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Die Erfindung betrifft hydraulische
Antivibrationsvorrichtungen, die dazu bestimmt sind, mit Dämpfungs- und
Verbindungs- bzw. Stützenden zwischen zwei starren Elementen
angeordnet zu werden, wie etwa zwischen einer Fahrzeugkarosserie
und einem -motor.
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Insbesondere betrifft die Erfindung unter diesen
Vorrichtungen derartige, die aufweisen:
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- Zwei starre Beschläge, die jeweils mit zwei zu
vereinigenden starren Elementen verbindbar sind,
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- einen Elastomerkörper, der zwischen ihnen die beiden
Beschläge verbindet und mit ihnen wenigstens teilweise zwei
dichte Kammern bildet,
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- einen engen Durchlaß, der die beiden Kammern dauerhaft
miteinander verbindet,
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- eine Flüssigkeitsmasse, welche die beiden Kammern und den
engen Durchlaß füllt,
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- ein Klappenventil, bei dem es sich um eine Platte aus
einem elastisch verformbaren Material handelt, die
teilweise wenigstens eine der beiden Kammern und eine weitere
Kammer begrenzt, die vorzugsweise die zweite der beiden
vorstehend genannten Kammern ist, wobei das Klappenventil
eine Drehachse oder dergleichen aufweist,
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- wenigstens ein Gitter, welches die Verschiebevorgänge des
Klappenventils begrenzt.
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Mit einer derartigen Vorrichtung setzt sich
bekanntlicherweise eine Schwingung mit hoher Frequenz und schwacher
Amplitude wie etwa solche, die aufgrund der Arbeitsweise eines
Motors im Leerlauf auftreten in eine rasche Abfolge von
abwechselnden Verformungen des Klappenventils senkrecht zu ihm
selbst fort, die in der Lage sind, die Übertragung der
fraglichen Schwingungen abzuschwächen.
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Für Schwingungen mit erhöhter Amplitude und niedrigerer
Frequenz hingegen, wie diejenigen aufgrund von
Unregelmäßigkeiten und Veränderungen der Neigung des Untergrunds
hervorgerufen werden, wenn das Fahrzeug auf diesem fährt, erreicht die
Amplitude der Verformungen des Klappenventils ihren maximal
möglichen Wert, und die Flüssigkeit wird von einer der zwei
Kammern in die andere Kammer und umgekehrt durch den engen
Durchlaß hindurch gefördert, wobei die Flüssigkeitsmasse, die
derart gefördert wird, in Resonanz versetzt wird, wenn die
Frequenz der Schwingungen einen vorbestimmten Wert erreicht,
der eine Funktion des Verhältnisses zwischen der axialen
Länge und dem Querschnitt des engen Durchlasses ist. Dieses
Inresonanzversetzen stellt die gewünschte Dämpfung für die
betreffenden Schwingungen sicher.
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Die Unstetigkeiten der abwechselnden Verschiebungen des
Klappenventils, und insbesondere diejenigen, die aufgrund von
Begrenzungen des Durchfederungswegs bzw. der Verschiebevorgänge
des Klappenventils durch das Gitter verursacht sind, das mit
ihm verbunden ist, rühren von Rattern und von parasitären
Geräuschen her, die sich als schädlich erweisen können. Dies
ist insbesondere der Fall für Hochfrequenzvorrichtungen, mit
denen Fahrzeuge ausgerüstet sind, für die man bestrebt ist,
das Karosseriegehäuse so geräuschlos wie möglich auszulegen.
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Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, diesen
Nachteil zu überwinden. Durch die Anmelderin ist in ihrem
französischen Patent Nr. 2 674 590 und in ihrem europäischen Patent
Nr. 0 156 697 bereits eine Antivibrationsvorrichtung des
vorstehend genannten Typs vorgeschlagen worden, bei der die
Seiten
bzw. Flächen des Klappenventils Vorsprünge bzw. Wülste
aufweisen, die einstückig mit diesem gebildet sind. Diese
Wülste werden bei betätigtem Ventil zunehmend gegen die
Gitter gedrückt, welche den Durchfederungsweg des Klappenventils
begrenzen und daraufhin elastisch sich entspannen gelassen.
Aufgrund des Vorhandenseins dieser Wülste legt sich das
Klappenventil, genauer gesagt, nicht gleichmäßig an die Gitter
an, sondern unterliegt umfangsmäßig Wellenverformungen: Die
Bereiche des Klappenventils beidseits der Wülste legen sich
an die Auflagen der Gitter an, und zwar nicht im Stück bzw.
als Ganzes, sondern winkelmäßig fortschreitend.
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Bei den in diesen Patenten vorgesehenen Ausführungsformen hat
das Klappenventil eine kreisförmige Kontur und die Wülste
sind in Ringen angeordnet, auf welchen sie gleichmäßig
voneinander beabstandet sind.
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In dem zweiten dieser Patente ist vorgeschlagen worden, zur
Begrenzung der Amplitude der Verformungen der Membran in den
Flächen bzw. Seiten dieser Membran Vertiefungen auszusparen,
die normalerweise ein U-Profil aufweisen, wobei das Schließen
des U folgend auf eine Verformung das Ende dieser Verformung
aufgrund des Aneinanderstoßens der zwei U-Schenkel markiert.
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Diese Vertiefungen legen in der Membran eine "winkelmäßig
sich nicht wiederholende Ungleichartigkeit bzw.
Ungleichmäßigkeit fest.
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Da diese Vertiefungen jedoch zwangsweise schmal bzw. eng
sind, sind sie nicht in der Lage, die Durchgängigkeit der
Flächen der Membran selbst zu unterbrechen, noch die
Durchgängigkeit von Verformungen dieser Flächen und ihr Anlegen
gegen die in Betracht stehenden Gitter.
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Das Vorhandensein der Wülste in den vorstehend angeführten
Ausführungsformen kann zu einer bestimmten Abschwächung des
vorstehend genannten Ratterns und der vorstehend genannten
parasitären Geräusche führen.
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Eine noch stärkere Abschwächung dieses Ratterns und der
parasitären Geräusche wird mit Antivibrationsvorrichtungen
erzielt, die durch die Erfindung vorgeschlagen werden.
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Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße
Antivibrationsvorrichtung von der vorstehend genannten Art in dem Sinne, daß
sie eine Einrichtung aufweist, das Anlegen der Klappe auf das
Gitter winkelmäßig zunehmend um die Achse während ihrer
Verschiebevorgänge zu erzielen, wobei diese Einrichtung durch
eine wiederholungsfreie Ungleichartigkeit um die gesamte
Achse herum von wenigstens einer der Oberflächen des Gitters
und des Klappenventils gebildet ist, die bei den
Verschiebevorgängen des Klappenventils in gegenseitigen Kontakt kommen.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A-0 156 697
bekannt, demnach diese Einrichtung aus einer Spirale besteht,
die in dem Klappenventil gebildet ist. Die Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Ungleichartigkeit der
Oberfläche durch das Vorhandensein von wenigstens einer Erhöhung
vorliegt, die in bezug auf ihr allgemeines Profil vorspringt.
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In bevorzugten Ausführungsformen sind das eine und/oder das
andere der folgenden Merkmale vorgesehen:
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- wenigstens eine der Erhöhungen ist durch einen Spitzkeil
oder eine Wulst gebildet,
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- wenigstens eine der Erhöhungen ist durch eine
insbesondere radiale Rippe gebildet,
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- die Kontur von der wenigstens einen der Erhöhungen
erstreckt sich unter einem Winkel, der höchstens gleich
einem Fünftel desjenigen Winkels ist, der diese Kontur
von der Kontur der unmittelbar benachbarten Erhöhung
trennt.
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Die folgende Beschreibung einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung erfolgt ausschließlich beispielhaft und nicht
beschränkend sowie im Hinblick auf die beiliegenden
Zeichnungen; es zeigen:
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- Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines hydraulischen
Antivibrationsträgers gemäß einer speziellen Ausführungsform,
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- Fig. 2 und 3 jeweils Draufsichten der jeweiligen Gitter
der Vorrichtung von Fig. 1,
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- Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV des
Gitters von Fig. 2 sowie von dem Klappenventil und dem
anderen der Gitter der Vorrichtung von Fig. 1.
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Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Vorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform in an sich bekannter Weise
folgendes auf:
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- Eine starre Basis 1, die einen zentralen Klotz 1a
aufweist, der nach oben durch einen Gewindeanschlußbolzen 1b
verlängert ist,
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- einen starren Ring 2 mit vertikaler Achse X, der durch
zwei übereinander angeordnete ringförmige Platten 2a, 2b
gebildet ist, von denen jede innen mit einem umgelegten
Rand gebildet ist, der mit 2a1 bzw. 2b1 bezeichnet ist,
wobei diese zwei Platten nach außen verlängert sind, um
für den Ring 2 diametral gegenüberliegende
Befestigungslappen 2c zu bilden, wobei jeder dieser
Befestigungslappen 2c von einem Befestigungsloch 2c1 durchsetzt ist,
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- eine dicke kegelstumpfförmige Wand 3 mit einer Achse X
aus einem Elastomer, die einem axialen Druck gut
widerstehen kann, um die Rolle eines "Trägers" zu spielen,
wobei diese Wand 3 in dichter Weise die Basis 1 mit dem
Ring 2 verbindet, wobei sie sich von dieser Basis zu der
Platte 2a verbreitert,
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- einen dünnen und flexiblen Balgen 4, der in dichter Weise
mit dem Ring 2 verbunden ist und mit diesem Ring, der
Wand 3 und der Basis 1 ein geschlossenes Gehäuse
begrenzt,
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- eine starre Haube 5 zum Schutz des Balgens 4, wobei der
äußere Umfang der Haube 5 am Ring 2 befestigt ist,
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- eine starre Zwischentrennwand 6, welche das Gehäuse in
zwei Kammern unterteilt, nämlich eine Arbeitskammer A auf
Seiten der Wand 3 und eine Kompensationskammer B auf
Seiten des Balgens 4,
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- einen engen Durchlaß 7, welcher die Kammern A und B
miteinander verbindet und in dem äußeren Umfang der
Zwischentrennwand 6 vorgesehen ist,
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- eine Flüssigkeitsmasse L, mit welcher die zwei Kammern
und der enge Durchlaß gefüllt ist,
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- und ein Klappenventil 8, das zwischen zwei Gittern 9 und
10 angeordnet ist, die einen Teil der Zwischentrennwand 6
derart bilden, daß die Amplitude axialer Durchfederungen
unterschiedlicher Punkte des Klappenventils auf einen
niederen bzw. geringen Wert von 1 mm und bevorzugt in der
Größenordnung von 0,5 mm begrenzt ist, wobei das
Klappenventil 8 eine Platte mit einer kreisförmigen Kontur aus
einem Elastomer ist.
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Der Rand 2b1 umgibt die Umfangsränder der Wand 6, des Balgens
4 und der Haube 5. Die flexible Haube 4 wird in bezug auf den
Ring 2 durch ein Festspannen seines Umfangs zwischen dem
Umfangsrand der Haube 5 und einer Umfangszone der Trennwand 6
gehalten. Diese Trennwand 6, der Balgen 4 und die Haube 5
werden zu diesem Zweck zwischen der großen Basis der
kegelstumpfförmigen Wand 3 und dem Rand 2b1 durch eine
Bördel-
bzw. Quetschverbindung des äußeren Umfangs des Ende des Rands
2b1 auf dem äußeren Umfang der Haube 5 gehalten.
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Der Rand 2a1 der Platte 2a legt seinerseits eine
Kegelansatzkontur fest, die sich in Richtung auf ihre Basis erweitert,
am weitesten entfernt vom Hauptteil der Platte. Dieser Rand
2a1 ist in die große Basis der dicken kegelstumpfförmigen
Wand 3 versenkt.
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Die Gitter 9 und 10 ebenso wie die Membran 8 haben
kreisförmige Konturen, die bezüglich der Achse X zentriert sind.
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Unter speziellen Bezug auf Fig. 2 bis 4 wird deutlich, daß
die Zwischentrennwand 6 hauptsächlich durch zwei
komplementäre Teile 11 und 12 gebildet ist, die übereinander
angeordnet sind, und deren Wände gemeinsam für das Klappenventil 8
ebenso wie für den engen Durchlaß 7 eine Aufnahmeeinheit 8a
festlegen.
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Das Teil 11 wird durch das Gitter 9 gebildet, das eine
kreisförmige Kontur hat, und von einer ringförmigen Vertiefung 13,
welche das Gitter 9 umgibt. Die Vertiefung 13 ist durch eine
innere Schürze 15 begrenzt, die das Gitter 9 zylindrisch
umgibt, durch einen ebenen ringförmigen Boden 17 ebenso wie
durch eine Schürze 19, die den Boden 17 an seinem Außenumfang
umgibt. Die innere Schürze 15 erstreckt sich ausgehend vom
Gitter 9 und dem Boden 17 auf eine Höhe, die im wesentlichen
der Höhe der Aufnahme 8a für die Membran 8 entspricht. Die
Höhe der Schürze 19 entspricht der halben Höhe des
Durchlasses 7. Eine Öffnung 21 ist durch den Boden 17 hindurch als
Einlaß/Auslaß für Flüssigkeit gebildet, die in dem engen
Durchlaß 7 gefördert wird.
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In ähnlicher Weise weist das Teil 12 ein Gitter 10 und eine
Vertiefung 14 auf, die durch einen Boden 18 und zwei
Schürzen, die innere Schürze 16 und die äußere Schürze 20,
begrenzt ist. Der Boden 18 ist durch eine Einlaß/Auslaßöffnung
22 durchsetzt.
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Die Außenwand der Schürze 16 und die Innenwand der Schürze 15
sind im wesentlichen kegelstumpfförmig und haben
komplementäre Konturen. Sie passen ineinander und legen dabei beim
Zusammenbau der beiden Teile 11 und 12 eine dichte Einspannung
fest. Die Schürzen 19 und 20 haben denselben Durchmesser und
ihre freien Ränder werden durch die vorstehend genannten
Ränder dicht aufeinander derart gehalten, daß die
Quetschverbindung des Rands 2b1 verwirklicht wird.
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Der enge Durchlaß 7 erstreckt sich im wesentlichen über den
gesamten Umfang der Gitter 9 und 10. Die Vertiefung 13 endet
an seinem Ende, das winkelmäßig am weitesten entfernt von der
Öffnung 21 liegt, durch eine Wand 23, die im wesentlichen auf
der Höhe der Öffnung 22 angeordnet ist und verwirklicht
zwischen den Enden des Durchlasses 7 eine dichte Trennwand. Auf
der Höhe dieser Trennwand 23 und der Öffnung 22 ist die
Schürze 20 unterbrochen. Die derart auf der Schürze 20
gebildete Öffnung 20a ist komplementär zu der Trennwand 23 derart
bemessen, daß beim Zusammenbau der Teile 11 und 12
miteinander diese Öffnung 20a in dichter Weise auf der Trennwand 20
angefügt wird.
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Durch die Wände der Gitter 9 und 10 hindurch sind Öffnungen
gebildet, die jeweils mit lla und 12a bezeichnet sind. Diese
Öffnungen sind regelmäßig auf den Gittern 9, 10 auf zwei
Hauptumkreisen beabstandet. Zwischen diesen Öffnungen 11a und
12a erstrecken sich Material-Ringe 27 und radiale -Arme 24,
bei denen es sich um die Auflagen handelt, auf denen die
Seiten
bzw. Flächen des Klappenventils 8 zur Anlage gelangen. In
ihren Zentren weisen diese Gitter 9 und 10 jeweils eine
Ausstülpung 26 auf, durch welche die Membran 8 axial eingespannt
wird.
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Insbesondere betrifft die Erfindung die Gitter 9 und 10 und
das Klappenventil 8.
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Auf der Oberfläche der radialen Arme 24 des Gitters 9, auf
der das Klappenventil 8 zur Anlage kommen soll, sind radiale
Rippen 25 verteilt, die sich von der Randzone des Gitters 9,
das den Rand der Schürze 16 aufnimmt, in Richtung auf das
Zentrum des Gitters erstrecken. Derjenige der Arme 24, der am
nächsten zur Öffnung 21 liegt, trägt eine Rippe 25, die sich
im wesentlichen bis zu der Ausstülpung 26 zum Einspannen des
Gitters 9 erstreckt. Die drei Arme 24, die auf ihn in einer
gegebenen Richtung winkelmäßig folgen, sind mit Rippen 25
versehen, deren Längen winkelmäßig abnehmen. Die zwei anderen
radialen Arme 24 des Gitters und insbesondere derjenige, der
am nächsten zur Öffnung 22 liegt, sind mit derartigen Rippen
25 versehen. Das Gitter 10 trägt seinerseits keinerlei Rippe.
Die Rippen 25 sind demnach ungleichmäßig und
wiederholungsfrei um die Achse verteilt.
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Außerdem haben sie eine winkelmäßige Dicke in der
Millimetergrößenordnung, und die Punkte, die am nächsten zu zwei
aufeinanderfolgenden Rippen 25 liegen, sind voneinander um einen
Abstand größer 10 mm getrennt. Der Winkel, der die Konturen
von zwei aufeinanderfolgenden Rippen 25 trennt, ist demnach
zehnmal so groß wie der Winkel, unter dem sich eine derartige
Rippe 25 erstreckt.
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Bei Verformungen des Klappenventils 8 wird dieses allmählich
winkelmäßig beidseits der Rippen 25 gequetscht bzw.
zusammengedrückt.
Die Anordnung dieser Rippen zerstört die
Durchfederungssymmetrie des Klappenventils 8. Die Phänomene
parasitärer Geräusche und des Ratterns aufgrund von Diskontinuitäten
bzw. Ungleichartigkeiten einer abwechselnden Verschiebung des
Klappenventils und insbesondere aufgrund von Stößen des
Klappenventils gegen die radialen und ringförmigen Aufnahmen
werden beträchtlich verringert. Diese Verringerung der
parasitären Phänomene wird durch die Anordnung der Rippe 25 mit der
größten Abmessung im Bereich des Einlasses/Auslasses (Öffnung
21) des engen Durchlasses 7 verstärkt, und zwar aufgrund der
Tatsache, daß das Gitter 10 keine Rippen trägt.
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Weitere Ausführungsvarianten sind ebenfalls möglich. Die
Rippen können durch jegliche andere Erhöhung ersetzt sein, die
sich in bezug auf die Achse der Gitter und des Klappenventils
nicht wiederholt, und insbesondere durch Spitzkeile. Die
Spitzkeile, die durch Tiefziehen der Gitter verwirklicht sein
können, haben vorteilhafterweise die Form einer kugelförmigen
Kalotte.
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Die ungleichmäßigen Erhöhungen können außerdem durch das
Klappenventil getragen sein, und eine noch größere
Abschwächung wird mit Erhöhungen erhalten, die durch die Gitter
getragen sind, wobei eine durch ein Gitter getragene Erhöhung
in derselben Weise wie eine Ausstülpung 26 ein Einspannen des
Klappenventils verwirklicht.
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Die Erfahrung zeigt, daß es außerdem insbesondere vorteilhaft
ist, entlang bestimmter von zumindest den Öffnungen 11a, 12a
der Gitter auf ihren zum Klappenventil 8 weisend angeordneten
Seiten Rückstellbereiche 11b, 12b oder "Senken" vorzusehen,
die durch Fräsen oder Formen bzw. Gießen mit den betreffenden
Gittern hergestellt werden: Die
Oberflächenungleichmäßigkeiten bzw. Ungleichartigkeiten, die aus diesen hohlen Zonen
resultieren,
verstärken aufgrund des Vorhandenseins von
asymmetrischen Erhöhungen die günstige Einwirkung auf die
Verringerung von "Rattern".
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Wie sich von selbst versteht, und wie im übrigen aus
Vorstehendem hervorgeht, ist die Erfindung in keinster Weise auf
diese Anwendungs- und Ausführungsformen beschränkt, die
speziell angestrebt wurden; sie umfaßt vielmehr sämtliche
Varianten, insbesondere:
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- Diejenigen, bei denen das Klappenventil eine nicht
kreisförmige Kontur aufweist, sondern eine Achse analog zu
einer Drehachse zuläßt, wie etwa eine Wiederholungsachse
(d.h. derart, daß die Kontur des Klappenventils nach
einer Drehung von 2π/n des Klappenventils um diese Achse
identisch auftritt, wobei n eine ganze Zahl ist), und
insbesondere diejenigen, bei denen das Klappenventil eine
elliptische oder rechteckige Kontur aufweist;
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- diejenigen, bei denen zwei Dämpfungsvorrichtungen
parallel angebracht sind, wobei ein Klappenventil in doppelter
Funktion die Verbindung zwischen den Kammern dieser zwei
Vorrichtungen steuert;
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- diejenigen, bei denen das durch seine beiden Gitter
eingeschlossene Klappenventil nicht auf der
Zwischentrennwand 6 vorgesehen ist, sondern an einer anderen Stelle
der Innenseite der Arbeitskammer A, und insbesondere
benachbart zu der Basis 1, wobei dieses Klappenventil die
Verbindung zwischen der Kammer A und einer (nicht
gezeigten) dritten Kammer steuert, wobei diese dritte Kammer
außerdem insbesondere für diesen Zweck durch eine
flexible dichte Membran verformbar und begrenzt ist, deren
Außenfläche zu der in Betracht stehenden Kammer eine
Luftkammer begrenzt, die gegebenenfalls mit einem Schaum
belegt ist oder der freien Luft ausgesetzt ist;
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- diejenigen, bei denen die Antivibrationsvorrichtung eine
Muffe bzw. Hülse ist, die im wesentlichen entlang einer
diametralen Richtung wirkt und für die die zwei starren
Beschlagteile rohrförmig sind und einander umgeben, und
zwar bevorzugt drehmäßig und koaxial zumindest unter
Last;
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- diejenigen, bei denen die Beschläge, welche die
Dämpfungsvorrichtung bilden, von einem Rohr gebildet sind,
das diese Vorrichtung durchsetzt, wobei das Klappenventil
dann eine ringförmige Platte ist, die diesen Beschlag
umgibt;
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- diejenigen, bei denen der enge Durchlaß in anderen
Abschnitten der Vorrichtung als im Außenumfang der
Zwischentrennwand ausgebildet bzw. eingelassen ist,
insbesondere durch die zentrale Zone des Klappenventils selbst
hindurch.