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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Schwingungsisolator,
der ein darin eingeschlossenes inkompressibles Fluid aufweist, um
eine Schwingungsdämpfung
durch die Strömung
dieser Flüssigkeit
zu erzeugen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen hydraulischen
Schwingungsisolator zur Befestigung an einem Motor oder ähnlichem.
Der Isolator ändert
seine Schwingungsdämfungseigenschaft
auf die Flüssigkeitsströmung in
mehreren Schritten durch Verwendung einer von einem negativen Ansaugdruck
des Motors angetriebene Schwingungseinrichtung und stellt die Schwingungsdämfungseigenschaft so
ein, dass eine Eigenschaft für
Motorleerlaufschwingungen und eine Eigenschaft für Motorstöße sich gegenseitig beeinflussen.
Der Isolator bewirkt, wenn sich der Motor in einem Leerlaufdrehzahlbereich
befindet, die obige Änderung
synchron mit einem anderen als einem ersten Frequenzgrad der motordexplosions-induzierten
Schwingungen.
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Bei
Schwingungsisolatoren muss eine Kraftfahrzeugmotorbefestigung insbesondere
in der Lage sein, einen weiten Bereich von Schwingungsfrequenzen
aufzunehmen, da der Motor als Antriebsquelle unter den verschiedensten
Umständen
von einem Leerlaufzustand bis zu einem maximalen Drehzahlzustand
betrieben wird. Die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. H5-149369 schlägt
einen hydraulischen Schwingungsisolator einer sogenannten Schwingspulenart
vor, um einen derartig weiten Betriebsbereich abzudecken. Dieser
Isolator weist einen Oszillator, z.B. eine Schwingspule, aufnehmende
Fluidkammern auf, die mit einer bestimmten Frequenz schwingt. Dieser
bekannte Isolator weist einen komplexen Aufbau auf, der mehrere
Flüssigkeitskammern,
ein Bewegungsteil, z.B. einen Kolben, und eine Schwingspule zum
Antrieb des Bewegungsteils umfaßt.
Da dieser Aufbau viele Teile, wie z.B. eine Schwingspule und einen
Permanentmagneten erfordert, nimmt das Gesamtgewicht des Isolators
zu. Die nicht geprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. H10-184775 des
Anmelders dieser Patentanmeldung schlägt einen hydraulischen Schwingungsisolator
zur Lösung
des obigen Problems vor. Dieser Isolator umfaßt eine Schwingungseinrichtung
mit einem einfachen Aufbau, die von dem negativen Ansaugdruck des
Motors angetrieben wird und durch die durch die Motordrehzahl induzierten
Schwingungen einschließlich
der Leerlaufschwingungen isoliert werden.
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Der
Schwingungsisolator der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. H10-184775 weist eine Hauptkammer, in die sich die Motorschwingungen
ausbreiten, und eine mit der Hauptkammer durch eine erste Öffnung verbundene
Hilfskammer mit einem zwischen den beiden Kammern strömenden inkompressiblen
Fluid zum Dämpfen
der Motorstöße auf,
d.h. Niedrigfrequenz schwingungen von hauptsächlich 5 bis 15 Hz. D.h., wenn
der Fluiddruck in der Hauptkammer, wenn Motorstöße auftreten, zunimmt, strömt das Fluid in
der Hauptkammer in die Hilfskammer durch die erste Öffnung,
um eine hohe Dämpfung
auf der Grundlage des Strömungswiderstands
zu erhalten. Der Isolator umfaßt
weiter eine dritte mit der Hauptkammer durch eine zweite Öffnung verbundene
Fluidkammer und eine an die dritte Fluidkammer angrenzende Gleichgewichtskammer
mit einem dazwischen angeordneten elastischen Diaphraqma auf. Das
Diaphragma schwingt durch den negativen Ansaugdruck des Motors zum
Absorbieren von Schwingungen von etwa 25 bis 40 Hz entsprechend
den Leerlaufschwingungen. Das Vorsehen von zwei getrennten voneinander
unabhängigen Öffnungen dämpft daher
die Motorstöße und absorbiert
und isoliert die Leerlaufschwingungen des Motors.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei
dem in der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 10-184775 beschriebenen Schwingungsisolator sind der Durchmesser
und die Länge
der ersten und zweiten Öffnungen
so eingestellt, dass die erste und zweite Öffnung mit Schwingungen von
etwa 5 bis 15 Hz bzw. etwa 25 bis 40 Hz in Resonanz treten, sodass
sich die Öffnungseigenschaften
nicht untereinander stören.
Die dynamische Federeigenschaft für die Schwingungen des leerlaufenden
Motors wurde üblicherweise
durch Anpassen nur der zweiten Öffnung vermindert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass
die Schwingungsdämfungseigenschaft
des Schwingungsisolators in dem Leerlaufschwin gungsbereich des Motors
verbessert werden kann, wenn man die Resonanzfrequenzen durch diese
einander beeinflussenden Öffnungen
bestimmt.
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Die
Erfinder haben ebenfalls herausgefunden, dass, wenn die Leerlaufdrehzahl
des Motors realtiv niedrig ist, die Schwingungsresonanzen des zweiten
oder dritten Grades der motorexplosions-induzierten Schwingungen
das tatsächliche
Geräusch
oder das Schwingungsniveau in dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs
beeinflussen.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf diesen Ergebnissen. Es ist Aufgabe
der Erfindung, einen hydraulischen Schwingungsisolator zu schaffen,
der eine verbesserte Schwingungsdämfungseigenschaft durch Vermindern
der dynamischen Federkonstante in dem Leerlaufdrehzahlbereich des
Motors erzeugt.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist, einen hydraulischen Schwingungsisolator
zu schaffen, der das Niveau der Schwingung und des Geräuschs bei
einem höheren
Schwingungsgrad, z.B. einem zweiten oder dritten Frequenzgrad der
motorexplosions-induzierten Schwingungen vermindert.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Kombination der Merkmale des
Oberbegriffs von Anspruch 1 (siehe US-A-5,167,403) und den Merkmalen
des Kennzeichenteils von Anspruch 1 gelöst.
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Mit
dieser Konstruktion erreicht man mit dem hydraulischen Schwingungsisolator
gemäß der Erfindung
die fol genden Wirkungen. Wenn der Isolator in Betrieb ist, nimmt,
da die Resonanzfrequenzen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung sich
gegenseitig beeinflussen, die dynamische Federkonstante des Isolators in
dem Frequenzbereich der Leerlaufschwingungen des Motors entscheidend
ab. Die Verminderung der dynamischen Federkonstante stellt eine
wirksame Absorption und Isolation der Motorleerlaufschwingungen
dar. Die zweite Öffnung
mit einem bestimmten Volumen verbindet die Hauptkammer mit der dritten
Fluidkammer, die der Druckänderung
aufgrund des Betriebs des zweiten Diaphragmas unterworfen ist. Das
Fluid in der zweiten Öffnung
ist so, dass es mit der Fluiddruckänderung in der Hauptkammer
durch den Betrieb der Gleichgewichtskammer in Resonanz tritt, d.h.
den Betrieb des zweiten Diaphragmas. Somit wird die der Gleichgewichtskammer
zugeführte
Energie verstärkt,
um genau die Leerlaufschwingungen zu absorbieren und zu isolieren.
Da die Motorstöße eine
niedrigere Frequenz als die Leerlaufschwingungen aufweisen, wird
die Dämpfungskraft, die
mittels der Fluidströmung
durch die erste, die Hauptkammer und die Hilfskammer verbindende Öffnung erzeugt
wird, verwendet, um die Motorstöße zu unterdrücken.
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Es
wird bevorzugt, dass die erste Öffnung
mit der zweiten Öffnung
in Reihe verbunden ist und mit der Hauptkammer durch die zweite Öffnung verbunden
ist. In diesem Fall wird die in der dritten Fluidkammer durch die
Schwingung des zweiten Diaphragmas erzeugte Schwingungskraft weiter
durch die Resonanzwirkung der ersten Öffnung verstärkt und
dem Fluid in der Hauptkammer durch die zweite Öffnung zugeführt. Da
die Schwingungskraft oder Schwingung erzeugende Kraft durch die
erste Öffnung
verstärkt
wird, wenn sie der Hauptkammer zugeleitet wird, wird weiter die
Fähigkeit
zum Absorbieren und Isolieren der Leerlaufschwingungen verstärkt. Für den Eingang
der Motorstöße strömt das Fluid
in der Hauptkammer durch die zweite Öffnung und die erste Öffnung in
die Hilfskammer, da nur die zweite Öffnung sich direkt zur Hauptkammer öffnet. Hierdurch
kann man eine hohe Dämpfungseigenschaft
erhalten, die wiederum eine wirksame Absorption und Isolation von
Motorstößen sicherstellt.
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Bevorzugt
wird, dass die erste und zweite Öffnung
in dem gleichen Bauteil oder in einer Trennplatte ausgebildet sind,
die die Hauptkammer und die Hilfskammer trennt. In jedem Fall wird
die Anzahl der Teile vermindert, die Konstruktion vereinfacht und
die Kosten werden vermindert.
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Bevorzugt
wird, dass die Steuereinrichtung zur Steuerung des zweiten Diaphragmas
ausgebildet ist, sodass es synchron mit einem anderen als einem
Frequenzgrad des motorexplosions-induzierten Schwingungsbereich
in einem niedrigen Drehzahlbereich eines Motorleerlaufdrehzahlbereichs
schwingt, wobei der Motorleerlaufdrehzahlbereich an einem bestimmten Übergangspunkt
in einen niedrigen Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich
unterteilt ist.
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Es
wird weiter bevorzugt, dass die Steuereinrichtung so ausgebildet
ist, dass sie das zweite Diaphragma so steuert, dass es synchron
mit dem ersten Frequenzbereich von motorexplosion-induzierten Schwingungen
in dem hohen Drehzahlbereich schwingt. In diesem Fall kann, wenn
die Motorleerlaufdrehzahl relativ niedrig ist, das von dem zweiten
Grad der Leerlaufschwingungen erzeugte Vibrations/Geräuschniveau
vermindert werden. In einem höheren
Bereich der Motorleerlaufdrehzahl während des Hochfahrens kann
das Schwingungs/Geräuschniveau
infolge des ersten Gradanteils vermindert werden. Somit kann eine
Schwingungs/Geräuschverminderung
im gesamten Bereich der Leerlaufdrehung realisiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und anderen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
deutlich. Es zeigen:
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1 eine
vertikale Schnittansicht zur Darstellung einer ersten Ausführungsform
des hydraulischen Schwingungsisolators gemäß der Erfindung;
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2 ein
Diagramm zur Darstellung einer Resonanzeigenschaft des Schwingungsisolators
gemäß der Erfindung
verglichen mit einem bekannten Isolator;
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3 eine
vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Schwingungsisolators
gemäß der Erfindung;
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4 ein
Diagramm zur Darstellung eines verstärkten Zustandes einer Schwingungskraft
oder einer schwingungserzeugenden Kraft in dem in 3 gezeigten
Isolator;
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5 ein
Diagramm zur Darstellung einer dynamischen Federkonstante und eines
Zustandes einer Schwingungskraft oder einer schwingungserzeugenden
Kraft in dem Schwingungsisolators gemäß der Erfindung;
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6 eine
Schnittansicht einer Abänderung
des in 3 dargestellten Schwingungsisolators;
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7 eine
Aufsicht zur Darstellung einer ersten und zweiten Öffnung in
dem Schwingungsisolator von 6,
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8 eine
Schnittansicht zur Darstellung einer Abänderung des Schwingungsisolators
von 3;
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9 eine
Aufsicht zur Darstellung einer ersten und zweiten Öffnung in
dem Schwingungsisolator von 8;
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10 eine
Schnittansicht zur Darstellung einer dritten Ausführungsform
des Schwingungsisolators gemäß der Erfindung;
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11 ein
Diagramm zur Darstellung, wie der Schwingungsisolator von 10 einen
Schwingungseingang mit Anteilen höheren Grades vermindert;
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12 ein
Diagramm zur Darstellung einer Schwingungseigenschaft des Schwingungsisolators
von 10;
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13 ein
Diagramm zur Darstellung einer üblichen
Schwingungseigenschaft; und
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14 eine
Schnittansicht zur Darstellung einer vierten Ausführungsform
des Schwingungsisolators gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zuerst
soll der Schwingungsisolator gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben werden. Der in 1 dargestellte
Isolator umfaßt
grundsätzlich
ein oberes Kupplungsteil 6, ein unteres Kupplungsteil 9,
einen Isolator 2 und einen Schwingungsisolationsmechanismus 1.
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Das
obere Kupplungsteil 6 stellt ein erstes Kupplungsteil zum
Befestigen des Schwingungsisolators an einem schwingenden Körper, z.B.
einem Motor, dar. Das untere Kupplungsteil 9 stellt ein
zweites Kupplungsteil zum Befestigen des Schwingungsisolators an
einem Teil an der Chassisseite dar. Der Isolator 2 ist zwischen
dem oberen Kupplungsteil 6 und dem unteren Kupplungsteil 9 angeordnet,
um Schwingungen von dem schwingenden Körper zu absorbieren oder zu
isolieren.
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Der
Schwingungsisolationsmechanismus 1 ist mit dem Isolator 2 in
Serie angeordnet. Der Schwingungsisolationsmechanismus 1 umfaßt eine
Hauptkammer 12 und eine Hilfskammer 16 und eine
erste Öffnung 15,
die die Hauptkammer 12 und die Hilfskammer 16 verbindet.
Der Vibrationsisolationsmechanismus 1 umfaßt weiter
eine Selektoreinrichtung 3 und eine Steuereinrichtung 5,
die einen Teil des Schwingungsisolationsmechanismus 1 bilden.
Die Selektoreinrichtung 3 wird geschaltet, um einen negativen
Druck oder einen atmosphärischen
Druck kontinuierlich in eine Gleichgewichtskammer 13, die
weiter unten beschrieben wird, zu leiten oder um den negativen Druck
und den atmosphärischen
Druck abwechselnd synchron mit den Motorschwingungen einzuleiten,
Die Steuereinrichtung 5 steuert das Umschalten der Selektoreinrichtung 3.
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Der
Isolator 2 besteht aus einem gummiähnlichen elastischen Material,
wie z.B. einem schwingungsdämpfenden
Gummi, und eine seiner Endflächen
ist integral mit dem oberen Kupplungsteil 6 mit einem aushärtbaren
Adhäsiv
verbunden. Der Schwingungsisolationsmechanismus 1 ist unterhalb
des Isolators 2 und daran angrenzend vorgesehen.
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Der
Schwingungsisolationsmechanismus 1 weist weiter eine dritte
Fluidkammer 123 und eine Luftkammer 18 zusätzlich zu
der Hauptkammer 12, der Hilfskammer 16, der ersten Öffnung 15 und
der Gleichgewichtskammer 13 auf. Die Hauptkammer 12 ist
mit dem Isolator 2 in Berührung stehend ausgebildet,
sodass sich die Schwingungen direkt auf die Hauptkammer 12 ausbreiten.
Die Hilfskammer 16 ist von der Hauptkammer 12 mittels
einer Trennplatte 14 getrennt, durch die die erste Öffnung 15 vertikal
verläuft,
sodass das Fluid zwischen der Hauptkammer 12 und der Hilfskammer 16 strömen kann.
Die dritte Fluidkammer 123 ist in der Hauptkammer 12 auf
der Seite der Trennplatte 14 ausgebildet und wird von einer
zweiten Öffnung 125 umgeben.
Die zweite Öffnung 125 weist
einen ringförmigen
Kanal darin auf, von dem ein Ende mit der Hauptkammer 12 durch
eine in einer oberen Fläche
der Öffnung
ausgebildete Öffnung 121 verbunden
ist, und das andere Ende steht mit der dritten Fluidkammer durch
eine Öffnung
in einer Seitenwand der dritten Fluidkammer 123 in Verbindung.
Somit steht die dritte Fluidkammer 123 durch die zweite Öffnung 125 mit
der Hauptkammer 12 in Verbindung und nimmt das Fluid von
der Hauptkammer 12 auf.
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Die
Gleichgewichtskammer 13 wird mittels der Trennplatte 14 und
einem zweiten Diaphragma 11 gebildet, das zwischen der
dritten Fluidkammer 123 und der Trennplatte 14 angeordnet
ist. Die Gleichgewichtskammer 13 ist mit der Selektoreinrichtung 3 außerhalb
des Schwingungsisolationsmechanismus 1 verbunden und nimmt
einen negativen Druck oder einen atmosphärischen Druck auf. Die Luftkammer 18 ist
unterhalb der Hilfskammer 16 ausgebildet, wobei ein erstes
Diaphragma 17 dazwischen angeordnet ist, und ist mit der
Umgebungsluft verbunden.
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Die
Konstruktion des zweiten Diaphragmas 11 und der zugeordneten
Bauteile wird im Einzelnen beschrieben. Das zweite Diaphragma 11 ist,
wie oben beschrieben, zwischen der dritten mit der Hauptkammer 12 in
Verbindung stehenden Fluidkammer 123 und der mit einem
negativen Druck oder einem atmosphärischen Druck beaufschlagten
Gleichgewichtskammer 13 angeordnet. Somit liegt auf einer
Seite (obere Seite) des zweiten Diaphragmas die dritte Fluidkammer 123,
die das Fluid von der Hauptkammer 12 durch die zweite Öffnung 125 mit
einem bestimmten Volumen aufnimmt, sodass die Fluiddruckänderungen
in der Hauptkammer immer auf die dritte Fluidkammer 123 übertragen
werden. An der anderen Seite (untere Seite) des zweiten Diaphragmas 11 befindet
sich die Gleichgewichtskammer 13, die entwe der einen negativen
Druck oder einen atmosphärischen
Druck entsprechend dem Betrieb der Selektoreinrichtung 3 aufnimmt.
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Die
Volumen der ersten Öffnung 15 und
der zweiten Öffnung 125 werden
entsprechend bestimmt, indem man einen Öffnungsdurchmesser (A) und
eine Öffnungslänge (L)
so bestimmt, dass sich ihre Resonanzfrequenzen gegenseitig beeinflussen.
D.h., wie in Tabelle 1 dargestellt, wird der Wert A/L entsprechend
von dem üblichen
Wert in Richtung der Motorstoßresonanzfrequenz,
die von der ersten Öffnung 15 geliefert
wird, zu einer ein wenig höheren
Frequenz von etwa 10 bis 16 Hz verändert, wie in 2 dargestellt,
sodass die erste Öffnung 15 ebenfalls
ein Schwingungssystem beeinflußt,
das die Leerlaufschwingungen absorbieren und isolieren soll.
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Tabelle
1 Werte der A/L-Öffnungen
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Durch
geeignete Bestimmung der Formen oder der Ausbildungen der zwei Öffnungen 15, 125,
insbesondere ihrer Durchmesser (A) und ihrer Längen (L), werden die Resonanzfrequenzen
dieser Öffnungen
so bestimmt, dass sie sich gegenseitig beeinflussen, um die dynamische
Federkonstante (Kd) der Leerlaufschwingungen zu vermindern. Die
Verminderung der dynamischen Federkonstante ermöglicht es, die Werte von Kd
und Ki innerhalb eines Steuersollbereichs des Motorbefestigungssysems,
wie in 5 dargestellt, einzustellen. Hierdurch können die
Leerlaufschwingungen des Motors absorbiert und wirksam mittels des
Motorbefestigungssystems isoliert werden. Obwohl diese Ausführungsform
die Werte von der obigen Tabelle 1 für die Öffnungen 15, 125 verwendet,
kann man ein besseres Ergebnis erhalten, wenn das Verhältnis des A/L-Wertes
der zweiten Öffnung 125 oder β zu dem A/L-Wert
der ersten Öffnung 15 oder α in einem
Bereich zwischen 1,2 und 5,0 eingestellt ist. Es wird besonders
bevorzugt, dass dieses Verhältnis
in einem Bereich von 1,4 bis 4,0 eingestellt wird.
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Im
Folgenden soll der Hintergrund der Ausbildung der ersten und zweiten Öffnung gemäß der Erfindung
beschrieben werden. Man hat herausgefunden, dass bei dem oben beschriebenen
Schwingungsisolator eine Veränderung
der Resonanzfrequenz der ersten Öffnung
ebenfalls eine Wirkung auf die Resonanzfrequenz der zweiten Öffnung erzeugt.
Wenn beispielsweise der A/L-Wert der ersten Öffnung erhöht wird, um seine Resonanzfrequenz über 10 Hz
zu erhöhen,
die üblicherweise
unter 10 Hz liegt, wird der Resonanzbereich der zweiten Öffnung,
der bei etwa 40 Hz ausgelegt ist, zur Seite der höheren Frequenz
verschoben. Dies liegt daran, dass die Flüssigkeit in dem Isolator nicht
nur in den entsprechenden Resonanzbereichen strömt. D.h., auch wenn die Resonanzfrequenz
einer Öffnung
10 Hz beträgt,
bewegt sich die Flüssigkeit
in der Öffnung ebenfalls
z.B. bei einer Schwingung von etwa 30 Hz. Da sich die Flüssigkeitsbewegung
und die Phasenänderung
in Abhängigkeit
von der Einstellung des Resonanzbereichs ändern, be einflussen sich die
Resonanzfrequenzen der ersten und zweiten Öffnung gegenseitig. Die Erfindung
aufgrund dieses Ergebnisses soll weiter die dynamische Federkonstante
durch Vermindern ebenfalls des zweiten A/L-Wertes der zweiten Öffnung bis zu dem Maß vermindern,
dass man den üblichen
Resonanzbereich von etwa 40 Hz erhält.
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Die
Selektoreinrichtung 3 wählt
entweder einen negativen Druck oder einen atmosphärischen
Druck zur Beaufschlagung der Gleichgewichtskammer 13 bei
der obigen Konstruktion aus und umfaßt ein Selektorventil 31,
z.B ein Dreiwegeventil und einen Solenoid 31 zum Antrieb
des Selektorventils. An der Eintrittsseite für den atmosphärischen
Druck des Selektorventils 31 ist ein Regeldrosselventil 35 angeordnet,
das die Geschwindigkeit der Beaufschlagung mit atmosphärischem
Druck gegen die Geschwindigkeit der Beaufschlagung mit dem negativen
Druck ausgleicht.
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Die
Steuereinrichtung 5 umfaßt einen Mikrocomputer mit
einer Mikroprozessoreinheit (MPU) und steuert den Schaltvorgang
der Selektoreinrichtung 3 mittels einer Steuertabelle.
D.h., die Steuereinrichtung 5 führt eine Steuerung durch, sodass
das zweite Diaphragma 11 synchron mit den Motorschwingungen
im Leerlaufdrehzahlbereich schwingt und in einem anderen Drehzahlbereich
wird der atmosphärische
Druck kontinuierlich in die Gleichgewichtskammer 3 eingeleitet.
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Der
Schwingungsisolator dieser Konstruktion arbeitet wie folgt. Die
Schwingungen von dem Schwingungskörper breiten sich durch das
obere Kupplungsteil 6 zu dem Isolator 2 aus, der
dann schwingt oder verformt wird, um den größten Teil der eingeleiteten
Schwingungen zu absorbieren und zu isolieren. Während der größte Teil
der Schwingungen von dem Isolator 2 isoliert wird, wird
ein Teil der Schwingungen durch den Schwingungsisolationsmechanismus 1 isoliert,
der weiter unten beschrieben wird.
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Für die Leerlaufschwingungen
wird der Schwingungsisolationsmechanismus 1 durch den Betrieb
der Selektoreinrichtung 3 gesteuert, um den negativen Druck
und den atmosphärischen
Druck abwechselnd bei einer bestimmten Frequenz in die Gleichgewichtskammer 13 einzuleiten.
D.h., die Selektoreinrichtung 3 arbeitet unter der Steuerung
der Steuereinrichtung 5 bei einer Frequenz, die den Motorleerlaufschwingungen
synchron ist, um das Volumen der Gleichgewichtskammern 13 und
somit ihren Druck zu verändern.
Dies absorbiert durch die dritte Fluidkammer 123 und die
zweite Öffnung 125 die
Fluiddruckänderung
in der Hauptkammer 12, die durch die durch den Isolator 2 eingeleiteten
Leerlaufschwingungen bewirkt werden. Die dritte Fluidkammer 123 grenzt
durch das zweite Diaphragma 11 an die Gleichgewichtskammer 13 an
und ist mit der Hauptkammer 12 durch die zweite Öffnung 125 eines
bestimmten Volumens verbunden, sodass sich ihr Volumen entsprechend
der Fluiddruckänderung
in der Hauptkammer 12 ändert.
Wenn das zweite Diaphragma 11 durch die Einleitung des
negativen Drucks oder des atmosphärischen Drucks in die Gleichgewichtskammer 13 arbeitet,
wird diese Arbeit oder Schwingung des zweiten Diaphragmas 11 auf
das Fluid in der Hauptkammer 12 durch die dritte Fluidkammer 123 und
die zweite Öffnung 125 übertragen.
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Hierbei
ergibt sich eine Resonanz zwischen dem mit der dritten Fluidkammer 123 und
der Hauptkammer 12 in Verbindung stehenden Fluids in der
zweiten Öffnung 125 mit
der Volumenänderung
der Gleichgewichtskammer 13. Weiter sind die Schwingungskennwerte
der ersten Öffnung 15 und
der zweiten Öffnung 25 kombiniert,
wobei diese Schwingungskennwerte durch den Wert von A/L in Tabelle
1 bestimmt werden, wo A und L den Durchmesser bzw. die Länge der Öffnungen 15 und 125 darstellen,
Hierdurch nimmt in dem Frequenzbereich oder dem Schwingungsbereich
des Motorleerlaufs die durch den Schwingungsisolationsmechanismus 1 bewirkte
dynamische Federkonstante entscheidend ab, wie dies durch die ausgezogene
Linien in 2 dargestellt ist. Die Verminderung
der dynamischen Federkonstante ermöglicht eine wirksame Absorption
und Isolation der Motorleerlaufschwingungen.
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Für die Motorstöße, die
eine niedrigere Frequenz als die Leerlaufschwingungen aufweisen,
wird eine Dämpfungskraft
durch das durch die erste Öffnung 15,
die die Hauptkammer 12 und die Hilfskammer 16 verbindet,
strömendes
Fluids erzeugt. Diese Dämpfungskraft
unterdrückt
die auf die Hauptkammer 12 übertragenen Motorstöße. Dies
ist aus 2 ersichtlich, die zeigt, dass
der Dämpfungskoeffizient
des Isolators in dem Frequenzbereich von etwa 10 bis 15 Hz dem zum
Dämpfen
der Motorstöße erforderlichen
Niveau entspricht.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
des Schwingungsisolators gemäß dieser
Erfindung. In der folgenden Beschreibung sind aus Gründen der
Einfachheit Bauteile, die denen der ersten Ausführungsform entspre chen, mit
gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt.
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Dieser
Isolator hat eine ähnliche
Konstruktion wie der der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass
die erste Öffnung
mit der zweiten Öffnung
in Reihe angeordnet sein kann. D.h., die erste Öffnung 115 erstreckt
sich von der Hilfskammer 16 durch die Trennplatte 14 vertikal
und ist mit der zweiten Öffnung 125 verbunden,
statt direkt mit der Hauptkammer 12 in Verbindung zu stehen.
Somit wird die Schwingungskraft von der dritten Fluidkammer 123 bei
den Öffnungen 115 und 125 zugeleitet.
Die Werte von A/L der Öffnungen 115 und 125,
wo A und L den Durchmesser bzw. die Länge dieser Öffnungen darstellen, werden,
wie in Tabelle 1 gezeigt, eingestellt.
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Das
Verhältnis
des A/L-Wertes (β)
der zweiten Öffnung 125 zu
dem A/L-Wert (α)
der ersten Öffnung 115 kann
beispielsweise in einem Bereich von 0,3 bis 2,0 eingestellt werden,
zusätzlich
zu dem in Tabelle 1 gezeigten Bereich, um ein zufriedenstellendes
Ergebnis zu erhalten. Der Wert von 0,4 bis 1,0 wird besonders bevorzugt.
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Bei
dieser Ausführungsform
mit der obigen Konstruktion wird die in der dritten Fluidkammer 123 erzeugte
Schwingungskraft zur Unterdrückung
der Leerlaufschwingungen durch die Resonanzwirkung der ersten Öffnung 115 verstärkt, bevor
sie zu der Hauptkammer 12 übertragen wird. Genauer gesagt
breitet sich, wie in 3 dargestellt, die Schwingungskraft
oder die schwingungserzeugende Kraft, die durch die Schwingung des zweiten
Diaphragmas 11 in der dritten Fluidkammer 123 erzeugt
wird, zur zweiten Öffnung 125 und
dann zur Hauptkammer 12 und der ersten Öffnung 115 aus. Der
Druck oder die zur ersten Öffnung 115 übertragene Schwingungskraft
wird durch die Resonanzwirkung dieser Öffnung verstärkt, da
die Form der ersten Öffnung 115,
wie in Tabelle 1 gezeigt, eingestellt ist. Hierdurch wird die zu
dem Isolator 2 übertragene
Schwingungskraft oder schwingungserzeugende Kraft verstärkt und
erhöht,
wie in den 4 und 5 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
vermindert sich daher die dynamische Federkonstante (Kd) und die
Schwingungskraft oder die schwingungserzeugende Kraft nimmt zu.
Hierdurch können
die Werte von Kd und Ki innerhalb eines Steuersollbereichs des Motorbefestigungssystems
eingestellt werden, wodurch wiederum die Leerlaufschwingungen absorbiert
und wirksam bei diesem Motorbefestigungssystem isoliert werden können.
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6 zeigt
eine Änderung
des Schwingungsisolators von 3. Dieser
Isolator hat eine ähnliche Konstruktion
wie die vorherige Ausführungsform,
mit der Ausnahme der ersten und zweiten Öffnungen. D.h., ein oberes
Kupplungsteil 1006, ein unteres Kupplungsteil 1009,
ein Isolator 1002, eine Hauptkammer 1012, eine
Hilfskammer 1016, ein erstes und zweites Diaphragma 1017, 1011,
eine Trennplatte 1014, eine Luftkammer 1018, eine
Gleichgewichtskammer 1013 und eine dritte Fluidkammer 1123 können ähnlich wie
die entsprechenden Teile der vorhergehenden Ausführungsform ausgebildet sein,
obwohl ihre dargestellten Formen etwas unterschiedlich sind.
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Die
erste Öffnung 1015 und
die zweite Öffnung 1125 sind
in einem einzigen Teil 1500 vorgesehen. Das Teil 1500 weist
einen Ringkanal darin auf, von dem ein Ende mit der Hauptkammer 1012 und
das andere Ende mit der Hilfskammer 1016 durch einen weiteren
durch die Trennplatte 1014 verlaufenden Kanal verbunden sind,
wie in 7 dargestellt. Ein mittlerer Teil des Kanals ist
mit der dritten Fluidkammer 1123 verbunden. Ein Abschnitt
des Kanals von einem Ende des mittleren Teils bildet die zweite Öffnung 1125 und
ein Abschnitt des Kanals von dem mittleren Teil zur anderen Öffnung bildet
die erste Öffnung 1015.
Das Fluid von der Hauptkammer 1012 strömt durch die zweite Öffnung 1125 zur
dritten Fluidkammer 1123 und weiter durch die erste Öffnung 1015 zur
Hilfskammer 1016. Die in der dritten Fluidkammer 1123 erzeugte
Schwingungskraft wird durch diese Öffnungen 1015, 1025 zu
der Hauptkammer 1012 und der Hilfskammer 1016 übertragen,
Die Ausbildung der zwei Öffnungen
in einem einzigen Bauteil vermindert auf diese Weise die Anzahl
der Teile und die Kosten.
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8 zeigt
eine weitere Abänderung
des Schwingungsisolators von 3. Dieser
Isolator weist ebenfalls eine ähnliche
Konstruktion wie die vorherige Ausführungsform auf, mit der Ausnahme
der ersten und zweiten Öffnungen.
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Ein
oberes Kupplungsteil 2006, ein unteres Kupplungsteil 2009,
ein Isolator 2002, eine Hauptkammer 2012, eine
Hilfskammer 2016, ein erstes und zweites Diaphragma 2017, 2011,
eine Trennplatte 2014, eine Gleichgewichtskammer 2013 und
eine dritte Fluidkammer 2123 können ähnlich wie die entsprechenden
Teile der vorherigen Ausführungsform
ausgebildet sein.
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Die
erste Öffnung 2015 und
die zweite Öffnung 2125 sind
in der Trennplatte 2014 vorgesehen. In der Trennplatte 2014 sind
zwei bogenförmige
Kanäle übereinander
angeordnet, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Wie in 9 gezeigt,
steht das andere Ende des oberen Kanals mit der Hauptkammer 2012 und
das andere Ende des unteren Kanals mit der Hilfskammer 2016 in
Verbindung. Der Verbindungsabschnitt dieser Kanäle steht mit der dritten Fluidkammer 2123 in
Verbindung. Der obere Kanal bildet die zweite Öffnung 2125 und der
untere Kanal bildet die erste Öffnung 2015.
Die Ausbildung der ersten und zweiten Öffnung auf diese Weise vermindert
nicht nur die Teilekosten, sondern stellt weiter eine ausreichende
Länge für jede Öffnung dar,
um die Resonanzkraft zu erhöhen.
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10 zeigt
eine dritte Ausführungsform
des Schwingungsisolators gemäß der Erfindung.
Zusätzlich zu
der Konstruktion der obigen Ausführungsformen
weist dieser Isolator eine Konstruktion auf, die eine genauere Steuerung
des Motorleerlaufdrehzahlbereichs ermöglicht. D.h., der Leerlaufbereich
wird an einem Übergangspunkt
(T) in 12 in einen unteren Drehzahlbereich
und einen oberen Drehzahlbereich unterteilt, wobei in jedem der
Bereiche eine unabhängige
Steuerung durchgeführt
wird. Diese unabhängigen
Steuerungen werden mittels eines bestimmten Tabellensteuerverfahrens
durchgeführt.
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In
dem Motorleerlaufdrehzahlbereich, insbesondere in einem unteren
Drehzahlbereich, steht das Steuersystem mit einem zweiten Frequenzgrad
der motorexplosionsinduzierten Schwingung in Resonanz und somit
ist das Niveau der Schwingungen / des Geräuschs allgemein hoch, wie in 13 gezeigt.
Das Niveau der Schwingungen / des Geräuschs nimmt von dem Übergangspunkt
(T) ab. Das Schwingungs/Geräuschniveau
des zweiten Schwingungsgradteils muss durch Absenken des gesamten
Schwingungs/Geräuschniveaus vermindert
werden. Im hohen Drehzahlbereich hinter dem Übergangspunkt (T) ist das Schwingungsniveau
infolge des ersten Gradabschnitts der motorexplosions-induzierten
Schwingungen hoch, wie in 13 gezeigt. In
diesem Bereich muss daher das zweite Diaphragma schwingen, um mit
dem ersten Frequenzgrad der motorexplosions-induzierten Schwingungen
in Resonanz zu treten.
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Hierdurch
arbeitet der Isolator gemäß dieser
Ausführungsform
in dem unteren Drehzahlbereich, niedriger als der Umwandlungspunkt
(T) von 12 so, dass das zweite Diaphragma 11 durch
das Elektroventil 31 der Selektroreinrichtung 3 synchron
mit dem zweiten Frequenzgrad (f2) der motorexplosions-induzierten Schwingungen
arbeitet. Dies vermindert die dynamische Federkonstante des Schwingungsisolators
zur Eingabe einer Schwingung mit einer natürlichen Frequenz entsprechend
dem zweiten Frequenzgrad (f2), sodass die Schwingung des zweiten
Frequenzgrades isoliert wird. In einem hohen Drehzahlbereich arbeitet
das Selektorventil 31 der Selektoreinrichtung 3 so,
dass das zweite Diaphragma 11 synchron mit dem ersten Frequenzgrad
(f1) der motorexplosions-induzierten Schwingungen arbeitet. Dies vermindert
die dynamische Federkonstante des Schwingungsisolators für die eingegebene
Schwingung mit einer natürlichen
Frequenz entsprechend dem ersten Frequenzgrad (f1), sodass die Schwingung
des ersten Frequenzgrades isoliert wird.
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Diese
zwei Steuerungen werden auf der Grundlage von Tabellendaten durchgeführt, die
vorher in einem ROM einer Steuereinrichtung 105 gespeichert
wurden. Diese Steuerung können
das gesamte Schwingungs-/Geräuschniveau
in dem Motorleerlaufdrehzahlbereich vermindern, wie in 12 gezeigt.
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Statt
des oben beschriebenen Tabellensteuerverfahrens kann die Selektoreinrichtung 3 und
das zweite Diaphragma 11 synchron mit dem zweiten Frequenzgrad
(f2) der motorexplosions-induzierten Schwingungen nur in dem unteren
Drehzahlbereich betrieben werden. Diese Steuerung ist möglich, indem
man die ROM-Daten in der Steuereinrichtung 5 entsprechend
einstellt. In diesem Fall wird in dem hohen Drehzahlbereich der
Gummikennwert des Isolators 2 vorher so eingestellt, dass
die dynamische Federkonstante des Isolators 2 für den ersten
Frequenzgrad (f1) der motorexplosions-induzierten Schwingungen vermindert
wird. Hierdurch wird die dynamische Federkonstante des Schwingungsisolators
bei einer bestimmten Frequenz in dem gesamten Bereich der Motorleerlaufdrehzahl
ohne Verwendung der Tabellensteuerung vermindert. Dies vermindert
wiederum das Schwingungs/Geräuschniveau
im gesamten Leerlaufbereich.
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Im
Folgenden soll ein Beispiel eines Steuerverfahrens oder eines Schwingungsdämpfungsverfahrens für einen
Fall, wo das Steuersystem mit dem zweiten Frequenzgrad (f2) der
motorexplosions-induzierten Schwingungen in Resonanz tritt unter
Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. In diesem
Fall ist die tatsächliche
Schwingungswellenform eine Kombination eines ersten Frequenzgrades
(natürliche
Frequenz f1) und eines zweiten Frequenzgrades (natürliche Frequenz
f2) der motorexplosions-induzierten Schwingungen. Von diesen Schwingungen
weist der Bestandteil des zweiten Grades mit der natürlichen
Frequenz f2 ein hohes Schwingungs/Geräuschniveau auf (siehe 13).
Es ist daher notwendig, diesen Bestandteil des zweiten Grades der
Schwingung, wie oben beschrieben, zu vermindern. Zu diesem Zweck
werden die Selektoreinrichtung 3 und das zweite Diaphragma 11 synchron
mit der zweiten Frequenz f2 betrieben, wie in 11(b) gezeigt. Dies vermindert das Schwingungs/Geräuschniveau
des zweiten Bestandteils, wie mittels der gestrichelten Linie in 12 gezeigt.
Hierdurch bleibt der Bestandteil des ersten Grades, siehe 11(c) unverändert, jedoch
ist sein Schwingungs/Geräuschniveau,
das mittels einer dünnen
Linie in 12 dargestellt ist, nicht so hoch,
mit dem Ergebnis, dass das Gesamtschwingungs/Geräuschniveau abnimmt, wie mittels
einer dicken Linie in 12 gezeigt. Die Schwingung des
Bestandteils des ersten Grades kann geeignet durch Einstellen der dynamischen
Federkonstante des Isolators 2 absorbiert oder isoliert
werden. Es ist ebenfalls möglich,
die Tabellensteuerung zu verwenden, statt die Selektoreinrichtung 3 und
das zweite Diaphragma 11 synchron mit dem ersten Frequenzgrad
(natürliche
Frequenz f1) der motorexplosions-induzierten Schwingungen im hohen Drehzahlbereich
des Motorleerlaufdrehzahlbereichs zu betreiben.
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14 zeigt
die vierte Ausführungsform
des Schwingungsisolators gemäß der Erfindung.
Dieser Isolator hat die gleiche Grundkonstruktion wie der Isolator
von 3 und umfaßt
eine Steuereinrichtung 105 ähnlich der in der dritten Ausführungsform
verwendeten. Dieser Isolator arbeitet im Wesentlichen in der gleichen Weise
wie der Isolator von 3, wobei die Steuereinrichtung 105 eine
feine Steuerung in zwei getrennten Bereichen des Motorleerlaufdrehzahlbereichs
durchführt.
Diese Steuerung ist der in der dritten Ausführungsform verwendeten ähnlich und
somit entfällt
eine weitere Beschreibung.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, das die Erfindung
nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt ist,
und dass verschiedene Abänderungen
dieser Ausführungsformen
möglich
sind, ohne sich vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu entfernen.
