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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Aufhängungssysteme
für Fahrzeuge
und speziell ein Aufhängungssystem
für ein
Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Ein solches System ist aus FR-A-2 535 259
bekannt.
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2. Stand der
Technik
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Wenn beispielsweise ein Zweivolumen-Fahrzeug
auf einer unebenen Straße
fährt,
können
von einem Fahrzeugrücksitz
oder einem Bereich um diesen herum "Jaulgeräusche", die zu einem mittleren Frequenzbereich
zwischen 310 und 370 Hz gehören, oder "Dröhngeräusche", die zu einem Niederfrequenzbereich
zwischen 160 und 190 Hz gehören,
erzeugt werden.
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Untersuchungen in bezug auf die Quellen dieser
Geräusche
haben gezeigt, daß die
Geräusche im
mittleren Frequenzbereich hauptsächlich
von einem Federbein eines Hinterradaufhängungssystems ausgehen, das
in der Querrichtung des Fahrzeugs durch einen Fahrbahnoberflächeneingang
von ungefähr
340 Hz in Resonanz versetzt wird, während die Geräusche im
Niederfrequenzbereich hauptsächlich von
dem Federbein ausgehen, das durch einen Fahrbahnoberflächeneingang
von ungefähr
180 Hz in Vertikalrichtung in Resonanz versetzt wird.
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Um die Amplitude solcher Resonanzschwingungen
zu verringern und dadurch die Minderung von Geräuschen zu erreichen, besteht
ein wirksames Mittel darin, an einem Aufhängungssystem einen dynamischen
Dämpfer
anzubringen, der aus einem Feder-/Masse-System besteht, um eine Resonanz in dem
dynamischen Dämpfer
zu verursachen. Als Beispiel für
die Verringerung der Resonanzamplituden des Federbeins mit Hilfe
des dynamischen Dämpfers ist
in der JP-A-63-97413 eine Technik angegeben.
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Diese bekannte Technik dient der
Minderung von selbsterregendem Radflattern und weist einen dynamischen
Dämpfer
auf, der an dem unteren Teil eines Federbeins des Vorderradaufhängungssystems
angebracht ist. Der dynamische Dämpfer
weist ein ringförmiges
Masseelement, eine starr über
dem Federbein angebrachte Zwischenhülse und zwei elastische Gummikörper auf,
die einander gegenüberliegend
vorgesehen sind, um mittels Vulkanisation mit dem Federbein verbunden
zu werden.
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Wenn jedoch gemäß dieser Vorgehensweise diese
Konstruktion bei einem Hinterradaufhängungssystem angewandt wird,
dann wird der dynamische Dämpfer
an dem unteren Teil des Federbeins auf solche Weise angebracht,
daß er
von dem Außenumfang
des Federbeins vorspringt, und dadurch besteht die Gefahr, daß eine gegenseitige
Störung
zwischen dem dynamischen Dämpfer
und einem Rad oder einer Radschürze
je nach der Anordnung der umgebenden Komponenten auftritt, so daß die Radschürze größer dimensioniert
werden muß.
Ferner besteht die Gefahr, daß der
dynamische Dämpfer
durch Steine, die von einem Reifen abspritzen, oder durch Schmutzspritzer
verkratzt wird.
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Das Dokument FR-A-2 535 259 zeigt
ein Aufhängungssystem
für ein
Fahrzeug, das ein Federbein hat, das zwischen einem Fahrzeugrad
und einem Federbeinlager vertikal vorgesehen ist, wobei das Federbein
ein Außenrohr,
eine Kolbenstange und eine Schraubenfeder aufweist, die um das Außenrohr
und die Kolbenstange herum angeordnet ist.
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Das Aufhängungssystem weist ferner folgendes
auf einen unteren Federsitz zum Abstützen eines unteren Endes der
Feder, einen oberen Federsitz zum Abstützen eines oberen Endes der
Feder, und einen dynamischen Dämpfer,
der über
dem oberen Federsitz zum Dämpfen
von Resonanzen des Federbeins vorgesehen ist.
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Ein ähnliches Aufhängungssystem
für ein Fahrzeug
ist auch aus der JP-A-02-068212 bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Angabe eines Aufhängungssystems
für ein
Fahrzeug, das imstande ist, Geräusche
im mittleren Frequenzbereich und stärker bevorzugt im Niederfrequenzbereich
an dem Rücksitz
eines Fahrzeugs wirksam zu verringern.
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Diese Aufgabe wird auf zufriedenstellende Weise
mit einem Aufhängungssystem
gelöst,
das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterentwicklungen
des Aufhängungssystems
gemäß der Erfindung
sind in den Untenansprüchen
angegeben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
teilweise im Schnitt eine Ansicht einer ersten Ausführungsform
eines Aufhängungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines wichtigen Bereichs von 1;
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines wichtigen Bereichs
von 2;
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4 ist
ein Diagramm, das ein Geräuschspektrum
eines Aufhängungssystems
gemäß einer ersten
Ausführungsform
zeigt;
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5 ist
ein Diagramm, das ein Geräuschspektrum
eines Aufhängungssystems
zeigt, wenn dessen vertikale Resonanzfrequenz verändert wird;
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6 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines wichtigen Bereichs
eines Aufhängungssystems
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Schnittansicht eines wichtigen Bereichs eines in 6 gezeigten Aufhängungssystems;
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8 ist
eine Schnittansicht eines wichtigen Bereichs eines Aufhängungssystems
gemäß einer Abwandlung
der zweiten Ausführungsform;
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9 ist
eine Schnittansicht eines wichtigen Bereichs eines Aufhängungssystems,
das nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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10 ist
eine Perspektivansicht eines wichtigen Bereichs eines in 9 gezeigten Aufhängungssystems;
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11 ist
ein Diagramm, das ein Geräuschspektrum
eines Aufhängungssystems
gemäß den 9 und 10 zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines wichtigen Bereichs
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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13 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht der in 12 gezeigten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Ansicht einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei 1 ein Federbein eines
Hinterradaufhängungssystems
bezeichnet, das im wesentlichen in der Vertikalrichtung eines Fahrzeugs
angeordnet ist. Das Federbein 1 ist an seinem unteren Ende über ein
Außenrohr 3 mit
einem Hinterrad 5 verbunden und ist an seinem oberen Ende
mit einem Körper,
beispielsweise einer Radschürze 11,
durch ein Federbeinlager 9 verbunden, das an einer Kolbenstange
befestigt ist.
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Außerdem ist das Außenrohr
an einem Mittelbereich davon starr mit einem unteren Federsitz 13 verbunden,
und die Kolbenstange 7 ist an einem oberen Bereich davon
mit einem oberen Federsitz 15 starr verbunden. Eine Schraubenfeder 17 ist
um das Federbein 1 herum angeordnet und liegt an beiden Federsitzen 13 bzw. 15 an.
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Ferner ist ein Anschlagpuffer 19 um
die Kolbenstange 7 herum so vorgesehen, daß er von
dem oberen Federsitz 15 nach unten vorspringt, und eine Staubmanschette 21 ist
um die Kolbenstange 7 und den oberen Teil des Außenrohrs 3 herum
so angeordnet, daß sie
die Kolbenstange 7 derart abdeckt, daß sie vom unteren Ende des
Anschlagpuffers 19 lang nach unten vorspringt.
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Bei der ersten Ausführungsform
ist ein dynamischer Dämpfer 23 an
der Kolbenstange 7 zwischen dem oberen Federsitz 15 und
dem Federbeinlager 9 angebracht. Einzelheiten des dynamischen
Dämpfers 23 sind
in den 2 und 3 gezeigt.
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Der dynamische Dämpfer 23 weist eine flachschalenförmige Stützplatte 25 auf,
die an der Kolbenstange 7 gemeinsam mit dem oberen Federsitz 15 und
einem ringförmigen
Massekörper 27 befestigt
ist, der an zwei Randbereichen davon, die über den Durchmesser davon einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, durch die Stützplatte 25 über ein
elastisches Element 29 abgestützt ist. Der Massekörper 27 ist
so eingestellt, daß er
beispielsweise 190 g wiegt.
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Das elastische Element 29 besteht
aus Kautschuk oder Elastomermaterial, das zylindrisch mit einem
eingezogenen Bereich am Zwischenteil in seiner Axialrichtung geformt
ist. Der Massekörper 27 ist mit
einer Schraube 31, die das hohle elastische Element 29 durchsetzt,
und einer Mutter 33 an der Stützplatte 25 befestigt,
während
der Massekörper 27 an dem
eingezogenen Bereich des elastischen Elements 29 angebracht
ist.
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Diese Konstruktion macht es möglich, daß das elastische
Element 29 Federfunktionen sowohl in Vertikal- als auch
in Querrichtung in Bezug auf eine Achse des elastischen Elements 29 hat.
Ferner erlaubt die Konstruktion eine Verringerung der Masse des
elastischen Elements 29, wenn das elastische Element 29 über dem
Masskörper 27 angebracht
ist, und eine Verminderung der anfänglichen Federkraft.
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Der Massekörper 27 hat zwei bogenförmige Ausschnitte 35 mit
einer Öffnung,
die in der Durchmesserrichtung einander gegenüberliegend vorgesehen sind.
Das elastische Element 29 kann an dem Massekörper 27 leicht
angebracht werden, indem das elastische Element 29 in Querrichtung
in bezug auf die Öffnung
des Massekörpers 27 geschoben wird,
während
gleichzeitig der eingezogene Bereich in den Ausschnitt 35 eingesetzt
wird. Es ist also nicht notwendig, das elastische Element 29 dadurch
einzusetzen, daß es
in einer Axialrichtung in ein Durchgangsloch oder dergleichen gepreßt wird.
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Wenn der Massekörper 27 entlang einer Ebene
schwingt, die in bezug auf seine Achslinie orthogonal ist, ist das
Maß der
elastischen Formänderung
des elastischen Elements 29 gering. In bezug auf eine Schwingung
in der den bogenförmigen
Ausschnitt 35 bildenden Richtung bietet das elastische Element 29 eine
kleine Federkonstante, und in bezug auf eine Schwingung in der dazu
orthogonalen Richtung bietet das elastische Element 29 eine
relativ große
Federkonstante.
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Die Schraube 31 hat eine
Schulter, um das Maß ihrer
Anzugslänge,
d. h. das Maß der
Kompression des elastischen Elements 29 zu begrenzen, wenn
die Schraube 31 durch ein Schraubenloch 37 hindurch
festgezogen wird. Infolgedessen wird das Maß der Kompression des elastischen
Elements 29 beim Einbau des dynamischen Dämpfers 23 konstantgehalten,
so daß eine
Ausgangsfederkraft des dynamischen Dämpfers 23 mit geringer
Abweichung etabliert werden kann.
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Bei dem so ausgebildeten Aufhängungssystem 1 wird
zuerst die Masse des Massekörpers 27 mit
beispielsweise 190 g festgestellt. Dann wird eine geeignete relative
Position von zwei elastischen Elementen 29 so ausgewählt, daß die Eigenschwingung des
dynamischen Dämpfers 23 in
der Querrichtung des Fahrzeugs beispielsweise 340 Hz und seine Eigenschwingung
in der Vertikalrichtung beispielsweise 180 Hz ist.
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Wenn der dynamische Dämpfer 23 diese physikalischen
Werte hat, ist das Geräuschspektrum im
Rücksitzbereich
des Fahrzeugs durch eine Vollinie in 4 gezeigt.
Wie zu sehen ist, ist es bekannt, daß Geräusche sowohl im mittleren Frequenzbereich (310
bis 370 Hz) als auch im Niederfrequenzbereich (160 bis 190 Hz) weitgehend
verringert sind im Vergleich mit Geräuschen beim Stand der Technik,
die mittels einer Strichlinie gezeigt sind.
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Wenn im übrigen die Eigenschwingung
des dynamischen Dämpfers 23 in
der Fahrzeugquerrichtung mit 340 Hz und diejenige in der Vertikalrichtung mit
300 Hz eingestellt ist, so zeigt 5,
daß Geräusche zwar
im mittleren Frequenzbereich vermindert werden können, aber die Verminderung
von Geräuschen
im Niederfrequenzbereich nicht zu erreichen ist.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform
wird eine Abstmmung des dynamischen Dämpfers 23, d. h. eine
Einstellung der Federkonstanten oder Federkenndnie, durch Ändern des
Orts von zwei elastischen Elementen 29 durchgeführt. Im übrigen kann die
Abstimmung des dynamischen Dämpfers 23 auch
erfolgen, indem die Härte
des jeweiligen elastischen Elements 29, das Anzugsmaß der jeweiligen Schraube 31 oder
dergleichen geändert
wird.
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Ferner erfolgt bei der vorstehenden
Ausführungsform
die Montage des dynamischen Dämpfers 23 an
der Stützplatte 25 durch
die Verwendung der Schraube 31 und der Mutter 33.
Anstelle der Verwendung einer Schraube und Mutter kann der Einbau auch
erreicht werden, indem das elastische Element sowohl mit der Stützplatte 25 als
auch dem Massekörper 27 verbunden
wird oder beide direkt vulkanisiert werden.
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Diese Methode ist von der Größe und dem Volumen
des elastischen Elements abhängig,
und die Abstimmung des dynamischen Dämpfers 23 kann mit
hoher Präzision
erfolgen, ohne durch das Anzugsmaß der Schraube, die Masse der
Schraube und dergleichen beeinflußt zu werden.
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Die 6, 7 und 8 zeigen einige Beispiele gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Gemäß ist ein
ringförmiges
elastisches Element 39 aus Kautschuk oder Elastomermaterial
sowohl mit der Stützplatte 25 als
auch dem Massekörper 27 über
den Gesamtumfang davon verbunden.
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Der so aufgebaute dynamische Dämpfer 23 hat
keine Richtfähigkeit
innerhalb einer zu seiner Achse orthogonalen Ebene, und es besteht
somit keine Notwendigkeit zum Einstellen der Einbaurichtung des
dynamischen Dämpfers,
um eine geeignete Eigenschwingung zu erzielen.
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Wie 7 zeigt,
kann der dynamische Dämpfer 23 erhalten
werden durch Verbinden des elastischen Elements 39 mit
der Stützplatte 25 und anschließendes Verbinden
des Massekörpers 27 mit dem
elastischen Element 39. Wie ferner 8 zeigt, kann der Innenrand des ringförmigen Massekörpers 27 mit
dem Außenrand
des elastischen Elements 39 verbunden sein.
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Da speziell im Fall des dynamischen
Dämpfers 23 gemäß 8 das ringförmige elastische
Element 39 an seiner Innenrandfläche mit der schrägen Außenrandfläche der
flachschalenförmigen
Stützplatte 25 verbunden
ist, unterliegt das ringförmige elastische
Element 39 beim Aufbringen einer axialen Schwingung einer
elastischen Formänderung
hauptsächlich
in der Scherrichtung und unterliegt beim Aufbringen einer radialen
Schwingung einer elastischen Formänderung hauptsächlich in
der Expansions- und Kompressionsrichtung.
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Daher wird die Federkonstante in
der Axialrichtung klein und in der Radialrichtung groß. Infolgedessen
hat der dynamische Dämpfer 23 dieses
Typs eine kleine Eigenschwingung in der Axialrichtung und eine große Eigenschwingung
in der Raclialrichtung, und es wird einfacher, Geräusche sowohl
im Nieder- als auch mit mittleren Frequenzbereich zu verringern.
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9 zeigt
einen anderen dynamischen Dämpfer 45,
der nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Dieser dynamische Dämpfer 45 weist auf:
eine Halterung 43, die an einem oberen Ende der Kolbenstange 7 über dem
Federbeinlager 9 mit einer Mutter 47 befestigt
ist und in einer zu der Federbeinachse orthogonalen Richtung nach
außen vorspringt,
und einen Massekörper 41,
der mit einem Endbereich der Halterung 43 fern von der
Federleinachse verbunden ist.
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Die Einbaurichtung des Massekörpers 41 kann
durch Drehen der Halterung 43 um die Federbeinachse eingestellt
werden. Ferner kann die Amplitude des Massekörpers 41 durch Wählen der Überstandslänge der
Halterung 43 eingestellt werden.
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Wie 10 zeigt,
weist die Halterung 43 einen Schenkel 43a, der
sich in einer zu der Federbeinachse orthogonalen Richtung horizontal
erstreckt, und einen vertikalen Bereich 43b auf, der von
dem Ende des Schenkels 43a vertikal nach oben verläuft. Der
Messekörper
41,
der eine bestimmte Masse hat, ist an einem oberen Ende des vertikalen
Bereichs 43b befestigt.
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Wenn ein solcher dynamischer Dämpfer 45 zum
Dämpfen
von Resonanzschwingungen in der Fahrzeugquerrichtung verwendet wird,
so muß die Versatzrichtung
des Massekörpers 41 in
bezug auf die Federbeinachse eine Fahrzeugquerrichtung sein, und
die Federkonstante des vertikalen Bereichs 43b in der Radialrichtung
in bezug auf die Federbeinachse muß mit einem erforderlichen
Wert etabliert sein.
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Wenn ferner der dynamische Dämpfer 45 auch
zum Dämpfen
von Schwingungen in der Richtung der Federbeinachse verwendet wird,
dann muß die
Federkonstante des Schenkels 43a in Richtung der Federbeinachse
mit einem erforderlichen Wert etabliert sein.
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Die Wahl dieser Federkonstanten wird
außerdem
durch Ändern
des Materials und der Dicke der Halterung 43, der Länge und
Breite der Komponenten und dergleichen durchgeführt.
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Ein Geräuschspektrum am Fahrzeugrücksitz in
dem Fall, in dem die Eigenschwingung des so aufgebauten dynamischen
Dämpfers 45 in
der Fahrzeugquerrichtung auf 340 Hz abgestimmt ist, ist in 11 mit einer Vollinie gezeigt.
Wie dieses Spektrumdiagramm zeigt, ist es bekannt, daß Geräusche wirkungsvoll
im mittleren Frequenzbereich von 310 bis 380 Hz verringert werden
können.
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Die 12 und 13 zeigen einen dynamischen
Dämpfer
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist eine Abwandlung
der ersten Ausführungsform
und unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur hinsichtlich
der Einbaumethode des Massekörpers 27 an
der Stützplatte 25.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Massekörper 27 mit
der Stützplatte 25 durch
eine Flanschschraube 55 und eine Mutter 52 über ein
zylindrisches elastisches Element 29 und Kautschuksitze 51, 53, 54 verbunden.
Dabei wird das zylindrische elastische Element 29 in Schraubenlöcher 37, 50 eingesetzt,
die in der Stützplatte 25 bzw.
dem Massekörper 27 vorgesehen
sind.
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Dann wird die Flanschschraube 55 in
das elastische Element 29 eingesetzt und gemeinsam mit dem
Kautschuksitz 54 an der Stützplatte 25, mit dem Kautschuksitz 51 zwischen
der Stützplatte 25 und dem
Massekörper 27 und
mit em Kautschuksitz 53 unter dem Massekörper 27 festgezogen.
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Die Eigenschwingung dieses Typs des
dynamischen Dämpfers
kann durch die Anzugskraft der jeweiligen Schrauben 55 abgestimmt
werden. Wenn andererseits das elastische Element 29 durch
ein Element aus Metall ersetzt wird, kann verhindert werden, daß die Anzugskraft
der Schraube 55 infolge der Verschlechterung des Kautschukes
verringert wird.
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Da bei dem Aufhängungssystem der vorliegenden
Erfindung der dynamische Dämpfer 23 an dem
oberen Ende des Federbeins 1 oder seinem oberen Ende benachbart
vorgesehen ist, kann eine gegenseitige Störung bzw. Beeinflussung zwischen dem
dynamischen Dämpfer 23 und
der Radschürze und
anderen Karosseriekomponenten verhindert werden.
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Ferner können Geräusche bei der mittleren Frequenz,
die durch Resonanz des Federbeins 1 in der Fahrzeugquerrichtung
verursacht sind, und stärker
bevorzugt Geräusche
bei der Niederfrequenz, die durch Resonanz des Federbeins 1 in
der Vertikalrichtung verursacht sind, wirkungsvoll vermindert werden.
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Es sind zwar die derzeit bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben; es versteht
sich jedoch, daß diese
Angaben nur der Veranschaulichung dienen und daß zahlreiche Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, der in den begefügten
Patentansprüchen
angegeben ist.