DE68906808T2

DE68906808T2 - Fluessigkeitsgefuellte buchsenfeder mit einem beweglichen glied in der fluessigkeitskammer.

Info

Publication number: DE68906808T2
Application number: DE8989104030T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Goto
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2009-03-08
Also published as: EP0533214B1; EP0332150A1; DE68925650T2; JPH028529A; EP0332150B1; US4865299A; DE68925650D1; JP2598969B2; EP0533214A1; DE68906808D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder, die imstande ist, eine eingetragene Schwingungsbelastung auf der Grundlage von Strömungen eines Fluids in einer Fluidkammer zu dämpfen und/oder abzusondern, und vor allem auf eine derartige flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder, die in ihrer Konstruktion einfach ist sowie ausgezeichnete Schwingungen absondernde Eigenschaften mit Bezug auf hochfrequente Vibrationen entfaltet.

Erörterung des Standes der Technik

Eine zylindrische Buchsenfeder, wie eine Aufhängebuchse oder Motorlagerung, die an einem Automobil Verwendung findet, ist bekannt, um elastisch zwei Bauteile in einem Schwingungssystem in einer schwingungsdämpfenden oder -absondernden Weise zu verbinden oder um elastisch eines der beiden Bauteile am anderen Bauteil so zu montieren, daß das obige eine Bauteil durch das andere Bauteil in einer schwingungsdämpfenden oder -abtrennenden Weise getragen wird. Eine derartige zylindrische Buchsenfeder hat eine innere und eine äußere Buchse, die in koaxialer oder nicht-koaxialer, gegenseitig radial zueinander beabstandeter Lagebeziehung angeordnet sind, und einen elastischen Körper, der elastisch die innere sowie äußere Buchse verbindet. Ein geeignetes Stabbauteil, das an dem obigen einen Bauteil befestigt ist, wird fest durch die innere Buchse eingesetzt, während das andere Bauteil als ein Lagerungsteil an der äußeren Buchse angebracht wird. Auf diese Weise wird die Buchsenfeder zwischen das Lagerungsteil und das Stabbauteil eingefügt, so daß zwischen diesen Bauteilen aufgebrachte Schwingungen auf der Grundlage einer elastischen Verformung des elastischen Körpers der elastischen Lagerung gedämpft und/oder abgesondert werden.
Die Schrift FR-A 2 551 161 offenbart eine andere elastische Lagerung mit einem nachgiebigen Bauteil, das zwischen eine innere Buchse und eine äußere Buchse, welche radial außenseitig der inneren Buchse angeordnet ist, eingesetzt ist. Das elastische Bauteil hat Teile, in welcheneine Mehrzahl von Fluidkammern ausgebildet ist. Diese Fluidkammern sind mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt und werden in Fluidverbindung miteinander durch eine Drosselöffnung gehalten. Ein frei bewegbares Element ist in wenigstens einer der mehreren fluidkammern angeordnet, um eine übermäßige Verlagerung der inneren sowie äußeren Buchse relativ zueinander in der radialen Richtung zu verhindern. Wenn ein großer Wert einer elastischen Verformung in dem elastischen Körper der elastischen Lagerung auftritt, kommt das bewegbare Element zum Anstoßen mit sowohl den radial inneren als auch radial äußeren Teilen der Fluidkammer. Der Einfluß des bewegbaren Elements auf den inneren sowie äußeren Teil der Fluidkammer wird im fall von niederfrequenten Vibrationen mit hoher Schwingungsamplitude wirksam. Das bewegbare Element trägt nicht zum Dämpfen von mittel- bis hochfrequenten Vibrationen bei, die durch die elastische Verformung des elastischen Bauteils gedämpft werden sollen.
Ein besonderer Nachteil des oben erwähnten Standes der Technik ist, daß, weil ein Gummimaterial als der elastische Körper in derartigen zylindrischen elastischen Lagerungen verwendet wird, die elastischen Lagerungen darunter leiden, daß der elastische Gummikörper einen überaus hohen Grad an Steifigkeit aufgrund seiner Resonanz bei Aufbringen von Schwingungen mit relativ hohen Frequenzen zeigt.
Die Resonanz des elastischen Körpers tritt üblicherweise auf, wenn die frequenz der eingetragenen Schwingungen in einen Bereich von etwa 300 - 700 Hz fällt, falls die zylindrische elastische Lagerung als eine Motoraufhängung zur Montage einer Motoreinheit bei beispielsweise einem frontgetriebenen Fahrzeug mit Frontmotor (FF-Fahrzeug) verwendet wird. Insofern können die Brummgeräusche, z.B. vom Motor übertragene Geräusche, und andere hochfrequente Schwingungen nicht durch die elastische Lagerung ausreichend abgetrennt werden. Im Hinblick auf die in jüngerer Zeit vermehrte Forderung für eine verbesserte Geräuschdämpfung und einen verbesserten Fahrkomfort von Motorfahrzeugen insbesondere bestand ein zunehmendes Bedürfnis, die Schwingungen absondernden Eigenschaften der elastischen Lagerung mit Bezug auf hochfrequente Vibrationen, die auf diese aufgebracht werden, zu steigern.
Eine noch andere elastische Lagerung ist aus der Schrift DE-A 3 721 444 bekannt, wobei diese elastische Lagerung ein Dämpfungsglied besitzt, das mit dem elastischen Körper verbunden wird und mit dem elastischen Körper einen Ringspalt bildet, der im wesentlichen in einer zur Lastaufnahmerichtung senkrechten Ebene liegt, um hochfrequente Schwingungen zu dämpfen. Auch wenn diese elastische Lagerung verbesserte Dämpfungseigenschaften mit Bezug auf hochfrequente Schwingungen hat, so weist diese elastische Lagerung jedoch den Nachteil einer kostspieligen, komplizierten Konstruktion auf.

Abriß der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den im Stand der Technik vorhandenen Nachteil entwickelt. Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, eine flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder zu schaffen, die in der Konstruktion einfach ist und verbesserte Schwingungen dämpfende sowie absondernde Eigenschaften über einen weiten Frequenzbereich der eingetragenen Schwingungen entfaltet, während wirksam ein Steifwerden des elastischen Körpers bei Aufbringen der Schwingungen von relativ hohen Frequenzen vermieden wird.
Die obige Aufgabe kann gemäß dem Prinzip dieser Erfindung, wie im Patentanspruch 1 herausgestellt ist, gelöst werden, wonach eine flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder geschaffen wird, die eine innere sowie äußere Buchse, welche in gegenseitig beabstandeter Lagebeziehung zueinander angeordnet sind, und einen zwischen die innere sowie äußere Buchse eingesetzten elastischen Körper, um die innere sowie äußere Buchse elastisch zu verbinden, besitzt, wobei die Verbesserung umfaßt: eine einzelne Fluidkammer, die wenigstens teilweise durch den elastischen Körper begrenzt und zwischen der inneren sowie äußeren Buchse in einer Lastaufnahmerichtung, in der eine Schwingungsbelastung auf die Buchsenfeder aufgebracht wird, angeordnet ist, wobei die Fluidkammer mit einem inkompressiblen Fluid, das einen vorbestimmten Viskositätswert hat, angefüllt ist; ein dünnwandiges Teil des elastischen Körpers, das teilweise die Fluidkammer begrenzt und elastisch nachgibt, um ein elastisches Verformen der Fluidkammer bei Aufbringen der Schwingungsbelastung in der Lastaufnahmerichtung zuzulassen; ein bewegliches Bauteil,das in der Fluidkammer so aufgenommen ist, daß das bewegliche Bauteil über eine vorbestimmte Strecke innerhalb der Fluidkammer in der Lastaufnahmerichtung bewegbar ist, wobei das bewegliche Bauteil einander entgegengesetzte Flächen hat, die, wenn die Schwingungsbelastung auf die Buchsenfeder aufgebracht wird, mit gegenüberliegenden Innenflächen der Fluidkammer zusammenwirken, um Fluid-Strömungsdurchgänge zu bestimmen. Die Fluid-Strömungsdurchgänge umfassen einen radial inneren sowie einen radial äußeren Resonanzabschnitt, die jeweils radiale Tiefen in der Lastaufnahmerichtung haben, so daß aufgrund der Schwingungsbelastung das Fluid oszillierend in Umfangs- sowie Axialrichtungen der Buchsenfeder durch die Resonanzabschnitte fließt und das bewegliche Bauteil in einem schwebenden Zustand innerhalb des genannten Fluids gehalten wird, wobei die radialen Tiefen in einer zyklischen Weise variieren.
Die flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder dieser Erfindung mit der oben beschriebenen Konstruktion zeigt eine ausreichend niedrige Federkonstante auf der Grundlage der Strömungen des Fluids durch die Resonanzabschnitte der Fluidkammer, während wirksam das Steifwerden des elastischen Körpers auch dann verhindert wird, wenn die Buchsenfeder hochfrequenten Schwingungen ausgesetzt ist. Deshalb ist die erfindungsgemäße Buchsenfeder imstande, einen ausgezeichneten Dämpfungs- oder Isoliereffekt mit Bezug auf eingetragene Schwingungen über einen weiten Frequenzbereich von mittel- bis hochfrequenten Vibrationen zu erzeugen.
Das dünnwandige Teil des elastischen Körpers kann aus axialen Endstücken des elastischen Körpers bestehen, die axial entgegengesetzte Enden der Fluidkammer bestimmen. Der elastische Körper kann einen axialen Hohlraum besitzen, der sich in einer Axialrichtung der Buchsenfeder erstreckt. Die Fluidkammer und der axiale Hohlraum können an jeweiligen Umfangsabschnitten der Buchsenfeder angeordnet sein, die zueinander in der Lastaufnahmerichtung diametral entgegengesetzt sind.
Der kinematische Viskositätswert des inkompressiblen Fluids, das die Fluidkammer füllt, ist vorzugsweise nicht höher als 500 mm²/s (Centistokes), in mehr bevorzugter Weise nicht höher als 100 mm²/s (Centistokes).
Das bewegliche Bauteil kann eine allgemein bogenförmige Gestalt im Querschnitt, der in einer zur Axialrichtung der Buchsenfeder rechtwinkligen Ebene liegt, haben. In diesem Fall hat das bewgliche Bauteil eine äußere sowie eine innere bogenförmige Fläche, die teilweise die Resonanzabschnitte begrenzen.
Die innere Fläche des beweglichen Bauteils, die einen der Resonanzabschnitte bestimmt, kann in Berührung mit einer Innenfläche des elastischen Körpers, die teilweise die Fluidkammer begrenzt, gehalten werden, wenn die Buchsenfeder zu ihrer Verwendung mit einer auf diese aufgebrachten statischen Last eingebaut ist. Alternativ kann die innere Fläche des beweglichen Bauteils von der inneren Fläche des elastischen Körpers, die teilweise die Fluidkammer begrenzt, beabstandet gehalten werden, wenn die Buchsenfeder zu ihrer Verwendung mit einer auf diese aufgebrachten statischen Last eingebaut ist.
Die vorbestimmte Bewegungsstrecke des beweglichen Bauteils innerhalb der Fluidkammer kann vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 2 - 16 mm liegen, und das Verhältnis dieser Bewegungsstrecke zu einer radialen Abmessung der Fluidkammer liegt bevorzugterweise in einem Bereich von 0,05 - 0,50.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorgenannten und weitere Ziele, die Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden bei Kenntnisnahme der folgenden detaillierten Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird, besser verständlich. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer flüssigkeitsgefüllten Buchsenfeder gemäß dieser Erfindung in Gestalt einer Motorlagerung für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine axiale Schnittdarstellung der Motorlagerung von Fig. 1 längs der Linie II-II in der Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung der Motorlagerung im in ein Motorfahrzeug eingebauten Zustand;
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung, die die Motorlagerung während eines Aufbringens einer Schwingungsbelastung auf diese zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das Meßergebnisse wiedergibt, die Schwingungsdämpfungs-/Isolierkennwerte oder Federkonstanten-Frequenzbeziehungen der Motorlagerung der Fig. 1 - 4 in Gegenüberstellung mit solchen von Verlgeichsbeispielen kennzeichnen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 10 eine metallische innere Buchse einer Motorlagerung, die zur Montage eines Motors an einem Motorfahrzeug des Frontmotor-Frontantriebtyps (FF-Typ) geeignet ist. Radial auswärts dieser inneren Buchse 10 ist eine metallische äußere Buchse 12 derart angeordnet, daß die innere und äußere Buchse 10, 12 radial voneinander mit einem vorbestimmten geeigneten Abstand getrennt sind, wenn die Motorlagerung zur Verwendung am Motorfahrzeug eingebaut ist (wie in Fig. 3 angegeben ist).
Zwischen die metallische innere und äußere Buchse 10, 12 ist ein elastischer Körper 14 mit einer allgemein ringförmigen Gestalt eingesetzt, wodurch die innere und äußere Buchse 10, 12 untereinander elastisch verbunden werden.
Die erfindungsgemäße Motorlagerung, die allgemein mit 16 in den Fig. 1 - 4 angegeben ist, wird am Motorfahrzeug eingebaut, um einen Motorblock am Aufbau des Fahrzeugs in einer Schwingungen dämpfenden oder absondernden Weise zu halten. Der Fahrzeugaufbau ist mit Montagestangen versehen, während der Motorblock Befestigungsarme mit jeweils einem Montageloch besitzt. Jede Montagestange des Fahrzeugaufbaus wird fest durch die innere Buchse 10 hindurch eingesetzt, während die äußere Buchse 12 mit Preßsitz in das Montageloch des zugeordneten Befestigungsarms des Motorblocks eingefügt wird. Wenn die Motorlagerung 16 auf diese Weise in ihrer Position eingebaut ist, werden die innere und äußere Buchse 10, 12 in eine koaxiale Lagebeziehung zueinander durch die Masse des Motorblocks gebracht, wie in Fig. 3 und 4 angegeben ist. In diesem Zustand nimmt die Motorlagerung eine auf diese aufgebrachte Schwingungsbelastung primär in der radialen Richtung auf, in welcher die innere und äußere Buchse 10, 12 außermittig vor dem Einbau der Motorlagerung 16 am Fahrzeug angeordnet sind, wie in den Fig. 1 und 2 angegeben ist. Diese radiale Richtung wird, wenn es passend ist, als "Last aufnahmerichtung" der Motoraufhängung bezeichnet.
Während der elastische Körper 14 unmittelbar an der Außenfläche der inneren Buchse 10 befestigt wird, wird er indirekt an der inneren Fläche der äußeren Buchse 12 über eine dünnwandige Schale 18 und eine abdichtende Gummilage 28 derart fest angebracht, daß der elastische Körper 14 an der inneren Fläche der Schale 18 befestigt ist, während die Gummilage 28 zwischen die Buchse 12 und die Schale 18 eingesetzt ist. Die innere Buchse 10, der elastische Körper 14 und die dünnwandige Schale 18 werden als Ergebnis einer Vulkanisation eines unvulkanisierten Kautschukmaterials innerhalb einer geeigneten Form, in welche die Buchse 10 und die Schale 18 relativ zueinander an ihrem Ort eingesetzt werden, als eine einstückige Einheit ausgebildet.
Der elastische Körper 14 hat einen axialen Hohlraum 20, der in axialer Richtung durch einen Teil von diesem hindurch, welcher auf der einen von diametral entgegengesetzten Seiten der inneren Buchse 10 in der Lastaufnahmerichtung angeordnet ist, auf welcher der Abstand zwischen der inneren sowie äußeren Buchse 10, 12 kürzer ist als derjenige auf der anderen Seite bei Betrachtung in Fig. 1 und 2, ausgebildet ist. Das bedeutet, daß der axiale Hohlraum 20 in einem unteren Teil des elastischen Körpers 14 so ausgestaltet ist, daß der Hohlraum 20 zwischen im wesentlichen diametral entgegengesetzten Positionen am äußeren Umfang des elastischen Körpers 14 verläuft. Dieser axiale Hohlraum 20 dient dazu, die Größe einer auf den elastischen Körper 14 aufgrund der Masse des Motorblocks und einer eingetragenen Schwingungsbelastung aufgebrachten Zugspannung zu minimieren.
In einem Teil des elastischen Körpers 14 auf der anderen Seite der inneren Buchse 10, auf welcher der Abstand zwischen der inneren sowie äußeren Buchse 10, 12 in der Lastaufnahmerichtung größer ist, ist eine Tasche 22 so ausgebildet, daß der axiale Hohlraum 20 und die Tasche 22 mit Bezug zur inneren Buchse 10 in der Lastaufnahmerichtung einander diametral entgegengesetzt sind. Die Tasche 22 ist in der Außenumfangsfläche des elastischen Körpers 14 offen und mit einer Öffnung oder einem Fenster 26, die bzw. das durch den zugeordneten Umfangsabschnitt der dünnwandigen Schale 18 hindurch ausgebildet ist, in Flucht, so daß die Tasche 22 zur Innenfläche der abdichtenden Gummilage 28 freiliegt.
Durch die ausgebildete Tasche 22 besitzt der elastische Körper 14 relativ dünnwandige, entgegengesetzte radiale Endstücke 24, 24, welche zulassen, daß der elastische Körper 14 ohne weiteres in der axialen Richtung verlagerbar ist. Während der axiale Hohlraum 20 vorgesehen ist, um die Zugspannung oder -verformung des elastischen Körpers 14 zu minimieren, dient die in dem einer Druckspannung ausgesetzten Teil ausgebildete Tasche 22 dazu, die radial einwärtige Verformung oder Kompression des elastischen Körpers 14 bei einem Aufbringen einer radialen Schwingungsbelastung zwischen der inneren sowie äußeren Buchse 10, 12 zu erleichtern.
Die äußere Buchse 12, die die an ihrer Innenfläche befestigte abdichtende Gummilage 28 besitzt, wird im Preßsitz an der einstückigen Einheit oder dem Zwischenprodukt 10, 14 und 18, das durch Vulkanisieren des elastischen Körpers 14 erzeugt wurde, befestigt. Dann wird die äußere Buchse 10 in radial einwärtiger Richtung an ihren axialen Endstücken durch eine Rollbördelungstechnik vorkomprimiert. Als Ergebnis wird die Tasche 22 fluiddicht durch die abdichtende Gummilage 28 abgeschlossen, wodurch eine Fluidkammer 30 mit einem geeigneten Volumen bestimmt ist.
Die Fluidkammer 30 ist mit einem inkompressiblen Fluid, das eine relativ niedrige Viskosität hat, gefüllt. Dieses Füllen wird innerhalb einer Masse des gewählten, in einem geeigneten Gefäß enthaltenen inkompressiblen Fluids bewirkt, während die äußere Hülse 12 an das einstückige Zwischenprodukt 10, 14, 18 fest angebracht wird. Für einen ausreichenden Grad an Fließfähigkeit des Fluids ist die kinematische Viskosität des Fluids vorzugsweise nicht höher als 500 mm²/s (Centistokes) und mehr bevorzugt nicht höher als 100 mm²/s (Centistokes). Beispielsweise wird das inkompressible Fluid in geeigneter Weise aus der Gruppe ausgewählt, die Wasser, Athylenglykol, Propylenglykol, andere Alkylenglykole, niederviskoses Polyalkylenglykol, niederviskoses Silikonöl und Mischungen von diesen umfaßt.
Wenn eine durch die erfindungsgemäße Motorlagerung 16 zu dämpfende radiale Schwingungsbelastung zwischen der inneren und äußeren Buchse 10, 12 aufgebracht wird, werden die axialen Endstücke 24, 24 elastisch axial auswärts verlagert, während der den axialen Hohlraum 20 bestimmende Teil elastisch expandiert wird, so daß das Volumen des Hohlraumes 20 vermindert wird, und es wird die Fluidkammer 30 so verformt, daß der radiale Abstand in der Lastaufnahmerichtung vermindert wird.
Innerhalb der Druckaufnahmekammer 30 ist ein beweglicher Block 32 aufgenommen, der eine allgemein bogenförmige Querschnittsgestalt besitzt, die in Fig. 1 mit 31, 33 angegeben ist. Der bewegliche Block 32 ist innerhalb der Kammer 30 frei bewegbar, und die innere gekrümmte Fläche 33 hat ein Profil, das im wesentlichen der Gestalt der inneren Fläche der Kammer 30 folgt, welche angenommen wird, wenn die Motorlagerung 16 an ihrem Ort eingebaut ist, wobei die Masse des Motorblocks auf die äußere Buchse 12 wirkt, wie in Fig. 3 angegeben ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der bewegliche Block 32 aus einer Aluminiumlegierung gebildet, und er wird mit der unteren Fläche der Kammer 30, wie in Fig. 3 angegeben ist, in Berührurig gehalten, während die Motorlagerung 16 in einem statischen Belastungszustand ist, wobei keine dynamische Last auf die Motorlagerung 16 wirkt.
Bei Aufbringen einer dynamischen Schwingungsbelastung auf die Motorlagerung in der Lastaufnahmerichtung werden die innere und äußere Buchse 10, 12 mit Bezug zueinander in der Lastaufnahmerichtung verlagert, wodurch der radiale Abstand oder die radiale Abmessung (mit Au in Fig. 3 angegeben) der Fluidkammer 30 zyklisch vergrößert sowie verkleinert und die Kammer 30 elastisch verformt wird. Demzufolge wird die Gestalt der inkompressiblen Fluidmasse verändert, wobei die axialen Endstücke 24 und der axiale Hohlraum 20 elastisch verlagert oder verformt werden. Als Ergebnis entstehen Strömungen des Fluids in der Fluidkammer 30.
Die Strömungen des Fluids bewirken, daß der bewegliche Block 32 von der unteren Fläche der Kammer 30 entfernt und innerhalb der Fluidmasse in einem schwebenden Zustand gehalten wird, wie in Fig.4 gezeigt ist. Rund um den beweglichen Block 32 sind im schwebenden Zustand während eines Aufbringens der Schwingungsbelastung zwischen der inneren sowie äußeren Buchse 10, 12 Fluid-Strömungskanäle ausgebildet, die bogenförmige Resonanzabschnitte 34 einschließen, welche zwischen der äußeren und inneren gekrümmten Fläche 31, 33 des beweglichen Blocks 32 sowie den radial gegenüberliegenden äußeren und inneren Flächen der Kammer 30 (genauer gesagt den zugeordneten Flächen des elastischen Körpers 14 und der abdichtenden Lage 28) abgegrenzt sind. Diese bogenförmigen Resonanzabschnitte 34 haben eine radiale Tiefe "t" und erstrecken sich längs der äußeren und inneren bogenförmigen Flächen 31, 33 des beweglichen Blocks 32. Bei Aufbringen der Schwingungsbelastung zwischen der inneren sowie äußeren Buchse 10, 12 fließt das Fluid oszillierend in der Umfangs- sowie Axialrichtung der Motorlagerung 16 insbesondere durch die Resonanzabschnitte 34 hindurch, wobei die radiale Tiefe "t" in einer zyklischen Weise variiert. Als Ergebnis wird die dynamische Federkonstante der Motorlagerung 16 auf der Grundlage der Strömungen oder der Resonanz des Fluids innerhalb der Fluidkammer 30 wirksam abgesenkt, so daß folglich die Schwingungsbelastung isoliert wird.
Der Frequenzbereich der Schwingungen, für welche die erfindungsgemäße Motorlagerung 16 eine verminderte dynamische Federkonstante entfaltet, wird nach Wunsch gewählt oder bestimmt, indem die radiale Tiefe "t" sowie andere Abmessungen der bogenförmigen Resonanzabschnitte 34 eingeregelt werden und dadurch die Resonanzfrequenz des durch die Resonanzabschnitte 34 fließenden Fluids in Abhängigkeit vom Elastizitätsmodul (dynamische Federkonstante) des elastischen Körpers 14, von der Masse oder relativen Dichte des beweglichen Blocks 32 und von der Viskosität des inkompressiblen Fluids abgestimmt wird. Die erfindungsgemäße Motorlagerung 16 kann so abgestimmt werden, daß die Resonanzfrequenz des Fluids in der Fluidkammer 30 relativ hoch ist.
Insbesondere werden die Abmessungen der bogenförmigen Resonanzabschnitte 34 einschließlich der Tiefe "t" normalerweise so bestimmt, daß (a) eine Strecke "B" (angegeben in Fig. 3), über welche der bewegliche Block 32 in der Lastaufnahmerichtung bewegbar ist, innerhalb eines Bereichs von 2 - 16 mm, bevorzugterweise von 3 - 10 mm liegt, daß (b) ein Verhältnis der Strekke "B" zur radialen Abmessung "A" im belastungsfreien Zustand innerhalb eines Bereichs von 0,05 - 0,50, vorzugsweise von 0,10 - 0,40 liegt und daß (c) eine Gesamtfläche der äußeren und inneren bogenförmigen Flächen 31, 33 des bewegbaren Blocks 32 wenigstens 100 mm², vorzugsweise wenigstens 2000 mm² beträgt.
Die erfindungsgemäße Motorlagerung 16 mit der oben beschriebenen Konstruktion entfaltet eine niedrige dynamische Federkonstante, um wirksam die eingetragenen Schwingungen in einem relativ hohen Frequenzbereich auf der Grundlage der Strömungen oder der Resonanz des Fluids in den bogenförmigen Resonanzabschnitten 34 auf den entgegengesetzten äußeren und inneren Seiten des beweglichen Blocks 32, wobei die Tiefe "t" eines jeden Resonanzabschnitts 34 mit der Resonanzfrequenz des Fluids sich ändert, zu isolieren. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, daß die Motorlagerung 16 eine übermäßig hohe Steifigkeit aufgrund einer Resonanz des elastischen Körpers 14, auch wenn die Frequenz der eingetragenen Schwingungen vergleichsweise hoch ist, zeigt.
Das heißt mit anderen Worten, daß die erfindungsgemäße Motorlagerung in geeigneter Weise so ausgelegt werden kann, daß sie mit Bezug zu den eingetragenen Schwingungen von mittleren und hohen Frequenzbereichen vergleichsweise weiche Federkennwerte aufweist, wodurch diese mittel- und hochfrequenten Schwingungen wirksam gedämpft und/oder abgesondert werden können, was eine erhebliche Verminderung von Geräuschen, die innerhalb des Fahrzeug-Innenraumes gehört werden, und einen bemerkenswert verbesserten Fahrkomfort des Fahrzeugs möglich macht.
Das Diagramm der Fig. 5 zeigt Meßwerte, die die Beziehung zwischen dem absoluten Wert einer komplexen Federkonstanten der erfindungsgemäßen Motorlagerung 16 und der Frequenz der eingetragenen Vibrationen in Gegenüberstellung zu solchen von Vergleichsbeispielen 1 und 2 angeben. Das Vergleichsbeispiel 1 verwendet einen elastischen Block, der keine flüssigkeitsgefüllte Kammer besitzt, und einen beweglichen Block. Das Vergleichsbeispiel 2 verwendet einen elastischen Block, der eine flüssigkeitsgefüllte Kammer besitzt, jedoch in der flüssigkeitsgefüllten Kammer keinen beweglichen Block hat.
Bei dem Versuch war die Fluidkammer bei der erfindungsgemäßen Ausführung und dem Vergleichsbeispiel mit Wasser gefüllt und der bewegliche Block 32 der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Ferner wurde der Versuch mit einer anfänglichen statischen Belastung von 1050 N (kgf), die zwischen der inneren und äußeren Buchse (10, 12) aufgebracht wurde, und mit einer dynamischen Schwingungsbelastung von ±10 G, die zwischen diesen aufgebracht wurde, ausgeführt.
Aus dem Diagramm der Fig. 5 wird deutlich, daß die dynamische Federkonstante der erfindungsgemäßen Ausführungsform auf einem ausreichend niedrigen Niveau für die mittel- und hochfrequenten Schwingungen gehalten wurde, während die dynamischen Federkonstanten der Vergleichsbeispiele 1 und 2 für diese mittel- und hochfrequenten Schwingungen vergleichsweise hoch waren. Das bedeutet eine ausgezeichnete Dämpfungs-/Isolierfähigkeit der erfindungsgemäßen Motorlagerung 16 für die eingetragenen Schwingungen über einen relativ weiten Frequenzbereich.
Die verbesserte Dämpfungs-/Isolierleistung der erfindungsgemäßen Motorlagerung 16 für die relativ hochfrequenten Schwingungen kann durch das simple Einsetzen des beweglichen Blocks 32 in die Fluidkammer 30 während des Zusammenbaus der Lagerung, d.h. ohne die Anwendung einer komplizierten Anordnung, bewerkstelligt werden.
Der bewegliche Block 32 kann auch aus einem anderen Material als Aluminiumlegierungen gebildet werden, wie z.B. Kunstharz oder rostfreier Stahl, was von der relativen Dichte und anderen Eigenschaften des inkompressiblen Fluids abhängt. Ferner kann der bewegliche Block 32 eine geeignete Gestalt außer einer bogenförmigen Gestalt annehmen, wie z.B. eine rechteckige oder zylindrische oder säulenförmige Gestalt, was von der Ausgestaltung der Fluidkammer 30 abhängt. Der bewegliche Block 32 kann ein hohles Bauteil sein oder eine relative Dichte haben, die niedriger ist als diejenige des inkompressiblen Fluids, so daß, wenn eine statische Last auf die Motorlagerung aufgebracht wird, der bewegliche Block 32 auf der Fluidmasse schwimmen kann.
Wenngleich die dargestellten Ausführungsformen geeignet sind, um als Motorlagerungen für ein Kraftfahrzeug verwendet zu werden, so kann der Grundgedanke der Erfindung als Fahrzeug- Aufhängebuchsen und als andere flüssigkeitsgefüllte Buchsenfedern, deren Anwendungen nicht auf das Kraftfahrzeug beschränkt sind, verwirklicht werden.
Eine flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder hat eine innere sowie eine äußere Buchse, die in gegenseitig beabstandeter Lagebeziehung zueinander angeordnet sind, und eigen zwischen die innere sowie äußere Buchse eingesetzten elastischen Körper, der die innere und äußere Buchse elastisch verbindet. Der elastische Körper (14) bestimmt wenigstens teilweise eine einzelne, fluiddicht abgeschlossene flüssigkeitsgefüllte Kammer (30), die in einer Lastaufnahmerichtung, in welcher eine Schwingungsbelastung auf die Buchsenfeder aufgebracht wird, zwischen der inneren und äußeren Buchse (10, 12) angeordnet ist. Der elastische Körper umfaßt ein dünnwandiges Teil (24, 24), das teilweise die flüssigkeitsgefüllte Kammer begrenzt und elastisch nachgibt, um eine elastische Verformung der Kammer bei Aufbringen der Schwingungsbelastung zuzulassen. In der flüssigkeitsgefüllten Kammer ist ein bewegliches Bauteil (32) so aufgenommen, daß das bewegliche Bauteil über eine vorbestimmte Strecke in der Lastaufnahmerichtung frei bewegbar ist. Das bewegliche Bauteil und die Innenflächen der Fluidkammer wirken miteinander zusammen, um Resonanzabschnitte (34) zu bestimmen, die, gemessen in der Lastaufnahmerichtung, eine vorbestimmte radiale Tiefe haben.

Claims

1. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder (16) mit einer inneren sowie einer äußeren Buchse (10, 12), die in gegenseitig beabstandeter Lagebeziehung zueinander angeordnet sind, und mit einem zwischen die genannte innere sowie äußere Buchse (10, 12) eingefügten elastischen Körper (14), der die genannte innere sowie äußere Buchse elastisch verbindet, wobei dieser elastische Körper (14) wenigstens teilweise eine einzelne, fluiddicht abgeschlossene Fluidkammer (30) begrenzt, welche zwischen der genannten inneren sowie äußeren Buchse (10, 12) in einer Lastaufnahinerichtung, in der eine Schwingungsbelastung auf die Buchsenfeder (16) aufgebracht wird, angeordnet ist, die erwähnte Fluidkammer (30) mit einem inkompressiblen, einen vorbestimmten Viskositätswert besitzenden Fluid gefüllt ist, der besagte elastische Körper (14) ein dünnwandiges Teil (24) umfaßt, das teilweise die erwähnte Fluidkammer (30) begrenzt und das elastisch nachgibt, um zu ermöglichen, daß bei Aufbringen der Schwingungsbelastung in der genannten. Lastaufnahmerichtung die erwähnte Fluidkammer elastisch zu verformen ist, ein bewegliches Bauteil (32) in der erwähnten Fluidkammer (30) so aufgenommen ist, daß dieses bewegliche Bauteil frei innerhalb der erwähnten Fluidkammer in der genannten Lastaufnahmerichtung über eine vorbestimmte Strecke (B) bewegbar ist, und das besagte bewegliche Bauteil (32) entgegengesetzte Flächen (31, 33) hat, die in der genannten Lastaufnahmerichtung einander entgegengesetzt sind, in welcher, wenn die Schwingungsbelastung auf die besagte Buchsenfeder (16) aufgebracht wird, die erwähnten entgegengesetzten Flächen (31, 33) des besagten beweglichen Bauteils (32) mit den gegenüberliegenden inneren Flächen der erwähnten Fluidkammer (30) zusammenwirken, um Fluid-Strömungsdurchgänge zu bestimmen, wobei diese Durchgänge einen radial inneren sowie einen radial äußeren Resonanzabschnitt (34) enthalten, welche jeweilige radiale Tiefen (t) in der genannten Lastaufnahmerichtung haben, so daß auf Grund der Schwingungsbelastung das Fluid oszillierend in Umfangs- sowie Axialrichtungen der Buchsenfeder (16) durch die Resonanzabschnitte (34) hindurchfließt und das bewegliche Bauteil (34) in einem schwebenden Zustand innerhalb des genannten Fluids gehalten wird, wobei die radialen Tiefen (t) in einer zyklischen Weise variieren.

2. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte dünnwandige Teil des erwähnten elastischen Körpers (14) aus axialen Endstücken (24) des erwähnten elastischen Körpers besteht, die die axial entgegengesetzten Enden der genannten Fluidkammer (30) begrenzen

3. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte elastische Körper (14) einen axialen Hohlraum (20) besitzt, der sich in einer axialen Richtung der Buchsenfeder erstreckt, wobei die genannte Fluidkammer (30) und der besagte axiale Hohlraum (20) an jeweiligen Umfangsabschnitten der Buchsenfeder angeordnet sind, die zueinander in der genannten Lastaufnahmerichtung diametral entgegengesetzt sind.

4. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder mach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte inkompressible Fluid einen kinematischen Viskositätswert hat, der nicht höher als 500 mm²/s ist.

5. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte inkompressible Fluid einen kinematischen Viskositätswert hat, der nicht höher als 100 mm²/s ist.

6. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte bewegliche Bauteil (32) in einem in einer zu einer axialen Richtung der Buchsenfeder rechtwinkligen Ebene liegenden Querschnitt eine allgemein bogenförmige Gestalt hat, wobei das besagte bewegliche Bauteil eine äußere sowie eine innere gekrümmte Fläche (31, 33) hat, die teilweise die erwähnten Resonanzabschnitte (34) begrenzen.

7. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte bewegliche Bauteil (32) eine innere Fläche (33) hat, die in Berührung mit einer inneren Fläche des erwähnten elastischen Körpers (14), welche teilweise die genannte Fluidkammer (30) begrenzt, gehalten wird, wenn die besagte Buchsenfeder zu ihrer Verwendung mit einer auf diese aufgebrachten statischen Last eingebaut wird.

8. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte bewegliche Bauteil (32) eine innere Fläche (33) hat, die von einer inneren Fläche des erwähnten elastischen Körpers (14), welche teilweise die genannte Fluidkammer (30) begrenzt, beabstandet gehalten wird, wenn die besagte Buchsenfeder zu ihrer Verwendung mit einer auf diese aufgebrachten statischen Last eingebaut wird.

9. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte. vorbestimmte Strecke (B) einer Bewegung des besagten beweglichen Bauteils (32) in einem Bereich von 2 - 16 mm liegt.

10. Flüssigkeitsgefüllte Buchsenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis der erwähnten vorbestimmten Strecke (B) einer Bewegung des besagten beweglichen Bauteils (32) zu einer radialen Abmessung (A) der genannten Fluidkammer (30) in einem Bereich von 0,05 - 0,50 liegt.