DE69714001T2

DE69714001T2 - Flüssigkeitsgefüllte schwingungsdämpfende Vorrichtung mit Teil, das eine mitwirkende Flüssigkeitskammer teilweise begrenzt und pneumatisch oszilliert wird

Info

Publication number: DE69714001T2
Application number: DE69714001T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Muramatsu; Masahiko Nagasawa
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH10184770A; DE69714001D1; JP3551673B2; EP0851145B1; EP0851145A1; US6017024A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgefüllte Dämpfungsvorrichtung, welche eine Flüssigkeitskammer oder Kammern aufweist, die mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, und welche in der Lage ist, eine hohe Dämpfungswirkung in bezug auf die Eingangsschwingungen zu erbringen, indem Flüssigkeitsströmungen und Druckänderungen der Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitskammer oder der Kammern vorteilhaft genutzt werden.

Bemerkungen zum Stand der Technik

Das USA-Patent Nr. 5 170 998 beschreibt z. B. eine flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung, in welcher eine erste Flüssigkeitskammer mit einer Hilfsflüssigkeitskammer über eine Öffnung in Verbindung ist, die abgestimmt ist, Schwingungen hoher Frequenz, wie z. B. Brennkraftmaschinen-Leerlaufschwingungen, zu dämpfen. Die erste Kammer steht durch eine andere Öffnung auch mit einer Gleichgewichtskammer in Verbindung, welche abgestimmt ist, Schwingungen niedriger Frequenz, wie z. B. Rütteln der Brennkraftmaschine, zu dämpfen. Die Hilfskammer wird teilweise durch ein bewegliches Element begrenzt, welches auch teilweise eine Arbeitsluftkammer begrenzt. Die Arbeitsluftkammer ist durch ein Schaltventil mit der Atmosphäre oder einer Vakuumdruckquelle in Verbindung bringbar.
Abhängig von der Art der Eingangsfrequenzen verbindet das Schaltventil die Arbeitsluftkammer mit der Vakuumdruckquelle zum Dämpfen der Belastungen hoher Frequenz und mit der Atmosphäre zum Dämpfen der Belastungen niedriger Frequenz.
Diese flüssigkeitsgefüllte Dämpfungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik kann jedoch nur für Belastungen hoher oder niedriger Frequenz abgestimmt werden. Die flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die in der EP 0 851 144 A1 beschrieben ist, welche einen Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC darstellt, und welche den Startpunkt der vorliegenden Erfindung ausbildet, zeigt nur die folgenden Merkmale des Anspruchs 1: ein erstes und ein zweites Anordnungselement, welche durch einen elastischen Körper voneinander beabstandet sind, der das erste und das zweite Anordnungselement so miteinander verbindet, um teilweise eine erste Flüssigkeitskammer zu begrenzen, die mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, deren Druck sich bei Einwirkung einer Schwingungsbelastung zwischen dem ersten und dem zweiten Anordnungselement verändert, eine Vorrichtung zum teilweisen Begrenzen einer Hilfsflüssigkeitskammer, die mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, und einer Vorrichtung zum Definieren einer Öffnung zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine flüssigkeitsgefüllte Dämpfungsvorrichtung mit einem kompakten Aufbau zu schaffen, welche angepaßt ist, eine Eingangsschwingungsbelastung auf wirksamere Weise zu dämpfen, und welche in der Lage ist, nicht nur zwischen Belastungen hoher und niedriger Frequenz abstimmbar zu sein.
Die Aufgabe wird durch eine flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
In der flüssigkeitsgefüllten Schwingungsdämpfungsvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben, wird das bewegliche Element durch eine periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer in Schwingungen versetzt, wodurch sich der Flüssigkeitsdruck in der Hilfsflüssigkeitskammer periodisch ändert. In anderen Worten, die periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer wird durch die Schwingung des beweglichen Elements so in die Hilfsflüssigkeitskammer übertragen, daß der Flüssigkeitsdruck in der Hilfsflüssigkeitskammer geregelt werden kann, indem der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer geregelt wird, um der Dämpfungsvorrichtung zu ermöglichen, eine hohe Schwingungsdämpfungswirkung auf der Grundlage der Flüssigkeitsströmungen durch die Öffnung und den Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitskammer, welcher durch die Öffnung geregelt wird, zu erbringen. Die periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer kann durch abwechselnde Verbindung der Arbeitsluftkammer mit einer Unterdruck-(Vakuum)- oder Überdruckquelle und der Atmosphäre bewirkt werden.
Die vorliegende flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung umfaßt oder erfordert keine Betätigungsvorrichtung, wie z. B. eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung zur Schwingung des beweglichen Elements, sondern ist in der Lage, den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Hilfsflüssigkeitskammer zu regeln. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung einfach und weist einen kompakten Aufbau mit einer verringerten Anzahl von Teilen und ein vermindertes Gewicht auf und ist daher vergleichsweise leicht und wirtschaftlich herzustellen.
Ferner gestattet die vorliegende flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung unter Ausnutzung einer externen Luftdruckquelle den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Hilfsflüssigkeitskammer in geeigneter Weise zu ändern. Die Verwendung des Luftdrucks von der Druckquelle gestattet eine kontinuierliche Operation der Dämpfungsvorrichtung, um eine gewünschte Schwingungsdämpfungswirkung mit hoher Stabilität zu erbringen. Wenn die vorliegende Dämpfungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung verwendet wird, ist der verringerte Druck für die Dämpfungsvorrichtung von der Brennkraftmaschine rasch verfügbar, und eine Vakuumdruckquelle, die ausschließlich für die Dämpfungsvorrichtung verwendet wird, ist nicht notwendig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das bewegliche Element ein Gummielement auf, welches eine elastische Kraft zur Rückstellung des Gummielements in eine ursprüngliche Form während der Schwingung erzeugt.
In der vorstehend erwähnten Ausführungsform der Erfindung kann die Luftdruckänderung in der Arbeitsluftkammer auf wirkungsvolle Weise durch die elastische Verformung oder die Verlagerung des elastischen oder Gummielements zu der Hilfsflüssigkeitskammer übertragen werden, während ein hoher Grad der Flüssigkeitsdichtheit zwischen der Hilfsflüssigkeitskammer und der Arbeitsluftkammer gewährleistet wird. Die Verwendung des Gummielements für das bewegliche Element ist wirkungsvoll, um das Ansprechvermögen des Flüssigkeitsdrucks in der Hilfsflüssigkeitskammer und das Ansprechvermögen der Dämpfungsvorrichtung zu verbessern.
Außerdem ermöglicht die geeignete Einstellung der Federsteifigkeit des Gummielements dem beweglichen Element, durch die elastische Kraft, die durch das Gummielement erzeugt wird, in dessen Ausgangsposition zurückzukehren, wenn der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer verändert ist, nachdem sich das bewegliche Element mit der elastischen Verformung des Gummielements bewegt oder verlagert hat. Die Verwendung des Gummielements für das bewegliche Element ermöglicht die Schwingung des beweglichen Elements durch periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer zwischen zwei unterschiedlichen Unterdruckwerten oder zwischen zwei unterschiedlichen Überdruckwerten oder wahlweise zwischen dem atmosphärischen Druck und einem vorbestimmten Unter- oder Überdruckwert.
Das Gummielement kann mit einem daran fest angeordneten relativ steifen Element versehen werden, um die Menge und die Richtung der Verformung oder Verlagerung des Gummielements zu beschränken oder zu steuern.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung weist die flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung ferner eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des beweglichen Elements in eine vorbestimmte Richtung auf. Eine Spiralfeder kann vorzugsweise als die Vorspannvorrichtung verwendet werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann das bewegliche Element in Schwingung versetzt werden durch die abwechselnde Aufbringung von zwei unterschiedlichen Unterdruckwerten, zwei unterschiedlichen Überdruckwerten, Unterdruck und atmosphärischem Druck oder von Überdruck und atmosphärischem Druck. In jedem dieser Fälle kann die Vorspannvorrichtung vorgesehen werden, um das bewegliche Element in einer ausgewählten Vorspannrichtung so vorzuspannen, daß das bewegliche Element, welches durch Anlegen eines Luftdrucks aus einer ersten Position in eine zweite Position in die Richtung entgegengesetzt zu dieser Vorspannrichtung verschoben worden ist, mit Hilfe der Vorspannkraft der Vorspannvorrichtung in die erste Position zurückgeführt werden. Daher gewährleistet die Vorspannvorrichtung die stabile Schwingung des beweglichen Elements und die genaue und stabile Regelung der Flüssigkeit in der Hilfsflüssigkeitskammer.
Wenn das bewegliche Element ein Gummielement aufweist, welches eine elastische Kraft erzeugt, die auf das bewegliche Element einwirkt, um in dessen Ausgangsposition zurückgeführt zu werden, verringert die Vorspannvorrichtung die Ermüdung des Gummielements, gestattet, daß das Gummielement dessen ursprüngliche Eigenschaften der Verlagerung oder Verformung für eine lange Zeitdauer erhält und ermöglicht die Erhaltung der gewünschten Eigenschaften der Regelung des Flüssigkeitsdrucks in der Hilfsflüssigkeitskammer für eine lange Zeitdauer, was zur höheren Stabilität des Schwingungsdämpfungsvermögens der Dämpfungsvorrichtung führt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das bewegliche Element aus einer Vielzahl von zueinander unabhängigen beweglichen Elementen, welche teilweise jeweils zueinander unabhängige Hilfsflüssigkeitskammern begrenzen, die durch jeweils voneinander unabhängige Öffnungen mit der ersten Flüssigkeitskammer in Verbindung sind.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können die Flüssigkeitsdrücke in der Vielzahl der Hilfsflüssigkeitskammern unabhängig voneinander geregelt werden, indem die Luftdrücke in der Vielzahl von voneinander unabhängigen Arbeitsluftkammern unabhängig voneinander geregelt werden. Demgemäß können die Schwingungsdämpfungseigenschaften der Dämpfungsvorrichtung wie erforderlich geändert werden, indem eine ausgewählte Öffnung oder mehrere der Öffnungen aktiviert wird, abhängig von der spezifischen Beschaffenheit der Eingangsschwingungsbelastung, die zu dämpfen ist. Daher erhöht das Vorsehen der zwei oder mehr Arbeitsluftkammern eine Freiheit der Wahl der Schwingungsdämpfungseigenschaften der Dämpfungsvorrichtung. Genauer ausgedrückt, die Vielzahl von Öffnungen werden auf unterschiedliche Frequenzbänder der Eingangsschwingung abgestimmt, und eine der Öffnungen, welche dem Frequenzband der Eingangsschwingung entspricht, wird aktiviert, um die Schwingung in diesem Frequenzband zu dämpfen, indem der Luftdruck in der entsprechenden einen der Arbeitsluftkammern periodisch verändert wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, den Luftdruck in der anderen Arbeitsluftkammer auf dem Atmosphärendruck oder auf einem vorbestimmten Über- oder Unterdruckwert so zu erhalten, daß die entsprechenden Öffnungen im wesentlichen geschlossen und inaktiv erhalten werden.
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung ferner mindestens eine flexible Membran auf, die jeweils teilweise eine Gleichgewichtsflüssigkeitskammer begrenzt, die mit der nichtkomprimierbaren Flüssigkeit so gefüllt ist, daß ein Volumen der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer veränderbar ist, und eine Vorrichtung zum Definieren mindestens eines Verbindungskanals zur Strömungsverbindung zwischen der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer und der ersten Flüssigkeitskammer. Zwei oder mehr Verbindungskanäle können zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer vorgesehen werden, teilweise begrenzt durch jede flexible Membran. Die erste Flüssigkeitskammer kann mit zwei oder mehr Gleichgewichtsflüssigkeitskammern in Verbindung stehen.
In der vorstehend beschriebenen Form der Erfindung bewirkt eine Druckänderung der Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitskammer bei Einwirkung der Schwingungsbelastung auf die Dämpfungsvorrichtung eine Differenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitskammer und dem Flüssigkeitsdruck in der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer oder den -kammern, so daß die Flüssigkeit veranlaßt wird, durch den Verbindungskanal oder die -kanäle zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer oder den -kammern zu strömen. Auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch den Verbindungskanal oder die -kanäle strömt, wird die Eingangsschwingung wirkungsvoll gedämpft.
Der Verbindungskanal oder die -kanäle zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer oder den -kammern ist auf ein Frequenzband der Schwingung abstimmbar, welches sich von dem der Öffnung zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer unterscheidet. Demgemäß zeigt die vorliegende Dämpfungsvorrichtung eine beabsichtigte Dämpfungswirkung in bezug auf einen breiteren Frequenzbereich der Eingangsschwingung.
In einem vorteilhaften Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind der Verbindungskanal oder die -kanäle zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer und der Öffnung zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer so abgestimmt, daß eine Frequenz der Schwingungsbelastung, welche durch die Flüssigkeitsströme durch den Verbindungskanal oder die -kanäle wirkungsvoll gedämpft wird, niedriger als die der Schwingungsbelastung ist, welche durch die Flüssigkeitsströme durch die Öffnung wirkungsvoll gedämpft wird. Dieser Aufbau ermöglicht die leichte und wirkungsvolle Dämpfung der Eingangsschwingungen in unterschiedlichen Frequenzbändern auf der Grundlage der Flüssigkeitsströme durch den Verbindungskanal bzw. die -kanäle und jeweils die Flüssigkeitsströme durch die Öffnung, ohne eine ausschließliche Flüssigkeitsströmung-Steuervorrichtung zu verwenden, wie z. B. ein Mechanismus zum Begrenzen des Flüssigkeitsstroms durch den Verbindungskanal bzw. die -kanäle oder ein Mechanismus zum selektiven Öffnen und Schließen des Verbindungskanals bzw. der -kanäle.
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besteht das erste Anordnungselement aus einer Innenhülse, während das zweite Anordnungselement aus einer Außenhülse besteht, die radial außerhalb der Innenhülse angeordnet ist und der elastische Körper zwischen der Innenhülse und der Außenhülse angeordnet ist. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die erste Flüssigkeitskammer und die Hilfsflüssigkeitskammer, die zwischen der Innenhülse und der Außenhülse angeordnet sind, in einer Umfangsrichtung der Innenhülse und der Außenhülse voneinander beabstandet.
Die flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, welche als eine zylinderförmige Dämpfungsvorrichtung bezeichnet werden kann, ist in geeigneter Weise z. B. als eine Motoraufhängung, eine Differentialaufhängung oder eine Federungsbuchse für ein frontmotor-frontangetriebenes Motorfahrzeug verwendbar. In der vorliegenden zylinderförmigen Dämpfungsvorrichtung kann der Raum zwischen der Innenhülse und der Außenhülse auf wirkungsvolle Weise zur Ausbildung der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer genutzt werden, wodurch sich ein kompakter Gesamtaufbau der Dämpfungsvorrichtung ergibt.
In einem vorteilhaften Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung weist die Dämpfungsvorrichtung, welche die Innenhülse und die Außenhülse als das erste und das zweite Anordnungselement verwendet, ferner eine Zwischenhülse auf, welche an einer Außenumfangsfläche des elastischen Körpers angeordnet ist, und welche ein Fenster aufweist, das durchgängig erzeugt ist, und der elastische Körper weist eine Tasche auf, die in dessen Außenumfangsfläche erzeugt ist und in einer Außenumfangsfläche der Zwischenhülse durch das Fenster offen ist. Die Außenhülse ist auf der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse angeordnet, um das Fenster zu schließen, und wirkt mit der Tasche zusammen, um die erste Flüssigkeitskammer zu begrenzen. Die Zwischenhülse weist einen Vertiefungsabschnitt auf, der in deren Außenumfangsfläche offen ist, und das bewegliche Element wirkt mit der Außenhülse zusammen, um die Arbeitsluftkammer zu begrenzen, und wirkt mit dem Vertiefungsabschnitt zusammen, um die Hilfsflüssigkeitskammer auf der anderen Seite des beweglichen Elements zu begrenzen.
In der Dämpfungsvorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann der Raum zwischen der Innenhülse und der Außenhülse auf wirkungsvolle Weise genutzt werden, um die Arbeitsluftkammer vorzusehen, als auch die erste Flüssigkeitskammer und die Hilfsflüssigkeitskammer, wobei das bewegliche Element mit der Zwischenhülse und der Außenhülse zusammenwirkt, um die Hilfsflüssigkeitskammer und die Arbeitsluftkammer auf den entgegengesetzten Seiten zu begrenzen. Daher ist die Dämpfungsvorrichtung kompakt im Aufbau mit einer relativ kleinen Anzahl von Bauteilen.
In der flüssigkeitsgefüllten Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Flüssigkeitsdruck in der Hilfsflüssigkeitskammer in Abhängigkeit von der Frequenz der an der Dämpfungsvorrichtung anliegenden Schwingungsbelastung so geregelt, daß die Flüssigkeitsdruckdifferenz, welche der Eingangsschwingung entspricht, zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer hervorgerufen wird, wodurch die Flüssigkeitsmenge, die auf der Grundlage der Flüssigkeitsdruckdifferenz durch die Öffnung strömt, wirkungsvoll vergrößert wird. Daher zeigt die vorliegende Dämpfungsvorrichtung eine erhöhte Schwingungsdämpfungswirkung auf der Grundlage der Flüssigkeitsströme durch die Öffnung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer.
Zur Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer im Gleichlauf mit der Frequenz der Eingangsschwingung kann die Druckregelvorrichtung vorzugsweise eine Luftdruckquelle aufweisen, wie z. B. eine Vakuumdruckquelle, und ein Schaltventil zum selektiven Verbinden der Arbeitsluftkammer mit der Luftdruckquelle und der Atmosphäre. Zur Erleichterung der Steuerung des Schaltventils mit einer relativ hohen Frequenz ist das Schaltventil wünschenswert ein solenoidbetätigtes Schaltventil, welches in bekannter Weise adaptiv geregelt werden kann oder gemäß einem gespeicherten Datenkennfeld auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Schwingungssensors, wie z. B. ein Beschleunigungssensor.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehend erwähnte Aufgabe und die Ziele, Merkmale, Vorteile und die technische sowie industrielle Bedeutung dieser Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht im axialen und senkrechten Querschnitt einer flüssigkeitsgefüllten Dämpfungsvorrichtung in der Form einer Aufhängung einer Brennkraftmaschine, die gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht im axialen und senkrechten Querschnitt einer Aufhängung einer Brennkraftmaschine, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 3 zeigt eine transversale Querschnittansicht einer Aufhängung einer Brennkraftmaschine der Zylinderbuchsentype, die gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 4 zeigt eine Querschnittansicht im Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3, und
Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht im Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschinenaufhängung 10 für ein Motorfahrzeug als eine Ausführungsform der flüssigkeitsgefüllten Schwingungsdämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Diese Brennkraftmaschinenaufhängung 10 weist ein erstes Anordnungselement 12 und ein zweites Anordnungselement 14 auf, welche beide aus Metall hergestellt sind, und welche einander in Gegenüberlage und zueinander beabstandet angeordnet sind. Das erste Anordnungselement 12 und das zweite Anordnungselement 14 sind durch einen elastischen Körper 16, der aus einem Gummimaterial hergestellt ist, miteinander elastisch verbunden. Das erste Anordnungselement 12 und das zweite Anordnungselement 14 sind jeweils an einer Antriebseinheit und einer Karosserie des Motorfahrzeugs so angeordnet, daß die Antriebseinheit, welche eine Brennkraftmaschine einschließt, auf der Fahrzeugkarosserie schwingungsdämpfend angeordnet ist. Bei dieser Brennkraftmaschinenaufhängung 10, die auf dem Fahrzeug angeordnet ist, wie vorstehend beschriebenen, wird der elastische Körper 16 durch das Gewicht der Antriebseinheit, das auf die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 wirkt, elastisch verdichtet gehalten. Die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 ist angeordnet, um Eingangsschwingungen zu dämpfen, welche in der Richtung einwirken, in welcher die zwei Anordnungselemente 12, 14 einander in Gegenüberlage sind, d. h. in der senkrechten Richtung, wie in Fig. 1 gesehen, und in einer Richtung nahezu parallel zu der senkrechten Richtung.
Das erste Anordnungselement 12 weist einen Körperabschnitt mit einer umgekehrten, im allgemeinen Kegelstumpfform und einem runden Plattenabschnitt 18 auf, welcher mit dem Körperabschnitt an dessen Ende mit großem Durchmesser einstückig ausgebildet ist, um sich von der Außenumfangsfläche des Körperabschnitts radial nach außen zu erstrecken. Das erste Anordnungselement 12 weist ferner einen mit einem Gewinde versehenen Anordnungsabschnitt 20 auf, welcher ebenfalls mit dem Körperabschnitt einstückig ausgebildet ist, um sich von dem Ende des Körperabschnitts mit großem Durchmesser axial aufwärts zu erstrecken. Der mit Gewinde versehene Anordnungsabschnitt 20 weist ein Gewindeloch auf, das erzeugt ist, um eine Schraube zum Anordnen des ersten Anordnungselements 12 an der Antriebseinheit des Fahrzeugs aufzunehmen.
Das erste Anordnungselement 12 wird mit dem elastischen Körper 16 im Vulkanisationsprozeß eines Gummimaterials zum Erzeugen des elastischen Körpers 16 verbunden. Der elastische Körper 16 weist im allgemeinen eine Kegelstumpfform mit einem relativ großen Durchmesser auf. Der elastische Körper 16 weist eine Vertiefung 21 auf, die in dessen Endfläche mit großem Durchmesser offen ist. Das erste Anordnungselement 12 und der elastische Körper 16 sind so miteinander verbunden, daß der Körperabschnitt des ersten Anordnungselements 12 in den Endabschnitt mit kleinem Durchmesser des elastischen Körpers 16 eingebettet ist. Mit der Außenumfangsfläche des Endabschnitts mit großem Durchmesser des elastischen Körpers 16 ist ein zylinderförmiges Verbindungselement 22 aus Metall in dem vorstehend erwähnten Vulkanisationsprozeß verbunden.
Auf dem runden Plattenabschnitt 18 des ersten Anordnungselements 12 ist ein Gummipuffer 24 mit dem elastischen Körper 16 einstückig so erzeugt, daß sich der Gummipuffer 24 in die Richtung axial aufwärts des elastischen Körpers 16 erstreckt. Dieser Gummipuffer 24 ist für den Anlagekontakt mit einem Halteabschnitt vorgesehen, der auf der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, um den Verlagerungsweg der Antriebseinheit in bezug auf die Fahrzeugkarosserie zu begrenzen.
Das zweite Anordnungselement 14 ist im allgemeinen ein zylinderförmiges Element mit einem relativ großen Durchmesser mit einem axial zwischenliegenden Schulterabschnitt 26, einem axial oberen Abschnitt 28 mit großem Durchmesser, der auf der Oberseite des Schulterabschnitts 26 angeordnet ist, und einem axial unteren Abschnitt 30 mit kleinem Durchmesser, der auf der unteren Seite des Schulterabschnitts 26 angeordnet ist. Das zweite Anordnungselement 14 ist an der Karosserie des Motorfahrzeugs durch eine geeignete Klammer angeordnet. Die Innenumfangsflächen des Abschnitts 28 mit großem Durchmesser und des Abschnitts 30 mit kleinem Durchmesser sind im wesentlichen durch jeweils dünnwandige Dichtgummischichten 32, 34 vollständig bedeckt. Der Abschnitt 30 mit kleinem Durchmesser ist an dessen unterer Öffnung durch eine kreisförmige, flexible Membran 36 flüssigkeitsdicht verschlossen, welche eine relativ geringe Dicke aufweist. Die flexible Membran 36 ist an dessen Rand mit dem unteren Endabschnitt des Abschnitts 30 mit kleinem Durchmesser in dem Vulkanisationsprozeß eines Gummimaterials für die Membran 36 verbunden.
Das zweite Anordnungselement 14 ist an dem Endabschnitt mit großem Durchmesser des elastischen Körpers 16 fest angeordnet, so daß der Abschnitt 28 mit großem Durchmesser auf dem zylinderförmigen Verbindungselement 22 aus Metall flüssigkeitsdicht angeordnet ist. Dadurch sind das erste Anordnungselement 12 und das zweite Anordnungselement 14 durch den elastischen Körper 16 so elastisch miteinander verbunden, daß der elastische Körper 16 die obere Öffnung des Abschnitts 28 mit großem Durchmesser flüssigkeitsdicht verschließt und mit dem zweiten Anordnungselement 14 und der flexiblen Membran 36 zusammenwirkt, um einen flüssigkeitsdicht umschlossenen Raum zu begrenzen, welcher die Vertiefung 21 einschließt und welcher innerhalb des zweiten Anordnungselements 14 angeordnet ist.
Der Abschnitt 30 mit kleinem Durchmesser des zweiten Anordnungselements 14 nimmt ein Abteilelement 38 auf, welches im allgemeinen einen zylinderförmigen Aufbau aufweist. Das Abteilelement 38 ist im flüssigkeitsdichten Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Abschnitts 30 mit kleinem Durchmesser fest angeordnet, genauer ausgedrückt, mit der Innenumfangsfläche der dichtenden Gummischicht 34. Daher unterteilt der Abteilabschnitt 38 den vorstehend erwähnten Raum innerhalb des zweiten Anordnungselements 14 in zwei Abschnitte, d. h. einen oberen Abschnitt, der teilweise durch den elastischen Körper 16 begrenzt wird, und einen unteren Abschnitt, der teilweise durch die flexible Membran 36 begrenzt wird. In mehr spezifischer Weise wirkt das Abteilelement 38 mit dem elastischen Körper 16 zusammen, um eine erste Flüssigkeitskammer 39 auf dessen Oberseite zu definieren, und wirkt mit der flexiblen Membran 36 zusammen, um eine Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 auf dessen unterer Seite zu definieren. Diese erste Flüssigkeitskammer 39 und die Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 sind mit einer geeigneten nichtkomprimierbaren Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, Alkylenglykol, Polyalkylenglykol oder Silikonöl gefüllt. Beim Einwirken einer Schwingungsbelastung zwischen dem ersten Anordnungselement 12 und dem zweiten Anordnungselement 14 ändert sich der Druck der Flüssigkeit innerhalb der ersten Flüssigkeitskammer 39, welche teilweise durch den elastischen Körper 16 begrenzt ist, infolge der elastischen Verformung des elastischen Körpers 16. Andererseits erlaubt die elastische Verformung oder Verlagerung der flexiblen Membran 36 die leichte Änderung des Volumens der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40.
Das Abteilelement 38 weist ein Außenwandelement 44 auf, welches ein dickwandiges, im allgemeinen zylinderförmiges Element ist, das eine mittige Vertiefung oder ein Loch 42 aufweist, das in der axialen oberen Endfläche offen ist. D. h., das im allgemeinen zylinderförmige Außenwandelement 44 ist offen an dessen oberen Ende und geschlossen an dessen unteren Ende. Das Außenwandelement 44 weist einen einstückig ausgebildeten Außenflansch 46 an dessen oberen Ende auf und ist an dem zweiten Anordnungselement 14 fest angeordnet, wobei der Außenflansch 46 zwischen dem Schulterabschnitt 26 des zweiten Anordnungselements 14 und dem elastischen Körper 16 gehalten wird. Das Außenwandelement 44 weist eine Außennut 48 auf, die in dessen Außenumfangsfläche erzeugt ist, um sich in der Umfangsrichtung zu erstrecken. Die Außennut 48 weist eine U-Form in der Querschnittansicht der Fig. 1 auf. Die Außennut 48 wird durch die Dichtgummischicht 34 auf der Innenoberfläche des Abschnitts 30 mit kleinem Durchmesser verschlossen, wodurch ein Flüssigkeitsverbindungskanal 50 ausgebildet wird. D. h., das Außenwandelement 44, das die Außennut 48 aufweist, wirkt mit dem Abschnitt 30 mit kleinem Durchmesser zusammen, der die abdichtende Gummischicht 34 aufweist, um den Verbindungskanal 50 zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 zu definieren, um der nichtkomprimierbaren Flüssigkeit zu gestatten, zwischen diesen Kammern 39, 40 durch den Verbindungskanal 50 zu strömen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Verbindungskanal 50 abgestimmt, d. h., die Länge und die Querschnittsfläche des Verbindungskanals 50 werden so bestimmt, um auf wirkungsvolle Weise die Eingangsschwingungen mit relativ niedrigen Frequenzen auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit zu dämpfen, die durch den Verbindungskanal 50 strömt.
Innerhalb der mittigen Vertiefung 42 sind ein bewegliches Element 52 und ein Verschlußelement 54 so aufgenommen, daß diese Elemente 52, 54 in der Axialrichtung des zylinderförmigen Außenwandelements 44 des Abteilelements 38 angeordnet sind. Das bewegliche Element 52 ist im allgemeinen ein scheibenförmiges Element, das aus einer runden Metallplatte 56 und einem ringförmigen Gummielement 58 besteht, das durch Vulkanisieren mit der Außenumfangsfläche der Metallscheibe 56 verbunden ist. Ein Anschlußring 60, welcher durch Vulkanisation mit dem ringförmigen Gummielement 58 verbunden ist, ist in der mittleren Vertiefung 42 des Außenwandelements 44 durch Preßpassung so angeordnet, daß das bewegliche Element 52 in dem unteren Abschnitt der mittigen Vertiefung 42 angeordnet ist, so daß sich das bewegliche Element 52 in der Radialrichtung des Elements 44 erstreckt. Andererseits ist das Verschlußelement 54 ein dickwandiges, im allgemeinen scheibenförmiges Element, welches durch Preßsitz in dem oberen Abschnitt der mittigen Vertiefung 42 des Außenwandelements 44 so angeordnet ist, daß das Verschlußelement 54 die obere Öffnung der mittigen Vertiefung 42 (oberes offenes Ende des Außenwandelements 44) verschließt.
Der Innenraum der mittigen Vertiefung 42, welcher durch das Außenwandelement 44 und das Verschlußelement 54, das die obere Öffnung der mittigen Vertiefung 42 verschließt, begrenzt wird, ist durch das bewegliche Element 52 in zwei Abteilungen flüssigkeitsdicht unterteilt, von denen eine als eine Hilfsflüssigkeitskammer 62 dient, die mit der gleichen nichtkomprimierbaren Flüssigkeit wie die Flüssigkeit gefüllt ist, welche die erste Flüssigkeitskammer 39 füllt. In anderen Worten, das bewegliche Element 52 wirkt mit den Elementen 44, 54 zusammen, um die Hilfsflüssigkeitskammer 62 zu begrenzen, die auf der oberen Seite des beweglichen Elements 52 angeordnet ist. Das Verschlußelement 54 weist eine Außennut 72 auf, die in dessen Außenumfangsfläche erzeugt ist, daß sie sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Die Außennut 72 wird durch die Innenumfangsfläche der zylinderförmigen Wand des Außenwandelements 44 verschlossen, wodurch eine Öffnung 74 ausgebildet wird. D. h., das Verschlußelement 54, das die Nut 72 aufweist, wirkt mit dem Außenwandelement 44 zusammen, um die Öffnung 74 zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Hilfsflüssigkeitskammer 62 zu definieren, um der nichtkomprimierbaren Flüssigkeit zu ermöglichen, zwischen diesen zwei Kammern 39, 62 durch die Öffnung 74 zu strömen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Öffnung 74 abgestimmt, auf wirkungsvolle Weise die Eingangsschwingungen zu dämpfen, deren Frequenzen höher als die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit ist, die veranlaßt wird, durch den Verbindungskanal 50 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Hilfsflüssigkeitskammer 40 zu strömen. Z. B. ist der Verbindungskanal 50 abgestimmt, niederfrequente Schwingungen, wie z. B. Brennkraftmaschinenrütteln, auf wirksame Weise zu dämpfen, während die Öffnung 74 abgestimmt ist, auf wirksame Weise mittelfrequente Schwingungen, wie z. B. Brennkraftmaschinen-Leerlaufschwingungen zu dämpfen. Im anderen Fall ist der Verbindungskanal 50 abgestimmt, Brennkraftmaschinen-Leerlaufschwingungen und andere mittelfrequente Schwingungen zu dämpfen, während die Öffnung 74 abgestimmt ist, Wummergeräusche und andere hochfrequente Schwingungen zu dämpfen.
Die andere der vorstehend erwähnten zwei Abteilungen des Innenraums der mittigen Vertiefung 42 wird als eine Arbeitsluftkammer 64 verwendet. D. h., das bewegliche Element 52 und der untere Abschnitt des Außenwandelements 44 wirken zusammen, um die Arbeitsluftkammer 64 zu begrenzen, welche auf der unteren Seite des beweglichen Elements angeordnet ist, die von der Hilfsflüssigkeitskammer 62 beabstandet ist. Die untere Wand des Außenwandelements 44 weist ein mittiges Grundloch 66 mit einem relativ kleinen Durchmesser auf. Dieses Grundloch 66 steht mit der Arbeitsluftkammer 64 in Verbindung und nimmt einen Teil einer Spiralfeder 68 auf, welche das bewegliche Element 52 in eine Richtung vorspannt, die von der unteren Wand des Außenwandelements 44 weg zu der Hilfsflüssigkeitskammer 62 gerichtet ist. Durch die Vorspannkraft der Spiralfeder 68, die auf das bewegliche Element 52 wirkt, wird das ringförmige Gummielement 58 des beweglichen Elements 52 zu der Hilfsflüssigkeitskammer 62 elastisch verformt, und die Metallscheibe 56 des beweglichen Elements 52 wird normalerweise in einer oberen Position gehalten, welche von der unteren Wand des Außenwandelements 44 in einem vorbestimmten Abstand in der Richtung zu der Hilfsflüssigkeitskammer 62 angeordnet ist.
Ein Luftkanal 70, der mit der Arbeitsluftkammer 64 (Grundloch 66) in Verbindung ist, ist durch das Außenwandelement 44 und das zweite Anordnungselement 14 ausgebildet. Der Luftkanal 70 ist an dessen Außenende mit einer externen Luftleitung 76 verbunden, welche andererseits mit einem Schaltventil 78 verbunden ist. Dieses Schaltventil 78 weist eine erste Stellung auf, die zum Verbinden der Luftleitung 76 mit der Atmosphäre ist, und eine zweite Stellung zum Verbinden der Luftleitung 76 mit einem Vakuumbehälter 80, welcher mit einer geeigneten Vakuumquelle verbunden werden kann. Somit kann die Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre und einem Unterdruck in dem Vakuumbehälter 80 durch Schaltoperationen des Schaltventils 78 zwischen der ersten und der zweiten Stellung selektiv verbunden werden. Spezifischer ausgedrückt, das Schaltventil 78 wird mit einer vorbestimmten oder geregelten Frequenz zum abwechselnden Anlegen des atmosphärischen Drucks und des verringerten Drucks an die Arbeitsluftkammer 64 durch die Luftleitung 76 und den Luftkanal 70 geschaltet, um eine periodische Änderung des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 hervorzurufen.
Genauer ausgedrückt, das bewegliche Element 52 ist in der vorstehend bezeichneten oberen Position auf der Seite der Hilfsflüssigkeitskammer 62 angeordnet, wenn die Arbeitsluftkammer 64 mit der Atmosphäre verbunden ist, d. h., wenn der Druck in der Arbeitsluftkammer 64 gleich dem atmosphärischen Druck ist. Die obere Position ist durch die Vorspannkraft bestimmt, die auf das bewegliche Element 52 in der Aufwärtsrichtung wirkt, und die elastische Kraft, die auf Grund der Elastizität oder des Rückstellvermögens des ringförmigen Gummielements 58 erzeugt wird, wobei die elastische Kraft auf die Spiralfeder 68 einwirkt, um der Vorspannkraft der Spiralfeder 68 zu widerstehen. Wenn die Arbeitsluftkammer 64 mit dem Vakuumbehälter 80 verbunden ist, oder wenn der verminderte Druck des Vakuumbehälters 80 an die Arbeitsluftkammer 64 angelegt ist, wird das bewegliche Element 52 in eine untere Position auf der Seite des Bodens des Außenwandelements 44 bewegt, gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 68. Wenn der Druck in der Arbeitsluftkammer 64 von dem verringerten Druck auf den atmosphärischen Druck verändert ist, bewegt sich das bewegliche Element 52 oder wird durch die Vorspannkraft der Spiralfeder 68 und die elastische Kraft des Gummielements 58 in die obere Position zurückgestellt. Daher wird das bewegliche Element 52 periodisch wechselseitig bewegt oder schwingt in der Axialrichtung der Brennkraftmaschinenaufhängung 10, wobei das Schaltventil 78 zwischen der ersten und der zweiten Stellung mit einer vorgegebenen Frequenz umgeschaltet wird.
Wenn das bewegliche Element 52 auf diese Weise in Schwingung versetzt ist, wird der Flüssigkeitsdruck in der Hilfsflüssigkeitskammer 62 periodisch verändert, wodurch eine Differenz zwischen den Flüssigkeitsdrücken in der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Hilfsflüssigkeitskammer 62 zwangsweise hervorgerufen wird. Durch Hervorrufen der periodischen Änderung des Flüssigkeitsdrucks in der Hilfsflüssigkeitskammer 62 durch Schwingen des beweglichen Elements 52 mit einer Frequenz, die der Frequenz der Eingangsschwingungen entspricht, können die Flüssigkeitsströmungen der Flüssigkeit durch die Öffnung 74 zwischen der Hilfsflüssigkeitskammer 62 und der ersten Flüssigkeitskammer 39 zwangsweise hervorgerufen werden. In anderen Worten, die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch die Öffnung 74 kann auf wirksame Weise durch die Schwingung des beweglichen Elements 52 vergrößert werden, um zu ermöglichen, daß die vorliegende flüssigkeitsgefüllte Brennkraftmaschinenaufhängung 10 eine höhere Schwingungsdämpfungswirkung auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeitsströme erbringt.
Der Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitskammer 39 kann auf wirkungsvolle Weise auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit innerhalb eines Resonanzfrequenzbereichs der Flüssigkeit, die durch die Öffnung 74 strömt, geregelt werden. Demgemäß ist eine relativ kleine Flüssigkeitsdruckänderung in der Hilfsflüssigkeitskammer 62, d. h. eine relativ kleine Luftdruckänderung in der Arbeitsluftkammer 64 wirkungsvoll, um der Brennkraftmaschinenaufhängung 10 zu ermöglichen, ein gewünschtes Schwingungsdämpfungsverhalten zu erbringen. Die Höhe des verminderten Drucks, der an die Arbeitsluftkammer 64 anzulegen ist, und die Schwingungsphase des beweglichen Elements 52 werden in geeigneter Weise abhängig von einer Verzögerungszeitdauer der Übertragung der Flüssigkeitsdruckänderung von der Hilfsflüssigkeitskammer 62 zu der ersten Flüssigkeitskammer 39 so bestimmt, daß eine geeignete Phasendifferenz zwischen der Schwingung des beweglichen Elements 52 und der Eingangsschwingung vorliegt. Das Schaltventil 78 kann durch Rückführung geregelt oder nach anderen adaptiven Regelverfahren geregelt werden, um den Steuerfehler zu minimieren oder auf Null zu bringen oder gemäß einem vorbestimmten Regelmuster, das durch ein in einem Speicher einer Regelvorrichtung abgelegten Datenkennfeld dargestellt wird.
Die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 erfordert keine Betätigungsvorrichtung, wie z. B. eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung, und ist demgemäß im Aufbau einfach und kompakt bei verringertem Gewicht und ist auf vergleichsweise leichte und wirtschaftliche Art herzustellen. Der einfache Aufbau führt zu erhöhter Betriebszuverlässigkeit und Haltbarkeit sowie vergleichsweise einfacher Wartung oder Reparatur der Brennkraftmaschinenaufhängung 10.
In anderen Worten, die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 ist einfach und kompakt im Aufbau bei verringerten Abmessungen und verringertem Gewicht, ist aber in der Lage, eine hervorragende Dämpfungswirkung bei verschiedenen Arten von Eingangsschwingungen zu erbringen, auf Grund der aktiven Regelung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb der ersten Flüssigkeitskammer 39.
Ferner kann der Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitskammer 39 unter Verwendung des verringerten Luftdrucks geregelt werden, welcher in jedem Motorfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung verfügbar ist, d. h. durch Nutzung des verringerten Drucks in dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine. Daher erfordert die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 keine ausschließliche Energiequelle zur schwingenden Bewegung des beweglichen Elements 52. Weiterhin ist die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 dadurch vorteilhaft, daß nur eine kleine Änderungsmenge des Luftdrucks in der Arbeitsluftkammer 64 eine relativ große Regelmenge des Flüssigkeitsdrucks in der ersten Flüssigkeitskammer 39 bewirken kann, indem die Resonanz der durch die Öffnung 74 fließenden Flüssigkeit ausgenutzt wird, wodurch die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 in der Lage ist, eine beabsichtigte Schwingungsdämpfungswirkung zu erbringen.
Wenn die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 in einer Umgebung verwendet wird, in welcher Druckluft leicht verfügbar ist, kann ein Überdruck anstelle des verringerten Luftdrucks verwendet werden, um das bewegliche Element 52 in Schwingung zu versetzen. Während die vorliegende Ausführungsform angepaßt ist, abwechselnd den verringerten und den atmosphärischen Druck an die Arbeitsluftkammer 64 anzulegen, kann der Unterdruck oder der Überdruck zwischen zwei unterschiedlichen Unterdruck- oder Überdruckpegeln periodisch geändert werden.
Außerdem weist die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 nicht den Nachteil der Wärmeerzeugung und des extrem großen elektrischen Leistungsverbrauchs infolge der Erregung der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung auf, selbst wenn das bewegliche Element 52 für eine lange Zeitdauer kontinuierlich in Schwingung versetzt ist.
Die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 ist auch so angepaßt, daß die Flüssigkeit veranlaßt wird, durch den Verbindungskanal 50 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 infolge eines Flüssigkeitsdruckunterschieds zwischen diesen Kammern 39, 40 zu strömen, welcher ebenfalls bei Einwirkung der Schwingungsbelastung hervorgerufen wird. Demgemäß erbringt die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 eine hervorragende Dämpfungswirkung auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch den Verbindungskanal 50 strömt, in bezug auf die Eingangsschwingung, deren Frequenzband sich von dem der Eingangsschwingung unterscheidet, die auf wirkungsvolle Weise auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch die Öffnung 74 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Hilfsflüssigkeitskammer 62 strömt, gedämpft werden kann. Daher ist die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 10 in der Lage, die Eingangsschwingungen über einen relativ weiten Frequenzbereich auf wirkungsvolle Weise zu dämpfen.
Zur Erhöhung der Dämpfungswirkung auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch den Verbindungskanal 50 strömt, ist es wirkungsvoll und wünschenswert, die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch den Verbindungskanal 50 zu vergrößern, indem das bewegliche Element 52 in einer vorbestimmten Position mit einem vorbestimmten Luftdruck, der an die Arbeitsluftkammer 64 angelegt ist, stationär zu halten, oder durch Schwingen des beweglichen Elements 52 mit der Schwingungsphase, welche die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch den Verbindungskanal 50 maximal ausbildet, um die Änderungsmenge des Flüssigkeitsdrucks in der ersten Flüssigkeitskammer 39 zu vergrößern.
Die Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 und der Verbindungskanal 50 sind jedoch nicht wesentlich und werden abhängig von dem gewünschten Schwingungsdämpfungsvermögen vorgesehen. Ferner können die erste Flüssigkeitskammer 39 und die Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 durch eine Vielzahl von Verbindungskanälen miteinander verbunden werden, welche jeweils auf unterschiedliche Frequenzbänder der Eingangsschwingungen abgestimmt sind.
Die Brennkraftmaschinenaufhängung 10 der Fig. 1, die gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist, weist nur eine Hilfsflüssigkeitskammer 62 auf, welche durch die Öffnung 74 mit der ersten Flüssigkeitskammer 39 in Verbindung ist, und deren Flüssigkeitsdruck durch das pneumatisch in Schwingungen versetzte bewegliche Element 52 periodisch verändert wird. Die flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Hilfsflüssigkeitskammern aufweisen. Ein Ausführungsbeispiel dieser Abwandlung ist in Fig. 2 als eine Brennkraftmaschinenaufhängung 82 gezeigt. In Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, um die strukturell oder funktionell übereinstimmenden oder entsprechenden Elemente zu erkennen, und die wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird im Interesse der Kürze und Vereinfachung der Beschreibung nicht gegeben.
In der Brennkraftmaschinenaufhängung 82 der Fig. 2 gemäß der zweiten Ausführungsform besteht das erste Anordnungselement 12 aus einem oberen Metallelement 84 und einem unteren Metallelement 86, welche beide topfförmige Elemente sind, die jeweils einen Außenflansch an deren Öffnung aufweisen. Das obere Metallelement 84 und das untere Metallelement 86 überdecken einander an deren Außenflanschen in der axialen oder senkrechten Richtung und sind an den Flanschen miteinander verschraubt, um einen Hohlaufbau auszubilden. Das obere Metallelement 84 weist eine Befestigungsschraube 88 auf, die mit deren Bodenwand fest verbunden ist, um sich in die Aufwärtsrichtung zu erstrecken. Die Brennkraftmaschinenaufhängung 82 ist mit der Befestigungsschraube 88 an der Antriebseinheit des Motorfahrzeuges fest angeordnet.
Innerhalb des Hohlaufbaus des ersten Anordnungselements 12 ist ein Gummielement 90 angeordnet, welches eine kreisförmige Scheibe mit einer geeigneten Dicke ist. Ein Metallring 92 ist mit der Außenumfangsfläche des Gummielements 90 in dem Vulkanisationsprozeß eines Gummimaterials zum Erzeugen des Gummielements 90 verbunden. Das Gummielement 90 und der Metallring 92 bilden ein zweites bewegliches Element 93. Das zweite bewegliche Element 93 ist an dem Metallring 92 an dem oberen offenen Endabschnitt des unteren Metallelements 86 durch Preßpassung verbunden. Das zweite bewegliche Element 93 unterteilt den Raum innerhalb des Hohlaufbaus des ersten Anordnungselements 12 flüssigkeitsdicht in eine obere und eine untere Abteilung jeweils auf den Seiten des oberen Metallelements 84 und des unteren Metallelements 86. Die untere Abteilung, die teilweise durch das untere Metallelement 86 begrenzt ist, wirkt als eine zweite Hilfsflüssigkeitskammer 94, während die obere Abteilung, die teilweise durch das obere Metallelement 84 begrenzt ist, als eine zweite Arbeitsluftkammer 96 wirkt. Die zweite Hilfsflüssigkeitskammer 94 ist mit der gleichen nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt wie die Flüssigkeit, mit der die erste Flüssigkeitskammer 39 gefüllt ist.
Ein Öffnungselement 98 in der Form einer kreisförmigen Scheibe, die aus einem Metall hergestellt ist, ist mit der Bodenwand des unteren Metallelements 86 des ersten Anordnungselements 12 verschraubt. Das Öffnungselement 98 wirkt mit der Bodenwand des unteren Metallelements 86 zusammen, um eine zweite Öffnung 100 für die Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 zu definieren. Die zweite Öffnung 100 erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Öffnungselements 98 entlang einem im wesentlichen vollständigen, aber geringfügig kleineren Abschnitts des Umfangs des Öffnungselements 98. In der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist die zweite Öffnung 100 abgestimmt, auf wirksame Weise die Eingangsschwingungen zu dämpfen, deren Frequenzen höher als die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit ist, die durch den Verbindungskanal 50 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 40 strömt, und die niedriger als die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit sind, die durch die erste Öffnung 74 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der ersten Hilfsflüssigkeitskammer 62 strömt. Z. B. ist der Verbindungskanal 50 abgestimmt, auf wirkungsvolle Weise niederfrequente Schwingungen, wie z. B. Brennkraftmaschinenrütteln, zu dämpfen, und die erste Öffnung 74 ist abgestimmt, auf wirkungsvolle Weise hochfrequente Schwingungen, wie z. B. Wummergeräusche, zu dämpfen, während die zweite Öffnung 100 abgestimmt ist, auf wirkungsvolle Weise mittelfrequente Schwingungen, wie z. B. Brennkraftmaschinen-Leerlaufschwingungen zu dämpfen.
Wie die erste Arbeitsluftkammer 64, die innerhalb des Abteilelements 38 ausgebildet ist, ist die zweite Arbeitsluftkammer 96, welche auf der Seite des zweiten beweglichen Elements 93, das von der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 beabstandet ist, durch einen Lufteinlaß 102 mit einer externen Luftleitung 104 verbunden, welche mit einem Schaltventil 106 verbunden ist. Dieses Schaltventil 106 wird zur selektiven Verbindung mit der Atmosphäre und einem Vakuumbehälter 108, der mit der Vakuumdruckquelle verbunden ist, umgeschaltet. Mit dem Schaltventil 106, das mit einer geeigneten Frequenz umgeschaltet wird, werden der atmosphärische und der verringerte Druck wechselweise an die zweite Arbeitsluftkammer 106 angelegt, wodurch eine periodische Änderung des Luftdrucks in der zweiten Arbeitsluftkammer 96 hervorgerufen wird.
Wenn der verringerte Druck an die zweite Arbeitsluftkammer 96 angelegt ist, wird das zweite bewegliche Element 93 zu der zweiten Arbeitsluftkammer 96 hin verlagert. Wenn der atmosphärische Druck an der zweiten Arbeitsluftkammer 96 angelegt ist, wird das zweite bewegliche Element 93 zu der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 durch deren eigene elastische Kraft verlagert und wird in deren Ausgangsposition zurückgeführt. Demzufolge wird das zweite bewegliche Element 93 senkrecht wechselseitig bewegt oder mit einer Frequenz in Schwingung versetzt, welche der Schaltfrequenz des zweiten Schaltventils 106 entspricht, wodurch eine periodische Flüssigkeitsdruckänderung in der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 hervorgerufen wird, um eine periodische Änderung der Flüssigkeitsdruckdifferenz zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 zu erzwingen. Durch Schwingen des zweiten beweglichen Elements 93 mit einer Frequenz, welche der Frequenz der Eingangsschwingung entspricht, werden die Flüssigkeitsströmungen durch die zweite Öffnung 100 zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 39 und der zweiten Hilfsflüssigkeitskammer 94 zwangsweise hervorgerufen, wodurch die Eingangsschwingung auf wirksame Weise auf der Grundlage der Flüssigkeitsströme durch die zweite Öffnung 100 gedämpft werden kann.
Da das Frequenzband der Eingangsschwingungen, die durch die Flüssigkeitsströme durch die zweite Öffnung 100 auf wirkungsvolle Weise gedämpft werden können, sich von dem der Eingangsschwingungen, die durch die Flüssigkeitsströme durch die erste Öffnung 74 auf wirkungsvolle Weise gedämpft werden können, verschieden ist, ist die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 82 in der Lage, ein hervorragendes Schwingungsdämpfungsverhalten über einen relativ weiten Frequenzbereich der Eingangsschwingungen zu erbringen.
Die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 82 erfordert keine Betätigungsvorrichtung, wie z. B. eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung zu schwingenden Bewegen des zweiten beweglichen Elements 93, und ist demgemäß einfach und kompakt im Aufbau bei vermindertem Gewicht, ist jedoch in der Lage, eine hohe Schwingungsdämpfungswirkung über einen weiten Frequenzbereich der Eingangsschwingungen zu erbringen.
Zur Erhöhung der Dämpfungswirkung auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch die zweite Öffnung 100 strömt, ist es wirkungsvoll und wünschenswert, die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch die zweite Öffnung 100 zu vergrößern, indem das erste bewegliche Element 52 in einer vorbestimmten Position mit einem vorbestimmten Luftdruck, der an die erste Arbeitsluftkammer 64 angelegt ist, oder durch schwingendes Bewegen des beweglichen Elements 52 mit der Schwingungsphase, welche die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch die zweite Öffnung 100 maximal ausbildet, stationär gehalten wird, um die Änderungsmenge des Flüssigkeitsdrucks in der ersten Flüssigkeitskammer 39 zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 wird nachstehend eine zylinderförmige Brennkraftmaschinenaufhängung 110 beschrieben, die gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist.
Die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 weist ein erstes Anordnungselement in der Form einer Innenhülse 112 und ein zweites Anordnungselement in der Form einer Außenhülse 114 auf. Diese Innenhülse 112 und Außenhülse 114 sind aUs Metall hergestellt und in der Radialrichtung in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Die zwei Hülsen 112, 114 sind durch einen dazwischen eingebrachten elastischen Körper 116 elastisch miteinander verbunden. Die Innenhülse 112 und die Außenhülse 114 sind jeweils an der Antriebseinheit und der Karosserie eines Motorfahrzeuges fest angeordnet, so daß die Antriebseinheit auf der Fahrzeugkarosserie schwingungsdämpfend angeordnet ist. Vor dem Einbau der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 in dem Fahrzeug werden die Innenhülse 112 und die Außenhülse 114 in bezug zueinander mit einem vorgegebenen radialen Versetzungsabstand exzentrisch angeordnet. Ist die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 in dem Fahrzeug angeordnet, wird der elastische Körper 116 durch das darauf einwirkende Gewicht der Antriebseinheit elastisch verdichtet, und die Innenhülse 112 und die Außenhülse 114 werden zueinander in eine im wesentlichen konzentrische oder koaxiale Beziehung gebracht. Die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 ist so angeordnet, daß die Versatzrichtung der Innenhülse 112 und der Außenhülse 114 vor dem Einbau in dem Fahrzeug mit der senkrechten Richtung übereinstimmt, so daß die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 in der Lage ist, die in der senkrechten Richtung (wie in Fig. 3 gesehen) oder einer Richtung nahezu parallel zu der senkrechten Richtung darauf einwirkenden Schwingungen zu dämpfen.
Genauer ausgedrückt, die Innenhülse 112 ist ein zylinderförmiges Element mit einer relativ großen Wanddicke und einem relativ kleinen Durchmesser. Eine Zwischenhülse 118 aus Metall ist radial außerhalb der Innenhülse 112 so angeordnet, daß die Zwischenhülse 118 in einem bestimmten Maß in bezug auf die Innenhülse 112 radial versetzt ist. Diese Zwischenhülse 118 ist ein zylinderförmiges Element mit einer relativ kleinen Wanddicke und einem relativ großen Durchmesser. Die Zwischenhülse 118 weist zwei gestufte oder Schulterabschnitte 120 mit einem kleineren Durchmesser nahe den entgegengesetzten axialen Enden auf, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Die Schulterabschnitte 120 sind über dem gesamten Umfang der Zwischenhülse 118 ausgebildet. Die Zwischenhülse 118 weist ein Fenster 122 in einem oberen der zwei Umfangsteile auf, welche diametral entgegengesetzt zueinander in der Versatzrichtung in bezug auf die Innenhülse 112 sind. Ein axialer Zwischenabschnitt der Zwischenhülse 118 weist einen Vertiefungsabschnitt 124 in dem anderen oder unteren Umfangsteil auf, welcher näher der Achse der Innenhülse 112 in der Versatzrichtung ist als der obere Umfangsteil mit dem Fenster 122, Die Vertiefung des Vertiefungsabschnitts 124 ist radial nach außen gerichtet offen.
Der elastische Körper 116 ist zwischen der Innenhülse 112 und der Zwischenhülse 118 so angeordnet, daß die Innenhülse 112 und die Zwischenhülse 118 an deren jeweiligen Außen- und Innenumfangsfläche mit dem elastischen Körper in dem Vulkanisationsprozeß eines Gummimaterials verbunden sind, um den elastischen Körper 116 zu erzeugen. Ein axialer Hohlraum 126 ist zwischen der Innenhülse 112 und der Zwischenhülse 118 belassen, um sich über die gesamte Axiallänge der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 zu erstrecken. Dieser axiale Hohlraum 126 ist in einem Umfangsabschnitt der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 entsprechend dem Vertiefungsabschnitt 124 der Zwischenhülse 118 angeordnet und weist eine Umfangsabmessung nahezu gleich der Hälfte des Gesamtumfangs der Zwischenhülse 118 auf. Beim Vorliegen des axialen Hohlraums 126 ist der elastische Körper 116 zwischen der Innenhülse 112 und der Zwischenhülse 118 nahezu vollständig nur an der oberen Seite der Innenhülse 112 angeordnet, d. h. auf nur einer der senkrecht entgegengesetzten Seiten der Innenhülse 112, auf welcher der radiale Versatzabstand zu der Zwischenhülse 118 größer als auf der anderen Seite ist. Dieser Aufbau ist wirkungsvoll, um eine Zugbeanspruchung zu verringern, die auf den elastischen Körper 116 infolge des Gewichts der Antriebseinheit einwirkt. Ein Gummipuffer 128 ist angeordnet, um einen Abschnitt der Außenumfangsfläche der Innenhülse 112 auf der Seite des axialen Hohlraums 126 abzudecken. Bei Einwirkung einer übermäßigen Schwingungsbelastung auf die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 kann sich die Innenhülse 112 an den Vertiefungsabschnitt 124 der Zwischenhülse 118 durch den Gummipuffer 128 anlegen, um so eine übermäßige Zugverformungsmenge des elastischen Körpers 116 zu verhindern.
Der elastische Körper 116 weist eine Tasche 130 auf, die mit dem Fenster 122 der Zwischenhülse 118 ausgerichtet ist. D. h., die Tasche 130 ist in einem Umfangsabschnitt des elastischen Körpers 116 erzeugt, in welchem der senkrechte Versatzabstand zwischen der Innenhülse 112 und der Zwischenhülse 118 am größten ist. Die Tasche 130 ist in der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse 118 durch das Fenster 122 offen. Auf der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse 118 ist eine Dichtgummischicht 132 mit einer relativ kleinen Wanddicke einstückig mit dem elastischen Körper 116 erzeugt, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
Die Innenhülse 112 und die Zwischenhülse 118 sowie der elastische Körper 116 bilden ein Zwischenprodukt aus, welches durch Vulkanisieren eines Gummimaterials erzeugt wird, um den elastischen Körper 116 innerhalb einer Form auszubilden, in welcher die Innenhülse 112 und die Zwischenhülse 118 relativ zueinander angeordnet sind. Auf diesem Zwischenprodukt werden ein Öffnungselement 134 und ein Halteelement 136 angeordnet, auf welchem schließlich die Außenhülse 114 angeordnet wird, um die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 110 zu erzeugen. Das Öffnungselement 134 und das Halteelement 136 sind beide im wesentlichen halbzylinderförmige Elemente, welche zusammenwirken, um einen zylinderförmigen Aufbau auszubilden, der auf einem axialen Zwischenabschnitt der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse 118 angeordnet ist. Die Außenhülse 114, welche ein zylinderförmiges Element ist, das einen relativ großen Durchmesser aufweist, wird dann so auf der Zwischenhülse 118 angeordnet, um die Außenumfangsfläche des zylinderförmigen Aufbaus abzudecken, der das Öffnungselement 134 und das Halteelement 136 aufweist.
Das im wesentlichen halbzylinderförmige Öffnungselement 134 weist eine relativ große Wanddicke auf und ist an einem oberen Abschnitt der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse 118 angeordnet, an welcher der radiale Versatzabstand zu der Innenhülse 112 relativ groß ist. Das Öffnungselement 134 ist an der Zwischenhülse 118 so angeordnet, daß die entgegengesetzten axialen Endabschnitte und die entgegengesetzten Umfangsendabschnitte des Öffnungselements 134 in Kontakt mit den jeweiligen vier Abschnitten der Zwischenhülse 118 gehalten werden, welche das rechteckförmige Fenster 122 begrenzen, so daß das Fenster 122, das mit der Tasche 130 des elastischen Körpers 116 ausgerichtet ist, durch das Öffnungselement 134 flüssigkeitsdicht verschlossen wird, wodurch eine erste Flüssigkeitskammer 138 durch die Innenhülse 112, den elastischen Körper 116 (Tasche 130) und das Öffnungselement 134 begrenzt wird. Die erste Flüssigkeitskammer 138 ist mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt, wie z. B. Wasser, Alkylenglykol, Polyalkylenglykol oder Silikonöl. Der Druck der Flüssigkeit in der ersten Flüssigkeitskammer 138 wird infolge der elastischen Verformung des elastischen Körpers 116 beim Einwirken einer Schwingungsbelastung auf die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 periodisch verändert.
Andererseits weist das im wesentlichen halbzylinderförmige Halteelement 136 eine relativ kleine Wanddicke auf und ist an einem unteren Abschnitt der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse 118 angeordnet, an welcher der radiale Versatzabstand zu der Innenhülse 112 relativ klein ist. Das Halteelement 136 ist an der Zwischenhülse 118 so angeordnet, daß die entgegengesetzten axialen Endabschnitte des Halteelements 136 durch die Schulterabschnitte 120 der Zwischenhülse 118 so getragen werden, daß der Vertiefungsabschnitt 124 durch das Halteelement 136 verschlossen wird. Das Halteelement 136 weist eine Abteilwand 140 auf, die an einem Umfangszwischenabschnitt dieser fest angeordnet ist, um sich durch den Vertiefungsabschnitt 124 der Zwischenhülse 118 radial nach innen gerichtet zu erstrecken, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Das freie Ende der Abteilwand 140 wird in engem Kontakt mit der Oberfläche des Vertiefungsabschnitts 124 gehalten, so daß die Abteilwand 140 die Vertiefung des Vertiefungsabschnitts 124 in zwei flüssigkeitsdichte Abteilungen auf dessen entgegengesetzten Seiten unterteilt. Diese zwei Abteilungen der Vertiefung sind in der Umfangsrichtung der Zwischenhülse 118 angeordnet. Um die Flüssigkeitsdichtheit dieser zwei Abteilungen der Vertiefung zu gewährleisten, ist die Endfläche der Abteilwand 140, die in Kontakt mit dem Vertiefungsabschnitt 124 ist, mit einem abdichtenden Gummielement 142 bedeckt.
Das Halteelement 136 weist eine erste Öffnung 144 und eine zweite Öffnung 146 auf, die jeweils in zwei Umfangsabschnitten auf entgegengesetzten Umfangsseiten der Abteilwand 140 ausgebildet sind. Diese erste Öffnung 144 und die zweite Öffnung 146 sind jeweils durch eine flexible Membran 148 und ein bewegliches Element 150 flüssigkeitsdicht verschlossen.
Die flexible Membran 148 weist eine relativ kleine Dicke auf und ist auf leichte Weise verformbar oder verlagerbar. Die flexible Membran 148 ist durch Vulkanisation mit der Kante der ersten Öffnung 144 verbunden und ist in einer der vorstehend erwähnten zwei Abteilungen der Vertiefung des Vertiefungsabschnitts 124 auf einer der entgegengesetzten Seiten der Abteilwand 140 so aufgenommen, daß die Membran 148 radial nach innen der Außenhülse 114 gekrümmt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die flexible Membran 148 wirkt mit der Zwischenhülse 118 zusammen, um eine flüssigkeitsdicht umschlossene Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 152 zu begrenzen, die mit der gleichen nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, wie die Flüssigkeit, welche die erste Flüssigkeitskammer 138 füllt. Die flexible Membran 148 wirkt ebenfalls mit der Außenhülse 114 zusammen, um eine Atmosphärendruckkammer 162 zu begrenzen, welche durch ein Luftloch 160 mit der Atmosphäre in Verbindung ist, und welche die Verformung oder Verlagerung der flexiblen Membran 148 erleichtert.
Das bewegliche Element 150 besteht aus einer kreisförmigen Metallscheibe 154 und einem ringförmigen Gummielement 156, das mit der Außenumfangsfläche der Metallscheibe 154 durch Vulkanisieren verbunden ist. Das bewegliche Element 150 ist an dem Rand des Gummielements 156 mit der Kante der zweiten Öffnung 146 verbunden und ist in der anderen der vorstehend erwähnten zwei Abteilungen der Vertiefung des Vertiefungsabschnitts 124 auf der anderen Seite der Abteilwand 140 aufgenommen, so daß die Metallscheibe 154 von der Außenhülse 114 radial nach innen der Außenhülse 114 beabstandet ist. Das bewegliche Element 150 wirkt mit der Zwischenhülse 118 zusammen, um eine Hilfsflüssigkeitskammer 158 zu begrenzen, die mit der gleichen nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, wie die Flüssigkeit, welche die erste Flüssigkeitskammer 138 füllt.
Das bewegliche Element 150 wirkt auch mit der Außenhülse 114 zusammen, um eine Arbeitsluftkammer 164 zu begrenzen, welche auf der Seite des beweglichen Elements 150 von der Hilfsflüssigkeitskammer 158 beabstandet ist. Eine Spiralfeder 166 ist in die Arbeitsluftkammer 164 zwischen der Außenhülse 114 und der Metallscheibe 154 aufgenommen, um das bewegliche Element 150 in die Richtung von der Außenhülse 114 zu der Hilfsflüssigkeitskammer 158 so vorzuspannen, daß die Metallscheibe 154 normalerweise in einer radialen Innenposition gehalten wird, die von der Außenhülse 114 radial beabstandet ist, wobei das ringförmige Gummielement 156 elastisch verformt wird.
Die Außenhülse 114, welche die Arbeitsluftkammer 164 teilweise begrenzt, weist einen Lufteinlaß 168 auf, der hindurchgehend in Verbindung mit der Arbeitsluftkammer 164 erzeugt ist. Eine Luftleitung ist mit einer geeigneten Luftdruckquelle verbunden, und ein Schaltventil ist mit diesem Lufteinlaß 168 verbunden. Wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die Arbeitsluftkammer 164 wechselweise an den verminderten Druck und den atmosphärischen Druck angelegt, wobei das Schaltventil zwischen dessen zwei Stellungen geschaltet wird, wodurch der Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 164 periodisch verändert wird, um das bewegliche Element 150 in der Radialrichtung der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 zwischen der radialen Innenposition auf der Seite der Hilfsflüssigkeitskammer 158 und einer radialen Außenposition auf der Seite der Arbeitsluftkammer 164 in Schwingung zu versetzen.
Das Öffnungselement 134 weist eine erste Nut 170 und eine zweite Nut 172 auf, die in der Außenumfangsfläche erzeugt sind. Diese Nuten 170, 172, welche geeignete Längen aufweisen, werden durch die Außenhülse 114 verschlossen, um einen Verbindungskanal 174 zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 138 und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 152 zu definieren, und eine Öffnung 176 zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 138 und der Hilfsflüssigkeitskammer 158. Der Verbindungskanal 174 und die Öffnung 176 sind voneinander unabhängig und ermöglichen das Strömen der Flüssigkeit zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 138 und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 152 und der ersten Flüssigkeitskammer 138 und der Hilfsflüssigkeitskammer 158 bei Einwirkung der Eingangsschwingungen auf die Brennkraftmaschinenaufhängung 110, so daß die Schwingungen auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch den Kanal 174 und die Öffnung 176 strömt.
Der Verbindungskanal 174 ist so abgestimmt, daß die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit, welche durch den Kanal 174 strömt, niedriger als jene durch die Öffnung 176 ist, so daß die Eingangsschwingungen mit relativ niedrigen Frequenzen auf der Grundlage der Resonanz der Flüssigkeit, die durch den Verbindungskanal 174 strömt, auf wirksame Weise gedämpft werden können.
In anderen Worten, die Öffnung 176 ist abgestimmt, auf wirksame Weise die mittelfrequenten Schwingungen zu dämpfen, deren Schwingungsfrequenz höher als die Resonanzfrequenz der Flüssigkeit ist, die durch den Verbindungskanal 174 strömt. Durch Schwingen des beweglichen Elements 150 mit einer geeigneten Phasendifferenz zwischen der Schwingungsfrequenz des beweglichen Elements 150 und der Frequenz der Eingangsschwingung wird innerhalb der Hilfsflüssigkeitskammer 158 eine periodische Flüssigkeitsdruckänderung hervorgerufen, um auf wirksame Weise die Flüssigkeitsströmungen zwischen der ersten Flüssigkeitskammer 138 und der Hilfsflüssigkeitskammer 158 durch die Öffnung 176 hervorzurufen, so daß die Schwingungsdämpfungswirkung mit aktiver Regelung des Schwingungsdämpfungsverhaltens der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 durch die Schwingung des beweglichen Elements 150 signifikant erhöht werden kann.
Wie die Brennkraftmaschinenaufhängungen 10, 82 der ersten und der zweiten Ausführungsform erfordert die vorliegende zylinderförmige Brennkraftmaschinenaufhängung 110 keine Betätigungsvorrichtung, wie z. B. eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung, zur Schwingung des beweglichen Elements 150 und ist demgemäß einfach und kompakt im Aufbau bei verringertem Gewicht und ist vergleichsweise leicht und wirtschaftlich herzustellen. Daher weist die vorliegende Brennkraftmaschinenaufhängung 110 im wesentlichen die gleichen Vorteile wie die Brennkraftmaschinenaufhängungen 10, 82 auf.
In der Brennkraftmaschinenaufhängung 110 ist ein beweglicher Block 178 mit Abmessungen, die beträchtlich kleiner als die Abmessungen der ersten Flüssigkeitskammer 138 sind, in die erste Flüssigkeitskammer 138 verlagerbar aufgenommen. Der bewegliche Block 178 wirkt mit den Innenflächen der ersten Flüssigkeitskammer 138 zusammen, um einen Flüssigkeitskanal um den beweglichen Block 178 zu begrenzen. Die Flüssigkeitsströme durch diesen Flüssigkeitskanal, der teilweise durch den beweglichen Block 178 definiert ist, sind wirkungsvoll, um relativ hochfrequente Schwingungen, wie z. B. Wummergeräusche, zu dämpfen, welche auf der Grundlage der Flüssigkeitsströme durch die Öffnung 176 nicht wirkungsvoll gedämpft werden können.
Mit dem Öffnungselement 134 ist ein Gummianschlag 180 verbunden, welcher sich in die erste Flüssigkeitskammer 138 erstreckt. Bei einer übermäßig großen Relativverlagerung zwischen der Innenhülse 112 und der Außenhülse 114 in einer Verbindungsrichtung legen sich der Gummianschlag 180 und der bewegliche Block 178 aneinander. Somit verhindern der Gummianschlag 180 und der bewegliche Block 178 eine übermäßige elastische Verformung des elastischen Körpers 116.
Auch in der vorliegenden Brennkraftmaschinenaufhängung 110 kann der verminderte Druck zusammen mit dem atmosphärischen Druck zur Schwingung des beweglichen Elements 150 durch einen Überdruck ersetzt werden. Ferner kann der verminderte Druck und der atmosphärische Druck durch zwei unterschiedliche Werte eines Unterdrucks oder Überdrucks ersetzt werden.
Die Spiralfeder 166, die in der Arbeitsluftkammer 164 angeordnet ist, ist nicht wesentlich und kann weggelassen werden. Beim Fehlen der Spiralfeder 166 wird das bewegliche Element 150 nur durch dessen eigene Elastizität in die Ausgangsposition (radiale Innenposition) zurückgeführt.
Während der Verbindungskanal 174 und die Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 152 vorgesehen sind, in der dritten Ausführungsform für die Brennkraftmaschinenaufhängung 110 das gewünschte Dämpfungsverhalten bereitzustellen, ist das Vorsehen dieses Kanals 174 und dieser Kammer 152 nicht wesentlich.
Die flexible Membran 148, die Atmosphärendruckkammer 162, die Gleichgewichtsflüssigkeitskammer 152 und der Verbindungskanal 174 können abgewandelt werden, um jeweils ein zweites bewegliches Element, eine zweite Arbeitsluftkammer, eine zweite Hilfsflüssigkeitskammer und eine zweite Öffnung vorzusehen.
Während die flüssigkeitsgefüllten Schwingungsdämpfungsvorrichtungen in der Form der Brennkraftmaschinenaufhängungen 10, 82, 110 für Motorfahrzeuge vorstehend beschrieben worden sind, ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung auch auf andere Arten von flüssigkeitsgefüllten Schwingungsdämpfungsvorrichtungen für Motorfahrzeuge anwendbar, wie z. B. Karosserieaufhängungen, Differentialaufhängungen und Federungsbüchsen und auch auf verschiedene Dämpfungsvorrichtungen, welche nicht für Motorfahrzeuge verwendet werden.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen, die zu Erläuterungszwecken gewählt wurden, ausführlich beschrieben worden ist, so sollte klar sein, daß zahlreiche Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen am Erfindungsgegenstand vorgenommen werden können, die dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre nahegelegt sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung (10, 82, 110), die ein erstes Anordnungselement (12; 112) und ein zweites Anordnungselement (14; 114) aufweist, welche durch einen elastischen Körper (16; 116) voneinander beabstandet sind, der das erste Anordnungselement und das zweite Anordnungselement verbindet, um eine erste Flüssigkeitskammer (39; 138) teilweise zu begrenzen, die mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, deren Druck sich bei Einwirkung einer Schwingungsbelastung zwischen dem ersten Anordnungselement (12; 112) und dem zweiten Anordnungselement (14; 114) ändert, Vorrichtungen (52; 52, 93; 150) zum teilweisen Begrenzen einer Hilfsflüssigkeitskammer (62; 62, 94; 158), die mit einer nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, und Vorrichtungen (44, 54; 44, 54, 98; 134, 114) zum Begrenzen einer Öffnung (74; 74, 100; 174) zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer, wobei

- die Vorrichtung zum teilweisen Begrenzen der Hilfsflüssigkeitskammer (62; 62, 94; 158) ein bewegliches Element (52; 52, 93; 150) ist, welches die Hilfsflüssigkeitskammer auf einer der entgegengesetzten Seiten teilweise begrenzt und eine Arbeitsluftkammer (64; 64, 96; 164) auf der anderen Seite teilweise begrenzt, und

- eine Druckregelvorrichtung (78, 80) mit der Arbeitsluftkammer verbunden ist, um einen Luftdruck in der Arbeitsluftkammer 164 im Gleichlauf mit einer Frequenz der Schwingungsbeanspruchung periodisch zu ändern, um dadurch das bewegliche Element in Schwingung zu versetzen, um eine periodische Änderung eines Flüssigkeitsdrucks in der Hilfsflüssigkeitskammer durch eine periodische Änderung des Luftdrucks im Gleichlauf mit der Frequenz der Schwingungsbelastung zu bewirken.

2. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das bewegliche Element (52; 52, 93; 150) ein Gummielement (58; 90; 156) aufweist, welches eine elastische Kraft zum Rückstellen des Gummielements in dessen eine Ausgangsform während dessen Schwingung erzeugt.

3. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Vorspannvorrichtung (68; 68; 166) zum Vorspannen des beweglichen Elements in eine vorbestimmte Richtung aufweist.

4. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das bewegliche Element eine Vielzahl von zueinander unabhängigen beweglichen Elementen (52, 93) aufweist, welche jeweils zueinander unabhängige Hilfsflüssigkeitskammern (62, 94) teilweise begrenzen, welche mit der ersten Flüssigkeitskammer (39) durch jeweils zueinander unabhängige Öffnungen (74, 100) verbunden sind.

5. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4, die ferner mindestens eine flexible Membran (36; 36; 148) aufweist, die jeweils eine Gleichgewichtsflüssigkeitskammer (40; 40; 152) teilweise begrenzt, die mit der nichtkomprimierbaren Flüssigkeit gefüllt ist, so daß ein Volumen der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer veränderbar ist, und Vorrichtungen (44, 34; 44, 34; 134, 114) zum Begrenzen mindestens eines Verbindungskanals (50; 50; 174) zur Strömungsverbindung zwischen der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer und der ersten Flüssigkeitskammer.

6. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der mindestens eine Verbindungskanal zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Gleichgewichtsflüssigkeitskammer sowie die Öffnung zur Strömungsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der Hilfsflüssigkeitskammer so abgestimmt sind, daß eine Frequenz der Schwingungsbelastung, welche durch Flüssigkeitsströme durch den mindestens einen Verbindungskanal wirkungsvoll gedämpft wird, niedriger als die der Schwingungsbelastung ist, welche durch Flüssigkeitsströme durch die Öffnung wirkungsvoll gedämpft wird.

7. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei das erste Anordnungselement aus einer Innenhülse (112) besteht, während das zweite Anordnungselement aus einer Außenhülse (114) besteht, die radial außerhalb der Innenhülse angeordnet ist, der elastische Körper (116) zwischen der Innenhülse und der Außenhülse angeordnet ist, wobei die erste Flüssigkeitskammer (138) und die Hilfsflüssigkeitskammer (158) zwischen der Innenhülse und der Außenhülse so ausgebildet sind, daß die erste Flüssigkeitskammer und die Hilfsflüssigkeitskammer in einer Umfangsrichtung der Innen- und der Außenhülse voneinander beabstandet sind.

8. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner eine Zwischenhülse (118) aufweist, welche an einer Außenumfangsfläche des elastischen Körpers (116) angeordnet ist, und welche ein Fenster (122) aufweist, das hindurchgehend erzeugt ist, wobei der elastische Körper, der eine Tasche (130) aufweist, die in dessen Außenumfangsrichtung erzeugt ist und in einer Außenumfangsfläche der Zwischenhülse durch das Fenster offen ist, wobei die Außenhülse an der Außenumfangsfläche der Zwischenhülse angeordnet ist, um das Fenster zu verschließen, und mit der Tasche zusammenwirkt, um die erste Flüssigkeitskammer (138) zu begrenzen, wobei die Zwischenhülse, die einen Vertiefungsabschnitt (124) aufweist, der in deren Außenumfangsfläche offen ist, wobei das bewegliche Element (150) mit der Außenhülse zusammenwirkt, um die Arbeitsluftkammer (164) zu begrenzen, und mit dem Vertiefungsabschnitt zusammenwirkt, um die Hilfsflüssigkeitskammer (158) auf der anderen der entgegengesetzten Seiten zu begrenzen.

9. Flüssigkeitsgefüllte Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckregelvorrichtung eine Luftdruckquelle (80) und ein Schaltventil (78) aufweist, um die Arbeitsluftkammer (64; 64, 96; 164) mit der Druckluftquelle und der Atmosphäre zu verbinden.