elastizität bezüglich Expan sion und Kontraktion der ersten und der zweiten Arbeits kammer (118, 120) festgelegt sind, eine Resonanzfrequenz zwischen im wesentlichen 30 Hz und 40 Hz besitzt, wenn die Trennwand (128) in ihrer Bewegung eingeschränkt ist.

17. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwin gungssystem, dessen Masse und Elastizität jeweils durch ein Fluid innerhalb des zweitgenannten beschränkten Durchflusses (126) bzw. eine Elastizität bezüglich Expan sion und Kontraktion der ersten und der dritten Arbeits kammern (118, 122) definiert sind, eine Resonanzfrequenz von ungefähr 10 Hz besitzt, wenn die Trennwand (128) in ihrer Bewegung eingeschränkt ist.

18. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung zusätzlich eine Resonanzfrequenz von ungefähr 200 Hz besitzt, wenn sich die Trennwand (128) frei bewegen kann.

19. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gehäuseelement (112) entweder an einer Antriebsmaschinen lagerung oder an einem Fahrzeugkörper und das äußere Ge häuseelement (114) am jeweils anderen derselben ange bracht ist, wobei die Zylinderspule (142) beim Anhalten und während der Fahrt des Fahrzeuges außer bei bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen die Vorrichtung ei ner Motorvibration ausgesetzt ist, die einen dumpfen Ton erzeugt, nicht mit Energie versorgt wird.

20. Fluidgefüllte elastomere Dämpfungsvorrichtung ge mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung ein Ringelement (22) von nutenförmigem Querschnitt umfaßt, das zwischen dem elastisch verformbaren Hauptele ment (16) und dem äußeren Gehäuseelement (14) eingesetzt ist, um dadurch den beschränkten Fluiddurchlaß (24) fest zulegen, der eine bogenförmige Gestalt hat und sich ent lang des inneren Umfanges des äußeren Gehäuseelementes (14) erstreckt.