DE69007195T2 - Bewegungshemmende Strebe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Strebe zur Hemmung der Bewegung zwischen zwei Körpern, zwischen denen sie sich in Funktion erstreckt die eine erste, flexibel von der Strebe getragene Lagerung umfaßt, die ein erstes Element aufnimmt, das mit einem Körper verbunden ist, eine zweite, flexibel von der Strebe getragene Lagerung, die ein zweites Element aufnimmt, das mit dem anderen Körper verbunden ist, Kammern, die Hydraulikfluid enthalten und mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung verbunden sind, so daß Bewegung jeder Lagerung in bezug auf die Strebe das effektive Volumen der Kammern verandert, sowie eine Fluiddruck-Verbindungsanordnung, die die Fluidverbindung der Kammern, die mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung verbunden sind, herstellt, so daß Bewegung jeder der Lagerungen in bezug auf die Strebe die Übertragung eines entsprechenden Drucks durch die Fluidströmungs-Verbindungsanordnung bewirkt der jeder folgenden Bewegung der anderen der Lagerungen in bezug auf die Strebe entgegenwirkt.
• Eine derartige Strebe ist in DE-A-3 529 199 dargestellt. Bei dieser Anordnung stellt ein Rohr eine kontinuierliche Verbindung zwischen den Kammern her, die zur ersten bzw. zweiten Lagerung gehören. Eine ahnliche Vorrichtung ist in EP-A-0 192 380 aufgezeigt, bei der die Fluiddruck-Verbindungsanordnung separate Fluiddruck-Verbindungskanäle umfaßt, die parallel zueinander zwischen den Kammern verlaufen, die mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung verbunden sind.
• Wenngleich solche Vorrichtungen möglicherweise eine angemessene Dämpfung bei bestimmten Frequenzen bieten, kann die erzeugte Dämpfung allerdings nicht über den gesamten Frequenzbereich, in dem Schwingungen auftreten, zufriedenstellend sein. Die Erfindung hat das Ziel, dieses Problem zu überwinden.
• Dementsprechend ist die anfangs angeführte Strebe dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Fluiddruck-Verbindungskanäle eine Steuereinrichtung einschließt, die diesen Kanal wahlweise außer Betrieb setzt, indem die Übertragung von Fluiddruck in selbigem verhindert wird, und wenigstens ein anderer der Fluiddruck-Verbindungskanäle eine kontinuierliche Verbindung zwischen den Kammern herstellt, die mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung verbunden sind.
• Die bewegungshemmenden Streben, die eine Ausführungsform der Erfindung zur Bewegungshemmung eines Kraftfahrzeugmotors in bezug auf die Karosserie, auf der er gelagert ist, darstellen, werden anschließend lediglich beispielhaft anhand der beiliegenden schematischen Darstellungen beschrieben, wobei:
• Figur 1 eine schematische Perspektivansicht eines in einer Kraftfahrzeugkarosserie gelagerten Motors ist und eine bekannte Form der bewegungshemmenden Strebe verdeutlicht;
• Figur 2 eine Stirnseitenansicht eines Teils von Figur 1 ist und die bekannte bewegungshemmende Strebe darstellt;
• Figur 3A ein Querschnitt entlang der Linie (IIIA-IIIA aus Figur 3B ist und eine erfindungsgemäße Ausfuhrungsform der bewegungshemmenden Streben zeigt;
• Figur 3B eine teilweise Schnittdarstellung entlang der Linie IIIB-IIIB aus Figur 3A ist;
• die Figuren 4a und 4b Kurvendarstellungen sind, die die Funktion der bewegungshemmenden Strebe aus den Figuren 3A und 3B veranschaulichen, allerdings auf der Annahme beruhend, daß einer ihrer Fluid-Verbindungskanale unwirksam ist; und
• die Figuren 5A und 5B den Figuren 3A und 3B entsprechen, jedoch eine weitere Abwandlung zeigen.
• Die zu beschreibenden Streben werden zur Begrenzung der Bewegungsamplitude eines Kraftfahrzeugmotors und einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt. Normalerweise wird ein derartiger Motor durch flexible Lagerungen, wie z.B. aus Gummi, federnd getragen.
• Diese Lagerungen ermöglichen die Bewegung des Motors in bezug auf die Fahrzeugkarosserie, wenn verschiedene Belastungen, und insbesondere plötzliche Veränderungen des Drehmoments des Motors, auftreten. Um eine solche relative Bewegung einzugrenzen, wird bekanntlich eine bewegungshemmende Strebe, wie als 5 in den Figuren 1 und 2 dargestellt, verwendet. In diesen Figuren ist der Fahrzeugmotor als 6 aufgezeigt und wird durch flexible Lagerungen 8, die Gummi enthalten, auf den Karosserieteilen 10 gehalten. Wie in Figur 2 erkennbar, umfaßt die Strebe 5 Stifte 12 und 14, die durch eine starre Verlängerung 16 miteinander verbunden sind. Jeder Stift wird innerhalb je eines Strebenendes mit Hilfe einer jeweiligen Gummihülse oder einer ähnlichen Vorrichtung eingesetzt. Bei den bekannten Formen sind die Gummihülsen oder Vorrichtungen aus Zellgummi hergestellt, die eine relativ große Flexibilität gewährleisten und somit eine gute Filterung der Motorschwingungen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude schaffen. Wenn sich allerdings das Drehmoment des Motors wesentlich ändert (wenn beispielsweise eine plötzliche Belastung auf den oder durch den Motor angelegt wird), verformen und verschließen sich die Zellen des Gummis. Dadurch erhöht sich die Gesamtstarrheit der Strebe, und die Bewegung des Motors wird verhindert oder stark eingeschränkt. Die Filtration dieser Motorschwingungen wird sehr schlecht, so daß sie auf die Karosserie übertragen werden. Wenn die Stifte 12 und 14 zu beweglich angebracht sind, wird die Motorbewegung unzureichend gehemmt. Sind sie zu starr montiert, ist die Schwingungsfiltration schwach. Daher ist es notwendig, einen Kompromiß zwischen diesen beiden Extremen zu finden, und die Auslegung wird erschwert durch den Verformungseffekt des kontinuierlich vorhandenen ("permanenten") Motordrehmoments bei laufendem Motor. Außerdem bewirkt die Stange lediglich eine hemmende Dämpfüng, die allein durch die Hysterese der Gummihülsen erzeugt wird.
• Die bewegungshemmende Strebe in den Figuren 3A und 3B (die die Strebe im Vergleich zu Figur 2 um einen rechten Winkel gedreht darstellen) hat eine zentrale, starre Armvorrichtung 54 56 (wird nachstehend beschrieben), die mit zwei starren Zylindern 50, 52 mit offenen Enden in Form von Gußstucken verbunden sind. In jedem Zylinder 50, 52 ist eine Gummivorrichtung 24 in Form einer geschlossenen zylindrischen Gummimembran angebracht, die aus einem Stück mit einer Gummitrennwand 24B gebildet ist. Letztere hält in der Mitte eine Metallhülse 26. Die Gummimembranen grenzen somit zwei geschlossene und separate hohle Kammern 28 und 30 an einem Ende der Stange und zwei gleiche geschlossene und separate Kammern 32 und 34 am anderen Ende ab.
• In Betrieb verlaufen die Stifte, die den Stiften 12 und 14 (siehe Figur 2) entsprechen, jeweils durch eine der beiden Hülsen 26 und sind am Motor bzw. der Karosserie befestigt.
• Die Kammern 28, 30, 32, 34 sind mit einem Hydraulikfluid gefüllt. Die Kammer 28 steht durch einen Verbindungskanal 58 in Fluidverbindung mit der Kammer 34, während die Kammer 30 über einen Kanal 60 mit Kammer 32 in Fluidverbindung steht. Die Kanäle 58 und 60 sind als spiralförmige Durchtritte in den starren Elementen 54 und 56 ausgebildet, welche durch nicht dargestellte Mittel an den Gußstücken 50 und 52 befestigt sind.
• Darüber hinaus ist, wie in Figur 3A gezeigt ein hohler Zylinder zwischen den beiden Elementen 54 und 56 mittels einer flexiblen zylindrischen Membran 70 ausgebildet. An einem Ende steht dieser Zylinder in Fluidverbindung mit der Kammer 30 und am anderen Ende mit der Kammer 34. Ein Kolben 72 ist innerhalb der zylindrischen Membran 70 verschiebbar.
• In Betrieb führt die Schwingung des Motors in bezug auf die Karosserie dazu, daß sich die Verbindungswände 24B zwischen den Kammerpaaren an jedem Ende der Strebe 20 in im allgemeinen vertikaler Richtung durchbiegen, wie in den Figuren angegeben. Während dieser Verformung zirkuliert die Flüssigkeit zwischen Kammer 28 und Kammer 34 durch den Kanal 58 und zwischen Kammer 30 und Kammer 32 durch Kanal 60. Wenn sich bei einer solchen Schwingung das relative Volumen der Kammern 30 und 34 ändert, erfolgt außerdem eine Übertragung des Fluiddrucks zwischen diesen Kammern, da sich der Kolben 72 innerhalb der zylindrischen Membran 70 verschiebt. Diese Übertragung des Fluiddrucks findet zur gleichen Zeit statt wie die Übertragung des Fluids durch die Kanäle 58 und 60.
• Durch die angemessene Begrenzung der Länge der Kanäle 58 und 60 sowie ihrer Durchmesser lassen sich die erforderlichen Dämpfüngs- und Schwingungsfiltereigenschaften erzielen. Das "permanente" Motordrehmoment verursacht eine entsprechende Verformung der Wände 24B, und somit liegt bei laufendem Motor ein anhaltender Unterschied zwischen den effektiven Volumina der beiden Kammern an jedem Ende der Strebe vor, Dieser wird durch die einsetzende Übertragung des Hydraulikfluids durch die Kanäle 58 und 60 kompensiert.
• Die Durchtritte 58, 60 können aus spiralförmig angeordneten Kanälen und einer zentralen Sperre aufgebaut sein, um die das Fluid zirkuliert.
• Die spiralförmige Ausbildung der Durchtritte 58 und 60 ermöglicht es, daß deren Länge zur Verleihung der angemessenen Eigenschaften eingestellt werden kann. Die Strömung des Hydraulikfluids entlang der Kanäle erzeugt eine Niederfrequenz-Phasenverschiebung.
• Figur 4a zeigt zwei Kurven, die das Verhältnis zwischen Dämpfung, auf der vertikalen Achse, und Schwingungsfrequenz, entlang der horizontalen Achse verdeutlicht, jedoch basierend auf der Annahme, daß die Fluidverbindung zwischen den Kammern 30 und 34 durch die zylindrische Membran 70 vollkommen unwirksam ist.
• Bei der oberen Kurve ist die Dämpfung durch einen Verlustfaktor L dargestellt während sie in der unteren Kurve durch die dynamische Starrheit D dargestellt ist. Die Kurven in Figur 4a wurden durch Messungen auf der Grundlage der Schwingungsamplitude von plus/minus einem Millimeter erstellt, und es wird davon ausgegangen, daß keine Vorbelastung an der Strebe anliegt. Wie gezeigt ist die Dämpfung sehr effektiv und erreicht bei einer sehr niedrigen Schwingungsfrequenz (etwa 3 Hz) ein Maximum.
• Figur 4b zeigt die entsprechenden Kurven (wiederum für Schwingungsamplituden von plus/minus 1 mm) bei vorhandener bedeutender Vorbelastung der Strebe, wie z.B. durch das permanente Drehmoment des laufenden Motors. Ein Vergleich der Figuren 4a und 4b laßt erkennen, daß durch diese Vorbelastung die maximale Dämpfung verringert wird und die Schwingungen eine wesentlich höhere Frequenz haben (etwa 34 Hz). Offensichtlich ist es wünschenswert, den Betrag zu begrenzen, um den die maximale Dämpfung verringert wird und die Frequenz, mit der die maximale Dämpfung erfolgt, erhöht sich, wenn eine Vorbelastung vorhanden ist.
• Bei bestimmten Frequenzen entsteht allerdings eine "hydraulische Verriegelung" in den Verbindungskanälen 58 und 60. Dieser Effekt führt zu einer hohen Dämpfung bei niedrigen Frequenzen und ist annehmbar. Bei höheren Frequenzen ist die Starrheit, die in der Strebe erzeugt wird, jedoch schädlich und führt zu einer Verschlechterung der Schwingungsfilterung. Die durch die zylindrische Membran 70 geschaffene Verbindung hängt mit der Überwindung dieses Problems zusammen.
• Normalerweise kann die Übertragung des Fluiddrucks zwischen den Kammern 30 und 34 über die zylindrische Membran 70 stattfinden. Allerdings kann der Kolben 72 gegen eine Bewegung verriegelt sein. Dies wird erreicht, wenn mit der Membran 70 eine Kammer 74 überbrückt wird, die durch einen in die Verbindungselemente 54 und 56 geschnittenen flachen Kanal gebildet wird. Durch Vorrichtungen, die nicht dargestellt sind, kann der Druck in der Kammer 74 verändert werden, indem beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit zu oder von dieser Kammer übertragen wird. Wenn sich der Druck in der Kammer 74 erhöht, biegt sich die Membran 70 durch und verriegelt den Kolben 72 gegenüber einer weiteren Bewegung. Die Übertragung des Fluiddrucks zwischen den Kammern 30 und 34 wird somit blockiert. Auf diese Weise kann eine differenziertere Steuerung der Dämpfungseigenschaften der Strebe ausgeführt werden.
• Wie bei 62 in Figur 3A dargestellt, werden übermäßige Bewegungen der flexiblen Wände 24B durch Gummipuffer verhindert.
• Die Figuren 5A und 5B zeigen eine Anordnung, die im allgemeinen jener aus den Figuren 3A und 3B entspricht. Allerdings sind hier zwei zylindrische Membranen 70A und 70B vorhanden, und jede weist ihren eigenen separat verschiebbaren Kolben 72A und 72B auf. Die durch die zvlindrische Membran 70A ausgebildete Kammer steht an ihren jeweiligen Enden mit den Kammern 30 und 32 in Fluidverbindung, während die durch die zylindrische Membran 70B gebildete Kammer an ihren jeweiligen Enden mit den Kammern 28 und 34 in Fluidverbindung steht. Die Kolben 72A und 72B können unabhängig voneinander gegen Bewegung verriegelt werden, indem der Druck in den Kanälen 74A bzw. 74B erhöht wird. Die Vorrichtung in den Figuren 5A und 5B schaftt im Vergleich zu jener aus den Figuren 3A und 3B somit eine zusätzliche Steuerung.

Claims (9)

1. Strebe zur Hemmung der Bewegung zwischen zwei Körpern (6, 10), zwischen denen sie sich in Funktion erstreckt, die eine erste, flexibel von der Strebe (5) getragene Lagerung (26) umfaßt, die ein erstes Element (12) aufniinmt, das mit einem Körper verbunden ist, eine zweite, flexibel von der Strebe (5) getragene Lagerung (26), die ein zweites Element (14) aufnimmt, das mit dem anderen Körper (10) verbunden ist, Kammern (28, 30, 32, 34), die Hydraulikfluid enthalten und mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung (26, 26) verbunden sind, so daß Bewegung jeder Lagerung (26, 26) in bezug auf die Strebe (5) das effektive Volumen der Kammern (28, 30, 32, 34) verändert, sowie eine Fluiddruck-Verbindungsanordnung (58, 60, 70, 70A, 70B), die Fluiddruckverbindung der Kammern (28 und 30; 32 und 34), die mit der ersten bzw der zweiten Lagerung (26, 26) verbunden sind, herstellt, so daß Bewegung jeder der Lagerungen (26, 26) in bezug auf die Strebe (5) die Übertragung eines entsprechenden Drucks durch die Fluidströmungs- Verbindungsanordnung (58, 60, 70, 70A, 70B) bewirkt, der jeder folgenden Bewegungen der anderen der Lagerungen (26, 26) in bezug auf die Strebe (5) entgegenwirkt, wobei die Fluiddruck-Verbindungsanordnung separate Fluiddruck-Verbindungskanäle (58, 60; 70; 70A, 70B) umfaßt, die parallel zueinander zwischen den Kammern (28, 30, 32, 34) verlaufen, die mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung (26, 26) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (70; 70A; 70B) der Fluiddruck-Verbindungskanäle eine Steuereinrichtung (72; 72A; 72B) einschließt, die diesen Kanal (70; 70A, 70B) wahlweise außer Betrieb setzt, indem die Übertragung von Fluiddruck in selbigem verhindert wird, und wenigstens ein anderer (58, 60) der Fluiddruck-Verbindungskanäle eine kontinuierliche Verbindung zwischen den Kammern (28, 30, 32, 34) herstellt, die mit der ersten bzw. der zweiten Lagerung (26, 26) verbunden sind.

2. Strebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine andere der Kanäle (58, 60), der die kontinuierliche Verbindung herstellt, ein spiralförmiger Kanal ist.

3. Strebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein entsprechendes Paar Kammern (28 und 30; 32 und 34) mit jeder Lagerung (26, 26) verbunden ist, so daß Bewegung jeder Lagerung (26, 26) in bezug auf die Strebe (5) das Volumen eines Paares Kammern (28 und 30; oder 32 und 34), das mit dieser Lagerung (26) verbunden ist, vergrößert, und das Volumen des anderen Paares Kammern (28 und 30; oder 32 und 34) verringert, und daß die beiden anderen Fluiddruck-Verbindungskanäle vorhanden sind, wobei einer ein erstes Rohr (58) ist, das eine (28) eines Paares (28, 30) der Kammern kontinuierlich mit der entsprechenden einen (34) des anderen Paares (32, 34) der Kammern verbindet, und daß der andere ein zweites Rohr (60) ist, das die andere (30) eines Paares (28, 30) der Kammern mit der entsprechenden anderen (32) des anderen Paares (32, 34) der Kammern kontinuierlich verbindet.

4. Strebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rohre (58, 60) spiralförmig ist.

5. Strebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern jedes Paares (28, 30; 32, 34) durch entsprechende flexible Wände (24B, 24B) getrennt sind, die die entsprechenden Lagerungen (26, 26) tragen, so daß sich jede flexible Wand (24B, 24B) in bezug auf die Strebe (5) durchbiegt, wenn sich die entsprechende Lagerung (26, 26) in bezug auf die Strebe (5) bewegt.

6. Strebe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Anschläge (52, 64, 66), die die Bewegung der flexiblen Wände (24B, 24B) in bezug auf die Strebe begrenzen.

7. Strebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Fluiddruck-Verbindungskanal (70; 70A, 70B) einen Zylinder mit offenem Ende und flexibler Wand enthält, der den Fluiddruck überträgt, und dadurch, daß die Steuereinrichtung einen Kolben (72; 72A, 72B) umfaßt, der innerhalb des Zylinders mit der flexiblen Wand verschiebbar ist, sowie eine Einrichtung (74; 74A, 74B) zur gesteuerten Verformung der flexiblen Wand (70; 70A, 70B), um so Bewegung des Kolbens (72; 72A, 72B) zu hemmen.

8. Strebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddruck-Verbindungskanäle einen weiteren Fluiddruck-Verbindungskanal mit einer Steuereinrichtung (72B) enthalten, mit der dieser Kanal (70B) wahlweise außer Funktion gesetzt werden kann, indem die Übertragung von Fluiddruck in selbigem (70B) verhindert wird, wobei der eine (70A) Kanal eine eines Paares der Kammern (28, 30) mit der entsprechenden einen des anderen Paares Kammern (32, 34) verbindet, und der weitere Kanal (70B) die andere eines Paares der Kammern (28, 30) mit der entsprechenden anderen des anderen Paares Kammern (32, 34) verbindet.

9. Strebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der eine (70A) als auch der weitere (70B) Fluiddruck-Verbindungskanal einen entsprechenden Zylinder mit offenem Ende und flexibler Wand (70A, 70B) umfassen, der den Fluiddruck überträgt, und dadurch, daß die Steuereinrichtung jedes dieser Kanäle einen Kolben (72A, 72B) umfaßt, der innerhalb des Zylinders mit flexibler Wand (70A, 70B) verschiebbar ist, sowie eine Einrichtung (74A, 74B) zur gesteuerten Verformung der flexiblen Wand (70A, 70B), um so Bewegung des Kolbens (72A, 72B) zu hemmen.